臭氧处理对脱水蒜片减菌效果及品质的影响

张静林,王书兰,陶　阳,赵　颖,韩永斌,*

(1.南京农业大学食品科技学院,江苏南京 210095;2.徐州绿健脱水菜有限责任公司,江苏徐州 221006)



臭氧处理对脱水蒜片减菌效果及品质的影响

张静林1,王书兰2,陶阳1,赵颖1,韩永斌1,*

(1.南京农业大学食品科技学院,江苏南京 210095;2.徐州绿健脱水菜有限责任公司,江苏徐州 221006)

为了降低脱水蒜片成品中菌落总数,将脱水蒜片置于密闭的空间中,研究臭氧浓度和处理时间对脱水蒜片的杀菌效果和品质的影响。结果表明:脱水蒜片中菌落总数随着臭氧浓度的增大、处理时间延长而显著减少(p<0.05)。当臭氧浓度为30 mg/m3,处理时间为90 min,减菌效果最佳,此时菌落总数为3.98 log(cfu/g),较对照组减少0.9 log(cfu/g)。当臭氧处理时间超过90 min时,杀菌效果无显著变化。在臭氧处理过程中,蒜片中的大蒜素含量、水分含量、蛋白质含量,复水比及色泽均未发生显著性改变。臭氧处理对于脱水蒜片,具有良好的减菌效果。

脱水蒜片,臭氧,杀菌,品质

近年来,我国干制果蔬出口屡屡受阻,除了农药残留、杂质含量等超过进口国标准外,一个重要原因就是微生物数量超标[1]。虽然通过GMP(良好作业规范)可以减少微生物数量,但目前采用最多的热风干燥法虽具有快速、节能的效果,但其对微生物的杀灭效果较差[2]。干制后的蔬菜,在温度和湿度发生变化时,其中所含未杀灭的微生物在适宜条件下会重新活动,导致脱水蔬菜品质下降,甚至霉变。如何降低脱水蔬菜中的微生物数量已经成了脱水蔬菜生产加工过程中不可忽视的问题。传统多使用熏蒸法或辐照法进行减菌处理,但熏蒸法所使用的化学试剂,易残留于食品,在加工处理中,熏蒸剂也会对操作人员及生产设备造成一定的损伤[3]。辐照法虽能有效杀灭脱水蔬菜中微生物,但其安全性并没有得到完全的确定,受到国家的严格控制,在一些国家并不允许辐照处理食品进入市场[4]。由于大蒜原料品质及加工过程中存在一些缺陷,致使脱水蒜片成品存在初始微生物数量超标的问题,因此,须在包装售卖之前进行杀菌处理。

表1　ΔE值与观察感觉之间的关系

臭氧具有极强的杀菌消毒,去除异味的作用,现已广泛用于药品及食品加工行业,作为一种强氧化剂,可以氧化分解细菌内部糖代谢所需的酶,使细菌失活死亡;也可直接与细菌病毒作用,破坏其细胞器、DNA、RNA,使其新陈代谢受到破坏,最终灭活死亡;臭氧还可渗透胞膜组织,进入细胞膜内,与其中脂蛋白、脂多糖作用,使其发生通透性畸变,最终死亡,臭氧还可抑制霉菌孢子萌发[5]。臭氧杀菌作用时间短,不需加热,无残留,相较于传统化学杀菌,不易出现抗药性,气体的扩散性可以使得杀菌无死角,从而可以更好的进行杀菌。杀菌时浓度很低,属于ppm(10-6)级别。王磊[6]利用臭氧对西红柿进行保鲜实验,发现臭氧保鲜后,西红柿的营养品质变化较小,并且腐烂率降低,贮藏时间延长达14 d。V.I.Bazarova[7]研究发现,用5～6 mg/m3的臭氧气体处理苹果4 h/d,可以降低苹果腐烂率及果实重量损失率。用臭氧对脱水蔬菜进行处理,菌落总数会随着杀菌时间增长而下降,不同的致病菌对臭氧的耐受能力并不相同[8]。目前,还未见将臭氧杀菌应用于脱水蒜片的灭菌中的研究,故本研究旨在研究臭氧浓度和处理时间对脱水蒜片进行杀菌,以期为脱水蒜片工业化减菌提供依据。

1　材料与方法

1.1 材料与仪器

脱水蒜片山东苍山的白皮四六瓣加工而成,徐州绿健脱水菜有限责任公司提供。

平板计数琼脂(PCA)青岛高科园海博生物技术有限公司;氯化钠、氢氧化钠西陇化工股份有限公司;考马斯亮蓝G-250;甲醇,色谱纯国药集团化学试剂有限公司;乙醇,分析纯广东省化学试剂工程技术研究开发中心;酒石酸钾钠、苯酚、亚硫酸钠,分析纯国药集团化学试剂有限公司;大蒜素标准品,纯度 HPLC≥98%上海源叶生物科技有限公司。

JY-ND50臭氧浓度检测仪徐州金源臭氧设备有限公司;LHK15-A臭氧消毒机山东丽辉臭氧消毒器有限公司;超净工作台上海金山净化配件厂;PYX-DHS隔水式电热恒温培养箱上海跃进医疗器械有限公司;美能达CR-200型手持色差仪日本柯尼卡美能达公司;KQ-250B型超声波清洗器昆山市超声仪器有限公司;TD5A-WS台式低速离心机湘仪离心机;UV-2802型紫外可见分光光度计尤尼柯(上海)仪器有限公司。

1.2实验方法

1.2.1臭氧处理随机分别取蒜片样品(150 g/份),铺于密闭箱中,厚度约为3 mm,环境温度25 ℃,相对湿度60%,真空抽出其中的空气后,向密闭箱中通入臭氧气体,浓度分别为10、20、30、40、50 mg/m3时,停止继续通入臭氧,开始计时,30、60、90 min后取出样品,测定相关指标。

1.2.2指标测定

1.2.2.1菌落总数采用平板菌落计数法,参考GB4789.2-2010食品安全国家标准食品微生物学检验[9],进行菌落总数的测定。

1.2.2.2色差值采用色差计测定[10]。以仪器白板色泽为标准,依CIELAB 表色系统测量样品的L*、a*和b*值。其中L*、a*和b*分别代表试样的明度、红绿度和黄蓝度(L*=0表示黑色,L*=100表示白色。+a*偏红、-a*偏绿,值越大表示偏向越严重;+b*偏黄、-b*偏蓝)。

以标准白板为对照,测定灭菌处理后的样品的色泽,用未进行灭菌处理的样品作为对照组,比较其色差值ΔE。

其中,ΔL、Δa、Δb分别为待测样品与白板两点间差值,ΔE为实际的色空间两点距离,它与感官关系如下表,可由表1进行相应的判断[11]。

1.2.2.3含水量测定参照文献[12],采用烘箱常压干燥法进行测定。

1.2.2.4可溶性蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝G-250法进行测定,准确吸一定量的蛋白质标准液于10 mL试管中加水至1 mL,加入考马斯亮蓝G-250溶液5 mL,以水定容,混匀,放置10 min,以相应试剂做空白对照,在595 nm处测吸光度[13]。

1.2.2.5复水比的测定将5 g脱水蒜片加适量蒸馏水(50 mL左右),置于常温下1 h,用滤纸过滤,将滤渣留下,并滤纸吸干其表面自由水分,在电子天平上,称出复水后的蒜片重量,每组样品做3组平行,取平均值。复水沥干后的重量mf和干蒜片原有重量之比(Rf)即为复水比[14]:

式中:mf-复水沥干后的重量(g);mg-产品原有重量(g)。

1.2.2.6蒜素含量测定采用高效液相色谱法进行测定[15],采用C18色谱柱,在214 nm波长下进行测定,流动相为85%甲醇,流速为0.8 mL/min。准确称取大蒜素样品1.05 mg,定容于10 mL容量瓶中,配制成1050 μg/mL的标准储备液,在分别取出0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 mL,稀释至10 mL,进样量20 μL,得到标准曲线y=56.731x+463.19(R2=0.9966)。取1.0 g粉碎样品,定容至25 mL,25 ℃浸提1 h,5000 r/min离心15 min,取上清液过膜测定。

2　结果与分析

2.1臭氧处理时间对脱水蒜片中菌落总数的影响

由图1可以看出,在臭氧初始浓度30 mg/m3的条件下,随着臭氧处理时间的延长,脱水蒜片中菌落总数呈显著(p<0.05)下降趋势,处理20 min便具有杀菌效果,细菌总数比对照减少了0.72 log(cfu/g)。并且随着杀菌时间的增长,杀菌效果也逐渐增强,60 min时细菌总数比对照减少了0.93 log(cfu/g);超过60 min时,杀菌效果并无显著增加,在杀菌时间达到90 min时,杀菌效果又有了一些提高,菌落总数由初始4.89 log(cfu/g),降至3.98 log(cfu/g),但较60 min变化不显著。因为臭氧为强氧化性物质,常温下其半衰期只有30 min左右,所以其浓度会随时间的增长不断下降[16]。30 mg/m3的臭氧,经过60 min处理后,其残留浓度的杀菌作用降低[17],故再延长杀菌时间,杀菌效果并没有继续增加。

表2　臭氧处理对脱水蒜片色泽影响

图1　臭氧处理时间对脱水蒜片中菌落总数影响Fig.1　Changes of total bacteria of dehydrated garlic influenced by different ozone processing time注:字母不同表示差异显著(p<0.05),CK为未经臭氧处理对照组,图2、图3同。

注:角标含有不同字母的每列数据之间差异显著(p<0.05),表3同。2.2臭氧处理浓度对脱水蒜片中菌落总数的影响

显示了在杀菌处理为60 min的前提下,臭氧浓度分别为20～60 mg/m3的杀菌结果。由图2可知,相较于对照组,在臭氧浓度为20 mg/m3时,即有显著的杀菌效果(p<0.05),此时菌落总数为4.04 log(cfu/g),比对照减少了0.85 log(cfu/g)。但随着臭氧浓度的不断增加,杀菌效果并没有继续显著增大。虽然臭氧杀菌是瞬时发生的[18],但随着杀菌时间的延长,随着臭氧浓度的上升,菌落总数呈下降趋势。但当臭氧浓度超过一定的范围时,继续增加臭氧浓度,杀菌效果并无显著变化,可能因为一定时间内臭氧浓度在单位面积上的杀菌能力已饱和。

图2　臭氧处理浓度对脱水蒜片中菌落总数影响Fig.2　Changes of total bacteria of dehydrated garlic influenced by different ozone concentration

2.3臭氧处理对脱水蒜片色泽影响

在处理时间为60 min不变的条件下,臭氧处理对于脱水蒜片色泽影响较小,能感到略有差异。臭氧处理后的脱水蒜片的L*、a*、b*及ΔE值,与对照组有一定的区别,但不同处理组与样品之间的色差主要来源于所取样品在加工过程中产生的色泽差异。臭氧处理过的脱水蒜片的ΔE值与对照组之间的差均小于1.5,其色泽差异极小,或稍有差异。脱水蒜片所具有色泽,为加工过程中发生的非酶褐变反应所引起的[19],即主要为热风干燥时的非酶褐变所产生的颜色改变。臭氧减菌处理为常温下的减菌处理,因此对于脱水蒜片色泽,并没有显著差异。

2.4臭氧处理对脱水蒜片中水分含量的影响

不同浓度臭氧处理过60 min的脱水蒜片,其水分含量均有所上升,但臭氧处理组间并没有显著差异。对照组的水分含量为5.61%,与对照组差异最大为30 mg/m3臭氧处理的脱水蒜片,其水分含量为5.98%。脱水蒜片中水分含量在不同浓度臭氧处理条件下,均略有上升。可能为样品处理过程中,暴露于相对湿度60%环境中,而对照组取样后直接分装于密封袋中,后进行测定,故造成此差异。

图3　臭氧处理对脱水蒜片水分含量影响Fig.3　Effect of the ozone treatment on the moisture content of dehydrated garlic

2.5臭氧处理对脱水蒜片品质影响

相较于对照组的大蒜素含量,经过臭氧处理后的脱水蒜片中的大蒜素含量发生了一定变化,说明经过臭氧减菌处理之后,脱水蒜片中的大蒜素在处理过程中因臭氧的强氧化作用,受到一定程度影响。经过臭氧处理的蒜片,其复水比没有发生显著性改变,说明蒜片处理过程中,臭氧并没有对蒜片的组织结构造成破坏,蒜片的吸水能力并没有显著性差异。臭氧处理过的脱水蒜片的可溶性蛋白含量也基本没有变化,因此,臭氧处理对于蒜片的基本品质影响很小,并不改变蒜片的总体品质。

表3　臭氧处理对脱水蒜片品质的影响

3　结论与讨论

臭氧的强氧化性由外而内,先作用于细胞膜,使得膜构成成分受损,新陈代谢受到阻碍之后继续渗透,穿膜,破坏膜内脂蛋白和脂多糖,从而改变了细胞的通透性,最终导致细胞死亡[20]。同时,臭氧可使维持细胞正常生命活动的酶失活,从而影响其正常的生理活动。臭氧杀菌主要有臭氧水杀菌和臭氧的直接杀菌,臭氧气体直接与物体接触进行杀菌,臭氧水除了溶于水中的臭氧可与微生物直接发生反应,其分解生成的羟基也具有极强的氧化性,具有一定的杀菌效果[21]。浓度极低的臭氧气体便有良好的杀菌效果,用0.05 ppm浓度的臭氧气体处理样品,能有效的杀死大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,抑制灰葡萄孢子[22]。臭氧也能有效的抑制草莓等莓类果实的微生物生长繁殖[23]。有研究表明湿度、接触时间及臭氧浓度是影响臭氧杀菌的主要因素,当相对湿度高于90%时,杀菌效果较强;当臭氧与微生物接触时间增长时,杀菌效果增强;臭氧浓度越高,杀菌效果越好[18]。

臭氧处理对脱水蒜片中微生物具有良好的杀灭效果,且对蒜片的品质的破坏程度较小。随着臭氧浓度的增大,杀菌效果不断增强,但当臭氧浓度增加到一定程度时,杀菌效果并不再继续增加,基本保持在一个较稳定的状态,这说明臭氧杀菌具有一个最佳值,超过此值,杀菌效果基本不再改变。臭氧浓度一定时,处理时间越长,杀菌效果越明显,这与赵家丽[24]等的研究结果类似,说明臭氧杀菌效果与其作用时间成正比,作用时间越长,杀灭率越高。

本研究结果表明,利用臭氧对脱水蒜片进行减菌处理时,随臭氧浓度上升菌落总数呈下降趋势,处理时间为60 min时,60 mg/m3臭氧减菌效果最好,此时菌落总数较对照组下降0.92 log(cfu/g)。当控制臭氧浓度为30 mg/m3不变时,处理90 min的杀菌效果最佳,此时测得菌落总数较对照组下降0.91 log(cfu/g)。臭氧杀菌对脱水蒜片的品质并没有显著的影响。经过臭氧处理后,脱水蒜片中大蒜素的含量略有下降,但仍保持着较高的含量;脱水蒜片的复水比,经过臭氧处理后,并无显著变化;脱水蒜片的可溶性蛋白质含量,经过臭氧处理后,不同组别间差异可能来源于样品的差异性。

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Effects of ozone on sterilization and major quality of the dehydrated garlic slices

ZHANG Jing-lin1,WANG Shu-lan2,TAO Yang1,ZHAO Ying1,HAN Yong-bin1,*

(1.College of Food Science and Technology,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China;2.Xuzhou Lujian Dehydrated Vegetable Co.,Ltd,Xuzhou 221006,China)

In order to reduce the total bacterial count of dehydrated garlic slices,the dehydrated garlic slices was put in a closed chamber,then the effects of ozone concentration and treating time on sterilization condition and quality of dehydrated garlic slices were investigated. The results showed that the total number of colonies in the dehydrated garlic slice significantly reduced(p<0.05)with the increase of ozone concentration and treatment time. When the ozone concentration was 30 mg/m3and the processing time was 90 min,the anti-bacteria effect was best. Under this condition,the total number of colonies was 3.98 log(cfu/g),which was decreased by 0.9 log(cfu/g)compared with the control group. When ozone treatment time exceeded 90 min,there was no significant change in bactericidal effect. During ozone treatment,there was no significant change in garlic allicin content,moisture content,rehydration ratio,protein content and color. Ozone treatment has good effect on reducing bacterial count of dehydrated garlic slices.

dehydrated garlic slices;ozone;sterilization;quality

2016-02-02

张静林(1993-)，女，硕士研究生，研究方向：农产品加工与贮藏，E-mail：2015108026@njau.edu.cn。

韩永斌(1963-)，男，博士，教授，研究方向：农产品加工与综合利用，E-mail：hanyongbin@njau.edu.cn。

江苏省科技计划项目(BC2013403)。

TS255.3

A

1002-0306(2016)17-0312-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.17.052