高密度二氧化碳处理对鲜切苦瓜品质的影响

孙 新,赵晓燕,马 越,张 超,*

(1.北京市农林科学院蔬菜研究中心、果蔬农产品保鲜与加工北京市重点实验室、农业部华北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室、农业部都市农业(北方)重点实验室,北京 100097;2.沈阳农业大学,食品科学与工程学院,辽宁沈阳 110161)



高密度二氧化碳处理对鲜切苦瓜品质的影响

孙 新1,2,赵晓燕1,马 越1,张 超1,*

(1.北京市农林科学院蔬菜研究中心、果蔬农产品保鲜与加工北京市重点实验室、农业部华北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室、农业部都市农业(北方)重点实验室,北京 100097;2.沈阳农业大学,食品科学与工程学院,辽宁沈阳 110161)

研究比较高密度二氧化碳处理、次氯酸钠处理和漂烫处理对鲜切苦瓜品质的影响。随着高密度二氧化碳处理压力提高，鲜切苦瓜中菌落总数显著降低，在6 MPa处理后，其菌落总数降低5.8 Log(CFU/g)，显著高于次氯酸钠处理；同时，高密度二氧化碳处理(6 MPa)对鲜切苦瓜的细胞结构影响最小，并降低其苦味。但是，高密度二氧化碳处理后，鲜切苦瓜中抗坏血酸损失率为85%，叶绿素含量损失率为70%。因此，高密度二氧化碳处理(6 MPa)可有效减少鲜切苦瓜中微生物数量，降低其苦味。

高密度二氧化碳,压力,鲜切苦瓜,微观形态,苦味

苦瓜具有解毒、降血糖、降血脂、抗菌抑菌和抗肿瘤等功能,是一种药食兼用的保健食品[1]。但因其味苦，部分消费者难以接受，民间去苦方法很多，如在热水中漂烫、在切好的苦瓜上面撒盐浸渍、或将苦瓜与辣椒合炒等方法，但这些方法适用于家庭炒菜的情景，难以在工业化生产中应用，其货架期也难以保证[2]。

鲜切苦瓜是将新鲜苦瓜经清洗、修整、去籽、切片、包装等步骤制成的即食性蔬菜,具有方便快捷等特点[3-4]。但是,新鲜蔬菜切割后,会有大量的营养物质外流,促进微生物的生长,降低蔬菜品质,缩短产品货架期[5-6]。现在常用次氯酸钠清洗和热漂烫处理进行灭菌,次氯酸钠清洗可以减少微生物数量,抑制果蔬褐变过程,但其所带来的安全问题越来越引起人们的关注;热漂烫处理会使果蔬食品营养成分流失,感官特性受到影响[7]。高密度二氧化碳处理(Dense phase carbon dioxide,DPCD)是一种新型的非热减菌技术,其利用CO2分子效应,降低微生物总数、钝化酶活性、促进部分物质溶出[8]。DPCD减菌技术已经应用于食品加工的多个领域[9]。刘书成等[10]发现15 MPa DPCD处理条件对凡纳滨虾肉品质的影响要小于热处理对虾肉品质的影响。但关于DPCD处理在果蔬方面的研究较少,只有少数关于鲜切莲藕[11]、鲜切马铃薯[12]和樱桃番茄[13]的报道。

本研究采用DPCD处理减少鲜切苦瓜中微生物数量、降低苦味感,评价DPCD处理压力对鲜切苦瓜品质的影响,并将其与次氯酸钠处理和漂烫处理后的样品比较,以期为DPCD技术在鲜切蔬菜中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

苦瓜 品种为翠绿大顶,果香四溢蔬菜超市(曙光花园店,北京)。

氯化钠 国药集团化学试剂有限公司;营养琼脂 北京奥博星生物技术有限责任公司;草酸-EDTA溶液 北京化工厂;偏磷酸-乙酸缓冲溶液 国药集团化学试剂有限公司;硫酸 北京化工厂;钼酸铵溶液 天津市化学试剂四厂;乙醇 北京化工厂。

高密度二氧化碳间隙杀菌实验装置 海安石油科研仪器有限公司;UV-1800紫外分光光度计 日本岛津公司;HR1364手持式搅拌机 飞利浦电子香港有限公司;恒温恒湿培养箱 德国MMM公司;3-18型高速冷冻离心机 德国赛多利斯有限公司; Stable Temp水浴锅 美国COLE-PARMER公司;Seven Compact pH计 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;S-4800场发射扫描电镜 昆山伯莱恩光学有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 苦瓜预处理 选择成熟度相同、大小一致、无明显损伤的新鲜苦瓜,过夜冷藏于4 ℃冰箱,备用。将苦瓜从冰箱中取出,经过清水洗净,然后再用无菌水清洗,在洁净车间切去头尾两端,留下粗细均匀部分,并将苦瓜分节去籽,用不锈钢刀切成4 mm的薄片。将苦瓜切片分别采用次氯酸钠处理、漂烫处理和DPCD处理,每组样品3个平行处理。

次氯酸钠处理:100 ppm有效氯溶液(温度为25 ℃,pH=6.5)消毒(料液比1∶5,浸泡2 min),然后用无菌水漂洗,将苦瓜样品沥干,每200 g样品热封于包装袋中,并保存在4 ℃条件下,简称为次氯酸钠处理。

漂烫处理:水浴锅中加入无菌水,加热至52 ℃,切好的苦瓜放入热水中漂汤2 min,然后用无菌水冲洗10 s,将苦瓜样品沥干,每200 g样品热封于包装袋中,并保存在4 ℃条件下,简称为52 ℃ 2 min处理。

DPCD处理:设定处理温度为25 ℃,处理时间为10 min,处理压力分别为3、6 MPa,将鲜切苦瓜片放入DPCD反应釜中,进行减菌,处理完毕后缓慢释放CO2至完全[10],将处理完的样品每200 g热封于包装袋中,并保存在4 ℃条件下,简称为3 MPa处理和6 MPa处理。

对照组:用25 ℃无菌水冲洗2 min,沥干后每200 g样品热封于包装袋中,并保存在4 ℃条件下。

1.2.2 测定指标 菌落总数测定：采用平板计数法测定,参照GB47892—2010《食品微生物学检验菌落总数测定》测定[14]。分别取对照处理、漂烫处理、次氯酸钠处理和DPCD处理的菌液,摇匀后采用10倍稀释法逐级稀释。根据细菌数量选择合适的稀释度进行逐级稀释,吸取3个不同稀释度的样品1.0 mL于培养皿中,每个梯度3个重复。导入50 ℃左右的琼脂培养基,摇匀并于37 ℃条件下培养48 h,再进行菌落计数。分别在0、1、3、5和7 d进行菌落计数。

抗坏血酸含量测定:根据李军方法改进[15]。分别取各处理组的苦瓜样品50 g,加入50 mL草酸-EDTA溶液(草酸0.05 mol/L、0.2 mol/L EDTA),打浆过滤,离心取上清液2 mL,依次加入0.5 mL偏氯乙酸、1 mL 0.5%硫酸,充分摇匀后,加入2 mL 50 g/L钼酸铵溶液并再次摇匀;蒸馏水定容至25 mL,避光静置15 min后,用紫外分光光度计在705 nm处测定吸光值。重复3次作为平行。计算公式:

式中C:测定用样液中还原型VC的含量(mg);V1:测定用样液体积(mL);V2:样液定容总体积(mL);W:样品重量(g)。

叶绿素测定:分别取打碎后的各处理组的苦瓜样品5 g,加入20 mL 95%乙醇混匀后,避光静置8 h,滤纸过滤测定上清液在663 nm和645 nm处的吸光值。重复3次作为平行。采用Arnon[16]计算公式:

叶绿素a含量(mg/g):Ca=(12.7A663-2.69A645)×V/W

叶绿素b含量(mg/g):Cb=(22.9A645-4.68A663×V/W

叶绿素总含量(mg/g):C(a+b)=Ca+Cb

式中:A663、A645为相应波长下的吸光度值;V为提取液的体积;W为苦瓜质量。

可溶性固形物测定:取苦瓜样品用手持式搅拌机打碎后,取10 g于纱布上,轻微挤出汁液滴在手持式折光仪的样品区,测定可溶性固形物含量。重复3次作为平行。

pH测定:取苦瓜样品50 g,手持式搅拌机打碎后,用纱布轻微挤出汁液,在小烧杯中,使用pH计检测汁液的pH。重复3次作为平行。

1.2.3 电镜分析 使用SEM观察苦瓜样品的微观结构,使用碳导电胶带将样品粘在样品托上,喷金后,利用扫描电子显微镜拍照,加速电压为5.0 kV,在15.0 mm×200 SE(M)200 μm 下进行电镜观察。

1.2.4 苦味评价 由7位感官评价员针对苦瓜样品的苦味程度进行定性的评比打分,比较处理后样品的苦味强度。其中苦涩感强烈为0～1分;苦涩感适中为2～3分;苦涩感较弱为4～5分。

1.3 数据处理与统计

实验所有数据均有三次重复,计算平均值和标准偏差,使用统计分析软件DPS v7.05进行处理,Ducan’s新复极差法进行显著性分析(p≤0.05)。图像绘制采用Origin 8.0软件(美国Origin Lab Corporation公司)。

2 结果与讨论

2.1 DPCD处理压力对鲜切苦瓜菌落总数的影响

研究发现当DPCD处理压力高于8 MPa，鲜切苦瓜的外观显著劣化，因而本研究考察3和6 MPa对鲜切苦瓜品质的影响。目前，鲜切蔬菜中菌落总数尚未颁布国家标准，部分企业标准为菌落总数不超过5.0 Log(CFU/g)。图1显示DPCD处理对鲜切苦瓜中菌落总数的影响，可以发现52 ℃ 2 min处理的菌落总数与对照组类似，次氯酸钠、3和6 MPa处理均显著降低鲜切苦瓜中的菌落总数。因而，DPCD处理显著降低鲜切苦瓜中的菌落总数，类似的结论在哈密瓜汁中也有报道[17]。值得注意的是，3 MPa处理比对照组菌落总数降低约2.2 Log(CFU/g)，而6 MPa处理后菌落降低5.8 Log(CFU/g)，达到显著灭菌的效果。研究表明在31 ℃和7.3 MPa压力下，二氧化碳处于超临界状态，越接近该状态，DPCD灭菌效果越好[18]，与本文研究结果一致。同时，研究显示随着DPCD处理压力提高，超临界二氧化碳更容易进入微生物内部，破坏细胞膜结构，影响微生物正常代谢，灭菌效果提高[19]。

图1 DPCD处理对鲜切苦瓜菌落总数的影响Fig.1 Effect of DPCD treatments on total bacterial count of fresh-cut bitter gourd

2.2 DPCD处理压力对鲜切苦瓜抗坏血酸含量的影响

图2显示DPCD处理压力对鲜切苦瓜抗坏血酸含量的影响，可以发现DPCD处理使鲜切苦瓜中抗坏血酸含量显著下降(p<0.05)，仅剩余10 mg/100 g，损失率达到85%左右，不同压力对抗坏血酸损失率影响不显著。类似的结论也发生在3 MPa下处理樱桃番茄[13]和12 MPa处理鲜切胡萝卜[6]。该现象的原因在于高压CO2进入样品细胞内，改变了细胞结构[20]，导致细胞破裂，抗坏血酸含量降低。次氯酸钠处理后鲜切苦瓜中抗坏血酸含量有所提高,类似的结果在使用次氯酸钠清洗鲜切马铃薯的研究中也有出现[12]。经过52 ℃ 2 min漂烫苦瓜样品的抗坏血酸损失率达到37%,Lae-Seung在菠菜的研究中也发现类似的结果[21]。

图2 DPCD处理对鲜切苦瓜抗坏血酸含量的影响Fig.2 Effect of DPCD treatments on ascorbic acid content of fresh-cut bitter gourd

2.3 DPCD处理压力对鲜切苦瓜叶绿素含量的影响

图3为处理后第1 d叶绿素含量,苦瓜中叶绿素含量约为3.6 mg/100 g,次氯酸钠处理组与对照组叶绿素含量无显著差异(p>0.05),经过52 ℃ 2 min漂烫处理鲜切苦瓜的叶绿素损失29%。3 MPa DPCD处理下叶绿素含量达到1.7 mg/100 g,损失率为50%;6 MPa处理下叶绿素含量达到1.2 mg/100 g,损失率为70%。原因在于DPCD处理过程中中高压使CO2进入苦瓜细胞内部,对细胞内部的细胞器的正常运转有一定影响,叶绿体随之破坏溶出[22]。

图3 DPCD处理对鲜切苦瓜叶绿素含量的影响Fig.3 Effect of DPCD treatments on chlorophyll content of fresh-cut bitter gourd

图4 DPCD处理对鲜切苦瓜pH的影响Fig.4 Effect of DPCD treatments on pH value of fresh-cut bitter gourd

2.4 DPCD处理压力对鲜切苦瓜pH的影响

2.5 DPCD处理压力对鲜切苦瓜可溶性固形物含量的影响

图5为DPCD处理压力对鲜切苦瓜可溶性固形物含量的影响，鲜切苦瓜在经过次氯酸钠处理后可溶性固形物降低，而52 ℃ 2 min处理和DPCD处理对样品可溶性固形物含量无显著性影响，因而DPCD对于鲜切苦瓜的营养成分有良好的保留作用。与DPCD处理胡萝卜后的结果一致[19]。

图5 DPCD处理对鲜切苦瓜可溶性固形物含量的影响Fig.5 Effect of DPCD treatments on total soluble solid of fresh-cut bitter gourd

2.6 DPCD处理压力对鲜切苦瓜微观形态和苦味的影响

图6为DPCD处理压力对鲜切苦瓜微观形态的影响。对照组样品细胞壁形态完整，细胞排列整齐。DPCD处理后细胞仅有少量破损部位，处理压力对细胞壁形态无明显影响。原因可能在于二氧化碳释放时为气体状态，因而仅形成小的破损部位[24-27]。而次氯酸钠处理组细胞之间界限模糊,细胞壁结构破裂,可能在于ClO-与细胞壁的反应所造成。52 ℃ 2 min漂烫处理与次氯酸钠处理类似,都使鲜切苦瓜细胞间的界限模糊。因此,使用DPCD处理会使鲜切苦瓜的组织结构更接近对照组。

图6 DPCD处理对鲜切苦瓜微观结构的影响Fig.6 Effect of DPCD treatmentson microstructure of fresh-cut bitter gourd注：A:对照组;B:52 ℃ 2 min;C:次氯酸钠处理;D:3 MPa处理;E:6 MPa处理。

DPCD处理后，鲜切苦瓜的苦味显著降低(图7)。苦瓜中的苦味主要是由葫芦烷型的三萜类化合物产生，该类化合物极性强，易溶于氯仿、乙腈以及超临界二氧化碳等强极性溶剂，难溶于水[28-29]。在DPCD处理过程中，葫芦烷型的三萜类化合物溶入超临界二氧化碳中[28]，因而鲜切苦瓜中葫芦烷型的三萜类化合物含量降低，苦味降低。52 ℃ 2 min漂烫处理的苦瓜的苦味也有所降低，原因可能在于高温破坏鲜切苦瓜的表层细胞结构，胞内的葫芦烷型的三萜类化合物流失；而次氯酸钠处理对其苦味没有明显影响。DPCD处理后的苦瓜更能满足部分消费者的偏好。

图7 DPCD处理对鲜切苦瓜苦味影响的感官评价Fig.7 Effect of DPCD treatments on bitterness of fresh-cut bitter gourd

3 结论

随DPCD处理压力提高，鲜切苦瓜中菌落总数显著降低，在6 MPa处理后，鲜切苦瓜菌落总数降低5.8 Log(CFU/g)，抗坏血酸含量损失率为85%，叶绿素含量损失率为70%，并显著降低苦瓜的苦味；同时DPCD处理对鲜切苦瓜的微观组织结构影响最小。因此，DPCD处理在有效降低鲜切苦瓜菌落总数的同时，降低其苦味，更适合于大众的口味。

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Effects of dense phase carbon dioxide treatments on qualities of fresh-cut bitter gourd

SUN Xin1,2,ZHAO Xiao-yan1,MA Yue1,ZHANG Chao1，*

(1.Beijing Vegetable Research Center,Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences;Beijing Key Laboratory of Fruits and Vegetable Storage and Processing;Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops (North China),Ministry of Agriculture;Key Laboratory of Urban Agriculture(North),Ministry of Agriculture,50 Zhanghua Road,Haidian District,Beijing 100097,China; 2.Shenyang Agricultural University,College of Food Science and Engineering,Shenyang 110161,China)

Theeffectofthedensephasecarbondioxide(DPCD),blanchingandsodiumhypochloritetreatmentsonqualitiesofthefresh-cutbittergourdwascompared.TheDPCDtreatmentof6MPalowered5.8Log(CFU/g)ofthetotalbacterialcounts,whichwassignificanthigherthanthatofthesodiumhypochloriteandblanchingtreatments.TheDPCDtreatmentgavetheminimalinfluenceonthecellstructureofthebittergourd,andloweredthebitterness.However,theVCandchorophllcontentofthefresh-cutbittergourdwerereduced85%and70%,respectively.Insummary,theDPCDtreatmentof6MPareducedthetotalbacterialcountsandbitternessofthefresh-cutbittergourd.

densephasecarbondioxide;pressure;fresh-cutbittergourd;microstructure;bitterness

2016-03-18

孙新(1990-)，女，硕士研究生，研究方向：食品加工新技术，E-mail:465790971@qq.com。

*通讯作者:张超(1978-)，男，博士，副研究员，研究方向:果蔬深加工,E-mail：zhangchao@nercv.org。

国家农业产业技术体系(CARS-25 & CARS-26);北京市农林科学院科技创新能力建设专项新学科培养(KJCX20140204 & KJCX20140111-21);果蔬农产品保鲜与加工北京市重点实验室(Z141105004414037)。

TS201

A

1002-0306(2016)19-0320-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.19.054