γ射线辐照对生湿面条杀菌效果及品质的影响

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(1.沈阳农业大学食品学院,辽宁沈阳 110866; 2.北京农业职业学院,北京 102442; 3.中国农业科学院农产品加工所,北京 100193)

面条是深受我国人民喜爱的一种面食,目前国内市场上有较长货架期的面条制品绝大多数为干制品[1],生湿面条是不同于挂面、油炸方便面的又一种方便面食。生湿面条具有含水量高、营养价值高、口感劲道爽滑的特点,相比挂面与油炸方便面,更符合现代人对营养与口感的需求。但却因其含水量较高、微生物易于繁殖、货架期较短、不便于储存和运输等原因,大大阻碍了生湿面条的发展。生湿面条灭菌的传统工艺是通过加入天然有机酸降低pH、热杀菌(如巴氏杀菌、蒸汽杀菌等)以及添加防腐剂等方法抑制微生物的生长繁殖[2]。但由于传统工艺对生湿面条品质影响较大,且化学防腐剂存在较大的安全隐患[3],因此探索一种新的生湿面条的杀菌方法极为必要。

食品辐照技术是一种高新冷杀菌手段,被誉为21世纪食品绿色加工技术,已被广泛应用于食品杀菌中。根据中国辐射加工行业协会统计,辐照食品以每年20%的速度增长[4]。食品辐照技术的射线来源有很多种,如γ射线、电子束、X射线等,在国内应用较广泛的是γ射线,γ射线属于不带电的电磁辐射[5]。与传统食品加工方法相比,食品辐照加工技术具有无污染、无化学残留、节能、保持食品营养品质及风味等优点[5-6],但在生湿面条中的研究鲜有报道。对生湿面条杀菌的研究多集中在传统高温及防腐剂杀菌,如谢沁[7]、任顺成[8]、谢佩文[3]等人虽分别利用微波、防腐剂、酒精延长了对生湿面条的保质期,但仍未完全避免防腐剂的使用。而Man Li[9]将水分活度降低剂与γ射线结合使用,研究了生湿面条货架期内的品质,结果表明辐照会延长生湿面条的货架期且不会对品质产生影响。

目前,国内外应用γ射线辐照对生湿面条保鲜的研究也较少,本文以生湿面条为研究对象,采用不同剂量的γ射线辐照处理生湿面条,探究杀菌效果及品质随辐照剂量变化的规律,比较γ射线辐照处理前后对生湿面条的品质影响,为食品辐照技术应用领域的拓宽提供依据,为生湿面条的杀菌提供一种新的方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

生湿面条 实验室制备;食品级聚乙烯自封袋 宁波得力文具有限公司;平板计数琼脂、孟加拉红培养基 北京陆桥技术股份有限公司;氯化钠、75%乙醇 分析纯,北京化工厂;重铬酸钾银剂量计 中国计量科学院。

生化培养箱 上海一恒科学仪器有限公司;电热恒温鼓风干燥箱 天津中环实验电炉有限公司;洁净工作台 苏州安泰空气技术有限公司;立式压力蒸汽灭菌锅 上海博讯实业有限公司;电子天平 上海舜宇恒平科学仪器有限公司;无菌均质器 宁波新芝生物科技股份有限公司;WSC-S型色差计 上海精密科学仪器有限公司;质构仪 美国博勒飞公司。

1.2 实验方法

1.2.1 湿面条的制备 采用面条机配套量杯称取面粉两满杯约600 g,按量杯加水210 g,采用自动和面压条模式制作面条(面条机及量杯均用75%酒精消毒)。制作好的生湿面条在超洁净工作台中称重分装,每包25 g,用聚乙烯自封袋(辐照灭菌)包装,储藏于4 ℃冰箱中待辐照。

1.2.2 辐照处理 在中国农业科学院农产品加工所辐照中心进行γ射线辐照处理,辐射源源强为1.5×105Ci,剂量率约20 Gy/min。辐照过程经中国计量科学院标定的重铬酸钾银剂量计进行剂量跟踪。γ射线辐照的设定剂量为0、1、2、3、4、5 kGy,实测剂量为0、0.95、1.89、2.86、3.76、4.91 kGy。以上每个样品均做3组平行,辐照后样品储藏于4 ℃冰箱中待测。

1.2.3 微生物总数的测定 菌落总数检测方法参照GB 4789.2-2010《食品微生物学检验菌落总数测定》[10]进行。霉菌总数检测方法参照GB 4789.15-2010《食品微生物学检验霉菌和酵母计数》[11]进行。

1.2.4 水分含量的测定 检测方法参照GB 5009.3-2010《食品卫生检验方法食品中水分的测定方法》[12]中的第一法:直接干燥法进行测定。

1.2.5 色度的测定 色度的测定参照Man Li[13]、Jridi M[14]的方法进行。用色差计测定生湿面条的色泽变化。仪器经过预热、校准后,选择参数L*、a*、b*表示,取适量生湿面条样品平铺填满样品槽,放在光源下进行测定。每个辐照剂量测定3组平行。

1.2.6 蒸煮特性的测定

1.2.6.1 蒸煮吸水率的测定 称取约10 g生湿面条(水分含量ω为1.2.4测定)放入500 mL沸腾蒸馏水中烹煮到最佳蒸煮时间,捞出面条,在漏勺上沥干10 min,称重记为m2,蒸煮吸水率计算公式如式(1)所示[8]:

式(1)

式中:m1-煮前面条质量,g;m2-煮后面条质量,g;ω-煮前面条的水分含量,%。

1.2.6.2 蒸煮损失率的测定 将1.2.6.1煮完面条剩余面汤冷却至常温后,倒入500 mL容量瓶定容,混匀,用量筒量取100 mL面汤,倒入烘至恒重的烧杯中,放入105 ℃烘箱中待水分蒸发至恒重,计算蒸煮损失率。实验进行3组平行。蒸煮损失率计算公式如式(2)所示[8]:

式(2)

式中:m-500 mL面汤中干物质的重量,g;m1-煮前面条重量,g;ω-煮前面条的水分含量,%。

1.2.7 质构特性的测定 参照Jridi M[14]、Mudgil D[15]等的方法,将1.2.6煮后的面条放在质构仪载物台上,选用TA41探头,选取TPA模式进行实验。质构仪设定参数为:测试速度8 mm/s,感应力4.5 g,压缩时间1 s,压缩距离1.5 mm。测定指标为:Hardness(硬度)、Adhesiveness(粘性)、Springiness(弹性)、Chewiness(咀嚼性)。每个样品重复6次。

1.2.8 感官评价 感官评价方法参照王小明[16]的方法,选取对生湿面条品质感官影响较大的指标作为主要评价指标,选取指标分别为:韧性、口感、粘性、表观状态、色泽、异味、综合评分七个指标。选取7人根据个人喜好进行感官评分,每个指标满分10分,具体评分标准如表1所示。

表1 生湿面条感官评分标准Table 1 The sensory score standard of wet raw noodles

1.2.9 数据分析 采用Excel 2010软件对实验数据进行整理绘图,用SPSS 17.0软件对数据进行方差分析,并进行Duncans’差异显著性分析,p<0.01为极显著,p<0.05为差异显著,p>0.05为不显著。

2 结果与分析

2.1 γ射线对生湿面条杀菌效果的影响

图1 γ射线辐照对生湿面条菌落总数的影响Fig.1 Effect of gamma ray irradiation on the total number of colonies in wet raw noodle注：图中字母不同表示差异性达显著水平(p<0.05)，图2、图3同。

图2 γ射线辐照对生湿面条霉菌总数的影响Fig.2 Effect of gamma ray irradiation on the total number of molds in wet raw noodles

2.2 γ射线对生湿面条色泽的影响

L*值表明测试样品的明亮度,L*值越大,样品越明亮,品质越好。由表2可知,随着剂量的增加,生湿面条的明度不断增大。与对照组相比,在1～3 kGy剂量范围内明度值变化不显著(p>0.05);但当剂量上升到4～5 kGy时,生湿面条明度值L*显著高于对照组(p<0.05),说明γ射线辐照处理在一定剂量范围内能够显著改善生湿面条的明亮度,该结果与董丹[21]的结果略有差异,推测可能由于实验原料不同,内部微观结构及物质组成不同,导致了其不同的结果,而导致这种现象的原因有待进一步研究。

b*值代表样品的黄度,b*值越大,说明颜色越偏黄,从表2中可以看出γ射线辐照处理的实验组黄度值b*随剂量的增加呈现出先增加后下降的趋势,在2～4 kGy时b*值明显高于对照组的b*值(p<0.05),说明2～4 kGy内,γ射线辐照会造成生湿面条黄度值的增加,导致生湿面条色泽偏黄。Naresh K[22]用γ射线辐照处理芒果汁发现其颜色b*值随辐照剂量上升,Shahab[23]利用γ射线辐照处理多糖生物聚合膜发现膜的b*值上升,Bashir[24]利用γ射线辐照淀粉同样发现黄度上升,以上报道均与本实验结果一致。γ射线造成生湿面条色泽改变的原因尚不明确,但苏润洲[25]等人用紫外光辐照浸渍纸后,发现碳原子价态发生变化,生成新的有机物时颜色变黄,同时氧含量增加,碳氧相对含量比均降低,浸渍纸表面部分被氧化。由此推测,γ射线辐照时生湿面条变黄的原因可能由于碳、氮、氧等原子的价态变化及面条本身存在导致褐变的多酚氧化酶等共同作用的结果,研究有待于进一步的深入。

表2 γ射线辐照对生湿面条色泽的影响Table 2 Effect of gamma ray irradiation on the colors of wet raw noodles

注：同列不同字母表示差异显著(p<0.05),表3～表5同。

2.3 γ射线对生湿面条水分含量的影响

不同剂量γ射线处理的生湿面条的水分含量变化见图3。由图3可知,经辐照处理的生湿面条中水分含量随着剂量的增加呈缓慢上升的趋势,但与对照组相比差别不显著(p>0.05)。说明γ射线辐照处理对生湿面条中水分含量的影响不大,能够较好的保持生湿面条原有的水分,本实验结果与Zhang K[26]、杨伟[27]等人的实验结果相似。水分多在和面环节分布在面筋蛋白中,面筋蛋白的结构决定了面团的持水性,γ射线辐照对生湿面条水分含量没有明显的影响,原因可能是辐照对面筋蛋白的功能性影响较小。

图3 γ射线辐照对生湿面条水分含量的影响Fig.3 Effect of gamma ray irradiation on the water content in wet raw noodles

2.4 γ射线对生湿面条蒸煮特性的影响

吸水率和损失率是面条品质评价的重要指标,面条吸水率大,蒸煮损失率小,其品质相对较好。不同剂量γ射线辐照处理后生湿面条蒸煮吸水率和损失率的变化列于表3。由表3可知,经γ射线辐照处理的生湿面条吸水率随辐照剂量的增加呈现先上升后下降的趋势。与对照组相比,1～4 kGy剂量范围内γ射线辐照对吸水率的影响不显著(p>0.05);γ射线辐照5 kGy时吸水率最低,为126.12%,与对照相比有显著差异(p<0.05),但仅降低了3.55%。与对照相比,2～5 kGy的γ射线辐照处理后的生湿面条蒸煮损失率变化不显著(p>0.05),1 kGy辐照处理能显著降低生湿面条的蒸煮损失率(p<0.05)。面筋蛋白构成了生湿面条的骨架,申瓅航[28]指出如冻藏等过程会使面筋蛋白的网络结构逐渐变得疏松,孔洞变大,面筋网络结构逐渐弱化;Shi[29]发现辐照剂量增加会破坏肌源蛋白结构,增加表面疏水性。由上述报道推测,当γ射线辐照达到一定剂量时,面筋蛋白结构发生变化,碳骨架变得松散,蛋白质的交联导致面团中亲水基团减少[30],从而导致5 kGy时吸水率下降;但Matloubi[31]实验指出γ射线辐照会对婴儿食品中蛋白质产生一定破坏作用,但负面影响不大,对于蒸煮损失率而言,与1 kGy时交联度高,淀粉膨润困难,溶解性降低,面条煮后不易糊汤,品质较好,损失率小[32]。

表3 γ射线辐照对生湿面条蒸煮特性的影响Table 3 Effect of gamma ray irradiation on the cooking quality of wet raw noodles

2.5 γ射线对生湿面条质构特性的影响

由表4可见,γ射线辐照处理后的生湿面条的硬度值随辐照剂量增大而上升,1～3 kGy范围内的辐照剂量对生湿面条的硬度值影响不显著(p>0.05),4、5 kGy对生湿面条的硬度值影响显著(p<0.05);咀嚼性随着剂量的增加呈现先降低后增大的趋势,但γ射线辐照处理对生湿面条咀嚼性影响不显著(p>0.05);粘性为负值,其绝对值越大,表明粘度越大。从表4可见,随着辐照剂量的增加粘性呈现先降低后增大的趋势;方差分析结果表明,不同剂量的γ射线辐照处理后与对照相比对粘性变化不显著(p>0.05)。弹性是样品经过第一次压缩以后能够再恢复的程度,弹性越大越有嚼劲。由表4可见,不同剂量的γ射线辐照处理对生湿面条的弹性影响不显著(p>0.05)。以上结果说明,γ射线辐照对粘性、咀嚼性和弹性影响不大,但一定剂量范围内的γ射线辐照后生湿面条的硬度增加。本实验中硬度的变化的原因尚不明确,结合本实验中吸水率的结果来看,可能是由于蛋白结构变化,蛋白质吸水膨胀的趋势减弱和淀粉结构的变化导致的;也可能是由于淀粉的老化造成的,一定剂量的γ射线辐照处理对生湿面条的淀粉分子结构造成影响,使分子链上的氢键更容易缔合;本研究水分含量虽然变化不大,但水分可能部分从无定形区扩散到结晶区[33],使淀粉更容易老化。

表4 γ射线辐照对生湿面条质构特性的影响Table 4 Effect of gamma ray irradiation on the texture quality of wet raw noodles

表5 γ射线辐照对生湿面条感官评分的影响Table 5 Effect of gamma ray irradiation on the sensory score of wet raw noodles

注：各项目均为10分制下的得分。

2.6 感官评价

表5为不同剂量γ射线辐照后生湿面条的感官评分结果,结果表明γ射线辐照处理对韧性、表观状态及综合评分影响不显著(p>0.05);对于口感的评价结果可以看出,4 kGy以下辐照样品口感的评分均高于对照,其中,1 kGy的评分显著高于对照组评分(p<0.05),其它与对照没有显著的差别(p>0.05);5 kGy辐照的样品评分略低于对照,但差别不显著(p>0.05);对于粘性而言,辐照样品的粘性评分均高于对照组,但与对照组相比仅1、3、5 kGy对粘性评分影响显著(p<0.05)。色泽评分随着辐照剂量的增加呈现逐渐下降的趋势,5 kGy评分最低,色泽最差,且只有5 kGy对色泽评分与对照差异显著(p<0.05),该结果与黄度值b*的结果略有不同,说明虽然2～4 kGy黄度变化显著,但人的肉眼未能察觉。

3 结论

γ射线辐照对生湿面条的杀菌效果十分显著,能够有效杀死细菌及霉菌,且γ射线辐照杀死细菌的效果优于霉菌。γ射线辐照在低于4 kGy时会提高生湿面条的明度,使生湿面条亮度增加;但2～4 kGy黄度值增加,颜色发黄,但仍在感官接受范围内。对于蒸煮特性而言,γ射线辐照在低于4 kGy时未对蒸煮吸水率造成不良影响；在2～4 kGy时未对蒸煮损失率造成不良影响。γ射线辐照处理对咀嚼性、粘性和弹性没有明显的影响,剂量高于4 kGy时硬度明显增加。与质构特性结果相比,感官评价中粘性评分较高,色泽评分较低。综上所述,冷杀菌方式γ射线辐照对生湿面条杀菌效果显著,在不影响品质特性的前提下,不超过4 kGy辐照剂量能有效提高生湿面条的卫生安全性。

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