杀菌方式对低盐腌渍黄瓜的品质影响

李昌宝,辛 明,孙 宇,孙 健,*,唐雅园,李杰民,杨 莹,何雪梅,李 丽

(1.广西壮族自治区农业科学院农产品加工研究所,广西南宁 530007;2.广西果蔬贮藏与加工新技术重点实验室,广西南宁 530007)

黄瓜(CucumissativusL.)别名胡瓜,属葫芦科甜瓜属,具有很高的经济价值和营养价值[1-2]。黄瓜口感汁多味甘,肉质脆嫩,芳香可口,具有丰富的蛋白质、糖类,和铁、钾、钙、磷、钠等矿物质、大量的维生素E,具有美容、减肥、抗肿瘤、降低胆固醇、清热利尿、消炎解毒等功效[3-6]。黄瓜是我国一种重要的蔬菜品种,2015年种植面积达到125万公顷,产量5938万吨[7-8]。但黄瓜生产存在着较强的季节性和区域性,易产生堆积问题,精深加工是解决黄瓜堆积问题的重要途径。腌渍蔬菜是我国传统加工方法之一,其产品营养丰富、香脆爽口、风味独特,是人们喜爱的食品,在民间中有着悠久的食用历史。腌渍黄瓜是广西特有的一种传统风味腌渍类食品小吃,口感质地清脆弹牙,味道清新适口。广西钦州、玉林、北海、防城港等地区是腌渍黄瓜的主要产地。钦州腌渍黄瓜还获得中华人民共和国农产品地理标志登记证书[9-10]。

低盐腌渍黄瓜一般含盐8%以下,比高盐份腌渍产品更为健康,但由于盐份较低对腐败微生物的抑制效果也大大降低,在贮藏、运输和销售环节容易败坏变质,出现“胀袋”、发霉等现象[11]。为了延长低盐腌渍黄瓜的货架期,目前企业经常对低盐腌渍黄瓜进行杀菌。但在杀菌过程中,低盐腌渍黄瓜的质地与色泽会发生改变,导致质地软塌,从而影响了食用价值。因此,保持良好的脆度及品质是提高腌渍黄瓜产品竞争力的关键因素之一。沈文凤等[12-13]研究了不同有机酸及无机盐对低盐腌渍黄瓜脆度和品质影响。周强等[14]研究了发酵条件对湿法腌制黄瓜品质及发酵性能的影响。但未见杀菌方式对低盐腌渍黄瓜品质影响的研究报道。本文以低盐腌渍黄瓜为原料,研究不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜品质的影响,旨在为低盐腌渍黄瓜生产杀菌工艺提供科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

低盐腌渍黄瓜 由钦州市浦北县绿达食品有限公司提供,其拌料、调味等所有工序已经完成,即将进入包装环节的半成品低盐腌渍黄瓜;3,5-二硝基水杨酸、硝酸、草酸、浓硫酸、盐酸、2,6-二氯酚靛酚钠盐、酒石酸钾钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠、硫酸铁铵、硫氰酸钾、硝酸银、氯化钠、氨水、亚铁氰化钾、硫酸锌、硝酸钾、酚酞、邻苯二甲酸氢钾、蒽酮、乙酸乙酯 分析纯,国药集团化学试剂有限公司;胰蛋白胨、酵母浸膏、琼脂、葡萄糖 生化试剂,北京奥博星生物技术有限责任公司;水 去离子水或二次蒸馏水。

PGL精密天平 深圳市怡华新电子有限公司;CR-10色差仪 柯尼卡美能达有限公司;CT3质构仪 博勒飞中国阿美特克商贸(上海)有限公司;TU-1810紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司;AA-S2电热恒温水浴锅 江苏省金坛市医疗仪器厂;DNP-9022-6恒温培养箱 金坛高科仪器厂;LDZX-75KBS型灭菌锅 广州越特科学仪器有限公司;P7021TP-6型微波炉 格兰仕有限公司;LHK15-A 臭氧消毒机 山东丽辉臭氧消毒器有限公司,Y-ND50臭氧浓度检测仪 徐州金源臭氧设备有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 杀菌处理 将低盐腌渍黄瓜,体积大小约为15 cm×4 cm×1.5 cm,在不同的杀菌条件下进行灭菌处理后,进行胀袋、微生物、硬度指标测定。

巴氏杀菌:随机分别取低盐腌渍黄瓜样品(200.0 g/份),放入高密度聚乙烯包装袋中,真空包装,设置不同杀菌条件:杀菌温度固定为85 ℃(巴氏杀菌温度通过预实验中优选85 ℃为最佳温度),杀菌时间设置为0(CK)、5、10、15、20、25、30、35 min。

微波杀菌:随机分别取低盐腌渍黄瓜样品(200.0 g/份),放入高密度聚乙烯包装袋中,真空包装,设置不同杀菌条件:杀菌功率固定为650 W(微波杀菌功率通过预实验中优选650 W为最佳功率),杀菌时间设置为0(CK)、30、60、80、120、150、180 s。

臭氧杀菌:随机分别取低盐腌渍黄瓜样品(200.0 g/份),铺于密闭箱中,真空抽出箱内空气后,向密闭箱中通入臭氧气体进行杀菌。设置不同杀菌条件:浓度固定为50 mg/m3(臭氧杀菌浓度通过预实验中优选50 mg/m3为最佳浓度),浸泡0(CK)、10、20、30、40、50、60 min后取出样品。

杀菌样品存放在室温条件下,每隔24 h观察一次胀袋情况,连续观察90 d。以是否胀袋、菌落总数、硬度为指标选取最适的3种杀菌条件进行杀菌处理并进行后期品质指标测定。

1.2.2 菌落总数 参考国标GB 4789.2-2016[15]方法,采用平板菌落计数法测定。

1.2.3 硬度测定 质构仪TPA测试参数[16]:选用平底型探头P/100,夹具TA-RT-KI,预测试速度2 mm/s,测试速度1 mm/s,返回速度1.0 mm/s,触发点负载5 g,循环次数2次,压缩程度20%,数据频率50点/秒。每个腌渍黄瓜样品从上中下取6个接触点测量,取平均值。

1.2.4 品质指标测定 色差测定:采用CR-10型色差仪测定。亚硝酸盐测定:参考GB 5009.33-2016[17]方法,采用分光光度法测定。氯化钠测定:采用间接沉淀滴定法[18]测定。总酸的测定:采用酸碱滴定法[19]测定。总糖测定:采用蒽酮试剂法[20]测定。VC测定:采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[21]测定。

1.2.5 感官评价 参考广西地方标准[22]方法,分别取腌渍黄瓜样品,随机编号后进行品尝打分。样品的感官评定采用评分法,从广西农业科学院筛选10名从事果蔬加工工作的员工(女5人,男5人)组成品评小组。受试者被要求品评腌渍黄瓜的感官质量并按评分表(表1)进行评分。在22～25 ℃进行盲评,品尝过程中提供清水,品评前后使用水漱口,单独打分,避免互相影响。

表1 低盐腌渍黄瓜感官评分细则Table 1 Sensory scoring rules for low-salt pickled cucumber

1.3 数据处理

指标测定数据为3次以上重复实验的平均值±标准差;使用SPSS 19.0软件进行数据统计分析,利用邓肯多重比较法(Duncan)对数据间进行差异显著性分析,以P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 杀菌条件对低盐腌渍黄瓜菌落总数及胀袋时间的影响

不同杀菌条件对低盐腌渍黄瓜贮藏90 d后的菌落总数及胀袋时间的影响见表2。杀菌效果的好坏与杀菌方式、杀菌时间以及食品形状、大小、质地等有关[23]。由表2可知,经过杀菌处理的低盐腌渍黄瓜中菌落总数较对照组(CK组)显著下降(P<0.05),且随着杀菌时间的延长,巴氏、微波和臭氧杀菌处理组的菌落总数均显著下降(P<0.05)。不同杀菌条件处理贮藏90 d后,低盐腌渍黄瓜的胀袋情况存在差异。经巴氏杀菌5、10 min,微波杀菌30、60、80 s,臭氧杀菌10、20、30 min处理的低盐腌渍黄瓜在储存90 d出现胀袋,其原因可能是杀菌时间不足,还未能有效地杀死低盐腌渍黄瓜中的产气微生物,因此这些杀菌条件都不能满足要求。结合菌落总数指标和胀袋情况,巴氏杀菌15、20、25、30、35 min,微波杀菌120、150、180 s,臭氧杀菌40、50、60 min均可以用来进行低盐腌渍黄瓜的灭菌。

表2 不同杀菌条件对低盐腌渍黄瓜菌落总数及胀袋的影响Table 2 Influence of different sterilization conditionsto total number of bacterial colony and baginflate of low-salt pickled cucumber

2.2 杀菌条件对低盐腌渍黄瓜硬度的影响

杀菌结束后立即对不同杀菌条件处理的低盐腌渍黄瓜进行TPA质构分析,硬度指标结果如图1～图3所示。低盐腌渍黄瓜香脆的口感是备受消费者欢迎的重要因素,硬度是衡量酱腌菜品质的重要指标[16]。杀菌过程会导致腌制果蔬质地变软,影响了腌制果蔬的食用价值。硬度为第一次压缩时的最大峰值,反映的是低盐腌渍黄瓜在外力作用下发生形变所需要的屈服力大小[24]。低盐腌渍黄瓜硬度值直接反映了杀菌条件对低盐腌渍黄瓜组织结构的破坏。

由图1可知,随着巴氏杀菌时间的延长,低盐腌渍黄瓜的汁液溢出,出现软化现象,硬度呈现出下降趋势,硬度降低。这可能是由于巴氏杀菌的高温作用,引起低盐腌渍黄瓜细胞壁间的果胶成分发生分解、细胞壁破裂,从而导致低盐腌渍黄瓜组织变软[25]。在杀菌15 min后,硬度下降平缓且差异不显著(P>0.05)。根据表2结果所示,巴氏杀菌15、20、25、30、35 min均未出现胀袋,结合图1的硬度值指标,综合考虑选取巴氏杀菌15 min为最佳巴氏杀菌条件,此时硬度值与CK组对比,降低了47.31%。

图1 巴氏杀菌对低盐腌渍黄瓜硬度的影响Fig.1 Effects of pasteurizations on hardness oflow-salt pickled cucumber注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05);图2～图8同。

微波杀菌技术是利用微波的热效应和非热效应的协同作用,在短时间内使微生物体内生理条件和蛋白质发生变异,从而导致微生物体生长延缓或死亡,达到杀菌保鲜的目的[26-27]。由图2可知,随着微波杀菌时间的延长,低盐腌渍黄瓜的硬度呈上升趋势,杀菌150、180 s时显著高于CK组(P<0.05)。这是因为微波处理使低盐腌渍黄瓜中的大分子震动剧烈,导致低盐腌渍黄瓜失水较多,降低了水分含量[28],所以低盐腌渍黄瓜的硬度相对较大。根据表1结果所示,微波杀菌120、150、180 s均未出现胀袋,结合图1的硬度值指标,150 s杀菌处理组显著高于120 s杀菌处理组(P<0.05),因此综合考虑选取微波杀菌150 s为最佳微波杀菌条件,此时硬度值与CK组对比,提高了9.68%。

图2 微波杀菌对低盐腌渍黄瓜硬度的影响Fig.2 Effects of microwave sterilizationon hardness of low-salt pickled cucumber

臭氧是一种强氧化剂,可以穿透细胞壁从而与微生物体内的不饱和键作用,杀死细胞以达到强杀菌的目的[29]。其杀菌作用迅速,且极易分解为氧气,安全无残留,是一种理想的绿色杀菌方式。由图3可知,随着臭氧杀菌浸泡时间的延长,低盐腌渍黄瓜的硬度呈下降趋势,且差异显著(P<0.05)。根据表1结果所示,臭氧杀菌40、50、60 min均未出现胀袋,结合图3的硬度值指标,综合考虑选取臭氧杀菌40 min为最佳臭氧杀菌条件,此时硬度值与CK组对比,降低了15.19%。

分别以最适的巴氏杀菌、微波杀菌、臭氧杀菌条件进一步处理低盐腌渍黄瓜,分析巴氏、微波、臭氧杀菌对低盐腌渍黄瓜品质指标的影响。

2.3 不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜色差的影响

色泽能最直接反映产品的外观性状,是评判低盐腌渍黄瓜在杀菌过程中感官品质变化的重要指标,因此在低盐腌渍黄瓜杀菌中尽量减少低盐腌渍黄瓜的褐变。由表3可知,不同杀菌方式的亮度L*值存在显著性差异(P<0.05),与CK组相比,臭氧杀菌处理组无显著性差异(P>0.05),巴氏杀菌处理组L*值显著降低(P<0.05),微波杀菌处理组L*值显著增高(P<0.05),表明臭氧杀菌处理组对亮度保持有较好的效果。a*值代表红/绿,正值越大,红色越深,当a*值为负值时表示绿色,负值越小,绿色越深。与CK组相比,微波、臭氧杀菌处理组a*值无显著性差异(P>0.05),巴氏杀菌处理组a*值显著性增加(P<0.05),说明巴氏杀菌使低盐腌渍黄瓜偏红程度增加。b*值代表黄/蓝,正值越大,黄色越深;当b*为负值时表示蓝色,负值越小,蓝色越深。CK组b*值与臭氧处理组无显著性差异(P>0.05),显著高于巴氏、微波处理组(P<0.05)。

表3 不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜色差的影响Table 3 Effect of different sterilization methodson color parameters in low-salt pickled cucumber

2.4 不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜亚硝酸盐、氯化钠含量的影响

不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜亚硝酸盐、氯化钠含量的影响如图4～图5所示。亚硝酸盐是一类无机化合物的总称,为亚硝酸生成的盐,含有亚硝酸根离子。长期摄入亚硝酸盐会造成智力迟钝,危害很大,更有甚者发展为呼吸衰竭直至死亡[30]。我国食品卫生法也规定了腌制品中亚硝酸盐含量≤20 mg/kg[31]。由图4可知,低盐腌渍黄瓜样品的亚硝酸盐含量均未超过国家限量要求。CK组的亚硝酸盐含量与巴氏杀菌处理组无显著性差异(P>0.05),但显著高于臭氧杀菌处理组(P<0.05),显著低于微波杀菌处理组(P<0.05)。与CK组相比,经微波杀菌处理后亚硝酸盐含量提高了13.89%,经臭氧杀菌处理后亚硝酸盐含量降低了11.11%,可能是臭氧具有强氧化性,也使得硝酸还原菌等还原性细菌失活,从而促进亚硝酸盐降解[32]。

图4 不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜亚硝酸盐的影响Fig.4 Effects of different sterilization methodson nitrite of low-salt pickled cucumber

由图5可知,不同杀菌方式均显著影响低盐腌渍黄瓜氯化钠含量,各杀菌处理组均显著低于CK组(P<0.05),巴氏、微波、臭氧3种杀菌处理组见无显著性差异(P>0.05)。与CK组相比,巴氏、微波、臭氧杀菌处理组分别降低了17.46%、14.93%、12.39%。

图5 不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜氯化钠的影响Fig.5 Effects of different sterilization methodson sodium chloride of low-salt pickled cucumber

2.5 不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜总酸、总糖含量的影响

不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜总酸、总糖含量的影响如图6～图7所示。由图6可知,低盐腌渍黄瓜的总酸含量经巴氏、微波、臭氧杀菌处理后与CK组差异不显著(P>0.05),臭氧杀菌处理组显著低于巴氏、微波杀菌处理组(P<0.05)。与CK组相比,巴氏、微波杀菌处理组分别提高了10.38%、5.40%,臭氧处理组降低了6.31%。微波和巴氏杀菌处理与CK组样品相比总酸含量有所提高可能是由于杀菌过程促进部分有机酸释放出来以及部分醛类物质氧化成酸[33]。

图6 不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜总酸的影响Fig.6 Effects of different sterilization methodson total acid of low-salt pickled cucumber

由图7可知,臭氧杀菌处理组的总糖含量与CK组相比差异不显著(P>0.05);巴氏、微波杀菌处理组的总糖含量与CK组相比差异显著(P<0.05),巴氏杀菌处理组总糖含量降低了12.5%,微波杀菌处理组总糖含量升高了15.50%。

图7 不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜总糖的影响Fig.7 Effects of different sterilization methodson total sugar of low-salt pickled cucumber

2.6 不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜VC含量的影响

VC是人体必备的一种营养物质,但由于其性质很不稳定,极易在加工过程中被破坏。不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜VC含量的影响如图8所示。由图8可知,臭氧杀菌处理组的VC含量与CK组相比差异不显著(P>0.05);巴氏、微波杀菌处理组的VC含量显著低于CK组(P<0.05),经巴氏、微波杀菌处理后VC含量分别降低了33.33%、41.67%,这是由于VC性质极不稳定,温度、压力、微量元素及光和酸等因素都对其产生很大影响,巴氏、微波杀菌过程中的温度、氧可诱发或加速VC氧化和热降解反应[34]。

图8 不同杀菌方式对腌渍黄瓜VC含量的影响Fig.8 Effects of different sterilization methodson VC content of low-salt pickled cucumber

2.7 不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜感官评价的影响

不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜感官分析的雷达图见图9。各杀菌处理后的低盐腌渍黄瓜感官评分有一定差异,说明不同杀菌方式对低盐腌渍黄瓜样品的风味有一定影响。巴氏、微波、臭氧杀菌处理组的低盐腌渍黄瓜总分分别为78.20、82.55、90.45分。可知3种杀菌方式的感官品质优劣顺序为:臭氧>微波>巴氏。臭氧杀菌处理组从外观分析色泽最好,在滋味、气味、质地口感方面与CK组没有明显差别。微波杀菌在色泽、滋味、气味上稍差与臭氧杀菌处理组。巴氏杀菌处理组颜色差异最大,对低盐腌渍黄瓜的气味具有很大影响,这是由于低盐腌渍黄瓜样品经热处理时间较长,有一定蒸煮味而对样品感官产生影响。

图9 感官雷达图Fig.9 Radar chart of sensory analysis

2.8 理化指标与感官评价相关性分析

对不同杀菌方式下低盐腌渍黄瓜的理化指标和感官评价进行相关性分析,结果见表4。从表4可以看出,在不同杀菌方式下低盐腌渍黄瓜的的总糖与L*成呈显著正相关(0.963),与a*呈极显著负相关(-0.991)。VC与b*成呈显著正相关(0.958),说明低盐腌渍黄瓜的总糖、VC与色泽的变化有一定的相关性。

表4 不同杀菌方式下低盐腌渍黄瓜理化指标与感官评价的相关性分析Table 4 Correlation coefficients between physicochemical indexes and sensory analysisin low-salt pickled cucumber at different sterilization methods

3 讨论

腌渍黄瓜一种传统风味腌渍类食品小吃,口感质地清脆弹牙,味道清新适口。与传统高盐腌制的腌渍黄瓜相比,低盐度的腌渍黄瓜在贮藏、运输和销售环节容易败坏变质,出现“胀袋”、发霉等现象,杀菌是保持低盐腌渍黄瓜品质稳定性和货架期的必须工艺。但是不同的杀菌条件和杀菌方法,会在一定程度上引起果蔬腌制产品的变味、脆度降低和营养成分的损失。张静林等[35]、王梅等[36]、徐洲等[37]研究了臭氧、巴氏、微波杀菌对蔬菜及腌制产品的杀菌效果,结果表明这3种杀菌方式均具有很好的杀菌效果,这与本研究的结果基本一致。在本实验中,巴氏杀菌15、20、25、30、35 min,微波杀菌120、150、180 s,臭氧杀菌40、50、60 min均可以用来进行低盐腌渍黄瓜的灭菌,在此条件下,低盐腌渍黄瓜储存90 d内不胀袋。

硬度是评价果蔬腌制产品的重要指标,刘莹萍等[38]在研究不同杀菌方式对莴苣泡菜品质影响时发现,微波杀菌后泡菜硬度增加,巴氏杀菌后硬度显著下降,这与本研究结果一致。本研究中,低盐腌渍黄瓜经过巴氏、臭氧杀菌处理后硬度分别降低47.31%、15.19%,经微波杀菌处理后硬度增加9.68%。

洪冰[25]在确定大头菜杀菌方法及条件时,以菌落总数和胀袋时间为标准,最终优化了微波杀菌的工艺条件。本研究中,以胀袋、菌落总数、硬度为指标选取最适的3种杀菌条件为:巴氏杀菌85 ℃15 min,微波杀菌650 W 150 s,臭氧杀菌50 mg/m340 min。徐洲等[37]在利用巴氏杀菌、微波杀菌和超声波杀菌3种杀菌方式对低盐大头菜进行杀菌后对亚硝酸盐含量具有一定影响,含量大小为:微波>超声>巴氏,这与本研究的结果基本一致。在本研究中,杀菌方式对低盐腌渍黄瓜的亚硝酸盐含量也有影响,含量大小为:微波>巴氏>臭氧,臭氧杀菌显著(P<0.05)降低了腌渍黄瓜的亚硝酸盐含量。

臭氧杀菌技术作为一种冷杀菌技术,近年在食品杀菌领域得到了很好的推广应用。张静林等[35]在臭氧处理对蒜片品质的影响发现,臭氧对蒜片的色泽指标未发生显著性改变。曾希珂等[39]在对比不同杀菌处理技术对辣椒品质影响时发现,臭氧处理能有效延缓辣椒还原糖和VC含量的下降并且较好地保持辣椒的色泽,这与本研究的结果基本一致。在本研究中,臭氧杀菌处理技术对低盐腌渍黄瓜的色泽、总糖、VC含量影响较小,均与CK组无显著性差异(P>0.05);而巴氏、微波杀菌处理组的色泽、总糖、VC含量均与CK组在一定程度上有显著性差异(P<0.05),VC含量损失较为严重。

4 结论

巴氏、微波和臭氧杀菌均能有效减少低盐腌渍黄瓜中的微生物,以胀袋、菌落总数、硬度为指标,3种杀菌最佳条件为:巴氏杀菌85 ℃ 15 min,微波杀菌650 W 150 s,臭氧杀菌50 mg/m340 min。在此条件下,巴氏杀菌总酸含量最高,但对硬度、色泽、VC含量、感官评价影响较大;微波杀菌硬度、总糖含量最高,但亚硝酸盐含量也最高,VC含量损失最大;臭氧杀菌对硬度、色泽、总酸、总糖等指标影响较小,且亚硝酸盐含量最低,VC含量、感官评分最高。且综合考虑,臭氧杀菌为低盐腌渍黄瓜最适杀菌方法。臭氧处理对低盐腌渍黄瓜具有良好的杀灭效果,且对低盐腌渍黄瓜的品质的破坏程度较小,可以代替热杀菌应用于低盐腌渍黄瓜的生产工艺中。本文只对低盐腌渍黄瓜不同杀菌方式工艺及其对品质指标的影响进行研究,而杀菌技术尤其是臭氧杀菌技术对低盐腌渍黄瓜的杀菌机理和品质影响机理仍需进一步深入研究。