软包装水煮笋超高压杀菌工艺研究

袁　龙，卢立新，2，*，唐亚丽，2（.江南大学包装工程系，江苏无锡2422；2.江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江苏无锡2422）

软包装水煮笋超高压杀菌工艺研究

袁龙1，卢立新1，2，*，唐亚丽1，2
（1.江南大学包装工程系，江苏无锡214122；2.江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江苏无锡214122）

旨在探寻适合软包装水煮笋的超高压杀菌工艺，通过单因素实验和正交实验考察不同压强、保压时间、温度三种工艺参数对水煮笋杀菌效果的影响，对数据进行相关性分析、验证；并研究优势杀菌工艺下水煮笋的VC保留量，与同样满足商业无菌条件的高温蒸汽灭菌相比较。基于本实验工艺条件，软包装水煮笋的最优超高压灭菌工艺为：压强350MPa、保压时间15min、温度25℃，此工艺能满足杀菌要求，且VC保留率为82.2%，而高压蒸汽灭菌VC保留率仅为30.7%。

超高压，灭菌，水煮笋，VC，包装

竹笋是我国的特色农产品，因其味道鲜美、营养丰富，而被誉为“素食第一品”，是广受消费者欢迎的营养、美容、保健食品。最近，随着人们对竹笋药用和食用价值的深入了解［1］，全球食用笋的消费以每年15%的速度飞速增长，我国笋制品的销量与出口量也日益增多。然而传统的热杀菌工艺虽能有效杀灭微生物，但却容易造成笋的营养成分流失和色香味品质下降；采用抗菌剂或辐射杀菌则可能引起食品安全性问题，影响产品的出口创汇。超高压杀菌在实现食品杀菌的同时也能较好的保持食品原有的颜色、气味、新鲜度，为当今世界热点研究专题之一［2-3］。Miao等［4］研究了茭白超高压处理工艺，表明超高压可在室温下杀灭微生物，避免高温对笋内营养成分的影响；采用超高等静压杀菌对芦笋保鲜，能有效保持其原有风味和营养成分，达到商业出口无菌要求［5］；目前笋类超高压处理的研究非常少，肖丽霞等［6］进行了超高压处理绿竹笋的研究，表明竹笋超高压处理后与新鲜竹笋相比氨基酸基本没有损失，但并未就此类产品的超高压杀菌工艺进行研究和优化；有研究发现，在常温条件下，超高压处理后的鲜榨猕猴桃汁中总VC保存率在85%以上［7］；而在热杀菌处理中，过高的温度会使VC的含量明显降低，采用热处理条件（73℃，15min）处理后的果汁VC的保留率仅为55%［8］。超高压技术可以有效保持食品的色泽、风味及大部分营养成分，但高温高压条件却能促进VC与氧气的反应，造成食品中VC的损失，所以，控制处理温度对超高压食品VC含量的保持具有重要意义。

本文以软包装水煮笋为研究对象，依据国家相关食品卫生要求，通过单因素和正交实验确定灭菌效果较好的优势超高压灭菌工艺，检测该工艺条件下VC的保留量，并以此为指标，检验超高压杀菌效果、考察优化工艺参数，最终得到软包装水煮笋的最佳超高压杀菌工艺，为此类产品的生产加工提供理论支持。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

水煮笋未经杀菌处理的18L马口铁罐装水煮毛竹春笋，由浙江省富阳某竹业科技有限公司提供，于实验当天开罐取笋；包装材料耐高温复合薄膜蒸煮袋，材料为KPA/PE，氧气透过量：6.798×10-5cm3/（m2·d·Pa），厚度：85μm；平板计数琼脂培养基生化试剂，国药集团化学试剂有限公司；氯化钠分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

HPP600MPa/5L超高压处理设备压强范围0～600MPa，有效容积5L，输入功率7.5KW，包头科发高压科技有限责任公司生产；手提式不锈钢压强蒸气灭菌器上海申安医疗器械厂；SW-CJ-1G型单人净化工作台苏净净化设备有限公司；多功能食物加工机珠海市九阳电器有限公司；薄膜热封机武汉伊卓腾机械设备有限公司；生化培养箱上海精宏实验设备有限公司；电子天平梅特勒-托利多集团。

1.2实验方法

1.2.1样品制备软包装膜制备：将复合膜制成10cm×10cm小袋，并置于净化台中备用。

水煮笋样品制备：将水煮笋于净化台中均匀切成4～5mm薄片，装入软包装袋中，每袋10g，然后真空热封。

1.2.2超高压单因素实验

1.2.2.1压强的选择保持温度30℃，保压时间5min，调整压力分别为200、300、400、500、600MPa进行实验，研究压强对软包装水煮笋菌落总数的影响，平行测定3次，以未处理为对照。

1.2.2.2温度的选择保持保压时间5min和压强300MPa，由于VC在高压条件下不稳定，在温度超过65℃时尤为明显［9］，所以调整温度分别为10、20、30、40、50℃进行实验，研究温度对软包装水煮笋菌落总数的影响，平行测定3次，以未处理为对照。

1.2.2.3保压时间的选择保持压强300MPa和30℃，调整保压时间分别为3、6、9、14、20min进行实验，研究保压时间对软包装水煮笋菌落总数的影响，平行测定3次，以未处理为对照。

1.2.3正交实验优化在单因素实验基础上，选取压力、温度和保压时间3个因素，每个因素设计3个水平，选择L9（34）正交表安排实验，并进行方差分析，优化超高压处理工艺。正交实验因素与水平设计见表1。

1.2.4高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌参数选择参照徐吉祥等［10］的研究，温度115℃、保压15min能够抑制软包装水煮笋致病菌生长繁殖或将其杀灭，使其达到商业无菌的水平，本文在此只对比超高压与此种工艺处理后水煮笋的VC保留量。

1.2.5维生素C的检测食品中的VC属于还原型抗坏血酸，参照国标规定的2，6-二氯靛酚滴定法进行检测。本实验每次检测称取水煮笋10g，与10mL浸提剂于食品加工机中捣成匀浆。取其中的10g浆状样品进行后续操作，具体方法严格参照标准GB 6195-86［11］。检测结果舍去离群值后取平均，单位以mg/100g表示。

表1　超高压处理正交优化实验因素水平Table 1　The level of HHP factors of orthogonal test

1.2.6微生物检测菌落总数的测定严格按照国标GB 4789.2-2010［12］执行。稀释样品时，取10g水煮笋与90mL生理盐水混合，于食品加工机中均质，依此类推，配制10倍系列的稀释样品匀液，取0.1mL接种于琼脂平板，在37℃下培养48h，进行菌落记数，菌落总数单位以cfu/g表示。

1.2.7微生物残活率计算杀菌效果用微生物残活率S表示，即

式中，N0为超高压处理前样品中菌落总数，cfu/g；N为超高压处理后样品中菌落总数，cfu/g；lgS为处理前后菌落总数降低的对数。

1.2.8数据分析应用Matlab软件进行数据处理和绘图，并进行方差分析和多重比较。

图1　30℃，5min条件下压强对软包装水煮笋细菌残活率及菌落总数的影响Fig.1　Effect of pressure on microflora and survival rate of soft-packaging boiled bamboo shoots under 30℃，5min conditions

2　结果与分析

2.1单因素实验

2.1.1压强对软包装水煮笋菌落总数的影响30℃、加压5min条件下压强对软包装水煮笋细菌存活率及菌落总数的影响如图1所示。结果表明，在一定压强范围内，随着压强的增大，菌落总数急剧减少，菌落总数降低3个对数等级（下文用lgS表示），当压强大于400MPa时，增加压强的灭菌效果逐渐减弱，灭菌曲线趋于平缓，500MPa和600MPa条件下的lgS几乎无差别。高压会损伤细菌细胞壁和细胞膜，影响其内部生化反应平衡，从而造成细菌死亡。但由于拖尾现象和一些耐压细菌（革兰氏阳性菌）的存在，灭菌处理后样品中总是有少量细菌残留［13］。未经超高压处理的水煮笋样品中菌落总数为2.2×104cfu/g，经400MPa超高压处理后，残留细菌菌落总数仅为46.4cfu/g，大肠菌群等致病菌均未检出。

2.1.2温度对软包装水煮笋菌落总数的影响温度对软包装水煮笋细菌残活率及菌落总数的影响见图2。在300MPa，5min的工艺条件下，适当的增加处理温度能够降低细菌的残活率，同等压强下50℃处理样品的lgS仅比40℃处理的下降0.5个对数等级，就效果而言，温度影响残活率的显著性远远小于压强。当温度大于40℃时，灭菌曲线趋于平缓。细菌在50℃下的存活量大约为10℃下的1/3，但与40℃差别不大，分别为220cfu/g和280cfu/g，lgS下降亦不明显。考虑到较高的温度容易造成水煮笋VC的损耗，所以在确定工艺参数时应优先选择较低的温度。

图2　300MPa，5min条件下温度对软包装水煮笋细菌残活率及菌落总数的影响Fig.2　Effect of tempreture on microflora and survival rate of soft-packaging boiled bamboo shoots under 300MPa，5min conditions

2.1.3保压时间对软包装水煮笋菌落总数影响

300MPa、30℃条件下温度对软包装水煮笋细菌残活率的影响见图3。由图3可知，在一定时间范围内，随着保压时间的延长，残留菌落数逐渐减少，残活率逐渐减小。保压时间对灭菌效果影响显著，增加时间能使lgS减少两个对数等级，但当保压时间超过9min后，增加时间已不能显著增强杀菌效果，亦不能有效减少lgS数值。300MPa、30℃的条件下菌落总数均超过100cfu/g，若要增强杀菌效果，须增加压强方能达到。

图3　300MPa，30℃条件下温度对软包装水煮笋细菌残活率的影响Fig.3　Effect of holding time on microflora and survival rate of soft-packaging boiled bamboo shoots under 300MPa，30℃conditions

2.2正交实验

在单因素实验的基础上确定压强、温度、保压时间三个因素，每个因素设计三个水平，选择L9（34）正交表安排实验，并进行方差分析，优化超高压处理工艺。正交实验结果见表2。

表2　超高压处理正交优化实验方案与结果Table 2　Orthogonal test plan and results of HHP process

对实验数据进行方差分析显示，如表3所示，FA= 11.76，FB=1.84，FC=0.97；pA=0.078，pB=0.351，pC=0.509。由此可以看出，因素A（压强）对结果的影响最大，相较而言，因素B（保压时间）的对实验结果的影响程度虽然远不及因素A，但也超过了因素C（温度）。

表3　正交实验方差分析表Table 3　Variance analysis of orthogonal test

当压强达到350MPa时，菌落总数即小于100cfu/g。压强、温度越高，保压时间越长，越容易造成水煮笋中VC损耗，VC在高压高温条件下不稳定，增加压强及温度能增高VC的降解速率［14］，所以在满足商业无菌的前提下，应该选择压强、温度较低，保压时间较短的工艺，因此压强选取A2（350MPa）水平。由于因素B对实验结果的影响程度强于因素C，而B1水平下的菌落总数大于其他水平，且A2B1条件下菌落总数偏高，为87cfu/g，所以在保压时间的选择上排除B1。因素C（温度）对实验结果的影响最弱，且考虑到VC的损耗，所以选择温度较低的C1水平。即暂时确定正交实验最优组合为A2B3C1，压强350MPa、温度25℃、保压时间15min。虽然温度单因素影响关系和保压时间的影响较小，在优选水品A2下排除菌含量较高的B1和温度较高的C3，但尚缺乏B和C其他水平值的比较，且工艺的确定还需要以VC的消耗为参考；而为了体现超高压杀菌的优越性，也需要将超高压与热杀菌作比较。因此选择A2B2C1、A2B2C2、A2B3C1与高压蒸汽灭菌的菌落总数和VC保留量进行对比验证，结果见表4。

表4　杀菌工艺验证实验方案与结果Table 4　Test plan and results of sterilization process

从表4可以看出，4种杀菌工业均能满足商业无菌要求。杀菌处理后，水煮笋的VC含量均有所降低。VC的消耗其实是氧化反应的结果，包装内部的氧气能够氧化相当于自身两倍含量的VC，生成脱氢抗坏血酸（DHAA）［15］，高压高温条件能加速此反应的进程。同时，结果表明，温度对VC含量的影响程度要大于时间，A2B3C1组的VC保留率（82.2%）与A2B2C1（84.9%）相差不大，但其杀菌效果较后者为优。虽然高压蒸汽杀菌效果最好，但其对VC的损害亦是最大的，处理后VC仅存30.7%。因此综合以上结果，发现A2B3C1为最优方案，即软包装水煮笋的超高压工艺条件为压强350MPa、保压时间15min，温度25℃，此条件能满足杀菌要求，且VC保留率远高于热处理，为82.2%。

3　结论

软包装水煮笋超高压灭菌工艺优化结果显示，超高压处理可有效杀灭软包装水煮笋中的微生物，且对灭菌处理条件敏感的VC影响较小。最优工艺条件为：处理压强350MPa，保压时间15min，温度25℃。压强对灭菌效果影响最大，保压时间次之，最后是温度；温度对VC含量影响最大，保压时间次之。按优化工艺条件处理的水煮笋，能满足商业无菌要求，并且VC保留率为82.2%。

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Research on high hydrostatic pressure sterilization technology of soft-packing boiled bamboo shoots

YUAN Long1，LU Li-xin1，2，*，TANG Ya-li1，2
（1.Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.Jiangsu Key Laboratory of Advanced Food Manufacturing Equipment and Technology，Wuxi 214122，China）

This paper focused on the suitable high hydrostatic pressure（HHP）sterilization technology for softpacking boiled bamboo shoots.Single factor test and orthogonal test were used to study the effects of different pressure，pressure holding time and temperature on microflora and survival rate of boiled bamboo shoots. Correlation analysis and verification were taken to determine several better processes，the content of VCof these processes were discussed and compared with high pressure steam sterilization which met commercial sterilization afterward to find the optimal sterilization process.Results showed that the optimal sterilization process for soft-packing boiled bamboo shoots were as follows：350MPa，15min，25℃.This processing sterilized effectively，and the VCretention rate was 82.2%，while the VCretention rate of high pressure steam was merely 30.7%.

HHP；sterilization；boiled bamboo shoots；VC；packaging

TS201

B

1002-0306（2015）02-0257-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.02.047

2014－04－09

袁龙（1987-），男，博士研究生，研究方向：食品农产品包装技术研究。

卢立新（1966-），男，博士研究生，教授，主要从事运输包装、食品农产品包装技术等方面的研究。

国家科技支撑计划（2011BAD24B01）；江苏省高校科研成果产业化推进工程项目（JHB2012-25）。