微波对植物乳杆菌的杀灭作用及其在莴苣泡菜中的应用

刘莹萍,崔 莉,牛丽影,李大婧,刘春泉,肖丽霞

(1.扬州大学食品科学与工程学院,江苏扬州 225127;2.江苏省农业科学院农产品加工研究所,江苏南京 210014)

微波对植物乳杆菌的杀灭作用及其在莴苣泡菜中的应用

刘莹萍1,2,崔 莉2,牛丽影2,李大婧2,刘春泉2,肖丽霞1,*

(1.扬州大学食品科学与工程学院,江苏扬州 225127;2.江苏省农业科学院农产品加工研究所,江苏南京 210014)

首先考察在600 W微波功率下照射0、30、60、90、120 s后,悬浮于100 mL生理盐水及100 g接种发酵莴苣泡菜中植物乳杆菌的存活情况,获得适合接种植物乳杆菌发酵莴苣泡菜的微波杀菌剂量。然后以巴氏杀菌为对照,对微波杀菌接种植物乳杆菌发酵莴苣泡菜的质构、色泽和感官评价等感官品质进行评价,以期获得应用价值较好的接种植物乳杆菌发酵莴苣泡菜的微波杀菌工艺。结果表明,应选择莴苣的中下部为取样部位,以消除其形态结构不均匀性导致的质构和色泽测定误差。100 mL生理盐水中植物乳杆菌(菌种密度为3.4×108CFU/mL)的微波杀菌剂量为600 W,90 s。100 g接种植物乳杆菌发酵莴苣泡菜的微波杀菌剂量为600 W,120 s。与巴氏杀菌泡菜相比,微波杀菌泡菜硬度及弹性增加,咀嚼性无显著差异(p>0.05),L*下降,b*上升,感官评价无显著差异(p>0.05)。由此可见,微波杀菌可作为莴苣泡菜的杀菌方式应用于生产。

莴苣泡菜,微波杀菌,植物乳杆菌,品质

泡菜是一种具有悠久历史而又独特的乳酸发酵制品[1],具有抗衰老[2]、抗癌[3]以及降脂[4]等特点。纯种发酵泡菜不仅可以缩短发酵时间,还可以使亚硝酸盐含量降低[5-6],提高泡菜的品质。在中国各地,莴苣栽培面积众多[7],其肉质嫩,富含酚类物质,对糖尿病、心脏病及高血压患者都大有益处[8-10]。新鲜莴苣在采后容易引发表皮褐变,从而降低莴苣的商品价值[11]。莴苣经乳酸发酵后不仅能增加鲜香风味、提高降血压[12]等功能活性还可以延长莴苣的供应期,是值得推荐的莴苣加工方式。

食品的微波杀菌始于20世纪60年代,之后迅速发展。相比传统方法,微波杀菌具有时间短、灭菌效果好的优点[13]。微波杀菌在具体食品中的研究和应用已有许多报道。微波杀菌可用于豆浆、果汁、肉制品的杀菌工艺。黄敏璋等[14]用560 W微波处理22 s就可以使豆浆温度达到75 ℃,并证明微波杀菌豆浆在低温贮藏时菌落总数生长缓慢,保质期延长。严雅慧等[15]优化了杏汁微波杀菌工艺,预测了最佳微波杀菌工艺,使杏汁的细菌致死率达到99.68%。冯璐等[16]的实验结果表明微波杀菌盐焗鸡翅根的效果好,对肉质的损伤较小。

目前泡菜的杀菌主要依靠巴氏杀菌等热力杀菌技术,有关泡菜微波杀菌工艺的研究较少。因此,本文对莴苣进行分段分析,根据质构及色泽的稳定性选择泡菜发酵的原料,根据微波对悬浮于100 mL生理盐水及100 g接种发酵莴苣泡菜中植物乳杆菌存活率的影响,获得微波杀菌剂量,并研究微波对纯种发酵莴苣泡菜质构、色泽及感官评价的影响,与传统巴氏杀菌进行对比,分析获得适宜的微波杀菌工艺,为今后微波杀菌在莴苣泡菜的工业化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

莴苣、食盐 购于南京孝陵卫市场;植物乳杆菌SICC 1.376 购于四川省工业微生物菌种保藏管理中心;MRS肉汤 北京陆桥技术有限责任公司;氯化钠 分析纯,西陇化工股份有限公司。

MVD-1型微波真空干燥设备 南京孝马机电设备厂;高压蒸汽灭菌锅 宁波甬安医疗器械制造有限公司;BS224S电子天平 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司;恒温恒湿箱 上海新苗医疗器械制造有限公司;TG16-WS台式高速离心机 湖南长沙湘仪离心机仪器有限公司;HYG-A全温摇瓶柜 太仓实验设备厂;QTS型质构仪 英国CNS Farnell公司;WSC-S测色色差计 上海精密科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 莴苣原料的选择 选取5根莴苣,每隔5 cm分一段,从根部到顶部依次称为下部、中下部、中部、中上部以及上部五部分,对各个部分的切割面进行质构及色泽测定,根据质构及色泽的稳定性选择合适的分段做为泡菜原料。

1.2.2 莴苣泡菜的制备工艺流程 莴苣→修整→清洗→沥干→切分→装坛→注入盐水及菌悬液(v∶v=19∶1)→密封→发酵(30 ℃下发酵3 d,泡菜总酸为0.802 g/100 g,食盐含量为6.24 g/100 g,植物乳杆菌数量高于1010CFU/g)→称重→装袋(100 g/袋)→杀菌

1.2.3 菌悬液的制备 将低温下保藏的菌种活化2～3代→转接于装有MRS液体培养基的三角瓶→37 ℃下扩大培养12 h(菌种密度为3.48×108～4.29×109CFU/mL)→离心(4800 r/min,10 min)→用0.85%生理盐水同体积稀释沉淀菌种制成菌悬液,备用

1.2.4 杀菌处理 将100 mL菌悬液(菌种密度为3.4×108CFU/mL)及袋装泡菜置于600 W的微波功率下处理0、30、60、90、120 s,巴氏杀菌莴苣泡菜(85 ℃水浴15 min)作为对照。

1.2.5 测定方法

1.2.5.1 乳酸菌数的测定[17]参照GB/T 4789.35-2010食品微生物学检验乳酸菌检验。

1.2.5.2 质地分析 参照卢沿纲[18]的方法,用质构分析仪对泡菜杀菌后的质地进行测定,主要测定指标有硬度,弹性以及咀嚼性,质构分析仪测定条件:采用直径为4 mm的平底柱形TA44探头,测前速率为1.0 mm/s,测试速率为1.0 mm/s,测试类型为TPA。

1.2.5.3 色泽测定 将杀菌后的泡菜取出,使用匀浆机匀浆,用色差仪测定L*、a*、b*值。L*值在0～100之间变化,0表示黑色,100表示白色;a*值表示红绿之间的色泽,“+”表示偏红,“-”表示偏绿,值越大表示偏向越大。b*值表示黄蓝之间的色泽,“+”表示偏黄,“-”表示偏蓝,值越大表示偏向越大。

1.2.5.4 感官评价指标的评定 参考王刚等[19]的方法,成立10人感官评定小组。评价方法:首先观察纯种发酵泡菜样品外观,然后取适量样品放在白纸中,观察其色泽和组织形态,闻气味并咀嚼品尝评定其滋味。评定项目和评价标准见表1。

1.3 统计分析

采用SAS统计软件中ANOVA方差分析,由Tukey分析均值差异的显著性,显著水平p<0.05。

2 结果与分析

2.1 莴苣不同部分质构分析

如表2可知,莴苣各部位的硬度、弹性没有显著性差异,而咀嚼性差异显著,下部及中下部咀嚼性较好。研究发现,新鲜莴苣的下部比上部的硬度小,与实际口感有偏差,这是因为本实验的质构测定部位为每段横切面的中心处,即为茎中的髓部分。因为下部的结构较老,髓细胞生长停止,有时会出现中空现象,从而导致下部中心处的硬度较小。通过对标准偏差相对于各自数据的大小比较可知中下部的硬度最为稳定,下部次之。在弹性方面,下部和中部最稳定,其次是中下部。下部的咀嚼性最稳定,而中下部的咀嚼性次之。三者综合得出下部和中下部的稳定度较好。

表4 不同杀菌时间对莴苣泡菜中植物乳杆菌的影响

表2 莴苣不同部分质构结果

注:同列不同字母表示差异显著,p<0.05;表3、表5、表6、图2同。

2.2 莴苣不同部分色泽分析

如表3所知,莴苣从下到上的亮度、绿色度降低,黄色度增加。下部和中下部差异不显著,颜色鲜绿,具有莴苣优良色泽。根据标准偏差相对于各自数据的大小比较可得中下部的亮度最稳定,其次为中部;各部分的绿色度都较为稳定,其中最好的是下部,其次是中下部;下部和上部的黄色度较稳定。尽管下部的绿色度及黄色度都很稳定,但亮度在5部分中最不稳定,而上部的黄色度最高,绿色度最低,较暗,整体色泽偏暗黄,降低了莴苣的商品价值。中下部的色泽鲜亮翠绿,整体较为稳定。

表3 莴苣不同部分色泽结果

通过综合分析2.2和2.3结果,本文选择莴苣中下部作为纯种发酵莴苣泡菜原料。

2.3 植物乳杆菌生理盐水悬浮液的微波杀菌剂量选择

如图1所示,微波处理30 s内对植物乳杆菌的活力几乎没有影响,随着照射时间的继续增加,菌数快速减少,在微波处理90 s时植物乳杆菌数下降了8个数量级。600 W微波照射超过90 s后的植物乳杆菌细胞破损严重,存活率极低,证明了微波对这一乳酸菌的杀菌作用。

图1 不同微波杀菌时间对植物乳杆菌的影响Fig.1 Effects of different microwave sterilization time on Lactobacillus plantarum

2.4 接种植物乳杆菌莴苣泡菜的微波杀菌剂量选择

由表4可知,微波杀菌效果与处理时间有着密切联系,处理时间越长,杀菌效果越好,与范远景[20]的研究一致,这主要是由于泡菜吸收微波能转化为热能,随杀菌时间延长而温度升高,植物乳杆菌也就随之减少。另外,微波杀菌除了热效应作用,还有非热效应破坏了菌体的DNA、蛋白质等结构导致其死亡[21],从而也可以使菌数减少。微波处理120 s时植物乳杆菌已被杀灭,与巴氏杀菌效果相同。相比巴氏杀菌,微波杀菌表现出杀菌时间短、效率高的特点。

2.5 微波杀菌泡菜及巴氏杀菌泡菜的质构特性比较

由表5可知,600 W微波杀菌120 s后莴苣泡菜的硬度增加,弹性及咀嚼性下降。硬度增加可能是因为升温快,失水较多,组织结构变密[22]。弹性和咀嚼性下降推测是因为随着杀菌时间的延长,莴苣胞壁间的果胶分解、细胞壁破裂,导致质构发生变化。微波杀菌泡菜的硬度和弹性均高于巴氏杀菌莴苣泡菜,质地明显优于巴氏杀菌泡菜,这是因为水分的介电常数较大[23],微波过程中泡菜中的水分吸收微波能,内外温度迅速升高,自由水及一些结合水摆脱原来的吸附和结合,并向样品外迁移至冷凝,且不易回复,使得泡菜中水分减少,结构变得致密。而巴氏杀菌时间较长,升温缓慢,水分不易流失,再加上高温对泡菜的蒸煮作用,使泡菜组织结构变疏松。可见微波杀菌能较好保持莴苣泡菜的质构。

表5 不同杀菌方式对莴苣泡菜质构特性的影响

2.6 微波杀菌泡菜及巴氏杀菌泡菜的色泽比较

表6 不同杀菌方式对莴苣泡菜色泽的影响

从表6可以看出微波杀菌后泡菜L*及a*没有明显变化,b*显著上升。微波杀菌与巴氏杀菌相比,亮度显著下降,黄度显著增加。微波杀菌莴苣泡菜变黄可能是微波导致莴苣泡菜细胞间溶出物增多,褐变程度增加[25],亮度下降有可能是色泽变化与水分含量和组织结构有关,微波杀菌后泡菜的水分减少导致体积收缩、组织结构紧密,色泽变暗。

2.7 微波杀菌泡菜及巴氏杀菌泡菜的感官评价比较

由图2可知,微波杀菌后莴苣泡菜感官评价评分下降,微波杀菌和巴氏杀菌的泡菜感官评价并无显著差异。虽然与巴氏杀菌泡菜相比,微波杀菌泡菜质构较优,色泽稍差,但上述差异并未能体现于消费者总体评价中。所以对于消费者来说,微波杀菌莴苣泡菜产品口感与巴氏杀菌莴苣泡菜产品相同。

图2 不同杀菌方式对莴苣泡菜感官评价的影响Fig.2 Effects of different sterilization methods on sensory quality of pickled lettuce

3 结论

在600 W微波功率下处理90 s可以基本杀灭100 mL菌种密度为3.4×108CFU/mL生理盐水中的植物乳杆菌,处理120 s可使100 g接种植物乳杆菌发酵莴苣泡菜达无菌状态。接种植物乳杆菌发酵莴苣泡菜经微波杀菌后,其感官评价与巴氏杀菌无显著差异。微波杀菌作为一种新型绿色环保高效的杀菌方式,适用于接种莴苣泡菜的杀菌,具有较好的应用前景。

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Study on the microwave sterilization ofLactobacillusplantarumand application of microwave on pickled lettuce

LIU Ying-ping,2,CUI Li2,NIU Li-ying2,LI Da-jing2,LIU Chun-quan2,XIAO Li-xia1,*

(1.College of Food Science and Engineering,Yangzhou University,Yangzhou 225127,China; 2.Institute of Farm Product Processing,Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Nanjing 210014,China)

The survival ofLactobacillusplantarumsuspended in 100 mL physiological saline and vaccinated in 100 g pickled lettuce was investigated in microwave power of 600 W,after 0,30,60,90,120 seconds,got the dose of microwave sterilization. Then the effects of microwave sterilization and pasteurized on the quality properties of pickled lettuce such as texture,color and sensory evaluation was explored,in order to obtain a better microwave sterilization process for pickled lettuce. The results showed that the mid-bottom part was suitable for pickled lettuce to eliminate error caused by uniformity. The microwave sterilization dose ofLactobacillusplantarum(density was 3.4×108CFU/mL)in 100 mL saline was 600 W,90 s. And it’s 600 W,120 s in the 100 g pickled lettuce. Compared with pasteurized,microwave sterilization pickled lettuce increased the hardness,elasticity andL*,but decreased theb*,and there was no significant difference of sensory evaluation and chewiness(p>0.05). The results collectively indicate that microwave sterilization can be used in the industrial production of pickled lettuce.

pickled lettuce;microwave sterilization;Lactobacillusplantarum;quality

2016-05-27

刘莹萍(1990-)，女，硕士研究生，研究方向：农产品贮藏加工，E-mail：1581831029@qq.com。

*通讯作者:肖丽霞(1966-)，女，博士，教授，研究方向：农产品贮藏加工，E-mail：lxxiao@yzu.edu.cn。

江苏省重点研发计划(现代农业)重点项目(BE2016363)。

TS255.54

A

1002-0306(2016)24-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.24.000