脉冲强光与紫外辐照对鲜食玉米贮藏品质的影响

何余堂,宋珊珊,解玉梅,朱力杰,王胜男,刘 贺,马 涛

(渤海大学食品科学与工程学院,生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心,辽宁锦州 121013)

脉冲强光与紫外辐照对鲜食玉米贮藏品质的影响

何余堂,宋珊珊,解玉梅,朱力杰,王胜男,刘 贺*,马 涛

(渤海大学食品科学与工程学院,生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心,辽宁锦州 121013)

鲜食玉米贮藏期间品质会下降。以脉冲强光(PL)与紫外辐照(UVR)对鲜食玉米进行保鲜,分析含水量、质量损失率、TPA指标、色差与感官品质,研究贮藏期间品质变化。结果表明,PL、UVR的水分含量显著(p=0.012)、极显著(p=0.003)高于对照,说明可有效抑制水分散失,而PL与UVR无显著差异。在质量损失率上,PL显著低于对照(p=0.018),UVR极显著低于对照(p=0.010),PL显著低于UVR(p=0.035),说明PL、UVR有助于降低玉米质量损失。PL处理的鲜食玉米内聚性极显著高于UVR(p=0.0002)和对照(p=0.0019),UVR与对照无明显差异;在硬度、胶粘性和咀嚼性上,PL与UVR均极显著高于对照(硬度:p=0.0011,p=0.0024;胶粘性:p=0.0004,p=0.0063;咀嚼性:p=0.0003,p=0.0019),PL极显著高于UVR(硬度:p=0.0003;胶粘性:p=0.0005;咀嚼性:p=0.0002),说明PL与UVR会导致籽粒硬度增大,胶粘性和咀嚼性增加。PL、UVR、对照三者间在色差上无显著差异;鲜食玉米贮藏10 d时,PL感官评分为84.4,UVR为80.6,对照为73.2。PL感官品质极显著优于UVR 和对照(p=0.005,p=0.002),UVR也极显著优于对照(p=0.002),说明PL对鲜食玉米保鲜效果较好,能更好保持色、香、味等感官品质。

脉冲强光,紫外辐照,鲜食玉米,保鲜品质

鲜食玉米营养丰富、口感细腻、风味独特,深受广大消费者喜爱[1]。鲜食玉米收获后,由于呼吸旺盛,容易丧失水分,加上微生物滋生,导致鲜食品质不断下降[2]。需要研究保鲜技术以解决鲜食玉米在加工、贮藏方面存在的问题[3]。近年来,新型保鲜材料的研究、食品保鲜过程中品质的变化与控制机理一直是研究的热点[4]。

表1 鲜食玉米感官评分标准Table 1 Sensory evaluation standard of fresh corn

目前,鲜食玉米贮藏保鲜技术方法较多,如加热保鲜技术、常温保鲜技术、低温保鲜技术(冷藏保鲜和冷冻保鲜)、真空包装保鲜技术、气调保鲜技术、辐照保鲜技术等,但还存在如保鲜期短,工艺流程多,需要专门设备,成本高等缺点[5-9]。在食品加工过程中,常用热处理和非热处理方法进行杀菌保鲜,如加热杀菌、辐照杀菌、紫外线杀菌、臭氧杀菌等,但也有缺点。加热杀菌易导致食品色、香、昧及营养成分的降低;辐照杀菌易产生异昧,且需要专门设备,成本高;紫外照射穿透能力小,在紫外线照射不到的地方,杀菌效果不理想[10];臭氧杀菌会导致细胞膜透性增加,酶促褐变现象,农产品品质下降[11]。

脉冲强光技术是利用瞬时、高强度的脉冲光能杀灭各类微生物,达到保鲜目的。与传统巴氏灭菌相比,脉冲强光技术具传递快速、均匀、处理时间短、产热少、无副产物、易控制等优点,可减少对食品中营养成分的破坏,广泛应用于食品加工、生物制药等领域[12-14]。紫外线照射可破坏微生物的DNA结构,较好的杀灭微生物。具有快速、简便、产热少、易控制等优点,广泛应用于食品加工等领域[15]。

为研究鲜食玉米在保鲜期间的品质变化,本研究以鲜食糯玉米为材料,利用非热处理方法:脉冲强光和紫外辐照技术进行杀菌保鲜,研究贮藏过程中鲜食玉米的品质变化,为鲜食玉米的贮藏保鲜提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

鲜玉米 垦粘4号(籽粒黄色),辽宁省锦州;柠檬酸(AR) 天津市致远化学试剂有限公司。

ZWB-I-01(LA50-800H)脉冲强光杀菌装置 宁波中物光电杀菌技术有限公司;石英紫外杀菌灯(UV25/40 W) 锦州市光学医疗器械厂;TA.XTplus质构仪 英国Stable Micro Systems公司;CR-400色彩色差计 日本Konica Minolta 公司。

1.2 实验方法

1.2.1 保鲜工艺流程 鲜玉米果穗采摘(选乳熟期、无病虫害、大小均匀、籽粒饱满的果穗)→预处理(去掉玉米须和包皮,流动清水冲洗)→护色(鲜玉米置于0.6%的柠檬酸溶液中浸泡20 min,进行护色)→脉冲强光/紫外辐照处理→冷藏(0～4 ℃);以未进行脉冲强光/紫外辐照处理的鲜玉米为对照。

1.2.2 脉冲强光杀菌保鲜 将预处理并护色的玉米放入脉冲强光仪器内,上下左右均有照射,脉冲能量300 J,脉冲强光闪照距离10 cm,闪照32次(前期研究中优化取得的工艺条件),然后保鲜膜包装,鲜玉米于0～4 ℃冷藏;定期进行品质分析,鉴定鲜食玉米保鲜效果。

1.2.3 紫外辐照杀菌保鲜 将预处理并护色的玉米置紫外灯下,上下左右均照射,处理时间2 min,然后将鲜玉米0～4 ℃冷藏;定期进行品质分析,鉴定鲜食玉米保鲜效果。

1.2.4 保鲜品质测定 在贮藏保鲜过程中定期(分别在0、5、10、15、20、25、30 d时)测定鲜食玉米的品质。

1.2.4.1 水分含量测定 采用干燥法测定水分含量。

1.2.4.2 质量损失率测定 采用称质量法测定鲜食玉米的质量损失率[16]。

1.2.4.3 TPA(texture profile analysis)指标测定 采用P10柱形探头测定,TPA测试条件为:测前速率1 mm/s,测试速率2 mm/s,测后速率2 mm/s,穿刺深度3 mm,压缩程度设70%,停留间隔5 s,触发值5 g[17]。

1.2.4.5 感官评定 感官评定标准见表1。

1.3 数据处理

利用成组数据平均数的假设检验(t检验)分析脉冲强光与紫外辐照两种处理方式在鲜食玉米贮藏品质,如水分含量、质量损失率、硬度、胶粘性、咀嚼性及感官品质上的差异。α=0.05 为显著水平,α=0.01为极显著水平。

2 结果与分析

2.1 水分含量的变化分析

鲜食玉米呼吸旺盛,水分易散失(图1)。对照玉米的水分含量(质量分数)随贮藏时间下降很快,而脉冲强光与紫外辐照处理的鲜食玉米水分含量下降较缓慢,均高于对照;经t检验分析,p=0.003,紫外辐照与对照的水分含量差异极显著;而脉冲强光与对照的水分含量差异显著(p=0.012)。与紫外辐照比较,脉冲强光处理的水分含量开始下降快(0～10 d),随后下降比较缓慢(15～30 d);紫外辐照与脉冲强光的水分含量差异不显著(p=0.474)。说明脉冲强光与紫外辐照均有助于保持鲜食玉米水分,防止流失。

图1 鲜食玉米水分含量变化Fig.1 Changes in moisture content of fresh corn

2.2 质量损失率分析

在贮藏期间,鲜食玉米由于呼吸作用与营养成分的代谢分解,除水分失去外,干物质的量也有所减少,还可能有微生物滋生,导致质量损失率提高[19-20]。从图2可看出,脉冲强光与紫外辐照处理的鲜食玉米在贮藏初期(0～10 d),质量损失率与对照相近,随后差距拉大,对照高于紫外辐照,而脉冲强光处理的质量损失率最低;30 d时分别为:对照达到27.4%,紫外辐照24.8%,脉冲强光22.0%;经t检验分析,脉冲强光的质量损失率显著低于对照(p=0.018),紫外辐照的质量损失率极显著低于对照(p=0.010),而脉冲强光的质量损失率却显著低于紫外辐照(p=0.035),原因在于贮藏初期(0～5 d),脉冲强光的质量损失率高于紫外辐照,随后一直低于紫外辐照。说明脉冲强光与紫外辐照有助于玉米保鲜,降低质量损失。

图2 鲜食玉米质量损失率变化Fig.2 Changes in weight loss rate of fresh corn

2.3 物性指标分析

鲜食玉米采收后代谢旺盛,可溶性糖向淀粉转化;在贮藏期间,代谢作用导致营养成分的分解与转化,水分含量降低;在物性指标上表现为:硬度增加,内聚性增加,胶黏性与咀嚼性也相应提高,从而导致感官品质与营养品质均下降。

TPA分析表明(图3a),鲜食玉米的硬度不断升高。脉冲强光与紫外辐照处理的鲜食玉米在贮藏初期,硬度分别为1606.65、1542.88 g,高于对照(1498.58 g),随后逐渐增加,30 d时达到3381.28,3232.36 g,对照为2990.61 g;经t检验分析,脉冲强光与紫外辐照之间,p=0.0003,表明脉冲强光处理的硬度极显著高于紫外辐照;紫外辐照与对照之间,p=0.0024,脉冲强光与对照之间,p=0.0011,脉冲强光与紫外辐照处理的硬度均极显著高于对照。说明脉冲强光与紫外辐照处理会导致玉米籽粒的硬度增加,这与2.1,2.2中的结论有所不同,原因在于脉冲强光与紫外辐照会导致玉米籽粒的外表皮硬化。

鲜食玉米内聚性在贮藏期间不断增加(图3b)。脉冲强光与紫外辐照处理的内聚性均高于对照;经t检验分析,脉冲强光的内聚性极显著高于对照(p=0.0019),而紫外辐照与对照之间差异不显著(p=0.1012);但脉冲强光的内聚性极显著高于紫外辐照(p=0.0002)。

鲜食玉米的胶粘性在贮藏期间持续增加(图3c)。脉冲强光与紫外辐照处理的鲜食玉米在贮藏初期,胶粘性就高于对照,随后逐渐增加,30 d时分别达到2369.29、2132.36 g,对照为1895.62 g;经t检验分析,三者之间的胶粘性均达到极显著差异(脉冲强光与紫外辐照之间,p=0.0005;脉冲强光与对照之间,p=0.0004;紫外辐照与对照之间,p=0.0063)。

鲜食玉米咀嚼性在贮藏期间持续增加(图3d)。脉冲强光与紫外辐照处理的咀嚼性在贮藏初期高于对照,随后逐渐增加,30 d时分别达到2227.45、1936.18 g,对照为1758.43 g;经t检验分析,脉冲强光、紫外辐照与对照的咀嚼性相互均达到极显著差异(脉冲强光与紫外辐照之间,p=0.0002;脉冲强光与对照之间,p=0.0003;紫外辐照与对照之间,p=0.0019)。

图3 鲜食玉米TPA分析Fig.3 Analysis of TPA in fresh corn

2.4 鲜食玉米色差分析

玉米中的色素主要为黄色素,主要由玉米黄素(zeaxanthin)和隐黄素(cryptoxanthin)组成。光照,高温,氧化剂,金属离子等都会破坏玉米黄色素。因此,脉冲强光与紫外辐照会导致鲜食玉米中黄色素的分解,实验中宜控制照射时间,以降低这种影响。

鲜食玉米的色差分析见图4,玉米籽粒的亮度较高,色品少红多绿,多黄少蓝。一般来说,脉冲强光处理的鲜食玉米在贮藏期间(0～30 d)的总色差ΔE*从34.92～37.38,紫外辐照处理的总色差ΔE*在34.84～37.43,对照的总色差ΔE*从34.27～37.48,ΔE*的差异几乎都在0～3.0之间,说明颜色差异不大。经t检验分析,脉冲强光与对照之间的p=0.052,紫外辐照与对照之间的p=0.171,脉冲强光与紫外辐照之间的p=0.383,说明脉冲强光、紫外辐照处理与对照在颜色上没有明显差异。

图4 鲜食玉米色差比较Fig.4 Comparison on color difference of fresh corn

2.5 鲜食玉米感官鉴定分析

鲜食玉米贮藏过程中,色泽、形态、滋味等感官品质发生变化。对照的感官品质在贮藏期间下降比较快(图5),脉冲强光与紫外辐照处理的鲜食玉米在贮藏初期(0～10 d),感官品质保持良好;在贮藏10 d时,感官评分分别为:脉冲强光84.4,紫外辐照80.6,对照73.2,随后下降,但脉冲强光、紫外辐照比对照下降速度慢;经t检验分析,脉冲强光极显著高于对照(p=0.002),紫外辐照也极显著高于对照(p=0.002),说明脉冲强光与紫外辐照处理对鲜食玉米保鲜有较好的效果。在贮藏期间,脉冲强光与紫外辐照的感官品质的变化趋势相近,但脉冲强光高于紫外辐照;经检验,p=0.005,说明脉冲强光的保鲜效果在感官品质上明显优于紫外辐照。

图5 鲜食玉米感官品质变化Fig.5 Changes in sensory quality of fresh corn

3 结论

与对照相比,脉冲强光与紫外辐照处理对鲜食玉米品质的影响明显。脉冲强光与紫外辐照的鲜食玉米在贮藏期间,水分含量显著或极显著高于对照,可有效抑制鲜食玉米水分散失,但紫外辐照与脉冲强光处理的水分含量之间差异不显著。鲜食玉米在贮藏0～10 d时,脉冲强光与紫外辐照的质量损失率与对照接近,30 d时紫外辐照低于对照2.6个百分点,脉冲强光低于对照5.4个百分点;在质量损失率上,脉冲强光显著低于对照,紫外辐照极显著低于对照,脉冲强光显著低于紫外辐照。说明脉冲强光与紫外辐照有助于保持玉米营养成分,降低质量损失。

脉冲强光处理的内聚性极显著高于紫外辐照和对照,而紫外辐照与对照间无明显差异;脉冲强光与紫外辐照的硬度均极显著高于对照,脉冲强光的硬度也极显著高于紫外辐照,说明脉冲强光与紫外辐照会导致玉米籽粒硬度增加;在胶粘性和咀嚼性上,脉冲强光极显著高于紫外辐照,紫外辐照极显著高于对照。

脉冲强光、紫外辐照与对照在色差上无明显差异。脉冲强光处理的鲜食玉米在贮藏10 d时,感官评分为84.4,紫外辐照为80.6,对照为73.2。脉冲强光处理的感官品质极显著优于紫外辐照和对照,而紫外辐照的也极显著优于对照。说明脉冲强光对鲜食玉米的保鲜效果较好,能更好保持色、香、味等感官品质。

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Effects of pulsed light and UV irradiation on fresh corn quality during storage period

HE Yu-tang,SONG Shan-shan,XIE Yu-mei,ZHU Li-jie,WANG Sheng-nan,LIU He*,MA Tao

(College of Food Science and Technology,Bohai University,National & Local Joint Engineering Research Center of Storage,Processing and Safety Control Technology for Fresh Agricultural and Aquatic Products,Jinzhou 121013,China)

Fresh corn quality declined during storage. The pulsed light(PL)and UV irradiation(UVR)treatment were used to preserve fresh corn to analyze the moisture content,weight loss rate,TPA index,odors,color difference and sensory quality in order to research quality changes of fresh corn during storage.The results showed that moisture content of PL and UVR were higher significantly(p=0.012)and extremely significantly(p=0.003)than the control exhibiting that PL and UVR could effectively inhibit moisture loss of fresh corn,but without significant difference between PL and UVR. In weight loss rate,PL was lower significantly than control(p=0.018),UVR was lower extremely significantly(p=0.010)than control and PL was lower significantly(p=0.035)than UVR,which showing PL and UVR were helpful to reduce the weight loss of fresh corn. PL was higher extremely significantly than UVR(p=0.0002)and control(p=0.0019)in corn cohesiveness while there was no significant difference between UVR and control. PL and UVR were extremely significantly higher than control(hardness:p=0.0011,p=0.0024,gumminess:p=0.0004,p=0.0063,chewiness:p=0.0003,p=0.0019)and also PL were extremely significantly higher than UVR(hardness:p=0.0003,gumminess:p=0.0005,chewiness:p=0.0002)in hardness,gumminess and chewiness. It displayed that PL and UVR could raise corn kernel hardness and increase gumminess and chewiness. There were no significant differences in color difference among PL,UVR and control. The sensory evaluation score of PL was 84.4,UVR was 80.6 and the control was 73.2 when fresh corn storage 10 d. The sensory quality of PL was extremely significantly better than UVR(p=0.005)and control(p=0.002),and the sensory quality of UVR was extremely significantly better than control(p=0.002). The effects of PL on fresh corn were better and could better maintain sensory qualities such as color,odor and taste.

pulsed light;UV irradiation;fresh corn;preservation quality

2016-07-06

何余堂(1967-),男,博士,教授,研究方向:粮油植物蛋白与食品生物技术,E-mail:heyutang@163.com。

*通讯作者:刘贺(1979-),男,博士,教授,研究方向:粮油植物蛋白工程,E-mail:liuhe2069@163.com。

辽宁省教育厅科学技术研究项目(L2012399);国家自然科学基金青年项目(31471621)。

TS205.9

A

1002-0306(2017)02-0324-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.02.054