超高压处理对腌渍红椒灭菌效果及品质的影响

张林玉，郭艳明，伍晓聪，张淑媛，金文苹，董明，2*

1(安徽农业大学 茶与食品科技学院，安徽 合肥，230036) 2(合肥市农产品加工研究院，安徽 合肥，230036)

超高压处理对腌渍红椒灭菌效果及品质的影响

张林玉1，郭艳明1，伍晓聪1，张淑媛1，金文苹1，董明1，2*

1(安徽农业大学 茶与食品科技学院，安徽 合肥，230036) 2(合肥市农产品加工研究院，安徽 合肥，230036)

文中研究25℃条件下不同压力(100、200、300、400、500MPa)及不同保压时间(5、10、15、20、25min)处理对腌渍红椒色泽、质构、相关酶活、微生物等指标的影响。结果表明，随着压力的增加，菌落总数下降明显，在压力≥400MPa时，从7 566 CFU/g降到36 CFU/g以下；果胶酶和过氧化物酶的活性总体处于下降趋势，在100～200MPa压力时，酶活性存在激活现象；辣椒色泽变暗，偏红和偏黄程度加深；Vc含量略下降；硬度和黏着性下降；弹性、凝聚性、回复性和咀嚼性均呈先上升后下降趋势。与热处理组相比，超高压处理对于腌渍红椒有更好的灭菌效果，能在一定程度上钝化酶的活性，同时能较好地保持腌渍红椒的营养成分和质构特性。

超高压；腌渍红椒；微生物；品质

目前市场出售的辣椒产品种类繁多，腌渍红椒加工方法简单，成本低廉，且有增加食欲的功效，深受消费者欢迎[1]。腌渍辣椒的原料在采摘、收购、加工过程中，必然会遭到微生物的污染，微生物的存在会使红椒发生感官改变、组织结构软化等一系列变化。因此，对腌渍红椒进行杀菌处理以延长其货架期是十分必要的[2]。

食品超高压技术是将食品原材料包装后置于密闭的超高压容器中，在静高压(常用的压强在100～1 000 MPa)和适当的温度下加工一定时间，引起食品成分中非共价键(即离子键、氢键等)的破坏或形成，使食品中的蛋白质、酶、淀粉等天然有机高分子化合物发生变性、失活和糊化，并杀灭食品中的细菌等微生物，使食品达到灭菌、加工和保藏的目的[3-4]。与传统的高温杀菌相比，食品没有经过高温处理，能最大限度保持食品原有的颜色、香气、滋味和形态等品质，而且操作简单安全，耗能低[5]。

目前，在对茭白、胡萝卜、腌制咸菜进行超高压加工的研究中发现，经过超高压处理后不仅保藏期得到延长，而且与传统的热加工相比，其富含的营养成分、质地、风味等变化程度很小，从而可以看出超高压加工在蔬菜加工中具有潜在的优势[6-8]。本文依据超高压杀菌的基本原理，系统分析比较了腌渍红椒超高压杀菌和热力杀菌处理后其产品的微生物、酶活性及品质指标的变化规律，为超高压非热杀菌腌渍红椒加工技术提供依据。

1 材料与方法

1.1材料与试剂

原料：红椒、生姜、大蒜、白酒、盐、白砂糖、味精、白醋，红府超市。

试剂：NaCl、乙二胺四乙酸、聚乙烯吡咯烷酮、乙酸乙酸钠、多聚半乳糖醛酸、二硝基水杨酸、聚乙二醇6000、聚乙烯吡咯烷酮、TritonX-100、愈创木酚、双氧水(分析纯)，国药集团化学试剂有限公司。

1.2仪器与设备

电热恒温水浴锅(DK-S26型)，上海精宏实验设备有限公司；紫外可见分光光度计(752型)，上海菁华科技仪器有限公司；数显电热培养箱(HPX-9082)，上海博迅实业有限公司医疗设备厂；立式压力蒸汽灭菌器(LDZX-50FBS)，上海申安医疗器械厂电子天平(PA1004N型)，上海精密科技仪器有限公司；高速冷冻离心机(LR16-A)，北京雷勃尔离心机有限公司；便携式色差计(CR-400)，日本KONICA MINOLTA公司；超高压设备(HPP600MPA/3L)，包头科发高压科技有限责任公司；真空包装机(DZQ)，合肥逸飞包装机械有限公司；质构仪(TA-XT plus)，英国Stable Micro System有限公司。

1.3实验方法

1.3.1 腌渍红椒加工工艺

辣椒洗净后去梗晾干，切成长宽约1.5 cm的辣椒片，加入适量的生姜大蒜和盐等调料，拌匀后放入干净的泡菜坛中，用水封口快速腌制24 h，腌制完成后立即用12 cm×7 cm的PET/PP复合包装袋真空包装(100 g/袋)。

1.3.2 超高压处理

超高压处理压力对腌渍红椒品质影响的参数设置为：保压时间为15 min，处理压力分别为100、200、300、400、500 MPa；超高压处理时间对腌渍红椒品质影响的参数设置为：处理压力为300 MPa，保压时间分别为5、10、15、20、25 min；热力杀菌组处理条件为85 ℃水浴20 min；空白对照组为常压(0.1 MPa)下未经处理的腌渍红椒。

1.3.3 微生物指标检测

菌落总数检测：依据GB4789.2—2010《食品微生物学检测菌落总数测定》测定[9]，平行3组。大肠杆菌的检测：依据GB4789.3—2010《食品微生物学检测大肠菌群测定》测定[10]，平行3组。

1.3.4 果胶酶酶活性测定

称取1 g样品加入8 mL酶提取液后，冰浴条件下研磨5 min，在12 000 r/min，0℃离心20 min，离心后取200 μL上清液加入1.0 mL pH 5.5缓冲液及0.5 mL多聚半乳糖底物，于37℃水浴h。之后立即加入1.5 mL DNS溶液，沸水浴5min，稀释至25 mL后在540 nm处测量吸光度值，重复3次[11]。

1.3.5 过氧化物酶酶性测定

称取2.5g样品加入5.0 mL酶提取液，在冰浴条件下研磨成匀浆，在12 000 r/min，4℃ 下离心20 min，取0.5 mL上清液，加入3.0 mL愈创木酚溶液，再加入200 μL双氧水溶液迅速混合启动反应，同时立即开始计时，以蒸馏水为参比，在反应15 s时开始记录，在470 nm处测定，每1 min测定1次，至少获取6个点，重复3次[12]。

1.3.6 VC含量测定

依据GB 6195—1986《水果、果蔬维生素C含量测定法》测定，重复3次[13]。

1.3.7 质构测定

用打孔器取大小一致、厚度均匀且直径为1.2 cm的圆形椒片，正反交错排列，平铺在试验台上，用P100柱形探头执行下压测试，每个样品重复测定6次，结果取平均值。测试条件：探头P/100，测前速度2 mm/s，测试速度1 mm/s，测后速度 5 mm/s，压缩比例 50%，2次压缩停顿时间为5 s，压力5 g，数据采集率400 pps。重复6次[14]。

1.3.8 色泽测定

手持CR-400便携式色差计测量表面色泽，在色差仪各测量值中，L*表示亮度，其值越大亮度越大。a*值代表色度中红绿色差指标，正值越大，红色越深；负值越小，绿色越深；b*值是色度中黄蓝色差指标，正值越大，黄色越深；负值越小，蓝色越深。在不同处理条件下随机取辣椒片直接测定果实亮度，平行测定3组[15]。

1.4数据分析处理

采用Origin 8.0对数据进行统计分析并制图，用SPSS软件进行方差分析，利用Duncan新复极差法比较因素水平间的显著性(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1超高压处理对腌渍红椒菌落总数的影响

2.1.1 超高压处理压力对腌渍红椒菌落总数的影响

处理压力是超高压对腌渍红椒灭菌效果中最重要的影响因素。确定保压时间15 min，处理温度25 ℃，取样分析超高压处理压力对腌渍红椒微生物的影响。探讨处理压力对灭菌效果的影响。

由表1显示可知，在较低的压强(100或200 MPa)时，超高压灭菌的效果并不理想(P>0.05)，但压力由200 MPa升到300 MPa时，腌渍红椒中的菌落总数显著降低(P<0.05)，菌落总数由6 291 CFU/g下降到2 181 CFU/g，灭菌率达到71.17%。当处理压力为500 MPa时，菌落总数只有7 CFU/g。巴氏灭菌灭菌率为94.67%，这说明超高压处理与巴氏灭菌一样对腌渍红椒有很好的灭菌作用。在较低压力阈值内迅速提高处理压力能明显降低菌落总数[16]，这主要是因为瞬间施加的高压使微生物的细胞膜和细胞壁发生变化、蛋白质变质，从而杀死微生物。大肠杆菌只有在对照组中才检测出来，说明大肠杆菌对压力敏感，不能在高压条件下生存。

表1 处理方式对腌渍红椒菌落总数的影响

2.1.2 超高压处理时间对腌渍红椒菌落总数的影响

确定处理压力300 MPa，温度25 ℃，取样分析超高压保压时间对腌渍红椒微生物的影响，探讨保压时间对灭菌效果的影响。

由表2可以看出，在相同处理压力和温度下，保压时间越长，灭菌效果越好。保压时间从10 min升高到15 min时，灭菌率由44.01%上升到71.17%，而从15 min升高到25 min时，灭菌率分别提高了5.8%和1.9%。由于不同菌种都有自身不同的耐压阈值，压力敏感菌耐压阈值较低，耐压菌阈值较高[17]。多数压力敏感菌在高压处理后会迅速死亡，而剩余耐压菌在处理压力未达到其阈值时，保压时间的延长只能使其中少部分细菌死亡。此时，保压时长已经不是主要的灭菌因素。在300 MPa出来条件下，未检测出大肠杆菌。

表2 处理时间对腌渍红椒菌落总数的影响

2.2超高压处理对果胶酶的影响

2.2.1 不同压力对腌渍红椒果胶酶的影响

果蔬软化与果胶质的降解代谢紧密相关，而果胶质的降解过程受到果胶酶的直接控制。所以果胶酶可作为检测组织软化的一种生理指标[18]。

图1 不同压力对腌渍红椒PG相对酶活的影响Fig.1 Effect of treatment on residual activities of PG in pickled pepper

由图1得出，压力在100～200 MPa时，酶有激活现象，这可能因为较低的压力使蛋白质链展开，酶的三维构造发生变化，暴露出活性位点，而此变化一般是可逆的[19-20]。当处理压力大于等于200 MPa时，随着处理压力的升高，果胶酶残存活性显著下降(p<0.05)，这是因为瞬间释放的高压使酶的三维构象进行了不可逆的分解[21-22]。

2.2.2 超高压处理时间对腌渍红椒果胶酶的影响

由图2可知，处理压力和温度相同时，随着保压时间的延长，果胶酶活性降低。保压时间由5 min增加到10 min时，酶活变化不显著(p>0.05)；而当保压时间大于等于10 min时，酶活性显著降低(p<0.05)，这是因为保压时间延长后，酶的三维构象受到了不可逆的压缩破坏[21-22]。

图2 处理时间对腌渍红椒果胶酶相对酶活的影响Fig.2 Effect of treatment time on residual activities of PG in pickled pepper

2.3超高压处理对过氧化物酶的影响

2.3.1 超高压处理压力对腌渍红椒过氧化物酶的影响

过氧化物酶能使组织中所含的某些碳水化合物转化成木质素，增加木质化程度，所以过氧化物酶可作为组织老化的一种生理指标。过氧化物酶具有很高的耐压能力，在室温条件下，需要很高的压力才能使其灭活。所以可以作为处理压力设定的指示酶[23-25]。

由图3可以看出，压强为200 MPa时，酶活呈现小幅度上升情况，与对照相比，达到(104.26±0.024 5)%。这是因为在一定范围内，由于压力的升高，损坏了细胞膜或细胞膜通透性改变，细胞内部的过氧化物流出，并且，一定的压力也能使酶从细胞的束缚状态下解离，酶活性由此升高[26]。也有可能是因为出现了同工酶[27]。压力由200 MPa上升到400 MPa时，酶活性显著降低(p<0.05)，到达400 MPa后，压力再升高，酶活变化不显著(p>0.05)。500 MPa时，酶活下降至对照组的42.4%，热力灭菌下降到对照组的35.92%。

图3 处理方式对腌渍红椒POD相对酶活的影响Fig.3 Effect of treatment on residual activities of POD in pickled pepper

2.3.2 超高压处理时间对腌渍红椒过氧化物酶的影响

由图4可以看出，300 MPa、25 ℃条件下处理样品，其过氧化物酶活性随着保压时间的延长而有不同程度的降低。10～20 min，活性显著降低(p<0.05)，而时间延长到25 min时，酶活几乎不变。由此可以看出，保压时间达到一定值后，时间不再是影响酶活的主要因素。

图4 处理时间对腌渍红椒POD相对酶活的影响Fig.4 Effect of treatment time on residual activities of POD in pickled pepper

2.4超高压处理对腌渍红椒VC含量的影响

2.4.1 不同超高压处理压力对腌渍红椒VC含量的影响

在蔬菜中，辣椒的VC含量最高，但是VC性质却很容易受到外界因素的影响，极不稳定。从图5可以看出，随着处理压力的增大，Vc含量下降明显(p<0.05)，500 MPa时Vc含量仅为57.63 mg/100 g，占对照组的63.13%，而热力灭菌组Vc含量仅为46.7 mg/100 g，占对照组的55.58%。说明，相比于热杀菌，超高压能在一定程度上，有效的减少VC的损失量。

图5 处理方式对腌渍红椒VC含量的影响Fig.5 Effect of treatment on Vc content in pickled pepper

2.4.2 处理时间对腌渍红椒VC含量的影响

由图6可知，在300 MPa，25℃处理条件下，随着保压时间的延长，VC含量呈下降趋势，保压时长为25 min时，VC的保留率仅为对照组的68.67%。超高压不能破坏共价键，因而对小分子营养物质不会有直接破坏作用，但是超高压处理能将外界的氧气带入食品体系，增加食品体系中的活性氧含量，并促进它与VC的接触，导致VC氧化降解[28]。

图6 处理时间对腌渍红椒VC含量的影响Fig.6 Effect of treatment on Vc content in pickled pepper

2.5超高压处理对腌渍红椒质构的影响

硬度大小反映辣椒组织的软硬程度；黏着性是咀嚼辣椒时，辣椒对牙齿、舌头等接触面黏着的性质，反应内部黏合力。一般蔬菜新鲜度越高，黏度越小[29]。弹性是反应辣椒第一次受外力作用时变性后的恢复程度。回复性反映了样品在受到压缩后，迅速恢复变形的能力。凝聚性是辣椒对第二次压缩的相对抵抗能力。咀嚼性是一项质地综合评价指标，模拟辣椒样品咀嚼成吞咽时的稳定状态所需要的能量，是硬度、凝聚力、弹性三者综合作用的结果。

2.5.1 不同超高压处理压力对腌渍红椒质构特性的影响

由表3可以看出，超高压处理组的硬度均大于热杀菌组，差异性显著(p<0.05)。经热处理的腌渍红椒硬度仅能保持原有的30%，而超高压500 MPa组是原有硬度的62.9%，此结果与KEBBER[15]的研究结论一致。随着压力的升高，硬度和黏着性降低；弹性、凝聚性、回复性和咀嚼性先升高后下降。在较低压力(100～200 MPa)时，辣椒果肉受到挤压，大量自由水排出，组织结构更加紧密，导致弹性、回复性和凝聚性上升。压力继续升高后，瞬间施加的高压，使辣椒组织中大量细胞破裂，导致果肉相对绵软，从而弹性、回复性、凝聚性和咀嚼性开始下降。

表3 处理方式对腌渍红椒质构特性的影响

注：数据结果为均值，同一行中不同字母表 示差异显著(P<0.05),样品处理时间均为15min,温度25℃，处理量100g/袋。

2.5.2 不同超高压处理时间对腌渍红椒质构特性的影响

由表4可以看出，在压力和温度一定的时候，随着保压时间的延长，硬度缓慢降低，并且差异显著(p<0.05)；超高压处理组的黏着性无显著变化(p>0.05)，与热力组相比，较小；回复性和咀嚼性各处理组间无显著性差异(p<0.05)；弹性先升高后下降，20 min时达到最大值；凝聚性先升高后下降，15 min时达到最大值。

表4 处理时间对腌渍红椒质构特性的影响

注：数据结果为均值，同一行中不同字母表示差异显著(P<0.05),样品处理压力均为300 MPa,温度25 ℃，处理量100 g/袋。

2.6超高压处理对腌渍红椒表观色泽的影响

2.6.1 超高压处理压力对腌渍红椒表观色泽的影响

如表5所示，腌渍红椒经超高压处理后，L*值下降，即亮度下降。经方差分析，100 MPa与200 MPa，400 MPa与500 MPa超高压处理后亮度变化不明显(p>0.05),而热力处理对L*有显著影响(p<0.05)。超高压处理对腌渍红椒色泽的改变，源于高压均质促进细胞内呈色物质的溶出。随着压力的升高，a*值缓慢上升,说明体系偏红程度增加，而400 MPa压力以上的超高压处理与热力灭菌相比没有显著性差异(p>0.05)。与对照组相比，处理中组b*值均增加，说明体系偏黄程度加深。由ΔE*计算结果可知，超高压处理前后色差小于热力灭菌，说明超高压能够更大限度的保护腌渍红椒表面色泽。

表5 不同处理对腌渍红椒表观色泽的影响

注：数据结果为(均值±标准差)(n=3)，同一列中不同字母表示差异显著(p<0.05)，样品处理时间均为15 min，温度25 ℃，处理量100 g/袋。

2.6.2 超高压处理时间对腌渍红椒表观色泽的影响

由表6可知，L*值随处理时间延长而增加，体系亮度减弱，处理时间小于15 min时，L*值变化不明显(p>0.05)。a*值随处理时间延长而增加，且变化显著(p<0.05)，体系红色加深，但在10 min与15 min时，差异不大(p>0.05)。在5 min后，b*值随处理时间延长而增加，在10 min到20 min之间，无明显变化(p<0.05)。由ΔE*值可以看出，处理时间在10～25 min之间时，色差无明显变化(p<0.05)。

表6 处理时间对腌渍红椒表观色泽的影响

注：数据结果为均值±标准差(n=3)，同一列中不同字母表示差异显著(p<0.05),样品处理压力均为300MPa,温度25℃，处理量100g/袋。

3 结论

本研究结果表明：超高压技术可以明显杀灭腌渍红椒中的微生物，并且在处理压力400 MPa、保压时间15 min时可达商业无菌，符合食品安全国家标准(GB 4789.26—2013)，当压力在500 MPa时则检测不到微生物。超高压处理后，PG和POD活性均下降，在较低压力(100～200 MPa)时存在激活现象；辣椒总体色泽变暗，偏红和偏黄程度加深；Vc含量略微下降；硬度和黏着性下降，弹性、凝聚性和回复性先下降后上升，胶性与咀嚼性上升。与热力灭菌处理组相比，超高压处理在起到杀菌钝酶效果的同时，能更好地保持腌渍红椒的营养成分和质构特性。综上，腌渍红椒的最佳超高压处理技术参数为：处理温度25 ℃、压力400 MPa、保压时间15 min。

超高压处理是一种很有前景的腌渍红椒非热加工技术，该研究可为超高压技术在腌渍红椒加工中的应用提供参考。

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Effectsofhighpressureprocessingonsterilizingeffectandqualityofpickledpepper

ZHANG Lin-yu1,GUO Yan-ming1,WU Xiao-cong1,ZHANG Shu-yuan1,JIN Wen-ping1,DONG Ming1,2*

1(College of TeaandFood Science and Technology, Agricultural University, Hefei 230036, China) 2 (Hefei Agriculture Products Processing and Research Institute, Hefei 230036, China)

The effects of high pressure (HPP) processing on microorganisms,color,texture,residual activities of PG and POD in pickled pepper were analyzed by different pressure with different time.The results showed that by HPP (over 400 MPa),the microorganisms of pickled pepper decreased from 7 566 CFU/g to less than 36 CFU/g.Residual activity of PG and POD decreased,the enzyme activity was activated among the pressure of 100-200 MPa pressure.The color of pickled pepper was darker,the degree of red and yellow color were increased,the content of Vc was decreased slightly,the hardness and adhesion were decreased,and the elasticity,cohesion,recovery and chewiness were increased first and then decreased.Compared with the heat treatment group,the super high pressure treatment had better sterilization effect,and could passive the enzyme activity to a certain degree.At the same time,it could keep the nutrition composition and texture of the pickled red pepper well.

high pressure processing; pickled pepper; microorganism; quality

10.13995/j.cnki.11-1802/ts.013519

硕士研究生(董明副教授为通讯作者：E-mail:dongm58@163.com)。

2016-11-29，改回日期：2017-01-19