高品质榨菜微波水浴联合灭菌工艺优化

赵 丹 刘 雄, 张 磊 赵天天 田俊青 李朝盛

(1. 西南大学食品科学学院，重庆 400715；2. 重庆师范大学生命科学学院，重庆 401331; 3. 重庆市特色泡菜科技专家大院，重庆 408000)

高品质榨菜微波水浴联合灭菌工艺优化

赵 丹1刘 雄1,3张 磊2赵天天1田俊青1李朝盛3

(1. 西南大学食品科学学院，重庆 400715；2. 重庆师范大学生命科学学院，重庆 401331; 3. 重庆市特色泡菜科技专家大院，重庆 408000)

以脱盐榨菜为研究对象，通过单因素试验探究微波温度、微波时间、水浴时间、微波功率和装袋量对榨菜硬度、色泽变化和感官评分的影响，进行5因素3水平的响应面设计，建立回归方程，筛选出最优工艺配方。结果表明：榨菜最优灭菌工艺为微波1 080 W，微波处理时间3 min，温度71 ℃，装袋量100 g，水浴时间1 min。该法处理后的榨菜品质优于传统榨菜灭菌工艺，且可以大大降低灭菌过程中的能耗和时间。

微波；水浴；灭菌；榨菜；质构；品质

Abstract： The influence factors of different microwave power, temperature and time, water bath time, and packed weight in pickled mustard were investigated based on single factor test with the hardness, color variation as comprehensive scores. Regression equation was established to figure out the optimal solution. The Result showed that optimum sterilization conditions were figured out as follows. 100 g packed pickled mustard were processed by microwave for 3 min at 71 ℃ with power 1 080 W, combined with water bathing for 1 min. The technology of microwave assisted water bath sterilization could be applied in pickled mustard sterilization. This process could make the pickled mustard with better quality than the traditional sterilization process.

Keywords： microwave; water bath; sterilization; pickled mustard; hardness; quality

方便榨菜因其质脆、色美、味鲜等特点深受广大消费者的喜爱。为了满足当前消费者的低盐需求，榨菜在销售前需要脱盐处理，脱盐处理后由于含盐量较低，易生长大量微生物影响榨菜的品质和消费者的健康。榨菜传统的灭菌方式为95 ℃水浴10 min，由于处理温度高、时间长，严重影响了榨菜的色泽、硬度、风味等品质[1]。

由于微波灭菌具有处理时间短、灭菌强度易控制、灭菌效果好等优点，近年来在食品工业中的应用较为广泛，例如：中草药[2]、肉制品[3]、新鲜果蔬[4]、腌制品[5]及水产品[6]等领域。Brbosa等[7]对比了热灭菌和微波灭菌对肉制品品质的影响和优缺点，得出微波灭菌对肉制品的风味和质构影响不明显。Huang等[8]对比微波和热灭菌处理后的牛肉香肠，发现微波灭菌后的品质比热灭菌好。Sun等[9-10]研究发现新鲜竹笋经过微波和普通热处理后，前者处理的竹笋抗氧化性增强、色泽变化小、营养保持较完整。Lau等[11]用微波处理盐渍芦笋，处理后的芦笋温度分布均匀，且处理时间是水浴加热一半以下，而芦笋品质较水浴处理明显提高。

微波灭菌虽广泛地应用于食品领域，但对于软包装食品，密封后进行微波灭菌，经常会出现涨袋现象[10]。传统的解决方法为降低微波功率或者增加包装袋的质量，但这对产品的灭菌效果及成本有一定的影响。因此本试验以脱盐榨菜为原料采用先微波后封口再水浴的方式，利用单因素和响应面法优化榨菜微波水浴联合灭菌的工艺，根据硬度、色泽变化程度、微生物数量多个指标综合评价灭菌的效果，建立回归方程，优化并得出微波水浴联合灭菌的最佳工艺参数，以期为微波灭菌技术的广泛应用和高品质榨菜的灭菌工艺提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

腌渍成熟的榨菜：涪陵辣妹子食品集团有限公司。

1.2 主要的仪器和设备

试验用微波灭菌机：YQ2G-03型，南京友青食品高新技术发展有限公司；

质构仪：CT-3型，美国博勒飞公司；

测色仪：Utrascan Pro型，上海一恒科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 榨菜灭菌工艺流程

原料榨菜整理(去根)→切分(控制榨菜的规格10 mm×5 mm×5 mm)→装袋→微波灭菌→封口→水浴灭菌→测定指标(含质构、色泽、微生物、感官评分)

1.3.2 试验设计

(1) 微波时间对灭菌效果的影响：在装带量30 g、微波功率1 080 W、微波温度90 ℃、水浴2 min的条件下，分别设置微波处理的时间为1，2，3，5，7，9 min，测定处理后榨菜的色泽、质构、微生物和感官评分。

(2) 微波温度对灭菌效果的影响：在装袋量30 g、微波功率1 080 W、微波时间3 min、水浴2 min的条件下，分别设置微波处理的温度为70，80，90，100 ℃，测定处理后榨菜的色泽、质构、微生物和感官评分。

(3) 微波功率对灭菌效果的影响：在装袋量30 g、微波时间3 min、微波温度90 ℃、水浴2 min的条件下，分别设置微波处理的功率为360，720，1 080，1 440，1 800 W，测定处理后榨菜的色泽、质构、微生物和感官评分。

(4) 装袋量对灭菌效果的影响：在微波功率1 080 W、微波时间3 min、微波温度90 ℃、水浴2 min的条件下，分别设置微波处理样品的装袋量为30，60，90，120 g，测定处理后榨菜的色泽、质构、微生物和感官评分。

(5) 水浴时间对灭菌效果的影响：在装带量为30 g、微波功率1 080 W、微波时间3 min、微波温度90 ℃的条件下，分别设置水浴时间为0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0 min，测定处理后榨菜的色泽、质构、微生物和感官评分。

1.4 理化指标测定

1.4.1 色泽的测定 参照文献[12]。

1.4.2 感官评分 打开榨菜包装，观察榨菜片颜色，闻其气味，再进行品尝，对其口感进行鉴定，感官评分人员为经过专业感官评分训练的在校学生10人，评分标准见表1。

1.4.3 微生物的测定

(1) 菌落总数：参照GB 4789．2—2010《食品微生物学检验 菌落总数测定》，采用平板计数法。

(2) 大肠菌群：参照GB 4789．3—2010《食品微生物学检验 大肠菌群计数》，采用MPN计数法。

1.4.4 榨菜质构的测定 将样品放置于操作板上。测试类型：采用TPA模式；可恢复时间：0 s；压缩量：30%；同一触发点负载：5 g；探头：TA 44；夹具：TA-BT-KI；测试速率：1.0 mm/s；返回速率：1.0 mm/s；循环次数: 2；负载单元：25 000 g[13]。

1.4.5 数据处理 采用Excel 2007和SPSS 22.0对试验数据进行作图及统计分析，差异显著性(P<0.05)。采用Design-Expert(version 8.0.6)软件对响应面试验得到的数据进行线性回归和方差分析。

Central-Composite试验数据组处理时先将各响应值归一化，然后按式(1)计算该组的综合评分。

表1 感官评分标准

Y4=(0.5×Y1-0.2×Y2-0.3×Y3)×100，

(1)

式中：

Y1——榨菜的硬度，g；

Y2——榨菜色泽变化程度(△E)；

Y3——榨菜菌落总数， CFU/g；

Y4——综合评分值。

2 结果与分析

2.1 灭菌条件对榨菜品质的影响

2.1.1 处理条件对榨菜微生物的影响 微生物是衡量食品是否达到可食用标准的重要指标。依据国家标准规定榨菜中菌落总数≤5 000 CFU/g，且大肠菌群≤3.0 MPN/g，同时菌落总数越少产品的品质在贮藏期间才能较好地保持，经测定各灭菌处理组均未检出大肠菌群，且菌落总数见表2～6。在微波处理时间≤2 min及微波处理功率为360 W时微生物的数量较多，不符合榨菜的微生物数量标准。微生物的数量随着灭菌处理强度的增加而减少，却随着装袋量的增加而增加。

2.1.2 微波处理时间对榨菜品质的影响 由图1可知，随着微波处理时间的增加，感官评分之间的差异不显著；不同微波处理时间对榨菜的硬度和色泽的影响显著。在微波处理时间为1～5 min时榨菜的硬度变化显著，在5 min后变化平缓，榨菜属于腌制的蔬菜类产品，其脆性与细胞壁的原果胶成分紧密相关。原果胶对于保持榨菜的脆性起着重要的作用[14]，随着温度升高原果胶水解为水溶性果胶，进一步水解原果胶将失去其原有作用，使蔬菜组织的硬脆度下降，组织变软[15]，在组织被破坏后榨菜的硬度变化就较为平缓。榨菜的颜色在5 min时变化显著，榨菜色泽变化是由于酚类和单宁物质，在酶作用下，氧化形成醌，再经一系列反应，生成黑色素[16]，长时间的微波处理会使得细胞结构松散导致其与氧气接触更充分，因此在5 min前颜色变化迅速，之后基本保持稳定。结合微波处理2 min内微生物数量超标，所以微波处理时间要>2 min，因此选定5 min为微波处理时间的0水平。

表2 微波处理时间对榨菜微生物数量的影响†

表3 微波处理温度对榨菜微生物数量的影响†

表4 微波处理功率对榨菜微生物数量的影响†

表5 装袋量对榨菜微生物数量的影响†

表6 水浴时间对榨菜微生物数量的影响†

2.1.3 微波处理温度对榨菜品质的影响 由图2可知，随着微波处理温度的增加，榨菜的感官评分差异显著，尤其是70 ℃和80 ℃的感官评分；榨菜的硬度随着微波温度的增加而显著降低，因为高温破坏了榨菜中的纤维结构，使其质地变软[17]；60～80 ℃内△E的变化不明显，在80 ℃以后△E的值显著增加，温度初步升高时加快了榨菜中酶的活性因此褐变速度加快，而在90～100 ℃时温度过高使得氧化酶的活性丧失因此色泽变化不大[16]。综上分析，选择70 ℃作为微波处理温度的0水平。

字母不同表示两者有显著差异(P<0.05)。

字母不同表示两者有显著差异(P<0.05)

2.1.4 微波处理功率对榨菜品质的影响 由图3可知，随着微波处理功率的增加感官评分在逐渐降低，硬度也逐渐降低，且在360～1 080 W内差异显著，而榨菜的颜色却逐步地加深，且在720 W以后增加显著。由于微波处理功率为360 W时微生物的数量高于榨菜的生产标准，因此微波处理时功率要高于360 W。综合考虑，选择1 080 W作为微波功率的0水平。

字母不同表示两者有显著差异(P<0.05)

2.1.5 装袋量对榨菜品质的影响 由图4可知，随着装袋量逐渐增加，榨菜的硬度逐渐增大，且在60 g后硬度的增加变化显著，装袋量对于感官评分和榨菜的色泽没有显著的影响，且根据日常方便榨菜的包装量设定装袋量在60～120 g。

2.1.6 水浴时间对榨菜品质的影响 由图5可知，随着水浴时间的延长，硬度逐渐降低，且在水浴时间0.5～2min 后硬度变化差异显著，由于榨菜在水浴初始阶段属于逐步升温过程，榨菜还可以保持其较好的品质。而榨菜的色泽却在1 min后发生显著性的变化，在微生物符合标准的情况下，水浴时间的0水平为1.5 min。

字母不同表示两者有显著差异(P<0.05)

字母不同表示两者有显著差异(P<0.05)

综合上述单因素试验结果，选择对榨菜灭菌效果影响较大的微波温度、微波时间、微波功率、水浴时间和装带量进行响应面试验设计，因素和水平编码表见表7。

表7 Central-Composite试验设计因素水平及编码

2.2 响应面结果分析

榨菜品质的综合评分结果见表8。以Y值为响应值，采用Design-Expert(version8.0.6)软件，基于Central-Composite进行响应面设计，对试验数据进行回归分析，并建立数据模型，得到A、B、C、D、E对综合评分Y 的二次多项式回归方程：

Y=19.77-8.69A-7.47B-2.08C+1.35D-1.02E-0.87AB-1.36AC+0.88AD-0.4AE-1.16BC-0.79BD-0.14BE+0.65CD+0.082CE+0.62DE-4.13A2-2.34B2-3.25C2-2.51D2-0.23E2。

(2)

表8 响应面试验分析方案及结果†

由表9可知，榨菜综合评分模型的P<0.05，失拟项P>0.05，说明此模型显著，未知因素对试验结果干扰小，且残差均由随机误差引起。由表中数据可以看出A、B、A2、B2、C2、D2的P值均<0.01，对综合评分的影响达到极显著水平；而 C2的P值<0.05，对综合评分的影响达到显著水平；其余项影响不显著。

比较回归方程的一次项系数绝对值可知：对于综合评分，因素的影响强弱顺序为 A>B>C>D>E；即对于榨菜指标综合评分而言，各因素影响的强弱顺序为微波功率>微波时间>微波温度>水浴时间>装袋量。

表9 二次响应模型方差分析†

† *表示在P<0.05水平上显著，**表示在P<0.01水平上极显著。

利用Design-Expert (version8.0.6)软件进行工艺参数的优化组合，每个因素对榨菜的品质都有一定的影响。依据综合评分预测值最高处理组作为灭菌的最佳工艺标准。最优预测组工艺的条件为微波功率967.25 W，微波时间3.00 min，微波温度70.98 ℃，装袋量101.36 g，水浴时间1 min。为了方便操作，调整灭菌条件为微波功率为1 080 W(由于该微波灭菌设备的总功率为1 800 W，平均分为5档，因此取值受到限制；考虑到功率对榨菜灭菌效果的影响因此选取了较接近的功率，即1 080 W的处理功率)、微波时间3 min、微波温度71 ℃、装袋量100 g、水浴时间1 min。优化工艺的验证实验见表10，该工艺条件下优化组的预测值与实际值的误差范围在8%以内，因此此预测效果可信，且优化组榨菜品质优于传统灭菌组。

表10优化工艺验证试验

Table 10 Experimental validation of optimal food additive levels for simultaneous addition

组别硬度/g色泽(△E)微生物/(CFU·g-1)综合评价预测组 1493.439.30453.627.52实际组 1362.0010.03342.027.10传统灭菌组1049.0015.86920.04.50

3 结论

(1) 通过单因素试验及响应面优化法，得出榨菜微波水浴联合灭菌的最优工艺参数为：微波功率1 080 W、微波处理时间3 min、微波温度71 ℃、装袋量100 g、水浴时间1 min。灭菌后的榨菜脆度、色泽、微生物数量都优于传统的榨菜灭菌方法。

(2) 本研究采用的微波水浴联合灭菌是将未封口的包装袋微波后再进行封口和水浴灭菌，该方法可以避免微波过程中涨袋，但封口过程却会接触空气，因此采用该灭菌方法的榨菜能否长期储存仍需进一步探讨。

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Optimizing the process of microwave combined with water bath sterilization of high quality pickled mustard

ZHAO Dan1LIUXiong1,3ZHANGLei2ZHAOTian-tian1TIANJun-qing1LIChao-sheng3

(1.CollegeofFoodScience,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China; 2.CollegeofLifeScience,ChongqingNormalUniversity,Chongqing401331,China; 3.ChongqingSpecialtyTuberMustardTechnologyExpertsCompound,Chongqing408000,China)

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.08.039

赵丹，女，西南大学在读硕士研究生。

刘雄(1970—)，男，西南大学教授，博士。 E-mail: liuxiong848@hotmail.com

2017—05—09