不同冷杀菌技术对香椿贮藏期品质的影响

赵芳，孙晓健，于鹏飞，陈伟，刘常金，*

（1.天津科技大学新农村发展研究院，天津300457；2.天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津300457）

香椿（Toona sinensis），又名红椿、椿甜树等，是多年生高大落叶乔木，我国特有树种。香椿分布广，适应性强，生长速度快，集食用、材用、药用和绿化观赏等多种价值于一身[1]。由于生长期季节性强，质地鲜嫩，呼吸作用比较旺盛，采收后极易出现失水萎蔫、腐烂变质等现象。在常温下放置6 d左右几乎失去所有的食用价值，高于10℃时，极易发生变质、脱叶、腐烂[2-3]。将香椿经过加工扩增销售，传统的热杀菌技术存在很多弊端，加热处理使香椿化学成分发生改变，破坏了香椿特有的风味，同时严重损害了香椿的营养价值[4]。

随着科学技术的进步，一些冷杀菌技术应运而生，越来越多的冷杀菌技术应用于食品保鲜杀菌中。最初在19世纪末H.Royer、Bert H.Hite等就利用高压的作用杀死了牛奶、果汁、蔬菜汁中的微生物[5]。1924年，Cruss在他的书中表明高压可以用于商业果汁的加工[6]。超高压杀菌处理对微生物抑制作用主要影响细胞膜结构，而且细胞壁、细胞膜被破坏，引起细胞形态结构改变，同时，微生物细胞内的结构蛋白、酶等被钝化[7]。超高压处理在常温条件下对香椿施加100 MPa~600 MPa压力值，使酶失活、微生物死亡等，但不会破坏香椿中营养物质成分，而且有利于保持香椿特征性风味，从而达到香椿保鲜、贮藏的目的。紫外杀菌技术具有杀菌效率高、不产生毒副产物，杀菌系统安全指数高等优点[8]。通过适当波长（200 nm～280 nm）[8]的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA或RNA的分子结构，造成细胞死亡，达到杀菌的目的。臭氧杀菌具有杀菌能力强、速度快、范围广、无污染、操作简便、生产成本低等优点[9]。

不同杀菌方式对香椿有重要影响，在贮藏过程中香椿会有不同程度的腐坏和变质，通过臭氧水、紫外线、超高压处理香椿，研究不同杀菌方式对香椿在贮藏过程中品质变化的影响。香椿的香气是香椿品质的重要指标，无论是贮藏期内的冷藏、冻藏或是加工时的解冻、烫漂等处理都会造成香气特征性风味成分的变化，决定着香椿的品质。测定香椿贮藏期间生理生化指标为香椿贮藏加工技术的改进提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

香椿：河南商丘青油椿；NaOH、NaNO2、无水乙醇、酒石酸钾钠、硫酸、盐酸、亚铁氰化钾、乙酸锌试剂：均为分析纯；平板计数琼脂培养基：北京路桥技术有限公司；耐压密封袋：恩泽包装。

1.2 主要仪器与设备

HPP.L2-600/0.6超高压设备：天津华泰森淼生物工程技术股份有限公司；臭氧发生器：青岛维斯特电子净化设备有限公司；SW-CJ-VS2垂直流超净工作台：无锡易纯净化设备有限公司；UV-1800紫外分光光度计：上海菁华科技有限公司；JJ1000电子分析天平：G&G公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

香椿→清洗、挑选→30 s、100℃烫漂→沥干→装袋、密封→杀菌→常温贮藏→指标测定

1.3.2 杀菌方法

根据前期试验确定不同杀菌方式的杀菌参数。具体为超高压杀菌：压强450MPa下常温保压时间10min；紫外线杀菌：254 nm处理时间30 min；臭氧杀菌：密封前常温不间断通气5 min；对照组：密封包装后不经过杀菌处理，常温贮藏后测定指标。

1.3.3 指标及测定方法

1.3.3.1 微生物检测

菌落总数测定：按GB 4789.2-2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》方法进行检测。

1.3.3.2 可溶性糖含量测定

可溶性糖含量按照蒽酮硫酸法进行检测。绘制可溶性糖标准曲线，称取样品0.10 g，加入5 mL蒸馏水，封口后于70℃中提取30 min，提取液滤入25 mL容量瓶中，定容。吸取样品提取液0.5 mL于20 mL刻度试管中，加蒸馏水1.5 mL。以空白作对照，在630 nm波长下测其吸光度值[10]。

1.3.3.3 叶绿素含量测定

按照分光光度法[11]进行检测。配置丙酮和无水乙醇提取液，避光浸提至叶片变白，将叶绿素提取液置于厚1 cm的比色皿中，用相应提取液作参比，在分光光度计上测定645 nm和663 nm处的数值，再用Amon法公式[12]计算叶绿素含量。

1.3.3.4 VC含量测定

按照紫外分光光度法进行检测。绘制VC校准曲线，测定样液：准确移取澄清透明的提取液0.1 mL，置于10 mL的比色管中，用2%偏磷酸稀释至刻度摇匀。以蒸馏水为参比，在波长243 nm处，测定其吸光度值。测定碱处理样液：分别吸取0.1 mL提取液，加入6滴0.5 mol/L氢氧化钠溶液，置于10 mL比色管中混匀，室温放置40 min后，加入2%偏磷酸稀释，测定其吸光度值[13]。

1.3.3.5 亚硝酸盐含量测定

按照GB 5009.33-2016《食品安全国家标准食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》方法进行检测。

1.3.3.6 失水率测定

按照GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》，计算出水分含量M0、MN。然后按照下列公式进行计算分析：

式中：M0为第0天香椿中水分含量，g；MN为第n天香椿中水分含量，g。

1.3.3.7 灭菌率测定

含菌平板37℃培养48 h后，进行菌落计数，每个处理有3个平行。

式中：N为经过杀菌处理后菌落总数，cfu/g；N0为对照组菌落总数，cfu/g。

1.3.3.8 感官评定

选定10名具有品评经验的人组成评定组，对试验结果进行评定打分，取平均值。评分标准见表1。

表1 香椿感官评价表Table 1 Sensory evaluation of Toona sinensis

1.4 数据处理

数据统计分析采用origin8.0和Spss19.0分析软件进行分析处理。

2 结果与讨论

2.1 不同冷杀菌技术对半加工香椿贮藏期间菌落总数变化的影响

菌落总数有效反映蔬菜新鲜的状态，直接决定蔬菜的可食性。不同冷杀菌方式对香椿在常温贮藏期间菌落总数变化影响如图1所示。

图1 不同冷杀菌技术对香椿贮藏期间菌落总数影响Fig.1 Effect of different cold sterilization techniques on the total number of bacterium during the storage of Toona sinensis

由图1可知，超高压处理、紫外线处理、臭氧处理对香椿灭菌率分别为98.44%、80.31%、84.86%。在香椿贮藏期间，对照组在放置6 d内微生物繁殖速率最快，可达到109cfu/g，香椿经过超高压处理后，菌落总数最低，并且在贮藏过程中菌落总数的增长明显受到抑制，在4 d后菌落总数增加速度加快，可能是细菌经过修复正常生长，臭氧处理后香椿中菌落总数在前5天低于紫外线处理样品，但在5 d后增长速度加快，第8天增至105cfu/g。

2.2 不同冷杀菌技术对半加工香椿贮藏期间可溶性糖含量变化的影响

超高压只对于生物大分子中的氢键、离子键和疏水键等非共价键起作用，对维生素、色素和风味等小分子化合物的共价键没有明显影响，能够较好地保持食品中原有的营养、色泽和风味[14]。不同冷杀菌技术对香椿贮藏期间可溶性糖含量影响见图2。

图2 不同冷杀菌技术对香椿贮藏期间可溶性糖含量影响Fig.2 Effect of different cold sterilization techniques on soluble sugar content during the storage of Toona sinensis

如图2所示，在贮藏初期，对照组和臭氧处理、紫外线处理及超高压处理的香椿中可溶性糖含量无显著性差异。随着贮藏时间延长，不同杀菌处理香椿中可溶性糖含量均有下降趋势。在贮藏过程中，对照组中可溶性糖含量较经杀菌处理的香椿中可溶性糖含量偏低，超高压处理的香椿中可溶性糖含量保留率可达94.15%。香椿中可溶性糖含量随着贮藏时间的增加逐渐降低，在贮藏过程中可溶性糖含量随水分流失，超高压处理后可溶性糖流失明显小于紫外线和臭氧处理，更有利于香椿的保藏。

2.3 不同冷杀菌技术对半加工香椿贮藏期间叶绿素含量变化的影响

不同冷杀菌方式对香椿在贮藏期间颜色变化影响如图3所示。

图3 不同冷杀菌技术对香椿贮藏期间叶绿素含量影响Fig.3 Effect of different cold sterilization techniques on chlorophyll content during storage of Toona sinensis

由图3可知，在贮藏过程中叶绿素含量急剧下降，香椿由鲜绿色变成黯淡黄绿色，可见冷杀菌手段并不能很好起到保绿的效果，但是相较于热杀菌，冷杀菌技术可以大大减少对叶绿素的破坏。臭氧处理组的香椿叶绿素含量始终低于超高压处理组，是由于臭氧氧化能力强，导致叶绿素含量较低；紫外线处理组与臭氧处理组的叶绿素变化幅度均略低于对照组，贮藏后期叶绿素含量无显著性差异。胡云峰等[15]研究表明，适当浓度的臭氧处理可有效延缓其叶绿素的降解，但是叶绿素极不稳定，易受氧化作用影响，臭氧浓度过高反而不利于叶绿素的保存，因此臭氧处理浓度要适宜，不能过高。

2.4 不同冷杀菌技术对半加工香椿贮藏期间VC含量变化的影响

VC性质极不稳定，尤其是高温杀菌对VC的破坏最强，因此，利用冷杀菌技术可以最大程度上保护VC不受破坏。不同冷杀菌技术对香椿贮藏期间VC含量影响见图4。

图4 不同冷杀菌技术对香椿贮藏期间VC含量影响Fig.4 Effect of different cold sterilization techniques on VCcontent during storage of Toona sinensis

如图4所示，在贮藏初期，对照组和紫外线处理组、臭氧处理组的香椿中VC含量无显著性差异。对照组在贮藏期4 d内VC下降率达26.95%，而经其他3种杀菌处理香椿与对照组相比，VC含量虽均有下降趋势，但以臭氧杀菌处理后VC损失最为明显，超高压和紫外杀菌处理后VC损失均不显著。臭氧处理香椿，残留在表面的臭氧极易氧化还原性VC，臭氧可加速VC氧化和降解反应，使其含量锐减。因此，臭氧等强氧化性杀菌方法可加速还原型VC损失[16]。

2.5 不同冷杀菌技术对半加工香椿贮藏期间亚硝酸盐含量变化的影响

硝酸盐毒性低，当一定条件转化为亚硝酸盐后会对人体产生危害。按照世界卫生组织和联合国粮农组织规定的硝酸盐日允许摄入量推算，蔬菜的硝酸盐允许量为432 mg，亚硝酸盐含量成为食品质量检验的重要指标之一[17]。不同冷杀菌技术对香椿贮藏期间亚硝酸盐含量影响见图5。

图5 不同冷杀菌技术对香椿贮藏期间亚硝酸盐含量影响Fig.5 Effect of different cold sterilization techniques on nitrite content during the storage of Toona sinensis

由于亚硝酸盐溶于水，所以香椿经热烫处理后亚硝酸盐含量会降低。由图5可知，香椿在第4天时亚硝酸盐含量出现峰值，对照组达到6.09 mg/100 g之高，超高压处理组含量最低，是由于超高压杀灭大多数细菌，抑制了亚硝酸盐的含量，但是部分细菌和修复细菌又促进了亚硝酸盐产生。前3 d紫外线处理组和臭氧处理组无显著性差异，但是第6天出现显著性差异，是由于臭氧助长了细菌的生长，所以臭氧处理组明显高于紫外线处理组。

2.6 不同冷杀菌技术对半加工香椿贮藏期间失水率变化的影响

水分是蔬菜是否新鲜的一个重要指标，蔬菜在贮藏过程中随着时间的增长，水分会慢慢流失，大大降低蔬菜的新鲜程度，同时还会滋生细菌，加速细菌的生长繁殖，使蔬菜变质。不同冷杀菌技术对香椿贮藏期间失水率影响见图6。

由图6可知，臭氧处理会改变细胞通透性，在后期的贮藏过程中，水分流失严重，水分含量远不如超高压处理组。超高压处理较对照组有明显差异，可以有效保存水分含量。

2.7 不同冷杀菌技术对半加工香椿贮藏期间感官评定的影响

图6 不同冷杀菌技术对香椿贮藏期间失水率影响Fig.6 Effect of different cold sterilization techniques on water loss during storage of Toona sinensis

不同冷杀菌技术对香椿贮藏期间感官评定的影响见表2。

通过蔬菜感官评价标准和对照试验，对色泽、风味和质地结构进行评价和数据统计分析，分析可得，超高压杀菌技术处理过程中会使香椿特有的风味更加浓郁，有助于特征风味含硫等物质的挥发，但在贮藏期间特征气味挥发变淡；紫外线杀菌技术对香椿的质地结构伤害性小，更能保存结构的完整性，贮藏期间结构组织优于另外两种杀菌手段；臭氧杀菌技术利用高氧化性杀菌，残余臭氧附着在香椿叶菜表面，但随着贮藏时间延长，臭氧挥发，对特征风味无明显影响。

综合比较贮藏期内各组试验的感官评分，各处理组保鲜贮藏效果优到劣排序依次为：超高压处理组＞紫外线处理组＞臭氧处理组，随着贮藏时间的延长，半加工香椿感观品质逐步下降，失去食用价值。其中，超高压处理组下降速度比较慢，在第6天基本保持加工香椿良好品质，感官评分较高。

表2 不同冷杀菌技术对香椿贮藏期间感官评定的影响Table 2 Effects of different cold sterilization techniques on sensory evaluation during the storage of Toona sinensis

3 结论

1）从杀菌基础上对比分析，超高压处理、紫外线处理、臭氧处理对香椿灭菌率分别为98.44%、80.31%、84.86%。利用超高压技术对香椿进行杀菌处理，不但杀菌效果显著而且在贮藏过程中可较好地保持香椿特有品质。各种冷杀菌技术明显优于长时间热杀菌处理香椿。

2）香椿经不同杀菌方式处理后贮藏过程中，微生物数量呈现不同趋势升高，叶绿素、可溶性糖和VC呈下降趋势。超高压杀菌、紫外线杀菌在贮藏过程中可最大程度地保留香椿中VC和可溶性糖含量。

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