不同减菌预处理技术对辣椒品质影响的对比

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(湖南农业大学食品科学技术学院,食品科学与生物技术湖南省重点实验室,国家蔬菜加工技术研发分中心,湖南长沙 410128)

传统剁辣椒是在剁碎的辣椒中添加一定量的食盐,利用辣椒表面附着的微生物或人工接种的微生物进行发酵,并经调味(或不经调味)而得到的一种风味独特的辣椒制品[1],因其口感酸甜脆辣,能增食欲促消化,倍受我国南方地区人们青睐[2]。然而剁辣椒加工工艺中,辣椒表面会存在一些杂菌,其生长代谢可能会导致辣椒表面 “生花”、亚硝酸盐含量高等危害,同时还存在产品贮藏期间组织软化,过度酸化等现象[3-4]。针对以上问题,预先对辣椒实施减菌预处理再进行人工接种发酵是十分必要的。

臭氧是一种强氧化剂,可以穿透细胞壁从而与微生物体内的不饱和键作用,杀死细胞以达到强杀菌的目的[5]。其杀菌作用迅速,且极易分解为氧气,安全无残留,是一种理想的绿色杀菌剂[6-7]。紫外线照射能杀灭辣椒表面微生物[8],且能诱导其产生抗病性反应,从而提高果蔬本身的耐贮性[9]。短时热烫常用于蔬菜深加工的前处理,不但能杀灭辣椒表面的微生物,而且能钝化酶活达到抑制褐变的效果。但热烫温度过高会导致颜色变化和品质下降,因此热烫温度通常以不超过70～95 ℃为宜[10]。目前,已有研究表明臭氧杀菌、紫外线照射和短时热烫对冬枣[11]、牛角椒[12]和蒲菜[13]减菌效率及贮藏品质的提高有良好效果,而将这3种方法应用于辣椒减菌预处理中的研究还鲜有报道。本实验以新鲜辣椒为原料,分别采用臭氧杀菌、紫外线照射和短时热烫进行减菌预处理,研究了3种处理对辣椒减菌率、失水率及色泽的影响,以及低温贮藏过程中不同处理方式对辣椒品质的影响,以期筛选出一种最佳减菌处理方法，运用于辣椒发酵的前处理,并为辣椒减菌工业化提供理论依据。

1　材料与方法

1.1　材料与仪器

红辣椒湘辣4号,红色,果长15～18 cm,新鲜,无病虫害,购于湖南农业大学东之源超市;平板计数琼脂(PCA)广东环凯微生物科技有限公司;硫酸铜、氢氧化钠、葡萄糖、碘化钾、碘酸钾、可溶性淀粉等均为分析纯,购于国药集团化学试剂有限公司。

DJ-10G型臭氧发生器青岛丹佳净化设备有限公司;CJ-2D净化工作台天津市泰斯特仪器有限公司;CR-400型色差计日本柯尼卡公司;DHG-9240A型电热恒温鼓风干燥箱上海飞跃实验仪器有限公司;CP214型电子天平奥豪斯仪器(上海)有限公司;美的BCD-203SM型电冰箱美的集团电冰箱制造(合肥)有限公司。

1.2　实验方法

1.2.1不同减菌处理对辣椒减菌率、失水率和色差值的影响

1.2.1.1臭氧处理称取新鲜红辣椒样品(100 g/份),取5份样品分别置于臭氧浓度为4、6、8、10、12 mg/m3的密封空间中处理2 min后取出。另取5份样品置于臭氧浓度为10 mg/m3的密封空间中,分别在处理1、2、3、4、5 min后取出,然后测定其减菌率、失水率和色差值。

1.2.1.2紫外照射处理称取新鲜红辣椒样品(100 g/份),取5份样品用60 W的紫外灯(有效波长254 nm)照射分别20、30、40、50、60 min 后,测定其减菌率、失水率和色差值。

1.2.1.3短时热烫处理称取新鲜红辣椒样品(100 g/份),取5份样品分别置于温度为50、60、70、80、90 ℃的热水中烫漂30 s,滤干,然后测定其减菌率、失水率和色差值。

1.2.2不同减菌处理对辣椒低温贮藏下还原糖、维生素C含量及色差值的影响将减菌处理后的辣椒用保鲜袋封装后放置于温度为4 ℃的冰箱里贮藏,每隔7 d检测辣椒的色差值、还原糖以及维生素C的含量。以未做任何减菌处理的新鲜辣椒作为对照。

1.2.3测定指标及方法

1.2.3.1减菌率的测定菌落总数测定参照GB4789.2-2010《食品中菌落总数测定》方法[14]。

减菌率(%)=未处理样品菌落总数-处理后样品菌落总数/未处理样品菌落总数×100

1.2.3.2失水率的测定水分含量测定参照GB5009.3-2010《食品中水分的测定》方法[15]。

失水率(%)=处理前样品的水分-处理后样品的水分/处理前样品的质量×100

1.2.3.3色差值的测定利用色差计对新鲜红辣椒的色差值进行测定。从处理后的辣椒中挑选出表面平整的椒块,平铺于白色底面上,测定其色差值,每个样品测5个平行,结果取平均值[16]。颜色变化用ΔE表示,ΔE的值与辣椒颜色变化呈正相关。

式中,ΔL、Δa、Δb分别表示辣椒处理前后的明亮差异、红(绿)差异、黄(蓝)差异。其中ΔL=L0-L,Δa=a0-a,Δb=b0-b。

1.2.3.4还原糖的测定还原糖含量的测定参照GB/T5009.7-2008《食品中还原糖的测定》[17]。

1.2.3.5维生素C的测定维生素C含量的测定参照GB14754-2010《食品添加剂 维生素C》[18]。

1.3　数据处理方法

实验均设3次重复,结果取其平均值。采用EXCEL软件进行数据处理并制图,用SPSS 19.0软件进行方差分析、Duncan’s多重比较。

2　结果与分析

2.1　不同减菌处理对辣椒减菌率的影响

由图1可知,臭氧杀菌、紫外线照射和短时热烫均可使辣椒的减菌率增大。当臭氧浓度低于6 mg/m3时,减菌率低于75%;当臭氧浓度为10 mg/m3时,减菌率高达85.4%,比臭氧浓度为4 mg/m3时提高了11.4%,减菌率显著增大(p<0.05),说明在一定范围内，臭氧浓度越高减菌率越大。随着臭氧浓度的持续上升,减菌率趋于平衡,这可能是由于臭氧杀菌具有瞬时性[19],当臭氧浓度达到一定值时就能产生良好的杀菌效果,即使继续增加臭氧浓度,减菌率也无明显变化。这与张静林等[20]对脱水蒜片减菌效果的研究结果一致。减菌率随着臭氧处理时间的延长先增大,后平稳减小。当处理时间为2 min时,减菌率已高达86.6%,随后变化不明显;当处理时间为5 min时,减菌率反而降低。

紫外线照射的减菌率与照射时间呈线性增长关系,在实验时间范围内，随着照射时间的延长减菌率不断增大,说明照射时间越长减菌效果越好,当照射时间为60 min时,减菌率最大可达84%。这是由于紫外线照射的强度与距离成反比,所以需延长照射时间保证减菌效果[5]。

短时热烫对减菌率的增大受温度影响较大,当热烫温度低于70 ℃时,减菌率均在70%以下;当温度达到80 ℃时,减菌率达到80%,呈显著上升趋势(p<0.05),说明温度越高减菌效果越好。但需要注意辣椒在高温热烫过程中会降低原有的品质,严重影响辣椒的感官特性,因此杀菌温度不宜过高。这与周明晖等[21]采用中低温蒸汽进行减菌处理的研究一致。

图1　不同减菌处理对辣椒减菌率的影响Fig.1　Effect of different reducing bacteria treatment on microbe-reducing ratios of pepper

2.2　不同减菌处理对辣椒失水率的影响

图2　不同减菌处理对辣椒失水率的影响Fig.2　Effect of different reducing bacteria treatment on water loss of pepper

图3　不同减菌处理对辣椒色泽的影响Fig.3　Effect of different reducing bacteria treatment on color of pepper

新鲜辣椒的初始水分含量达到90%以上,丰富的水分含量使其具有良好的形态和品质。研究表明果蔬的失水率一旦超过8%就会导致细胞膨压下降,组织形态皱缩,失去原有的饱满状态和口感,导致品质下降[22]。因此在进行不同减菌化预处理时,应尽量控制失水率低于8%。由图2可以看出,失水率随着臭氧浓度的升高先增大后减小。当臭氧浓度为6 mg/m3时,失水率最高为8%;当臭氧浓度继续升高至10 mg/m3时,失水率降至7.1%,而后变化趋于平缓。随着臭氧处理时间增加,失水率减小,其中臭氧处理2 min的效果最明显。一方面,这可能是由于高浓度臭氧能促使辣椒表皮的气孔缩小,减少辣椒自身的蒸腾作用而导致的水分散失减少及营养成分的消耗降低,提高辣椒的品质[23];另一方面,臭氧能有效杀灭大量杂菌,减弱组织腐败速率,保持了辣椒的完整性从而减少了水分蒸腾[24]。这与王肽等[25]的研究结果一致。随着紫外线照射时间的延长辣椒的失水率增大。紫外线照射30 min时,失水率仅为4%;紫外线照射50 min时则出现急剧增高现象,失水率达到7%,差异显著(p<0.01),继续延长时间,失水率缓慢下降。短时热烫对失水率的影响较大,当热烫温度由50 ℃升至80 ℃,失水率由4%增至7.15%,变化显著(p<0.05)。这可能是由于高温热烫促使辣椒表皮细胞壁破裂使得辣椒汁液流失,失水率增大[26]。当热烫温度继续升高,后期变化差异不明显。由此可见,经臭氧处理后失水率最低,紫外线照射和短时热烫的失水率较高。

2.3　不同减菌处理对辣椒色泽的影响

在减菌处理过程中用ΔE值来表示辣椒的颜色变化,ΔE值越大,说明辣椒颜色变化越大,褐变程度越高[27]。由图3可知,ΔE均有明显变化,说明不同的减菌处理都使辣椒发生不同程度的色变。当臭氧浓度由4 mg/m3增至8 mg/m3,ΔE值仅由1.42增至1.95,变化不明显。随着臭氧浓度继续升高,ΔE反而逐渐减小,说明臭氧可以有效抑制辣椒的褐变,且臭氧浓度越高抑制效果越明显。这可能是由于臭氧能抑制多酚氧化酶的活性从而抑制酶促褐变[28],与覃海元等[29]对鲜切菠萝的研究结果一致。随着臭氧处理时间的增加,ΔE增大。可能是由于辣椒中的色素在长时间的处理过程中因臭氧的强氧化作用,受到一定程度的影响。紫外照射时间越长,辣椒的ΔE值越大。当紫外照射时间为60 min时,ΔE为4.96,高于臭氧处理组,说明臭氧处理对辣椒护色效果更佳。短时热烫组的ΔE随着温度的上升逐渐增大。当温度为80 ℃时ΔE值为2.97,90 ℃时ΔE值为4.07,说明温度越高色泽劣变加剧,原因可能是高温导致色素分解,使辣椒颜色变褐,与余翔等[30]的研究结果一致。

通过单因素实验选择经臭氧浓度10 mg/m3处理2 min,紫外线照射60 min,以及热烫温度80 ℃处理40 s后的新鲜辣椒置于冰箱里低温贮藏,观察其品质的动态变化从而确定最佳减菌处理方法。

2.4　不同减菌处理下辣椒贮藏过程中还原糖的含量变化

贮藏期间辣椒的还原糖含量变化如图4所示。由图可见,随着贮藏时间的增加,不同减菌处理的辣椒还原糖含量均呈下降趋势,这可能是由于辣椒因呼吸作用不断消耗还原糖所致[31]。随着贮藏时间的延长,臭氧处理组的还原糖含量高于同期对照组,而热烫处理组的还原糖含量低于对照组。在贮藏28 d时,臭氧组的还原糖含量为3.99%,比贮藏第1 d时的4.23%仅下降0.24%,差异不大(p>0.05)。而热烫组和紫外照射组的还原糖含量在贮藏28 d时分别为2.99%和3.58%,比初始含量降低了1.0%和1.07%,下降幅度明显超过臭氧处理。说明浓度为10 mg/m3的臭氧处理能有效抑制辣椒的采后呼吸作用,从而保持了较高的还原糖含量,延缓了减菌处理后辣椒品质的下降。这与张丽华等[32]对鲜切猕猴桃品质的研究结果一致。

图4　不同减菌处理下辣椒贮藏过程中还原糖的含量变化Fig.4　Effect of different reducing bacteria treatment on reducing sugar content of pepper注:图中上标不同字母表示相同处理组在不同贮藏时间下差异显著(p<0.05),图5、图6同。

2.5　不同减菌处理下辣椒贮藏过程中维生素C的含量变化

新鲜辣椒中还原性维生素C的含量变化是贮藏过程中影响品质的关键指标之一,其含量越高,辣椒的营养价值也就越高[33]。由图5可知,随着贮藏时间的延长,辣椒呼吸作用和氧化作用的进行使得维生素C含量降低。贮藏第1 d时,3种减菌处理后的维生素C含量均低于对照组,说明不同的减菌处理方式都会使辣椒的维生素C有一定程度的损失。贮藏28 d时,对照组、臭氧组、热烫组和紫外组的维生素C含量分别为13.87、15.21、10.12和12.96 mg/100 g,比贮藏第1 d时分别下降了8.63、5.19、8.69和4.8 mg/100 g,可见,短时热烫处理对维生素C的损害较严重,而臭氧和紫外照射处理的损失率较低。在贮藏过程中,热烫处理组的辣椒维生素C的保存率较低,这与Ariahu等[34]对南瓜叶的研究结果相似,说明热烫不利于蔬菜加工过程中维生素C含量的保留[35]。在贮藏28 d时,臭氧组的维生素C含量显著高于对照组和其他处理组,这是由于臭氧处理延缓了组织代谢,有利于保存维生素C,提高耐贮性[36]。由此可见,臭氧处理对辣椒维生素C的保存率较高,紫外处理次之,短时热烫处理较差。

图5　不同减菌处理下辣椒贮藏过程中维生素C的含量变化Fig.5　Effect of different reducing bacteria treatment on VC content of pepper

2.6　不同减菌处理下辣椒贮藏过程中色差值的变化

由图6可知,经热烫处理后的ΔE值明显高于对照组、臭氧组和紫外照射组。在贮藏28 d时,热烫组的ΔE值为5.83,比贮藏第1 d时增加了1.76,变化显著(p<0.05)。说明短时热烫处理易引起辣椒色变,护色效果较差。这可能是由于热烫处理虽能钝化部分酶的活性,抑制酶促褐变,但却同时又加剧了非酶褐变导致辣椒色变严重[37]。贮藏28 d时,臭氧组和紫外组的ΔE值分别为3.55和4.15,均低于对照组,说明臭氧和紫外处理能有效延缓辣椒色变速率。臭氧组的ΔE值在贮藏过程中变化不大,且一直保持在相对较低的水平。贮藏28 d时,臭氧组ΔE值比紫外组低0.6,说明臭氧组色变程度最小。由此可见,臭氧处理组的辣椒颜色保存最好;紫外照射组次之,而短时热烫处理组的褐变程度大,色泽最差。

图6　不同减菌处理下辣椒贮藏过程中ΔE的变化Fig.6　Effect of different reducing bacteria treatment on color difference values of pepper

3　结论

臭氧杀菌、紫外线照射和短时热烫都对辣椒表面的菌落总数具有抑制效应,而臭氧杀菌的减菌效果最好。当臭氧浓度为10 mg/m3处理2 min时,减菌率高达86.6%,且臭氧处理能降低辣椒的失水率以及ΔE值。

在低温贮藏过程中,臭氧处理能有效延缓辣椒还原糖和维生素C含量的下降,获得较好的产品色泽。

综合分析,选择10 mg/m3臭氧处理2 min为最佳减菌处理方法。采用此方法对辣椒进行减菌预处理,能有效降低辣椒表面菌落总数,较好的保持辣椒原料品质,为后期辣椒加工打下基础。

[1]文新昱,夏延斌,唐鑫媛,等. 影响低盐剁辣椒坯品质的主要因素研究[J]. 中国调味品,2015,40(2):57-61.

[2]周晓媛,邓靖,李福枝,等. 发酵辣椒的挥发性风味成分分析[J]. 食品与生物技术学报,2007,26(1):54-59.

[3]母应春,曾海英,谭书明,等. 辣椒不同减菌化预处理效果对比研究[J]. 食品科学,2008,29(11):250-255.

[4]丁筑红,何绪晓,俞露,等. 不同处理工艺对发酵辣椒品质特性的影响[J]. 中国调味品,2008,33(6):49-53.

[5]顾卫瑞,郭姗姗,熊善柏,等. 不同减菌方式对冰温贮藏草鱼片品质的影响[J]. 华中农业大学学报,2010,29(2):236-240.

[6]Xu Liangji. Use of ozone to improve the safety of fresh fruits and vegetables[J]. Food Technology,1999,53(10):58-61.

[7]胡云峰,陈君然,肖娟,等. 臭氧处理对切分青椒贮藏品质的影响[J]. 农业工程学报,2012,28(16):259-263.

[8]Li J,Zhang Q,Cui Y,et al. Use of UV-C Treatment to Inhibit the Microbial Growth and Maintain the Quality of Yali Pear[J]. Journal of Food Science,2010,75(7):503-7.

[9]李玉娟,尹明安,任小林,等. 采后短波紫外线处理对苹果耐贮性和品质的影响[J]. 食品科学,2015,36(14):244-249.

[10]Jaiswal A K,Gupta S,Abughannam N. Kinetic evaluation of colour,texture,polyphenols and antioxidant capacity of Irish York cabbage after blanching treatment[J]. Food Chemistry,2012,131(1):63-72.

[11]张有林,韩军岐,张润光. 低温、减压和臭氧对冬枣保鲜的生理效应研究[J]. 中国农业科学,2005,38(10):2102-2110.

[12]杨华,尹明安,于巧平,等. 短波紫外线处理对牛角椒果实保鲜效果及生理指标的影响[J]. 西北农林科技大学学报:自然科学版,2011,39(8):147-152.

[13]周运华. 蒲菜的热加工及其常温贮藏条件研究[D]. 无锡:江南大学,2004,21-22.

[14]中华人民共和国卫生部.食品中菌落总数的测定:GB 4789.2-2010[S].北京:中国标准出版社,2010.

[15]中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会.食品中水分的测定:GB 5009.3-2010[S].北京:中国标准出版社,2016.

[16]张甫生,吴金松,闵倩倩,等. 保脆处理对泡红辣椒脆度与色泽影响的研究[J]. 食品工业科技,2013,34(10):254-258.

[17]中国国家标准化管理委员会. 食品中还原糖的测定:GBT 5009.7-2008[S].北京:中国标准出版社,2008.

[18]中华人民共和国卫生部. 食品添加剂 维生素C:GB 14754-2010[S].北京:中国标准出版社,2010.

[19]林爱红,饶健,秦彦珉,等. 臭氧杀菌效果的影响因素分析[J]. 公共卫生与预防医学,2002,13(6):7-8.

[20]张静林,王书兰,陶阳,等. 臭氧处理对脱水蒜片减菌效果及品质的影响[J]. 食品工业科技,2016,37(17):312-315,321.

[21]周明晖,刘书来,丁玉庭. 中低温蒸汽处理对鲜切胡萝卜片减菌效果及其品质的影响[J]. 食品工业科技,2012,33(1):72-76.

[22]Shibairo S I,Upadhyaya M K,Toivonen P M A. Postharvest moisture loss characteristics of carrot(Daucuscarota,L.)cultivars during short-term storage[J]. Scientia Horticulturae,1997,71(1):1-12.

[23]王瑾,林向阳,阮榕生,等. 高浓度臭氧水对鲜切花椰菜保鲜的研究[J]. 食品科学,2008,29(8):607-611.

[24]华璐云,雷桥,谢晶. 臭氧协同气调包装对鲜切叶菜的保鲜作用研究[J]. 食品工业科技,2012,33(1):354-358.

[25]王肽,谢晶. 臭氧水处理对鲜切茄子保鲜效果的研究[J].食品工业科技,2013,34(15):324-328.

[26]Newman G M,Price W E,Woolf L A. Factors influencing the drying of prunes 1.Effects of temperature upon the kinetics of moisture loss during drying[J]. Food Chemistry,1996,57(2):241-244.

[27]何雨婷,郭艳明,等. 低功率微波处理对香菇采后生理及品质的影响[J]. 食品工业科技,2016,37(10):338-341.

[28]徐斐燕,蒋高强,陈健初. 臭氧在鲜切西兰花保鲜中应用的研究[J]. 食品科学,2006,27(5):254-257.

[29]覃海元,胡冰冰,梁金姐,等. 臭氧水浓度对鲜切菠萝品质的影响[J]. 农业研究与应用,2011,24(6):1-4.

[30]余翔,苗修港,张贝贝,等. 热烫处理对南瓜叶化学成分及色泽的影响[J]. 食品科学,2016,37(7):44-49.

[31]胡丽娜,张春岭,刘慧,等. 短波紫外线处理对采后山楂果营养品质及其抗氧化活性的影响[J]. 食品工业科技,2016,37(1):342-346.

[32]张丽华,纵伟,李青,等. 臭氧水处理对鲜切猕猴桃品质的影响[J]. 食品工业科技,2015,36(8):315-319.

[33]Gonzalezaguilar G A,Ruizcruz S,Sotovaldez H,et al. Biochemical changes of fresh-cut pineapples slices treated with antibrowining agents[J]. International Journal of Food Science & Technology,2005,40(4):377-383.

[34]Ariahu C C,Abashi D K,Chinma C E. Kinetics of ascorbic acid loss during hot water blanching of fluted pumpkin(Telfairiaoccidentalis)leaves.[J]. Journal of Food Science and Technology,2011,48(4):454-459.

[35]Hong Z,Lu H. Effect of microwave pretreatment on the kinetics of ascorbic acid degradation and peroxidase inactivation in different parts of green asparagus(Asparagusofficinalis,L.)during water blanching[J]. Food Chemistry,2011,128(4):1087-1093.

[36]马海燕,张慜,孙金才. 臭氧水和超声波协同作用在速冻西兰花中的应用研究[J]. 食品与生物技术学报,2010,29(4):538-543.

[37]谭兴和,夏延斌,柳建良,等. 热烫条件对速冻黄花菜颜色和脆度的影响[J]. 农业工程学报,2004,20(4):176-179.