气调包装对鲜湿面保鲜的研究

张洋 闵照永 汪雅馨

摘要：为延长鲜湿面货架期，实验中依次采取直接包装、抽真空、充入N2（100%）包装、充入CO2与N2混合气体（1：1）包装、充入CO2（100%）包装，以面条存放期间的菌落总数（TVC）、色度值（L）、烹煮损失（CL）、感官评分（SSE）为评价值来对面条货架期进行预判。经微生物监测结果表明：充入CO2（100%）包装样品微生物繁殖速率最慢，在常温条件下存放72h后，菌落总数仅在104级别上，直接包装的样品微生物繁殖速率最快。色度值测量结果表明：充入CO2（100%）包装样品的L值变化最小，在常温条件下存放72h后，色度值为81.7，而直接包装的样品L值变化最大，且常温存放72h后，色度值为66.5，表面能显著的看到反色褐变现象。烹煮损失测量结果表明：所有组别样品相较于本组初始样品，烹煮损失率均呈上升趨势，充入CO2（100%）包装样品烹煮损失率相较于其他组别同时间段的样品烹煮损失率是最低的，在存放72h后烹煮损失为11.2%。PPO酶活性测定结果显示：直接包装、抽真空包装、充入N2（100%）包装的样品均呈上升趋势，N2和CO2（1：1）、CO2（100%）样品中酶活呈现下降趋势，两样品在存放72小时后PPO酶活分别为6U/g、4.2U/g，两种包装方式酶活抑制结果显著。面条的感官评分随着存储时间的延长呈现下降趋势，但CO2（100%）样品感官评分下降趋势差异不显著，存放72h后，感官评分为80分，保持良好的食用品质。CO2（100%）气调样品各个检测指标均要优于其他四组处理样品，对微生物繁殖抑制，PPO酶活性抑制有显著作用。

关键词：气调  面条  保鲜研究

面条是我国的传统主食食品，其起源于汉代，是亚洲特别是东亚地区饮食文化中重要的组成部分[1]。在面条的诸多种类中，鲜湿面由于其爽滑劲道的口感、简易的烹饪方式，一直是人们在快节奏生活中追求的食品首选。但是由于鲜湿面条中水分含量大，营养物质丰富，对于微生物的防控以及产品品质劣变一直是技术上存在的难题[2]，更是制约鲜湿面条走向预包装化、工业化的瓶颈所在[3-5]。由于鲜湿面自身体系复杂，在存储过程中，涉及到的物理、化学、酶及微生物等因素均能导致其品质的劣变最为关键的是微生物的繁殖和酶促褐变，既造成了大量的浪费，也是对人体健康威胁的危害因子的主要来源[6-7]。基于此，本研究中主要选取了常用的几种气体对鲜湿面进行保鲜研究，着重探寻在此环境下微生物的生长情况和面制品中引起褐变的酶的活力情况。

气调包装一直深受国内外研究学者的喜欢，对它的研究一直很活跃。由于在鲜湿面中存在的菌体类别组成复杂，单一的隔氧保存仍然存在较大的弊端，所以充入单一非氧气体、组合非氧气体在鲜湿制品保鲜中应用越来越广泛。Zardetto[8]研究发现，利用CO2 进行气调包装，可以有效的抑制以青霉菌为代表的霉菌生长，且进一步研究发现，当包装袋中CO2 的浓度高于70%时，微生物的生长繁殖能得到有效抑制。杨杰[9]静等研究发现，在鲜湿鱼面条样品中充入CO2，置于冰箱中冷藏处理，在储藏22d后，菌落总数总值仍然符合国家标准，并具备相应的食用品质。Nobile[10]等研究表明，利用混合气体进行气调包装（ N2：CO2 = 30：70），并在壳聚糖的协同作用下，于4 ℃条件下进行贮藏，鲜湿面的保质期能达到两个月之久。一系列研究表明，利用充气包装对鲜湿面的货架期延长有显著作用，因此，本研究中选取了直接包装、抽真空、充入N2包装、冲入CO2与N2混合气体（1：1）包装、充入CO2包装，以面条存放期间的菌落总数、色度值、烹煮损失、感官评分为评价值来对面条货架期进行预判，以期对鲜湿面工业化生产提供理论指导。

一、材料与方法

（一）材料试剂

神象特一粉，郑州海嘉食品有限公司;

胰蛋白胨，酵母浸膏，葡萄糖，琼脂，氯化钠，邻苯二酚，磷酸二氢钠，磷酸氢二钠（均为分析纯），N2、CO2。

（二）实验设备

全自动生湿面生产线，郑州东方尚武食品机械有限公司;SW-CJ-1D单人单面垂直送风净化工作台，苏州智净净化设备有限公司;立式压力蒸汽灭菌器，上海博讯医疗生物仪器股份有限公司;SHA-C水浴恒温振荡器，金坛市中大仪器厂;拍打式均质机，南京凡帝郎科技有限公司;色差计，上海平轩科学仪器有限公司;722N可见分光光度计，上海精科仪器公司;高速离心机，济南来宝医疗器械有限公司;干燥箱，浙江余姚仪表工业二厂;包装机，上海翔一包装机械有限公司;BS124S电子天平，北京赛多利斯仪器系统有限公司;分析天平，上海佑科仪器仪表有限公司;电子万用炉，北京市永光明医疗仪器厂;气阀控制器。

（三）实验方法

1. 面条的制备。面与水的比例为1：0.35，按此比例在负压维持0.06Mpa的情况下，采取先慢速，再中速，最后快速的调制方式进行面团的调制，整个调制时间维持在15min。面团调制后需要静置醒发20min，使面团中水分充分扩散，状态变得松弛，然后压片（单次压延比不得超过50% ）切条，面条厚1mm，宽2mm[11]。

2. 面条包装将成型后的面条分别采取直接包装、抽真空包装、充入N （100%）包装、充入CO2与N2混合气体（1：1）包装、充入CO2（100%）包装，每个包装样品100g，7个平行，包装完毕后，置于室内环境存放备用

3. 菌落总数的测定参照GB4789.2-2010方法测定。

4. 多酚氧化酶活性的测定[25]。参照行业标准LS/T 6124-2017方法对多酚氧化酶活性进行测定。样品中多酚氧化酶活性计算公式：

式中：X——样品中多酚氧化酶活性，单位为U; A ——吸光度;0.001 ——活性单位换算系数;m ——样品质量，单位为克（g）;t ——反应时间，单位为分（min）。

5. 色差的测定选取不同气调包装的样品中面条样品，将面条置于测量装置中，并选取六个不同的点进行测量，求平均值。其中L值越大，面片越白，L值越小，面片越黑，说明反色越严重。

6. 烹煮损失计算参照标准SB/T 10068—92。按下列公式计算面条的烹煮损失，计算公式如下：

式中：m1——干燥空烧杯质量，单位为克（g）;m2——烘干后烧杯质量，单位为克（g）;m3——面条水分含量，%。

7. 面条感官质量评定 。面条评价指标参照SB/T10137—1993方法[12，13]。

二、结果与分析

（一）气调包装对鲜湿面菌落总数的影响

鲜湿面中营养成分复杂，富含糖类、蛋白质等营养物质，是微生物天然的培养基，对于其货架期的延长，基础污染控制固然重要，但在后续的存储过程中采取的防止微生物繁殖措施是否得当也是其保质期延长的重要控制点之一。由图1可以看出直接包装、抽真空包装、充入N2（100%）包装、充入CO2与N2混合气体（1：1）包装、充入CO2（100%）包装样品中，相较于各处理样的初始样品，微生物繁殖整体呈上升趋势，且空白处理的样品中微生物繁殖速度最快，充入CO2（100%）包装样品微生物繁殖速度最慢，利用CO2进行气调包装的鲜湿面样品常温存放72h后，仍能保持其食用品质。

鲜湿面中水分含量大，营养物质丰富，存在的菌体主要包括真菌、细菌。真菌在繁殖生长过程中，大部分需要有氧呼吸，即在代谢同化的作用下需要氧气的参与，实验中发现，除了空白样和真空包装样在存放三天后，鲜湿面表面上布满大量的霉菌及涨袋外，其余的三个样品，霉菌分布及涨袋现象不明显，虽然一定的氧气存在能够抑制厌氧菌的繁殖，但是却能显著的促使好氧细菌的繁殖，整体比较菌落总数的正向生长是显著的，即隔氧保存能显著的减少霉菌等真菌（好氧菌）的繁殖。在充N2（100%）、N2和CO2（1：1）、CO2（100%）样品中，由于隔氧处理，细菌的繁殖受到了一定的限制，但是革兰氏阴性菌和阳性菌对隔氧处理处理由于耐受性不同，造成微生物繁殖速度存在差异性。图1中明显可以看出，CO2（100%）样品的微生物繁殖速度最慢，研究表明，CO2溶入水中能使水体呈现微酸性，能有效抑制好氧性微生物繁殖，尤其是对G-菌的抑制作用明显[14]。进一步研究发现，高浓度的CO2能够抑制大多数厌氧细菌、霉菌的生长，若是采取CO2和N2协调包装，且控制好比例可显著改善气调保鲜效果，这种气调方式能有效减弱微生物的生长速度，尤其是抑制特征腐败菌（Psychrophilic bacteria）的生长，且能提高面条感官品质[15]。CO2是在常温下以无色无味的气体状态存在，且其是碳原子的最高氧化状态，高浓度状态下是比较理想的抗微生物剂，也是隔氧包装较理想的气体。而细胞膜是微生物细胞结构重要的组成部分，细胞膜的磷脂双分子层以及镶嵌在膜表面的功能性蛋白也是微生物维系生命活动重要结构之一，而CO2分子是非极性分子，容易溶解在微生物细胞的脂质双分子层中，增加了细胞膜的流动性，继而对微生物细胞膜的选择性造成一定的影响，使细胞内外物质交换平衡被打破，从而使细胞质暴露在有毒的物质中，破坏微生物的内环境，致使其死亡。此外，微生物细胞质中水分能与CO2结合生成碳酸，改变微生物细胞质的pH值，即胞内pH值下降，内外压强难以维系平衡，当CO2继续在微生物细胞内积累时，这就促使微生物细胞内部开启“解毒”功能继而加剧能消耗，扰乱微生物正常的生理平衡，从而发生降解反应而凋亡[16]。

（二） 气调包装对鲜湿面中多酚氧化酶活性以及鲜湿面L值的影响

鲜湿面中多酚氧化酶的存在是鲜面反色引起褐变的主要原因之一。小麦在制粉过程中，将靠近内皮层的部分磨入面粉中，此部分含有较多的多酚氧化酶，面粉中存在一定量的酚类物质，能在多酚氧化酶的作用下将酚类物质转化为醌类物质，醌类物质聚合生成高分子物质，转化为鲜湿面表面的黑斑，若能在存储时相应的抑制酶活性、还原酪氨酸或阻绝鲜湿面与空气中的氧气接触可以减缓鲜湿面的褐变速度。由图2可以看出，直接包装、抽真空包装、充入N2（100%）包装、充入CO2与N2混合气体（1：1）包装、充入CO2（100%）包装样品中，除CO2（100%）包装的样品及CO2：N2（1：1）样品外，其余样品在存放期间与本组别的初始样品相比较，PPO酶活均有不同程度的增加，且CO2（100%）包裝的样品PPO酶活性随着储藏时间的延长一直呈降低趋势且差异明显（0.05水平）;存放期间，面条的总色度值均呈降低趋势，但相较于空白样，CO2（100%）包装的样品色度值变化较慢，且在实际试验中，72h后亦能保持较好的品相，也就说降低保藏气体环境中氧气含量（或是隔氧处理）提高溶水后成酸性气体的含量（如CO2），能有效抑制酪氨酸酶氧化，防止鲜湿面褐变。相应的，酶在作用过程中，需要适宜的温度、pH，大多数多酚氧化酶的最适pH值范围一般在6.0～7.4内，当pH值降至4.0以下，多酚氧化酶几乎完全失活，CO2（100%）包装的样品与鲜湿面进行接触，融入面条中，能形成微酸环境，这种环境对于其进行催化作用形成一定的抑制作用[17-18]。

此外，鲜湿面L值的变化，除了酶促褐变影响外，还受非酶褐变以及其表面和内部分子折射和分散的影响。面粉中含有蛋白质和氨基酸，在适宜的条件下可与还原糖形成褐色的物质，即在生湿面的加工和贮藏中可能会发生美拉德反应，且刚制成的面条在继续醒发的过程中面筋结构发生变化，也可能会引起光反射比以及L值的下降[19-20]。有研究表明，对于非酶褐变，可以在面粉中或者调粉环节中加入亚硫酸钠来阻止美拉德反应的进行，但该物质是还原剂，能将面团中-S-S-还原生成-SH，有较强的弱化面筋的作用，所以从整体考虑，在鲜湿面加工过程中，笔者认为该物质尽量少加或者不加[21]。所以，依据图2可以看出，CO2（100%）气调包装对于酶促褐变的抑制作用是显著的，若能将此方法配以低温等离子体、辐照、脉冲电场[22-24]等方式处理，将会在鲜湿面保鲜技术上开辟新的途径。

（三）气调包装对鲜湿面烹煮损失的影响

由图3可以看出，不同样品在存储期间随着时间的延长，各样品的烹煮损失率均呈现上升趋势，差异性显著，对照组在存放3天后，已经明显出现酸味，表面长有大量菌落，基本上已经丧失食用品质。出现这一现象的原因是，在存储过程中，微生物大量繁殖，破坏了蛋白质的网络结构，使面筋束缚淀粉的能力减弱，致使在烹煮期间大量的淀粉脱落至面汤中，增加了面条的烹煮损失率，此外微生物在代謝繁殖时会以面条中的蛋白质、淀粉为营养物质进行新陈代谢，会产生大量的初级代谢产物和次级代谢产物，这些产物大多属于水溶性物质，也是面条烹煮损失率增加的一个因素[25]。相较于空白样品，N2和CO2（1：1）、CO2（100%）样品的烹煮损失率较低，是因为隔氧包装能够减缓微生物的繁殖活动，且CO2是非极性分子，能更容易溶解到微生物细胞的脂质双分子层中，增加了细胞膜的流动性，使微生物胞内物质更多暴露在有毒物质中，加剧微生物的毒害作用[16]，继而能够较好保持面条固有属性，且在实验中发现，这两个样品在存放3日后，品相变化较小，仍然能够保持较好的食用品质。

（四）气调包装对鲜湿面感官评分的影响

由图4可以看出，直接包装、抽真空包装、充入N2（100%）包装、充入CO2与N2混合气体（1：1）包装、充入CO2（100%）包装的样品存储期间随着时间的延长，各样品的感官评分均呈降低趋势，这一现象与TCV检测、PPO酶活性检测、L值检测、CL值检测结果相一致。除N2和CO2（1：1）、CO2（100%）样品外，其余三个样品在存放3日后通过表象观察基本上均丧失食用品质。在感官评价指标中，受影响较大的指标是色泽、粘性及食味。直接包装、抽真空、充入N2包装的三个样品在存放期间，其表面能够看到明显的菌落和斑块，存放时间越长，面条表面菌落分布越严重，且在实验中观察发现，空白样在第3天时，条与条之间已经有一定的黏液生成并伴随有较浓的酸味存在，出现这一现象的原因是微生物在繁殖时，对面条中蛋白质起到破坏作用，将蛋白质的四级结构打断，继而使大量的疏水基团暴露，减弱了面条的持水能力。此外，微生物在代谢繁殖时会产生较多的代谢产物，形成“黏液团”，这些“黏液团”中含有代谢产物，新生的细菌，以及老化的菌体，继而也对面条的品质造成较大的破坏。

三、结论

样品包装方式依次为直接包装、抽真空包装、充入N2（100%）包装、充入CO2与N2混合气体（1：1）包装、充入CO2（100%）包装以及存储时间的延长，各样品中的微生物菌落总数、L值、烹煮损失、率均呈上升趋势;PPO酶活性测定结果显示，直接包装、抽真空、充入N2（100%）包装的样品均呈上升趋势，N2和CO2（1：1）、CO2（100%）样品中酶活呈现下降趋势，面条的感官评分随着存储时间的延长呈现下降趋势，但CO2（100%）样品感官评分下降趋势差异不显著。CO2（100%）气调样品各个检测指标均要优于其他四组处理样品，对微生物繁殖抑制，PPO酶活性抑制有显著作用。当然，鲜湿面防腐体系复杂，气调包装还需要结合其他防腐方式进行协同处理，建立起严格的栅栏技术，为鲜湿面走向预包装化，工业化生产提供理论依据。

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（作者单位： 鹤壁职业技术学院、 鹤壁市绿色食品精深加工实验室、信阳农林学院）