超声波对低盐芽菜的灭菌工艺研究

罗 鸣，曹志萍，陈丽伊，罗大毅，刘 华，蔡雪梅

（1.宜宾职业技术学院五粮液技术与食品工程学院，四川宜宾 644003；2.宜宾市宜香食品有限责任公司，四川宜宾 644000；3.四川旅游学院，烹饪科学四川省高等学校重点实验室，四川成都 610100）

宜宾芽菜是四川省宜宾市具有独特地域特色的地方优势农特产品，是宜宾市除五粮液、宜宾燃面之外的另一块金字招牌。宜宾芽菜是以鲜青菜剖丝，晾至余叶渐枯，再配以糖、八角、山奈等辅料3次发酵腌制而成，具有“香、脆、甜、嫩、味美可口”等特点[1]，宜宾芽菜富含氨基酸、蛋白质、维生素、脂肪等多种营养成分，是宜宾燃面、猪儿粑、烧白、宜宾芽菜包的最佳佐料。

近年来，作为与“涪陵榨菜”“南充冬菜”“内江大头菜”齐名的四川四大腌菜之一的宜宾芽菜产业发展迅速，仅市区内规模化加工企业达10余家，芽菜原料种植基地面积达1 340 hm2，年产值达2亿元以上[2-3]。目前，芽菜灭菌工艺一般采用巴氏灭菌技术，以水浴或是蒸汽的方式对芽菜进行杀菌处理，但是当加热温度至85℃以上时，就会有损于产品的理化性质，且容易造成破袋，因此大多数芽菜生产企业为了保证芽菜固有的风味和营养成分，会尽量避免使用高温灭菌的方法。

非热灭菌技术是指采用非加热的方式对食品进行灭菌处理，从而达到灭菌要求的一种杀菌技术。超声波灭菌技术属于非热灭菌的一种[4]。超声波是指20 kHz或者更高频率的声波，超声波杀菌技术的主要原理是空化效应，在超声处理期间，高振幅的声波在液体中传播会使液体介质中形成空化泡，空化泡在超声波的压缩和减压过程中会猛烈崩溃，从而产生巨大的温度和压力，最终导致局部微生物死亡[5-6]。超声波作为一种有效的辅助杀菌技术，已成功用于多种食品中微生物的控制，在食品加工领域具有广阔的应用前景。以低盐芽菜为原料，采用不同超声波功率、超声波处理时间对低盐芽菜进行灭菌工艺研究并考查超声波灭菌后的低盐芽菜在贮藏期间理化指标的变化。

1 材料与方法

1.1 主要材料与试剂

芽菜，宜宾市某食品公司提供；食盐（含量以氯化钠计≤10%），未灭菌。

磷酸二氢钾、氯化钠、硫酸铜、酒石酸钾钠、乙酸锌、亚铁氰化钾、氢氧化钠（以上均为分析纯），月桂基硫酸盐胰蛋白胨（LST）肉汤、煌绿乳糖胆盐（BGLB）肉汤（以上均为生物试剂），成都市科龙化工试剂厂提供；平板计数琼脂培养基（生物试剂），上海源叶生物科技有限公司提供。

1.2 主要仪器与设备

恒温培养箱，上海一恒科技有限公司产品；超净工作台，苏州安泰空气技术有限公司；超声波清洗机器，青岛聚创环保集团有限公司产品；冰箱，青岛海尔电冰箱公司产品；酸度计，上海甄明科学仪器有限公司产品；均质器，上海东华高压均质机厂产品。

1.3 试验条件

1.3.1 低盐芽菜的超声波灭菌工艺

采用不同超声功率（100，150，200，240 W）、处理时间（5，10，15，20，25，30 min）对低盐芽菜进行灭菌。通过菌落总数、大肠菌群数测定优化出最佳灭菌工艺条件。

1.3.2 卫生指标

参照《NYT 872—2004芽菜》中芽菜卫生指标，袋装芽菜中大肠菌群数不得超过30 MPN/100 g，对菌落总数没有要求，但是菌落总数过高会导致芽菜持续发酵，杂菌污染导致胀袋。

1.3.3 菌落总数

依据GB 4789.2—2010《食品安全国家标准 食品微生物学检验菌落总数》测定进行测定。

1.3.4 大肠菌群

依据GB/T 4789.3—2003《食品卫生微生物学检验 大肠菌群测定》进行测定。

1.3.5 水分依据GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》进行测定。

1.3.6 食盐依据GB 5009.42—2016《食品安全国家标准 食盐指标的测定》进行测定。

1.3.7 总糖

依据GB 5009.8—2016《食品安全国家标准 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》进行测定。

1.3.8 总酸参考国标GB/T 12456-2008《食品中总酸的测定》进行测定。

2 结果与分析

2.1 100 W超声功率对低盐芽菜的灭菌效果

100 W超声功率下处理时间对低盐芽菜中菌落总数的影响见图1。

图1 100 W超声功率下处理时间对低盐芽菜中菌落总数的影响

由图1可知，采用超声功率100 W灭菌5 min，低盐芽菜的菌落总数为6.63×106CFU/g，随着处理时间的增加，低盐芽菜的菌落总数逐渐减少，灭菌效果逐渐提高。初始菌落总数为7.21×106CFU/g，延长灭菌时间至30 min，菌落总数降低至2.41×106CFU/g，此时低盐芽菜中菌落总数减少66.57%。在各处理时间下，大肠菌群数均≤30 MPN/100 g。

2.2 150 W超声功率对低盐芽菜的灭菌效果

150 W超声功率下处理时间对低盐芽菜中菌落总数的影响见图2。

图2 150 W超声功率下处理时间对低盐芽菜中菌落总数的影响

在超声功率为150 W时，随着处理时间的延长，低盐芽菜中菌落总数均有不同程度的减少。超声波处理会引起微生物形态、细胞膜、细胞壁、生物化学反应和遗传物质的改变，而细胞膜变化可能是超声波引起微生物死亡最主要的原因之一[7]。150 W超声灭菌10 min后，低盐芽菜的菌落总数为4.83×106CFU/g，相比未灭菌的低盐芽菜减少了33.01%；当灭菌时间为20 min时，菌落总数为2.75×106CFU/g，相比未灭菌的低盐芽菜减少了61.86%；延长灭菌时间为30 min，低盐芽菜的菌落总数为1.43×106CFU/g，灭菌效果提升了80.17%。各处理时间下，大肠菌群数≤30 MPN/100 g，均符合《NYT 872—2004芽菜》中芽菜卫生指标。

2.3 200 W超声功率对低盐芽菜的灭菌效果

200 W超声功率下处理时间对低盐芽菜中菌落总数的影响见图3。

图3 200 W超声功率下处理时间对低盐芽菜中菌落总数的影响

在超声功率为200 W，处理时间为5，10，15，20，25，30 min条件下对低盐芽菜进行超声灭菌。灭菌时间5 min，低盐芽菜的菌落总数为5.58×106CFU/g，可杀灭22.61%的总菌；灭菌时间20 min，低盐芽菜的菌落总数为2.01×106CFU/g，可以杀灭72.12%的总菌，灭菌效果强于100 W超声波灭菌30 min的效果（菌落总数减少66.57%）；延长灭菌时间至30 min，低盐芽菜中的菌落总数为0。

2.4 240 W超声功率对低盐芽菜的灭菌效果

240W超声功率下处理时间对低盐芽菜中菌落总数的影响见图4。

图4 240 W超声功率下处理时间对低盐芽菜中菌落总数的影响

由图4可知，在超声功率为240 W，分别处理5，10，15，20 min，低盐芽菜的菌落总数分别为3.74×106，2.59×106，1.78×106，0.62×106CFU/g，菌落总数分别减少48.13%，64.08%，75.31%，91.40%；灭菌时间超过25 min，可以杀灭所有的总菌。各处理时间下，大肠菌群数≤30 MPN/100 g。

在充分考虑灭菌时间和灭菌效果的基础上，优选超声功率240 W，处理时间20 min对低盐芽菜进行灭菌，该条件处理后能够达到芽菜卫生标准和大肠菌群数量≤30 MPN/100 g。

2.5 贮藏期间水分含量的变化

不同贮藏温度下低盐芽菜水分含量变化见图5。

图5 不同贮藏温度下低盐芽菜水分含量变化

根据《NYT 872—2004芽菜》要求，芽菜的水分含量必须低于75%。由图5可得，整个贮藏期间各个温度下贮藏的低盐芽菜样品的水分含量均小于75%，所有温度梯度样品的水分含量呈一个减小的趋势，在贮藏35 d后，所有低盐芽菜样品的水分含量达到一个很低的水平，这跟在贮藏期间水分蒸发、芽菜中水分流失有关。芽菜中水分含量不宜过低，过多的水分流失会带走芽菜中维生素、糖类等营养成分的流失，同时也会影响芽菜的口感。

2.6 贮藏期间食盐含量的变化

不同贮藏温度下低盐芽菜食盐含量变化见图6。

图6 不同贮藏温度下低盐芽菜食盐含量变化

根据《NYT872—2004芽菜》要求，芽菜的食盐含量必须低于13%，由于该样品的生产工艺经过了脱盐处理，因此所有样品的含盐量为7%～8%，低盐可降低患高血压、心脏病等心血管疾病的风险。由图6可得，整个贮藏期间各个温度下贮藏的低盐芽菜样品的食盐含量均在7%～8%，随着贮藏时间的延长，食盐含量呈现增长趋势，但是增长量较小。均符合《NYT 872—2004芽菜》中对食盐含量的要求。

2.7 贮藏期间总糖含量的变化

不同贮藏温度下低盐芽菜总糖含量变化见图7。

图7 不同贮藏温度下低盐芽菜总糖含量变化

由图7可知，在30，40，50℃贮藏期间，低盐芽菜的总糖含量呈现先上升后降低的趋势，这可能是由于在贮藏过程中，经灭菌后的芽菜中繁殖了部分有益菌，将大分子糖类转化为葡萄糖等游离糖，随着微生物的大量繁殖，游离糖又会被分解为醇类、酸类、酯类等挥发性风味物质[8]。根据《NYT 872—2004芽菜》对芽菜总糖含量的要求，芽菜合格品中总糖含量需高于1%，糖类物质赋予芽菜独特的甜味，低盐芽菜经超声灭菌后进行贮藏，总糖含量均高于1%，符合要求。

2.8 贮藏期间总酸含量的变化

不同贮藏温度下低盐芽菜总酸含量变化见图8。

图8 不同贮藏温度下低盐芽菜总酸含量变化

由图8可知，在30，40，50℃贮藏期间，低盐芽菜的总酸含量有上升的趋势，且具有一定的线性化规律。对3个温度下低盐芽菜的总酸含量变化的数据进行回归分析，得到回归系数小于0.9，数据相关性不是很理想。同时，《NYT 872—2004芽菜》对芽菜总酸含量未作要求，因此不作为贮藏过程中品质变化的指标。

3 结论

超声波处理低盐芽菜的最佳灭菌工艺参数为超声功率240 W，处理时间20 min，该条件下处理的低盐芽菜，在恒温30，40，50℃贮藏40 d期间，各项理化指标呈现不同趋势的变化。低盐芽菜的水分含量随着贮藏温度的升高和贮藏时间的延长呈降低趋势，均低于国家标准小于75%；食盐含量的变化不明显，均为7%～8%；总糖含量呈现先上升后降低的趋势；总酸含量上升的趋势，且具有一定的线性化规律。超声波灭菌能提高灭菌效率，延缓了低盐芽菜的腐败变质速度，延长了保质期和货架期，为超声波技术在低盐芽菜中的实际应用中起到一定的指导意义。