包装填充介质对低温等离子体杀菌处理泡萝卜贮藏品质的影响

葛黎红，李志威，黄玉立，，侯新磊，赖海梅，王雅利，3，王艳丽，彭灯水，颜正财，赵 楠

（1.四川师范大学 生命科学学院，四川 成都 610101；2.四川省农业科学院农产品加工研究所，四川 成都 610066；3.成都大学 食品与生物工程学院，四川 成都 610106；4.吉香居食品股份有限公司，四川 眉山 620039）

泡菜是我国传统发酵食品的典型代表之一，具有承载展现我国历史文化内涵与饮食文化底蕴的深远意义[1]。泡菜以新鲜蔬菜为原料，将其与调味辅料、盐卤水混合后于泡菜坛中密封发酵制得成品[2]。发酵完成后的泡菜从坛体转移到包装中，微环境的改变往往导致后发酵作用，即在泡菜包装、贮藏过程中微生物继续发酵，引起产品变色、质构软烂等问题[3-6]。因此，杀菌或减菌技术对包装泡菜在产品流通过程中的品质控制具有重要作用。

介质阻挡放电（dielectric barrier discharge，DBD）低温等离子体杀菌（cold plasma sterilization，CPS）技术是一种新型冷杀菌技术。近年来，该技术的应用范围已扩大至发酵蔬菜领域[7-9]。与常规杀菌方式不同，低温等离子体杀菌常常表现出后杀菌效应，即经过低温等离子体杀菌处理后，食品包装中残留的气体在贮藏期间继续杀灭微生物[10]。包装填充介质可能通过改变食品理化性质、微生物耐受性等影响后杀菌效果，进而影响最终产品品质[10]。因此，发酵蔬菜经低温等离子体处理后，包装填充介质的合理选择是保证后杀菌效果，保证产品品质所必备的条件。目前，食盐溶液是市场上较常见的泡菜包装填充介质。研究表明，真空微环境[11]或添加0.5%乳酸[12-13]可抑制蔬菜发酵过程中的腐败菌繁殖和品质劣化。此外，盐与酸的协同作用还可表现出更大抑菌力[14-15]。在其他发酵蔬菜领域，包装填充介质调整已被证实可有效提升产品品质并延长货架期，真空包装可缓解韩国辣白菜在贮藏期间的包装胀袋现象，而CO2充气包装具有改善产品风味的作用[16]；萝卜缨泡菜可采用苯甲酸钠、焦亚硫酸钠和乙二胺四乙酸二钠复配包装填充液以达到延长保质期的效果[17]。但鲜有关于包装填充介质对低温等离子体杀菌后泡菜在贮藏过程中品质影响的研究报道，因此研究低温等离子体杀菌技术在发酵蔬菜领域的应用效果具有重要意义。

本研究采用不同填充介质（真空、4%盐水、0.5%乳酸溶液、0.5%乳酸+4%盐水）对低温等离子体杀菌处理后的泡萝卜进行包装、贮藏，对经不同条件处理样品在贮藏期间的理化及微生物指标、色泽、质构进行测定，并进行感官评价，优化适用于低温等离子体发挥后杀菌作用的泡菜包装填充介质配方，以期减缓包装泡菜在贮藏过程中后发酵作用引起的品质劣化现象，为发酵蔬菜包装方式的开发与优化提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

氯化钠（分析纯）、MRS培养基、孟加拉红培养基：青岛海博生物技术有限公司；乳酸、3,5-二硝基水杨酸（3,5-dinitrosalicylic acid，DNS）、氢氧化钠（均为分析纯）：成都科隆试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

14886真空包装机：得力集团有限公司；CPS-I型低温等离子体灭菌系统：南京润屹有限公司；包装机：浙江利强包装科技公司；TAXTPlus质构仪：英国Stable Micro System公司；CR-400色差仪：日本CHROMAMETER公司；S210 SevenCompactTM型pH计：梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司。

1.3 方法

1.3.1 泡萝卜制备、杀菌与包装

发酵母水的制备：新鲜白萝卜洗净后，切成1 cm×1 cm×5 cm条状，与5%盐水以1∶2（g∶mL）的菜水比混合，置于泡菜坛中密封，于20 ℃发酵7 d后，取出泡萝卜，以相同比例放入新鲜萝卜并经相同条件密封发酵，该发酵过程重复8轮后即得发酵母水。

泡萝卜的制备：新鲜萝卜洗净切条后，与5%盐水以1∶2的菜水比（g∶mL）混合，置于泡菜坛中密封，于20 ℃发酵24 h。

将泡萝卜取出放入聚丙烯保鲜盒中，置于DBD系统进行杀菌处理，参数为：电压160 kV，频率50 Hz、持续时间180 s，循环4次。杀菌结束后，在无菌条件下，将泡萝卜置于无菌蒸煮袋中，每袋100 g，并随机分为四组。第一组采用真空密封包装；第二、三、四组每袋分别填入4%NaCl溶液、0.5%乳酸溶液、0.5%乳酸+4%NaCl溶液100 mL，常压封口。四组分别记为真空组、4%盐水组、0.5%乳酸组、4%盐水+0.5%乳酸组，并将样品置于30 ℃贮藏2 d。分别测定样品在杀菌前、杀菌后和贮藏后的品质指标。

1.3.2 分析检测

（1）理化指标

还原糖含量的测定：采用DNS法[11]；pH值：采用pH计；总酸含量的测定：酸碱滴定法[18]；颜色参数L*值、a*值和b*值的测定：采用色差仪；亚硝酸盐含量的测定：采用GB 5009.33—2016《食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》的分光光度法；氨基酸态氮含量的测定：采用甲醛滴定法[9]。

（2）微生物指标[9]

酵母菌、乳酸菌的测定：采用GB4789.15—2016《食品微生物学检验霉菌和酵母计数》和GB 4789.35—2016《食品微生物学检验乳酸菌检验》方法。

1.3.3 质构

质构采用质构分析仪进行测定[19]，探头为P36，质构剖面分析（total profile analysis，TPA）模式下，测前、测试、测后速度均为1.5 mm/s，压缩形变50%。记录仪器反馈的硬度、咀嚼性。

1.3.4 感官评价

采用定量描述分析法[20]进行感官评价标准制定，并对泡萝卜进行感官评价。选取10名评价人员从质地、色泽、滋味、气味方面对泡萝卜进行感官品质评价，满分为20分。泡萝卜感官评价标准见表1。

表1 泡萝卜感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standards of radish pickle

1.3.5 数据分析

实验结果以“平均值±标准差”表示。差异显著性分析水平选取P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 包装填充介质对低温等离子体杀菌处理后泡萝卜在贮藏期间微生物数量的影响

乳酸菌和酵母菌是发酵蔬菜中的主要微生物，两者的数量是衡量低温等离子体后杀菌效应的主要指标[9]。不同包装填充介质条件对泡萝卜的乳酸菌和酵母菌活菌数的影响结果见图1。

图1 不同包装填充介质条件对泡萝卜乳酸菌（A）和酵母菌（B）活菌数的影响Fig.1 Effects of different package filling medium conditions on viable counts of lactic acid bacteria (A) and yeast (B) of radish pickle

由图1可知，低温等离子体杀菌处理后泡萝卜中乳酸菌和酵母菌对数值分别降低0.6和1.0。与杀菌后样品相比，贮藏结束时，真空和盐水包装中乳酸菌和酵母数量均明显上升，说明这两种包装条件下低温等离子体的抑菌效果较差。0.5%乳酸组和4%盐水+0.5%乳酸组中乳酸菌对数值分别为4.48、4.16，贮藏后分别降低1.52、1.84；而酵母菌数分别为2.08、2.19，贮藏后分别降低了1.92、1.81。乳酸作为乳酸菌代谢的重要终产物，可抑制乳酸菌过度繁殖产酸引起的后发酵效应[21]。此外，乳酸的杀菌或抑菌作用可能也有助于抑制这两组包装泡萝卜中的微生物生长[22]。乳酸与NaCl结合的抑菌效果有限可能是由于泡萝卜的乳酸菌与酵母菌经发酵微环境筛选后具有一定的耐酸耐盐特性[23]。因此，乳酸可减少泡萝卜在贮藏过程中微生物数量，有效抑制其后发酵作用。结果表明，0.5%乳酸溶液、4%盐水+0.5%乳酸盐作为包装填充介质可在一定程度上抑制微生物增殖，降低泡萝卜微生物数量。

2.2 包装填充介质对低温等离子体杀菌处理后泡萝卜在贮藏期间还原糖含量的影响

还原糖是反映发酵蔬菜中可供微生物利用碳源的重要指标[11]。不同包装填充介质条件对泡萝卜还原糖含量的影响结果见图2。

图2 不同包装填充介质条件泡萝卜还原糖含量的影响Fig.2 Effects of different package filling medium conditions on reducing sugar contents of radish pickle

由图2可知，刚刚发酵完成的未杀菌泡萝卜中仍含有还原糖，低温等离子体杀菌处理对泡萝卜还原糖含量无显著影响（P＞0.05），杀菌前、杀菌后样品的还原糖含量分别为3.47 g/100 g、3.45 g/100 g。在贮藏2 d后，真空组和4%盐水组样品的还原糖均未检出，这说明还原糖已被残留微生物消耗殆尽。0.5%乳酸组和4%盐水+0.5%乳酸盐组样品仍有少量还原糖，其含量分别为1.53 g/100 g、1.40 g/100 g。间接表明这两种包装填充介质可抑制包装泡萝卜贮藏过程中的后发酵作用，使得还原糖作为营养成分和滋味物质得以保留。结果表明，0.5%乳酸、4%盐水+0.5%乳酸盐作为包装填充介质有助于保持泡萝卜的还原糖成分。

2.3 包装填充介质对低温等离子体杀菌处理后泡萝卜在贮藏期间pH值和总酸含量的影响

泡菜中糖类被发酵微生物转化为有机酸，因而pH值和总酸可反映微生物的代谢活力[9]。不同包装填充介质条件对泡萝卜pH和总酸含量的影响结果见图3。

图3 不同包装填充介质条件对泡萝卜pH（A）和总酸含量（B）的影响Fig.3 Effects of different package filling medium conditions on pH (A) and total acidity contents (B) of radish pickle

由图3可知，杀菌前后的样品pH值和总酸含量无显著差异（P＞0.05）。与杀菌后样品相比，不同包装介质下的泡萝卜样品贮藏后pH值显著下降，而总酸含量均显著上升（P＜0.05）。0.5%乳酸组和4%盐水+0.5%乳酸组样品的pH值略低于4%盐水组和真空组样品。真空组、0.5%乳酸组和4%盐水+0.5%乳酸组的总酸含量比4%盐水组样品分别高0.8、1.5、1.3倍。其原因可能是，真空组样品的厌氧环境有利于乳酸菌生长及产酸代谢进而导致总酸含量上升[11]，这与上述乳酸菌数量结果一致。0.5%乳酸组和4%盐水+0.5%乳酸组样品的较低pH值和较高的总酸含量可能是由于包装液中添加的乳酸所致，包装填充液中的乳酸可在贮藏过程中通过渗透效应扩散至植物组织中[14]。根据pH和总酸结果可知，0.5%乳酸组、4%盐水+0.5%乳酸组处理增加了泡萝卜酸度。

2.4 包装填充介质对低温等离子体杀菌处理后泡萝卜在贮藏期间色泽的影响

不同包装填充介质条件对泡萝卜颜色参数的影响结果见图4。颜色指标中L*值为亮度，红绿值a*值为负值表示颜色偏绿，黄蓝值b*值为正值表示颜色偏黄。

图4 不同包装填充介质条件对泡萝卜L＊值（A）、a＊值（B）和b＊值（C）的影响Fig.4 Effects of different package filling medium conditions on L＊ value(A)、a＊ value (B),and b＊ value (C）of radish pickle

由图4可知，低温等离子体杀菌处理后的泡萝卜样品相较于杀菌前样品亮度更高，但略微变黄，这与已有报道相似[8-9]。贮藏后泡萝卜样品的亮度下降，偏绿色和黄色，说明贮藏后泡萝卜样品色泽暗、变绿变黄。真空组泡萝卜样品变黄、变绿最为严重，4%盐水组样品虽可抑制黄变过程但暗淡严重。0.5%乳酸组和4%盐水+0.5%乳酸组有利于亮度的提升，略微引起黄变，表现出了较好的护色效果。研究发现，乳酸等有机酸可通过抑制酶促褐变作用改善鲜切果蔬色泽，这与本研究结果一致[24-25]。结果表明，0.5%乳酸、4%盐水+0.5%乳酸盐水作为包装填充介质可有效减缓泡萝卜贮藏期间的色泽暗淡问题，但引起微弱黄变。

2.5 包装填充介质对低温等离子体处杀菌理后泡萝卜在贮藏期间质构的影响

不同包装填充介质条件对泡萝卜硬度和咀嚼性的影响结果见图5。

图5 不同包装填充介质条件对泡萝卜硬度（A）和咀嚼性（B）的影响Fig.5 Effects of different package filling medium conditions on hardness (A) and chewiness (B) of radish pickle

由图5可知，杀菌后泡萝卜样品的硬度和咀嚼性相比于杀菌前样品分别提高了9%和21%，表明低温等离子体杀菌处理可以增强样品质构，这可能是由于放电作用引起植物组织结构致密化所致[9，26]。真空组和4%盐水组泡萝卜样品在贮藏期间硬度和咀嚼性均明显下降（P＜0.05），较低的硬度和咀嚼性会使得泡菜在口腔中不耐嚼而易碎软烂，给消费者带来不良的感官体验。盐水包装和真空包装均无法改善泡萝卜质构软化现象，而加入乳酸的包装填充介质可改善这一现象。0.5%乳酸组和4%盐水+0.5%乳酸组中泡萝卜样品的硬度和咀嚼型比杀菌前样品有一定提升，硬度分别提升13%和15%，咀嚼性分别提升31.6%、32.1%。研究表明，低浓度的乳酸可增加植物细胞的机械强度[27]。此外，食盐可通过增加植物细胞壁果胶网络之间的相互作用起到强化质构的作用[18]。结果表明，0.5%乳酸溶液、4%盐水+0.5%乳酸盐水作为包装填充介质可有效改善泡萝卜贮藏过程中的质构劣化问题。

2.6 包装填充介质对低温等离子体杀菌处理后泡萝卜在贮藏期间亚硝酸盐和氨基态氮的影响

蔬菜中的含氮化合物在发酵过程中可转化为亚硝酸盐和氨基酸态氮，二者可进一步转化为亚硝胺等有害物质，是指示泡菜安全性的重要指标[9]。不同包装填充介质条件对泡萝卜的亚硝酸盐和氨基酸态氮含量的影响结果见图6。

图6 不同包装填充介质条件对泡萝卜亚硝酸盐（A）和氨基酸态氮含量（B）的影响Fig.6 Effects of different package filling medium conditions on nitrite (A) and amino nitrogen (B) content of radish pickle

由图6可知，经低温等离子体处理后的泡萝卜样品亚硝酸盐含量显著增加（P＜0.05），而对氨基酸态氮含量无明显影响（P＞0.05）。在后续贮藏过程中，由于泡菜中存在的微生物具有亚硝酸盐降解作用，使得亚硝酸盐水平下降至GB 2762—2017《食品中污染物限量》中规定的最高允许限量（20 mg/kg）以下。4%盐水组亚硝酸盐含量显著高于其他包装填充介质处理组（P＜0.05），其原因可能是，食品中的食盐具有促进亚硝酸盐生成的作用[28-29]。在贮藏结束后，真空组、0.5%乳酸组、4%盐水+0.5%乳酸组中亚硝酸盐含量较杀菌后样品分别降低29%、35%和31%。这说明真空或乳酸作为包装填充介质有助于亚硝酸盐的消减。经贮藏后，与杀菌后泡萝卜样品相比，真空组、4%盐水组、0.5%乳酸组、4%盐水+0.5%乳酸组样品中的氨基态氮含量分别增长了4.2、2.3、1.8和1.9倍。这表明乳酸的添加可有效抑制泡菜中含氮化合物的分解转化，从而提升产品的安全性。结果表明，0.5%乳酸、4%盐水+0.5%乳酸作为包装填充介质可抑制杀菌后泡萝卜中亚硝酸盐和氨基酸态氮的生成与积累。

2.7 包装填充介质对低温等离子体杀菌处理后泡萝卜在贮藏期间感官评价的影响

不同包装填充介质条件对泡萝卜感官评价的影响结果见图7。

图7 不同包装填充介质条件对泡萝卜感官评价的影响Fig.7 Effects of different package filling medium conditions on sensory evaluation of radish pickle

由图7可知，杀菌前与杀菌后泡萝卜的酸味较弱（滋味感官评分为1.4～1.6分），气味、质地、色泽感官评分为3.1～4.5分。经贮藏后，真空组和4%盐水组的各项感官指标均发生劣化。这两组样品的气味感官评分为2.1～2.3分，滋味感官评分为2.5～2.7分，质地感官评分为2.0分，表明泡萝卜在贮藏后香气减弱且有异味产生、质地很软；这两组样品色泽暗淡、黄变严重（色泽感官评分为1.4～1.7分）。0.5%乳酸组、4%盐水+0.5%乳酸组泡萝卜的各项感官评分均较高。这两组包装保留了泡萝卜的发酵酸香（气味感官评分为3.9～4.1分），酸度适口（滋味为3.2～3.3分），质地爽脆（质地感官评分为4.0～4.2分）；样品的色泽感官评分为3.5～3.6分，说明这两种包装对色泽略有影响。结果表明，0.5%乳酸、4%盐水+0.5%乳酸作为包装填充介质具有维持泡萝卜产品贮藏后感官品质的效果。

3 结论

采用不同包装填充介质（真空、4%盐水、0.5%乳酸、0.5%乳酸+4%盐水）对经低温等离子体杀菌后的泡萝卜进行包装、贮藏，对其理化及微生物指标、色泽、质构进行测定，并进行感官评价。结果表明，相较于盐水和真空包装，添加乳酸的包装（0.5%乳酸、0.5%乳酸+4%盐水）可强化低温等离子体的后杀菌效应，有效抑制泡萝卜贮藏期间硬度和咀嚼性下降，减缓色泽暗淡、黄变的过程，降低亚硝酸盐和氨基态氮的积累，且有助于保持更佳的感官品质。因此，0.5%乳酸溶液、0.5%乳酸+4%盐水是较为适用于低温等离子体杀菌后泡萝卜的包装填充介质，具有辅助低温等离子体杀菌技术以提升发酵蔬菜贮运过程中品质稳定性和安全性的潜力。