高溫殺菌對低酸性大米果凍質構特性的影響*

張曉銀，李汴生

(華南理工大學輕工與食品學院，廣東廣州，510640)

高溫殺菌對低酸性大米果凍質構特性的影響*

張曉銀，李汴生

(華南理工大學輕工與食品學院，廣東廣州，510640)

利用反壓殺菌技術、無線測溫系統，結合TPA質構測定，對低酸性大米果凍的殺菌效果以及質構變化進行了研究。結果表明，對于120 g杯裝的大米果凍，當殺菌效果均達到F=3.6 min時，110℃、115℃和121℃下所需的殺菌恒溫時間分別為43.9 min、23.4 min和10.9 min。115℃、110℃下所需的殺菌恒溫時間分別為121℃下的2.15倍、4.03倍。在各殺菌溫度下，低酸性大米果凍的硬度和咀嚼性均隨殺菌時間的延長而呈減小趨勢。達到同樣的商業無菌的殺菌效果(F=3.6 min)時，不同的殺菌條件對果凍各質構特性的影響程度不同，相對于110℃43.9 min和115℃23.4 min，121℃10.9 min的殺菌條件下果凍各質構特性的變化幅度相對較小。而相對于殺菌前，110℃、115℃和121℃殺菌溫度下果凍的質構特性:硬度、咀嚼性、回復性、黏聚性、彈性的變化幅度依次減小。總體來看，高溫短時殺菌能減小對低酸性大米果凍質構特性的影響。

殺菌，低酸性，果凍，質構特性

果凍作為一種甜點，由于外觀晶瑩、良好的口感和容易被消化的特性而深受各個年齡階段人群的喜愛[1-2］。雖然果凍已得到廣泛研究，但目前市場上及研究上的果凍多數為酸性果凍[3-4］。近年來，消費者對果凍產品的需要也開始多樣化，人們希望能有一些不同于一般酸性果凍酸甜口味的其它口味果凍。酸性果凍的殺菌一般采用常壓殺菌，殺菌溫度低于100℃;低酸性果凍的殺菌若采用常壓殺菌技術則無法達到商業無菌的要求，因此低酸性果凍的殺菌應按照低酸性食品的殺菌方法進行，需要采用加壓殺菌技術(殺菌溫度＞100℃)才能達到食品安全和保質期的要求[5］。

質構對于果凍等含食品膠食品的品質影響很大[6］，果凍的質構受到膠體、其它配料成分，以及處理條件等的影響[2-3］。采用目前生產酸性果凍的食品膠配方生產低酸性果凍時，高溫加壓殺菌對果凍的凝膠性能破壞較大，產品質構受到較大的影響。本研究根據低酸性果凍的生產技術特點，利用質構分析[7］研制出一種凝膠性強、耐高溫殺菌的低酸性類果凍復配膠，并開發出大米果凍產品。它不僅符合天然化、健康化、功能化主流趨向，也滿足了消費者對果凍產品的營養保健功能的需求[8-9］，豐富了果凍產品種類。

本文在完成對低酸性果凍復配膠體以及大米果凍配方研究的基礎上，對低酸性大米果凍的殺菌條件進行探討，量化不同殺菌條件下果凍的殺菌效果，分析不同殺菌條件對果凍質構的影響規律，并進一步確定適合低酸性果凍商業殺菌的溫度和時間。

1 材料與方法

1.1 材料

κ-卡拉膠、魔芋膠、黃原膠、黏米粉、白砂糖、KCl等。

1.2 果凍樣本制備

將市售的黏米粉過120目的篩，取一定量用蒸餾水配成一定濃度的大米漿液。將凝膠劑、白砂糖、KCl[9］等稱量好后，干混均勻，用一定量的蒸餾水溶解，再將大米漿液加入，攪拌均勻，加蒸餾水至最終配方所需的加水量，攪拌混合均勻，使體系充分吸水溶脹1h。溶脹后的混合膠液繼續在85℃恒溫水浴中攪拌加熱15 min，攪速不宜太快，以免起泡[10］，使之形成均勻膠體溶液。溶膠完成后，除去膠液表面的泡沫，補充溶膠過程中損失的水分。將溫度不低于80℃混合膠液灌入120 g耐熱塑料果凍杯(上表面直徑6.2 cm，下表面直徑3.9 cm，高5.5 cm)中，趁熱封口，進行殺菌。該果凍樣品的pH為5.52。

1.3 殺菌控制

采用LH4A29A淋水式殺菌設備(寧波樂惠食品設備制造有限公司)對灌裝封口后的果凍樣品進行高溫反壓殺菌，控制殺菌(設備)恒溫溫度分別在110℃、115℃、121℃[5，11-12］，而殺菌的升溫和降溫過程大致相同(如表1)，表1中的時間均為殺菌設備的控制時間，殺菌設備中的降溫過程結束后，取出樣品繼續用冷水冷卻，使其中心溫度迅速降至40℃以下。通過調整3個溫度下的恒溫時間t1、t2、t3，使不同殺菌溫度下的殺菌達到相同的殺菌效果(F值)。殺菌后的樣品室溫放置24 h后進行質構測定。

表1 三種不同殺菌溫度下殺菌時間的控制

1.4 殺菌過程的傳熱測定及F值計算

殺菌過程的傳熱情況采用TrackSense Pro型無線測溫系統(丹麥Ellab A/S公司)進行測定。測定時將無線測溫系統一個探頭置于果凍杯的冷點(中心)位置，記錄整個殺菌過程中果凍樣品中心溫度變化情況;另一個探頭置于果凍杯外，以記錄殺菌過程中的設備控制溫度(也即殺菌介質溫度)[13］。根據果凍樣品中心溫度可計算殺菌過程的F值，本研究中F值的計算由測溫系統軟件自動完成。F值只累計樣品中心溫度達到90℃以上的部分(包括升溫和降溫階段)。

1.5 TPA質構測定

果凍的硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性、回復性等力學性質使用TA.XT.plus型質構儀(英國Stable Micro System公司)進行評估[7］。每個樣品均取中心部分，半徑2.1 mm，高10 mm[16］的小圓柱體。采用P/0.5R的探頭進行TPA質構測定，測試條件為:測前速率5 mm/s，測試速率和測后速率1 mm/s，2次壓縮樣本50%的深度，觸發值5 g[7，14］，停留時間5 s。

2 結果與分析

2.1 市售酸性果凍的TPA質構特性

實驗對幾種市售果凍進行TPA質構特性測定結果如表2，其中前3種果凍的市售價格比較高。由表2可知，幾種市售果凍的硬度范圍為122.3～256.7 g，彈性范圍為0.558～0.700，黏聚性范圍為0.345～0.393，咀嚼性范圍為25.7～70.3，回復性范圍為0.102～0.126。可吸果凍的各質構參數都比較低，其中硬度為78.7 g，咀嚼性為13.7。由質構分析可知前3種果凍的硬度、彈性、咀嚼性、回復性相對較強，這可能是果凍價格較高的一個影響因素。而表2中果凍5和果凍6的各質構特性均偏低，口感軟散，其果凍價格也偏低。

表2 市售果凍的TPA測定結果

2.2 殺菌過程中溫度和F值的變化

低酸性大米果凍的營養豐富，是微生物生長繁殖的良好基質，需要進行高溫殺菌來延長和保證產品的保質期。實驗分別在110℃、115℃、121℃三個溫度下進行殺菌效果測定，記錄殺菌過程中殺菌設備的控制溫度和果凍樣品的中心(冷點)溫度隨時間的變化情況，并根據中心溫度計算殺菌過程中任一時間累積的F值。圖1(a)、(b)、(c)分別顯示的是110℃t1=45 min、115℃t2=25 min、121℃t3=11 min時溫度及F值的變化情況。可以看出，雖然3個殺菌條件的恒溫溫度不同，但由于實驗中升溫階段的控制大致相同，故3個殺菌條件下樣品的中心溫度升溫模式大致相同，樣品在殺菌總時間達到20 min左右時，中心溫度基本上達到或非常接近恒溫溫度。其中殺菌溫度為110℃的樣品在殺菌恒溫階段會隨時間的延長有3℃的向上漂移，這顯示實驗用的殺菌設備在此溫度下的難以達到準確控制。

2.3 殺菌條件對大米果凍的殺菌效果影響

圖1 大米果凍在不同殺菌條件下殺菌過程中的溫度及F值變化曲線

對低酸性大米果凍殺菌程度按照低酸性罐頭商業無菌的殺菌程度進行控制。作為低酸性食品殺菌條件制定依據的肉毒梭狀芽孢桿菌(A、B型)的D121值為0.1～0.3 min，罐頭食品達到商業無菌的理論值為F=12D，通常取F=3 min或3.6 min[5，15］。實際生產中可根據產品在工廠實際生產過程中受污染程度而適度調整F值。圖2和圖3顯示了在110℃、115℃和121℃三種殺菌溫度下，不同的殺菌時間取得的殺菌效果(F值)。可以看出，在各溫度下，大米果凍的殺菌效果F值隨著殺菌時間的延長而增大;不同殺菌溫度比較時，殺菌溫度愈高，達到同樣F值所用的時間愈短。實驗中為了比較不同殺菌條件對果凍品質的影響，均取F=3.6 min作為3種殺菌條件的比較基準。根據實驗數據，確定了110℃t1=45 min、115℃t2=24 min、121℃t3=11 min，作為比較的殺菌條件，此時它們所取得的F值分別為3.753 min、3.794 min和3.886 min。

某一殺菌條件(溫度-時間組合)所取得的F值是指整個殺菌過程的F值，但在比較同一殺菌溫度下不同殺菌時間的F值時，由于其升降溫控制是相同的，F值的差異主要是由殺菌控制時間中恒溫時間的長短所決定。圖3分別顯示了3種殺菌溫度下，不同殺菌恒溫時間下取得F值，通過分析F值和殺菌時間的關系，可以獲得F值和殺菌時間關系曲線的模擬方程，從而可以推測取得特定F值所需的殺菌(恒溫)時間。根據圖2和圖3，可推算當果凍殺菌效果F=3.6 min時，110℃下需恒溫43.9 min，115℃下需恒溫23.4 min，121℃下需恒溫10.9 min。比較發現，當F值均為3.6 min時，110℃和115℃下所需的殺菌恒溫時間分別為121℃下的4.03倍和2.15倍。

值得注意的是，圖3中115℃、110℃下F=3.6 min附近各點F值和時間的關系呈線性，而121℃下F=3.6 min附近各點F值和時間的關系呈指數，這是由于前兩者在F=3.6 min附近各點時，樣品的中心溫度已處在達到殺菌溫度后的恒溫階段，而后者仍處在升溫階段。

圖2 各溫度下大米果凍的殺菌效果隨時間變化曲線

圖3 各殺菌溫度下大米果凍的殺菌效果(F值)隨殺菌時間變化的趨勢

2.4 殺菌條件對低酸性大米果凍的質構特性的影響

圖4 和圖5分別顯示了不同殺菌溫度下，低酸性大米果凍的硬度和咀嚼性隨時間的變化規律。可以看出，大米果凍的硬度和咀嚼性遵循熱破壞反應的一級反應的規律。在各殺菌溫度下，大米果凍的硬度和咀嚼性都隨殺菌時間的延長而降低，殺菌溫度愈高，硬度和咀嚼性的下降速率愈大。大米果凍的粘聚性和恢復性隨著隨殺菌時間的延長而呈增大趨勢，而彈性變化不大(具體數據未顯示，F=3.6 min時的數據見表3)。

2.5 F=3.6 min時不同殺菌條件對果凍質構特性

圖4110℃、115℃、121℃下大米果凍硬度隨殺菌時間的變化曲線

圖5110℃、115℃、121℃下大米果凍咀嚼性隨殺菌時間的變化曲線

的影響

表3中對F=3.6 min時上述不同殺菌條件對果凍質構特性的影響進行了比較。實驗發現，F值達到3.6 min時，不同的殺菌方式，果凍的熱敏感性不同，對果凍質構特性影響不同。當F=3.6 min時，相對于115℃恒溫23.4 min，110℃恒溫43.9 min的殺菌條件，大米果凍的硬度、咀嚼性在121℃下恒溫10.9 min受到影響最小。其中121℃下殺菌后果凍的硬度為211.3 g，僅次于市售果凍2的硬度，其它各質構參數值也相對較高(如表3)，總體口感較優。而110℃下殺菌后果凍的硬度為138.5 g，口感軟散，各質構參數值也偏低。由表3可知在110℃、115℃、121℃下殺菌后果凍的硬度和咀嚼性變化較大，其中殺菌后果凍的硬度分別為未殺菌前的36.14%、41.62%、55.14%，咀嚼性分別為殺菌前的44.62%、49.10%、62.16%。而相對于殺菌前，3種殺菌溫度下果凍的回復性均有所增大，且3種溫度下的回復性比較接近，分別為殺菌前的121.74%、122.61%、123.91%。而黏聚性和彈性變化相對較小，黏聚性相對于殺菌前均略有增大，而彈性基本不變。在各殺菌溫度下果凍的質構特性:硬度、咀嚼性、回復性、黏聚性、彈性的變化幅度依次減小。而121℃10.9 min的殺菌條件下果凍各質構特性的變化幅度相對較小。總體來說，高溫短時殺菌能減小對果凍產品質構的影響。

表3 殺菌前果凍的TPA特性及不同殺菌條件殺菌(F=3.6 min)后的變化情況

3 結論

實驗應用無線測溫系統、反壓殺菌技術，得出當殺菌效果F=3.6時，120 g容量的低酸性大米果凍的殺菌條件為121℃下恒溫10.9 min、115℃下恒溫23.4 min、或110℃下恒溫43.9 min。

通過TPA質構分析，發現在121℃、115℃、110℃三個溫度下，低酸性大米果凍的硬度和咀嚼性均隨殺菌時間的延長而減小。相對于殺菌前，各殺菌溫度下果凍的質構特性:硬度、咀嚼性、回復性、黏聚性、彈性的變化幅度依次減小。而相對于115℃恒溫23.4 min和110℃恒溫43.9 min，121℃恒溫10.9 min的殺菌條件下果凍各質構特性的變化幅度相對較小。其中在121℃10.9 min的殺菌條件下，果凍各質構參數測定值都相對較高，其硬度值僅次于市售果凍2的硬度值，總體口感較優。而110℃43.9 min的殺菌條件下其硬度值只有138.5 g，口感軟散。總的來說，高溫短時殺菌能減小對果凍產品質構的影響。

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ABSTRACTThe sterilizing effect of low-acid rice jelly and its texture’s changes were analyzedusing anti-pressure sterilization technology，wireless temperature measurement system，and TPA texture measurement.The results showed that the constant temperature times of sterilization under 115℃and 110℃are respectively 2.15 times and 4.03 times of the constant temperature time under 121℃to reach the sterilizing effect when F came up to 3.6 for low-acid rice jelly with 120g capacity，and they were respectively 43.9 min under 110℃，23.4 min under 115℃，and 10.9min under 121℃.The hardness and Chewiness of rice jelly were weakened with the extension of time for sterilization under these three temperatures.By experiments，it found that the thermal sensitivity of jelly was different under different sterilization conditions when it achieved commercial sterility(when F came up to 3.6).Compared to the sterilization conditions of 43.9 min under 110℃and 23.4min under 115℃，the degree of the changes in textural properties of jelly was relatively the least under the sterilization conditions of 10.9min under 121℃when F value reached 3.6 min.Relative to the state before sterilization，the degree of the changes of hardness，chewiness，resilience，cohesiveness，springiness was reduced in turn.In general，it was found that sterilization at high temperature for short time could reduce the influence on textural properties of jelly.

Key wordssterilization，low-acid，jelly，textural properties

Effects of High-temperature Sterilization on the Texture Characteristics of Low-acid Rice Jelly

Zhang Xiao-yin，Li Bian-sheng
(College of Light Industry and Food Science，South China University of Technology，Guangzhou 510641，China)

碩士研究生(李汴生教授為通訊作者，E-mail:febshli@scut.edu.cn)。

*粵港關鍵領域突破項目(2009A020700001)

2012-03-06，改回日期:2012-06-13