中低溫蒸汽處理對鮮切胡蘿卜片減菌效果及其品質的影響

周明暉，劉書來，丁玉庭

（浙江工業大學生物與環境工程學院，浙江杭州310014）

中低溫蒸汽處理對鮮切胡蘿卜片減菌效果及其品質的影響

周明暉，劉書來，丁玉庭*

（浙江工業大學生物與環境工程學院，浙江杭州310014）

以鮮切胡蘿卜片為研究對象，采用中低溫蒸汽（50～100℃）進行減菌處理，分析了蒸汽處理過程中鮮切胡蘿卜片品質指標的變化。結果表明，鮮切胡蘿卜片的菌落總數、水分、類胡蘿卜素、硬度、色澤等指標均隨處理溫度及時間的增加而顯著減少（P＜0.05）。采用低溫蒸汽（50～70℃）處理600s，對胡蘿卜片的減菌效果明顯，且失水率小于5%，類胡蘿卜素保留高于85%，對蔬菜的硬度和色澤影響較小。而經中溫蒸汽（80～100℃）及傳統的沸水熱燙處理后的胡蘿卜片，其品質質地明顯降低。因此，低溫蒸汽減菌處理能有效降低胡蘿卜片中的菌落總數，并可最大程度保護其品質質地。關鍵詞：中低溫蒸汽，鮮切胡蘿卜片，減菌處理，品質

鮮切蔬菜是把蔬菜的非可食部分去除，經清洗、去皮、切割、修整、包裝等加工處理而得到的直接可以烹、炒、調食用的蔬菜總稱[1]，是適應現代社會生活的新興行業，成長相當迅速。胡蘿卜因其具有良好的風味及豐富的維生素、礦物質、膳食纖維等營養價值，在人們日常蔬菜中的消費量日益增大，成為最受歡迎的蔬菜之一。同時，由于其品種較適于輕度加工，胡蘿卜也被作為鮮切蔬菜的重要原料之一。作為輕度加工的產品，鮮切蔬菜的加工技術較為簡單，在國外已相對成熟，但其質量控制技術還存在許多問題，主要體現在色澤改變、微生物超標、營養素損失等方面，這些問題大大縮短了鮮切蔬菜的貨架壽命。據報道，某些傳統清洗殺菌方法的殺菌率不到99%，有的甚至不足90%[2]，此類消毒效果還不足以保證食品安全。熱處理具有無化學藥劑殘留的優點，是一種無毒、無殘留的物理處理方法。但是在蔬菜的傳統沸水熱燙過程中，原有的質地會發生變化，嚴重影響最終產品的感官品質。國外學者對蔬菜的低溫漂燙進行了一些研究，并對不同蔬菜最佳低溫漂燙溫度和時間及造成產品質地增加的機理進行了深入探索[3－5]，但都是以熱水作為處理介質，使用蒸汽作為處理手段的仍罕有報道。本實驗擬采用50～100℃的蒸汽對鮮切胡蘿卜片進行不同時間的處理，研究不同蒸汽溫度和處理時間對鮮切胡蘿卜片的減菌效果及品質的影響，同時與傳統的沸水處理進行對比，尋找出最優處理條件，在保證其食用安全性之余，最大程度地減少對其營養價值、色澤及質構的不良影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

胡蘿卜 長度18～20cm，直徑2.5～3.5cm，購于杭州德勝菜市場。

HH－2型數顯恒溫水浴鍋 金壇市江南儀器廠；SW－CJ－4D型超凈臺、YXQ－LS－50型立式壓力蒸汽滅菌器 上海博迅實業有限公司醫療設備廠；DHP－9162型電熱恒溫培養箱、DHG－9070型電熱恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；電子天平 賽多利斯科學儀器有限公司；752N型紫外可見分光光度計 上海精科；TA.XT Plus物性測試儀 英國Stable Micro Systems；HunterLab ColorQuest XE色差儀 美國HunterLab公司；溫度計。

1.2 實驗方法

1.2.1 蒸汽處理設備說明 本實驗處理裝置主要是利用密閉水浴中不同溫度的熱水所產生的蒸汽作為處理介質，同時通過增加曝氣裝置來增大蒸汽量，并在蒸汽產生中心位置安裝溫度計以檢測所產生蒸汽的溫度。待處理的鮮切樣品置于金屬網上，為避免放入樣品時溫度波動過大，采用側面抽屜式金屬網并盡量縮短進樣時間。

1.2.2 蒸汽減菌處理 將胡蘿卜頭尾切除，取中間部分切成厚度為5mm的切片，樣品置于50、60、70、80、90、100℃的蒸汽及沸水中處理0～600s（其中溫度波動控制在±1℃），并迅速將樣品裝入聚乙烯袋中立即置于冰水混合物中冷卻10min，用濾紙吸干表面的水分，備用待分析。每個處理重復三次，以未處理的初始樣品作為對照。

1.2.3 測定指標及方法

1.2.3.1 菌落總數 按GB 4789.2—2010規定的方法進行平板計數。

1.2.3.2 失水率的測定 水分含量采用GB5009.3－2010測定，失水率計算公式如下：

式中：w—失水率，m0—處理前樣品的質量（g），m1—處理后樣品的質量（g），m2—處理后樣品于105℃烘至恒重后的質量（g），w0—樣品初始水分含量。

1.2.3.3 類胡蘿卜素含量 采用宮元娟等[6]的方法測定，類胡蘿卜素保留率的計算公式如下：

式中：wA—類胡蘿卜素保留率，w0—處理前樣品中類胡蘿卜素的含量（μg/100g），w1—處理后樣品中類胡蘿卜素的含量（μg/100g）。

1.2.3.4 硬度的測定 參照Graz.yna Budrewicz[7]和Ans De Roeck[8]的方法測定。采用TA.XT Plus物性儀的P6探頭對每個樣品進行穿刺測試，測試參數為：測前速度2mm/s，測試速度1mm/s，測后速度10mm/s，應變量為70%，以測試過程中最大峰值來表征硬度，單位為N。每個處理取15個樣品同時測定，并取平均值。

1.2.3.5 色澤的測定 采用 HunterLab ColorQuest XE色差儀的L*a*b*模式測定。L*是亮度值，表征樣品的明暗程度；a*表征樣品的綠/紅程度；b*表征樣品的藍/黃程度。每個處理取15個樣品同時測定，每個樣品測3次，取其平均值。

1.2.4 數據分析 數據處理采用SPSS 17.0數據分析軟件，結果采取“均值±標準差”形式。指標內部的均值比較采用最小顯著差異法（Least significant difference，LSD），取95%置信度（P＜0.05）。

2 結果與討論

2.1 不同蒸汽處理對鮮切胡蘿卜片菌落總數的影響

切割后的蔬菜由于失去表層的保護，受到機械損傷，營養物質流出，更容易受到微生物作用而腐敗變質。因而，“高菌數”是鮮切蔬菜常面臨的問題，鮮切蔬菜產品的活菌數可高達5～7lg（cfu/g）。圖1為不同處理條件對鮮切胡蘿卜片菌落總數的影響。鮮切胡蘿卜片的初始菌落總數為1.3×105cfu/g，由圖1可見，隨著蒸汽溫度的升高，樣品菌落總數顯著減少，不同蒸汽溫度之間差異性顯著（P＜0.05），且溫度越高，減菌效果越好。當減菌率為99.9%，即菌落總數下降3個數量級時，使用50～100℃蒸汽所需時間分別為600、300、120、60、40、20s，使用傳統沸水處理時間也是20s，與100℃蒸汽差異不顯著（P＞0.05）。

圖1 不同蒸汽溫度及處理時間對鮮切胡蘿卜片菌落總數的影響Fig.1 Effect of steam treatments with different temperature and time on inactivation of microorganisms of fresh－cut carrot slices

2.2 不同蒸汽處理對鮮切胡蘿卜片失水率的影響

胡蘿卜初始水分含量達到88.35%～91.92%（由實驗原料測得），豐富的水分含量使其保持了良好的外觀及品質。在各種處理過程中，應盡量將失水率控制在5%以內，當失水率超過5%時，就會發生不良變化；達到8%以上時，會導致其細胞膨脹壓力下降，組織形態萎蔫，失去新鮮飽滿狀態和脆嫩的品質而使其耐貯性和抗病性下降，失去商品價值[9]。

圖2 不同蒸汽溫度及處理時間對鮮切胡蘿卜片失水率的影響Fig.2 Effect of steam treatments with different temperature and time on moisture loss of fresh－cut carrot slices

由圖2可以看出，采用50℃和60℃的蒸汽處理樣品時，水分損失很小，僅在處理時間達到600s時有細微差異，失水率分別為1.68%和1.94%。70℃蒸汽處理時，前120s內失水率僅為1.60%，隨著時間延長，失水率逐漸增大，但總體趨勢較緩和，處理600s時失水率為4.94%。80℃蒸汽處理由60s延長到120s時則出現驟然增高的現象，差異顯著（P＜0.05），繼續延長時間，失水率增大，但后期趨勢較平緩。采用90、100℃蒸汽及傳統沸水漂燙時，處理60s即出現顯著性的失水（P＜0.05），分別為7.29%、10.60%、8.61%，隨后變化趨于平緩。

相同含水率時，熱風溫度越高，失水速率加快[10]，這與本實驗中樣品失水率變化規律相類似。Newman G M[11]等人研究表明，當溫度高于70℃時，水分損失明顯增大，主要是由于該溫度下細胞壁破裂加劇，導致汁液流失；而溫度低于70℃時細胞完整性較好，水分損失也明顯被阻礙，這與本實驗的研究結果也是一致的。從圖2可知，使用傳統沸水漂燙對失水率的影響小于90、100℃蒸汽，這可能是由于蒸汽滲透性更強，對樣品細胞壁破壞力更大造成的。因而，就失水率而言，50～70℃蒸汽處理較佳，對樣品水分影響較小。

2.3 不同蒸汽處理對鮮切胡蘿卜片類胡蘿卜素的影響

類胡蘿卜素是胡蘿卜中的主要色素來源及營養成分，能有效清除體內的自由基，預防和修復細胞損傷，預防癌癥的發生。

圖3 不同蒸汽溫度及處理時間對鮮切胡蘿卜片類胡蘿卜素保留率的影響Fig.3 Effect of steam treatments with different temperature and time on carotenoids retention of fresh－cut carrot slices

類胡蘿卜素受不同處理條件的影響結果如圖3所示。結果表明，類胡蘿卜素含量隨加熱溫度的升高及時間的延長而逐漸損失。在50～70℃低溫蒸汽條件下處理600s，類胡蘿卜素保留率仍能保持在85%以上；使用中溫蒸汽（80～100℃）處理時其保留率明顯低于低溫蒸汽處理組（P＜0.05），處理600s時保留率分別為82.80%、73.06%和71.98%；而使用傳統沸水處理時，樣品的類胡蘿卜素保留率最低，為70.15%。Daood H G[12]等對紅辣椒進行處理發現，使用50℃熱水處理對樣品類胡蘿卜素含量影響不大，當溫度高于70℃時則出現降低的趨勢，并且一些類胡蘿卜素顯示出了不同的熱穩定性，這與本實驗的結果也基本一致。

從圖3中還可看出，溫度對類胡蘿卜素的影響相對較小，在實驗處理條件下，其保留率可以在70%以上，但相比較而言，低溫處理更有利于類胡蘿卜素的保留，從而保證其營養價值。

2.4 不同蒸汽處理對鮮切胡蘿卜片硬度的影響

硬度與果蔬品質密切相關，尤其決定著鮮切果蔬的新鮮程度及貨架期。由表1可知，相同處理時間下，樣品硬度隨溫度升高而顯著降低；而相同溫度下，不同處理時間的硬度之間也存在差異性（P＜0.05）。50℃蒸汽處理時鮮切胡蘿卜片的硬度略有升高，這與Verlinden B E[5]等人的結果相吻合，他們通過對前人研究結果的總結得出，采用50～70℃的熱水對果蔬進行低溫漂燙（LTB）可以使其硬度升高。主要是由于在50～70℃條件下，植物細胞壁中的果膠甲酯酶（PME）被激活，使得果膠物質的脫甲基及解聚作用增強，PME催化酯鍵水解產生自由羧基并釋放出甲氧基，自由羧基與鈣離子發生交聯作用，從而增大硬度[13]。但在本實驗中，使用60℃和70℃蒸汽對鮮切胡蘿卜片進行處理時，其硬度均有下降，但降幅較小，總體來說對樣品的硬度影響不大。造成此差異性的原因可能是由于蒸汽的滲透性比相同溫度的熱水更強，也可能與處理樣品的厚度有關。

當蒸汽溫度為80℃及以上時，鮮切胡蘿卜片的硬度隨著蒸汽溫度升高、時間延長而顯著下降（P＜0.05），并且溫度越高，時間越長，降幅越大。可能是高溫致使PME失活，導致細胞壁中一些原本不溶的部分變為可溶性，使其軟化[14]。同時，高溫時鮮切胡蘿卜片細胞壁中的果膠物質發生了β－消除性降解，導致細胞壁中高分子分裂，細胞分離，同時使其電勢降低，從而造成硬度下降[15]。從表1中數據可知，傳統的沸水漂燙對樣品硬度的破壞最大。Van Dijk C[16]通過研究還發現，水分損失也會造成鮮切果蔬的軟化，這與前面討論的失水率變化趨勢也是一致的。因此，低溫（50～70℃）蒸汽處理對樣品硬度的影響較小。

2.5 不同蒸汽處理對鮮切胡蘿卜片色澤的影響

表1 不同蒸汽溫度及處理時間對鮮切胡蘿卜片硬度的影響（N）Table 1 Effect of steam treatments with different temperature and time on firmness of fresh－cut carrot slices（N）

由表2數據可知，隨著處理時間的延長，樣品有變暗的趨勢，表現為L*、a*及b*值不斷減小。相同處理時間時，處理組之間也有差異性（P＜0.05）。使用50℃和100℃蒸汽處理600s，與初始樣品相比，色澤因素呈現的損失率分別是：L*1.29%和8.70%，a*6.12%和L*24.06%，b*8.32%和a*8.70%。表2的結果說明，a*值受溫度影響最大，溫度升高，其值顯著降低（P＜0.05）；L*值受溫度影響也較大；b*值受溫度影響不大，不同溫度間降幅差異較小。

L*值的減少可能是由于類胡蘿卜素的改變、焦糖化反應、氧化或者酚類的反應所造成的；而a*值的減少則可能是由于類胡蘿卜素的異構化或與蛋白質絡合導致的，b*值的減少可能由于焦糖化反應或類胡蘿卜素的損失造成的[17]。Ahmed J[18]的研究也表明，加熱會誘發類胡蘿卜素的改變，從而導致蔬菜顏色的變化。本實驗前面所討論的類胡蘿卜素的變化結果與色澤變化趨勢也是一致的。

表2 不同蒸汽溫度及處理時間對鮮切胡蘿卜片色澤的影響Table 2 Effect of steam treatments with different temperature and time on color of fresh－cut carrot slices

2.6 蒸汽減菌處理對鮮切胡蘿卜片品質的影響評價

表3 減菌率達到99.9%時不同處理條件對鮮切胡蘿卜片品質指標造成的損失率（%）Table 3 Time－temperature steam treatment conditions to achieve 99.9%carrot microorganisms inactivation，and corresponding quality parameter losses（%）

取減菌率為99.9%作為處理組的目標減菌效果，相應的水分、類胡蘿卜素、色澤、硬度的損失率見表3。由于前面的討論中得出類胡蘿卜素和色澤受溫度影響相對較小，因而筆者主要考慮水分和硬度兩個指標。使用50℃蒸汽處理時，失水率為1.68%，同時增加了6.46%的硬度，這點對于實際操作具有很好的指導意義；使用60～70℃蒸汽，硬度分別減少2.17%和2.79%，失水率分別為1.52%和1.60%，可見低溫蒸汽處理能較好地保持樣品的品質。80～100℃蒸汽對樣品水分和硬度造成的損失都較大，并且隨溫度升高損失也加大。同時，低溫蒸汽處理組也優于傳統沸水熱燙處理。

3 結論

3.1 蒸汽處理可以有效降低鮮切胡蘿卜片中的菌落總數，處理溫度及時間對其有顯著影響，溫度越高，所需時間越短。

3.2 水分和硬度受溫度影響最大，高溫不利于它們的保持，但低溫蒸汽對其影響很小；類胡蘿卜素雖然隨溫度升高而不斷損失，但損失率不大；處理溫度對胡蘿卜切片a*值影響最大，其次為L*值，影響最小的是b*值。

3.3 中溫蒸汽（80～100℃）會對鮮切胡蘿卜片的水分、類胡蘿卜素、硬度造成較大損失，而采用低溫蒸汽（50～70℃）雖需延長處理時間，但對上述指標的影響較小，尤其是水分和硬度，在同樣的減菌效果下，能較好地保持鮮切胡蘿卜片的品質。同時，其效果也明顯優于傳統的沸水處理。

[1]李全宏，付才力.HACCP在切割果蔬生產中的應用[J].食品科學，2003，24（8）：148－152.

[2]Brackett R E.Incidence，contributing factors，and control of bacterial pathogens in produce[J].Postharvest Biology and Technology，1999，15（3）：305-311.

[3]Walter W M，Truong V D，Simunovic N，et al.Low-temperature blanching of sweetpotatoes to improve firmness retention：Effect on compositional and textural properties[J].Journal of Food Science，2003，68（4）：1244-1247.

[4]Canet W，Alvarez M D，Fernandez C.Optimization of lowtemperature blanching for retention of potato firmness：Effect of previous storage time on compression properties[J].European Food Research and Technology，2005，221（3-4）：423-433.

[5]Verlinden B E，DeBaerdemaeker J.Modeling low temperature blanched carrot firmness based on heat induced processes and enzyme activity[J].Journal of Food Science.1997，62（2）：213-219.

[6]宮元娟，曾程，王強，等.胡蘿卜微粉物理特性和營養成分的影響因素[J].農業機械學報，2009，40（11）：124-128.

[7]Budrewicz G，Majewska K，Borowska E J，et al.Texture characteristics of selected carrot varieties for the processing industry[J].Polish Journal of Food and Nutrition Sciences，2005，14（1）：57-62.

[8]Roeck A D，Sila D N，Duvetter T，et al.Effect of high pressure/ high temperature processing on cell wall pectic substances in relation to firmness of carrot tissue[J].Food Chemistry，2008，107：1225-1235.

[9]Shibairo S I，Upadhyaya M K，Toivonen P M A.Postharvest moisture loss characteristics of carrot（Daucus carota L.）cultivars during short-term storage[J].Scientia Horticulturae，1997，71（1-2）：1-12.

[10]張麗華，徐懷德，李順峰.不同干燥方法對木瓜干燥特性的影響[J].農業機械學報，2008，39（11）：70-75.

[11]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.

[12]Daood H G，Kapitány J，Biacs P，et al.Drying temperature，endogenous antioxidants and capsaicinoids affect carotenoid stability in paprika（red pepper spice）[J].Journal of the Science of Food and Agriculture，2006，86（14）：2450-2457.

[13]Lo C M，Grun I U，Taylor T A，et al.Blanching effects on the chemical composition and the cellular distribution of pectins in carrots[J].Journal of Food Science，2002，67（9）：3321-3328.

[14]Greve L C，McArdle R N，Gohlke J R，et al.Impact of heating on carrot firmness：Changes in cell wall components[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，1994，42（12）：2900-2906.

[15]Greve L C，Mcardle R N，Gohlke J R，et al.Impact of heating on carrot firmness changes in cell wall components[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，1994，42（12）：2896-2899.

[16]Van Dijk C，Boeriu C，Peter F，et al.The firmness of stored tomatoes（cv.Tradiro）.1.Kinetic and near infrared models to describefirmnessandmoistureloss[J].Journal of Food Engineering，2006，77（3）：575-584.

[17]Ameny M A，Wilson P W.Relationship between hunter color values and beta-carotene contents in white-fleshed African sweetpotatoes（Ipomoea batatas Lam）[J].Journal of the Science of Food and Agricultural，1997，73（3）：301-306.

[18]Ahmed J，Shivhare US，Kaur M.Thermal colour degradation kinetics of mango puree[J].International Journal of Food Properties，2002a，5（2）：359-366.

Effect of steam sterilization treatments on the quality of fresh-cut carrot slices

ZHOU Ming-hui，LIU Shu-lai，DING Yu-ting*
（College of Biological and Environmental Engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310014，China）

To explore the effects of steam sterilization treatments on the quality of vegetables，fresh-cut carrot slices were treated by steam with different temperature（50～100℃）.The results showed that，with the increase of temperature and time of steam，the amount of microorganisms，moisture，carotenoids，firmness and color of the fresh-cut carrot slices decreased significantly（P＜0.05）.When the low temperature steam（50～70℃）was used for 600s,the amount of microorganisms decreased more than 3lg（cfu/g）,with moisture loss below 5% and carotenoids retention above 85%.In addition，it had little effects on the firmness and color of samples.While the moderate temperature steam（80～100℃）and the traditional boiling water blanching had more harmful effects on the carrot slices’quality.It can be concluded that low temperature steam treatments can reduce the amount of microorganisms of fresh-cut carrot slices and keep their quality as much as possible.

steam with low and moderate temperature；fresh-cut carrot slices；sterilization；quality

TS255.1

A

1002－0306（2012）01－0072－05

2010－12－20 *通訊聯系人

周明暉（1987－），女，碩士研究生，研究方向：食品加工新技術。

浙江省科技計劃重大項目（2006C12119）。