軟包裝水煮筍超高壓殺菌工藝研究

袁　龍，盧立新，2，*，唐亞麗，2（.江南大學(xué)包裝工程系，江蘇無(wú)錫2422；2.江蘇省食品先進(jìn)制造裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無(wú)錫2422）

軟包裝水煮筍超高壓殺菌工藝研究

袁龍1，盧立新1，2，*，唐亞麗1，2
（1.江南大學(xué)包裝工程系，江蘇無(wú)錫214122；2.江蘇省食品先進(jìn)制造裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇無(wú)錫214122）

旨在探尋適合軟包裝水煮筍的超高壓殺菌工藝，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)考察不同壓強(qiáng)、保壓時(shí)間、溫度三種工藝參數(shù)對(duì)水煮筍殺菌效果的影響，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析、驗(yàn)證；并研究?jī)?yōu)勢(shì)殺菌工藝下水煮筍的VC保留量，與同樣滿足商業(yè)無(wú)菌條件的高溫蒸汽滅菌相比較。基于本實(shí)驗(yàn)工藝條件，軟包裝水煮筍的最優(yōu)超高壓滅菌工藝為：壓強(qiáng)350MPa、保壓時(shí)間15min、溫度25℃，此工藝能滿足殺菌要求，且VC保留率為82.2%，而高壓蒸汽滅菌VC保留率僅為30.7%。

超高壓，滅菌，水煮筍，VC，包裝

竹筍是我國(guó)的特色農(nóng)產(chǎn)品，因其味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富，而被譽(yù)為“素食第一品”，是廣受消費(fèi)者歡迎的營(yíng)養(yǎng)、美容、保健食品。最近，隨著人們對(duì)竹筍藥用和食用價(jià)值的深入了解［1］，全球食用筍的消費(fèi)以每年15%的速度飛速增長(zhǎng)，我國(guó)筍制品的銷量與出口量也日益增多。然而傳統(tǒng)的熱殺菌工藝雖能有效殺滅微生物，但卻容易造成筍的營(yíng)養(yǎng)成分流失和色香味品質(zhì)下降；采用抗菌劑或輻射殺菌則可能引起食品安全性問(wèn)題，影響產(chǎn)品的出口創(chuàng)匯。超高壓殺菌在實(shí)現(xiàn)食品殺菌的同時(shí)也能較好的保持食品原有的顏色、氣味、新鮮度，為當(dāng)今世界熱點(diǎn)研究專題之一［2-3］。Miao等［4］研究了茭白超高壓處理工藝，表明超高壓可在室溫下殺滅微生物，避免高溫對(duì)筍內(nèi)營(yíng)養(yǎng)成分的影響；采用超高等靜壓殺菌對(duì)蘆筍保鮮，能有效保持其原有風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)成分，達(dá)到商業(yè)出口無(wú)菌要求［5］；目前筍類超高壓處理的研究非常少，肖麗霞等［6］進(jìn)行了超高壓處理綠竹筍的研究，表明竹筍超高壓處理后與新鮮竹筍相比氨基酸基本沒(méi)有損失，但并未就此類產(chǎn)品的超高壓殺菌工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化；有研究發(fā)現(xiàn)，在常溫條件下，超高壓處理后的鮮榨獼猴桃汁中總VC保存率在85%以上［7］；而在熱殺菌處理中，過(guò)高的溫度會(huì)使VC的含量明顯降低，采用熱處理?xiàng)l件（73℃，15min）處理后的果汁VC的保留率僅為55%［8］。超高壓技術(shù)可以有效保持食品的色澤、風(fēng)味及大部分營(yíng)養(yǎng)成分，但高溫高壓條件卻能促進(jìn)VC與氧氣的反應(yīng)，造成食品中VC的損失，所以，控制處理溫度對(duì)超高壓食品VC含量的保持具有重要意義。

本文以軟包裝水煮筍為研究對(duì)象，依據(jù)國(guó)家相關(guān)食品衛(wèi)生要求，通過(guò)單因素和正交實(shí)驗(yàn)確定滅菌效果較好的優(yōu)勢(shì)超高壓滅菌工藝，檢測(cè)該工藝條件下VC的保留量，并以此為指標(biāo)，檢驗(yàn)超高壓殺菌效果、考察優(yōu)化工藝參數(shù)，最終得到軟包裝水煮筍的最佳超高壓殺菌工藝，為此類產(chǎn)品的生產(chǎn)加工提供理論支持。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

水煮筍未經(jīng)殺菌處理的18L馬口鐵罐裝水煮毛竹春筍，由浙江省富陽(yáng)某竹業(yè)科技有限公司提供，于實(shí)驗(yàn)當(dāng)天開(kāi)罐取筍；包裝材料耐高溫復(fù)合薄膜蒸煮袋，材料為KPA/PE，氧氣透過(guò)量：6.798×10-5cm3/（m2·d·Pa），厚度：85μm；平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基生化試劑，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；氯化鈉分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

HPP600MPa/5L超高壓處理設(shè)備壓強(qiáng)范圍0～600MPa，有效容積5L，輸入功率7.5KW，包頭科發(fā)高壓科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)；手提式不銹鋼壓強(qiáng)蒸氣滅菌器上海申安醫(yī)療器械廠；SW-CJ-1G型單人凈化工作臺(tái)蘇凈凈化設(shè)備有限公司；多功能食物加工機(jī)珠海市九陽(yáng)電器有限公司；薄膜熱封機(jī)武漢伊卓騰機(jī)械設(shè)備有限公司；生化培養(yǎng)箱上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；電子天平梅特勒-托利多集團(tuán)。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1樣品制備軟包裝膜制備：將復(fù)合膜制成10cm×10cm小袋，并置于凈化臺(tái)中備用。

水煮筍樣品制備：將水煮筍于凈化臺(tái)中均勻切成4～5mm薄片，裝入軟包裝袋中，每袋10g，然后真空熱封。

1.2.2超高壓?jiǎn)我蛩貙?shí)驗(yàn)

1.2.2.1壓強(qiáng)的選擇保持溫度30℃，保壓時(shí)間5min，調(diào)整壓力分別為200、300、400、500、600MPa進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究壓強(qiáng)對(duì)軟包裝水煮筍菌落總數(shù)的影響，平行測(cè)定3次，以未處理為對(duì)照。

1.2.2.2溫度的選擇保持保壓時(shí)間5min和壓強(qiáng)300MPa，由于VC在高壓條件下不穩(wěn)定，在溫度超過(guò)65℃時(shí)尤為明顯［9］，所以調(diào)整溫度分別為10、20、30、40、50℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究溫度對(duì)軟包裝水煮筍菌落總數(shù)的影響，平行測(cè)定3次，以未處理為對(duì)照。

1.2.2.3保壓時(shí)間的選擇保持壓強(qiáng)300MPa和30℃，調(diào)整保壓時(shí)間分別為3、6、9、14、20min進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究保壓時(shí)間對(duì)軟包裝水煮筍菌落總數(shù)的影響，平行測(cè)定3次，以未處理為對(duì)照。

1.2.3正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取壓力、溫度和保壓時(shí)間3個(gè)因素，每個(gè)因素設(shè)計(jì)3個(gè)水平，選擇L9（34）正交表安排實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行方差分析，優(yōu)化超高壓處理工藝。正交實(shí)驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

1.2.4高壓蒸汽滅菌高壓蒸汽滅菌參數(shù)選擇參照徐吉祥等［10］的研究，溫度115℃、保壓15min能夠抑制軟包裝水煮筍致病菌生長(zhǎng)繁殖或?qū)⑵錃纾蛊溥_(dá)到商業(yè)無(wú)菌的水平，本文在此只對(duì)比超高壓與此種工藝處理后水煮筍的VC保留量。

1.2.5維生素C的檢測(cè)食品中的VC屬于還原型抗壞血酸，參照國(guó)標(biāo)規(guī)定的2，6-二氯靛酚滴定法進(jìn)行檢測(cè)。本實(shí)驗(yàn)每次檢測(cè)稱取水煮筍10g，與10mL浸提劑于食品加工機(jī)中搗成勻漿。取其中的10g漿狀樣品進(jìn)行后續(xù)操作，具體方法嚴(yán)格參照標(biāo)準(zhǔn)GB 6195-86［11］。檢測(cè)結(jié)果舍去離群值后取平均，單位以mg/100g表示。

表1　超高壓處理正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)因素水平Table 1　The level of HHP factors of orthogonal test

1.2.6微生物檢測(cè)菌落總數(shù)的測(cè)定嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)GB 4789.2-2010［12］執(zhí)行。稀釋樣品時(shí)，取10g水煮筍與90mL生理鹽水混合，于食品加工機(jī)中均質(zhì)，依此類推，配制10倍系列的稀釋樣品勻液，取0.1mL接種于瓊脂平板，在37℃下培養(yǎng)48h，進(jìn)行菌落記數(shù)，菌落總數(shù)單位以cfu/g表示。

1.2.7微生物殘活率計(jì)算殺菌效果用微生物殘活率S表示，即

式中，N0為超高壓處理前樣品中菌落總數(shù)，cfu/g；N為超高壓處理后樣品中菌落總數(shù)，cfu/g；lgS為處理前后菌落總數(shù)降低的對(duì)數(shù)。

1.2.8數(shù)據(jù)分析應(yīng)用Matlab軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖，并進(jìn)行方差分析和多重比較。

圖1　30℃，5min條件下壓強(qiáng)對(duì)軟包裝水煮筍細(xì)菌殘活率及菌落總數(shù)的影響Fig.1　Effect of pressure on microflora and survival rate of soft-packaging boiled bamboo shoots under 30℃，5min conditions

2　結(jié)果與分析

2.1單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1壓強(qiáng)對(duì)軟包裝水煮筍菌落總數(shù)的影響30℃、加壓5min條件下壓強(qiáng)對(duì)軟包裝水煮筍細(xì)菌存活率及菌落總數(shù)的影響如圖1所示。結(jié)果表明，在一定壓強(qiáng)范圍內(nèi)，隨著壓強(qiáng)的增大，菌落總數(shù)急劇減少，菌落總數(shù)降低3個(gè)對(duì)數(shù)等級(jí)（下文用lgS表示），當(dāng)壓強(qiáng)大于400MPa時(shí)，增加壓強(qiáng)的滅菌效果逐漸減弱，滅菌曲線趨于平緩，500MPa和600MPa條件下的lgS幾乎無(wú)差別。高壓會(huì)損傷細(xì)菌細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，影響其內(nèi)部生化反應(yīng)平衡，從而造成細(xì)菌死亡。但由于拖尾現(xiàn)象和一些耐壓細(xì)菌（革蘭氏陽(yáng)性菌）的存在，滅菌處理后樣品中總是有少量細(xì)菌殘留［13］。未經(jīng)超高壓處理的水煮筍樣品中菌落總數(shù)為2.2×104cfu/g，經(jīng)400MPa超高壓處理后，殘留細(xì)菌菌落總數(shù)僅為46.4cfu/g，大腸菌群等致病菌均未檢出。

2.1.2溫度對(duì)軟包裝水煮筍菌落總數(shù)的影響溫度對(duì)軟包裝水煮筍細(xì)菌殘活率及菌落總數(shù)的影響見(jiàn)圖2。在300MPa，5min的工藝條件下，適當(dāng)?shù)脑黾犹幚頊囟饶軌蚪档图?xì)菌的殘活率，同等壓強(qiáng)下50℃處理樣品的lgS僅比40℃處理的下降0.5個(gè)對(duì)數(shù)等級(jí)，就效果而言，溫度影響殘活率的顯著性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于壓強(qiáng)。當(dāng)溫度大于40℃時(shí)，滅菌曲線趨于平緩。細(xì)菌在50℃下的存活量大約為10℃下的1/3，但與40℃差別不大，分別為220cfu/g和280cfu/g，lgS下降亦不明顯。考慮到較高的溫度容易造成水煮筍VC的損耗，所以在確定工藝參數(shù)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇較低的溫度。

圖2　300MPa，5min條件下溫度對(duì)軟包裝水煮筍細(xì)菌殘活率及菌落總數(shù)的影響Fig.2　Effect of tempreture on microflora and survival rate of soft-packaging boiled bamboo shoots under 300MPa，5min conditions

2.1.3保壓時(shí)間對(duì)軟包裝水煮筍菌落總數(shù)影響

300MPa、30℃條件下溫度對(duì)軟包裝水煮筍細(xì)菌殘活率的影響見(jiàn)圖3。由圖3可知，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，隨著保壓時(shí)間的延長(zhǎng)，殘留菌落數(shù)逐漸減少，殘活率逐漸減小。保壓時(shí)間對(duì)滅菌效果影響顯著，增加時(shí)間能使lgS減少兩個(gè)對(duì)數(shù)等級(jí)，但當(dāng)保壓時(shí)間超過(guò)9min后，增加時(shí)間已不能顯著增強(qiáng)殺菌效果，亦不能有效減少lgS數(shù)值。300MPa、30℃的條件下菌落總數(shù)均超過(guò)100cfu/g，若要增強(qiáng)殺菌效果，須增加壓強(qiáng)方能達(dá)到。

圖3　300MPa，30℃條件下溫度對(duì)軟包裝水煮筍細(xì)菌殘活率的影響Fig.3　Effect of holding time on microflora and survival rate of soft-packaging boiled bamboo shoots under 300MPa，30℃conditions

2.2正交實(shí)驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上確定壓強(qiáng)、溫度、保壓時(shí)間三個(gè)因素，每個(gè)因素設(shè)計(jì)三個(gè)水平，選擇L9（34）正交表安排實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行方差分析，優(yōu)化超高壓處理工藝。正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　超高壓處理正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案與結(jié)果Table 2　Orthogonal test plan and results of HHP process

對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析顯示，如表3所示，F(xiàn)A= 11.76，F(xiàn)B=1.84，F(xiàn)C=0.97；pA=0.078，pB=0.351，pC=0.509。由此可以看出，因素A（壓強(qiáng)）對(duì)結(jié)果的影響最大，相較而言，因素B（保壓時(shí)間）的對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度雖然遠(yuǎn)不及因素A，但也超過(guò)了因素C（溫度）。

表3　正交實(shí)驗(yàn)方差分析表Table 3　Variance analysis of orthogonal test

當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到350MPa時(shí)，菌落總數(shù)即小于100cfu/g。壓強(qiáng)、溫度越高，保壓時(shí)間越長(zhǎng)，越容易造成水煮筍中VC損耗，VC在高壓高溫條件下不穩(wěn)定，增加壓強(qiáng)及溫度能增高VC的降解速率［14］，所以在滿足商業(yè)無(wú)菌的前提下，應(yīng)該選擇壓強(qiáng)、溫度較低，保壓時(shí)間較短的工藝，因此壓強(qiáng)選取A2（350MPa）水平。由于因素B對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度強(qiáng)于因素C，而B(niǎo)1水平下的菌落總數(shù)大于其他水平，且A2B1條件下菌落總數(shù)偏高，為87cfu/g，所以在保壓時(shí)間的選擇上排除B1。因素C（溫度）對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響最弱，且考慮到VC的損耗，所以選擇溫度較低的C1水平。即暫時(shí)確定正交實(shí)驗(yàn)最優(yōu)組合為A2B3C1，壓強(qiáng)350MPa、溫度25℃、保壓時(shí)間15min。雖然溫度單因素影響關(guān)系和保壓時(shí)間的影響較小，在優(yōu)選水品A2下排除菌含量較高的B1和溫度較高的C3，但尚缺乏B和C其他水平值的比較，且工藝的確定還需要以VC的消耗為參考；而為了體現(xiàn)超高壓殺菌的優(yōu)越性，也需要將超高壓與熱殺菌作比較。因此選擇A2B2C1、A2B2C2、A2B3C1與高壓蒸汽滅菌的菌落總數(shù)和VC保留量進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4　殺菌工藝驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案與結(jié)果Table 4　Test plan and results of sterilization process

從表4可以看出，4種殺菌工業(yè)均能滿足商業(yè)無(wú)菌要求。殺菌處理后，水煮筍的VC含量均有所降低。VC的消耗其實(shí)是氧化反應(yīng)的結(jié)果，包裝內(nèi)部的氧氣能夠氧化相當(dāng)于自身兩倍含量的VC，生成脫氫抗壞血酸（DHAA）［15］，高壓高溫條件能加速此反應(yīng)的進(jìn)程。同時(shí)，結(jié)果表明，溫度對(duì)VC含量的影響程度要大于時(shí)間，A2B3C1組的VC保留率（82.2%）與A2B2C1（84.9%）相差不大，但其殺菌效果較后者為優(yōu)。雖然高壓蒸汽殺菌效果最好，但其對(duì)VC的損害亦是最大的，處理后VC僅存30.7%。因此綜合以上結(jié)果，發(fā)現(xiàn)A2B3C1為最優(yōu)方案，即軟包裝水煮筍的超高壓工藝條件為壓強(qiáng)350MPa、保壓時(shí)間15min，溫度25℃，此條件能滿足殺菌要求，且VC保留率遠(yuǎn)高于熱處理，為82.2%。

3　結(jié)論

軟包裝水煮筍超高壓滅菌工藝優(yōu)化結(jié)果顯示，超高壓處理可有效殺滅軟包裝水煮筍中的微生物，且對(duì)滅菌處理?xiàng)l件敏感的VC影響較小。最優(yōu)工藝條件為：處理壓強(qiáng)350MPa，保壓時(shí)間15min，溫度25℃。壓強(qiáng)對(duì)滅菌效果影響最大，保壓時(shí)間次之，最后是溫度；溫度對(duì)VC含量影響最大，保壓時(shí)間次之。按優(yōu)化工藝條件處理的水煮筍，能滿足商業(yè)無(wú)菌要求，并且VC保留率為82.2%。

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Research on high hydrostatic pressure sterilization technology of soft-packing boiled bamboo shoots

YUAN Long1，LU Li-xin1，2，*，TANG Ya-li1，2
（1.Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.Jiangsu Key Laboratory of Advanced Food Manufacturing Equipment and Technology，Wuxi 214122，China）

This paper focused on the suitable high hydrostatic pressure（HHP）sterilization technology for softpacking boiled bamboo shoots.Single factor test and orthogonal test were used to study the effects of different pressure，pressure holding time and temperature on microflora and survival rate of boiled bamboo shoots. Correlation analysis and verification were taken to determine several better processes，the content of VCof these processes were discussed and compared with high pressure steam sterilization which met commercial sterilization afterward to find the optimal sterilization process.Results showed that the optimal sterilization process for soft-packing boiled bamboo shoots were as follows：350MPa，15min，25℃.This processing sterilized effectively，and the VCretention rate was 82.2%，while the VCretention rate of high pressure steam was merely 30.7%.

HHP；sterilization；boiled bamboo shoots；VC；packaging

TS201

B

1002-0306（2015）02-0257-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.02.047

2014－04－09

袁龍（1987-），男，博士研究生，研究方向：食品農(nóng)產(chǎn)品包裝技術(shù)研究。

盧立新（1966-），男，博士研究生，教授，主要從事運(yùn)輸包裝、食品農(nóng)產(chǎn)品包裝技術(shù)等方面的研究。

國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2011BAD24B01）；江蘇省高校科研成果產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)工程項(xiàng)目（JHB2012-25）。