濕態紫菜微波殺菌技術研究

吳東雷，汪仕韜，邵衛衛，衛榮（江陰市產品質量監督檢驗所，江蘇江陰214431）

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濕態紫菜微波殺菌技術研究

吳東雷，汪仕韜，邵衛衛，衛榮
（江陰市產品質量監督檢驗所，江蘇江陰214431）

摘要：研究了濕態紫菜的水活度與水含量之間的關系，同時優化了微波殺菌工藝。研究表明，紫菜水分含量與微波處理時間對微波殺菌效果有明顯的影響。在水活度為0.75（水分含量18.8%，質量分數），微波時間20s、功率為600 W時，微波殺菌效果最好。同時與紫菜常規殺菌（85℃/30min、100℃/15min）進行了比較，比較得出，微波殺菌與常規的熱殺菌相比，具有殺菌時間短、殺菌效果好、紫菜營養物質破壞少等優點。

關鍵詞：紫菜，水分含量，微波殺菌

紫菜屬紅藻門、原紅藻綱、紅毛菜科植物[1]，是一種營養豐富、味道鮮美的食用海藻。研究發現，紫菜中含有豐富的膽堿、膳食纖維、氨基酸、多糖、蛋白質等物質，在醫療作用中，紫菜中多糖具有增強免疫功能、抗凝血、抗衰老、降血脂、抑制血栓形成等作用[2]。我國GB 19643-2005《藻類制品衛生標準》中規定了即食藻類制品中菌落總數≤30 000 cfu/g，在GB/T 23597-2009《干紫菜》中也有相同的要求。目前，干紫菜的殺菌技術主要有濕熱殺菌、干熱殺菌、臭氧殺菌、等，微波作為一種新的加工技術已經廣泛應用于食品殺菌中[3-4]。在液態食品中，殺菌原理是利用微波能的非熱效應以及熱效應共同產生的協同增效效應。微波殺菌因其作用時間短，破壞性小而在食品工業中受到廣泛應用。

1　材料與方法

1.1材料、試劑與儀器

條斑紫菜：市售；基準碘酸鉀、基準碘酸鉀（GR）：上海國藥集團化學試劑有限公司；硫酸銅、硫酸鉀、硫酸（密度為1.841 9 g/L）、硼酸、氫氧化鈉、甲基紅、溴甲酚綠、亞硫酸鈉、碳酸鈉、重鉻酸鉀、氯仿、硝酸鎂、氯化鉀、碘化鉀、氯化鈉（均為AR）：上海國藥集團化學試劑有限公司；平板計數培養基（BR）：廣東環凱微生物科技有限公司。

XS205DU型電子分析天平：梅特勒-托利多有限公司；自動凱氏定氮儀：德國福斯；熱合封口機：上海芙恩特包裝機械有限公司；電熱恒溫培養箱：上海市躍進醫療器械廠；微波爐：上海松下微波爐有限公司；馬弗爐：上海一恒科技有限公司。

1.2紫菜微生物調查

試驗選取本地企業紫菜產品，抽取20批不同批次的產品，按GB 4789.2-2010《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》標準調查了成品中菌落總數的情況.

1.3紫菜中蛋白質含量的測定

紫菜中蛋白質含量的測定參照GB 5009.5-2010《食品安全國家標準食品中蛋白質的測定》標準。

1.4紫菜中碘含量的測定

紫菜中碘含量的測定采用的是氯仿萃取比色法，具體操作如下：供試品溶液的制備：取紫菜粉樣品0.5g，精密稱定，置瓷皿中，電爐緩緩加熱熾灼，而后放入馬弗爐內，升溫至400℃～500℃時維持40min，取出，放冷。熾灼殘渣置燒杯中，加水，煮沸，濾過，殘渣用水重復處理2次，濾過，合并濾液，殘渣再用熱水洗滌2次，洗液與濾液合并，放冷，濃縮液轉移至100 mL量瓶中，加水至刻度。

碘對照溶液的制備:精密稱取105℃干燥至恒重的基準碘酸鉀0.5 g，于100 mL量瓶中，加水40 mL使溶解，加稀鹽酸3 mL，滴加亞硫酸鈉試液至碘的黃色退盡，緩緩加入碳酸鈉試液至無氣泡產生，加水稀釋至刻度，搖勻（每mL含碘約3毫克；密塞避光貯存；放置后溶液變黃不影響使用）。精密吸取10 mL于100 mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，搖勻即得。

樣品測定方法:精密吸取供試品溶液20 mL于分液漏斗中，加6 mol/L硫酸溶液5 mL、重鉻酸鉀試液2 mL，分別用氯仿15、10、10、5 mL依次萃取4次，分取下層氯仿萃取液，經無水硫酸鈉（2 g）濾層緩緩過濾于50 mL量瓶中，加氯仿稀釋至刻度，搖勻。必要時，轉移至另器中再用少量無水硫酸鈉脫水1次。于510 nm波長處，以氯仿為空白測定吸收度。另精密吸取碘對照溶液20 mL，如法操作并測定吸收度。根據樣品溶液與KI對照溶液的吸收度，用比較法計算出碘的含量。

1.5紫菜初始水活度（aw）的控制

在室溫（25℃）下，將紫菜在密閉容器中與不同的飽和鹽水溶液進行氣相平衡，以此來控制不同的反應初始水活度:Mg（NO3）2（aw=0.54）、NaCl（aw=0.75）、KCl （aw=0.84）、KI（aw=0.69）、H2O（aw=1）。

1.6微波處理條件

樣品處理:分別稱取經破碎混勻的紫菜裝入PA/ PP袋中，用熱合封口機常壓密封封口包裝。

微波殺菌:通過改變微波殺菌的時間對紫菜進行微波殺菌，功率設定在150 W～750 W范圍內。設計單因素得到最佳殺菌條件。

2　結果與討論

2.1現有產品微生物超標情況

試驗選取本地企業紫菜產品20個批次進行菌落總數檢驗，結果見表1所示。

表1　不同批次紫菜及成品中微生物含量情況Table 1 Microbial content in different batches of porphyra yezoensis

從表中可看出，紫菜產品的菌落總數有超標現象，3和17號樣品的菌落總數超標國家標準30 000 cfu/g的要求，后續試驗選取3號樣品做進一步研究。

2.2水活度的選擇

食品水分活度對食品具有重要的影響作用，尤其是對食品的組織結構、食品的穩定性甚至是食品的外在直觀影響包括食品的色、香、味等方面。濕態紫菜水活度與含水量關系見表2。

表2　濕態紫菜水活度與含水量關系（25℃）Table 2 The relationship of water activity and water content in wet Porphyra yezoensis

從表2中可以看出，紫菜的含水量隨著其水活度的上升而上升。在工業生產中，不容易控制器水活度，但可以控制器含水量，所以當在恒定的溫度下時，可以通過紫菜的含水量來計算出其水活度，從而達到控制其水活度的目的。

在試驗過程中一共選取了5個水活度，但在進行微波殺菌時，選取了其中的3個水活度，即水活度分別為0.69、0.75、0.84的3種紫菜，放棄了水活度為0.54的，因其含水量太低，不符合濕態紫菜，放棄了水活度為1的，因其含水量太高，極其容易滋生微生物。而且含水量太低或者太高都會影響其口感。不同水活度下微波殺菌比較見表3。

表3　不同水活度下微波殺菌比較Table 3 The comparasion of microwave sterilization in different aw

從表3中可以看出，在微波殺菌的處理時間和功率相同的前提下，水活度越小，則其最后測得的菌落總數越少，即說明殺菌的效果越好。

2.3微波處理時間的選擇

選取烘干后的樣品進行微波處理，不同處理時間后樣品中菌落總數結果見表4。

表4　微波處理時間對殺菌效果影響（含水量18.8 %）Table 4 The bactericidal effect in different microwave treatmenttime（moisture content=18.8 %）

從表4可以看出，在微波功率恒定的條件下，處理時間為20 s時，菌落總數較少，當處理時間超過20 s時，會出現漲袋，影響袋裝紫菜的外觀，所以最佳的時間是20 s。

2.4微波功率的選擇

微波加熱殺菌的最佳功率針對不同的物性材料也是有所區別的。因為每種物質其本身性質便存在一定的不同。本試驗為了得出紫菜的最佳微波功率，分別選擇幾種不同的微波功率進行了微波殺菌試驗（殺菌時間20 s），分別是150、300、450、600、750 W。試驗結果如圖1所示。

圖1　不同功率對樣品殺菌效果Fig.1 The bactericidal effect in differect microwave power

由圖1可知，在600 W時的菌落總數為最小，上圖曲線表明菌落總數隨著功率在一定范圍內的增大而降低，但是在超過600 W以上時菌落總數又開始有所上升。因此通過上述試驗數據確定微波殺菌的最佳功率為600 W。出現上述曲線現象的主要原因在于電場強度隨著微波功率的加大而加大，從而紫菜中的微生物所吸收的微波能便增大，因此使細菌總數下降。而后期出現降低的主要原因可能是由于微波功率過大時，作用的時間較短從而導致微波致死效應有所降低而產生的結果。

2.5微波殺菌與常規殺菌的比較

2.5.1微波殺菌與常規殺菌的效果比較

微波殺菌與傳統殺菌存在一定的不同，其主要方面在于傳統加熱殺菌是依靠熱力，熱力在食品中傳遞速率取決于食品的傳熱特性。且食品中的熱力是由食品的表面向里面傳遞。而微波殺菌不僅僅是依靠熱力這一單方面因素。同時，微波殺菌時間相較之傳統殺菌時間要少的多，出現上述情況的主要原因在于微波殺菌是使食品的外部與內部同時加熱，其傳熱均勻[5]。兩種殺菌方式作用結果見表5。

表5　微波殺菌與常規殺菌的效果比較Table 5 The effect comparasion between microwave sterilization and routine sterilization

由表5中數據可知，微波殺菌方法明顯優于傳統的殺菌方法（85℃/30min、100℃/15min），微波殺菌具有處理時間短，殺菌效果好的特點。

2.5.2主要營養成分損失的比較

常規殺菌與微波殺菌對食品中蛋白質含量的影響比較至關重要。經相關研究證實，微波殺菌對蛋白質損失影響不大，有研究表明微波殺菌對醬油中氨基酸以及牛奶中蛋白質的含量幾乎沒有影響。而且，進一步研究得出大豆經過適宜的微波處理，其中大豆蛋白的營養價值反而會有所提高[6]，兩種殺菌處理后主要營養成分損失情況見表6。

表6　微波殺菌與常規殺菌主要營養成分損失的比較Table 6 The comparasion of nutrients loss between microwave sterilization and routine sterilization

從表6中可以看出，和傳統殺菌方式相比，微波殺菌使紫菜中蛋白質和碘的損失率最小。

3.5.3保鮮效果直觀比較

將30min（80℃）、15min（100℃）以及微波條件進行對照比較，研究結果比較發現紫菜在經過不同條件處理其色澤發生不同的變化。常規殺菌后的紫菜顏色由紫色變為綠色；而微波殺菌后紫菜的顏色與殺菌前無明顯變化。另外，經常規殺菌后，紫菜的手感明顯變軟；而微波殺菌后的紫菜手感無明顯變化。由上述直觀比較可知紫菜的微波殺菌對其色澤以及手感無明顯影響，則紫菜的微波殺菌較之常規殺菌較好。

4　結論

本文研究了紫外微波殺菌工藝。首先就濕態紫菜的水活度與水含量之間的關系進行了研究，優化了微波殺菌工藝。研究表明，紫菜水分含量與微波處理時間對微波殺菌效果有明顯的影響。在水活度為0.75（水分含量18.8 %），微波時間20 s、功率為600 W時，微波殺菌效果最好。同時通過對菌落總數、蛋白質損失量與碘損失量的測定，對紫菜微波殺菌與常規殺菌（85℃/ 30min、100℃/15min）的效果進行了比較，結果表明微波殺菌與常規的熱殺菌相比，具有殺菌時間短、殺菌效果好、紫菜營養物質破壞少等優點。相關研究為紫菜的殺菌工藝提供了技術依據。

參考文獻：

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[2]Yoshizawa Y,Enomoto A,Todoh H,et al.Activation of murine macrophages by polysaccharide fractions from marine algae（Porphyra yezoensis）[J].Bioscience,biotechnology,and biochemistry.1993,57(11):1862-1866

[3]黃建蓉,郭祀遠,蔡妙顏.食品微波殺菌新技術的研究進展[J].食品與發酵工業,1998,24(4):44-52

[4]余愷,胡卓炎,黃智洵.微波殺菌研究進展及其在食品工業中的應用現狀[J].食品工業科技,2005,26(7):185-189

[5]王紹林.微波加熱技術在食品加工中的應用[J].食品科學, 2000,21(2):6-9

[6]殷涌光,劉靜波,林松毅.食品無菌加工技術與設備[M].北京:化學工業出版社,2006:80-92

Study of Microwave Used in Sterilize Wet Porphyra Yezoensis

WU Dong-lei，WANG Shi-tao，SHAO Wei-wei，WEI Rong
（Jiangyin Product Quality Supervision and Inspection Institute，Jiangyin 214431，Jiangsu，China）

Abstract：This paper studied the relationship of Porphyra yezoensis between water activity and water content.Then optimizated the microwave sterilization technology.The results showed that the moisture content of seaweed and microwave treatment time on the effect of microwave disinfection significantly affected.In the water activity of 0.75（water content 18.8 %，wt %），sterilization time 20 s and the power 600 W，The best effect of microwave sterilization was obtained.And compared to conventional thermal sterilization（85℃/30min、100℃/15min），microwave sterilization have advantages of shorter sterilization time，better bactericidal effect and less damage of nutritional material.

Key words：Porphyra yezoensis；water content；microwave sterilization

DOI:10.3969/j.issn.1005-6521.2016.05.007

作者簡介：吳東雷（1980—），男（漢），工程師，碩士研究生，主要從事食品分析工作。

收稿日期：2015-04-06