高品質榨菜微波水浴聯合滅菌工藝優化

趙 丹 劉 雄, 張 磊 趙天天 田俊青 李朝盛

(1. 西南大學食品科學學院，重慶 400715；2. 重慶師范大學生命科學學院，重慶 401331; 3. 重慶市特色泡菜科技專家大院，重慶 408000)

高品質榨菜微波水浴聯合滅菌工藝優化

趙 丹1劉 雄1,3張 磊2趙天天1田俊青1李朝盛3

(1. 西南大學食品科學學院，重慶 400715；2. 重慶師范大學生命科學學院，重慶 401331; 3. 重慶市特色泡菜科技專家大院，重慶 408000)

以脫鹽榨菜為研究對象，通過單因素試驗探究微波溫度、微波時間、水浴時間、微波功率和裝袋量對榨菜硬度、色澤變化和感官評分的影響，進行5因素3水平的響應面設計，建立回歸方程，篩選出最優工藝配方。結果表明：榨菜最優滅菌工藝為微波1 080 W，微波處理時間3 min，溫度71 ℃，裝袋量100 g，水浴時間1 min。該法處理后的榨菜品質優于傳統榨菜滅菌工藝，且可以大大降低滅菌過程中的能耗和時間。

微波；水??；滅菌；榨菜；質構；品質

Abstract： The influence factors of different microwave power, temperature and time, water bath time, and packed weight in pickled mustard were investigated based on single factor test with the hardness, color variation as comprehensive scores. Regression equation was established to figure out the optimal solution. The Result showed that optimum sterilization conditions were figured out as follows. 100 g packed pickled mustard were processed by microwave for 3 min at 71 ℃ with power 1 080 W, combined with water bathing for 1 min. The technology of microwave assisted water bath sterilization could be applied in pickled mustard sterilization. This process could make the pickled mustard with better quality than the traditional sterilization process.

Keywords： microwave; water bath; sterilization; pickled mustard; hardness; quality

方便榨菜因其質脆、色美、味鮮等特點深受廣大消費者的喜愛。為了滿足當前消費者的低鹽需求，榨菜在銷售前需要脫鹽處理，脫鹽處理后由于含鹽量較低，易生長大量微生物影響榨菜的品質和消費者的健康。榨菜傳統的滅菌方式為95 ℃水浴10 min，由于處理溫度高、時間長，嚴重影響了榨菜的色澤、硬度、風味等品質[1]。

由于微波滅菌具有處理時間短、滅菌強度易控制、滅菌效果好等優點，近年來在食品工業中的應用較為廣泛，例如：中草藥[2]、肉制品[3]、新鮮果蔬[4]、腌制品[5]及水產品[6]等領域。Brbosa等[7]對比了熱滅菌和微波滅菌對肉制品品質的影響和優缺點，得出微波滅菌對肉制品的風味和質構影響不明顯。Huang等[8]對比微波和熱滅菌處理后的牛肉香腸，發現微波滅菌后的品質比熱滅菌好。Sun等[9-10]研究發現新鮮竹筍經過微波和普通熱處理后，前者處理的竹筍抗氧化性增強、色澤變化小、營養保持較完整。Lau等[11]用微波處理鹽漬蘆筍，處理后的蘆筍溫度分布均勻，且處理時間是水浴加熱一半以下，而蘆筍品質較水浴處理明顯提高。

微波滅菌雖廣泛地應用于食品領域，但對于軟包裝食品，密封后進行微波滅菌，經常會出現漲袋現象[10]。傳統的解決方法為降低微波功率或者增加包裝袋的質量，但這對產品的滅菌效果及成本有一定的影響。因此本試驗以脫鹽榨菜為原料采用先微波后封口再水浴的方式，利用單因素和響應面法優化榨菜微波水浴聯合滅菌的工藝，根據硬度、色澤變化程度、微生物數量多個指標綜合評價滅菌的效果，建立回歸方程，優化并得出微波水浴聯合滅菌的最佳工藝參數，以期為微波滅菌技術的廣泛應用和高品質榨菜的滅菌工藝提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

腌漬成熟的榨菜：涪陵辣妹子食品集團有限公司。

1.2 主要的儀器和設備

試驗用微波滅菌機：YQ2G-03型，南京友青食品高新技術發展有限公司；

質構儀：CT-3型，美國博勒飛公司；

測色儀：Utrascan Pro型，上海一恒科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 榨菜滅菌工藝流程

原料榨菜整理(去根)→切分(控制榨菜的規格10 mm×5 mm×5 mm)→裝袋→微波滅菌→封口→水浴滅菌→測定指標(含質構、色澤、微生物、感官評分)

1.3.2 試驗設計

(1) 微波時間對滅菌效果的影響：在裝帶量30 g、微波功率1 080 W、微波溫度90 ℃、水浴2 min的條件下，分別設置微波處理的時間為1，2，3，5，7，9 min，測定處理后榨菜的色澤、質構、微生物和感官評分。

(2) 微波溫度對滅菌效果的影響：在裝袋量30 g、微波功率1 080 W、微波時間3 min、水浴2 min的條件下，分別設置微波處理的溫度為70，80，90，100 ℃，測定處理后榨菜的色澤、質構、微生物和感官評分。

(3) 微波功率對滅菌效果的影響：在裝袋量30 g、微波時間3 min、微波溫度90 ℃、水浴2 min的條件下，分別設置微波處理的功率為360，720，1 080，1 440，1 800 W，測定處理后榨菜的色澤、質構、微生物和感官評分。

(4) 裝袋量對滅菌效果的影響：在微波功率1 080 W、微波時間3 min、微波溫度90 ℃、水浴2 min的條件下，分別設置微波處理樣品的裝袋量為30，60，90，120 g，測定處理后榨菜的色澤、質構、微生物和感官評分。

(5) 水浴時間對滅菌效果的影響：在裝帶量為30 g、微波功率1 080 W、微波時間3 min、微波溫度90 ℃的條件下，分別設置水浴時間為0.5，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0，6.0 min，測定處理后榨菜的色澤、質構、微生物和感官評分。

1.4 理化指標測定

1.4.1 色澤的測定 參照文獻[12]。

1.4.2 感官評分 打開榨菜包裝，觀察榨菜片顏色，聞其氣味，再進行品嘗，對其口感進行鑒定，感官評分人員為經過專業感官評分訓練的在校學生10人，評分標準見表1。

1.4.3 微生物的測定

(1) 菌落總數：參照GB 4789．2—2010《食品微生物學檢驗 菌落總數測定》，采用平板計數法。

(2) 大腸菌群：參照GB 4789．3—2010《食品微生物學檢驗 大腸菌群計數》，采用MPN計數法。

1.4.4 榨菜質構的測定 將樣品放置于操作板上。測試類型：采用TPA模式；可恢復時間：0 s；壓縮量：30%；同一觸發點負載：5 g；探頭：TA 44；夾具：TA-BT-KI；測試速率：1.0 mm/s；返回速率：1.0 mm/s；循環次數: 2；負載單元：25 000 g[13]。

1.4.5 數據處理 采用Excel 2007和SPSS 22.0對試驗數據進行作圖及統計分析，差異顯著性(P<0.05)。采用Design-Expert(version 8.0.6)軟件對響應面試驗得到的數據進行線性回歸和方差分析。

Central-Composite試驗數據組處理時先將各響應值歸一化，然后按式(1)計算該組的綜合評分。

表1 感官評分標準

Y4=(0.5×Y1-0.2×Y2-0.3×Y3)×100，

(1)

式中：

Y1——榨菜的硬度，g；

Y2——榨菜色澤變化程度(△E)；

Y3——榨菜菌落總數， CFU/g；

Y4——綜合評分值。

2 結果與分析

2.1 滅菌條件對榨菜品質的影響

2.1.1 處理條件對榨菜微生物的影響 微生物是衡量食品是否達到可食用標準的重要指標。依據國家標準規定榨菜中菌落總數≤5 000 CFU/g，且大腸菌群≤3.0 MPN/g，同時菌落總數越少產品的品質在貯藏期間才能較好地保持，經測定各滅菌處理組均未檢出大腸菌群，且菌落總數見表2～6。在微波處理時間≤2 min及微波處理功率為360 W時微生物的數量較多，不符合榨菜的微生物數量標準。微生物的數量隨著滅菌處理強度的增加而減少，卻隨著裝袋量的增加而增加。

2.1.2 微波處理時間對榨菜品質的影響 由圖1可知，隨著微波處理時間的增加，感官評分之間的差異不顯著；不同微波處理時間對榨菜的硬度和色澤的影響顯著。在微波處理時間為1～5 min時榨菜的硬度變化顯著，在5 min后變化平緩，榨菜屬于腌制的蔬菜類產品，其脆性與細胞壁的原果膠成分緊密相關。原果膠對于保持榨菜的脆性起著重要的作用[14]，隨著溫度升高原果膠水解為水溶性果膠，進一步水解原果膠將失去其原有作用，使蔬菜組織的硬脆度下降，組織變軟[15]，在組織被破壞后榨菜的硬度變化就較為平緩。榨菜的顏色在5 min時變化顯著，榨菜色澤變化是由于酚類和單寧物質，在酶作用下，氧化形成醌，再經一系列反應，生成黑色素[16]，長時間的微波處理會使得細胞結構松散導致其與氧氣接觸更充分，因此在5 min前顏色變化迅速，之后基本保持穩定。結合微波處理2 min內微生物數量超標，所以微波處理時間要>2 min，因此選定5 min為微波處理時間的0水平。

表2 微波處理時間對榨菜微生物數量的影響?

表3 微波處理溫度對榨菜微生物數量的影響?

表4 微波處理功率對榨菜微生物數量的影響?

表5 裝袋量對榨菜微生物數量的影響?

表6 水浴時間對榨菜微生物數量的影響?

2.1.3 微波處理溫度對榨菜品質的影響 由圖2可知，隨著微波處理溫度的增加，榨菜的感官評分差異顯著，尤其是70 ℃和80 ℃的感官評分；榨菜的硬度隨著微波溫度的增加而顯著降低，因為高溫破壞了榨菜中的纖維結構，使其質地變軟[17]；60～80 ℃內△E的變化不明顯，在80 ℃以后△E的值顯著增加，溫度初步升高時加快了榨菜中酶的活性因此褐變速度加快，而在90～100 ℃時溫度過高使得氧化酶的活性喪失因此色澤變化不大[16]。綜上分析，選擇70 ℃作為微波處理溫度的0水平。

字母不同表示兩者有顯著差異(P<0.05)。

字母不同表示兩者有顯著差異(P<0.05)

2.1.4 微波處理功率對榨菜品質的影響 由圖3可知，隨著微波處理功率的增加感官評分在逐漸降低，硬度也逐漸降低，且在360～1 080 W內差異顯著，而榨菜的顏色卻逐步地加深，且在720 W以后增加顯著。由于微波處理功率為360 W時微生物的數量高于榨菜的生產標準，因此微波處理時功率要高于360 W。綜合考慮，選擇1 080 W作為微波功率的0水平。

字母不同表示兩者有顯著差異(P<0.05)

2.1.5 裝袋量對榨菜品質的影響 由圖4可知，隨著裝袋量逐漸增加，榨菜的硬度逐漸增大，且在60 g后硬度的增加變化顯著，裝袋量對于感官評分和榨菜的色澤沒有顯著的影響，且根據日常方便榨菜的包裝量設定裝袋量在60～120 g。

2.1.6 水浴時間對榨菜品質的影響 由圖5可知，隨著水浴時間的延長，硬度逐漸降低，且在水浴時間0.5～2min 后硬度變化差異顯著，由于榨菜在水浴初始階段屬于逐步升溫過程，榨菜還可以保持其較好的品質。而榨菜的色澤卻在1 min后發生顯著性的變化，在微生物符合標準的情況下，水浴時間的0水平為1.5 min。

字母不同表示兩者有顯著差異(P<0.05)

字母不同表示兩者有顯著差異(P<0.05)

綜合上述單因素試驗結果，選擇對榨菜滅菌效果影響較大的微波溫度、微波時間、微波功率、水浴時間和裝帶量進行響應面試驗設計，因素和水平編碼表見表7。

表7 Central-Composite試驗設計因素水平及編碼

2.2 響應面結果分析

榨菜品質的綜合評分結果見表8。以Y值為響應值，采用Design-Expert(version8.0.6)軟件，基于Central-Composite進行響應面設計，對試驗數據進行回歸分析，并建立數據模型，得到A、B、C、D、E對綜合評分Y 的二次多項式回歸方程：

Y=19.77-8.69A-7.47B-2.08C+1.35D-1.02E-0.87AB-1.36AC+0.88AD-0.4AE-1.16BC-0.79BD-0.14BE+0.65CD+0.082CE+0.62DE-4.13A2-2.34B2-3.25C2-2.51D2-0.23E2。

(2)

表8 響應面試驗分析方案及結果?

由表9可知，榨菜綜合評分模型的P<0.05，失擬項P>0.05，說明此模型顯著，未知因素對試驗結果干擾小，且殘差均由隨機誤差引起。由表中數據可以看出A、B、A2、B2、C2、D2的P值均<0.01，對綜合評分的影響達到極顯著水平；而 C2的P值<0.05，對綜合評分的影響達到顯著水平；其余項影響不顯著。

比較回歸方程的一次項系數絕對值可知：對于綜合評分，因素的影響強弱順序為 A>B>C>D>E；即對于榨菜指標綜合評分而言，各因素影響的強弱順序為微波功率>微波時間>微波溫度>水浴時間>裝袋量。

表9 二次響應模型方差分析?

? *表示在P<0.05水平上顯著，**表示在P<0.01水平上極顯著。

利用Design-Expert (version8.0.6)軟件進行工藝參數的優化組合，每個因素對榨菜的品質都有一定的影響。依據綜合評分預測值最高處理組作為滅菌的最佳工藝標準。最優預測組工藝的條件為微波功率967.25 W，微波時間3.00 min，微波溫度70.98 ℃，裝袋量101.36 g，水浴時間1 min。為了方便操作，調整滅菌條件為微波功率為1 080 W(由于該微波滅菌設備的總功率為1 800 W，平均分為5檔，因此取值受到限制；考慮到功率對榨菜滅菌效果的影響因此選取了較接近的功率，即1 080 W的處理功率)、微波時間3 min、微波溫度71 ℃、裝袋量100 g、水浴時間1 min。優化工藝的驗證實驗見表10，該工藝條件下優化組的預測值與實際值的誤差范圍在8%以內，因此此預測效果可信，且優化組榨菜品質優于傳統滅菌組。

表10優化工藝驗證試驗

Table 10 Experimental validation of optimal food additive levels for simultaneous addition

組別硬度/g色澤(△E)微生物/(CFU·g-1)綜合評價預測組 1493.439.30453.627.52實際組 1362.0010.03342.027.10傳統滅菌組1049.0015.86920.04.50

3 結論

(1) 通過單因素試驗及響應面優化法，得出榨菜微波水浴聯合滅菌的最優工藝參數為：微波功率1 080 W、微波處理時間3 min、微波溫度71 ℃、裝袋量100 g、水浴時間1 min。滅菌后的榨菜脆度、色澤、微生物數量都優于傳統的榨菜滅菌方法。

(2) 本研究采用的微波水浴聯合滅菌是將未封口的包裝袋微波后再進行封口和水浴滅菌，該方法可以避免微波過程中漲袋，但封口過程卻會接觸空氣，因此采用該滅菌方法的榨菜能否長期儲存仍需進一步探討。

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Optimizing the process of microwave combined with water bath sterilization of high quality pickled mustard

ZHAO Dan1LIUXiong1,3ZHANGLei2ZHAOTian-tian1TIANJun-qing1LIChao-sheng3

(1.CollegeofFoodScience,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China; 2.CollegeofLifeScience,ChongqingNormalUniversity,Chongqing401331,China; 3.ChongqingSpecialtyTuberMustardTechnologyExpertsCompound,Chongqing408000,China)

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.08.039

趙丹，女，西南大學在讀碩士研究生。

劉雄(1970—)，男，西南大學教授，博士。 E-mail: liuxiong848@hotmail.com

2017—05—09