不同冷殺菌技術(shù)對香椿貯藏期品質(zhì)的影響

趙芳，孫曉健，于鵬飛，陳偉，劉常金，*

（1.天津科技大學新農(nóng)村發(fā)展研究院，天津300457；2.天津科技大學食品工程與生物技術(shù)學院，天津300457）

香椿（Toona sinensis），又名紅椿、椿甜樹等，是多年生高大落葉喬木，我國特有樹種。香椿分布廣，適應性強，生長速度快，集食用、材用、藥用和綠化觀賞等多種價值于一身[1]。由于生長期季節(jié)性強，質(zhì)地鮮嫩，呼吸作用比較旺盛，采收后極易出現(xiàn)失水萎蔫、腐爛變質(zhì)等現(xiàn)象。在常溫下放置6 d左右?guī)缀跏ニ械氖秤脙r值，高于10℃時，極易發(fā)生變質(zhì)、脫葉、腐爛[2-3]。將香椿經(jīng)過加工擴增銷售，傳統(tǒng)的熱殺菌技術(shù)存在很多弊端，加熱處理使香椿化學成分發(fā)生改變，破壞了香椿特有的風味，同時嚴重損害了香椿的營養(yǎng)價值[4]。

隨著科學技術(shù)的進步，一些冷殺菌技術(shù)應運而生，越來越多的冷殺菌技術(shù)應用于食品保鮮殺菌中。最初在19世紀末H.Royer、Bert H.Hite等就利用高壓的作用殺死了牛奶、果汁、蔬菜汁中的微生物[5]。1924年，Cruss在他的書中表明高壓可以用于商業(yè)果汁的加工[6]。超高壓殺菌處理對微生物抑制作用主要影響細胞膜結(jié)構(gòu)，而且細胞壁、細胞膜被破壞，引起細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)改變，同時，微生物細胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)蛋白、酶等被鈍化[7]。超高壓處理在常溫條件下對香椿施加100 MPa~600 MPa壓力值，使酶失活、微生物死亡等，但不會破壞香椿中營養(yǎng)物質(zhì)成分，而且有利于保持香椿特征性風味，從而達到香椿保鮮、貯藏的目的。紫外殺菌技術(shù)具有殺菌效率高、不產(chǎn)生毒副產(chǎn)物，殺菌系統(tǒng)安全指數(shù)高等優(yōu)點[8]。通過適當波長（200 nm～280 nm）[8]的紫外線能夠破壞微生物機體細胞中的DNA或RNA的分子結(jié)構(gòu)，造成細胞死亡，達到殺菌的目的。臭氧殺菌具有殺菌能力強、速度快、范圍廣、無污染、操作簡便、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點[9]。

不同殺菌方式對香椿有重要影響，在貯藏過程中香椿會有不同程度的腐壞和變質(zhì)，通過臭氧水、紫外線、超高壓處理香椿，研究不同殺菌方式對香椿在貯藏過程中品質(zhì)變化的影響。香椿的香氣是香椿品質(zhì)的重要指標，無論是貯藏期內(nèi)的冷藏、凍藏或是加工時的解凍、燙漂等處理都會造成香氣特征性風味成分的變化，決定著香椿的品質(zhì)。測定香椿貯藏期間生理生化指標為香椿貯藏加工技術(shù)的改進提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香椿：河南商丘青油椿；NaOH、NaNO2、無水乙醇、酒石酸鉀鈉、硫酸、鹽酸、亞鐵氰化鉀、乙酸鋅試劑：均為分析純；平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基：北京路橋技術(shù)有限公司；耐壓密封袋：恩澤包裝。

1.2 主要儀器與設備

HPP.L2-600/0.6超高壓設備：天津華泰森淼生物工程技術(shù)股份有限公司；臭氧發(fā)生器：青島維斯特電子凈化設備有限公司；SW-CJ-VS2垂直流超凈工作臺：無錫易純凈化設備有限公司；UV-1800紫外分光光度計：上海菁華科技有限公司；JJ1000電子分析天平：G&G公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

香椿→清洗、挑選→30 s、100℃燙漂→瀝干→裝袋、密封→殺菌→常溫貯藏→指標測定

1.3.2 殺菌方法

根據(jù)前期試驗確定不同殺菌方式的殺菌參數(shù)。具體為超高壓殺菌：壓強450MPa下常溫保壓時間10min；紫外線殺菌：254 nm處理時間30 min；臭氧殺菌：密封前常溫不間斷通氣5 min；對照組：密封包裝后不經(jīng)過殺菌處理，常溫貯藏后測定指標。

1.3.3 指標及測定方法

1.3.3.1 微生物檢測

菌落總數(shù)測定：按GB 4789.2-2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數(shù)測定》方法進行檢測。

1.3.3.2 可溶性糖含量測定

可溶性糖含量按照蒽酮硫酸法進行檢測。繪制可溶性糖標準曲線，稱取樣品0.10 g，加入5 mL蒸餾水，封口后于70℃中提取30 min，提取液濾入25 mL容量瓶中，定容。吸取樣品提取液0.5 mL于20 mL刻度試管中，加蒸餾水1.5 mL。以空白作對照，在630 nm波長下測其吸光度值[10]。

1.3.3.3 葉綠素含量測定

按照分光光度法[11]進行檢測。配置丙酮和無水乙醇提取液，避光浸提至葉片變白，將葉綠素提取液置于厚1 cm的比色皿中，用相應提取液作參比，在分光光度計上測定645 nm和663 nm處的數(shù)值，再用Amon法公式[12]計算葉綠素含量。

1.3.3.4 VC含量測定

按照紫外分光光度法進行檢測。繪制VC校準曲線，測定樣液：準確移取澄清透明的提取液0.1 mL，置于10 mL的比色管中，用2%偏磷酸稀釋至刻度搖勻。以蒸餾水為參比，在波長243 nm處，測定其吸光度值。測定堿處理樣液：分別吸取0.1 mL提取液，加入6滴0.5 mol/L氫氧化鈉溶液，置于10 mL比色管中混勻，室溫放置40 min后，加入2%偏磷酸稀釋，測定其吸光度值[13]。

1.3.3.5 亞硝酸鹽含量測定

按照GB 5009.33-2016《食品安全國家標準食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》方法進行檢測。

1.3.3.6 失水率測定

按照GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》，計算出水分含量M0、MN。然后按照下列公式進行計算分析：

式中：M0為第0天香椿中水分含量，g；MN為第n天香椿中水分含量，g。

1.3.3.7 滅菌率測定

含菌平板37℃培養(yǎng)48 h后，進行菌落計數(shù)，每個處理有3個平行。

式中：N為經(jīng)過殺菌處理后菌落總數(shù)，cfu/g；N0為對照組菌落總數(shù)，cfu/g。

1.3.3.8 感官評定

選定10名具有品評經(jīng)驗的人組成評定組，對試驗結(jié)果進行評定打分，取平均值。評分標準見表1。

表1 香椿感官評價表Table 1 Sensory evaluation of Toona sinensis

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析采用origin8.0和Spss19.0分析軟件進行分析處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同冷殺菌技術(shù)對半加工香椿貯藏期間菌落總數(shù)變化的影響

菌落總數(shù)有效反映蔬菜新鮮的狀態(tài)，直接決定蔬菜的可食性。不同冷殺菌方式對香椿在常溫貯藏期間菌落總數(shù)變化影響如圖1所示。

圖1 不同冷殺菌技術(shù)對香椿貯藏期間菌落總數(shù)影響Fig.1 Effect of different cold sterilization techniques on the total number of bacterium during the storage of Toona sinensis

由圖1可知，超高壓處理、紫外線處理、臭氧處理對香椿滅菌率分別為98.44%、80.31%、84.86%。在香椿貯藏期間，對照組在放置6 d內(nèi)微生物繁殖速率最快，可達到109cfu/g，香椿經(jīng)過超高壓處理后，菌落總數(shù)最低，并且在貯藏過程中菌落總數(shù)的增長明顯受到抑制，在4 d后菌落總數(shù)增加速度加快，可能是細菌經(jīng)過修復正常生長，臭氧處理后香椿中菌落總數(shù)在前5天低于紫外線處理樣品，但在5 d后增長速度加快，第8天增至105cfu/g。

2.2 不同冷殺菌技術(shù)對半加工香椿貯藏期間可溶性糖含量變化的影響

超高壓只對于生物大分子中的氫鍵、離子鍵和疏水鍵等非共價鍵起作用，對維生素、色素和風味等小分子化合物的共價鍵沒有明顯影響，能夠較好地保持食品中原有的營養(yǎng)、色澤和風味[14]。不同冷殺菌技術(shù)對香椿貯藏期間可溶性糖含量影響見圖2。

圖2 不同冷殺菌技術(shù)對香椿貯藏期間可溶性糖含量影響Fig.2 Effect of different cold sterilization techniques on soluble sugar content during the storage of Toona sinensis

如圖2所示，在貯藏初期，對照組和臭氧處理、紫外線處理及超高壓處理的香椿中可溶性糖含量無顯著性差異。隨著貯藏時間延長，不同殺菌處理香椿中可溶性糖含量均有下降趨勢。在貯藏過程中，對照組中可溶性糖含量較經(jīng)殺菌處理的香椿中可溶性糖含量偏低，超高壓處理的香椿中可溶性糖含量保留率可達94.15%。香椿中可溶性糖含量隨著貯藏時間的增加逐漸降低，在貯藏過程中可溶性糖含量隨水分流失，超高壓處理后可溶性糖流失明顯小于紫外線和臭氧處理，更有利于香椿的保藏。

2.3 不同冷殺菌技術(shù)對半加工香椿貯藏期間葉綠素含量變化的影響

不同冷殺菌方式對香椿在貯藏期間顏色變化影響如圖3所示。

圖3 不同冷殺菌技術(shù)對香椿貯藏期間葉綠素含量影響Fig.3 Effect of different cold sterilization techniques on chlorophyll content during storage of Toona sinensis

由圖3可知，在貯藏過程中葉綠素含量急劇下降，香椿由鮮綠色變成黯淡黃綠色，可見冷殺菌手段并不能很好起到保綠的效果，但是相較于熱殺菌，冷殺菌技術(shù)可以大大減少對葉綠素的破壞。臭氧處理組的香椿葉綠素含量始終低于超高壓處理組，是由于臭氧氧化能力強，導致葉綠素含量較低；紫外線處理組與臭氧處理組的葉綠素變化幅度均略低于對照組，貯藏后期葉綠素含量無顯著性差異。胡云峰等[15]研究表明，適當濃度的臭氧處理可有效延緩其葉綠素的降解，但是葉綠素極不穩(wěn)定，易受氧化作用影響，臭氧濃度過高反而不利于葉綠素的保存，因此臭氧處理濃度要適宜，不能過高。

2.4 不同冷殺菌技術(shù)對半加工香椿貯藏期間VC含量變化的影響

VC性質(zhì)極不穩(wěn)定，尤其是高溫殺菌對VC的破壞最強，因此，利用冷殺菌技術(shù)可以最大程度上保護VC不受破壞。不同冷殺菌技術(shù)對香椿貯藏期間VC含量影響見圖4。

圖4 不同冷殺菌技術(shù)對香椿貯藏期間VC含量影響Fig.4 Effect of different cold sterilization techniques on VCcontent during storage of Toona sinensis

如圖4所示，在貯藏初期，對照組和紫外線處理組、臭氧處理組的香椿中VC含量無顯著性差異。對照組在貯藏期4 d內(nèi)VC下降率達26.95%，而經(jīng)其他3種殺菌處理香椿與對照組相比，VC含量雖均有下降趨勢，但以臭氧殺菌處理后VC損失最為明顯，超高壓和紫外殺菌處理后VC損失均不顯著。臭氧處理香椿，殘留在表面的臭氧極易氧化還原性VC，臭氧可加速VC氧化和降解反應，使其含量銳減。因此，臭氧等強氧化性殺菌方法可加速還原型VC損失[16]。

2.5 不同冷殺菌技術(shù)對半加工香椿貯藏期間亞硝酸鹽含量變化的影響

硝酸鹽毒性低，當一定條件轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽后會對人體產(chǎn)生危害。按照世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國糧農(nóng)組織規(guī)定的硝酸鹽日允許攝入量推算，蔬菜的硝酸鹽允許量為432 mg，亞硝酸鹽含量成為食品質(zhì)量檢驗的重要指標之一[17]。不同冷殺菌技術(shù)對香椿貯藏期間亞硝酸鹽含量影響見圖5。

圖5 不同冷殺菌技術(shù)對香椿貯藏期間亞硝酸鹽含量影響Fig.5 Effect of different cold sterilization techniques on nitrite content during the storage of Toona sinensis

由于亞硝酸鹽溶于水，所以香椿經(jīng)熱燙處理后亞硝酸鹽含量會降低。由圖5可知，香椿在第4天時亞硝酸鹽含量出現(xiàn)峰值，對照組達到6.09 mg/100 g之高，超高壓處理組含量最低，是由于超高壓殺滅大多數(shù)細菌，抑制了亞硝酸鹽的含量，但是部分細菌和修復細菌又促進了亞硝酸鹽產(chǎn)生。前3 d紫外線處理組和臭氧處理組無顯著性差異，但是第6天出現(xiàn)顯著性差異，是由于臭氧助長了細菌的生長，所以臭氧處理組明顯高于紫外線處理組。

2.6 不同冷殺菌技術(shù)對半加工香椿貯藏期間失水率變化的影響

水分是蔬菜是否新鮮的一個重要指標，蔬菜在貯藏過程中隨著時間的增長，水分會慢慢流失，大大降低蔬菜的新鮮程度，同時還會滋生細菌，加速細菌的生長繁殖，使蔬菜變質(zhì)。不同冷殺菌技術(shù)對香椿貯藏期間失水率影響見圖6。

由圖6可知，臭氧處理會改變細胞通透性，在后期的貯藏過程中，水分流失嚴重，水分含量遠不如超高壓處理組。超高壓處理較對照組有明顯差異，可以有效保存水分含量。

2.7 不同冷殺菌技術(shù)對半加工香椿貯藏期間感官評定的影響

圖6 不同冷殺菌技術(shù)對香椿貯藏期間失水率影響Fig.6 Effect of different cold sterilization techniques on water loss during storage of Toona sinensis

不同冷殺菌技術(shù)對香椿貯藏期間感官評定的影響見表2。

通過蔬菜感官評價標準和對照試驗，對色澤、風味和質(zhì)地結(jié)構(gòu)進行評價和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，分析可得，超高壓殺菌技術(shù)處理過程中會使香椿特有的風味更加濃郁，有助于特征風味含硫等物質(zhì)的揮發(fā)，但在貯藏期間特征氣味揮發(fā)變淡；紫外線殺菌技術(shù)對香椿的質(zhì)地結(jié)構(gòu)傷害性小，更能保存結(jié)構(gòu)的完整性，貯藏期間結(jié)構(gòu)組織優(yōu)于另外兩種殺菌手段；臭氧殺菌技術(shù)利用高氧化性殺菌，殘余臭氧附著在香椿葉菜表面，但隨著貯藏時間延長，臭氧揮發(fā)，對特征風味無明顯影響。

綜合比較貯藏期內(nèi)各組試驗的感官評分，各處理組保鮮貯藏效果優(yōu)到劣排序依次為：超高壓處理組＞紫外線處理組＞臭氧處理組，隨著貯藏時間的延長，半加工香椿感觀品質(zhì)逐步下降，失去食用價值。其中，超高壓處理組下降速度比較慢，在第6天基本保持加工香椿良好品質(zhì)，感官評分較高。

表2 不同冷殺菌技術(shù)對香椿貯藏期間感官評定的影響Table 2 Effects of different cold sterilization techniques on sensory evaluation during the storage of Toona sinensis

3 結(jié)論

1）從殺菌基礎上對比分析，超高壓處理、紫外線處理、臭氧處理對香椿滅菌率分別為98.44%、80.31%、84.86%。利用超高壓技術(shù)對香椿進行殺菌處理，不但殺菌效果顯著而且在貯藏過程中可較好地保持香椿特有品質(zhì)。各種冷殺菌技術(shù)明顯優(yōu)于長時間熱殺菌處理香椿。

2）香椿經(jīng)不同殺菌方式處理后貯藏過程中，微生物數(shù)量呈現(xiàn)不同趨勢升高，葉綠素、可溶性糖和VC呈下降趨勢。超高壓殺菌、紫外線殺菌在貯藏過程中可最大程度地保留香椿中VC和可溶性糖含量。

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