不同減菌預處理技術對辣椒品質影響的對比

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(湖南農業大學食品科學技術學院,食品科學與生物技術湖南省重點實驗室,國家蔬菜加工技術研發分中心,湖南長沙 410128)

傳統剁辣椒是在剁碎的辣椒中添加一定量的食鹽,利用辣椒表面附著的微生物或人工接種的微生物進行發酵,并經調味(或不經調味)而得到的一種風味獨特的辣椒制品[1],因其口感酸甜脆辣,能增食欲促消化,倍受我國南方地區人們青睞[2]。然而剁辣椒加工工藝中,辣椒表面會存在一些雜菌,其生長代謝可能會導致辣椒表面 “生花”、亞硝酸鹽含量高等危害,同時還存在產品貯藏期間組織軟化,過度酸化等現象[3-4]。針對以上問題,預先對辣椒實施減菌預處理再進行人工接種發酵是十分必要的。

臭氧是一種強氧化劑,可以穿透細胞壁從而與微生物體內的不飽和鍵作用,殺死細胞以達到強殺菌的目的[5]。其殺菌作用迅速,且極易分解為氧氣,安全無殘留,是一種理想的綠色殺菌劑[6-7]。紫外線照射能殺滅辣椒表面微生物[8],且能誘導其產生抗病性反應,從而提高果蔬本身的耐貯性[9]。短時熱燙常用于蔬菜深加工的前處理,不但能殺滅辣椒表面的微生物,而且能鈍化酶活達到抑制褐變的效果。但熱燙溫度過高會導致顏色變化和品質下降,因此熱燙溫度通常以不超過70～95 ℃為宜[10]。目前,已有研究表明臭氧殺菌、紫外線照射和短時熱燙對冬棗[11]、牛角椒[12]和蒲菜[13]減菌效率及貯藏品質的提高有良好效果,而將這3種方法應用于辣椒減菌預處理中的研究還鮮有報道。本實驗以新鮮辣椒為原料,分別采用臭氧殺菌、紫外線照射和短時熱燙進行減菌預處理,研究了3種處理對辣椒減菌率、失水率及色澤的影響,以及低溫貯藏過程中不同處理方式對辣椒品質的影響,以期篩選出一種最佳減菌處理方法，運用于辣椒發酵的前處理,并為辣椒減菌工業化提供理論依據。

1　材料與方法

1.1　材料與儀器

紅辣椒湘辣4號,紅色,果長15～18 cm,新鮮,無病蟲害,購于湖南農業大學東之源超市;平板計數瓊脂(PCA)廣東環凱微生物科技有限公司;硫酸銅、氫氧化鈉、葡萄糖、碘化鉀、碘酸鉀、可溶性淀粉等均為分析純,購于國藥集團化學試劑有限公司。

DJ-10G型臭氧發生器青島丹佳凈化設備有限公司;CJ-2D凈化工作臺天津市泰斯特儀器有限公司;CR-400型色差計日本柯尼卡公司;DHG-9240A型電熱恒溫鼓風干燥箱上海飛躍實驗儀器有限公司;CP214型電子天平奧豪斯儀器(上海)有限公司;美的BCD-203SM型電冰箱美的集團電冰箱制造(合肥)有限公司。

1.2　實驗方法

1.2.1不同減菌處理對辣椒減菌率、失水率和色差值的影響

1.2.1.1臭氧處理稱取新鮮紅辣椒樣品(100 g/份),取5份樣品分別置于臭氧濃度為4、6、8、10、12 mg/m3的密封空間中處理2 min后取出。另取5份樣品置于臭氧濃度為10 mg/m3的密封空間中,分別在處理1、2、3、4、5 min后取出,然后測定其減菌率、失水率和色差值。

1.2.1.2紫外照射處理稱取新鮮紅辣椒樣品(100 g/份),取5份樣品用60 W的紫外燈(有效波長254 nm)照射分別20、30、40、50、60 min 后,測定其減菌率、失水率和色差值。

1.2.1.3短時熱燙處理稱取新鮮紅辣椒樣品(100 g/份),取5份樣品分別置于溫度為50、60、70、80、90 ℃的熱水中燙漂30 s,濾干,然后測定其減菌率、失水率和色差值。

1.2.2不同減菌處理對辣椒低溫貯藏下還原糖、維生素C含量及色差值的影響將減菌處理后的辣椒用保鮮袋封裝后放置于溫度為4 ℃的冰箱里貯藏,每隔7 d檢測辣椒的色差值、還原糖以及維生素C的含量。以未做任何減菌處理的新鮮辣椒作為對照。

1.2.3測定指標及方法

1.2.3.1減菌率的測定菌落總數測定參照GB4789.2-2010《食品中菌落總數測定》方法[14]。

減菌率(%)=未處理樣品菌落總數-處理后樣品菌落總數/未處理樣品菌落總數×100

1.2.3.2失水率的測定水分含量測定參照GB5009.3-2010《食品中水分的測定》方法[15]。

失水率(%)=處理前樣品的水分-處理后樣品的水分/處理前樣品的質量×100

1.2.3.3色差值的測定利用色差計對新鮮紅辣椒的色差值進行測定。從處理后的辣椒中挑選出表面平整的椒塊,平鋪于白色底面上,測定其色差值,每個樣品測5個平行,結果取平均值[16]。顏色變化用ΔE表示,ΔE的值與辣椒顏色變化呈正相關。

式中,ΔL、Δa、Δb分別表示辣椒處理前后的明亮差異、紅(綠)差異、黃(藍)差異。其中ΔL=L0-L,Δa=a0-a,Δb=b0-b。

1.2.3.4還原糖的測定還原糖含量的測定參照GB/T5009.7-2008《食品中還原糖的測定》[17]。

1.2.3.5維生素C的測定維生素C含量的測定參照GB14754-2010《食品添加劑 維生素C》[18]。

1.3　數據處理方法

實驗均設3次重復,結果取其平均值。采用EXCEL軟件進行數據處理并制圖,用SPSS 19.0軟件進行方差分析、Duncan’s多重比較。

2　結果與分析

2.1　不同減菌處理對辣椒減菌率的影響

由圖1可知,臭氧殺菌、紫外線照射和短時熱燙均可使辣椒的減菌率增大。當臭氧濃度低于6 mg/m3時,減菌率低于75%;當臭氧濃度為10 mg/m3時,減菌率高達85.4%,比臭氧濃度為4 mg/m3時提高了11.4%,減菌率顯著增大(p<0.05),說明在一定范圍內，臭氧濃度越高減菌率越大。隨著臭氧濃度的持續上升,減菌率趨于平衡,這可能是由于臭氧殺菌具有瞬時性[19],當臭氧濃度達到一定值時就能產生良好的殺菌效果,即使繼續增加臭氧濃度,減菌率也無明顯變化。這與張靜林等[20]對脫水蒜片減菌效果的研究結果一致。減菌率隨著臭氧處理時間的延長先增大,后平穩減小。當處理時間為2 min時,減菌率已高達86.6%,隨后變化不明顯;當處理時間為5 min時,減菌率反而降低。

紫外線照射的減菌率與照射時間呈線性增長關系,在實驗時間范圍內，隨著照射時間的延長減菌率不斷增大,說明照射時間越長減菌效果越好,當照射時間為60 min時,減菌率最大可達84%。這是由于紫外線照射的強度與距離成反比,所以需延長照射時間保證減菌效果[5]。

短時熱燙對減菌率的增大受溫度影響較大,當熱燙溫度低于70 ℃時,減菌率均在70%以下;當溫度達到80 ℃時,減菌率達到80%,呈顯著上升趨勢(p<0.05),說明溫度越高減菌效果越好。但需要注意辣椒在高溫熱燙過程中會降低原有的品質,嚴重影響辣椒的感官特性,因此殺菌溫度不宜過高。這與周明暉等[21]采用中低溫蒸汽進行減菌處理的研究一致。

圖1　不同減菌處理對辣椒減菌率的影響Fig.1　Effect of different reducing bacteria treatment on microbe-reducing ratios of pepper

2.2　不同減菌處理對辣椒失水率的影響

圖2　不同減菌處理對辣椒失水率的影響Fig.2　Effect of different reducing bacteria treatment on water loss of pepper

圖3　不同減菌處理對辣椒色澤的影響Fig.3　Effect of different reducing bacteria treatment on color of pepper

新鮮辣椒的初始水分含量達到90%以上,豐富的水分含量使其具有良好的形態和品質。研究表明果蔬的失水率一旦超過8%就會導致細胞膨壓下降,組織形態皺縮,失去原有的飽滿狀態和口感,導致品質下降[22]。因此在進行不同減菌化預處理時,應盡量控制失水率低于8%。由圖2可以看出,失水率隨著臭氧濃度的升高先增大后減小。當臭氧濃度為6 mg/m3時,失水率最高為8%;當臭氧濃度繼續升高至10 mg/m3時,失水率降至7.1%,而后變化趨于平緩。隨著臭氧處理時間增加,失水率減小,其中臭氧處理2 min的效果最明顯。一方面,這可能是由于高濃度臭氧能促使辣椒表皮的氣孔縮小,減少辣椒自身的蒸騰作用而導致的水分散失減少及營養成分的消耗降低,提高辣椒的品質[23];另一方面,臭氧能有效殺滅大量雜菌,減弱組織腐敗速率,保持了辣椒的完整性從而減少了水分蒸騰[24]。這與王肽等[25]的研究結果一致。隨著紫外線照射時間的延長辣椒的失水率增大。紫外線照射30 min時,失水率僅為4%;紫外線照射50 min時則出現急劇增高現象,失水率達到7%,差異顯著(p<0.01),繼續延長時間,失水率緩慢下降。短時熱燙對失水率的影響較大,當熱燙溫度由50 ℃升至80 ℃,失水率由4%增至7.15%,變化顯著(p<0.05)。這可能是由于高溫熱燙促使辣椒表皮細胞壁破裂使得辣椒汁液流失,失水率增大[26]。當熱燙溫度繼續升高,后期變化差異不明顯。由此可見,經臭氧處理后失水率最低,紫外線照射和短時熱燙的失水率較高。

2.3　不同減菌處理對辣椒色澤的影響

在減菌處理過程中用ΔE值來表示辣椒的顏色變化,ΔE值越大,說明辣椒顏色變化越大,褐變程度越高[27]。由圖3可知,ΔE均有明顯變化,說明不同的減菌處理都使辣椒發生不同程度的色變。當臭氧濃度由4 mg/m3增至8 mg/m3,ΔE值僅由1.42增至1.95,變化不明顯。隨著臭氧濃度繼續升高,ΔE反而逐漸減小,說明臭氧可以有效抑制辣椒的褐變,且臭氧濃度越高抑制效果越明顯。這可能是由于臭氧能抑制多酚氧化酶的活性從而抑制酶促褐變[28],與覃海元等[29]對鮮切菠蘿的研究結果一致。隨著臭氧處理時間的增加,ΔE增大。可能是由于辣椒中的色素在長時間的處理過程中因臭氧的強氧化作用,受到一定程度的影響。紫外照射時間越長,辣椒的ΔE值越大。當紫外照射時間為60 min時,ΔE為4.96,高于臭氧處理組,說明臭氧處理對辣椒護色效果更佳。短時熱燙組的ΔE隨著溫度的上升逐漸增大。當溫度為80 ℃時ΔE值為2.97,90 ℃時ΔE值為4.07,說明溫度越高色澤劣變加劇,原因可能是高溫導致色素分解,使辣椒顏色變褐,與余翔等[30]的研究結果一致。

通過單因素實驗選擇經臭氧濃度10 mg/m3處理2 min,紫外線照射60 min,以及熱燙溫度80 ℃處理40 s后的新鮮辣椒置于冰箱里低溫貯藏,觀察其品質的動態變化從而確定最佳減菌處理方法。

2.4　不同減菌處理下辣椒貯藏過程中還原糖的含量變化

貯藏期間辣椒的還原糖含量變化如圖4所示。由圖可見,隨著貯藏時間的增加,不同減菌處理的辣椒還原糖含量均呈下降趨勢,這可能是由于辣椒因呼吸作用不斷消耗還原糖所致[31]。隨著貯藏時間的延長,臭氧處理組的還原糖含量高于同期對照組,而熱燙處理組的還原糖含量低于對照組。在貯藏28 d時,臭氧組的還原糖含量為3.99%,比貯藏第1 d時的4.23%僅下降0.24%,差異不大(p>0.05)。而熱燙組和紫外照射組的還原糖含量在貯藏28 d時分別為2.99%和3.58%,比初始含量降低了1.0%和1.07%,下降幅度明顯超過臭氧處理。說明濃度為10 mg/m3的臭氧處理能有效抑制辣椒的采后呼吸作用,從而保持了較高的還原糖含量,延緩了減菌處理后辣椒品質的下降。這與張麗華等[32]對鮮切獼猴桃品質的研究結果一致。

圖4　不同減菌處理下辣椒貯藏過程中還原糖的含量變化Fig.4　Effect of different reducing bacteria treatment on reducing sugar content of pepper注:圖中上標不同字母表示相同處理組在不同貯藏時間下差異顯著(p<0.05),圖5、圖6同。

2.5　不同減菌處理下辣椒貯藏過程中維生素C的含量變化

新鮮辣椒中還原性維生素C的含量變化是貯藏過程中影響品質的關鍵指標之一,其含量越高,辣椒的營養價值也就越高[33]。由圖5可知,隨著貯藏時間的延長,辣椒呼吸作用和氧化作用的進行使得維生素C含量降低。貯藏第1 d時,3種減菌處理后的維生素C含量均低于對照組,說明不同的減菌處理方式都會使辣椒的維生素C有一定程度的損失。貯藏28 d時,對照組、臭氧組、熱燙組和紫外組的維生素C含量分別為13.87、15.21、10.12和12.96 mg/100 g,比貯藏第1 d時分別下降了8.63、5.19、8.69和4.8 mg/100 g,可見,短時熱燙處理對維生素C的損害較嚴重,而臭氧和紫外照射處理的損失率較低。在貯藏過程中,熱燙處理組的辣椒維生素C的保存率較低,這與Ariahu等[34]對南瓜葉的研究結果相似,說明熱燙不利于蔬菜加工過程中維生素C含量的保留[35]。在貯藏28 d時,臭氧組的維生素C含量顯著高于對照組和其他處理組,這是由于臭氧處理延緩了組織代謝,有利于保存維生素C,提高耐貯性[36]。由此可見,臭氧處理對辣椒維生素C的保存率較高,紫外處理次之,短時熱燙處理較差。

圖5　不同減菌處理下辣椒貯藏過程中維生素C的含量變化Fig.5　Effect of different reducing bacteria treatment on VC content of pepper

2.6　不同減菌處理下辣椒貯藏過程中色差值的變化

由圖6可知,經熱燙處理后的ΔE值明顯高于對照組、臭氧組和紫外照射組。在貯藏28 d時,熱燙組的ΔE值為5.83,比貯藏第1 d時增加了1.76,變化顯著(p<0.05)。說明短時熱燙處理易引起辣椒色變,護色效果較差。這可能是由于熱燙處理雖能鈍化部分酶的活性,抑制酶促褐變,但卻同時又加劇了非酶褐變導致辣椒色變嚴重[37]。貯藏28 d時,臭氧組和紫外組的ΔE值分別為3.55和4.15,均低于對照組,說明臭氧和紫外處理能有效延緩辣椒色變速率。臭氧組的ΔE值在貯藏過程中變化不大,且一直保持在相對較低的水平。貯藏28 d時,臭氧組ΔE值比紫外組低0.6,說明臭氧組色變程度最小。由此可見,臭氧處理組的辣椒顏色保存最好;紫外照射組次之,而短時熱燙處理組的褐變程度大,色澤最差。

圖6　不同減菌處理下辣椒貯藏過程中ΔE的變化Fig.6　Effect of different reducing bacteria treatment on color difference values of pepper

3　結論

臭氧殺菌、紫外線照射和短時熱燙都對辣椒表面的菌落總數具有抑制效應,而臭氧殺菌的減菌效果最好。當臭氧濃度為10 mg/m3處理2 min時,減菌率高達86.6%,且臭氧處理能降低辣椒的失水率以及ΔE值。

在低溫貯藏過程中,臭氧處理能有效延緩辣椒還原糖和維生素C含量的下降,獲得較好的產品色澤。

綜合分析,選擇10 mg/m3臭氧處理2 min為最佳減菌處理方法。采用此方法對辣椒進行減菌預處理,能有效降低辣椒表面菌落總數,較好的保持辣椒原料品質,為后期辣椒加工打下基礎。

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