基于氣調保鮮鮮切藕片工藝優化方法研究

朱銳

摘要 [目的]優化鮮切蓮藕氣調包裝氣體比例。[方法]以菌落總數和褐變度為指標，基于單純形-重心設計考察O2、CO2和N2的不同配比對藕片的保鮮效果。[結果]經與覆膜包裝對照組比較發現，氣調包裝能有效抑制鮮切藕片冷藏期間的微生物生長和褐變，而其保鮮效果取決于氣體配比。以鮮切蓮藕貯藏至第6天的菌落總數和褐變度為響應值，分別建立以氣體組成比例為因素的回歸模型，通過求解極小響應值獲得最佳氣體配比分別為67%O2+33%CO2和100%CO2。進一步比較驗證發現，采用100%CO2氣調包裝鮮切藕片可獲得較好的貯藏品質，4 ℃冷藏至第6天的菌落總數和褐變度分別為6.25 lg（CFU/g）和0.24。[結論]該研究結果可為蓮藕及其鮮切產品的貯運品質控制提供參考。

關鍵詞 鮮切藕片；氣調包裝；微生物；褐變

中圖分類號 TS255.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）17-0173-03

Abstract [Objective]To optimize the freshcut lotus root proportional gas packaging. [Method]With the total number of colonies and browning degree as the index， based on the simplexthe center of gravity design review different ratio of O2， CO2 and N2 for the effect of preservation of lotus root. [Result]After comparison with the control group of plastic film packaging， we found that modified atmosphere packaging can effectively inhibit the freshcut lotus root during the microbial growth and browning， and the preservation effect depended on the gas ratio. The response value of packagingcut lotus rootslices based on the total number of colonies and browning degree for storing 6 days. A regression model was established based on the gas composition ratio. The optimum gas ratios were 67% O2 + 33% CO2 and 100% CO2. By further verification， we can get better storage quality with 100% CO2 modified atmosphere packaging.The total number of colonies and browning degree were 6.25 lg （CFU/g） and 0.24 respectively ，which in cold storage for 6 days. [Conclusion]The results can provide reference for the quality control of lotus root and its freshcut products.

Key words Freshcut lotus root；Gas packaging；Microbial；Browning

蓮藕（Nelumbo nucifera）是我國栽培歷史悠久的特色水生蔬菜，含淀粉、蛋白質、VC等成分，具有健脾益氣、益血生肌等保健功效[1]。近年來，鮮切藕片作為一種新型的微加工蔬菜，因其方便、快捷、安全、潔凈等特點而深受消費者喜愛[2]。然而，鮮切藕片在加工過程中因細胞組織受損，易受微生物侵染，且酶促褐變加劇[2-3]。以微生物生長抑制和褐變抑制為目的的藕片保鮮研究得到廣泛的關注，但研究大多集中在保鮮劑的篩選、開發和評價上，如氧化白藜蘆醇-抗壞血酸微乳液[4]、二氧化氯[5]、硫化氫[6]、乙醇-抗壞血酸[7]、臭氧水[8]、殼聚糖[9]等。氣調包裝是果蔬保鮮的常用方法之一，通過調節貯藏初始包裝內的氣體（O2、CO2和N2）組分抑制腐爛和變質[10]，且可以聯合保鮮劑處理達到更好的品質維持和貨架期延長效果[9]。

目前，關于鮮切蓮藕氣調保鮮的研究結果存在較大差異。郭衍銀等[10]綜合呼吸強度、VC含量、多酚氧化酶活性和褐變度等指標優化鮮切蓮藕氣調保鮮條件為90%O2和10% CO2；高晗等[11]比較8 種不同濃度配比的O2、CO2和N2氣調包裝鮮切蓮藕在4 ℃下貯藏的品質變化發現，100% O2處理蓮藕的品質最好；車東等[12]比較9組不同初始氣調包裝鮮切蓮藕在5 ℃下貯藏的品質變化，確認2%O2、6%CO2和92% N2的保鮮效果最好。文獻所述最優氣調保鮮條件的差異可能主要源于兩個方面：其一是品質評價指標存在多樣性，不同研究的側重有所不同；其二是氣體配比設計的依據不同或是存在隨機性，只能在有限的方案中優選[13]。混料設計可通過較少的試驗次數，利用回歸分析得到較佳的配比，在產品配方優化方面應用廣泛，同樣亦可應用于氣調配比條件的優化[13]。

筆者采用三因素單純形-重心設計方法，考察不同CO2、N2和O2混合比例氣調包裝對鮮切蓮藕4 ℃貯藏過程中菌落總數和褐變度的影響，進一步篩選響應值建立回歸模型，優化并驗證得到鮮切蓮藕氣調保鮮的最佳氣體比例。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮泥藕，同批次，購于荊州市大潤發超市。平板計數瓊脂[PCA，赫澎（上海）生物科技有限公司]；磷酸二氫鉀和氯化鈉等分析純試劑（國藥集團化學試劑有限公司）；PP氣調包裝盒（185 mm × 135 mm × 45 mm，上海同吸塑有限公司）。

BCD-220VM（E）型美的電冰柜（廣州美的科技有限公司）；HS-840/1300新型水平單向氣流潔凈工作臺（蘇州尚田潔凈技術有限公司）；LHP-160型恒溫恒濕培養箱（上海赫田科學儀器有限公司）； RDT320臺式氣調包裝機（成都市羅迪波爾機械設備有限公司）；XHF-D高速分散器內切式勻漿機（浙江省寧波市新芝生物科技股份有限公司）；臭氧發生器（濟南奧洋環保科技有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 鮮切藕片氣調保鮮的氣體比例設計。

參考孔萍等[13]的方案，采用SAS V8軟件進行單純形-重心設計，以CO2、O2和N2各自所占氣體總體積百分比為試驗因素，設計氣體配比如表1所示。

1.2.2 鮮切藕片的加工與包裝。

提前清洗器具和操作臺，采用紫外輻照和臭氧對操作環境殺菌2 h。新鮮潔凈蓮藕以約25 g/片切片，約150 g/盒錯位疊放于氣調包裝盒內，隨機分為8組，每組3盒。其中7組參考表1進行氣調包裝，對照組用保鮮膜進行簡易包裝，隨后置于4 ℃冷藏6 d。

1.2.3 分析方法。

細菌總數的測定參考國家標準方法（GB4789.2—2010）[14]進行，結果以lg（CFU/g）表示。藕片褐變度參考Hu等[15]的方法測定，以410 nm吸光值表示。

1.3 數據處理

結果以平均值±標準偏差（n=3）表示。采用SAS V8軟件進行單純形-重心設計和數據分析，回歸模型通過PROCNLP程序分析響應值極小時的因素水平。采用SPSS11.5軟件S-N-K檢驗分析組間數據差異，顯著性水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 氣調包裝氣體比例對鮮切藕片菌落總數的影響

氣體比例對氣調包裝鮮切藕片冷藏期間的微生物生長有明顯影響（圖1）。100% O2組和50%O2+50%N2組的菌落總數與對照組相比無顯著差異（P>0.05），而其他氣調包裝組中微生物生長受顯著抑制（P<0.05）。50%CO2+50%O2組中的菌落總數最低，但與100%N2組和100%CO2組無顯著差異（P>0.05）。目前，鮮切蔬菜產品（即食類）僅需滿足致病微生物限量要求[16]，但對于菌落總數尚未規定。參考第三類非預包裝即食食品微生物限量指標[17]，當菌落總數≥7 lg（CFU/g）時產品不合格，菌落總數為（6～<7）lg（CFU/g）時產品可接受。由此判斷，100%N2、100%CO2、50%CO2+50%O2、33%CO2+33%O2+33%N2包裝鮮切藕片的貨架期均可達6 d。

2.2 氣調包裝氣體比例對鮮切藕片褐變度的影響

由圖2可知，不同氣體比例氣調包裝藕片的褐變度均顯著低于對照組（P<0.05），說明氣調包裝有利于減緩藕片的褐變。但是，不同氣體比例作用下的褐變控制效果明顯不同，其中100%

N2和100% CO2的褐變度顯著低于其他試驗組（P<0.05）。類似研究報道，6%CO2+2%O2+92%N2、10%CO2+10%O2+80%N2[11]、100%O2[11]、10%CO2+90%O2[10]均能有效延緩鮮切蓮藕的褐變。蓮藕貯藏期間的色澤變化主要受酚類酶促褐變影響，與過氧化物酶、多酚氧化酶、苯丙氨酸解氨酶的活性密切相關，而酶活表達與環境因子脅迫的關聯鮮見報道。

2.3 鮮切藕片的氣調包裝氣體比例優化與驗證

以CO2、O2和N2各自所占氣體總體積百分比（%）為試驗因素，以菌落總數（Y1）和褐變度（Y2）為響應值，分別建立回歸模型（表2）。回歸模型的R2值分別為0.972 8和0.766 6，擬合程度較高。當氣體配比為67%CO2+33%O2時，模型預測菌落總數達極小值6.14 lg（CFU/g），而氣體配比為100%CO2時獲得最小褐變度0.22。對回歸模型進行方差分析發現：各因素一次項對菌落總數均有顯著影響（P<0.05），而交互項對菌落總數均無顯著影響（P>0.05）；各因素一次項及交互項對褐變度均無顯著影響（P>0.05）。

比較驗證67%CO2+33%O2和100%CO2對氣調包裝蓮藕貯藏期間菌落總數和褐變度的影響，進而獲得最佳氣調包裝條件。由圖3可知，2組氣調包裝蓮藕的菌落總數隨著貯藏時間的延長顯著增加（P<0.05）。在貯藏第2、4天，67%CO2+33%O2組的菌落總數均顯著低于100%CO2組（P<0.05），但貯藏第6天2組的菌落總數無顯著差異（P>0.05）。由圖4可知，100%CO2組貯藏前期的褐變度無顯著變化（P>0.05），直至第6天發生顯著褐變（P<0.05），而67%CO2+33%O2組蓮藕的褐變度在貯藏期間穩定增加。2組氣調包裝蓮藕的褐變度僅在貯藏第6天呈現顯著差異（P<0.05）。綜合比較，100%CO2氣調包裝蓮藕在冷藏至第6天可能獲得更好的品質，其菌落總數和褐變度分別為6.25 lg（CFU/g）和0.24，與預測值接近。

3 結論

采用單純形-重心設計方法考察不同氣體比例的氣調保鮮對鮮切藕片菌落總數和褐變度的影響，通過與對照組進行比較后發現，適當的氣體配比能有效抑制微生物的生長和延緩褐變。以鮮切蓮藕篩選貯藏至第6天的菌落總數和褐變度為響應值，分別建立以氣體組成比例為因素的三因素回歸模型。通過極小響應值優化最佳氣體配比，進一步比較驗證發現，采用100%CO2氣調包裝鮮切藕片可獲得較好的貯藏品質，4 ℃冷藏至第6天的菌落總數和褐變度分別為6.25 lg（CFU/g）和0.24。該研究可為鮮切蓮藕貯運品質控制提供參考。

參考文獻

[1] 張長貴，董加寶，王禎旭，等.蓮藕的營養保健功能及其開發利用[J].中國食物與營養，2006（1）：22-24.

[2] 李新楠，齊小保，嚴守雷，等.5種鮮切藕片脹袋微生物的分離與鑒定[J].食品科學，2014，35（23）：151-154.

[3] JIANG J，JIANG L，LUO H B，et al.Establishment of a statistical model for browning of freshcut lotus root during storage[J].Postharvest biology and technology，2014，92：164-171.

[4] HE J F，ZHU Q，DONG X，et al.Oxyresveratrol and ascorbic acid O/W microemulsion：Preparation，characterization，antiisomerization and potential application as antibrowning agent on freshcut lotus root slices[J].Food chemistry，2017，214：269-276.

[5] DU J H，FU Y C，WANG N Y.Effects of aqueous chlorine dioxide treatment on browning of freshcut lotus root[J].LWTFood Science and Technology，2009，42（2）：654-659.

[6] SUN Y，ZHANG W，ZENG T，et al.Hydrogen sulfide inhibits enzymatic browning of freshcut lotus root slices by regulating phenolic metabolism[J].Food chemistry，2015，177：376-381.

[7] GAO J，LUO Y G，TURNER E，et al.Mild concentration of ethanol in combination with ascorbic acid inhibits browning and maintains quality of freshcut lotus root[J].Postharvest biology and technology，2017，128：169-177.

[8] 李新楠，王洪斌，嚴守雷，等.臭氧水對鮮切藕片保鮮效果的影響[J].食品研究與開發，2016，37（8）：178-184.

[9] XING Y G，LI X H，XU Q L，et al.Effects of chitosanbased coating and modified atmosphere packaging（MAP）on browning and shelf life of fresh-cut lotus root（Nelumbo nucifera Gaerth）[J].Innovative food science & emerging technologies，2010，11（4）：684-689.

[10] 郭衍銀，李玲.高 O2薄膜氣調包裝對鮮切蓮藕保鮮效果的影響[J].現代食品科技，2013，29（10）：2447-2452.

[11] 高晗，孫俊良，高愿軍，等.氣調包裝對鮮切蓮藕保鮮效果研究[J].食品科學，2008，29（10）：612-614.

[12] 車東，盧立新.鮮切蓮藕氣調包裝及其質量評價[J].食品與生物技術學報，2008，27（1）：44-48.

[13] 孔萍，孫杰，易陽，等.基于單純形-重心設計優化氣調包裝冷鮮豬肉的氣體比例[J].食品工業科技，2016，37（7）：310-315.

[14] 中華人民共和國衛生部.食品微生物學檢驗 菌落總數測定：GB 4789.2—2010[S].北京：中國質檢出版社，2010.

[15] HU J Q，YANG L Z，WU W J，et al.Slicing increases antioxidant capacity of freshcut lotus root （Nelumbo nucifera G.）slices by accumulating total phenols[J].International journal of food science & technology，2014，49（11）：2418-2424.

[16] 中華人民共和國農業部.鮮切蔬菜：NY/T 1987—2011[S].北京：中國農業出版社，2011.

[17] 廣東省衛生和計劃生育委員會.非預包裝即食食品微生物限量：DBS 44/006—2016[S].廣東省衛生和計劃生育委員會，2017.