不同包裝形式和貯藏方式對脫水馬鈴薯片品質(zhì)的影響

王輝，雷尊國，王梅，陳中愛，唐建波，劉敏，劉嘉*

1(貴州省農(nóng)科院生物技術(shù)研究所，貴州 貴陽，550025) 2(華中農(nóng)業(yè)大學 食品科學技術(shù)學院，環(huán)境食品學教育部重點實驗室，湖北 武漢，430070)

馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)，又稱地蛋、土豆、洋山芋等，與小麥、稻谷、玉米、高粱并成為世界五大作物[1]?，F(xiàn)階段馬鈴薯已被列為我國的主糧之一[3]，其種植面積擴大，產(chǎn)量增加，馬鈴薯的相關(guān)加工方式不斷提升。脫水馬鈴薯片是云貴川一帶對馬鈴薯保藏的方式之一，是馬鈴薯經(jīng)清洗、去皮、切片、漂燙、干燥等工藝后直接進行包裝貯藏的一種脫水蔬菜，具有質(zhì)量輕、包裝簡便、貨架期長等優(yōu)點[4]。脫水馬鈴薯片經(jīng)漂燙、干燥后，含水量少、酶活性降低，能有效抑制微生物的滋生，提高產(chǎn)品品質(zhì)，延長產(chǎn)品貯藏期[5]。脫水馬鈴薯片經(jīng)過脫水加工使其保持特有風味、色素和營養(yǎng)素，經(jīng)油炸后常常作為一道休閑美食，在貴州省農(nóng)民家庭里幾乎每家都會制作該產(chǎn)品并常作為冬季食用的菜肴，這恰好能滿足人們在非馬鈴薯收貨季節(jié)對馬鈴薯的需求。

脫水馬鈴薯片水分含量低，易吸水回潮，在貯藏過程中，理化性質(zhì)易受貯藏環(huán)境的影響，使產(chǎn)品水分含量發(fā)生變化，導致其質(zhì)地發(fā)生變化，使產(chǎn)品品質(zhì)下降，失去商品價值和食用價值。色澤是衡量產(chǎn)品質(zhì)量及衛(wèi)生安全的一個重要標志，貯藏期間發(fā)生色變主要是由各種微生物作用、酶促褐變、非酶褐變及維生素C的不穩(wěn)定性引起的[6]，同時，產(chǎn)品色澤受水分、微生物、溫度、氧氣和光照的影響，造成產(chǎn)品發(fā)黃、顏色變暗[7]。因此，包裝形式以及貯藏環(huán)境是影響脫水馬鈴薯片的品質(zhì)重要因素之一。包裝材料的透氣性、透水性影響產(chǎn)品吸潮程度及微生物的生長情況，適宜的包裝可保護脫水馬鈴薯片免受或減少外界環(huán)境因素的影響，減緩營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解的程度[8]，保證產(chǎn)品品質(zhì)。目前，脫水馬鈴薯片采取的大多是麻袋包裝、室溫放置等較粗放的包裝和貯藏方式，嚴重影響產(chǎn)品品質(zhì)和衛(wèi)生安全。因此，有必要對脫水馬鈴薯片的包裝形式以及貯藏環(huán)境進行研究。本文通過對散裝食品袋、自封袋、牛皮袋、鋁箔袋、編織袋、塑料盒、紙盒、真空包裝、充氮包裝以及3種貯藏方式高溫高濕(溫度 37 ℃，相對濕度90%)、冷藏(4 ℃)、凍藏(-18 ℃)進行實驗，以脫水馬鈴薯片的水分含量、色澤、硬度、破碎力和菌落總數(shù)含量為指標，研究其貯藏1年的品質(zhì)變化情況，揭示包裝形式和貯藏環(huán)境對脫水馬鈴薯片品質(zhì)的影響，為馬鈴薯相關(guān)產(chǎn)業(yè)的貯藏提供理論基礎(chǔ)及技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

馬鈴薯，品種為青薯9號，由貴州省生物技術(shù)研究所提供；食鹽、花椒、 散裝食品袋、自封袋、鋁箔袋、牛皮紙袋、編織袋、塑料盒、紙盒，購于花溪區(qū)合力超市。

1.2 儀器與設(shè)備

TMS-Pro質(zhì)構(gòu)儀，北京盈盛恒泰科技有限公司；Nh310色差儀，上?？_卡超儀器有限公司；BKQ-B50II全自動高壓蒸汽滅菌鍋，山東博科科學儀器有限公司；熱泵干燥機，上海濕騰設(shè)備有限公司；LRH-70電熱恒溫培養(yǎng)箱，海精密儀器儀表有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 脫水馬鈴薯片制作工藝

原料→篩選→清洗→去皮→切片→浸泡→漂燙→冷去→干燥→包裝→成品→貯藏

1.3.2 樣品貯藏

取脫水馬鈴薯片樣品，分成12份，每份100 g，具體見表1。其中3份經(jīng)散裝食品袋包裝后分別置于高溫高濕(溫度37 ℃，相對濕度90%)、冷藏(4 ℃)和凍藏(-18 ℃)3種不同環(huán)境下貯藏12個月；另外9份經(jīng)不同包裝材料包裝后置于常溫常濕(室溫自然環(huán)境下)條件下貯藏12 個月。

表1 包裝形式和貯藏方式Table 1 packaging methods andstorage environments

注：1～7、10、11、12為正常密封包裝；1～9組貯藏于常溫常濕；冷藏溫度為 4 ℃；凍藏溫度為-18 ℃；高溫高濕為溫度 37 ℃，相對濕度90%

1.3.3 水分的測定

參照 GB5009.3—2016食品安全國家標準食品中水分的測定中直接干燥法測定,測定3次取平均值。

1.3.4 色差的測定

使用Nh310便攜式色差儀測定脫水馬鈴薯片亮度L、紅綠值a、黃藍值b，每個樣品平行測定6次，取平均值[9]。

1.3.5 硬度與破碎力的測定

采用TPA法測定硬度和破碎力，使用P/36R圓柱形探頭，68%的壓縮比例，觸發(fā)力0.15 N，30 mm/min測試速率下降距離15 mm。每個樣品平行測定4 次取平均值[10]。

1.3.6 菌落總數(shù)的測定

按照GB 4789.2—2016食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定方法，取樣測定。

1.4 統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2016和Origin 9.0軟件進行分析并制圖，采用SPSS18.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，顯著水平P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同貯藏條件下脫水馬鈴薯片的水分含量分析

水分含量會影響脫水馬鈴薯片的穩(wěn)定性、微生物含量等，水分含量過高會降低脫水馬鈴薯片的品質(zhì)(如褐變、加速氧化等)和貯藏性能以及引發(fā)食品安全性問題[11]。圖1 所示為貯藏期間不同包裝處理對脫水馬鈴薯片水分含量的影響。未貯藏前脫水馬鈴薯片的含水量為 12.77%，充氮包裝、真空包裝、冷藏和冷凍在貯藏期間中含水量變化較穩(wěn)定，高溫高濕貯藏和編織袋常溫常濕水分含量隨時間的增加而急劇增加，分別到達19.99%和20.59%。在貯藏過程中充氮包裝、真空包裝以及凍藏和冷藏能有效防止脫水馬鈴薯片吸潮，保持產(chǎn)品品質(zhì)。

圖1 不同貯藏條件下脫水馬鈴薯片的水分含量Fig.1 Content of moisturet in dehydrated potato chips under different storage conditions

2.2 不同貯藏條件下脫水馬鈴薯片的色差分析

脫水馬鈴薯片的色澤受環(huán)境中氧氣分壓、水分以及細菌繁殖程度等許多因素的影響[12-13]。色差L值反映的是產(chǎn)品的亮度，其在0～100變化，0表示黑色，100表示白色。馬鈴薯中除了含有大量的多酚氧化酶外，還含有大量的抗壞血酸，二者均極易引起產(chǎn)品色澤變化[14]。由圖2可知，貯藏期間脫水馬鈴薯片的L值呈下降趨勢，綜合比較9種包裝方式和3種貯藏方式，使用充氮包裝、真空包裝與牛皮紙包裝的脫水馬鈴薯片在亮度保持方面效果較好，充氮氣包裝的脫水馬鈴薯片的L值下降速率最慢，高溫高濕組的L值下降速度最快，其原因可能是充氮包裝可以有效隔絕空氣中的氧氣和水分，包裝內(nèi)氣體的氧分壓低,酚類物質(zhì)的氧化反應速度較低，降低了產(chǎn)品色澤變化速率，而高溫高濕組使干馬鈴薯部發(fā)生氧化褐變，導致色澤加深[15-16]；其次是編制袋組樣品L值下降幅度較大，編制袋包裝不僅受氧氣和水分的影響，微生物的滋生也是影響其色澤變化的重要原因[12]。充氮包裝、真空包裝與牛皮紙包裝與普通鋁編織袋包裝的脫水馬鈴薯片相比，可顯著抑制片L值的降低，說明空氣的濕度、氧氣和微生物對脫水馬鈴薯片亮度的影響較大。

圖2 不同包裝處理對脫水馬鈴薯片L值影響Fig.2 Effect of different packaging treatments on L value of dehydrated potato chips

a值為紅綠值，a>0時，值越大紅色度越深，a<0時，其絕對值越大綠色度越深。由圖3可知，樣品在不同包裝和貯藏條件下a值呈現(xiàn)上升趨勢，貯藏1個月時a值差異不顯著(P>0.05)，第1個月以后高溫高濕條件呈顯著性變化(P<0.05)，脫水馬鈴薯片在高溫高濕條件下貯藏因水分和氧氣的作用使得產(chǎn)品發(fā)生褐變反應引起色澤變深[17]。相其次編織袋包裝的脫水馬鈴薯片增幅較大，主要是由于編織袋包裝是一種透氣性的包裝袋，干馬鈴薯貯藏過程因受到外界氧氣和水分的作用，發(fā)生褐變，使色澤加深，a值增加。充氮包裝、真空包裝、冷凍和冷藏的產(chǎn)品a值變化較小。

圖3 不同包裝處理對脫水馬鈴薯片a值影響Fig.3 Effect of different packaging treatments on a value of dehydrated potato chips

b值表示黃藍值，b>0時，取值越大顏色越黃，b<0時，其絕對值越大顏色越藍。由圖4可知，b值在貯藏過程中整體變化較小。充氮包裝的b值由貯藏前25.19在貯藏12個月后降到22.01，b值變化最小，由于氮氣性質(zhì)穩(wěn)定，不易于產(chǎn)品成分發(fā)生反應，同時充氮氣有效降低樣品包裝中的氧分壓，有利于產(chǎn)品色澤的保護，其次變化較小的分別是抽真空包裝、冷藏和凍藏貯藏。高溫高濕組的b值變化呈直線式增加，由最初的25.19增加至45.95，其中，在0～1個月貯藏段增幅最顯著，增幅為41.63%，后期呈現(xiàn)緩慢線性增加。在貯藏初期，脫水馬鈴薯片因干燥脫水，水分含量較少，當放置于高溫高濕的環(huán)境中時，水分含量增加，高溫和含水量是影響產(chǎn)品美拉德反應的因素之一，導致產(chǎn)品變黃；同時，水分的分解使環(huán)境氧自由基增加，加速產(chǎn)品氧化變質(zhì)，從而引起色澤變化[18]，b值增加。錫箔紙包裝組樣品b值變化較大，我們推測這可能與包裝材料的成分有關(guān)，是否在常溫常壓條件下貯藏錫箔紙會吸收空氣的部分熱能，使樣品發(fā)生氧化反應，導致色澤變化。綜合分析脫水馬鈴薯片的色澤(L、a、b值)變化，充氮包裝和抽真空包裝對樣品色澤保護較好。

圖4 不同包裝處理對脫水馬鈴薯片b值的影響Fig.4 Effect of different packaging treatments on b value of dehydrated potato chips

2.3 不同儲藏條件下脫水馬鈴薯片的硬度分析

硬度值為樣品斷裂所需要的最大力，產(chǎn)品越硬，數(shù)值越大[20]。由表2可知，不同處理的脫水馬鈴薯片在貯藏過程中的硬度變化存在顯著差異(P<0.05)。樣品在貯藏過程中硬度值整體呈下降趨勢，可能與樣品在貯藏過程中吸收水分和氧氣有關(guān)[21]。樣品貯藏12個月后除充氮包裝、真空包裝與錫箔袋包裝差異顯著外(P<0.05)，其余幾種包裝及貯藏方式均無顯著性差異(P>0.05)。編織袋包裝與高溫高濕貯藏條件下樣品的硬度值由最初的(23.22±2.05)分別降低到(2.36±1.88)與(2.97±1.13)，說明透氣的包裝材料增大了樣品與水分接觸的機會，導致產(chǎn)品硬度降低，品質(zhì)變差；同時編織袋，包裝極易受微生物的侵害，使樣品發(fā)軟[13]。貯藏期間充氮包裝和抽真空包裝，與其他幾種包裝材料相比硬度降低較小，說明充氮包裝與真空包裝對維持脫水馬鈴薯片的硬度有一定的作用，是一種較好的包裝方式。

表2 不同貯藏條件對脫水馬鈴薯片硬度的影響Table 2 Effect of storage conditions on the firmness of dehydrated potato chips

注：同一列標示的不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)

2.4 不同貯藏條件下脫水馬鈴薯片的破碎力分析

用破碎力來表征脫水馬鈴薯片的脆度，破碎力大小與脆度呈現(xiàn)反比關(guān)系[20]。由表3可知，不同貯藏條件下樣品的破碎力存在顯著性差異(P<0.05)。樣品在貯藏過程中破碎力在貯藏過程中呈緩慢上升趨勢，可能是由于干制后的馬鈴薯片水分含量低，吸水易回朝，導致破碎力升高，脆度降低。貯藏12個月后充氮包裝、真空包裝和錫箔袋包裝的樣品破碎力變化最小，這是由于樣品經(jīng)過熱燙預處理后，細胞發(fā)生皺縮，細胞間會保留一定的水分，在干燥過程中減少了樣品多孔性程度，從而提高了其破碎力，但由于充氮和真空條件下與氧氣和空氣中水分隔離，由于樣品環(huán)境周圍的水分含量低于樣品內(nèi)部水分含量，因此原料細胞間隙中的水分會發(fā)生汽化蒸發(fā)，增加組織結(jié)構(gòu)的通透性，具有增強樣品脆度的效果[22]。高溫高濕組與編織袋組的樣品破碎力變化最大，其增幅分別為 76.39%和66.07%，由于樣品含水量較低，在高溫高濕的環(huán)境中樣品吸收水分，導致破碎力增加，脆度降低。由于編織袋屬于一種透氣性的包裝，在此包裝下的樣品置于常溫常壓下，極易吸收空氣的水分導致脆度降低。采用紙盒包裝的樣品在常溫常壓下其破碎力相對較大，采用紙盒包裝不但樣品會吸收空氣中水分，同時紙盒也會吸收空氣中的水分，在貯藏過程中紙盒會發(fā)生發(fā)霉、坍塌，嚴不僅會影響產(chǎn)品的脆度，同時包裝盒發(fā)霉會引起產(chǎn)品的安全性問題。因此脫水馬鈴薯片的包裝采用充氮包裝和真空包裝較好。

表3 不同包裝方式對脫水馬鈴薯片破碎力的影響Table 3 Effect of different packing forms on the rupture of dehydrated potato chips

2.5 不同貯藏條件下脫水馬鈴薯片的菌落總數(shù)分析

行業(yè)標準NY/T 959—2006 (脫水蔬菜)中對脫水蔬菜的菌落總數(shù)的要求<100 000 CFU/g。由表4可知，經(jīng)充氮包裝和真空包裝的樣品菌落總數(shù)含量最少且與貯藏初期樣品中菌落總數(shù)含量基本一樣，充氮包裝和真空包裝隔絕了氧氣，貯藏前期微生物生長緩慢，有效地抑制了微生物的繁殖，說明充氮包裝和真空包裝再結(jié)合冷藏或凍藏能有效減緩微生物的生長繁殖，保證樣品的安全性。其他幾組的菌落總數(shù)含量隨著貯藏時間的延長而不斷升高，經(jīng)編織袋包裝、紙盒包裝和高溫高濕條件貯藏下樣品微生物含量較其他幾種包裝貯藏方式多，特別是經(jīng)編織袋包裝的樣品在貯藏9個月后菌落總數(shù)已經(jīng)達到多不可計，同時產(chǎn)品表面出現(xiàn)大面積發(fā)霉，樣品已經(jīng)完全失去食用性；經(jīng)紙盒包裝的樣品表面也產(chǎn)生霉菌。

表4 不同包裝方式對脫水馬鈴薯片菌落總數(shù)的影響 單位：CFU/g

3 結(jié)論

脫水馬鈴薯的包裝形式不但可以有效地抗壓、阻氣、抑氧、保鮮，同時可以長期保持產(chǎn)品的色、香、味、形和營養(yǎng)價值，抑制微生物的生長和繁殖。不同包裝形式(散裝食品袋、自封袋、牛皮袋、鋁箔袋、編織袋、塑料盒、紙盒采、真空包裝、充氮包裝)和貯藏方式(高溫高濕、冷藏、凍藏)的脫水馬鈴薯片在貯藏期間水分含量、色差(L、a、b值)、硬度、破碎力及菌落總數(shù)呈現(xiàn)顯著性差異。編織袋包裝和高溫高濕貯藏產(chǎn)品水分和破碎力增加最顯著(P<0.05)，色差值和硬度下降最快，編織袋包裝的菌落總數(shù)在9個月時達到多不可計，產(chǎn)品表面出現(xiàn)大面積發(fā)霉，已失去食用價值，主要的原因是產(chǎn)品吸水變軟，進而為微生物滋生提供了條件，同時，在本試驗中是漂燙后直接干燥，并未進行其他的漂白或滅酶處理(一般采用SO2煙熏或添加護色劑等)，因此，樣品中可能存在未完全殺滅的酶，進而引起色澤改變；采用紙盒包裝的產(chǎn)品，紙盒吸濕坍塌，產(chǎn)品表面發(fā)霉。充氮包裝、真空包裝、冷藏和凍藏的脫水馬鈴薯片水分含量變化較小，總體色差變化較小，硬度較小且脆性良好，對保持產(chǎn)品品質(zhì)作用較好，菌落總數(shù)與貯藏初期基本一致，產(chǎn)品安全性得以保證。由于真空包裝的產(chǎn)品破碎率較多，可采用充氮包裝結(jié)冷藏的方式能長期保藏產(chǎn)品。