低溫等離子體對(duì)低鹽泡菜生花腐敗的抑制及貯藏期品質(zhì)的影響

侯新磊，趙 楠，葛黎紅，梅 源，曾雪晴，嚴(yán)文靜，章建浩,*

（1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210095；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，四川 成都 610066；3.四川師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610101）

泡菜腐敗是指由腐敗微生物及其代謝產(chǎn)物引起的泡菜表面形成白色浮膜或點(diǎn)片狀白斑（生花），并出現(xiàn)色澤變暗、質(zhì)構(gòu)軟爛、異味物質(zhì)和有害物質(zhì)產(chǎn)生等一系列品質(zhì)劣化甚至存在安全風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)象[1]，是泡菜貯運(yùn)過(guò)程中引起經(jīng)濟(jì)損失的主要食品安全問(wèn)題，僅四川泡菜每年因產(chǎn)品腐敗導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)10億 元[2]，造成了巨大的生產(chǎn)資源浪費(fèi)。低鹽泡菜的乳酸菌活性及其獨(dú)特發(fā)酵香氣對(duì)熱敏感，故實(shí)際生產(chǎn)中通常不經(jīng)熱殺菌，直接通過(guò)冷鏈進(jìn)行運(yùn)輸及銷售[3]。因此，物流過(guò)程中產(chǎn)品發(fā)酵仍持續(xù)進(jìn)行，低鹽環(huán)境下泡菜中乳酸菌產(chǎn)酸迅速，且產(chǎn)品低鹽、高酸的特性極易引起畢赤酵母、假絲酵母等產(chǎn)膜微生物利用乳酸迅速繁殖，在產(chǎn)品貯運(yùn)后期形成膜醭并引發(fā)生花腐敗，這不僅造成明顯的感官品質(zhì)劣變，極大地影響消費(fèi)者接受度，而且乳酸的大量消耗使泡菜體系pH值上升，導(dǎo)致對(duì)酸敏感的腐敗菌生長(zhǎng)抑制解除，腐敗菌的滋生進(jìn)一步加速了泡菜腐爛變質(zhì)、風(fēng)味劣化，甚至引發(fā)嚴(yán)重的食品安全問(wèn)題[4]。因此，采用低溫殺菌方法控制膜醭微生物是保證低鹽泡菜貯運(yùn)安全的關(guān)鍵。

介質(zhì)阻擋放電（dielectric barrier discharge，DBD）低溫等離子體殺菌是一種低破壞性的新型冷殺菌技術(shù)，可通過(guò)放電電離產(chǎn)生的活性氮/氧自由基、氧化劑、紫外光子及高能粒子等實(shí)現(xiàn)食品基質(zhì)表面微生物的滅活，具有能耗低、殺菌效果好、熱敏性食品感官品質(zhì)破壞小及無(wú)二次污染等多重優(yōu)勢(shì)[5-6]。隨著對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)、健康及品質(zhì)追求的提高，消費(fèi)者對(duì)最低限度加工的生鮮食品需求日益擴(kuò)大，DBD低溫等離子體對(duì)于生鮮食品的冷殺菌與保鮮成為研究熱點(diǎn)。目前，研究顯示DBD低溫等離子體處理在鮮切果蔬、肉及肉制品、水產(chǎn)品及其制品等多種生鮮產(chǎn)品的保質(zhì)、保鮮及貨架期延長(zhǎng)方面表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)[7-9]。已有研究發(fā)現(xiàn)DBD低溫等離子體對(duì)泡菜中產(chǎn)氣酵母殺菌效果明顯，并能緩解產(chǎn)品的脹袋問(wèn)題[10]。經(jīng)前期預(yù)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，DBD低溫等離子體可顯著抑制腌制蘿卜的膜醭生成，目前有關(guān)DBD低溫等離子體對(duì)低鹽泡菜產(chǎn)膜及生花腐敗的抑制作用研究尚鮮見(jiàn)報(bào)道。

本研究模擬泡菜包裝產(chǎn)品的生產(chǎn)及物流過(guò)程，對(duì)發(fā)酵1 d的低鹽泡菜包裝后進(jìn)行DBD低溫等離子體殺菌處理，并進(jìn)行25 ℃常溫貯藏實(shí)驗(yàn)，探究DBD低溫等離子體對(duì)低鹽泡菜生花腐敗的抑制及貯藏品質(zhì)的影響，以期為低鹽泡菜包裝產(chǎn)品品質(zhì)及安全控制提供新思路。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮白蘿卜、紅皮蘿卜、胡蘿卜、大蒜、泡菜鹽、礦泉水均購(gòu)于成都生鮮超市；發(fā)酵老母水由四川眉山某泡菜企業(yè)提供。

平板計(jì)數(shù)瓊脂（plate counting agar，PCA）培養(yǎng)基、MRS（Man-Rogosa-Sharpe）瓊脂培養(yǎng)基、孟加拉紅瓊脂（red bengal agar，RBA）培養(yǎng)基、酵母浸出粉胨葡萄糖肉湯（yeast extract peptone dextrose broth，YPDB）、月桂基硫酸鹽胰蛋白胨肉湯（lauryl sulfate tryptose broth，LSTB）、煌綠乳糖膽鹽肉湯（bright green lactose bile broth，BGLB） 青島海博生物技術(shù)有限公司；乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、硼酸 成都金山試劑有限公司；亞硝酸鈉、對(duì)氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、氫氧化鈉標(biāo)液 成都科隆試劑有限公司；所有試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

DBD低溫等離子體設(shè)備由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院、蘇州屹潤(rùn)食品科技有限公司、南京屹潤(rùn)等離子體科技有限公司聯(lián)合研發(fā)；自動(dòng)封膜包裝機(jī) 浙江利強(qiáng)包裝科技公司；Synergy HTX多功能型酶標(biāo)儀 美國(guó)BioTek公司；CR-400色差儀 日本Chroma Meter公司；TA.XT. Plus質(zhì)構(gòu)儀 英國(guó)Stable Micro Systems公司；Intuvo9000-GC System-5977b氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀美國(guó)Agilent公司。

1.3 方法

1.3.1 泡菜制備及樣品處理

將白蘿卜洗凈、去皮，切成1 cm×1 cm×5 cm左右的條狀，將紅皮蘿卜、胡蘿卜切成較大的塊狀，大蒜去皮一并放入泡菜陶壇，發(fā)酵液為泡菜發(fā)酵老母水，蔬菜與老母水質(zhì)量比1∶2，以水封壇，參考企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)加工工藝，將泡菜壇置于25 ℃恒溫箱發(fā)酵1 d，得到發(fā)酵酸度穩(wěn)定的泡菜樣品備用。

樣品包裝：取泡白蘿卜條150 g于聚丙烯保鮮盒（150 mm×100 mm×30 mm）中，加入150 mL 2 g/100 mL NaCl溶液，隨后進(jìn)行聚乙烯薄膜密封包裝。隨機(jī)將全部樣品分為3 組，每組各15 盒。

樣品處理：對(duì)照組無(wú)任何殺菌處理；根據(jù)前期DBD低溫等離子體殺菌效果預(yù)實(shí)驗(yàn)，DBD組在電壓70 kV、頻率50 Hz條件下單次處理180 s，循環(huán)4 次；參考文獻(xiàn)[10]中低鹽泡菜的巴氏殺菌處理參數(shù)，選擇70 ℃水浴加熱處理30 min。處理后將3 組樣品置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱，分別于第0、1、2、3、5天取樣進(jìn)行微生物數(shù)量、色差、脆度測(cè)定，揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)和其他理化指標(biāo)為取樣后凍存于-80 ℃，待取樣結(jié)束（5 d）測(cè)定[11]。

1.3.2 微生物計(jì)數(shù)

取泡菜樣品，參考GB 4789.2—2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》進(jìn)行菌落總數(shù)的測(cè)定；參考GB 4789.35—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 乳酸菌檢驗(yàn)》進(jìn)行乳酸菌數(shù)的測(cè)定；參考GB 4789.15—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 霉菌和酵母計(jì)數(shù)》進(jìn)行酵母菌數(shù)的測(cè)定；參考GB 4789.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計(jì)數(shù)》進(jìn)行大腸菌群的測(cè)定。

產(chǎn)膜酵母的判定與計(jì)數(shù)：取泡蘿卜樣品25 g加入225 mL無(wú)菌生理鹽水搖勻，并依次用生理鹽水進(jìn)行10 倍梯度稀釋，取不同梯度稀釋樣液100 μL涂布于RBA平板于28 ℃培養(yǎng)48 h。用無(wú)菌接種環(huán)挑取所有不同形態(tài)的酵母菌菌落接種于含YPD液體培養(yǎng)基的96 孔板，每個(gè)菌落接種3 孔作為平行，并于28 ℃下培養(yǎng)48 h。將孔板中有膜醭產(chǎn)生的酵母計(jì)為產(chǎn)膜酵母，并對(duì)RBA平板上的產(chǎn)膜酵母計(jì)數(shù)[12]。

1.3.3 理化指標(biāo)測(cè)定

采用pH計(jì)及電位滴定法測(cè)定3 組貯藏不同時(shí)間泡菜發(fā)酵液的pH值和總酸質(zhì)量濃度[13]；參考GB 5009.33—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測(cè)定》中的分光光度法測(cè)定亞硝酸鹽質(zhì)量濃度。

1.3.4 色澤測(cè)定

采用色差儀，對(duì)各組泡蘿卜相同部位進(jìn)行亮度（L*值）、紅度（a*值）、黃度（b*值）測(cè)定，測(cè)定前經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)白板校正。每個(gè)樣品測(cè)定6 次，結(jié)果取平均值。

1.3.5 脆度測(cè)定

采用1 kg標(biāo)準(zhǔn)砝碼校正質(zhì)構(gòu)儀，然后對(duì)各組泡蘿卜相同部位進(jìn)行測(cè)定，選用P2探頭，測(cè)前、測(cè)中、測(cè)后速率均設(shè)為1 mm/s，壓縮應(yīng)變?cè)O(shè)為50%，測(cè)試距離固定為15 mm。每個(gè)樣品測(cè)定8 次，結(jié)果取平均值。脆度為探頭下壓過(guò)程中第1壓縮周期的第1個(gè)峰值處所測(cè)力，為物料最大承受壓力，單位為g。

1.3.6 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)相對(duì)含量測(cè)定

參考文獻(xiàn)[14]的方法，將5 mL泡菜發(fā)酵液置于20 mL自動(dòng)進(jìn)樣瓶進(jìn)行50 ℃振搖加熱20 min，萃取頭經(jīng)250 ℃老化30 min后插入進(jìn)樣瓶吸附30 min，隨后于250 ℃氣相色譜儀進(jìn)樣口處解吸5 min。氣相色譜條件：色譜柱為HP-5MS UI（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；載氣為He；流速1.0 mL/min；自動(dòng)無(wú)分流進(jìn)樣；升溫程序：初溫40 ℃維持3 min，然后以5 ℃/min升高至150 ℃，維持3 min，最后以10 ℃/min升高至250 ℃，維持3 min。質(zhì)譜條件：離子源和接口溫度分別為230 ℃和280 ℃；電子電離源；掃描范圍m/z35～550。經(jīng)NIST 17.L譜庫(kù)檢索，對(duì)匹配度大于750的物質(zhì)定性，采用面積歸一化法計(jì)算相對(duì)含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理與差異分析采用SPSS 24.0軟件，采用單因素方差分析、Duncan多重比較進(jìn)行差異顯著性分析；采用SIMCA 14.1軟件進(jìn)行偏最小二乘判別分析（partial least squares discriminant analysis，PLS-DA）；采用Origin 2021軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 DBD低溫等離子體殺菌對(duì)低鹽泡菜生花腐敗的影響

如圖1所示，貯藏終點(diǎn)（第5天）時(shí)不同處理組泡菜的外觀特征差異明顯，對(duì)照組已出現(xiàn)生花腐敗，泡菜水表面產(chǎn)生較多白色浮膜，且鹽水渾濁（圖1A）；巴氏殺菌組未生花，但蘿卜表面顏色變暗，且內(nèi)部組織紋路較明顯（圖1B）；DBD低溫等離子體殺菌組未生花，且鹽水清亮，蘿卜組織較為細(xì)嫩（圖1C）。上述結(jié)果表明低鹽泡菜在常溫貯藏過(guò)程中易發(fā)生生花腐敗，巴氏殺菌盡管可有效控制低鹽泡菜的生花現(xiàn)象，但對(duì)產(chǎn)品色澤、質(zhì)地造成明顯破壞，而DBD低溫等離子體處理不僅能有效控制低鹽泡菜在貯藏過(guò)程中的生花腐敗，還能保證產(chǎn)品具有較好的感官品質(zhì)。

圖1 貯藏終點(diǎn)不同處理組低鹽泡菜產(chǎn)品外觀對(duì)比Fig. 1 Comparison of appearance of low-salt paocai in different treatment groups at the end of storage

2.2 DBD低溫等離子體殺菌對(duì)低鹽泡菜貯藏期微生物數(shù)量的影響

為確定DBD低溫等離子體處理對(duì)低鹽泡菜貯藏期微生物數(shù)量的影響，對(duì)3 組泡菜中的菌落總數(shù)、乳酸菌、酵母菌及大腸菌群進(jìn)行計(jì)數(shù)。如圖2A～C所示，貯藏期間對(duì)照組菌落總數(shù)、乳酸菌、酵母菌數(shù)均不斷增長(zhǎng)并逐漸達(dá)到6～7（lg（CFU/g）），巴氏殺菌組在貯藏期間未檢測(cè)到活菌，DBD低溫等離子體處理后短時(shí)間內(nèi)（第0、1天）菌落總數(shù)、乳酸菌及酵母菌數(shù)均有不同程度的降低且明顯低于對(duì)照組，貯藏期間菌落總數(shù)對(duì)數(shù)值降低了1.54～3.55（lg（CFU/g））。其中DBD低溫等離子體對(duì)酵母菌的殺菌效果最好，處理后酵母菌數(shù)對(duì)數(shù)值第0天時(shí)較對(duì)照組降低2.31（lg（CFU/g）），貯藏第1天時(shí)較對(duì)照組降低4.21（lg（CFU/g）），在貯藏期間較對(duì)照組降低2.12～4.21（lg（CFU/g））。這是由DBD產(chǎn)生的·OH、NO·、1O2、O3及等直接氧化蝕刻，以及粒子間碰撞生成、H2O2并溶于發(fā)酵液的綜合作用結(jié)果[15]。此外，泡菜的酸性基質(zhì)利于和H2O2反應(yīng)生成高活性的ONOOH，ONOOH可直接透過(guò)微生物細(xì)胞膜，對(duì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)造成不可逆損傷[16]。對(duì)照組僅在第0天檢測(cè)到大腸菌群（4 300 MPN/100 g），巴氏殺菌和DBD低溫等離子體殺菌組在貯藏期間未檢出（圖2E），表明巴氏殺菌和DBD處理可將大腸菌群全部滅活。

為進(jìn)一步明確DBD對(duì)膜醭微生物的影響，對(duì)酵母菌中的產(chǎn)膜酵母進(jìn)行計(jì)數(shù)。第0天3 組泡菜中均未檢測(cè)到產(chǎn)膜酵母，表明產(chǎn)品包裝后產(chǎn)膜微生物初始菌數(shù)很少。第3天對(duì)照組開(kāi)始檢測(cè)到產(chǎn)膜酵母（2.81（lg（CFU/g））），表明已開(kāi)始發(fā)生生花腐敗，貯藏3～5 d迅速增長(zhǎng)，第5天增長(zhǎng)至6.17（lg（CFU/g）），并出現(xiàn)生花現(xiàn)象，這可能是貯藏期間產(chǎn)品內(nèi)部環(huán)境發(fā)生變化導(dǎo)致了產(chǎn)膜酵母的快速生長(zhǎng)。DBD低溫等離子體殺菌組在第5天時(shí)檢測(cè)到產(chǎn)膜酵母（1.64（lg（CFU/g））），比同時(shí)期對(duì)照組產(chǎn)膜酵母數(shù)對(duì)數(shù)值降低4.53（lg（CFU/g）），且其生長(zhǎng)趨勢(shì)明顯放緩，泡菜未生花，表明DBD低溫等離子體處理對(duì)產(chǎn)膜酵母具有良好的殺滅效果，即便部分產(chǎn)膜真菌未被完全殺滅，但在貯藏期其成膜能力也受到較大影響。原因可能是DBD低溫等離子體處理抑制產(chǎn)膜酵母產(chǎn)膜相關(guān)基因如FLO基因家族的表達(dá)，進(jìn)而影響產(chǎn)膜相關(guān)系列蛋白表達(dá)，使其成為浮游態(tài)，從而抑制了其生長(zhǎng)及成膜生花[17-18]。綜上，DBD低溫等離子體處理可通過(guò)抑制產(chǎn)膜酵母生長(zhǎng)并破壞其成膜能力有效控制泡菜生花腐敗，同時(shí)保留部分乳酸菌活性，有利于保證產(chǎn)品的益生功效。

圖2 不同處理對(duì)低鹽泡菜貯藏期間微生物數(shù)的影響Fig. 2 Effect of different treatments on the microbial load of low-salt paocai during storage

2.3 DBD低溫等離子體處理對(duì)低鹽泡菜貯藏期品質(zhì)的影響

2.3.1 DBD低溫等離子體處理對(duì)低鹽泡菜貯藏期pH值和總酸質(zhì)量濃度的影響

pH值及總酸含量反映了泡菜的發(fā)酵狀態(tài)，總酸質(zhì)量濃度在0.6～0.8 g/100 mL之間的泡菜風(fēng)味口感最佳[19]。如圖3所示，巴氏殺菌造成乳酸菌被全部滅活，貯藏期間始終保持較高的pH值和較低的總酸質(zhì)量濃度。對(duì)照組在貯藏0～3 d pH值從4.26降低至3.49，總酸質(zhì)量濃度從0.11 g/100 mL上升至0.48 g/100 mL，但貯藏3 d后pH值上升且總酸質(zhì)量濃度下降，第5天pH值達(dá)3.89，總酸質(zhì)量濃度降低至0.17 g/100 mL，這可能是因?yàn)樵诖似陂g產(chǎn)膜酵母大量繁殖導(dǎo)致乳酸消耗增加，同時(shí)pH值升高也表明產(chǎn)品開(kāi)始出現(xiàn)腐敗[20]。DBD低溫等離子體殺菌組pH值從4.17逐漸降低至3.25，總酸質(zhì)量濃度從0.13 g/100 mL逐漸上升至0.65 g/100 mL，并在貯藏終點(diǎn)（第5天）達(dá)到了口感最佳的酸度范圍，這可能是由于DBD低溫等離子體對(duì)酵母菌的殺菌效果優(yōu)于乳酸菌，從而保證了乳酸菌在體系內(nèi)的優(yōu)勢(shì)地位，乳酸菌數(shù)量在貯藏期間不斷上升，此外也與DBD低溫等離子體處理對(duì)消耗酸的產(chǎn)膜酵母的抑制作用有關(guān)。以上結(jié)果表明，DBD低溫等離子體處理在抑制產(chǎn)膜酵母生長(zhǎng)的同時(shí)保證了乳酸菌在發(fā)酵體系中的優(yōu)勢(shì)地位，從而有效控制貯藏期間pH值的上升及產(chǎn)品腐敗。

圖3 不同處理對(duì)低鹽泡菜貯藏期間pH值（A）和總酸質(zhì)量濃度（B）的影響Fig. 3 Effect of different treatments on pH (A) and total acid content (B)of low-salt paocai during storage

2.3.2 DBD低溫等離子體處理對(duì)低鹽泡菜貯藏期亞硝酸鹽質(zhì)量濃度的影響

亞硝酸鹽是衡量泡菜食用安全性的重要指標(biāo)。由圖4可知，貯藏期間巴氏殺菌組亞硝酸鹽質(zhì)量濃度最低且變化不大，維持在2.30～3.26 mg/L。對(duì)照組在貯藏第1天的亞硝酸鹽質(zhì)量濃度為4.60 mg/L，貯藏1～3 d下降是因?yàn)槿樗峋粩喟l(fā)酵產(chǎn)酸，抑制體系內(nèi)雜菌的生長(zhǎng)，貯藏3～5 d又升高可能是pH值上升導(dǎo)致對(duì)不耐酸雜菌生長(zhǎng)的抑制解除[21]。DBD低溫等離子體殺菌組亞硝酸鹽質(zhì)量濃度在第0天最高，為6.52 mg/L，遠(yuǎn)低于GB 2762—2017《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量（含第1號(hào)修改單）》[22]限定的20 mg/kg（或mg/L），并且在貯藏1 d后亞硝酸鹽質(zhì)量濃度迅速下降至較低水平，第5天時(shí)僅檢出3.13 mg/L。由活性粒子碰撞產(chǎn)生并溶于泡菜發(fā)酵液中，其含量在貯藏期逐漸降低的變化趨勢(shì)與Qian Jing等[23]的研究結(jié)果一致。綜上，DBD低溫等離子體處理后短時(shí)間內(nèi)（第0天）會(huì)導(dǎo)致亞硝酸鹽含量有所上升，但遠(yuǎn)低于GB 2762—2017規(guī)定限值，并且在貯藏期間其含量迅速下降至較低水平。

圖4 不同處理對(duì)低鹽泡菜貯藏期間亞硝酸鹽質(zhì)量濃度的影響Fig. 4 Effect of different treatments on nitrite content of low-salt paocai during storage

2.3.3 DBD低溫等離子體處理對(duì)低鹽泡菜貯藏期色澤的影響

低鹽泡菜色澤可由L*、a*、b*值反映，3 個(gè)指標(biāo)分別表示顏色的明暗程度、紅綠程度和黃藍(lán)程度。由表1可知，3 組a*值較為接近，L*值和b*值差異較大。相較于對(duì)照組，DBD低溫等離子體處理后短時(shí)間內(nèi)（第0天）的L*、b*值顯著降低（P＜0.05），貯藏期間L*值逐漸與對(duì)照組接近，b*值偏高，但與對(duì)照組無(wú)顯著差異（P＞0.05）。巴氏殺菌組低鹽泡菜L*和b*值在貯藏期間一直顯著低于對(duì)照組和DBD低溫等離子體殺菌組（P＜0.05），這與Hou Yanan等[24]研究結(jié)果一致。上述結(jié)果表明DBD低溫等離子體處理對(duì)低鹽泡菜色澤影響不大，并能顯著改善巴氏熱殺菌造成的泡菜L*、b*值降低、表面顏色變暗。

表1 不同處理對(duì)低鹽泡菜貯藏期間色澤的影響Table 1 Effect of different treatments on color parameters of low-salt paocai during storage

2.3.4 DBD低溫等離子體處理對(duì)低鹽泡菜貯藏期脆度的影響

脆度在一定程度上反映了泡菜的質(zhì)構(gòu)特性，發(fā)酵過(guò)程中微生物分泌的胞外酶及蔬菜組織細(xì)胞的部分內(nèi)源酶對(duì)細(xì)胞壁聚合物的降解導(dǎo)致脆度逐漸降低、質(zhì)構(gòu)變軟[25-26]。如圖5所示，巴氏殺菌組低鹽泡菜脆度在貯藏期間明顯低于對(duì)照組和DBD低溫等離子體殺菌組；對(duì)照組在貯藏第1天時(shí)脆度最高，貯藏1～5 d逐漸降低；DBD低溫等離子體殺菌組脆度在貯藏2～5 d高于巴氏殺菌組和對(duì)照組，表明DBD低溫等離子體處理可改善熱殺菌導(dǎo)致的脆度下降，并適度減緩泡菜正常發(fā)酵過(guò)程中發(fā)生的質(zhì)構(gòu)軟化，這可能與DBD低溫等離子體殺菌和鈍酶的雙重作用有關(guān)[27]。

圖5 不同處理對(duì)低鹽泡菜貯藏期間脆度的影響Fig. 5 Effect of different treatments on brittleness of low-salt paocai during storage

2.3.5 DBD低溫等離子體處理對(duì)低鹽泡菜貯藏期揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響

揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)是泡菜風(fēng)味的重要組成部分，為探究不同處理對(duì)低鹽泡菜揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響，以物質(zhì)含量指標(biāo)為變量X，不同處理組樣本作為分類變量Y，對(duì)貯藏第0和5天的3 組泡菜樣品進(jìn)行PLS-DA。第0天模型為0.931、為0.988、Q2為0.979，第5天模型、Q2為0.985，表明兩個(gè)模型穩(wěn)定可靠[28]。雙標(biāo)圖中的小橢圓和大橢圓分別表示置信度為75%和100%。

由圖6A可知，第1主成分解釋了71.8%的變量信息，第0天巴氏殺菌組與第1主成分呈明顯負(fù)相關(guān)，而對(duì)照組和DBD低溫等離子體殺菌組與第1主成分呈正相關(guān)，表明DBD低溫等離子體處理對(duì)低鹽泡菜主體風(fēng)味物質(zhì)影響不大，而巴氏殺菌對(duì)風(fēng)味物質(zhì)造成較大影響。對(duì)照組和DBD低溫等離子體殺菌組在第1主成分貢獻(xiàn)較大的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)有己酸、丁酸丁酯、2,4-二甲基苯甲醛、乙酸、辛酸、乙酸乙酯、癸酸乙酯、2-乙基己醇和丁酸乙酯。揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)中，二甲基二硫、三芥子酸甘油酯、二甲基三硫及3-(甲硫基)丙基異硫氰酸酯與巴氏殺菌組密切相關(guān)；異戊醇、2,2-二甲基-4-戊烯醛、17-十八炔酸及2,4-二叔丁基苯酚與對(duì)照組密切相關(guān)；丙酸丁酯、苯甲醛及10-十一烯醛與DBD低溫等離子體殺菌組密切相關(guān)，與文獻(xiàn)[29]研究結(jié)果相似。其中二甲基二硫、三芥子酸甘油酯、二甲基三硫、異戊醇、丙酸丁酯的變量投影重要性（variable importance projection，VIP）值大于1（圖6B），對(duì)3 組樣本分組貢獻(xiàn)較大。異戊醇呈醚香，丙酸丁酯呈果香，烯醛類、不飽和酸、苯酚、苯甲醛及含硫類物質(zhì)在泡菜中均較為常見(jiàn)，含量適宜可為泡菜提供清香、酸香、堅(jiān)果、辛辣等特殊香氣。其中含硫類物質(zhì)閾值極低，巴氏殺菌組由于含硫類物質(zhì)含量過(guò)多，導(dǎo)致泡菜呈腐爛蔬菜味[30-31]。綜上，DBD低溫等離子體處理后短時(shí)間內(nèi)（第0天）對(duì)泡菜主體風(fēng)味物質(zhì)影響不大，無(wú)對(duì)風(fēng)味不利的物質(zhì)產(chǎn)生，巴氏殺菌組風(fēng)味物質(zhì)與對(duì)照組和DBD低溫等離子體殺菌組明顯不同，風(fēng)味劣化嚴(yán)重。

由圖6C可知，貯藏期間巴氏殺菌組風(fēng)味物質(zhì)變化不大，貯藏第5天仍以含硫類物質(zhì)為主，對(duì)照組和DBD低溫等離子體殺菌組主要共有揮發(fā)性物質(zhì)為異丁酸丁酯、丁酸乙酯、異戊醇、乙酸、丁酸丁酯和乙酸乙酯。此時(shí)對(duì)照組已出現(xiàn)生花腐敗并伴有異味產(chǎn)生，而DBD低溫等離子體殺菌組未發(fā)生生花腐敗。兩組的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)差異主要表現(xiàn)為：二甲基二硫、二甲基三硫、異辛醇、癸酸乙酯、辛酸乙酯、苯乙醇、丁酸乙烯酯和3-甲基-4-庚酮這8 種物質(zhì)在對(duì)照組中含量較高；丙酸丁酯、辛酸、2,2-二甲基-4-戊烯醛、2,2-二甲基己酮、正己醇和2,4-二甲基苯甲醛這6 種物質(zhì)在DBD低溫等離子體殺菌組中含量較高。其中丙酸丁酯、二甲基二硫、異辛醇、癸酸乙酯、二甲基三硫和辛酸乙酯的VIP值大于1（圖6D），對(duì)兩組樣本分組貢獻(xiàn)較大。

圖6 不同處理組低鹽泡菜貯藏期間揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)PLS-DAFig. 6 PLS-DA analysis of volatile flavor compounds of low-salt paocai in different treatment groups during storage

為進(jìn)一步探究第5天對(duì)照組和DBD低溫等離子體組低鹽泡菜風(fēng)味差異與微生物的相關(guān)性，對(duì)貯藏期間上述14 種差異性揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)與微生物指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。由圖7可知，對(duì)照組中含量較高的二甲基二硫、二甲基三硫、異辛醇、癸酸乙酯、苯乙醇和丁酸乙烯酯與產(chǎn)膜酵母數(shù)呈較顯著正相關(guān)（P＜0.01、P＜0.001），而DBD低溫等離子體殺菌組中含量較高的6 種差異性揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)與產(chǎn)膜酵母無(wú)明顯相關(guān)性。Ao Xiaolin等[32]將腐敗泡菜中分離的產(chǎn)膜真菌回接泡菜，發(fā)現(xiàn)二甲基二硫和二甲基三硫大量產(chǎn)生并導(dǎo)致泡菜出現(xiàn)刺激性氣味；張文娟等[33]發(fā)現(xiàn)相較于乳酸菌發(fā)酵，釀酒酵母接種的蘿卜泡菜中癸酸乙酯和辛酸乙酯含量明顯同步升高；此外，研究顯示假絲酵母、畢赤酵母均可通過(guò)苯丙氨酸代謝產(chǎn)生苯乙醇[34-35]。綜上所述，第5天對(duì)照組中含量較高的差異性揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)可能與低鹽泡菜中產(chǎn)膜酵母大量繁殖代謝有關(guān)，其中二甲基二硫和二甲基三硫含量的上升引發(fā)了泡菜的異味，DBD低溫等離子體處理抑制了產(chǎn)膜酵母生長(zhǎng)，從而與對(duì)照組風(fēng)味物質(zhì)存在較大差異，避免了含硫類物質(zhì)含量明顯增加導(dǎo)致的異味。

圖7 貯藏第5天泡菜中主要差異揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)與微生物的相關(guān)性熱圖Fig. 7 Heatmap showing the correlation between major differential volatile flavor compounds and microbial counts

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)從微生物、理化指標(biāo)、色差、質(zhì)構(gòu)及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)方面探究了DBD低溫等離子體對(duì)低鹽泡菜的冷殺菌、生花腐敗抑制效果及貯藏品質(zhì)的影響，得出以下結(jié)論：1）DBD低溫等離子體處理可顯著降低低鹽泡菜中的微生物數(shù)量（P＜0.05），與對(duì)照組相比，在貯藏期間將菌落總數(shù)對(duì)數(shù)值降低1.54～3.55（lg（CFU/g）），酵母菌數(shù)對(duì)數(shù)值降低2.12～4.21（lg（CFU/g）），抑制產(chǎn)膜酵母生長(zhǎng)并使大腸菌群全部滅活，同時(shí)保留一定數(shù)量的乳酸菌，保證了產(chǎn)品的益生特性；2）DBD低溫等離子體處理可有效控制貯藏期間pH值上升及產(chǎn)品的生花腐敗，pH值從4.17逐漸降低至3.25，總酸含量從0.13 g/100 mL逐漸上升至0.65 g/100 mL，DBD低溫等離子體處理后亞硝酸鹽質(zhì)量濃度雖有所上升，但峰值遠(yuǎn)低于GB 2762—2017限值，且在貯藏1 d后其含量迅速下降至較低水平；3）DBD低溫等離子體處理對(duì)泡菜色澤影響不大，并可適度減緩發(fā)酵過(guò)程中脆度的降低，改善了巴氏殺菌造成的色澤變暗及質(zhì)構(gòu)軟化；4）在揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)方面，DBD低溫等離子體處理后短時(shí)間內(nèi)（0 d）對(duì)泡菜主體風(fēng)味物質(zhì)影響較小，無(wú)對(duì)風(fēng)味不利的物質(zhì)產(chǎn)生，貯藏期間能有效控制二甲基二硫和二甲基三硫等異味物質(zhì)的產(chǎn)生。綜上所述，DBD低溫等離子體處理能在保證產(chǎn)品益生性的前提下有效控制貯藏期間發(fā)生pH值上升及生花腐敗，并改善熱殺菌造成的品質(zhì)劣變，在低鹽泡菜包裝產(chǎn)品的品質(zhì)及安全控制方面具有較好的應(yīng)用前景。在未來(lái)研究中將進(jìn)一步探究DBD低溫等離子體對(duì)低鹽泡菜貯藏過(guò)程中氨基酸、有機(jī)酸、糖組成等非揮發(fā)性物質(zhì)的影響。