真空袋裝紅糟姜酸生產工藝及貨架期預測

楊琪，黃菊，彭詩泳，毛瑞豐

(廣西大學 輕工與食品工程學院,南寧 530004)

紅糟酸是我國一種傳統發酵蔬菜，主要以紅曲霉菌[1]、乳酸菌為特色發酵菌。紅糟酸大類屬醬腌菜，具有營養豐富[2]、色澤鮮亮、香味獨特、口感脆嫩、酸辣適口的特點，并且有調節食欲和防治消化道傳染病的功效，因此深得當地人們的喜愛。作為廣西大瑤山地區的特色健康食品，紅糟姜酸是餐桌上一道亮麗的風景線。目前紅糟酸常見的包裝形式有泡菜壇和透明塑料罐，前者笨重、不便攜帶，后者保存期限不長，約45 d，開封后需盡快食用。

殺菌是食品工業質量安全控制的關鍵工序[3]，巴氏殺菌(pasteurization，PT)因其設備簡單、成本低、殺滅微生物的效果理想，是生產上常用的熱殺菌方式。張艷等[4]利用巴氏殺菌處理抽真空的韓國泡菜樣品，發現在65 ℃進行30 min殺菌處理能夠有效殺滅腐敗菌，使保質期可達到180 d。周子平等[5]研究殺菌方式對泡菜品質變化的影響。王梅等[6]對佛手瓜醬腌菜脆度的研究得出醬腌菜的最佳巴氏殺菌工藝為殺菌溫度85 ℃、殺菌時間10 min。王琳等[7]發現在殺菌溫度80 ℃、時間5 min、雙乙酸鈉10 g/kg的條件下，真空包裝麻醬調味料的貨架期延長了25%。本實驗將巴氏殺菌引入真空袋裝紅糟姜酸產品的制作工藝中。

真空包裝也稱減壓包裝，是將包裝容器內的空氣抽盡并密封，使容器內處于高度減壓狀態，空氣稀少，相當于低氧效果，能夠抑制需氧菌生長繁殖，以達到食品保持新鮮、無病腐發生的目的。真空處理應用廣泛[8]，胡秀虹等[9]將天然防腐劑、真空包裝和殺菌處理3種方法聯合應用于腌制韭菜根中，有效延長腌制韭菜根的保質期至6個月左右。梅明鑫等[10]研究發現鋁箔包裝比透明包裝更有利于延緩腌制白蘿卜品質發生劣變。Zhao等[11]發現與傳統的鹽溶液包裝相比，真空包裝對生物胺、亞硝酸鹽和氨基酸態氮的產生抑制效果最好。

食品加速貨架期實驗(ASLT)是一種有效、快速預測食品貨架期的方法，現在已經被大量地應用在食品科學的研究中，如面包[12]、泡菜[13-14]等。本文以紅糟姜酸為原料，引用Q10方法，通過加速貨架期實驗預測了真空袋裝紅糟姜酸產品的貨架期。

本實驗以紅糟姜酸為原料，通過改變紅糟姜酸的包裝形式，選擇適合的殺菌條件和真空包裝條件，從而確保紅糟姜酸的品質穩定性和安全性，并使用一些現代化、輕巧、便于攜帶的包裝材料，打破由于包裝運輸而帶來的銷售限制，有利于紅糟姜酸的推廣、銷售，為紅糟姜酸從地區性熱銷美食發展為全國性甚至全球性熱銷美食提供了可能性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅糟：產于廣西武宣；生姜、食鹽、米酒、辣椒、蒜米、純鋁箔包裝袋：市售；平板計數瓊脂。

pH計；TMS-PRO質構儀；MZ-320真空包裝機；HH.S21-6電熱恒溫水浴鍋；WYT-15型手持折光儀；電磁爐；匙、燒杯、玻璃棒、量筒、刀具、案板：由實驗室提供。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程

真空袋裝紅糟姜酸生產工藝見圖1。

圖1 真空袋裝紅糟姜酸生產工藝圖Fig.1 Production process of vacuum bagged red vinasse ginger acid

1.2.2 實驗工藝操作要點

1.2.2.1 紅糟姜酸的制作

選取完好、新鮮、無病害、無霉爛、無機械損傷的生姜，洗凈晾曬2～3 d備用。按一層紅糟一層生姜的順序把材料放進泡菜壇中(最后一層為紅糟)，再加上食鹽，最后倒入米酒。腌制10 d得到成熟紅糟姜酸[15]。

1.2.2.2 真空包裝

新產品采用20絲的純鋁箔真空袋對腌制成熟的紅糟姜酸進行包裝，凈含量：每袋20 g，封口真空度≤-0.1 MPa。

1.2.2.3 殺菌冷卻

樣品采用水浴法進行巴氏殺菌，待殺菌完成后將樣品放入清水中冷卻至室溫，即為成品。

1.2.3 單因素實驗

根據預實驗的結果，分別選取真空度(-0.04，-0.06，-0.08，-0.1 MPa)、殺菌時間(10，15，20，25 min)、殺菌溫度(65，70，75，80 ℃)3個因素為實驗對象，考察這3個因素對真空袋裝紅糟姜酸產品菌落總數、感官評分、質構的影響。

1.2.4 正交實驗

根據單因素實驗的結果進行正交實驗，以感官評分為評價指標，設計正交實驗，綜合觀察3個因素對真空袋裝紅糟姜酸產品的品質影響。實驗因素和水平見表1。

表1 正交實驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.5 感官指標與評分標準

采用感官評定法對紅糟酸進行感官評定。請食品工程學院研究生(10人)分別從色澤、香味、滋味和質地4個方面對新型紅糟產品進行感官評定，感官評價總分為100分。評分結果以10人綜合評分的平均值表示。感官評價標準見表2。

表2 紅糟姜酸感官評分標準Table 2 Sensory scoring standards of vacuum bagged red vinasse ginger acid

1.2.6 真空袋裝紅糟姜酸產品貨架期預測

經過單因素實驗和正交實驗得到的最優條件(真空度為-0.1 MPa，殺菌溫度為75 ℃，殺菌時間為10 min)制成的真空袋裝紅糟姜酸產品，采用加速貨架期實驗法(ASLT)對其貨架期進行預測。本實驗采用Q10法進行預測，設置溫差為10 ℃的兩個溫度(35，45 ℃)進行實驗。加速實驗的加速條件和抽樣實驗見表3，通過測定產品在貯藏過程中硬度、pH值的變化，直至達到貨架期終點(貨架期終點由同一批樣品常溫放置直至感官上已具有不可接受性的樣品測得)，以此預測產品的貨架期。

表3 加速貨架期實驗設計Table 3 Accelerated shelf life test design

1.2.7 指標測定方法

硬度采用質構儀測定；pH采用pH計測定，參照GB/T 10468-1989《水果和蔬菜產品pH值的測定方法》，每個樣品重復測定3次并取平均值；菌落總數參照GB 4789.2-2016《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》測定。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 真空度、殺菌時間、殺菌溫度對感官評分的影響

由圖2～圖4可知，真空度、殺菌時間、殺菌溫度這3個因素都影響新產品的感官評分，其中隨著真空度的增加，感官評分隨之增加；隨著殺菌時間的增加與殺菌溫度的升高，感官評分呈下降趨勢。由圖2可知，低真空度包裝的真空袋裝紅糟姜酸產品評分較低，可能是包裝內氣體留存較多，給微生物的生長繁殖提供了條件，內容物也隨之反應，導致口感、香味減弱；真空度在-0.06～-0.08 MPa上升較緩，說明這兩個真空度對紅糟酸的保藏效果相當，但當真空度上升到-0.1 MPa時，感官評分以較大幅度上升到90分，感官最優。說明真空包裝的真空度越高，所形成的無氧環境更能減弱微生物對紅糟姜酸品質的影響。

圖2 真空度對感官評分的影響Fig.2 Effect of vacuum degree on sensory score

圖3 殺菌時間對感官評分的影響Fig.3 Effect of sterilization time on sensory score

圖4 殺菌溫度對感官評分的影響Fig.4 Effect of sterilization temperature on sensory score

由圖3可知，殺菌時間越長，感官評分越低。殺菌時間在10～15 min時，感官評分下降較緩，15 min以后，感官評分以較大幅度下降。主要原因是隨著殺菌時間的增加，內容物發生了出水現象，影響香味與滋味，且殺菌時間越久，紅糟姜酸的硬度下降，影響口感。

由圖4可知，殺菌溫度越高，感官評分越低。殺菌溫度從65 ℃上升到70 ℃，感官評分下降非常緩慢，從70 ℃上升到75 ℃再到80 ℃感官評分下降較快。表明75 ℃以后溫度對紅糟姜酸的質地影響較大，這可能是原果膠在加熱條件下水解成果膠和果膠酸，使細胞間失去黏結性而變得松軟，脆度隨之下降，從而影響感官[16]。

2.1.2 真空度、殺菌時間、殺菌溫度對質構的影響

由圖5～圖7可知，真空度、殺菌時間、殺菌溫度這3個因素都影響紅糟姜酸的硬度和咀嚼性，其中產品包裝的真空度越高，紅糟姜酸的硬度越大、咀嚼性越好；隨著殺菌時間的增加與殺菌溫度的升高，其硬度和咀嚼性呈下降趨勢。由圖5可知，低真空度硬度較小，可能是包裝內氣體留存較多，給微生物的生長提供了條件，導致紅糟姜酸變軟，硬度和咀嚼性下降；當真空度為-0.06～-0.08 MPa時上升較緩，說明這兩個真空度對紅糟酸的保藏效果相當，但當真空度上升到-0.1 MPa時，硬度變化不大，最接近傳統新鮮產品，新鮮產品硬度為56.01 N。

圖5 真空度對質構的影響Fig.5 Effect of vacuum degree on texture

圖6 殺菌時間對質構的影響Fig.6 Effect of sterilization time on texture

圖7 殺菌溫度對質構的影響Fig.7 Effect of sterilization temperature on texture

由圖6可知，殺菌時間越長，紅糟姜酸的硬度、咀嚼性變化越大。殺菌時間從10 min上升到15 min時，硬度、咀嚼性下降較緩，15 min以后硬度和咀嚼性以較大幅度下降。

由圖7可知，殺菌溫度從70 ℃上升到75 ℃時，硬度和咀嚼性下降非常緩慢，從75 ℃上升到80 ℃時，產品的硬度和咀嚼性下降較快，表明75 ℃以后溫度對紅糟姜酸的質地影響較大。殺菌時間和殺菌溫度導致質構變化的主要原因可能是長時間加熱破壞了生姜的細胞結構、大小、空間排列及細胞間的結合力。

2.1.3 真空度、殺菌時間、殺菌溫度對菌落總數的影響

由圖8可知，隨著真空度的下降，菌落總數逐漸上升。在真空度為-0.1 MPa時有最小值，為100 CFU/g；-0.04 MPa和-0.06 MPa真空度下的菌落總數相差不大，分別為315 CFU/g和255 CFU/g，通過觀察菌落形態推測其為紅曲霉菌。通過上述數據可知，真空度越高，好氧微生物受到抑制，能減弱因微生物造成的食品腐敗變質，使得產品保存穩定。

圖8 真空度對菌落總數的影響Fig.8 Effect of vacuum degree on total number of colonies

由圖9可知，殺菌時間為10 min時已經可以殺滅絕大部分微生物，未經殺菌的對照組的菌落總數為3.5×104CFU/g，殺菌時間為10 min和15 min時菌落總數差異不大，分別為450 CFU/g和420 CFU/g，20 min和25 min時殺菌效果相當且殺菌徹底。觀察菌落發現，平板上絕大多數為紅曲霉菌，說明在65 ℃時并未被滅活，且殺菌時間10～25 min對其影響不大。

圖9 殺菌時間對菌落總數的影響Fig.9 Effect of sterilization time on total number of colonies

由圖10可知，隨著殺菌溫度的上升，菌落總數逐漸下降，在80 ℃有最小值，為400 CFU/g，65 ℃殺菌效果相對較弱，菌落總數為2 950 CFU/g，70 ℃和75 ℃溫度下的菌落總數相差不大，分別為777 CFU/g和500 CFU/g，說明70 ℃能使大多數菌滅活。

圖10 殺菌溫度對菌落總數的影響Fig.10 Effect of sterilization temperature on total number of colonies

因此，選取真空度為-0.06，-0.08，-0.1 MPa；殺菌時間為10，13，15 min；殺菌溫度為70，75，80 ℃繼續進行后續的正交實驗。

2.2 正交實驗結果

由表4極差R值分析可知，影響新型紅糟產品感官評分各因素的主次順序為A>C>B，即真空度>殺菌溫度>殺菌時間，與周子平的研究結果相符；由表5方差分析可知，真空度、殺菌時間和殺菌溫度均對真空袋裝紅糟姜酸產品的感官評分影響顯著(P<0.05)。從極差分析來看，真空袋裝紅糟姜酸的生產工藝組合為A3B1C2，而直觀分析的最優組合為A3B3C2。通過驗證實驗得出A3B1C2的感官評分為82.1，A3B3C2的感官評分為81.3，最終得出真空袋裝紅糟姜酸產品的最佳工藝為A3B1C2，即真空度為-0.1 MPa，殺菌溫度為75 ℃，殺菌時間為10 min。

表4 正交實驗結果Table 4 Orthogonal experiment results

續 表

表5 方差分析Table 5 Analysis of variance

2.3 成品分析

2.3.1 理化指標

可溶性固形物：11.2 °Bx；pH值：3.60；還原糖(以葡萄糖計)：3.658 mg/mL；總酸(以乳酸計)：12.60 g/L。

2.3.2 感官指標

色澤：紅糟顏色鮮艷，生姜色澤自然、明亮；

香味：紅糟姜酸特有香味保持較好；

滋味：味道鮮美，酸、咸、辣味適口宜人；

質地：組織細嫩，但清脆度略下降，較爽口。

2.4 真空袋裝紅糟姜酸貨架期預測

根據實驗結果可知，傳統包裝的紅糟酸達到貨架期終點時，硬度值為35.67 N，pH為3.54。由圖11和圖12可知，在35 ℃和45 ℃的溫度條件下，隨著貯藏時間的增加，真空袋裝紅糟姜酸的硬度和pH均呈現下降趨勢，貯藏初期下降速度較快，主要是因為初期紅糟姜酸中的乳酸菌還會持續發酵一定時間，導致紅糟姜酸品質下降。在35 ℃下，新產品在第85天時達到了貨架期終點，此時其硬度值為36.79 N，pH為3.56，均高于貨架期終點特定值；貯藏期到第86天時，真空袋裝紅糟姜酸的硬度值為33.53 N，pH為3.54，此時已低于貨架期終點特定值。在45 ℃下，新產品貯藏到第40天時，硬度值為35.72 N，pH值為3.56，仍高于貨架期終點特定值，貯藏到第41天時，其硬度值為35.31 N，pH為3.53，低于貨架期終點特定值。所以，在35 ℃和45 ℃的溫度下，真空袋裝紅糟姜酸產品的貨架期分別為85 d和40 d。

圖11 35 ℃下真空袋裝紅糟姜酸硬度和pH變化圖Fig.11 Change of hardness and pH of vacuum bagged red vinasse ginger acid at 35 ℃

圖12 45 ℃下真空袋裝紅糟姜酸硬度和pH變化圖Fig.12 Change of hardness and pH of vacuum bagged red vinasse ginger acid at 45 ℃

將35 ℃和45 ℃溫度下所得的貨架期80 d和45 d代入公式中求出Q10，即：

由公式θs(T1)=θs(T2)×Q10ΔT/10可得商業儲存溫度25 ℃下的貨架期為85×2.125(35-25)/10=180.625 d。

通過加速貨架期實驗可得出真空袋裝紅糟姜酸產品在商業儲存溫度25 ℃常溫貯藏條件下貨架期為180 d，比傳統包裝形式的紅糟酸貯藏期45 d多出了135 d。表明改良傳統紅糟酸的包裝形式和加入殺菌工藝更有利于紅糟酸的貯藏，且低溫有利于紅糟酸產品的貯藏。

3 結論

通過單因素實驗和正交實驗確定了真空袋裝紅糟姜酸產品的生產工藝，并采用加速貨架期實驗對最優條件下生產的真空袋裝紅糟姜酸產品進行了貨架期預測。結果顯示:影響紅糟酸產品品質的因素主次順序為真空度(A)>殺菌溫度(C)>殺菌時間(B)，最終得出真空袋裝紅糟姜酸產品的最佳工藝為A3B1C2，即真空度為-0.1 MPa，殺菌溫度為75 ℃，殺菌時間為10 min。該真空袋裝紅糟姜酸產品品質穩定、爽口美味、香氣協調，同時兼顧了品質與風味，最接近傳統新鮮紅糟酸的風味。此外，運用加速貨架期實驗測得該產品在商業儲存溫度25 ℃溫度下的貨架期為180 d。相比傳統塑料包裝的紅糟酸，本實驗改進了紅糟酸的包裝，將其小袋真空包裝，即吃即開、操作方便，并在生產過程中加入殺菌工藝，改變了紅糟酸產品保存時間不長、不方便運輸與攜帶的現狀，將保存時間從原來的45 d延長至180 d，為紅糟酸的現代化、標準化改良和推廣提供了參考依據。