軟包裝水煮筍超高壓殺菌工藝研究

袁　龍，盧立新，2，*，唐亞麗，2（.江南大學包裝工程系，江蘇無錫2422；2.江蘇省食品先進制造裝備技術重點實驗室，江蘇無錫2422）

軟包裝水煮筍超高壓殺菌工藝研究

袁龍1，盧立新1，2，*，唐亞麗1，2
（1.江南大學包裝工程系，江蘇無錫214122；2.江蘇省食品先進制造裝備技術重點實驗室，江蘇無錫214122）

旨在探尋適合軟包裝水煮筍的超高壓殺菌工藝，通過單因素實驗和正交實驗考察不同壓強、保壓時間、溫度三種工藝參數(shù)對水煮筍殺菌效果的影響，對數(shù)據(jù)進行相關性分析、驗證；并研究優(yōu)勢殺菌工藝下水煮筍的VC保留量，與同樣滿足商業(yè)無菌條件的高溫蒸汽滅菌相比較?；诒緦嶒灩に嚄l件，軟包裝水煮筍的最優(yōu)超高壓滅菌工藝為：壓強350MPa、保壓時間15min、溫度25℃，此工藝能滿足殺菌要求，且VC保留率為82.2%，而高壓蒸汽滅菌VC保留率僅為30.7%。

超高壓，滅菌，水煮筍，VC，包裝

竹筍是我國的特色農產品，因其味道鮮美、營養(yǎng)豐富，而被譽為“素食第一品”，是廣受消費者歡迎的營養(yǎng)、美容、保健食品。最近，隨著人們對竹筍藥用和食用價值的深入了解［1］，全球食用筍的消費以每年15%的速度飛速增長，我國筍制品的銷量與出口量也日益增多。然而傳統(tǒng)的熱殺菌工藝雖能有效殺滅微生物，但卻容易造成筍的營養(yǎng)成分流失和色香味品質下降；采用抗菌劑或輻射殺菌則可能引起食品安全性問題，影響產品的出口創(chuàng)匯。超高壓殺菌在實現(xiàn)食品殺菌的同時也能較好的保持食品原有的顏色、氣味、新鮮度，為當今世界熱點研究專題之一［2-3］。Miao等［4］研究了茭白超高壓處理工藝，表明超高壓可在室溫下殺滅微生物，避免高溫對筍內營養(yǎng)成分的影響；采用超高等靜壓殺菌對蘆筍保鮮，能有效保持其原有風味和營養(yǎng)成分，達到商業(yè)出口無菌要求［5］；目前筍類超高壓處理的研究非常少，肖麗霞等［6］進行了超高壓處理綠竹筍的研究，表明竹筍超高壓處理后與新鮮竹筍相比氨基酸基本沒有損失，但并未就此類產品的超高壓殺菌工藝進行研究和優(yōu)化；有研究發(fā)現(xiàn)，在常溫條件下，超高壓處理后的鮮榨獼猴桃汁中總VC保存率在85%以上［7］；而在熱殺菌處理中，過高的溫度會使VC的含量明顯降低，采用熱處理條件（73℃，15min）處理后的果汁VC的保留率僅為55%［8］。超高壓技術可以有效保持食品的色澤、風味及大部分營養(yǎng)成分，但高溫高壓條件卻能促進VC與氧氣的反應，造成食品中VC的損失，所以，控制處理溫度對超高壓食品VC含量的保持具有重要意義。

本文以軟包裝水煮筍為研究對象，依據(jù)國家相關食品衛(wèi)生要求，通過單因素和正交實驗確定滅菌效果較好的優(yōu)勢超高壓滅菌工藝，檢測該工藝條件下VC的保留量，并以此為指標，檢驗超高壓殺菌效果、考察優(yōu)化工藝參數(shù)，最終得到軟包裝水煮筍的最佳超高壓殺菌工藝，為此類產品的生產加工提供理論支持。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

水煮筍未經殺菌處理的18L馬口鐵罐裝水煮毛竹春筍，由浙江省富陽某竹業(yè)科技有限公司提供，于實驗當天開罐取筍；包裝材料耐高溫復合薄膜蒸煮袋，材料為KPA/PE，氧氣透過量：6.798×10-5cm3/（m2·d·Pa），厚度：85μm；平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基生化試劑，國藥集團化學試劑有限公司；氯化鈉分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

HPP600MPa/5L超高壓處理設備壓強范圍0～600MPa，有效容積5L，輸入功率7.5KW，包頭科發(fā)高壓科技有限責任公司生產；手提式不銹鋼壓強蒸氣滅菌器上海申安醫(yī)療器械廠；SW-CJ-1G型單人凈化工作臺蘇凈凈化設備有限公司；多功能食物加工機珠海市九陽電器有限公司；薄膜熱封機武漢伊卓騰機械設備有限公司；生化培養(yǎng)箱上海精宏實驗設備有限公司；電子天平梅特勒-托利多集團。

1.2實驗方法

1.2.1樣品制備軟包裝膜制備：將復合膜制成10cm×10cm小袋，并置于凈化臺中備用。

水煮筍樣品制備：將水煮筍于凈化臺中均勻切成4～5mm薄片，裝入軟包裝袋中，每袋10g，然后真空熱封。

1.2.2超高壓單因素實驗

1.2.2.1壓強的選擇保持溫度30℃，保壓時間5min，調整壓力分別為200、300、400、500、600MPa進行實驗，研究壓強對軟包裝水煮筍菌落總數(shù)的影響，平行測定3次，以未處理為對照。

1.2.2.2溫度的選擇保持保壓時間5min和壓強300MPa，由于VC在高壓條件下不穩(wěn)定，在溫度超過65℃時尤為明顯［9］，所以調整溫度分別為10、20、30、40、50℃進行實驗，研究溫度對軟包裝水煮筍菌落總數(shù)的影響，平行測定3次，以未處理為對照。

1.2.2.3保壓時間的選擇保持壓強300MPa和30℃，調整保壓時間分別為3、6、9、14、20min進行實驗，研究保壓時間對軟包裝水煮筍菌落總數(shù)的影響，平行測定3次，以未處理為對照。

1.2.3正交實驗優(yōu)化在單因素實驗基礎上，選取壓力、溫度和保壓時間3個因素，每個因素設計3個水平，選擇L9（34）正交表安排實驗，并進行方差分析，優(yōu)化超高壓處理工藝。正交實驗因素與水平設計見表1。

1.2.4高壓蒸汽滅菌高壓蒸汽滅菌參數(shù)選擇參照徐吉祥等［10］的研究，溫度115℃、保壓15min能夠抑制軟包裝水煮筍致病菌生長繁殖或將其殺滅，使其達到商業(yè)無菌的水平，本文在此只對比超高壓與此種工藝處理后水煮筍的VC保留量。

1.2.5維生素C的檢測食品中的VC屬于還原型抗壞血酸，參照國標規(guī)定的2，6-二氯靛酚滴定法進行檢測。本實驗每次檢測稱取水煮筍10g，與10mL浸提劑于食品加工機中搗成勻漿。取其中的10g漿狀樣品進行后續(xù)操作，具體方法嚴格參照標準GB 6195-86［11］。檢測結果舍去離群值后取平均，單位以mg/100g表示。

表1　超高壓處理正交優(yōu)化實驗因素水平Table 1　The level of HHP factors of orthogonal test

1.2.6微生物檢測菌落總數(shù)的測定嚴格按照國標GB 4789.2-2010［12］執(zhí)行。稀釋樣品時，取10g水煮筍與90mL生理鹽水混合，于食品加工機中均質，依此類推，配制10倍系列的稀釋樣品勻液，取0.1mL接種于瓊脂平板，在37℃下培養(yǎng)48h，進行菌落記數(shù)，菌落總數(shù)單位以cfu/g表示。

1.2.7微生物殘活率計算殺菌效果用微生物殘活率S表示，即

式中，N0為超高壓處理前樣品中菌落總數(shù)，cfu/g；N為超高壓處理后樣品中菌落總數(shù)，cfu/g；lgS為處理前后菌落總數(shù)降低的對數(shù)。

1.2.8數(shù)據(jù)分析應用Matlab軟件進行數(shù)據(jù)處理和繪圖，并進行方差分析和多重比較。

圖1　30℃，5min條件下壓強對軟包裝水煮筍細菌殘活率及菌落總數(shù)的影響Fig.1　Effect of pressure on microflora and survival rate of soft-packaging boiled bamboo shoots under 30℃，5min conditions

2　結果與分析

2.1單因素實驗

2.1.1壓強對軟包裝水煮筍菌落總數(shù)的影響30℃、加壓5min條件下壓強對軟包裝水煮筍細菌存活率及菌落總數(shù)的影響如圖1所示。結果表明，在一定壓強范圍內，隨著壓強的增大，菌落總數(shù)急劇減少，菌落總數(shù)降低3個對數(shù)等級（下文用lgS表示），當壓強大于400MPa時，增加壓強的滅菌效果逐漸減弱，滅菌曲線趨于平緩，500MPa和600MPa條件下的lgS幾乎無差別。高壓會損傷細菌細胞壁和細胞膜，影響其內部生化反應平衡，從而造成細菌死亡。但由于拖尾現(xiàn)象和一些耐壓細菌（革蘭氏陽性菌）的存在，滅菌處理后樣品中總是有少量細菌殘留［13］。未經超高壓處理的水煮筍樣品中菌落總數(shù)為2.2×104cfu/g，經400MPa超高壓處理后，殘留細菌菌落總數(shù)僅為46.4cfu/g，大腸菌群等致病菌均未檢出。

2.1.2溫度對軟包裝水煮筍菌落總數(shù)的影響溫度對軟包裝水煮筍細菌殘活率及菌落總數(shù)的影響見圖2。在300MPa，5min的工藝條件下，適當?shù)脑黾犹幚頊囟饶軌蚪档图毦臍埢盥?，同等壓強?0℃處理樣品的lgS僅比40℃處理的下降0.5個對數(shù)等級，就效果而言，溫度影響殘活率的顯著性遠遠小于壓強。當溫度大于40℃時，滅菌曲線趨于平緩。細菌在50℃下的存活量大約為10℃下的1/3，但與40℃差別不大，分別為220cfu/g和280cfu/g，lgS下降亦不明顯?？紤]到較高的溫度容易造成水煮筍VC的損耗，所以在確定工藝參數(shù)時應優(yōu)先選擇較低的溫度。

圖2　300MPa，5min條件下溫度對軟包裝水煮筍細菌殘活率及菌落總數(shù)的影響Fig.2　Effect of tempreture on microflora and survival rate of soft-packaging boiled bamboo shoots under 300MPa，5min conditions

2.1.3保壓時間對軟包裝水煮筍菌落總數(shù)影響

300MPa、30℃條件下溫度對軟包裝水煮筍細菌殘活率的影響見圖3。由圖3可知，在一定時間范圍內，隨著保壓時間的延長，殘留菌落數(shù)逐漸減少，殘活率逐漸減小。保壓時間對滅菌效果影響顯著，增加時間能使lgS減少兩個對數(shù)等級，但當保壓時間超過9min后，增加時間已不能顯著增強殺菌效果，亦不能有效減少lgS數(shù)值。300MPa、30℃的條件下菌落總數(shù)均超過100cfu/g，若要增強殺菌效果，須增加壓強方能達到。

圖3　300MPa，30℃條件下溫度對軟包裝水煮筍細菌殘活率的影響Fig.3　Effect of holding time on microflora and survival rate of soft-packaging boiled bamboo shoots under 300MPa，30℃conditions

2.2正交實驗

在單因素實驗的基礎上確定壓強、溫度、保壓時間三個因素，每個因素設計三個水平，選擇L9（34）正交表安排實驗，并進行方差分析，優(yōu)化超高壓處理工藝。正交實驗結果見表2。

表2　超高壓處理正交優(yōu)化實驗方案與結果Table 2　Orthogonal test plan and results of HHP process

對實驗數(shù)據(jù)進行方差分析顯示，如表3所示，F(xiàn)A= 11.76，F(xiàn)B=1.84，F(xiàn)C=0.97；pA=0.078，pB=0.351，pC=0.509。由此可以看出，因素A（壓強）對結果的影響最大，相較而言，因素B（保壓時間）的對實驗結果的影響程度雖然遠不及因素A，但也超過了因素C（溫度）。

表3　正交實驗方差分析表Table 3　Variance analysis of orthogonal test

當壓強達到350MPa時，菌落總數(shù)即小于100cfu/g。壓強、溫度越高，保壓時間越長，越容易造成水煮筍中VC損耗，VC在高壓高溫條件下不穩(wěn)定，增加壓強及溫度能增高VC的降解速率［14］，所以在滿足商業(yè)無菌的前提下，應該選擇壓強、溫度較低，保壓時間較短的工藝，因此壓強選取A2（350MPa）水平。由于因素B對實驗結果的影響程度強于因素C，而B1水平下的菌落總數(shù)大于其他水平，且A2B1條件下菌落總數(shù)偏高，為87cfu/g，所以在保壓時間的選擇上排除B1。因素C（溫度）對實驗結果的影響最弱，且考慮到VC的損耗，所以選擇溫度較低的C1水平。即暫時確定正交實驗最優(yōu)組合為A2B3C1，壓強350MPa、溫度25℃、保壓時間15min。雖然溫度單因素影響關系和保壓時間的影響較小，在優(yōu)選水品A2下排除菌含量較高的B1和溫度較高的C3，但尚缺乏B和C其他水平值的比較，且工藝的確定還需要以VC的消耗為參考；而為了體現(xiàn)超高壓殺菌的優(yōu)越性，也需要將超高壓與熱殺菌作比較。因此選擇A2B2C1、A2B2C2、A2B3C1與高壓蒸汽滅菌的菌落總數(shù)和VC保留量進行對比驗證，結果見表4。

表4　殺菌工藝驗證實驗方案與結果Table 4　Test plan and results of sterilization process

從表4可以看出，4種殺菌工業(yè)均能滿足商業(yè)無菌要求。殺菌處理后，水煮筍的VC含量均有所降低。VC的消耗其實是氧化反應的結果，包裝內部的氧氣能夠氧化相當于自身兩倍含量的VC，生成脫氫抗壞血酸（DHAA）［15］，高壓高溫條件能加速此反應的進程。同時，結果表明，溫度對VC含量的影響程度要大于時間，A2B3C1組的VC保留率（82.2%）與A2B2C1（84.9%）相差不大，但其殺菌效果較后者為優(yōu)。雖然高壓蒸汽殺菌效果最好，但其對VC的損害亦是最大的，處理后VC僅存30.7%。因此綜合以上結果，發(fā)現(xiàn)A2B3C1為最優(yōu)方案，即軟包裝水煮筍的超高壓工藝條件為壓強350MPa、保壓時間15min，溫度25℃，此條件能滿足殺菌要求，且VC保留率遠高于熱處理，為82.2%。

3　結論

軟包裝水煮筍超高壓滅菌工藝優(yōu)化結果顯示，超高壓處理可有效殺滅軟包裝水煮筍中的微生物，且對滅菌處理條件敏感的VC影響較小。最優(yōu)工藝條件為：處理壓強350MPa，保壓時間15min，溫度25℃。壓強對滅菌效果影響最大，保壓時間次之，最后是溫度；溫度對VC含量影響最大，保壓時間次之。按優(yōu)化工藝條件處理的水煮筍，能滿足商業(yè)無菌要求，并且VC保留率為82.2%。

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Research on high hydrostatic pressure sterilization technology of soft-packing boiled bamboo shoots

YUAN Long1，LU Li-xin1，2，*，TANG Ya-li1，2
（1.Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.Jiangsu Key Laboratory of Advanced Food Manufacturing Equipment and Technology，Wuxi 214122，China）

This paper focused on the suitable high hydrostatic pressure（HHP）sterilization technology for softpacking boiled bamboo shoots.Single factor test and orthogonal test were used to study the effects of different pressure，pressure holding time and temperature on microflora and survival rate of boiled bamboo shoots. Correlation analysis and verification were taken to determine several better processes，the content of VCof these processes were discussed and compared with high pressure steam sterilization which met commercial sterilization afterward to find the optimal sterilization process.Results showed that the optimal sterilization process for soft-packing boiled bamboo shoots were as follows：350MPa，15min，25℃.This processing sterilized effectively，and the VCretention rate was 82.2%，while the VCretention rate of high pressure steam was merely 30.7%.

HHP；sterilization；boiled bamboo shoots；VC；packaging

TS201

B

1002-0306（2015）02-0257-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.02.047

2014－04－09

袁龍（1987-），男，博士研究生，研究方向：食品農產品包裝技術研究。

盧立新（1966-），男，博士研究生，教授，主要從事運輸包裝、食品農產品包裝技術等方面的研究。

國家科技支撐計劃（2011BAD24B01）；江蘇省高校科研成果產業(yè)化推進工程項目（JHB2012-25）。