臭氧處理對(duì)脫水蒜片減菌效果及品質(zhì)的影響

張靜林,王書蘭,陶　陽,趙　穎,韓永斌,*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,江蘇南京 210095;2.徐州綠健脫水菜有限責(zé)任公司,江蘇徐州 221006)

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臭氧處理對(duì)脫水蒜片減菌效果及品質(zhì)的影響

張靜林1,王書蘭2,陶陽1,趙穎1,韓永斌1,*

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院,江蘇南京 210095;2.徐州綠健脫水菜有限責(zé)任公司,江蘇徐州 221006)

為了降低脫水蒜片成品中菌落總數(shù),將脫水蒜片置于密閉的空間中,研究臭氧濃度和處理時(shí)間對(duì)脫水蒜片的殺菌效果和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明:脫水蒜片中菌落總數(shù)隨著臭氧濃度的增大、處理時(shí)間延長(zhǎng)而顯著減少(p<0.05)。當(dāng)臭氧濃度為30 mg/m3,處理時(shí)間為90 min,減菌效果最佳,此時(shí)菌落總數(shù)為3.98 log(cfu/g),較對(duì)照組減少0.9 log(cfu/g)。當(dāng)臭氧處理時(shí)間超過90 min時(shí),殺菌效果無顯著變化。在臭氧處理過程中,蒜片中的大蒜素含量、水分含量、蛋白質(zhì)含量,復(fù)水比及色澤均未發(fā)生顯著性改變。臭氧處理對(duì)于脫水蒜片,具有良好的減菌效果。

脫水蒜片,臭氧,殺菌,品質(zhì)

近年來,我國(guó)干制果蔬出口屢屢受阻,除了農(nóng)藥殘留、雜質(zhì)含量等超過進(jìn)口國(guó)標(biāo)準(zhǔn)外,一個(gè)重要原因就是微生物數(shù)量超標(biāo)[1]。雖然通過GMP(良好作業(yè)規(guī)范)可以減少微生物數(shù)量,但目前采用最多的熱風(fēng)干燥法雖具有快速、節(jié)能的效果,但其對(duì)微生物的殺滅效果較差[2]。干制后的蔬菜,在溫度和濕度發(fā)生變化時(shí),其中所含未殺滅的微生物在適宜條件下會(huì)重新活動(dòng),導(dǎo)致脫水蔬菜品質(zhì)下降,甚至霉變。如何降低脫水蔬菜中的微生物數(shù)量已經(jīng)成了脫水蔬菜生產(chǎn)加工過程中不可忽視的問題。傳統(tǒng)多使用熏蒸法或輻照法進(jìn)行減菌處理,但熏蒸法所使用的化學(xué)試劑,易殘留于食品,在加工處理中,熏蒸劑也會(huì)對(duì)操作人員及生產(chǎn)設(shè)備造成一定的損傷[3]。輻照法雖能有效殺滅脫水蔬菜中微生物,但其安全性并沒有得到完全的確定,受到國(guó)家的嚴(yán)格控制,在一些國(guó)家并不允許輻照處理食品進(jìn)入市場(chǎng)[4]。由于大蒜原料品質(zhì)及加工過程中存在一些缺陷,致使脫水蒜片成品存在初始微生物數(shù)量超標(biāo)的問題,因此,須在包裝售賣之前進(jìn)行殺菌處理。

表1　ΔE值與觀察感覺之間的關(guān)系

臭氧具有極強(qiáng)的殺菌消毒,去除異味的作用,現(xiàn)已廣泛用于藥品及食品加工行業(yè),作為一種強(qiáng)氧化劑,可以氧化分解細(xì)菌內(nèi)部糖代謝所需的酶,使細(xì)菌失活死亡;也可直接與細(xì)菌病毒作用,破壞其細(xì)胞器、DNA、RNA,使其新陳代謝受到破壞,最終滅活死亡;臭氧還可滲透胞膜組織,進(jìn)入細(xì)胞膜內(nèi),與其中脂蛋白、脂多糖作用,使其發(fā)生通透性畸變,最終死亡,臭氧還可抑制霉菌孢子萌發(fā)[5]。臭氧殺菌作用時(shí)間短,不需加熱,無殘留,相較于傳統(tǒng)化學(xué)殺菌,不易出現(xiàn)抗藥性,氣體的擴(kuò)散性可以使得殺菌無死角,從而可以更好的進(jìn)行殺菌。殺菌時(shí)濃度很低,屬于ppm(10-6)級(jí)別。王磊[6]利用臭氧對(duì)西紅柿進(jìn)行保鮮實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)臭氧保鮮后,西紅柿的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)變化較小,并且腐爛率降低,貯藏時(shí)間延長(zhǎng)達(dá)14 d。V.I.Bazarova[7]研究發(fā)現(xiàn),用5～6 mg/m3的臭氧氣體處理蘋果4 h/d,可以降低蘋果腐爛率及果實(shí)重量損失率。用臭氧對(duì)脫水蔬菜進(jìn)行處理,菌落總數(shù)會(huì)隨著殺菌時(shí)間增長(zhǎng)而下降,不同的致病菌對(duì)臭氧的耐受能力并不相同[8]。目前,還未見將臭氧殺菌應(yīng)用于脫水蒜片的滅菌中的研究,故本研究旨在研究臭氧濃度和處理時(shí)間對(duì)脫水蒜片進(jìn)行殺菌,以期為脫水蒜片工業(yè)化減菌提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1 材料與儀器

脫水蒜片山東蒼山的白皮四六瓣加工而成,徐州綠健脫水菜有限責(zé)任公司提供。

平板計(jì)數(shù)瓊脂(PCA)青島高科園海博生物技術(shù)有限公司;氯化鈉、氫氧化鈉西隴化工股份有限公司;考馬斯亮藍(lán)G-250;甲醇,色譜純國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;乙醇,分析純廣東省化學(xué)試劑工程技術(shù)研究開發(fā)中心;酒石酸鉀鈉、苯酚、亞硫酸鈉,分析純國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;大蒜素標(biāo)準(zhǔn)品,純度 HPLC≥98%上海源葉生物科技有限公司。

JY-ND50臭氧濃度檢測(cè)儀徐州金源臭氧設(shè)備有限公司;LHK15-A臭氧消毒機(jī)山東麗輝臭氧消毒器有限公司;超凈工作臺(tái)上海金山凈化配件廠;PYX-DHS隔水式電熱恒溫培養(yǎng)箱上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司;美能達(dá)CR-200型手持色差儀日本柯尼卡美能達(dá)公司;KQ-250B型超聲波清洗器昆山市超聲儀器有限公司;TD5A-WS臺(tái)式低速離心機(jī)湘儀離心機(jī);UV-2802型紫外可見分光光度計(jì)尤尼柯(上海)儀器有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1臭氧處理隨機(jī)分別取蒜片樣品(150 g/份),鋪于密閉箱中,厚度約為3 mm,環(huán)境溫度25 ℃,相對(duì)濕度60%,真空抽出其中的空氣后,向密閉箱中通入臭氧氣體,濃度分別為10、20、30、40、50 mg/m3時(shí),停止繼續(xù)通入臭氧,開始計(jì)時(shí),30、60、90 min后取出樣品,測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

1.2.2指標(biāo)測(cè)定

1.2.2.1菌落總數(shù)采用平板菌落計(jì)數(shù)法,參考GB4789.2-2010食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn)[9],進(jìn)行菌落總數(shù)的測(cè)定。

1.2.2.2色差值采用色差計(jì)測(cè)定[10]。以儀器白板色澤為標(biāo)準(zhǔn),依CIELAB 表色系統(tǒng)測(cè)量樣品的L*、a*和b*值。其中L*、a*和b*分別代表試樣的明度、紅綠度和黃藍(lán)度(L*=0表示黑色,L*=100表示白色。+a*偏紅、-a*偏綠,值越大表示偏向越嚴(yán)重;+b*偏黃、-b*偏藍(lán))。

以標(biāo)準(zhǔn)白板為對(duì)照,測(cè)定滅菌處理后的樣品的色澤,用未進(jìn)行滅菌處理的樣品作為對(duì)照組,比較其色差值ΔE。

其中,ΔL、Δa、Δb分別為待測(cè)樣品與白板兩點(diǎn)間差值,ΔE為實(shí)際的色空間兩點(diǎn)距離,它與感官關(guān)系如下表,可由表1進(jìn)行相應(yīng)的判斷[11]。

1.2.2.3含水量測(cè)定參照文獻(xiàn)[12],采用烘箱常壓干燥法進(jìn)行測(cè)定。

1.2.2.4可溶性蛋白質(zhì)含量的測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250法進(jìn)行測(cè)定,準(zhǔn)確吸一定量的蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)液于10 mL試管中加水至1 mL,加入考馬斯亮藍(lán)G-250溶液5 mL,以水定容,混勻,放置10 min,以相應(yīng)試劑做空白對(duì)照,在595 nm處測(cè)吸光度[13]。

1.2.2.5復(fù)水比的測(cè)定將5 g脫水蒜片加適量蒸餾水(50 mL左右),置于常溫下1 h,用濾紙過濾,將濾渣留下,并濾紙吸干其表面自由水分,在電子天平上,稱出復(fù)水后的蒜片重量,每組樣品做3組平行,取平均值。復(fù)水瀝干后的重量mf和干蒜片原有重量之比(Rf)即為復(fù)水比[14]:

式中:mf-復(fù)水瀝干后的重量(g);mg-產(chǎn)品原有重量(g)。

1.2.2.6蒜素含量測(cè)定采用高效液相色譜法進(jìn)行測(cè)定[15],采用C18色譜柱,在214 nm波長(zhǎng)下進(jìn)行測(cè)定,流動(dòng)相為85%甲醇,流速為0.8 mL/min。準(zhǔn)確稱取大蒜素樣品1.05 mg,定容于10 mL容量瓶中,配制成1050 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液,在分別取出0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 mL,稀釋至10 mL,進(jìn)樣量20 μL,得到標(biāo)準(zhǔn)曲線y=56.731x+463.19(R2=0.9966)。取1.0 g粉碎樣品,定容至25 mL,25 ℃浸提1 h,5000 r/min離心15 min,取上清液過膜測(cè)定。

2　結(jié)果與分析

2.1臭氧處理時(shí)間對(duì)脫水蒜片中菌落總數(shù)的影響

由圖1可以看出,在臭氧初始濃度30 mg/m3的條件下,隨著臭氧處理時(shí)間的延長(zhǎng),脫水蒜片中菌落總數(shù)呈顯著(p<0.05)下降趨勢(shì),處理20 min便具有殺菌效果,細(xì)菌總數(shù)比對(duì)照減少了0.72 log(cfu/g)。并且隨著殺菌時(shí)間的增長(zhǎng),殺菌效果也逐漸增強(qiáng),60 min時(shí)細(xì)菌總數(shù)比對(duì)照減少了0.93 log(cfu/g);超過60 min時(shí),殺菌效果并無顯著增加,在殺菌時(shí)間達(dá)到90 min時(shí),殺菌效果又有了一些提高,菌落總數(shù)由初始4.89 log(cfu/g),降至3.98 log(cfu/g),但較60 min變化不顯著。因?yàn)槌粞鯙閺?qiáng)氧化性物質(zhì),常溫下其半衰期只有30 min左右,所以其濃度會(huì)隨時(shí)間的增長(zhǎng)不斷下降[16]。30 mg/m3的臭氧,經(jīng)過60 min處理后,其殘留濃度的殺菌作用降低[17],故再延長(zhǎng)殺菌時(shí)間,殺菌效果并沒有繼續(xù)增加。

表2　臭氧處理對(duì)脫水蒜片色澤影響

圖1　臭氧處理時(shí)間對(duì)脫水蒜片中菌落總數(shù)影響Fig.1　Changes of total bacteria of dehydrated garlic influenced by different ozone processing time注:字母不同表示差異顯著(p<0.05),CK為未經(jīng)臭氧處理對(duì)照組,圖2、圖3同。

注:角標(biāo)含有不同字母的每列數(shù)據(jù)之間差異顯著(p<0.05),表3同。2.2臭氧處理濃度對(duì)脫水蒜片中菌落總數(shù)的影響

顯示了在殺菌處理為60 min的前提下,臭氧濃度分別為20～60 mg/m3的殺菌結(jié)果。由圖2可知,相較于對(duì)照組,在臭氧濃度為20 mg/m3時(shí),即有顯著的殺菌效果(p<0.05),此時(shí)菌落總數(shù)為4.04 log(cfu/g),比對(duì)照減少了0.85 log(cfu/g)。但隨著臭氧濃度的不斷增加,殺菌效果并沒有繼續(xù)顯著增大。雖然臭氧殺菌是瞬時(shí)發(fā)生的[18],但隨著殺菌時(shí)間的延長(zhǎng),隨著臭氧濃度的上升,菌落總數(shù)呈下降趨勢(shì)。但當(dāng)臭氧濃度超過一定的范圍時(shí),繼續(xù)增加臭氧濃度,殺菌效果并無顯著變化,可能因?yàn)橐欢〞r(shí)間內(nèi)臭氧濃度在單位面積上的殺菌能力已飽和。

圖2　臭氧處理濃度對(duì)脫水蒜片中菌落總數(shù)影響Fig.2　Changes of total bacteria of dehydrated garlic influenced by different ozone concentration

2.3臭氧處理對(duì)脫水蒜片色澤影響

在處理時(shí)間為60 min不變的條件下,臭氧處理對(duì)于脫水蒜片色澤影響較小,能感到略有差異。臭氧處理后的脫水蒜片的L*、a*、b*及ΔE值,與對(duì)照組有一定的區(qū)別,但不同處理組與樣品之間的色差主要來源于所取樣品在加工過程中產(chǎn)生的色澤差異。臭氧處理過的脫水蒜片的ΔE值與對(duì)照組之間的差均小于1.5,其色澤差異極小,或稍有差異。脫水蒜片所具有色澤,為加工過程中發(fā)生的非酶褐變反應(yīng)所引起的[19],即主要為熱風(fēng)干燥時(shí)的非酶褐變所產(chǎn)生的顏色改變。臭氧減菌處理為常溫下的減菌處理,因此對(duì)于脫水蒜片色澤,并沒有顯著差異。

2.4臭氧處理對(duì)脫水蒜片中水分含量的影響

不同濃度臭氧處理過60 min的脫水蒜片,其水分含量均有所上升,但臭氧處理組間并沒有顯著差異。對(duì)照組的水分含量為5.61%,與對(duì)照組差異最大為30 mg/m3臭氧處理的脫水蒜片,其水分含量為5.98%。脫水蒜片中水分含量在不同濃度臭氧處理?xiàng)l件下,均略有上升?？赡転闃悠诽幚磉^程中,暴露于相對(duì)濕度60%環(huán)境中,而對(duì)照組取樣后直接分裝于密封袋中,后進(jìn)行測(cè)定,故造成此差異。

圖3　臭氧處理對(duì)脫水蒜片水分含量影響Fig.3　Effect of the ozone treatment on the moisture content of dehydrated garlic

2.5臭氧處理對(duì)脫水蒜片品質(zhì)影響

相較于對(duì)照組的大蒜素含量,經(jīng)過臭氧處理后的脫水蒜片中的大蒜素含量發(fā)生了一定變化,說明經(jīng)過臭氧減菌處理之后,脫水蒜片中的大蒜素在處理過程中因臭氧的強(qiáng)氧化作用,受到一定程度影響。經(jīng)過臭氧處理的蒜片,其復(fù)水比沒有發(fā)生顯著性改變,說明蒜片處理過程中,臭氧并沒有對(duì)蒜片的組織結(jié)構(gòu)造成破壞,蒜片的吸水能力并沒有顯著性差異。臭氧處理過的脫水蒜片的可溶性蛋白含量也基本沒有變化,因此,臭氧處理對(duì)于蒜片的基本品質(zhì)影響很小,并不改變蒜片的總體品質(zhì)。

表3　臭氧處理對(duì)脫水蒜片品質(zhì)的影響

3　結(jié)論與討論

臭氧的強(qiáng)氧化性由外而內(nèi),先作用于細(xì)胞膜,使得膜構(gòu)成成分受損,新陳代謝受到阻礙之后繼續(xù)滲透,穿膜,破壞膜內(nèi)脂蛋白和脂多糖,從而改變了細(xì)胞的通透性,最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[20]。同時(shí),臭氧可使維持細(xì)胞正常生命活動(dòng)的酶失活,從而影響其正常的生理活動(dòng)。臭氧殺菌主要有臭氧水殺菌和臭氧的直接殺菌,臭氧氣體直接與物體接觸進(jìn)行殺菌,臭氧水除了溶于水中的臭氧可與微生物直接發(fā)生反應(yīng),其分解生成的羥基也具有極強(qiáng)的氧化性,具有一定的殺菌效果[21]。濃度極低的臭氧氣體便有良好的殺菌效果,用0.05 ppm濃度的臭氧氣體處理樣品,能有效的殺死大腸桿菌和金黃色葡萄球菌,抑制灰葡萄孢子[22]。臭氧也能有效的抑制草莓等莓類果實(shí)的微生物生長(zhǎng)繁殖[23]。有研究表明濕度、接觸時(shí)間及臭氧濃度是影響臭氧殺菌的主要因素,當(dāng)相對(duì)濕度高于90%時(shí),殺菌效果較強(qiáng);當(dāng)臭氧與微生物接觸時(shí)間增長(zhǎng)時(shí),殺菌效果增強(qiáng);臭氧濃度越高,殺菌效果越好[18]。

臭氧處理對(duì)脫水蒜片中微生物具有良好的殺滅效果,且對(duì)蒜片的品質(zhì)的破壞程度較小。隨著臭氧濃度的增大,殺菌效果不斷增強(qiáng),但當(dāng)臭氧濃度增加到一定程度時(shí),殺菌效果并不再繼續(xù)增加,基本保持在一個(gè)較穩(wěn)定的狀態(tài),這說明臭氧殺菌具有一個(gè)最佳值,超過此值,殺菌效果基本不再改變。臭氧濃度一定時(shí),處理時(shí)間越長(zhǎng),殺菌效果越明顯,這與趙家麗[24]等的研究結(jié)果類似,說明臭氧殺菌效果與其作用時(shí)間成正比,作用時(shí)間越長(zhǎng),殺滅率越高。

本研究結(jié)果表明,利用臭氧對(duì)脫水蒜片進(jìn)行減菌處理時(shí),隨臭氧濃度上升菌落總數(shù)呈下降趨勢(shì),處理時(shí)間為60 min時(shí),60 mg/m3臭氧減菌效果最好,此時(shí)菌落總數(shù)較對(duì)照組下降0.92 log(cfu/g)。當(dāng)控制臭氧濃度為30 mg/m3不變時(shí),處理90 min的殺菌效果最佳,此時(shí)測(cè)得菌落總數(shù)較對(duì)照組下降0.91 log(cfu/g)。臭氧殺菌對(duì)脫水蒜片的品質(zhì)并沒有顯著的影響。經(jīng)過臭氧處理后,脫水蒜片中大蒜素的含量略有下降,但仍保持著較高的含量;脫水蒜片的復(fù)水比,經(jīng)過臭氧處理后,并無顯著變化;脫水蒜片的可溶性蛋白質(zhì)含量,經(jīng)過臭氧處理后,不同組別間差異可能來源于樣品的差異性。

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Effects of ozone on sterilization and major quality of the dehydrated garlic slices

ZHANG Jing-lin1,WANG Shu-lan2,TAO Yang1,ZHAO Ying1,HAN Yong-bin1,*

(1.College of Food Science and Technology,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China;2.Xuzhou Lujian Dehydrated Vegetable Co.,Ltd,Xuzhou 221006,China)

In order to reduce the total bacterial count of dehydrated garlic slices,the dehydrated garlic slices was put in a closed chamber,then the effects of ozone concentration and treating time on sterilization condition and quality of dehydrated garlic slices were investigated. The results showed that the total number of colonies in the dehydrated garlic slice significantly reduced(p<0.05)with the increase of ozone concentration and treatment time. When the ozone concentration was 30 mg/m3and the processing time was 90 min,the anti-bacteria effect was best. Under this condition,the total number of colonies was 3.98 log(cfu/g),which was decreased by 0.9 log(cfu/g)compared with the control group. When ozone treatment time exceeded 90 min,there was no significant change in bactericidal effect. During ozone treatment,there was no significant change in garlic allicin content,moisture content,rehydration ratio,protein content and color. Ozone treatment has good effect on reducing bacterial count of dehydrated garlic slices.

dehydrated garlic slices;ozone;sterilization;quality

2016-02-02

張靜林(1993-)，女，碩士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏，E-mail：2015108026@njau.edu.cn。

韓永斌(1963-)，男，博士，教授，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與綜合利用，E-mail：hanyongbin@njau.edu.cn。

江蘇省科技計(jì)劃項(xiàng)目(BC2013403)。

TS255.3

A

1002-0306(2016)17-0312-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.17.052