鰹魚罐頭的變溫與恒溫殺菌工藝比較

高 涵，王 玉，郭全友，俞 駿，王錫昌，包海蓉，*

（1.上海海洋大學食品學院，上海 201306；2.東海水產(chǎn)研究所，上海 200090）

鰹魚罐頭的變溫與恒溫殺菌工藝比較

高 涵1，王 玉1，郭全友2，俞 駿1，王錫昌1，包海蓉1，*

（1.上海海洋大學食品學院，上海 201306；2.東海水產(chǎn)研究所，上海 200090）

基于F0=20 min的恒溫殺菌工藝，本研究提出2 種具有相同F(xiàn)0值的不同變溫殺菌工藝，并與恒溫殺菌工藝進行比較。對殺菌鍋和罐頭冷點的溫度變化進行實時監(jiān)測，并記錄溫度變化曲線用于分析。結果顯示，不同殺菌工藝具有不同的溫度、時間組合和相同的F0值。較優(yōu)變溫殺菌工藝（105 ℃-115 ℃-120 ℃-125 ℃，每階段持續(xù)2.5 min）與恒溫殺菌工藝相比，罐頭量品中魚肉的硬度提升22.8%、彈性提升6.9%、內(nèi)聚性提升20.5%；罐頭量品中湯汁的濁度下降29.41%、粗蛋白含量下降48.13%；罐頭量品的揮發(fā)性鹽基氮值下降了20.14%。肌肉橫切面掃描電子顯微鏡結果顯示，變溫殺菌工藝對魚肉組織結構的破壞程度更小。由此可見，采用變溫殺菌工藝可以減少鰹魚罐頭因殺菌造成的品質(zhì)降低。

鰹魚罐頭；變溫殺菌；品質(zhì)；質(zhì)構分析；揮發(fā)性鹽基氮

高涵， 王玉， 郭全友， 等. 鰹魚罐頭的變溫與恒溫殺菌工藝比較［J］. 食品科學， 2016， 37（8）: 81-85. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201608014. http://www.spkx.net.cn

GAO Han， WANG Yu， GUO Quanyou， et al. Comparison of constant-retort-temperature and variable-retort-temperature sterilization processes for canned skipjack［J］. Food Science， 2016， 37（8）: 81-85. （in Chinese with English abstract）DOI:10.7506/spkx1002-6630-201608014. http://www.spkx.net.cn

熱殺菌是人類已知最古老、最有效的殺菌方法之一。在現(xiàn)代食品工業(yè)中，熱殺菌工藝被廣泛地應用于各種食品產(chǎn)品的加工。罐頭食品具有貯藏期長、易運輸、營養(yǎng)價值高等優(yōu)點，食用罐頭食品正越來越多地受到消費者的青睞［1］。近年來，許多研究致力于優(yōu)化罐頭食品的熱殺菌過程，Chen等［2］提出了按復合斜坡函數(shù)控制溫度變化的變溫殺菌（variable-retort-temperature，VRT）過程并將其與恒溫殺菌（constant-retort-temperature，CRT）過程進行比較，發(fā)現(xiàn)VRT過程可以顯著提升食品的品質(zhì)，Ansorena等［3］在優(yōu)化貽貝罐頭熱殺菌過程的實驗中發(fā)現(xiàn)，VRT與CRT相比可以顯著提升VB1的剩余率。目前，對食品熱殺菌的優(yōu)化集中在對多個目標函數(shù)進行優(yōu)化、對殺菌過程建立精確的數(shù)學模型、采用計算機技術進行優(yōu)化［4-5］。金槍魚是重要大型食用魚種，具有極高的營養(yǎng)價值，二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸含量豐富［6-7］。近年來，我國金槍魚捕撈行業(yè)發(fā)展迅速，對金槍魚的消費主要是生食金槍魚片以及食用金槍魚罐頭。鰹魚是金槍魚屬中重要的一種，是加工金槍魚罐頭的主要魚種［8-9］。在現(xiàn)有的金槍魚罐頭加工工藝中，普遍采用CRT工藝，殺菌過后的產(chǎn)品存在質(zhì)構軟爛、營養(yǎng)素損失過多等問題［10］，已有研究［11］致力于解決這些問題，其中VRT工藝取得良好的效果。本實驗旨在通過對比不同VRT工藝與CRT工藝對魚肉質(zhì)構特性、揮發(fā)性鹽基氮（total volatile basic nitrogen，TVB-N）值、湯汁濁度及粗蛋白含量和感官品質(zhì)的影響，以及比較掃描電子顯微鏡下觀察到的魚肉肌肉纖維的結構差異，研究不同殺菌工藝對鰹魚罐頭品質(zhì)的影響，為實踐優(yōu)選魚罐頭殺菌工藝提供參考。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

鰹魚 浙江黃罐食品股份有限公司。

十二水合磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、無水乙醇、戊二醛、硫酸肼和六次甲基四胺（均為分析純） 國藥集團（上海）化學試劑有限公司。

1.2儀器與設備

TS-25C反壓蒸煮鍋（經(jīng)改造后可以對梯度升溫過程進行程序設定） 北京蘭德梅克儀器設備開發(fā)中心；熱電偶溫度傳感器 上海南浦儀表廠；TA.XT.Plus型物性測試儀 英國Stable Micro Systems公司；CR-400型色彩色差計 柯尼卡-美能達（中國）投資有限公司；T6新世紀紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；100 mL玻璃罐、金屬罐蓋 江蘇昊天玻璃器皿店。

1.3方法

1.3.1VRT工藝

在熱殺菌理論中，F(xiàn)值表示殺滅給定環(huán)境中一定數(shù)量特定微生物所需要的時間。本實驗中，設定F0=20 min以保證殺滅肉毒梭狀芽孢桿菌數(shù)的6 個對數(shù)和嗜熱脂肪芽孢桿菌數(shù)的5 個對數(shù)［12-13］，據(jù)此F0值提出兩種VRT工藝，VRT方式1（VRT1）：100 ℃-110 ℃-118 ℃-125 ℃，每階段持續(xù)1.4 min；VRT方式2（VRT2）：105 ℃-115 ℃-120 ℃-125 ℃，每階段持續(xù)2.5 min。在VRT工藝中設定多階段升溫過程，即溫度升高至設定溫度后恒定一段時間再升高至下一設定溫度，經(jīng)量合后發(fā)現(xiàn)罐頭冷點的溫度變化先按多項式函數(shù)上升再維持恒溫。

1.3.2殺菌過程溫度變化的監(jiān)測及F值的計算

采用熱電偶溫度傳感器，將溫度傳感器探針插入罐頭冷點處測定冷點的溫度，并記錄溫度的變化過程。F值的計算［14］如下式所示：

式中：t為殺菌時間/min；Tc為冷點溫度/℃；Tref為微生物熱致死參考溫度，本實驗為121℃；Zm為殺菌時間縮短90%所需升高的溫度，實驗中為10 ℃（以肉毒梭菌為目標微生物）。

1.3.3工藝流程

原料魚從-60 ℃冰箱取出后，放入4 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)12 h進行解凍，解凍后的魚用流水沖洗后去鱗、去內(nèi)臟、切割、取魚肉，魚肉切成1.5 cm3的小塊，將魚塊按料液比2∶1浸于24 °Bé的食鹽水中40 min，鹽浸之后的魚肉蒸煮20 min。

湯汁的配方為：白砂糖-郫縣豆瓣醬-老干媽油辣醬-白醋-水質(zhì)量比135∶25∶3∶50∶1 000，各組分混合均勻后煮沸1 min，立即進行灌裝，每罐裝填量約為95 g，其中魚肉75～80 g、湯汁15～20 g。將裝罐好的鰹魚罐頭置于反壓蒸煮鍋內(nèi)殺菌，殺菌后取出進行檢測。

1.3.4品質(zhì)測定

1.3.4.1魚塊質(zhì)構測定

用濾紙分別將未加熱和加熱冷卻后魚塊的表面水分吸干，然后將魚塊沿著肌肉橫紋，水平放置在物性測試儀的探頭底座上，進行質(zhì)構特性（硬度、彈性、凝聚性、咀嚼性、恢復性）的測定。

物性測試儀測定條件：測定模式TPA，探頭型號P6，測前速率2.00 mm/s，測試速率1.00 mm/s，測后速率5.00 mm/s，壓縮深度30%，時間間隔5 s，壓縮次數(shù)2 次，每次測定6 個值，然后取平均值。數(shù)據(jù)收集和處理由計算機軟件完成［15］。

1.3.4.2魚塊顏色測定

魚肉色澤的測定采用CIE的L*a*b*法。用色差計測定熱處理前后每個量品的色澤參數(shù)L*（亮度值）、a*（紅綠值）、b*（黃藍值），每次取5 個平行量品，每個量品測定3 次，然后取平均值作為該量品的色度值［15］。

1.3.4.3湯汁濁度的測定

參照GB 13200—1991《水質(zhì)：濁度的測定》。

1.3.4.4湯汁中粗蛋白含量的測定

參照GB 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》中第一法。

1.3.4.5TVB-N值的測定

參照GB/T 5009.44—2003《肉與肉制品衛(wèi)生標準的分析方法》中半微量定氮法測定。

1.3.4.6掃描電子顯微鏡觀察

將魚肉切成小塊（1 cm×1 cm×0.5 cm），用2.5%的戊二醛溶液在4 ℃條件下固定24 h，再用0.1 mol/L pH 7.3的磷酸鹽緩沖液漂洗，之后用體積分數(shù)25%、50%、70%、95%和100%的乙醇溶液分別處理1 h進行脫水，脫水后的魚塊在液氮中用刀片按橫切面切斷再放入真空干燥箱中干燥，干燥之后在10 kV加速電壓條件下進行電子顯微鏡掃描［16］。

1.3.4.7感官評價

選10 名感官評價員對量品進行評價。設定5 個評價指標，即外觀、氣味、味道、肉質(zhì)、腥味，每個指標分值從低到高依次為1～4 分，分別對應差、可接受、適宜、很好，統(tǒng)計每個量品的得分［17］。

1.3.5商業(yè)無菌的測定

參照GB 4789.26—2013《食品微生物學檢驗：商業(yè)無菌檢驗》。

1.4數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)的分析使用Microsoft Excel 2003和IBM SPSS Statistics 19。

2　結果與分析

2.1不同殺菌工藝的溫度變化過程及殺菌強度

圖1　不同殺菌工藝殺菌過程中的溫度變化Fig.1 Heating histories of the retort and cool point during different sterilization processes

從圖1可以看出，冷點在CRT過程中經(jīng)歷1 個升溫段、1 個恒溫段和1 個降溫段，對升溫段進行回歸分析得到升溫過程的函數(shù)為y=-0.007 1x3+0.415 2x2-3.195x+27.402（R2=0.997 2）；在VRT1過程中依次經(jīng)歷4 個升溫段、4 個恒溫段和1 個降溫段，對升溫過程進行回歸分析得到升溫過程的函數(shù)為：y11=-0.013 8x3-0.524 9x2+7.000 5x+64.868（R2=0.998 4）；y12= -0.001 7x3+0.011x2+0.850 9x+99.676（R2=0.990 6）；y13=0.000 7x3-0.050 5x2+1.072x+110.09（R2=0.986）；y14=-0.006 6x3+0.087 6x2+0.331 9x+118.7（R2=0.981 1）；在VRT2中過程依次經(jīng)歷4 個升溫段、4 個恒溫段和1 個降溫段，對升溫段過程進行回歸分析得到升溫過程的函數(shù)為：y21=0.005 5x3-0.299 1x2+5.608 6x+ 66.78（R2=0.995 5）；y22=0.008 7x3-0.268 5x2+ 2.980 5x+102.17（R2=0.990 9）；y23=0.005 4x5-0.131x4+2.259 6x3-4.358 5x2+7.783 2x+110.58（R2=0.9968）；y24=0.012 2x5-0.272 1x4+2.259 6x3-8.633 4x2+15.656x+111（R2=0.992 4）。

以上結果顯示，不同殺菌工藝的升溫過程均可以被多項式函數(shù)較好地量合。根據(jù)1.3.2節(jié)公式并結合罐頭冷點的溫度變化過程計算得出任意時刻的F值，對全過程進行積分可得各殺菌工藝的總F值。經(jīng)計算，VRT工藝與CRT工藝具有相同的F值。

2.2不同殺菌工藝對質(zhì)構及色澤的影響

表1　不同殺菌工藝對魚肉質(zhì)品質(zhì)的影響Table 1 Effects of different sterilization processes on the quality of fish muscle

由表1可知，使用VRT工藝對鰹魚罐頭進行處理，魚肉具有更好的質(zhì)構特性。以硬度為例，蒸煮后魚肉的硬度為755.92 g，經(jīng)CRT、VRT1和VRT2工藝處理后魚肉的硬度依次為492.91、529.95 g和605.48 g，分別下降了263.01、225.97 g和150.44 g，較優(yōu)變溫殺菌工藝（VRT2）與恒溫殺菌工藝相比，罐頭量品中魚肉的硬度提升22.8%、彈性提升6.9%、內(nèi)聚性提升20.5%，且VRT工藝與CRT工藝處理后的魚肉硬度存在顯著性差異，這是因為維持魚肌肉纖維結構穩(wěn)定性的物質(zhì)主要是蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)在殺菌過程中因受熱逐漸降解使得肌肉纖維的結構遭到破壞進而造成質(zhì)構特性的改變。這種改變表現(xiàn)為鰹魚罐頭品質(zhì)的降低，采用VRT工藝可以使鰹魚罐頭具有更好的質(zhì)構特性。這一結果在Lepetit［18-19］的研究中亦有體現(xiàn)。色澤測定結果顯示，鰹魚罐頭經(jīng)殺菌處理后，L*值降低，與CRT工藝相比，VRT工藝可以減小L*值降低的程度，a*值和b*值都顯著增加，并且CRT工藝使a*值和b*值增加的幅度更大。L*值的變化趨勢可能是由于在殺菌過程中魚肉因受熱發(fā)生美拉德反應而褐變，在VRT工藝中，美拉德反應進行的更加緩慢，褐變的程度更低［20］。這一變化趨勢與a*值和b*值的變化趨勢不同，因為在殺菌過程中色澤的變化除受美拉德反應影響外，還受到血紅蛋白、內(nèi)源性酶等因素的綜合影響［21］。

2.3不同殺菌工藝對湯汁品質(zhì)的影響

表2　不同殺菌工藝對湯汁品質(zhì)的影響Table 2 Effect of different sterilization processes on the quality of fish broth

表2顯示，鰹魚罐頭經(jīng)CRT工藝處理后，湯汁的濁度和粗蛋白含量最大，經(jīng)VRT2處理后湯汁的濁度和粗蛋白含量最?。岫认陆?9.41%、粗蛋白含量下降48.13%），且不同殺菌工藝之間存在顯著性差異。這是由于在殺菌過程中，一方面魚肉中的蛋白質(zhì)會發(fā)生受熱分解，由大分子分解為小分子，流出到湯汁中，使湯汁中粗蛋白的含量升高，湯汁的濁度升高。另一方面，在殺菌過程中，魚肉的肌球蛋白和肌纖維蛋白因持續(xù)受熱發(fā)生變性，細胞結構被破壞，細胞間隙液滲出越來越多，進而影響湯汁的濁度。不同的殺菌工藝因具有不同的熱力學過程，對蛋白質(zhì)熱變性的影響程度不相同。CRT工藝處理后的鰹魚罐頭的湯汁濁度及粗蛋白含量更高，顯示CRT工藝對魚肉蛋白質(zhì)的破壞程度更大，并且更大程度地造成魚肉品質(zhì)的降低［22］。

2.4不同殺菌工藝對TVB-N值的影響

圖2　不同殺菌工藝對鰹魚罐頭TVB-N值影響Fig.2 Effect of different sterilization processes on the total volatile basic value of canned skipjack

TVB-N值與揮發(fā)性氨及胺類等堿性含氮物質(zhì)的含量有關，TVB-N值越高，揮發(fā)性氨及胺類等堿性含氮物質(zhì)的含量越高，蛋白質(zhì)的降解程度越大［23］。如圖2所示，

圖3　鰹魚罐頭經(jīng)各殺菌工藝處理后肌肉的微觀結構Fig.3 Muscle microstructures of canned skipjacks sterilized by different sterilization processes

VRT2罐頭量品的TVB-N值下降了20.14%，CRT工藝處理后的鰹魚罐頭具有最高的TVB-N值，說明CRT工藝會較大程度地造成蛋白質(zhì)的降解而使鰹魚罐頭的品質(zhì)降低。2.5 不同殺菌工藝的掃描電子顯微鏡測試結果圖3顯示，經(jīng)不同殺菌工藝處理后，魚肉肌肉組織形態(tài)的完整性不相同，經(jīng)VRT工藝處理后的魚肉肌肉組織形態(tài)完整，肌肉纖維被破壞的程度低，經(jīng)CRT工藝處理后，魚肉肌肉組織形態(tài)不完整，產(chǎn)生較多的空隙，肌肉纖維被破壞的程度高。這是因為魚肉在殺菌過程中因受到持續(xù)的熱作用，魚肉中的蛋白質(zhì)由大分子降解為小分子，原有的結構被破壞，失去原有的完整性［24］。

2.6不同殺菌工藝的感官評價

圖4　感官評價結果Fig.4 Results of sensory evaluation

如圖4所示，在氣味的評價過程中，經(jīng)CRT工藝處理后量品的平均得分為2.2 分，經(jīng)VRT工藝處理后量品的平均得分為3.1 分和3.3 分，優(yōu)于CRT工藝。在肉質(zhì)的評價中，CRT工藝處理后量品的平均得分為3.1 分，經(jīng)VRT工藝處理后量品的平均得分為3.5 分和3.8 分，同量優(yōu)于CRT工藝。感官評價結果表明，與CRT工藝相比，VRT工藝可以使鰹魚罐頭具有更好的感官接受程度［25］。

2.7商業(yè)無菌測定結果

量品在37 ℃保溫箱中貯藏10 d未出現(xiàn)脹罐、漏罐現(xiàn)象，在37 ℃保溫箱中貯藏量品的pH值與4 ℃冰箱中貯藏量品的pH值相差為0.3（小于0.5），為不顯著差異，感官檢驗未檢驗出量品有腐敗跡象，涂片鏡檢后未觀察出微生物有明顯的增值現(xiàn)象。綜上判斷，量品符合商業(yè)無菌。

3　結 論

本實驗提出2 種VRT工藝，比較VRT工藝與CRT工藝對鰹魚罐頭品質(zhì)的影響，結果表明，VRT工藝可以減少鰹魚罐頭因殺菌造成的品質(zhì)損失，使鰹魚罐頭具有更好的品質(zhì)。這說明VRT工藝在鰹魚罐頭的加工中具有良好的應用前景。

此外，在本實驗中，不同的VRT工藝對各項指標的影響不盡相同，有些存在顯著性差異，今后的研究可以提出不同的升溫過程并進行優(yōu)化得到最優(yōu)的VRT工藝。

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Comparison of Constant-Retort-Temperature and Variable-Retort-Temperature Sterilization Processes for Canned Skipjack

GAO Han1， WANG Yu1， GUO Quanyou2， YU Jun1， WANG Xichang1， BAO Hairong1，*
（1. College of Food Science and Technology， Shanghai Ocean University， Shanghai 201306， China；2. East China Sea Fisheries Research Institute， Shanghai 200090， China）

Two variable-retort-temperature （VRT） sterilization processes were presented according to the constant-retorttemperature （CRT） process with F0= 20 min and the two VRT processes were compared with the CRT process. The heating histories of the retorts and cool points were plotted and analyzed. The results showed that the three methods had the same F0value but different combinations of temperature and time. Compared with the CRT process， the better VRT process（105 ℃-115 ℃-120 ℃-125 ℃ for 2.5 min at each temperature） resulted in 22.8%， 6.9% and 20.5% increases in the hardness， springiness and cohesiveness of skipjack meat and 29.41%， 48.13% and 20.14% decreases in turbidity and crude protein content of the broth， respectively. The muscle tissue of skipjack was less disintegrated by the VRT sterilization processes， as shown by observation of the cross-sectional microstructure of muscle. All these results showed that the variable-retort-temperature sterilization processes could reduce the quality loss of canned skipjack compared with the constant-retort-temperature process.

canned skipjack； variable-retort-temperature sterilization process； quality； texture profile analysis；total volatile basic nitrogen

10.7506/spkx1002-6630-201608014

TS254.4

A

1002-6630（2016）08-0081-05

2015-08-10

海洋魚類海上保鮮盒精深加工技術研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化示范項目（2012BAD28B05）

高涵（1990—），男，碩士研究生，研究方向為水產(chǎn)品加工。E-mail：gaohan522@163.com

包海蓉（1969—），女，副教授，博士，研究方向為食品品質(zhì)控制與加工技術。E-mail：hrbao@shou.edu.cn

引文格式：