不同殺菌方式對(duì)黑胡椒風(fēng)味品質(zhì)的影響

吳桂蘋 李昌應(yīng) 谷風(fēng)林 譚樂(lè)和 陶銳 朱紅英

摘 ?要：以黑胡椒為對(duì)象，采用蒸汽殺菌、紫外線殺菌和輻照殺菌的方法，研究了不同殺菌方式對(duì)黑胡椒中微生物、胡椒堿、胡椒精油及其組成的影響。結(jié)果表明，殺菌處理后黑胡椒中的菌落總數(shù)、霉菌均有不同程度的減少，輻照殺菌效果最顯著。殺菌處理對(duì)黑胡椒的胡椒堿、精油含量及其風(fēng)味物質(zhì)組成的影響較大，胡椒堿和精油含量均有不同程度的變化，除輻照處理稍微增加了胡椒堿的含量外，其他殺菌處理下胡椒堿和胡椒精油含量均有所降低，蒸汽殺菌后黑胡椒精油和胡椒堿的含量相對(duì)最低。未經(jīng)殺菌處理的黑胡椒精油中單萜烯類化合物總含量相對(duì)最低，為61.567%，而倍半萜烯類化合物總含量相對(duì)最高，達(dá)到36.669%。殺菌處理后黑胡椒中倍半萜烯類化合物均有不同程度的減少，其中輻照殺菌的降低最多，但單萜烯類化合物相對(duì)含量變化幅度較大，增加至74.511%。紫外線殺菌相對(duì)其他2種殺菌方式對(duì)黑胡椒粒中的主要風(fēng)味物質(zhì)的組成影響較小，其次是蒸汽殺菌，輻照殺菌方式對(duì)黑胡椒粒中主要風(fēng)味物質(zhì)的影響相對(duì)最大。研究結(jié)果可為胡椒殺菌方式的選擇提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：殺菌方式;黑胡椒;風(fēng)味品質(zhì)

Abstract： The effects of different sterilization methods on microorganisms， piperine， pepper essential oil and the components in black pepper were studied by steam sterilization， ultraviolet sterilization and irradiation sterilization in this study.The results showed that the total number of bacterial colonies and the number of molds in black pepper decreased after sterilization treatment， and irradiation was the most effective in the sterilization treatment. The sterilization methods had a great influence on the content of piperine， essential oil and its flavor composition. The content of piperine and essential oil changed to different degrees， except that the irradiated treatment increased the content of piperine slightly， the content of piperine and essential oil decreased under other sterilization treatment. The content of essential oil and piperine of black pepper was the lowest by steam sterilization than that of the other treatment. In the unsterilized essential oil of black pepper， the total content of sesquiterpene compounds was the highest， up to 36.669%， while the total content of monoterpene was the lowest， 61.567%. After sterilization treatment， the content of sesquiterpene compounds in black pepper decreased to different degrees， among which irradiation sterilization decreased the most， but the relative content of monoterpene compounds increased to 74.511%. Among the three sterilization methods， ultraviolet sterilization had little effect on the main flavor substances in black pepper grains， while irradiation sterilization had the greatest effect. This study could provide a theoretical basis for the selection of pepper sterilization methods.

Keywords： sterilization methods; black pepper; flavor quality

胡椒（Piper nigrum L.）為胡椒科（Piperaceae）胡椒屬（Piper）多年生常綠藤本植物，是世界上著名的調(diào)味香料[1]。胡椒產(chǎn)品主要分為黑胡椒和白胡椒等初加工產(chǎn)品，但由于黑胡椒、白胡椒等產(chǎn)品干燥方式多攤放在曬場(chǎng)上曬干，易被地面微生物污染，且會(huì)受到陰雨天等外界環(huán)境和人為因素等的影響而干燥不徹底[2]，在貯藏運(yùn)輸中滋生大量微生物進(jìn)而影響產(chǎn)品品質(zhì)和安全性。目前，蒸汽殺菌已廣泛應(yīng)用于乳品、醬類等領(lǐng)域[3-4]，但由于香辛料的風(fēng)味容易受到影響而應(yīng)用受限。輻照殺菌是利用電磁射線、加速電子照射殺死微生物的一種物理殺菌方法，相對(duì)蒸汽殺菌來(lái)說(shuō)，被殺菌物料的溫度在輻照處理過(guò)程中變化很小，避免了熱敏性成分的損失[5]。目前全球已有40多個(gè)國(guó)家應(yīng)用輻照處理200多種食品，其中，最早應(yīng)用輻照殺菌的是香辛料類產(chǎn)品，我國(guó)每年接受輻照處理的香辛料總量在7萬(wàn)t以上[6]，國(guó)內(nèi)外研究報(bào)道了輻照技術(shù)對(duì)發(fā)酵調(diào)味品[7]、風(fēng)味豆干[8]、肉類 [9-11]等食品的風(fēng)味品質(zhì)的影響，但其對(duì)胡椒風(fēng)味品質(zhì)的影響尚未見(jiàn)研究報(bào)道。紫外線作為一種常用的冷殺菌技術(shù)，可以殺滅一些微生物，如細(xì)菌繁殖體、病毒等，國(guó)內(nèi)外諸多研究表明紫外線照射對(duì)食品殺菌作用效果明顯，如雞肉表面的李斯特菌[12]、大腸桿菌[13]、沙門氏菌[14]以及豬肉表面的微生物[15]經(jīng)紫外線照射后均明顯減少，鮮切黃瓜片的菌落總數(shù)明顯降低[16]等。目前，在胡椒殺菌方面的研究較少，僅報(bào)道了流態(tài)化蒸汽殺菌技術(shù)[17]、輻照殺菌技術(shù)[18-20]等對(duì)胡椒中微生物及抗氧化性能的影響。菌落總數(shù)是評(píng)價(jià)食品微生物質(zhì)量的重要指標(biāo)，可用來(lái)檢查食品被細(xì)菌污染的程度[21]，亦可用于觀察細(xì)菌在食品中繁殖的動(dòng)態(tài)，控制生產(chǎn)運(yùn)輸過(guò)程的微生物污染[22]。前期研究表明，市售黑胡椒中的菌落總數(shù)能達(dá)到1.0×106?CFU/g以上，而我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《黑胡椒》（GB/T 7901—2018）和農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《胡椒》（NY/T 455—2001）尚無(wú)微生物指標(biāo)限定，雖然國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中限定了黑胡椒粒的水分含量≤13.0%，農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中要求一級(jí)黑胡椒的水分含量≤13.0%，二級(jí)黑胡椒的水分含量≤13.5%，三級(jí)黑胡椒的水分含量≤14%，但在海南相對(duì)高溫高濕的環(huán)境下，水分含量≤13.0%的黑胡椒很容易滋生微生物。目前只有海南省地方標(biāo)準(zhǔn)《胡椒粉》（DB46/T 33—2004）規(guī)定了胡椒粉的微生物指標(biāo)，菌落總數(shù)≤30000個(gè)/g，大腸菌群≤30個(gè)/g，霉菌計(jì)數(shù)≤100個(gè)/g。因此，為提升黑胡椒的品質(zhì)，本文采用蒸汽殺菌、紫外線殺菌和60Co γ射線輻照殺菌3種殺菌方式對(duì)黑胡椒粒進(jìn)行殺菌處理，分析比較殺菌前后黑胡椒中菌落總數(shù)、大腸菌群、霉菌等微生物指標(biāo)和胡椒堿含量、胡椒精油及其風(fēng)味化合物組成的變化，為明確不同殺菌方式對(duì)黑胡椒風(fēng)味品質(zhì)的影響，延長(zhǎng)黑胡椒的保質(zhì)期提供參考和依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

1.1.1 ?供試材料 ?黑胡椒原料購(gòu)于海南省?？谑修r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，用編織袋包裝，內(nèi)層有塑料袋密封。

1.1.2 ?儀器與試劑 ?AL104電子分析天平，美國(guó)Mettler Toledo公司;7890B氣相色譜儀，美國(guó)安捷倫科技公司;LECO Pegasus HT高通量飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，美國(guó)LECO公司;KL-RO-20實(shí)驗(yàn)室專用超純水機(jī)，中國(guó)沃特爾公司;HDM-100電子調(diào)溫恒溫電熱套，常州國(guó)華電器有限公司;DW-86L728J低溫冰箱，青島海爾股份有限公司;HR50-ⅡA2生物安全柜，青島海爾特種電器有限公司;G154DW自動(dòng)蒸汽消毒柜，廈門致微儀器有限公司;QE-300 g高速萬(wàn)能粉碎機(jī)，浙江屹立工貿(mào)有限公司等。

95%乙醇（分析純），西隴化工股份有限公司;甲醇（色譜純），德國(guó)默克公司;胡椒堿（色譜純，純度>98.00%），北京世紀(jì)奧科生物技術(shù)有限公司;正己烷（色譜純），德國(guó)默克公司;無(wú)水硫酸鈉（分析純），西隴化工有限公司;平板計(jì)數(shù)瓊脂，廣東環(huán)凱微生物科技有限公司;孟加拉紅，廣東環(huán)凱微生物科技有限公司。

1.2 ?方法

1.2.1 ?殺菌方法 ?（1）蒸汽殺菌：從原包裝內(nèi)取出500 g黑胡椒粒，置于蒸汽儀專用托盤中，待產(chǎn)生蒸汽后放入處理30 min，在生物安全柜內(nèi)收集該樣品于自封袋內(nèi)，待測(cè)，樣品標(biāo)記為1;（2）紫外線殺菌：用生物安全柜內(nèi)的紫外燈進(jìn)行紫外線殺菌處理，從原包裝內(nèi)取出500?g黑胡椒粒于密封袋內(nèi)，鋪平后置于在生物安全柜內(nèi)，開(kāi)啟紫外燈處理30 min，樣品標(biāo)記為2;（3）60Co γ射線輻照殺菌：委托海南浙達(dá)輻照科技有限公司對(duì)黑胡椒粒進(jìn)行輻照處理，輻照劑量為8?kGy，樣品標(biāo)記為3。每種殺菌處理方法平行3次;其中，對(duì)照樣品標(biāo)記為0。

1.2.2 ?胡椒堿的測(cè)定 ?依據(jù)GB/T 17528—2009《胡椒堿含量的測(cè)定 高效液相色譜法》，對(duì)殺菌前后的黑胡椒粒中胡椒堿含量進(jìn)行測(cè)定。

1.2.3 ?精油含量及其組成的測(cè)定 ?依據(jù)GB/T 17527—2009 《胡椒精油含量的測(cè)定》對(duì)殺菌前后的黑胡椒粒中的精油進(jìn)行提取，提取的精油用正己烷稀釋300倍經(jīng)無(wú)水硫酸鈉脫除水分后采用氣相色譜–飛行時(shí)間質(zhì)譜儀（GC-TOF-MS）對(duì)其風(fēng)味成分進(jìn)行定性分析，分析條件如下：GC分析條件：采用DB-WAX色譜柱（30?m× 0.25?mm×0.25 μm），進(jìn)樣口溫度250?℃;升溫順序：起始溫度50?℃，以3?℃/min上升到75?℃，保留2 min，以4?℃/min上升到120?℃，以1.5?℃/min上升到140?℃，保留1 min，最后以20?℃/min上升到230?℃，保留3 min;載氣為氦氣（純度≥99.999%），流速為1 mL/min，進(jìn)樣量1 μL;TOF-MS分析條件：EI離子源，電離能量，70 eV，離子源溫度：200?℃;傳輸線溫度：250?℃，質(zhì)量數(shù)掃描范圍m/z：35～450，采集速率：10 spec/s，溶劑延遲300 s。

通過(guò)NIST14譜庫(kù)檢索數(shù)據(jù)，采用峰面積歸一化法計(jì)算各化合物的相對(duì)百分比含量。

1.2.4 ?菌落總數(shù)、霉菌和大腸菌群的測(cè)定 ?依據(jù)GB 4789.2—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》、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)》和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)》對(duì)殺菌前后的黑胡椒粒進(jìn)行菌落總數(shù)、霉菌和大腸菌群測(cè)定。

1.3 ?數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS 17.0軟件以及GC-TOF-MS儀器自帶軟件進(jìn)行分析，總離子流圖采用Origin 8.5完成繪圖。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?殺菌方式對(duì)黑胡椒粒中微生物的影響

3種殺菌方式下，黑胡椒粒中的微生物指標(biāo)如表1所示。由表1可以看出，未殺菌的黑胡椒粒中菌落總數(shù)達(dá)到8.0×106 CFU/g，經(jīng)過(guò)殺菌后，菌落總數(shù)、霉菌數(shù)量均有不同程度的減少，其中60Co γ輻照殺菌效果最顯著。

2.2 ?殺菌方式對(duì)黑胡椒中胡椒堿含量的影響

由圖1可以看出，不同殺菌方式對(duì)黑胡椒中胡椒堿含量的影響差異顯著（圖1）。胡椒堿含量由高到低順序?yàn)檩椪諝⒕?.364 g/100 g）>未殺菌（4.237 g/100 g）>紫外線殺菌（4.209 g/100 g）>蒸汽殺菌（3.849 g/100 g），其中輻照殺菌的胡椒堿含量顯著高于其他處理的，而未殺菌和紫外線殺菌樣品間差異不顯著。蒸汽殺菌后的胡椒堿含量相對(duì)最低，這可能與蒸汽殺菌的高溫條件有關(guān);而經(jīng)輻照殺菌處理后黑胡椒粒中胡椒堿含量顯著高于未殺菌樣品，這可能與輻照殺菌對(duì)胡椒中胡椒堿的同分異構(gòu)體造成了一定影響有關(guān)。

2.3 ?殺菌方式對(duì)黑胡椒中精油總含量的影響

由圖2可見(jiàn)，不同殺菌方式對(duì)黑胡椒精油含量的影響差異顯著。精油含量由高至低表現(xiàn)為未殺菌（3.992 mL/100 g）>紫外線殺菌（3.764 mL/100 g）>輻照殺菌（3.710 mL/100 g）>蒸汽殺菌（3.275?mL/100 g），其中未殺菌的黑胡椒精油含量顯著高于殺菌處理的，而紫外線殺菌和輻照殺菌間差異不顯著。蒸汽殺菌后黑胡椒精油含量相對(duì)最低，這可能與蒸汽殺菌的高溫條件有關(guān)，致使黑胡椒粒中的精油總含量損失，而紫外線照射和輻照殺菌均屬于冷殺菌技術(shù)，不會(huì)造成黑胡椒樣品溫度的升高，因此對(duì)黑胡椒的精油含量影響不大。

2.4 ?殺菌方式對(duì)黑胡椒精油組成的影響

不同殺菌方式處理后的胡椒精油的GC-TOF- MS總離子流圖如圖3所示，經(jīng)軟件自動(dòng)進(jìn)行解卷積和譜庫(kù)匹配，并進(jìn)行手動(dòng)刪除色譜柱流失化合物后，分析出匹配度大于750的化合物共51種，如表2所示。

從表2可見(jiàn)，不同殺菌方式對(duì)黑胡椒精油中物質(zhì)組成及含量有較大影響。與殺菌處理后的樣品相比，未經(jīng)殺菌處理黑胡椒精油中倍半萜烯類化合物的相對(duì)含量最高，達(dá)36.669%，而單萜烯類化合物相對(duì)含量最低，為61.567%;3種殺菌方式處理后，黑胡椒中倍半萜烯類化合物的相對(duì)含量均有不同程度的減少，其中輻照殺菌的降低最多，降至23.329%，但其單萜烯類化合物相對(duì)含量變化幅度較大（增加至74.511%），這說(shuō)明在3種殺菌處理后黑胡椒中的倍半萜烯類化合物可能發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，致使單萜類化合物含量相對(duì)增加，且輻照殺菌處理后變化相對(duì)最大。

未殺菌、蒸汽殺菌、紫外線殺菌及輻照殺菌處理后黑胡椒精油中分別鑒定出42、46、50、49種化合物，其中β-石竹烯是相對(duì)百分比含量最高的化合物，在不同處理樣品中的相對(duì)含量分別為32.353%、21.416%、29.323%、18.309%，其次是檸檬烯、3-蒈烯、β-蒎烯、α-水芹烯、α-蒎烯、α-律草烯等萜烯類化合物，這些化合物的相對(duì)含量分別達(dá)到總含量的98.236%、98.256%、97.800%、97.840%。Jagella等[23]研究報(bào)道α-蒎烯、β-蒎烯、月桂烯、α-水芹烯、檸檬烯、芳樟醇、甲基丙醛、2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、丁酸、3-甲基丁酸等化合物是黑胡椒的主要風(fēng)味物質(zhì)，Liu等[24]研究報(bào)道β-石竹烯、3-蒈烯、D-檸檬烯、β-蒎烯、α-蒎烯等化合物是黑胡椒的主要風(fēng)味物質(zhì)。本研究發(fā)現(xiàn)，海南市售的黑胡椒中α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯、月桂烯、α-水芹烯、檸檬烯和β-石竹烯等7種化合物含量相對(duì)較高，這可能與所用黑胡椒原料有關(guān)，不同產(chǎn)地、不同品種的黑胡椒主要風(fēng)味物質(zhì)可能存在較大差異。不同殺菌方式處理后的黑胡椒風(fēng)味物質(zhì)種類差別很小，但主要風(fēng)味化合物含量存在明顯差異，因此，對(duì)黑胡椒主要風(fēng)味物質(zhì)的相對(duì)含量作圖，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，α-蒎烯、β-蒎烯、月桂烯、α-水芹烯、檸檬烯等5種風(fēng)味化合物相對(duì)含量在逐漸增加;3-蒈烯和β-石竹烯2種化合物相對(duì)含量變化最大，3-蒈烯相對(duì)含量在未殺菌和紫外線殺菌處理樣品中相差不大，但在蒸汽殺菌處理中含量增加近1倍，在輻照殺菌處理中含量增加9%左右。β-石竹烯的相對(duì)含量在殺菌處理后呈現(xiàn)不同程度的降低，在輻照殺菌處理中含量降低最多，其次是蒸汽殺菌。由此可以初步推斷，黑胡椒粒經(jīng)過(guò)殺菌處理后，β-石竹烯在殺菌處理中可能發(fā)生結(jié)構(gòu)變化或損失，造成3-蒈烯的相對(duì)含量增加。

3 ?討論

本研究中，分析對(duì)比了蒸汽殺菌、紫外線殺菌和輻照殺菌3種殺菌方式對(duì)黑胡椒粒中微生物的影響以及胡椒堿含量、胡椒精油物質(zhì)組成及含量的影響。經(jīng)過(guò)殺菌處理后，黑胡椒中的菌落總數(shù)、霉菌數(shù)量均有不同程度的減少，其中60Co γ輻照殺菌效果最顯著，這與謝堃等[17]、陳廣球[18]、Sádecká[20]的研究報(bào)道一致，蒸汽殺菌和60Co γ輻照均能殺滅微生物，且環(huán)保、無(wú)殘留，能較好地保持食品原有的色澤和氣味。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)胡椒殺菌方式對(duì)胡椒風(fēng)味品質(zhì)的研究報(bào)道很少，僅Sádecká [20]研究報(bào)道電子束輻照劑量對(duì)黑胡椒中微生物和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響，謝堃等[17]研究黑胡椒粒經(jīng)蒸汽殺菌后色澤和氣味沒(méi)有明顯變化，但僅對(duì)其感官進(jìn)行評(píng)價(jià)，Suhaj等[19]研究報(bào)道了不同輻照劑量對(duì)黑胡椒抗氧化活性的影響。本研究采用氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜儀（GC-TOF-MS）和高效液相色譜儀（HPLC）分析測(cè)定了黑胡椒精油的組成及胡椒堿的含量，發(fā)現(xiàn)殺菌處理對(duì)胡椒精油含量和胡椒堿的影響較大，蒸汽殺菌后的黑胡椒精油總含量和胡椒堿含量相對(duì)最低，這可能與蒸汽殺菌產(chǎn)生的高溫有關(guān)，致使熱敏性成分含量降低。輻照殺菌的胡椒堿含量顯著高于其他處理的，這可能與輻照處理影響了胡椒堿的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)有關(guān)，增加了胡椒堿的含量。在香氣成分方面，李燕杰等[6]研究比較了電子束輻照劑量（0～15?kGy）對(duì)八角、桂皮和花椒3種香辛料中香氣成分的影響，發(fā)現(xiàn)低劑量的輻照對(duì)其烴類、醚類、醇類、醛類等化合物的組成和含量無(wú)顯著影響，但高劑量的輻照對(duì)不同種類化合物的含量略有下降。Sádecká [20]研究報(bào)道電子束輻照劑量越大對(duì)黑胡椒中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響越大，且輻照對(duì)萜烯類化合物的結(jié)構(gòu)有一定影響。這與本研究的輻照殺菌結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn)不同殺菌方式對(duì)黑胡椒精油中物質(zhì)組成及含量有較大影響，不同殺菌方式處理后的黑胡椒風(fēng)味物質(zhì)種類差別很小，但主要風(fēng)味化合物相對(duì)含量存在明顯差異。未經(jīng)殺菌處理的黑胡椒精油中倍半萜烯類化合物總含量相對(duì)最高，達(dá)到36.669%，而單萜烯類化合物總含量相對(duì)最低，為61.567%，3種殺菌方式中，黑胡椒中倍半萜烯類化合物均有不同程度的減少，其中輻照殺菌的降低最多，但單萜烯類化合物相對(duì)含量變化幅度較大，增加至74.511%。在蒸汽殺菌、紫外線殺菌和輻照殺菌3種殺菌處理方式中，紫外線殺菌對(duì)黑胡椒粒中的主要風(fēng)味物質(zhì)的組成及其含量影響最小，其次是蒸汽殺菌，輻照殺菌方式對(duì)黑胡椒粒中的主要風(fēng)味物質(zhì)的影響最大。綜合比較3種殺菌方式對(duì)黑胡椒中微生物的殺滅效果及其對(duì)胡椒堿、胡椒精油及其風(fēng)味化合物組成的影響，輻照殺菌方式最適于黑胡椒的品質(zhì)提升。

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責(zé)任編輯：崔麗虹