蓮子罐頭二次間歇滅菌技術(shù)探索

荊 伊

(山西普國科技集團有限公司,山西 太原 030024)

蓮子是中醫(yī)傳統(tǒng)滋補食藥佳品,其養(yǎng)心安神、祛火除濕、益腎固精、健脾補胃之功效記載于《神農(nóng)本草經(jīng)》《本草綱目》等中醫(yī)著作。在分子和元素層次,潘林娜[1]和曾紹校[2]分別以干、濕蓮子檢測分析,測得7種必需氨基酸(其中賴氨酸含量最高,占總氨基酸含量平均達到6.3%)和較高含量的Ca、Mg、Mn、Cu、Fe,此外還有類黃酮、水溶性多糖、超氧化物歧化酶(SOD)等營養(yǎng)物質(zhì)。

蓮子罐頭通常由蓮子搭配金黃色銀耳、紅色枸杞和酸甜湯汁,以色彩美觀,清新爽口,營養(yǎng)豐富為大眾喜愛。但是除食材的煮制過程以外,在熱滅菌的過程中,過長的加熱或過高的溫度都會破壞蓮子的物理完整性,使其易破裂開花,甚至淀粉溶出使糖液渾濁,影響食品的質(zhì)構(gòu)、色澤和風(fēng)味,還會破壞對熱敏感的營養(yǎng)成分,急劇降低其食用品質(zhì)和銷售價值。二次滅菌又叫間歇滅菌,是將待滅菌的食品、藥品或?qū)嶒炂鞑挠幂^低溫加熱一段時間,將其中的細菌繁殖體殺死,然后在適宜的溫度中放置一定時間,讓其中的殘存芽胞發(fā)育成為繁殖體,再次加熱將其消滅。加熱和放置可連續(xù)多次,至全部芽胞被消滅為止。

張云鶴[3]研究了二次熱滅菌對木瓜果粒酸奶的影響,并篩選出最佳配方和滅菌條件;孫承鋒[4]報告了二次熱滅菌對燒肉揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的影響;康懷彬[5]檢測了二次熱滅菌對醬牛肉真空包裝貨架期的影響……以上所述的第二次熱滅菌是為了避免包裝環(huán)節(jié)引入二次污染而滅菌,正如王明[6]研究防腐劑和二次熱滅菌時所指,但本文所描述的二次滅菌是針對于芽孢的消滅,相當(dāng)于上述論文的“第三次滅菌”。陳曉[7]在上述第二次熱滅菌后在蒜蓉烤腸中依然檢測到枯草芽孢桿菌的存在,恰恰證實了“第三次滅菌”的需要。然而針對于芽孢的二次滅菌的食品生產(chǎn)工藝研究并未找到文獻資料。

本試驗則是為避免高溫、長時加熱對蓮子罐頭的影響而探索低溫二次滅菌的方案;同時也為不耐高溫的塑料包裝和不添加防腐劑探求低溫滅菌的可能。本試驗設(shè)置第一次滅菌的溫度和時間、罐汁酸度為三個柵欄因子變量進行正交試驗研究;滅菌間隔時間和第二次滅菌的溫度、時間為常量,探討不同第一次滅菌條件下的二次滅菌效果。

1 材料與方法

1.1 原料與設(shè)備

1.1.1試驗材料

磨皮去芯蓮子(湖南宏興隆湘蓮食品有限公司,市售);枸杞、銀耳(湖南長沙仙翁食品試業(yè)有限公司,市售);蔗糖(長沙妙士得食品有限公司,市售);210 mL四旋蓋罐頭瓶(長沙壇壇鄉(xiāng)調(diào)料食品有限公司提供,待由塑料替代)。

1.1.2添加劑

添加劑名稱 生產(chǎn)廠家

檸檬酸(分析純AR) 天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司

甜菊糖苷(食品級) 成都曼思特生物科技有限公司

CMC(食品級) 蘇州孔雀食品添加劑有限公司

甜蜜素(食品級) 蘇州孔雀食品添加劑有限公司

1.1.3主要儀器與設(shè)備

設(shè)備名稱 規(guī)格型號 生產(chǎn)廠家

電子天平 TE212-L 北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司

分析天平 JA2003 上海天普分析儀器有限公司

電熱恒溫水浴鍋 DK-98-11A 天津泰斯特儀器有限公司

數(shù)顯型酸度計 pH-25 中國雷磁儀器有限公司

手提式壓力蒸氣滅菌鍋 SYQ-DSX-280B 上海申安醫(yī)療器械廠

電熱恒溫培養(yǎng)箱 DHP-9082 上海飛越試驗儀器有限公司

立式滅菌器 LMQ.J3870C 山東新華醫(yī)療器械股份有限公司

凈化工作臺 CJ-2D 天津泰斯特儀器有限公司

電熱恒溫培養(yǎng)箱 DHP-9082 上海飛越試驗儀器有限公司

1.2 蓮子罐頭制作方法

1.2.1操作流程

1.2.2操作要點

1)銀耳、枸杞泡發(fā) 用溫度不超過40℃的水浸泡銀耳,水的重量為銀耳的20倍以上,泡發(fā);枸杞則用足量的水浸泡至脹大。泡發(fā)后用剪刀將銀耳的木質(zhì)菌柄剪除干凈,并用清水漂洗;

2)預(yù)煮 將蓮子置于沸騰的水中煮7～8分鐘;

3)糖水煮制 將一定量水(視罐頭數(shù)量而定體積)燒至沸騰,將質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%的蔗糖、0.2%的甜菊糖苷、0.04%的甜蜜素、0.3%的CMC先在小燒杯內(nèi)混合均勻,再慢慢全部溶解于水中并攪拌;

4)調(diào)酸度 待糖液冷卻至37℃左右,用檸檬酸粉末和pH計調(diào)節(jié)糖液的酸度;

5)裝罐 于每個干燥潔凈玻璃罐中裝入10顆蓮子,加入適量銀耳與5顆枸杞;

6)密封 填入剛煮好的糖液,趁熱密封,留頂隙0.5 cm左右;

7)滅菌 蒸汽滅菌鍋滅菌;

8)冷卻 滅菌后及時溫水浴冷卻,防止瓶裂,冷卻后放入37℃恒溫培養(yǎng)箱保存。

1.3 滅菌效果檢測方法

1.3.1檢測方法

因國標(biāo)商業(yè)無菌檢驗程序較復(fù)雜,本試驗僅參照GB 4789.2-2010 食品微生物檢驗 菌落總數(shù)測定[8]做探索性試驗,不論該滅菌方式效果如何,只作為商業(yè)生產(chǎn)的參考資料。

1.3.2檢測具體步驟

每批次做五瓶蓮子罐頭,五瓶都分別以5 mL移液槍從不同位置吸取25 mL罐汁加入225 mL無菌生理鹽水的無菌錐形瓶(預(yù)置適量玻璃珠)中,制成五瓶1:10的樣品菌液,充分混勻。用1 mL移液槍吸取1:10樣品勻液1 mL,注入含有9 mL無菌生理鹽水的試管中,振搖試管,制成1:100樣品菌液。重復(fù)操作制成1:1 000樣品菌液。每遞增稀釋一次,更換無菌吸頭。選擇稀釋度為10、100、1 000的樣品菌液分別吸取1 mL細菌勻液于無菌培養(yǎng)皿,每個稀釋度做兩個平皿。同時用空白稀釋液做對照，及時將15 mL～20 mL冷卻至46℃的平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基傾注平皿,并轉(zhuǎn)動平皿使其混合均勻。待瓊脂凝固后,翻轉(zhuǎn)平板,于36℃±1℃培養(yǎng)48 h±2 h。對剩余四瓶1:10的樣品菌液重復(fù)上述操作。

1.3.3菌落總數(shù)報告細則

1)選取菌落數(shù)在30～300之間的平板作為菌落總數(shù)測定的標(biāo)準(zhǔn)。每個稀釋度采用兩個平板平均數(shù);如其中一個平板有較大片狀菌落生長時,則不采用,以無片狀菌落生長的平板作為該稀釋度的菌落數(shù);若片狀菌落不到平板的一半,而其余一半中菌落分布又很均勻,即計算半個平板后乘2以代表全皿菌落數(shù)。如在一個稀釋度的兩個平板中,一個平板的菌落數(shù)在30～300之間,另一個>300或<30時,則以菌落數(shù)在30～300間的平板作為計數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。

2)平行試驗的2個平板與菌落數(shù)應(yīng)該接近,稀釋度越高平板上菌落數(shù)應(yīng)越少;若有兩個連續(xù)稀釋度的平板菌落數(shù)在合適技術(shù)范圍內(nèi),按以下公式計算。

式中:

N——樣品中菌落數(shù)

∑C——平板(含適宜范圍菌落數(shù)的平板)菌落數(shù)之和

n1——第一稀釋度(低稀釋度)平板個數(shù)

n2——第二稀釋度(高稀釋度)平板個數(shù)

d——稀釋因子(第一稀釋度)

3)若1個稀釋度的平均菌落數(shù)在30～300之間,則將該菌落數(shù)乘其稀釋倍數(shù)報告;若所有稀釋度的平均菌落數(shù)均大于300,則應(yīng)按稀釋度最高的平均菌落數(shù)乘稀釋倍數(shù)報告;若所有稀釋度的平均菌落數(shù)均小于30,則應(yīng)按稀釋度最低的平均菌落數(shù)乘稀釋倍數(shù)報告;若所有稀釋度均無菌落生長,則以小于l乘最低稀釋倍數(shù)報告。

4)若平板上出現(xiàn)鏈狀菌落,菌落之間沒有明顯的界限,一條鏈作為一個菌落計,如有來源不同的幾條鏈,每條鏈作為一個菌落計。如果所有平板上都有菌落密布,在稀釋度最大的平板上,任意數(shù)其中的2 cm2,除以2求出每cm2內(nèi)平均菌落數(shù)乘以皿底面積,再乘其稀釋倍數(shù)作報告。底面積由直徑的實際長度(8.6 cm～8.8 cm)代入圓面積公式求出。

1.4 滅菌效果的單因素試驗

1.4.1滅菌時間試驗

為避免菌落總數(shù)超出可讀范圍,保守確定滅菌溫度為水的沸點100℃?？刂苝H為5,滅菌時間梯度為20 min、25 min、30 min、35 min、40 min,36±1℃放置兩天后檢測菌落總數(shù)。

1.4.2滅菌pH試驗

滅菌溫度為100℃,滅菌時間取試驗1.4.1結(jié)果中菌落總數(shù)較多的時間水平(為了能看出效果差別),pH梯度為4、4.5、5、5.5、6,36±1℃放置兩天后檢測菌落總數(shù)。

1.4.3滅菌溫度確定

第一次滅菌選擇100℃、90℃和80℃,共三水平。第二次滅菌溫度為100℃。

1.4.4滅菌間隔時間確定

由于芽孢萌發(fā)時間大約在30 min～1 h,要設(shè)定一個足夠長的間隔時間再進行第二次滅菌,保證芽孢能夠盡可能的萌發(fā)成新的菌體,選擇間隔時間為8 h。

1.4.5單次滅菌試驗

為了與二次滅菌試驗做對比,先進行單次滅菌試驗。滅菌溫度100℃,灌汁pH和滅菌時間依照實驗結(jié)果取合適值,只滅菌一次,36±1℃環(huán)境放置一周后檢測菌落總數(shù)。

1.5 正交試驗設(shè)計

根據(jù)1.4.1～1.4.2的試驗結(jié)果,選擇罐汁pH、滅菌時間,采用L9(34)正交表進行二次滅菌正交試驗,36±1℃環(huán)境放置一周后檢測菌落總數(shù)。正交試驗設(shè)計如表1所示。

表1 L9(34)正交試驗設(shè)計

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1滅菌時間試驗結(jié)果

表2 不同滅菌時間后放置2天后測菌落總數(shù)

(“-”為多不可計)

由表2可知,在罐汁pH為5,100℃滅菌條件下,滅菌30 min、35 min、40 min都可對保證罐頭在36±1℃環(huán)境里保存2天后細菌處于較低水平起到一定作用。40min滅菌效果最強，故定其為第二次滅菌時間。

2.1.2滅菌pH試驗結(jié)果

表3 不同灌汁pH滅菌后放置2天后測菌落總數(shù)

(“-”為多不可計)

由表3可知,在100℃滅菌20 min條件下,除了pH值為4時有明顯抑菌效果,pH值為6時菌落總數(shù)基本上多不可計,其他三個水平也并未呈現(xiàn)一定規(guī)律。又由于pH≤4時口感不好,故棄去;當(dāng)pH≥6時,口感不差,但是很容易受微生物污染變質(zhì),故棄去。

2.1.3單次滅菌試驗結(jié)果分析見2.3。

表4 單次滅菌(100℃)后放置1周測菌落總數(shù)

2.2 正交試驗結(jié)果

根據(jù)單因素試驗,最終選擇第一次滅菌溫度梯度為100℃、90℃、80℃,滅菌時間梯度為30min、35min、40min,pH梯度為4.5、5、5.5,滅菌間隔時間為8h,第二次滅菌溫度為100℃,時間40min。菌落總數(shù)報告為每批(五瓶)的菌落總數(shù)平均值。

表5 正交試驗結(jié)果

將表5正交試驗結(jié)果進行極差分析可知,各因素對蓮子罐頭滅菌效果的影響自大到小的順序為pH>滅菌溫度>滅菌時間,最佳的工藝A1B1C3,即罐汁pH4.5,滅菌溫度100℃,滅菌時間40 min。在此條件下,再次重復(fù)試驗,罐頭菌落總數(shù)達到<10CFU/mL。

2.3 試驗結(jié)果分析

單因素試驗2.1.1結(jié)果表示,滅菌效果與滅菌時間成正相關(guān)。單因素試驗2.1.2結(jié)果表示,罐汁pH在小于等于4.5時,菌落總數(shù)隨著pH減小大幅減少;在4.5到5.5之間,菌落總數(shù)沒有顯示出較大的變化規(guī)律;而pH大于5.5時,菌落總數(shù)增大到超出了計數(shù)范圍。在正交試驗中,pH表現(xiàn)出了較高的影響力。

正交試驗結(jié)果說明,達到最佳滅菌效果的工藝是pH4.5、第一次滅菌溫度100℃、滅菌時間40 min,菌落總數(shù)<10CFU/mL,沒有找到合適的條件組合能使得在低于100℃或40 min以內(nèi)達到理想的滅菌要求。將正交試驗的結(jié)果與單次滅菌試驗1.4.5的結(jié)果對比,在第一次滅菌條件pH5、100℃、35 min的情況下,二次滅菌的結(jié)果為0.16×104CFU,小于單次滅菌的結(jié)果7.8×104CFU;在第一次滅菌條件pH5.5、100℃、40 min的情況下,二次滅菌的結(jié)果為100CFU,遠小于單次滅菌的結(jié)果3.0×105CFU;單次滅菌試驗其它條件的菌落總數(shù),在數(shù)量級上也高于兩次間歇性滅菌的菌落總數(shù)水平,這說明在一定范圍內(nèi)兩次間歇性滅菌確實比單次滅菌效果要好。需要指出的是,在正交試驗所得的最優(yōu)條件下,單次滅菌同樣能達到一周后菌落總數(shù)小于10CFU的效果,但如果存放超過一周的時間,單次滅菌和二次滅菌對蓮子的衛(wèi)生安全維持能力未知。

3 結(jié)論

經(jīng)過研究,蓮子罐頭在罐汁pH4.5、溫度100℃、時間40 min條件下滅菌一次可以保證一周內(nèi)菌落總數(shù)達標(biāo),但若想保質(zhì)更久的時間則需要對二次間歇性滅菌進一步測驗與研究。為了使用塑料包裝材料,可以在改變滅菌間隔時間或增多滅菌次數(shù)的情況下,試驗二次滅菌的溫度是否可得以降低,時間是否可以縮短。另外，二次滅菌對蓮子質(zhì)地的影響也具有研究價值。

二次間歇性滅菌本身可以以低溫優(yōu)勢，即保證衛(wèi)生安全、又適合低成本塑料包裝,但針對蓮子罐頭如果找不到合適的滅菌溫度和時間,則易引起蓮子的營養(yǎng)流失與組織結(jié)構(gòu)破壞。若能得到進一步的研究發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用,亦或脫離蓮子本身性質(zhì)和塑料包裝的限制,該滅菌工藝還會有很大的發(fā)展前景。