微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝對枸杞品質(zhì)和表面微生物的影響

劉偉東，顧 欣，郭君鈺，岳 衡，徐 強(qiáng)，劉海成，慕 松，王 鶴

微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝對枸杞品質(zhì)和表面微生物的影響

劉偉東1，顧 欣1※，郭君鈺1，岳 衡1，徐 強(qiáng)1，劉海成1，慕 松2，王 鶴2

（1. 寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，銀川 750021；2. 寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，銀川 750021）

為明確微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝對枸杞品質(zhì)和表面微生物數(shù)量的影響，該文檢測了微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥和傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥2種工藝各加工階段枸杞的主要品質(zhì)指標(biāo)（枸杞多糖、總糖、粗蛋白、粗脂肪）和表面微生物數(shù)量，并對2種工藝的加工效果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明，采用微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝和傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥工藝加工的枸杞，多糖和總糖損失率差異顯著（<0.05），聯(lián)合干燥工藝較傳統(tǒng)工藝分別降低了15.44和11.06個(gè)百分點(diǎn)，僅為18.46%和20.98%；粗蛋白損失率差異未達(dá)顯著水平（＞0.05），損失率分別為21.46%和20.12%；粗脂肪損失率的差異也不顯著（＞0.05），分別為10.56%和12.29%。在殺菌率上2種工藝差異顯著（<0.05），聯(lián)合干燥工藝為91.26%，傳統(tǒng)工藝為82.25%。干燥前的脫蠟處理具有殺菌作用，可殺滅65.24%的表面微生物。干燥階段完成后，聯(lián)合干燥工藝的殺菌率為91.26%，較傳統(tǒng)工藝的殺菌率提高了9.01個(gè)百分點(diǎn)。在模擬大腸桿菌污染枸杞的試驗(yàn)中，脫蠟后噴菌的枸杞經(jīng)2種工藝加工，聯(lián)合干燥工藝的殺菌率為83.21%，較傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥工藝提高了12.93個(gè)百分點(diǎn)。因此，微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝較傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥工藝更多地保留了枸杞的營養(yǎng)成分，殺菌效果更好，有利于枸杞干果的品質(zhì)和食品安全。但是，對脫蠟后大腸桿菌污染的果實(shí)，微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝和傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥工藝均不能徹底滅菌，需進(jìn)行工藝改進(jìn)或結(jié)合其他滅菌方法進(jìn)行處理。研究結(jié)果可為微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝在枸杞加工中的應(yīng)用和改進(jìn)提供參考。

干燥；品質(zhì)控制；微生物；枸杞；微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥；熱風(fēng)干燥

0 引 言

枸杞（L.）為茄科（Solanaceae）多年生落葉灌木，廣泛分布于中國西北部地區(qū)以及周邊國家[1-2]。枸杞果實(shí)營養(yǎng)豐富，含有大量枸杞多糖、甜菜堿、維生素A等成分，具有多方面的保健與藥理功能[3]。在常溫條件下枸杞鮮果極易因微生物和酶的作用而腐爛變質(zhì)，難以儲(chǔ)藏和運(yùn)輸。因此，除少量枸杞用于鮮食和作為加工原料外，大部分枸杞被干制[4]。干制后的枸杞產(chǎn)品貨架期可以很好地延長，保存和運(yùn)輸?shù)某杀窘档汀?/p>

目前枸杞干制的工業(yè)化加工方式主要有自然晾曬法、真空冷凍法、熱風(fēng)干燥法和微波加工法等[5-6]。自然晾曬法加工周期長，果實(shí)易污染，受環(huán)境因素影響劇烈，有效成分損失較大，干燥后品質(zhì)極不穩(wěn)定，易出現(xiàn)腐爛、焦黑、褐變和糖分溢出等現(xiàn)象，逐漸被當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)淘汰[7]。真空冷凍干燥法加工的枸杞色澤鮮紅，生物活性成分和營養(yǎng)成分保持良好，但由于設(shè)備昂貴，能耗偏高，適用于生產(chǎn)高附加值的枸杞產(chǎn)品。熱風(fēng)干燥法是目前工業(yè)化加工枸杞干果最為普遍的方式，具有設(shè)備要求不高、占地少和操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但仍然存在不少問題，如干燥過程耗時(shí)較長，一般為38 h，枸杞營養(yǎng)成分流失嚴(yán)重，能源利用率低且污染環(huán)境[8]。微波干燥法則具有速度快、熱效率高、加熱均勻、無污染等優(yōu)點(diǎn)，成為枸杞干燥工藝研究的熱點(diǎn)。

有關(guān)不同加工工藝對枸杞品質(zhì)影響的研究已有報(bào)道[5-11]。研究表明，微波干燥能夠顯著縮短枸杞的干燥周期；微波干燥功率和物料層厚度是影響微波干燥的重要因素；將枸杞鮮果直接進(jìn)行微波干燥會(huì)出現(xiàn)炸裂等現(xiàn)象，設(shè)置預(yù)干燥處理可解決這一問題[9]。王鶴等[10]通過探究不同波長和功率的微波加工對枸杞品質(zhì)的影響，構(gòu)建了微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥模型。該模型利用預(yù)干燥處理，使枸杞鮮果含水率由約80%降至約50%，再進(jìn)入微波干燥階段，較含水率30%或40%再進(jìn)入微波干燥的處理，可大幅度提高干燥速率，并使干果具有更加優(yōu)質(zhì)的外觀。吳海華等[11]比較了多種枸杞干燥工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，其中微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝在時(shí)間、干果外觀指標(biāo)和枸杞多糖保存率等多個(gè)方面均具有優(yōu)勢。由此可知，目前對枸杞干燥工藝的研究主要集中在設(shè)備改造和工藝調(diào)整方面，多以枸杞多糖、總糖和外觀指標(biāo)為核心品質(zhì)指標(biāo)，而枸杞粗蛋白、粗脂肪含量的檢測較少涉及。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18672-2014[12]規(guī)定，合格的枸杞干果粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥10.0%，粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤5.0%。因此，粗蛋白和粗脂肪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也是枸杞檢測的重要指標(biāo)。在保障枸杞干果品質(zhì)的同時(shí)，其食品安全性也愈發(fā)受到關(guān)注[13-15]。筆者在枸杞生產(chǎn)加工企業(yè)和營銷鏈中發(fā)現(xiàn)，部分枸杞產(chǎn)品由于表面微生物數(shù)量超標(biāo)而被禁止銷售，影響枸杞干果的出口量，對廠家造成巨大損失。目前，微波的殺菌效果已在若干種食品上進(jìn)行了驗(yàn)證[16-17]，而不同干制工藝對干制過程中枸杞表面微生物的滅菌效果研究尚未見報(bào)道。本研究擬比較微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝和傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥工藝對枸杞品質(zhì)和表面微生物數(shù)量的影響，同時(shí)通過枸杞加工過程中污染細(xì)菌的模擬試驗(yàn)，比較兩種工藝對枸杞表面細(xì)菌的殺滅能力，為微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝在現(xiàn)代枸杞加工業(yè)中的應(yīng)用及改進(jìn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和菌種

試驗(yàn)用枸杞品種為“寧杞1號(hào)”，種植于寧夏回族自治區(qū)銀川市西夏區(qū)豐慶溝枸杞種植園（106°13′04″N，38°53′65″E）。試驗(yàn)用果為7月初到8月中旬成熟的首批枸杞鮮果，俗稱夏果，含水率80.82%；以干果計(jì)，枸杞多糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)9.38%，總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)47.19%，粗蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)19.33%，粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.95%。規(guī)范采摘后，選擇大小均勻、成熟飽滿、表面無損傷的枸杞，揀出果柄、葉片等雜質(zhì)，于采摘后48 h內(nèi)進(jìn)行干燥加工并及時(shí)檢測。

結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊脂（violet red bile agar, VRBA），用于大腸菌群的鑒定；四硫磺酸鈉煌綠增菌液（tetrathionate brilliant green broth, TTB）用于沙門氏菌的前增菌培養(yǎng)；木糖賴氨酸脫氧膽鹽瓊脂（xylose lysine deoxycholate agar, XLD）用于沙門氏菌和志賀氏菌的鑒定；麥康凱培養(yǎng)基（MaConkey agar, MAC）用于志賀氏菌的鑒定；上述培養(yǎng)基均購于杭州百思生物技術(shù)有限公司。牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基：牛肉膏3.0 g，蛋白胨10.0 g，NaCl 5.0 g，瓊脂20.0 g，定容至1.0 L，于121 ℃滅菌20 min后制備平板，用于細(xì)菌的培養(yǎng)計(jì)數(shù)。牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基配方中無瓊脂，其余試劑用量與固體培養(yǎng)基相同，用于菌種的活化和大腸桿菌菌懸液的制備。

試驗(yàn)用大腸桿菌（，）由寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)微生物實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 試驗(yàn)儀器

電熱鼓風(fēng)干燥烘箱（上海恒一科學(xué)儀器有限公司，DHG-9030）；微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥實(shí)驗(yàn)工作站（寧夏大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院自行設(shè)計(jì)組裝，型號(hào)ORW.S-R）；精密電子天平（上海恒平電子天平有限公司，JA1002，精度0.001 g）；超凈工作臺(tái)（蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司，SW-CJ-2FD）；立式壓力蒸汽滅菌鍋（上海申安醫(yī)療器械廠，LDZX-75KBS）；氣浴恒溫震蕩器（上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司，THZ-92B）；恒溫培養(yǎng)箱（上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司，SPX-250-Z）；紫外分光光度計(jì)（上海菁華科技儀器有限公司，772N）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥工藝流程

傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥工藝（hot air drying, HD）依次經(jīng)過脫蠟處理和熱風(fēng)干燥處理2個(gè)階段。脫蠟處理：在枸杞表面均勻噴灑質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的Na2CO3溶液（pH值10.2），靜置30 min，用蒸餾水沖洗3次，用吸水紙輕輕吸去枸杞表面的水珠。熱風(fēng)干燥處理：參照吳中華等[7]的方法，稱取500 g脫蠟后的枸杞平鋪在50目鐵絲網(wǎng)上，置于鼓風(fēng)干燥烘箱內(nèi)，50℃恒溫干燥，至枸杞含水率降至約10%時(shí)結(jié)束干燥。

1.3.2 微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝流程

微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝（microwave-hot air drying, MD）依次經(jīng)過脫蠟處理、熱風(fēng)干燥處理和微波間歇干燥處理3個(gè)階段。脫蠟處理同1.3.1。參照王鶴等[10]的干燥流程，先使用50 ℃熱風(fēng)干燥處理枸杞（處理同1.3.1），至果實(shí)含水率降至約50%后轉(zhuǎn)入微波間歇干燥處理，微波功率為215 W，脈沖比為1.67（工作3 min/間隔2 min），至枸杞含水率降至約10%時(shí)結(jié)束干燥。

1.3.3 不同干燥工藝對枸杞品質(zhì)和表面微生物數(shù)量的影響

將枸杞樣品分別進(jìn)行HD和MD處理，如表1所示，在每階段結(jié)束后隨機(jī)取樣，檢測枸杞含水率和枸杞多糖、總糖、粗蛋白、粗脂肪的含量，同時(shí)檢測枸杞表面微生物總數(shù)、大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、志賀氏菌的數(shù)量。每個(gè)處理3次重復(fù)。

表1 不同干燥流程所對應(yīng)的階段

注：羅馬數(shù)字下角標(biāo)的字母“H”和“M”分別代表熱風(fēng)干燥工藝和微波干燥工藝。

Note: the letters “H” and “M” in the lower corner of the Roman numerals represent the hot-air drying process and the microwave drying process, respectively.

1.3.4 不同干燥工藝對枸杞表面污染菌數(shù)量的影響

模擬枸杞在加工過程中被細(xì)菌污染的現(xiàn)象，以大腸桿菌為污染菌，檢測2種干燥工藝對枸杞表面污染菌的殺滅效果。

活化大腸桿菌，用牛肉膏蛋白胨液體培養(yǎng)基，37 ℃、220 r/min恒溫震蕩培養(yǎng)12 h，獲得大腸桿菌初始菌液。按體積分?jǐn)?shù)2%的接種量將初始菌液接種至新的液體培養(yǎng)基中，繼續(xù)培養(yǎng)18 h，獲得菌液。用無菌蒸餾水將菌液稀釋至活菌濃度為2×106CFU/mL的菌懸液。按質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%，將菌懸液均勻噴灑在脫蠟后的枸杞表面，邊噴邊攪拌，靜置2 min，分別進(jìn)行干燥處理。將加工至Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段的枸杞隨機(jī)取樣檢測果實(shí)表面大腸桿菌的數(shù)量。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.3.5 檢測方法

枸杞含水率的測定：將枸杞樣品稱量后，于100 ℃烘干至絕干（30 min內(nèi)質(zhì)量無變化），再稱質(zhì)量，計(jì)算枸杞的含水率。每個(gè)試樣取3個(gè)平行樣進(jìn)行測定，以平均值為測定結(jié)果。

枸杞品質(zhì)指標(biāo)的測定：采用回流提取的方法提取樣品中的枸杞多糖[17]，苯酚-硫酸滴定法測定枸杞多糖含量[18]；采用斐林試劑滴定法測定樣品總糖含量[19]；采用凱氏定氮法測定樣品中的氮含量，換算成粗蛋白的含量[20]；采用鹽酸消化處理樣品，再用乙醚萃取樣品中的脂肪酸，稱量計(jì)算樣品中粗脂肪含量[21]；枸杞多糖、總糖、粗蛋白和粗脂肪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均以枸杞絕干質(zhì)量計(jì)。

表面微生物數(shù)量的檢測：采用平板計(jì)數(shù)法檢測枸杞樣品表面細(xì)菌總數(shù)[22]；采用VRBA平板檢測大腸菌群數(shù)量[23]；采用血瓊脂平板檢測金黃色葡萄球菌的數(shù)量[24]；采用XLD平板檢驗(yàn)沙門氏菌的數(shù)量[25]；采用XLD平板和MAC平板檢驗(yàn)志賀氏菌的數(shù)量[26]。枸杞表面細(xì)菌總數(shù)和各項(xiàng)病原菌數(shù)量均以枸杞絕干質(zhì)量計(jì)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

將各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)利用SPSS 17.0進(jìn)行單因素方差分析，統(tǒng)計(jì)其顯著性（<0.05）并利用Excel 2016作圖，利用Excel 2016擬合曲線。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同干燥工藝對枸杞品質(zhì)的影響

2.1.1 不同干燥工藝對枸杞含水率的影響

枸杞的含水率在HD和MD兩種工藝的Ⅰ和Ⅱ階段幾乎無變化，為80.26%。脫蠟后的枸杞經(jīng)過熱風(fēng)預(yù)干燥處理16.0 h，含水率由最初的約80%降至51.88%，接近50%，Ⅲ階段完成（如圖1）。進(jìn)入Ⅳ和Ⅴ階段，HD和MD加工枸杞的含水率均呈下降趨勢，其加工用時(shí)差異較大。ⅣM和ⅣH分別用時(shí)1.0和9.0 h，枸杞含水率分別達(dá)到30.86%和31.45%，接近30%；ⅤM和ⅤH分別用時(shí)1.5和13.0 h，枸杞含水率分別為9.87%和10.22%，接近10%，達(dá)到干果含水率標(biāo)準(zhǔn)。

對2種工藝加工過程中枸杞含水率的變化進(jìn)行擬合。Ⅲ階段的擬合方程為=0.001 23?0.061 22?1.198 8+ 80.352，2=0.999 4；ⅣM和ⅤM的擬合方程為=0.001 33? 0.066 52?1.180 9+81.549，2=0.998 2；ⅣH和ⅤH階段的擬合方程為=3.344 34?232.153+6037.32?69 734+ 301 936，2=0.994 3（為枸杞含水率，%，為時(shí)間，h）。MD工藝的干燥加工時(shí)長為18.5 h，較HD的38 h大幅度降低，提高了時(shí)效51.32%。

圖1 兩種干燥工藝III階段至V階段的枸杞含水率

2.1.2 不同干燥工藝對枸杞營養(yǎng)損失的影響

隨著干燥時(shí)間的增加，枸杞多糖和總糖含量均呈下降趨勢，但二者的下降幅度有較大差異，如圖2a、2b所示。I階段為鮮果階段，Ⅱ階段為脫蠟處理階段。I階段和II階段是2種干燥方法的共同階段，其枸杞含水率和枸杞多糖、總糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)無差異。III階段至V階段為干燥加工階段，2種干燥方法具有差異。其中，Ⅲ階段為預(yù)干燥階段，枸杞多糖和總糖的損失率分別為8.75%和11.11%，較Ⅱ階段顯著上升（<0.05）。Ⅳ和Ⅴ階段，枸杞多糖和總糖的含量繼續(xù)下降，且2種干燥方法的損失率不同。ⅣM和ⅤM的枸杞多糖損失率分別為15.15%和18.46%，未達(dá)顯著水平，而ⅣH和ⅤH分別為20.90%和34.12%，差異達(dá)顯著水平（<0.05）。干燥結(jié)束后，MD導(dǎo)致枸杞多糖的損失率較HD降低了15.44個(gè)百分點(diǎn)。干燥處理對總糖損失的影響具有相似的規(guī)律。ⅣM和ⅤM的枸杞總糖損失率分別為17.45%和20.98%，未達(dá)顯著水平，而ⅣH和ⅤH分別為20.67%和32.04%，差異達(dá)顯著水平（<0.05）。干燥結(jié)束后，MD導(dǎo)致總糖的損失率較HD降低了11.06個(gè)百分點(diǎn)。由此可知，枸杞干制工藝中，枸杞總糖和枸杞多糖的損失主要來自于干燥階段，MD對枸杞多糖和總糖造成的損失顯著低于HD（<0.05）。

研究表明，在一定干燥時(shí)間內(nèi)，糖分會(huì)隨著加工時(shí)間的增加而不斷損失，不同干燥工藝下，蔬菜、水果糖分的損失率具有差異[27-29]。因此，降低糖分的損失成為加工工藝改善的研究重點(diǎn)。枸杞果實(shí)中含有大量的糖分，包括葡萄糖、果糖、鼠李糖、阿拉伯糖等，熱加工直接導(dǎo)致果實(shí)溫度升高，糖類發(fā)生美拉德反應(yīng)，即還原糖類和氨基化合物（主要為氨基酸）通過復(fù)雜的反應(yīng)最終生成黑色大分子物質(zhì)的過程，并成為糖類損失的主要原因[30]。本研究基于MD工藝和HD工藝對枸杞脫水，針對兩種工藝條件下枸杞營養(yǎng)成分的損失進(jìn)行了檢測分析，結(jié)果表明，在干燥效率上MD工藝遠(yuǎn)快于HD工藝。趙麗琴等[30]研究微波加工過程中的美拉德反應(yīng)，認(rèn)為美拉德反應(yīng)要求物料含水率達(dá)到10%以上；當(dāng)物料含水率在10%～15%時(shí)，美拉德反應(yīng)速率隨著水分增加呈上升趨勢；物料含水率達(dá)到25%以上時(shí)，該反應(yīng)難以發(fā)生，且水分與溫度具有協(xié)同作用。因此，MD工藝的快速升溫和水分散失降低了果實(shí)中的美拉德反應(yīng)，從而較HD工藝大幅度降低了糖分損失。

隨著干燥時(shí)間的增加，MD和HD加工的枸杞果實(shí)中粗蛋白、粗脂肪含量均呈下降趨勢，但降幅具有較大差異，如圖2c、2d所示。2個(gè)指標(biāo)在Ⅰ和Ⅱ階段均無顯著差異，說明脫蠟處理不會(huì)造成枸杞粗蛋白和粗脂肪的損失。枸杞果實(shí)中粗蛋白和粗脂肪的損失主要發(fā)生在干燥階段，而且干燥時(shí)間越長，損失越多。預(yù)干燥階段（Ⅲ階段），枸杞粗蛋白和粗脂肪的損失率分別為9.73%和8.01%，較Ⅱ階段含量顯著下降（<0.05）。在粗蛋白損失率上，ⅣM和ⅣH分別為15.57%和16.45%，ⅤM和ⅤH為21.46%和20.12%；在粗脂肪損失率上，ⅣM和ⅣH分別為9.08%和10.29%，ⅤM和ⅤH為10.56%和12.29%。由此可知，在各個(gè)階段中2種干燥工藝在粗蛋白和粗脂肪的損失率上無顯著差異，干燥處理造成的粗蛋白損失率顯著高于粗脂肪（<0.05）。

在熱加工過程中，蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)生熱降解和熱變性等反應(yīng)[31]。熱變性主要改變蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)，不影響粗蛋白含量的測定。因此，檢測到的粗蛋白損失主要由熱降解反應(yīng)引起。導(dǎo)致脂肪損失的主要原因是熱解反應(yīng)和氧化反應(yīng)，而飽和脂肪酸的熱解和氧化溫度需要達(dá)到150 ℃以上，不飽和脂肪酸的熱解和氧化溫度相對較低[32]。本試驗(yàn)2種工藝的最高溫度約50 ℃，處于較低水平。因此推測，在兩種工藝過程中，枸杞粗蛋白的損失主要來自熱降解溫度較低的蛋白質(zhì)發(fā)生的熱降解；粗脂肪的損失主要為不飽和脂肪酸化合物；基于相同的損失機(jī)理，兩種工藝中粗蛋白損失率無顯著差異；粗脂肪與粗蛋白同理。熱加工過程中，枸杞損失的蛋白質(zhì)種類和脂肪酸種類有待進(jìn)一步研究。

注：不同字母表示同一干燥工藝不同階段差異顯著（P<0.05），下同。

2.2 不同干燥工藝對枸杞表面微生物數(shù)量的影響

2.2.1 不同干燥工藝對枸杞表面微生物數(shù)量的影響

微生物數(shù)量是枸杞及其制品重要的安全質(zhì)量指標(biāo)。枸杞表面的微生物總量越少，越有利于食品安全。針對重要的致病菌，則要求不得檢出或給出最高限量[33]。

檢測結(jié)果表明，枸杞鮮果菌落總數(shù)為10.04× 104CFU/g。隨著干燥時(shí)間的增加，菌落總數(shù)呈下降趨勢，其中MD工藝的降幅較大，如圖3所示。枸杞經(jīng)脫蠟處理（Ⅱ階段），菌落總數(shù)較Ⅰ階段呈極顯著下降（<0.01），降幅為65.24%。進(jìn)入干燥階段，菌落總數(shù)繼續(xù)降低。MD的每個(gè)干燥階段菌落總數(shù)的變化均達(dá)到顯著水平（<0.05），至干燥結(jié)束，菌落總數(shù)為0.89×104CFU/g，較初始樣品下降了91.26%。HD的菌落總數(shù)具有相似的變化趨勢。至干燥結(jié)束，HD的枸杞菌落總數(shù)為1.75× 104CFU/g，較初始樣品下降了82.25%。干燥工藝完成后，MD較HD的殺菌效果提高了9.01個(gè)百分點(diǎn)，表現(xiàn)出明顯的殺菌優(yōu)勢。因此，枸杞干制工藝的殺菌環(huán)節(jié)首先是脫蠟處理，其次是干燥處理，且在Ⅳ階段和Ⅴ階段MD的殺菌率顯著高于HD（<0.05）。

枸杞鮮果表面大腸菌群數(shù)量為1.82×104CFU/g，不符合枸杞制品的食品安全要求[33]。脫蠟后，兩種干燥工藝的各階段均未檢測出大腸桿菌，說明脫蠟處理中堿液對大腸桿菌具有較好的殺滅效果。試驗(yàn)各階段，均未檢測出金黃色葡萄球菌、沙門氏菌和志賀氏菌，符合食品安全要求。

大腸菌群屬于常見的條件致病菌，有的定居于人類腸道對消化起協(xié)助作用，有的則具有強(qiáng)毒力，嚴(yán)重者甚至危及人類生命，所以食品衛(wèi)生部門將大腸菌群列為常規(guī)檢測項(xiàng)目之一[23]。金黃色葡萄球菌、沙門氏菌和志賀氏菌均為致病菌，是食品衛(wèi)生部門規(guī)定必須檢測的微生物指標(biāo)[24-26]。本試驗(yàn)在枸杞鮮果表面檢測到大腸桿菌，未檢測到其他3種致病菌。果面上的大腸桿菌可能由枸杞生長和采摘運(yùn)輸中的污染所致，較難避免，需要利用后期的加工工藝進(jìn)行去除。

脫蠟處理是枸杞干燥工藝中的重要環(huán)節(jié)，影響枸杞干燥速率和干果品質(zhì)，其原理是利用堿性試劑破壞枸杞果皮表面的蠟質(zhì)層，使果實(shí)內(nèi)部水分易于排出，從而提高干燥速率和枸杞外觀品質(zhì)[34]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，脫蠟處理對大腸桿菌具有較強(qiáng)的殺菌作用。脫蠟堿液的pH值為10.2，屬強(qiáng)堿性，而大部分細(xì)菌（含大腸桿菌）的最適生存環(huán)境為弱酸性，因此持續(xù)堿液的浸泡可導(dǎo)致果面細(xì)菌的大量死亡。有關(guān)脫蠟處理對枸杞的殺菌效果尚未見報(bào)道，可以進(jìn)一步開展機(jī)理研究，并對脫蠟環(huán)節(jié)進(jìn)行改良，使其具備更強(qiáng)的殺菌能力。

圖3 兩種干燥工藝下枸杞表面的菌落總數(shù)

2.2.2 不同干燥工藝對枸杞表面污染菌數(shù)量的影響

枸杞鮮果表面檢測出大腸桿菌，枸杞干制、儲(chǔ)存和包裝、銷售期間也易被大腸桿菌污染。因此，本研究以大腸桿菌為污染菌，于脫蠟處理后對枸杞進(jìn)行接種，模擬枸杞的微生物污染。

接菌的枸杞經(jīng)過HD和MD加工，大腸桿菌數(shù)量均呈下降趨勢，其中MD的降幅較HD大，如圖4。ⅣM的枸杞表面大腸桿菌數(shù)量較Ⅱ階段減少了65.82%，ⅣH減少了47.80%；ⅤM減少了83.16%，ⅤH減少了72.68%。聯(lián)合干燥工藝的殺菌率為83.21%，較傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥工藝提高了12.93個(gè)百分點(diǎn)。由此可知，MD對脫蠟后染菌枸杞的滅菌效果優(yōu)于HD，但是未能殺滅全部的大腸桿菌。

結(jié)果表明，熱風(fēng)干燥和微波干燥均具有一定的殺菌能力。熱風(fēng)干燥的殺菌機(jī)理主要為熱效應(yīng)，通過加熱使細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)溫度升高，蛋白質(zhì)等生物大分子變性失活，使細(xì)菌代謝異常，導(dǎo)致菌體死亡或無法繁殖[15]。微波干燥殺菌的機(jī)理除涉及熱效應(yīng)外，還具有生物效應(yīng)，即在升溫的同時(shí)，微波在細(xì)胞壁和細(xì)胞膜之間形成高頻震蕩波，使細(xì)胞膜破碎，改變脂質(zhì)體的滲透性，影響微生物的能量和信息交換，使其細(xì)胞調(diào)節(jié)功能出現(xiàn)障礙，達(dá)到滅菌效果[35]。因此，微波殺菌具有穿透力強(qiáng)、耗能低、效率高等特點(diǎn)[36]。張斌等[16]用微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥稻谷的研究表明，微波的殺菌效果較普通熱風(fēng)干燥有顯著提高。本研究獲得相似的結(jié)論。然而，2種枸杞干燥工藝在滅菌效果上仍存在局限性，未能徹底殺滅果面微生物。推測原因有3方面：第一，干燥過程中，枸杞果實(shí)脫水并發(fā)生皺縮，果皮褶皺對菌體具有一定保護(hù)作用；第二，干制工藝使微生物菌體脫水，而水分的減少，使菌體蛋白質(zhì)抗熱性增強(qiáng)，微生物表現(xiàn)為耐熱性提高[37]；第三，2種工藝的加熱溫度較低，無法殺死耐熱的微生物。實(shí)際生產(chǎn)中，存在枸杞脫蠟后的微生物污染問題。而目前常用的傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥和微波干燥工藝的改進(jìn)方向主要針對的是干燥效率問題，對于殺菌效果的研究較少涉及。本試驗(yàn)對于微波干燥的殺菌能力進(jìn)行了探索，為生產(chǎn)實(shí)踐提供了理論依據(jù)。

圖4 兩種干燥工藝下接菌枸杞的表面大腸桿菌數(shù)量

3 結(jié) 論

本研究基于枸杞鮮果的脫水效果，對微波干燥工藝和傳統(tǒng)干燥工藝加工枸杞的品質(zhì)變化和殺菌效果進(jìn)行了比較研究，結(jié)論如下：

1）經(jīng)兩種工藝加工的枸杞，干果的枸杞多糖、總糖、粗蛋白和粗脂肪含量均會(huì)隨著水分的流失而減少。在枸杞多糖和總糖方面，微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝的損失率顯著低于傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥工藝（<0.05），分別降低了15.44和11.06個(gè)百分點(diǎn)；在粗蛋白和粗脂肪的損失率方面，二工藝之間的差異未達(dá)到顯著水平。表明微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝對枸杞營養(yǎng)成分的保持更有優(yōu)勢。

2）脫蠟處理和干燥處理均是枸杞干制工藝中滅菌的重要環(huán)節(jié)。微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝較傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥工藝的殺菌率提高了9.01個(gè)百分點(diǎn)，殺菌效果更為顯著（<0.05）。

3）對脫蠟后大腸桿菌污染的果實(shí)，微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝和傳統(tǒng)熱風(fēng)干燥工藝均不能徹底滅菌，需進(jìn)行工藝改進(jìn)或結(jié)合其他滅菌方法進(jìn)行處理。

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Effects of microwave-hot air drying process on quality and surface microorganism quantity of

Liu Weidong1, Gu Xin1※, Guo Junyu1, Yue Heng1, Xu Qiang1, Liu Haicheng1, Mu Song2, Wang He2

(1,,750021;; 2.,750021;)

In order to study the effect of microwave hot air drying on the quality and microorganism quantity of. In this paper, the microwave hot air drying method and the traditional hot air drying were used to dry. The main quality indexes ofpolysaccharide, total sugar, crude protein, crude fat were determined. The number of microorganism on the surface ofwas measured. Hot air drying refers to drying after alkali liquor dewaxing and hot air drying at a constant temperature of 50 ℃. Microwave hot-air drying means that the alkali liquor is dewaxed first and then dried, and the hot-air drying is carried out at a constant temperature of 50 ℃, and then dried by microwave (Power: 215 W, microwave pulse ratio: 1.67). When the moisture content reaches 80%, 50%, 30% and 10%, the samples were taken to determine the content ofpolysaccharide, total sugar, crude protein and crude fat. The total number of bacteria andon the surface were determined.,andwere detected. The results showed that the loss rate ofpolysaccharide and total sugar was significantly different between microwave hot air drying and traditional hot air drying (< 0.05). Compared with the traditional process, the combined drying process reduced 15.44 and 11.06 percentage points, 18.46% and 20.98% respectively. The loss rate of crude protein was 21.46% and 20.12% respectively, but the difference was not significant. The difference of crude fat loss rate was not significant, 10.56% and 12.29% respectively. In terms of sterilization rate, there was significant difference between the two processes (< 0.05). The composite drying process was 91.26% and the traditional drying process was 82.25%. Dewaxing before drying could kill 65.24% of surface microorganisms. After drying, the bactericidal rate of composite drying process was 91.26%, which was 9.01 percentage points higher than that of traditional drying process.was used as the contaminating bacteria for artificial pollution test. After the combination of the two processes, the sterilization rate was 83.21%, which was 12.93 percentage points higher than the traditional hot air drying process. Therefore, compared with the traditional hot air drying process, microwave hot air drying process retains more nutrients of, has better sterilization effect, and is conducive to the quality and food safety of dried. However, thecontaminated byafter dewaxing could't be completely sterilized by microwave hot air combined drying process and traditional hot air drying process, so the existing technology needs to be improved or combined with other sterilization methods. The results provide a reference for the application and improvement of microwave hot air drying in the processing of.

drying; quality control; microorganism; microwave-hot air drying; hot air drying

劉偉東，顧 欣，郭君鈺，岳 衡，徐 強(qiáng)，劉海成，慕 松，王 鶴. 微波熱風(fēng)聯(lián)合干燥工藝對枸杞品質(zhì)和表面微生物的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35(20)：296－302.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.20.036 http://www.tcsae.org

Liu Weidong, Gu Xin, Guo Junyu, Yue Heng, Xu Qiang, Liu Haicheng, Mu Song, Wang He. Effects of microwave-hot air drying process on quality and surface microorganism quantity of[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(20): 296－302. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2019.20.036 http://www.tcsae.org

2019-05-09

2019-09-28

寧夏回族自治區(qū)西部一流建設(shè)學(xué)科項(xiàng)目（NXYLXK2017B03）；寧夏重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（2018BBF02004，2018BBF02019）；國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（11262018）

劉偉東，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)微生物資源與環(huán)境。Email：1582320899@qq.com

顧 欣，教授，主要研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)微生物資源與環(huán)境。Email：guxin929@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2019.20.036

TS255.36

A

1002-6819(2019)-20-0296-07