夏 碩 鄭麗君 申光輝 黎杉珊 羅擎英 吳賀君 李美良 張志清
(四川農(nóng)業(yè)大學食品學院,四川 雅安 625014)
隆昌豆桿屬于非發(fā)酵豆制品,是由大豆磨成豆?jié){,然后加熱,待豆?jié){表面起膜后,用竹棍多次卷起,經(jīng)烘干后去掉中間的竹棍制成。隆昌豆桿營養(yǎng)價值豐富,蛋白質(zhì)含量高達46%,脂肪含量為25%,碳水化合物含量為22%,且這3 種能量物質(zhì)的比例非常均衡,與《中國居民膳食指南》中推薦的能量攝入比值較為接近。但傳統(tǒng)豆桿一般都是干制品,烹飪前需要浸泡復水,復水一般需要4~5 h,食用不方便。預浸泡豆桿是將干豆桿先進行浸泡復水,再經(jīng)過切分、瀝干,最后經(jīng)真空包裝和殺菌制得的成品。
食品在儲存過程中會發(fā)生腐敗變質(zhì),引起食品腐敗變質(zhì)的主要因素有微生物、溫度、光照、水分、酶類、氧化等。因此,食品在儲存過程中其品質(zhì)會發(fā)生相應的變化,主要包括顏色、風味、營養(yǎng)物質(zhì)、質(zhì)構(gòu)等。經(jīng)過殺菌處理的產(chǎn)品在貨架期儲存過程中,其品質(zhì)也會發(fā)生一些變化,影響消費者對產(chǎn)品的接受性[1-2]。楊倩[3]對經(jīng)過間歇微波聯(lián)合沸水殺菌和高溫高壓殺菌的調(diào)味豆腐干在25℃儲存條件下品質(zhì)的變化情況進行研究,結(jié)果表明,經(jīng)過間歇微波聯(lián)合沸水殺菌的產(chǎn)品,其殺菌效果較好,產(chǎn)品的感官評分、彈性、色澤變化也較小;而經(jīng)高溫殺菌后的樣品色澤變化速率快,但pH 值變化不大。王春葉[4]研究發(fā)現(xiàn),隨著儲存時間的延長,豆腐干硬度、咀嚼性對消費者的接受性影響最大。目前由于豆制品在流通過程中出現(xiàn)質(zhì)地變硬、酸敗、色澤變深等問題,使得其保質(zhì)期縮短,成為制約豆制品工業(yè)化發(fā)展的難題[5]。因此,在實際生產(chǎn)中應重點研究適宜的殺菌條件以及其對品質(zhì)的影響。
四川農(nóng)業(yè)大學植物源食品開發(fā)與資源綜合利用課題組前期對預浸泡豆桿加工工藝中不同殺菌條件進行優(yōu)化,初步確定經(jīng)105℃、15 min 和110℃、10 min 2 個殺菌條件處理的產(chǎn)品,可達到軟罐頭食品商業(yè)無菌要求。本試驗進一步研究其處理后的預浸泡豆桿在貨架期內(nèi)的品質(zhì)變化,并對各指標進行相關性分析,以期初步探索預浸泡豆桿儲存過程中品質(zhì)變化的規(guī)律,為保證貨架期內(nèi)預浸泡豆桿產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定和延長預浸泡豆桿貨架期等問題提供參考依據(jù)。
隆昌豆桿:由山谷坊食品有限公司提供;耐高溫蒸煮袋(材質(zhì):PA+CPP 耐高溫多層復合材質(zhì),厚度:雙層20 絲,規(guī)格:15 cm×21 cm)。
平板計數(shù)瓊脂(plate count agar,PCA);硫酸銅、氯化鈉、無水乙醇、硝酸、鹽酸、石油醚、硼酸、硫酸鉀、硫酸、甲基紅指示劑等均為分析純,四川西隴化工有限公司。
GZ-150-M 型恒溫培養(yǎng)箱,韶關市廣智科技有限公司;Sartorius CP225D 型電子天平,北京賽多利斯有限公司;ZM-100 全自動不銹鋼反壓高溫蒸煮鍋,廣州標際包裝設備有限公司;DZ400/2C 真空包裝機,上海青葩包裝機械有限公司;TST101A-1B 型電熱鼓風干燥箱,成都特思特儀器有限公司;BYXT-250S 型索氏提取器,上海秉越電子儀器有限公司;KDN-PC02 型凱氏定氮儀,北京中科普創(chuàng)科技有限公司;TA.XTPlus 物性分析儀,英國SMS 公司;TCP2 型全自動測色色差儀,北京奧依克光電儀器有限公司;Sartorius BP-20 型pH 計,北京賽多利斯有限公司;HZ-103B 型恒溫培養(yǎng)搖床,北京海天友誠科技有限公司。
1.3.1 預浸泡豆桿加工工藝 參照四川山古坊公司生產(chǎn)流程,并作適當修改。具體工藝流程如下:
原材料(豆桿)→復水→切分→瀝干→真空包裝→高溫殺菌→冷卻→成品。
1.3.2 預浸泡豆桿前處理 將原材料干豆桿以常溫水進行浸泡4 h,切分、瀝干后抽真空包裝,真空度為0.09 MPa,300 g/袋,70 袋共計21 kg。
1.3.3 預浸泡豆桿高溫殺菌 將經(jīng)過前處理的豆桿隨機平均分為2 組,每組10.5 kg,放入反壓高溫蒸煮鍋中,分別采用A 組(105℃、15 min)和B 組(110℃、10 min)進行殺菌處理,殺菌完成后,將樣品全部置于常溫(25℃)下儲存?zhèn)溆谩?/p>
1.3.4 預浸泡豆桿取樣 每隔10 d 取樣一次,每次A 組和B 組各取5 袋,共計取樣7 次,總計60 d,測定樣品感官、理化和微生物指標。
1.3.5 預浸泡豆桿指標測定
1.3.5.1 微生物檢測 菌落總數(shù)檢測:參照GB 4789.2-2016[6]《食品微生物學檢驗 菌落總數(shù)測定》
1.3.5.2 理化指標的測定 脂肪含量的測定:參照GB 5009.6-2016[7]《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》;蛋白質(zhì)含量的測定:參照GB 5009.5-2016[8]《食品安全國家標準 食品中蛋白質(zhì)的測定》;水分含量的測定:參照GB 5009.3-2016[9]《食品安全國家標準食品中水分的測定》。
1.3.5.3 pH 值測定 將預浸泡豆桿樣品進行研磨,稱取5.00 g 樣品置于錐形瓶中,加入45 mL 蒸餾水,然后將錐形瓶放置于恒溫培養(yǎng)搖床中,100 r·min-1轉(zhuǎn)動10 min,均質(zhì),使其混合均勻,靜置10 min 后,利用pH 計測定樣品上清液pH 值。重復測量3 次,結(jié)果取平均值。
1.3.5.4 質(zhì)構(gòu)指標測定 將樣品裁剪制成2 cm×2 cm 的樣品,置于質(zhì)構(gòu)儀托盤中,測定樣品中心點。測定參數(shù):P/5 探頭,樣品測前速度1.0 mm·s-1,測中速度5.0 mm·s-1,測后速度5.0 mm·s-1,壓縮程度75%,2 次下壓時間間隔5 s,每組樣品測定5 次,測定結(jié)果去掉最高值和最低值,其余3 次取平均值。參照感官評定結(jié)果[10]選取以下3 個參數(shù)作為樣品質(zhì)構(gòu)測定參數(shù):硬 度(hardness)、彈 性(springiness)、咀嚼性(chewiness)。
1.3.5.5 色澤測定 根據(jù)色差儀中測量容器的規(guī)格,選取厚薄均勻一致的樣品,然后將樣品裁剪成半徑為1 cm 的圓形,采用色差儀測定樣品色澤,其中L*值表示明度或亮度,其值越大,表明樣品亮度越高。
1.3.5.6 感官評定 選取10 位經(jīng)過培訓且具有感官評定常識的研究生組成感官評分小組。評定指標包括樣品的色澤、質(zhì)地、豆香味和滋味,評價總分為100 分,評定結(jié)果去掉最高分和最低分,然后對其余8 組數(shù)據(jù)求平均值。參照GB 2712-2014[11]《食品安全國家標準 豆制品》制定預浸泡豆桿的感官評價標準(表1)。
所有試驗數(shù)據(jù)均采用Excel 2013 進行統(tǒng)計,并用SPSS 20 的ANOVA 和Duncan 進行方差分析和顯著性分析,差異顯著水平(P<0.05),試驗均重復3 次。
由圖1 可知,隨著儲存時間的延長,A 組和B 組預浸泡豆桿的感官評分均呈顯著降低趨勢(P<0.05),儲存20 d 時A 組和B 組的感官評分均低于80 分。隨著儲存時間的延長,B 組的感官評分下降速度較A 組越來越慢。儲存60 d 時B 組的感官評分高于60 分,而A 組的感官評分已低于50 分,說明在儲存過程中B 組較A 組更好地保留了產(chǎn)品的感官品質(zhì)。隨著儲存時間的延長,預浸泡豆桿的色澤、滋味氣味及組織狀態(tài)均發(fā)生了一些變化,因此導致感官接受性逐漸下降[12-13]。
表1 預浸泡豆桿的感官評價表Table 1 The sensory evaluation standard of pre-soaking soybean gulten
圖1 不同殺菌條件處理下預浸泡豆桿在貨架期內(nèi)感官品質(zhì)的變化Fig.1 Changes in sensory qualities of pre-soaking soybean gulten treated with different sterilization conditions during shelf life
微生物的代謝活動是導致食品腐敗變質(zhì)的重要因素[14]。菌落總數(shù)可以作為食品被細菌污染程度的標志,也可以預測食品的耐保藏性[15]。本試驗中,A 組和B 組的產(chǎn)品在36±1℃條件下保溫10 d 后均未出現(xiàn)脹袋或泄露現(xiàn)象,結(jié)合其致病微生物檢測指標認定其達到商業(yè)無菌。在GB 2712-2014《食品安全國家標準 豆制品》[11]中對菌落總數(shù)不做限量標準,經(jīng)A 組和B 組2 個殺菌條件處理下的大腸菌群和致病菌總數(shù)均符合標準。綜合貨架期內(nèi)感官品質(zhì)和主要理化品質(zhì)變化情況可知,各項指標雖然都在變化,但未對食品品質(zhì)造成顯著影響(P>0.05),因此本研究將菌落總數(shù)限定在1×106cfu·g-1以內(nèi)。
由圖2 可知,隨著儲存時間的延長,A 組的菌落總數(shù)在0~20 d 和40~60 d 顯著升高,20~30 d,30 ~40 d變化差異不顯著(P>0.05),B 組預浸泡豆桿的菌落總數(shù)均呈現(xiàn)顯著升高的趨勢(P<0.05),在儲存0 ~10 d內(nèi),A 組和B 組的菌落總數(shù)增長速度較快,儲存10 d后菌落總數(shù)增長速度放緩,儲存60 d 時A 組的菌落總數(shù)達到1×106cfu·g-1,B 組的菌落總數(shù)達到1×105cfu·g-1。菌落總數(shù)增長的原因可能是,樣品中殘存的耐熱芽孢桿菌在適宜的環(huán)境中增長繁殖[16-17]。此外,B組的菌落總數(shù)增長速度較A 組慢,說明本研究中高溫短時間的殺菌處理對微生物的致死作用大于低溫長時間的殺菌處理。
由圖3 可知,隨著儲存時間的延長,A 組和B 組預浸泡豆桿的蛋白質(zhì)含量均呈下降趨勢。A 組的蛋白質(zhì)含量在儲存過程中變化不顯著(P>0.05);B 組的蛋白質(zhì)含量在儲存0~50 d 時變化不顯著(P>0.05),儲存50~60 d 時其蛋白質(zhì)含量顯著降低(P<0.05)。蛋白質(zhì)含量的下降可能是由于隨著儲存時間的延長,蛋白質(zhì)逐漸被微生物降解,為后期繁殖的微生物生長提供了營養(yǎng)[18]。
圖2 不同殺菌條件處理下預浸泡豆桿在貨架期內(nèi)菌落總數(shù)的變化Fig.2 Changes in the total number of colonies of pre-soaking soybean gulten treated with different sterilization conditions during shelf life
由圖4 可知,隨著儲存時間的延長,儲存0 ~60 d時,A 組和B 組預浸泡豆桿的脂肪含量呈波動變化,但差異均不顯著(P>0.05)。儲存60 d 時,脂肪含量較前期略有下降。脂肪含量的變化相對較復雜,主要是因為植物油脂含有較多的不飽和雙鍵更易氧化酸敗,隨著儲存時間的延長,油脂發(fā)生氧化,儲存時間越長,油脂氧化速度越大[19]。
由圖5 可知,隨著儲存時間的延長,A 組和B 組預浸泡豆桿的水分含量均呈先增加后降低的趨勢,A 組的水分含量在儲存0 ~10 d 時存在顯著差異(P<0.05),儲存60 d 時A 組和B 組的水分含量均達到最低。豆制品是高蛋白凝膠食品,含有豐富的蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)經(jīng)過高溫處理后,與其水化層形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[20]。儲存前期,脂肪氧化產(chǎn)生過氧化物質(zhì),這些過氧化物質(zhì)使對氧化敏感的雜環(huán)氨基酸發(fā)生變化,導致蛋白質(zhì)分子內(nèi)化學鍵被破壞,凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的水分釋放,促使結(jié)合水向自由水轉(zhuǎn)化。儲存后期,脂肪氧化加重,產(chǎn)生過氧化物和自由基,加速蛋白質(zhì)氧化,使得蛋白質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中束縛的結(jié)合水轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂伤?自由水逃逸能力加強,引起體系內(nèi)水分含量的降低[21-22]。
圖5 不同殺菌條件處理下預浸泡豆桿在貨架期內(nèi)水分含量的變化Fig.5 Changes in moisture content of pre-soaking soybean gulten treated with different sterilization conditions during shelf life
由圖6 可知,隨著儲存時間的延長,A 組和B 組預浸泡豆桿的pH 值均呈先下降后增加再下降的趨勢,且變化顯著(P<0.05)。儲存30 d 時A 組和B 組的pH 值均達到最低。豆制品的pH 值與其品質(zhì)密切相關,pH 值之所以先下降再上升,是因為一般情況下在有糖類和蛋白質(zhì)的食品中,微生物在生長初期先利用糖類物質(zhì),使其分解產(chǎn)生有機酸,導致pH 值降低,直到糖類物質(zhì)降至較低濃度時,微生物開始利用蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)被微生物分泌的蛋白酶類分解,從而產(chǎn)生大量堿性物質(zhì),使得pH 值上升[23-24]。
圖6 不同殺菌條件處理下預浸泡豆桿在貨架期內(nèi)pH 的變化Fig.6 Changes in pH of pre-soaking soybean gulten treated with different sterilization conditions during shelf life
由圖7-A、B 可知,隨著儲存時間的延長,預浸泡豆桿的硬度和咀嚼性具有相同的變化趨勢,均呈先升高后降低再升高的變化趨勢,整體呈增加趨勢。A 組的硬度在儲存50~60 d 存在顯著差異(P<0.05),B 組的硬度在儲存0~20 d 和50~60 d 存在顯著差異(P<0.05),A組和B 組的咀嚼性在儲存0~10 d 和40~60 d 存在顯著差異(P<0.05)。隨著儲存時間的延長,預浸泡豆桿的彈性變化整體差異不顯著(P>0.05)(圖7-C)。貨架期內(nèi)硬度和咀嚼性的增加與豆桿中較高的蛋白質(zhì)含量有關,高蛋白食品在儲存過程中會因小分子物質(zhì)遷移、相分離及蛋白質(zhì)聚集等作用不斷發(fā)生硬化,而水分遷移是導致高蛋白食品儲存過程中蛋白聚集和質(zhì)地硬化的主要原因[25]。
圖7 不同殺菌條件處理下預浸泡豆桿在貨架期內(nèi)質(zhì)構(gòu)的變化Fig.7 Changes in texture of pre-soaking soybean gulten treated with different sterilization conditions during shelf life
圖8 不同殺菌條件處理下預浸泡豆桿在貨架期內(nèi)L*值的變化Fig.8 Changes in L* value of pre-soaking soybean gulten treated with different sterilization conditions during shelf life
色澤是評價預浸泡豆桿品質(zhì)的一項重要的感官指標,其中參數(shù)L*表示明度或亮度,L*值越大,越容易被接受。預浸泡豆桿在儲存過程中易發(fā)生美拉德褐變,可以用色度L*值表示褐變程度[26-27]。由圖8 可知,隨著儲存時間的延長,A 組和B 組預浸泡豆桿的色澤均呈逐漸降低的趨勢,儲存0 ~40 d 時變化差異顯著(P<0.05),儲存50 ~60 d 時變化差異不顯著(P>0.05);相同儲存時間下,B 組的L*值低于A 組。色澤的變化可能是因為豆制品在儲存過程中發(fā)生了美拉德褐變,美拉德褐變受溫度影響較大,一般每相差10℃,反應速度相差3 ~5 倍,30℃以上褐變速度加快,而本試驗的儲存溫度為25℃,在一定程度上減緩了美拉德褐變的發(fā)生[28-29]。
由表2 可知,預浸泡豆桿經(jīng)105℃、15 min 殺菌后,菌落總數(shù)與硬度、咀嚼性呈顯著正相關(P<0.05),與感官評分、水分含量、pH 值和L*值呈顯著或極顯著負相關(P<0.05,P<0.01)。由表3 可知,經(jīng)110℃、10 min 殺菌后,其硬度與菌落總數(shù)、咀嚼性呈極顯著正相關(P<0.01),與感官評分、蛋白質(zhì)含量、水分含量、pH值和L*值呈顯著或極顯著負相關(P<0.05,P<0.01)。相關性分析的結(jié)果與各指標在儲存期內(nèi)的變化趨勢基本一致。
經(jīng)105℃、15 min 和110℃、10 min 2 個殺菌條件處理的樣品,其感官評分均與菌落總數(shù)、硬度和咀嚼性呈極顯著負相關(P<0.01),與蛋白質(zhì)含量、水分含量、pH 值和L*值呈顯著或極顯著正相關(P<0.05,P<0.01),這說明預浸泡豆桿的表觀指標和內(nèi)部指標存在顯著的相關性。
對2 個殺菌處理的各指標進行相關性分析發(fā)現(xiàn),經(jīng)過105℃、15 min 處理的樣品,其蛋白質(zhì)含量與水分含量、硬度和咀嚼性無顯著相關,pH 值與硬度無相關性,L*值也與硬度無顯著相關;而經(jīng)過110℃、10 min處理的樣品,上述指標都具有極顯著相關性,說明預浸泡豆桿各指標間的相關性分析受殺菌溫度和殺菌時間的影響。因為蛋白質(zhì)形成凝膠網(wǎng)絡能夠包含較多水分,從而使預浸泡豆桿變的較軟,硬度減小,咀嚼性降低,而高溫會破壞蛋白質(zhì)形成的凝膠結(jié)構(gòu),增大凝膠強度,進而影響其理化指標[22]。
表2 105℃、15 min 殺菌條件處理下各指標相關性分析Table 2 Correlation analysis of various indexes under the sterilization conditions of 105℃and 15 min
通過主成分分析(principal components analysis,PCA)提取出2 個主成分,由表4 可知,第1 主成分能解釋樣品整體劣變信息的61.307%,第2 主成分解釋樣品劣變信息的22.899%,這2 個主成分反映了預浸泡豆桿劣變的大部分信息(84.206%)。
由表5 可知,第1 主成分主要受感官品質(zhì)、色澤和菌落總數(shù)等指標的影響。由于第1 主成分可以解釋樣品劣變的最多信息,而感官品質(zhì)和色澤與第1 主成分顯著相關,r分別達到了0.910 和0.970。其中感官品質(zhì)和色澤都屬于預浸泡豆桿的外部指標,可以在貨架期期間快速檢測,因此適合產(chǎn)品在產(chǎn)銷過程中控制產(chǎn)品品質(zhì)和保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。所以確定感官品質(zhì)和色澤是預浸泡豆桿儲存過程中品質(zhì)變化的關鍵指標。
表3 110℃、10 min 殺菌條件處理下各指標相關性分析Table 3 Correlation analysis of various indexes under the sterilization conditions of 110℃and 10 min
表4 方差分解主成分提取分析表Table 4 Eigenvalues and cumulative of all principal components
本研究結(jié)果表明,隨著儲存時間的延長,2 個高溫殺菌條件處理的預浸泡豆桿的菌落總數(shù)大體呈顯著增加趨勢,但經(jīng)110℃、10 min 處理的菌落總數(shù)較105℃、15 min 處理的增加緩慢,說明高溫短時間殺菌處理對微生物的致死作用大于低溫長時間的殺菌處理。而高桂英等[30]采用100℃、30 min 對豆制品進行滅菌,發(fā)現(xiàn)雖然產(chǎn)品風味和色澤不受影響,但仍然殘留相當多的菌數(shù),貯存期短,不能作為保鮮產(chǎn)品;而經(jīng)115℃、20 min 蒸汽滅菌后,殘留菌數(shù)小于13 CFU·g-1,觀察和品嘗樣品風味、口感、色澤均無變化,可作為保鮮貯藏產(chǎn)品,這與本研究結(jié)果一致。
本研究結(jié)果表明,預浸泡豆桿經(jīng)高溫殺菌后在儲存期內(nèi)硬度和咀嚼性增加,這與王春葉[4]和Yoon等[31]的研究結(jié)果相似,隨著儲存時間的延長,豆腐干硬度、咀嚼性對消費者的接受性影響最大,因為儲存后期消費者無法接受產(chǎn)品的硬度。此外,本研究發(fā)現(xiàn)預浸泡豆桿在貨架期內(nèi)的感官品質(zhì)隨著儲存時間的延長有所下降,這與Hui 等[32]的研究結(jié)果相似,豆腐在高溫條件下加熱增加了豆腐的硬度,降低了豆腐的水分含量,使得豆腐的感官價值略有降低。本研究還發(fā)現(xiàn),經(jīng)過較高溫度殺菌處理的產(chǎn)品色澤降低,這與王紅燕[33]的研究結(jié)果一致,雖然豆腐經(jīng)過高溫殺菌效果較好,但是會影響豆腐的色澤。
表5 主成分矩陣Table 5 Eigenvector for principal components for all the parameters
Kong 等[34]分析豆腐在儲存過程中品質(zhì)的變化發(fā)現(xiàn),當儲存溫度從22℃增加至52℃,相對濕度從55%增加至80%時,豆腐的品質(zhì)也發(fā)生了顯著變化,其中色澤L*值和b*值呈下降趨勢,a*值呈上升趨勢,蛋白質(zhì)含量增加,硬度和彈性增加,大豆蛋白持水力降低,說明溫度和濕度的變化也和豆制品的品質(zhì)變化密切相關,因此后期可以對預浸泡豆桿在儲存過程中的最適溫度和最適濕度進行研究,通過探究最適溫度和最適濕度來延長預浸泡豆桿的貨架期。
本研究結(jié)果表明,經(jīng)110℃、10 min 殺菌處理的預浸泡豆桿在貨架期內(nèi)能更好地保留預浸泡豆桿的品質(zhì),說明高溫短時對微生物的致死作用大于低溫長時對微生物的致死作用。感官品質(zhì)和色澤是儲存過程中影響預浸泡豆桿品質(zhì)變化的關鍵指標,而預浸泡豆桿的表觀指標和內(nèi)部理化指標存在顯著的相關性,因此豆制品在儲存過程中可以通過表觀指標來初步判斷產(chǎn)品是否變質(zhì),該研究結(jié)果為豆制品貨架期延長問題提供了理論依據(jù)。