柵欄技術(shù)在改善即食白蘿卜片貯藏期品質(zhì)中的應(yīng)用

李小強(qiáng),楊莎,徐霞紅,陳志剛

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院,江蘇 南京 210095)

蘿卜(RaphanussativusL.)栽培歷史悠久,生產(chǎn)面積大,世界各地均有種植,在蔬菜消費(fèi)中占比較大,可以滿足消費(fèi)者對(duì)新鮮蔬菜的需求,尤其是在中國、日本和韓國[1]。鮮切果蔬又稱最小加工果蔬,主要包括清洗、去皮和切割等預(yù)處理,目的是生產(chǎn)新鮮和方便食用的產(chǎn)品[2]。即食白蘿卜片作為一種新鮮、便利、營養(yǎng)而健康的食品備受消費(fèi)者青睞,但是,在即食白蘿卜片加工過程中,機(jī)械切割和環(huán)境脅迫會(huì)破壞蘿卜完整的細(xì)胞組織結(jié)構(gòu),導(dǎo)致內(nèi)容物流失,呼吸作用加劇,造成酶促褐變、微生物侵染等不良影響,加速產(chǎn)品品質(zhì)劣變,縮短產(chǎn)品貨架期,嚴(yán)重影響其商業(yè)價(jià)值[3]。褐變是阻礙即食果蔬商業(yè)化的主要原因之一。導(dǎo)致即食果蔬發(fā)生酶促褐變的酶類有多種,最主要的是多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)[4]。研究表明,鮮切蘿卜片在10 ℃保存14 d,切片質(zhì)地不改變[5]。Aguila等[2]研究2種切分方式(切片和切絲)和3種貯藏溫度(1、5和10 ℃)對(duì)鮮切蘿卜品質(zhì)的影響,發(fā)現(xiàn)切絲蘿卜與切片相比在貯藏過程中的可溶性固體含量較低,新鮮物質(zhì)的損失隨著貯藏時(shí)間的延長和溫度的升高而增加。

柵欄技術(shù)(hurdle technology)是根據(jù)食品內(nèi)不同柵欄因子如溫度、pH值、氣調(diào)包裝、氧化還原電位、水活度、防腐劑(如山梨酸鉀、脫氫乙酸鈉等)和競(jìng)爭(zhēng)性微生物的協(xié)同作用或交互效應(yīng)以達(dá)到控制食品中微生物生長繁殖的目的[6]。目前,柵欄技術(shù)已廣泛應(yīng)用于包括枸杞[7]、發(fā)酵辣椒[8]、冷藏原料牛肉[9]等各類食品的品質(zhì)改善和貨架期延長方面。

鮮切即食果蔬的運(yùn)輸貯藏溫度大多采用低溫(1～10 ℃),而冷鏈需要的設(shè)備復(fù)雜,經(jīng)濟(jì)成本大、能耗高,中小加工企業(yè)難以應(yīng)用。目前,利用柵欄技術(shù)分析熟制即食蘿卜在室溫下貯藏品質(zhì)變化的研究尚未見報(bào)道。因此,本試驗(yàn)以即食白蘿卜片為研究對(duì)象,研究柵欄因子(復(fù)配保鮮劑、巴氏殺菌和真空包裝)對(duì)即食白蘿卜片在室溫(25 ℃)貯藏下品質(zhì)的影響,旨在為即食蘿卜在常溫貯藏下延長貨架期和穩(wěn)定品質(zhì)提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白蘿卜(白玉大根)購于蔬菜水果超市,要求新鮮,無生根發(fā)芽、水分散失、糠心、腐爛,在采購5 h內(nèi)處理完畢。

P290智能真空包裝機(jī)購于東莞市益廣包裝機(jī)械有限公司;UV8100紫外分光光度計(jì)購于北京萊博泰科儀器股份有限公司;T-18分散機(jī)購于德國艾卡(IKA)公司;LCSH-150C生化培養(yǎng)箱購于南京聯(lián)策科學(xué)儀器有限公司;NH300色差儀購于深圳三恩時(shí)科技有限公司。

1.2 樣品制備

先用自來水將白蘿卜沖洗干凈,人工削皮,切成厚度約為2 cm、直徑約為8 cm的切片,沸水漂燙 15 min 后用冰水迅速冷卻待處理。不同的處理方式見表1。復(fù)配保鮮劑為1 g·kg-1檸檬酸、0.6 g·kg-1脫氫乙酸鈉、0.4 g·kg-1山梨酸鉀,浸泡3 h(對(duì)照組采用純凈水),浸泡結(jié)束后將白蘿卜片裝入預(yù)先滅菌的高溫蒸煮袋,進(jìn)行智能真空密封包裝(真空度為-0.07～-0.08 MPa)。巴氏殺菌溫度為90 ℃,殺菌時(shí)間為 15 min。包裝好的樣品置于恒溫培養(yǎng)箱,(25±1)℃貯藏。分別在貯藏1、3、5、10、15、20、25、30 d時(shí)對(duì)不同處理組即食白蘿卜片的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。

表1 樣品組采用的處理方式Table 1 Different treatment groups of samples

1.3 指標(biāo)測(cè)定

微生物測(cè)定:菌落總數(shù)測(cè)定參照《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定:GB 4789.2—2016》;大腸菌群測(cè)定參照食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 大腸菌群計(jì)數(shù):GB 4789.3—2016》;霉菌和酵母測(cè)定參照《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 霉菌和酵母計(jì)數(shù):GB 4789.15—2016》。

pH值測(cè)定:取30 g樣品放入50 mL離心管,用分散機(jī)以12 000 r·min-1均質(zhì)20 s,間隔10 s,重復(fù) 3次,均質(zhì)后立即使用pH計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

多酚氧化酶(PPO)活性測(cè)定:采用Serradell等[10]的方法并稍作修改。準(zhǔn)確稱取3 g樣品,加入30 mL 0.05 mol·L-1PBS(pH7.0)進(jìn)行勻漿。4 ℃、6 000 r·min-1離心5 min,取上清液作為PPO粗提液待用。在 10 mL 試管中加入1 mL 0.1 mol·L-1兒茶酚、1.5 mL 0.05 mol·L-1PBS(pH7.0),混勻后35 ℃水浴5 min。水浴結(jié)束后立即加入1 mL PPO粗提液。每隔1 min測(cè)定反應(yīng)液在420 nm處的吸光值。每克樣品在每毫升反應(yīng)體系中每分鐘吸光值變化0.01定義為1個(gè)酶活性單位(U)。

過氧化物酶(POD)活性測(cè)定:采用索萊寶公司生產(chǎn)的過氧化物酶活性檢測(cè)試劑盒并嚴(yán)格按照試劑盒使用說明書進(jìn)行。以每克樣品在每毫升反應(yīng)體系中每分鐘吸光值變化0.01為1個(gè)酶活性單位(U)。

褐變度測(cè)定:采用Min等[11]的方法稍作修改。準(zhǔn)確稱取3 g樣品,加入30 mL蒸餾水后進(jìn)行冰浴勻漿,4 ℃條件下10 260 r·min-1離心5 min;取上清液于試管中,立即在25 ℃水浴鍋中水浴5 min,測(cè)定上清液在410 nm處的吸光值(A410)。樣品的褐變度值用A410×10表示。

植物總酚(TP)含量測(cè)定:采用索萊寶公司的植物總酚含量檢測(cè)試劑盒并嚴(yán)格按照試劑盒使用說明書進(jìn)行。

色差測(cè)定:采用Lu等[12]的方法并稍作修改。將樣品置于干凈的平皿中,先用校準(zhǔn)板對(duì)色差儀進(jìn)行黑白校準(zhǔn),隨后將光源置于樣品正上方測(cè)試得到L*(亮度)、a*(紅度)、b*(黃度)值,每個(gè)樣品隨機(jī)測(cè)試3個(gè)位點(diǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)即食白蘿卜片微生物水平的影響

由表2可知:貯藏1 d時(shí),對(duì)照組(A組)即食白蘿卜片的菌落總數(shù)、大腸菌群和霉菌/酵母分別達(dá)到106.36、102.06和102.86CFU·g-1,喪失其商品性。與A組即食白蘿卜片相比,處理組B組即食白蘿卜片在 30 d 貯藏期內(nèi)的菌落總數(shù)、大腸菌群和霉菌/酵母數(shù)量都明顯降低,其中菌落總數(shù)的降低幅度最大,說明復(fù)配保鮮劑可以有效抑制樣品中微生物的生長;處理組C組、D組即食白蘿卜片在30 d貯藏期內(nèi)未檢出微生物,說明復(fù)配保鮮劑結(jié)合巴氏殺菌熱處理可以完全抑制細(xì)菌和真菌的生長,從而延長即食白蘿卜片的貨架期。

表2 不同處理即食白蘿卜片的微生物水平Table 2 Microbial levels of ready-to-eat white radish slices treated with different treatments

2.2 不同處理對(duì)即食白蘿卜片pH值的影響

由圖1可知:4組不同處理即食白蘿卜片pH值在貯藏期內(nèi)的變化趨勢(shì)較為相似,都隨著貯藏時(shí)間的延長而下降,但下降速率不同。其中,A組即食白蘿卜片的pH值下降最快,從貯藏初期的7.37下降到貯藏末期的4.36。貯藏初期,A組即食白蘿卜片pH值明顯高于另外3個(gè)處理組,呈現(xiàn)弱堿性,但隨貯藏時(shí)間的延長,A組即食白蘿卜片的pH值急劇下降。C組和D組即食白蘿卜片的pH值在貯藏期內(nèi)變化較小,說明經(jīng)復(fù)配保鮮劑和巴氏殺菌聯(lián)合處理的即食白蘿卜片在貯藏期內(nèi)體系酸度和產(chǎn)品品質(zhì)都比較穩(wěn)定。

圖1 不同處理對(duì)即食白蘿卜片在貯藏期間 pH值的影響Fig.1 Effects of different treatments on the pH value of ready-to-eat white radish slices during storage

2.3 不同處理對(duì)即食白蘿卜片多酚氧化酶(PPO)活性的影響

由圖2可知:A組即食白蘿卜片貯藏初期的PPO活性高達(dá)3.26 U·g-1,而B組、C組和D組即食白蘿卜片的PPO活性分別僅為1.26、0.68、0.26 U·g-1,說明不同處理均對(duì)即食白蘿卜片中PPO活性有抑制作用。A組即食白蘿卜片PPO活性隨貯藏時(shí)間的延長先短暫上升到3.46 U·g-1后下降到貯藏末期的2.72 U·g-1,3個(gè)處理組即食白蘿卜片中PPO活性在貯藏期內(nèi)變化不大,較為穩(wěn)定。與A組相比,3個(gè)處理組即食白蘿卜片PPO活性在貯藏期內(nèi)均顯著降低,其中D組處理對(duì)即食白蘿卜片PPO活性的抑制效果最明顯。

圖2 不同處理對(duì)即食白蘿卜片在貯藏期內(nèi) 多酚氧化酶活性的影響Fig.2 Effects of different treatments on polyphenol oxidase activity of ready-to-eat white radish slices during storage

2.4 不同處理對(duì)即食白蘿卜片過氧化物酶(POD)活性的影響

由圖3可知:貯藏初期A組即食白蘿卜片的POD活性高達(dá)107 U·g-1,而B組、C組和D組即食白蘿卜片的POD活性分別為82.03、53.5、23.18 U·g-1。4組即食白蘿卜片的POD活性在貯藏期內(nèi)變化不大,較為穩(wěn)定。與A組即食白蘿卜片貯藏期內(nèi)POD最大酶活性(123.04 U·g-1)相比,B組、C組、D組即食白蘿卜片貯藏期內(nèi)POD最大酶活性分別較對(duì)照組降低21.7%、46.4%、78.3%。

圖3 不同處理對(duì)即食白蘿卜片在貯藏期內(nèi) 過氧化物酶活性的影響Fig.3 Effects of different treatments on peroxidase activity of ready-to-eat white radish slices during storage

2.5 不同處理對(duì)即食白蘿卜片褐變度值的影響

由圖4可知:貯藏初期,4組樣品的褐變度值均在0.20左右,表明不同處理對(duì)即食白蘿卜片的初始褐變度值無顯著影響(P>0.05)。A組即食白蘿卜片的褐變度值隨著貯藏時(shí)間的延長迅速增加,其余3組處理組樣品的褐變度值在貯藏期間雖然也增加,但是速率遠(yuǎn)小于對(duì)照組樣品,尤其是經(jīng)巴氏殺菌處理的C組和D組;貯藏末期,A組即食白蘿卜片的褐變度值高達(dá)1.39,分別是B組、C組、D組即食白蘿卜片的1.67倍、2.49倍、3.09倍,說明復(fù)配保鮮劑以及結(jié)合巴氏殺菌和真空包裝處理均可以一定程度延緩即食白蘿卜片貯藏期內(nèi)的褐變。

圖4 不同處理對(duì)即食白蘿卜片在貯藏期內(nèi) 褐變度值的影響Fig.4 Effects of different treatments on the browning degree value of ready-to-eat white radish slices during storage

2.6 不同處理對(duì)即食白蘿卜片植物總酚(TP)含量的影響

由圖5可知:貯藏初期,4組即食白蘿卜片的總酚含量均小幅增加,且總酚含量的變化與貯藏時(shí)間的關(guān)系不明顯。整個(gè)貯藏期內(nèi),即食白蘿卜片總酚含量從高到低依次為A組、B組、C組、D組,說明不同處理方式對(duì)即食白蘿卜片的總酚含量均有影響,其中,復(fù)配保鮮劑結(jié)合巴氏殺菌和真空包裝對(duì)總酚含量的影響最大。

圖5 不同處理對(duì)即食白蘿卜片在貯藏期內(nèi) 植物總酚含量的影響Fig.5 Effects of different treatments on the content of total phenols of ready-to-eat white radish slices during storage

2.7 不同處理對(duì)即食白蘿卜片色澤的影響

由圖6可見:4組即食白蘿卜片在貯藏30 d后的顏色有明顯差異,A組即食白蘿卜片在貯藏期結(jié)束后呈黃褐色,B組即食白蘿卜片呈淺粉色,C組、D組即食白蘿卜片在貯藏期結(jié)束后顏色差異較小,在一定程度上保持即食白蘿卜片原有色澤。

圖6 4組即食白蘿卜片貯藏末期的顏色Fig.6 Color of the four groups of ready-to-eat white radish slices at the end of storage

由表3可知:A組即食白蘿卜片的L*值在貯藏期間急劇下降,由貯藏初期的45.63下降到貯藏末期的35.71,a*、b*值分別從貯藏初期的-1.04、-1.70上升到貯藏末期的-0.33、6.99,這與A組即食白蘿卜片從貯藏初期的亮白色變化為貯藏末期的黃褐色的視覺結(jié)果以及樣品褐變度值在整個(gè)貯藏期內(nèi)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)相吻合。B組即食白蘿卜片的L*、a*、b*值分別從貯藏初期的46.06、-1.03、-1.57變化為貯藏末期的36.10、-0.24、0.82,與A組相比,B組即食白蘿卜片的L*值和a*值沒有顯著差異,但B組即食白蘿卜片的b*值顯著小于A組(P<0.05),這說明B組即食白蘿卜片貯藏末期的黃色程度低于A組,在視覺感官上表現(xiàn)為B組即食白蘿卜片顏色呈淡粉色而不是黃褐色,這與B組即食白蘿卜片貯藏期內(nèi)褐變度值的上升幅度始終小于A組即食白蘿卜片結(jié)果吻合。另外,C組、D組即食白蘿卜片顏色在貯藏末期沒有視覺差異,但分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn),C組、D組即食白蘿卜片在貯藏末期L*、a*、b*值都存在顯著差異,說明僅依靠感官評(píng)價(jià)是無法鑒別出不同處理組樣品之間細(xì)微差距。

表3 不同處理對(duì)即食白蘿卜片貯藏期內(nèi)色差值(L*、a*、b*)的影響Table 3 Effects of different treatments on the color value(L*,a*,b*)of ready-to-eat white radish slices during storage

3 討論

經(jīng)去皮、切分等加工工藝處理后,新鮮白蘿卜受到機(jī)械損傷導(dǎo)致組織外露,為微生物生長繁殖提供營養(yǎng)來源并發(fā)生褐變,加速其腐敗變質(zhì),縮短了貨架期[14]。本研究中,對(duì)照組即食白蘿卜片中微生物含量較高可能有2個(gè)原因,一是白蘿卜自身存在大量微生物且清洗后依舊殘留,二是在切分、修整等加工工藝中外源微生物的侵染[15]。本研究中,復(fù)配保鮮劑可以有效降低即食白蘿卜片中微生物含量,其原因是檸檬酸穿透細(xì)菌細(xì)胞脂膜后,胞質(zhì)內(nèi)環(huán)境發(fā)生變化,細(xì)胞質(zhì)分解成陰離子和質(zhì)子,細(xì)菌需要輸出過剩質(zhì)子來維持功能性大分子,造成細(xì)菌細(xì)胞三磷酸腺苷(ATP)耗竭[16-18],致使細(xì)菌凋亡。脫氫乙酸鈉在酸性、中性和堿性條件下均有理想的抑菌作用,且熱處理不影響脫氫乙酸鈉對(duì)微生物的抑制作用[19]。山梨酸鉀能結(jié)合微生物細(xì)胞中酶的巰基,從而破壞酶活性,達(dá)到抑制微生物增殖及防腐的目的[20]。本研究表明,聯(lián)合使用復(fù)配保鮮劑和巴氏殺菌處理的C組及D組樣品在30 d內(nèi)未檢出菌落總數(shù)、大腸菌群、霉菌和酵母,這與王瓊等[21]的研究結(jié)果相一致,熱處理可以抑制細(xì)菌、霉菌和酵母等微生物的生長繁殖。

褐變是指果蔬表面或切面顏色隨貯藏時(shí)間延長而呈現(xiàn)黑褐色加深的現(xiàn)象,其對(duì)即食白蘿卜片的感官品質(zhì)影響很大。多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)是果蔬褐變中主要的酶類,酚類化合物在多酚氧化酶的催化下,極易氧化成醌并發(fā)生羥基化,生成羥基醌,醌聚合并與細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的氨基酸反應(yīng)形成黑褐色聚合物,發(fā)生褐變[4]。本研究中,不同處理均對(duì)PPO活性有抑制作用,可能是因?yàn)闄幟仕峥梢越档图词嘲滋}卜片的pH值并且絡(luò)合多酚氧化酶活性中心的Cu2+,從而降低其活性[22],這與3個(gè)處理組樣品在貯藏初期pH值顯著低于對(duì)照組樣品的結(jié)果相吻合。過氧化物酶參與果蔬褐變,可以催化酚類物質(zhì)、谷胱甘肽、抗壞血酸的氧化,影響產(chǎn)品感官品質(zhì)和運(yùn)輸貯藏,所以在果蔬加工中需要對(duì)過氧化物酶進(jìn)行控制[23]。本研究表明,與對(duì)照組樣品相比,3個(gè)處理組樣品的過氧化物酶活性均下降,這是因?yàn)闄幟仕峥梢酝ㄟ^螯合酶活性中心的金屬離子和降低反應(yīng)體系的pH值來抑制過氧化物酶的活性,還有可能與巴氏殺菌有關(guān)。此外,真空包裝可以通過保持低氧和高壓環(huán)境來抑制酶活性[24-25]。

酚類化合物對(duì)人體健康有益,其在控制人體許多生理和退化性疾病風(fēng)險(xiǎn)方面發(fā)揮著重要作用[26]。本研究中,4組即食白蘿卜片的總酚含量在貯藏初期均先上升,這是由于物理切割誘導(dǎo)組織細(xì)胞中苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性增加,合成酚類化合物[27];之后隨著貯藏時(shí)間的延長而緩慢下降,是因?yàn)榉宇愇镔|(zhì)作為底物和多酚氧化酶、過氧化物酶反應(yīng)導(dǎo)致合成速度小于分解速度。本研究中,3個(gè)處理組即食白蘿卜片的總酚含量在貯藏初期明顯小于對(duì)照組,可能是因?yàn)樯嚼嫠徕浛梢越档涂偡雍縖28],巴氏殺菌可以抑制PAL活性,從而抑制酚類物質(zhì)的合成[24],真空包裝可以降低PAL活性,調(diào)節(jié)苯丙烷途徑,阻止總酚的生成[29],但也有學(xué)者提出真空包裝可以顯著抑制鮮切生菜總酚含量的下降[30]。

綜上表明,復(fù)配保鮮劑可以明顯降低即食白蘿卜片貯藏期內(nèi)微生物水平,結(jié)合巴氏殺菌和真空包裝可以有效降低即食白蘿卜片中多酚氧化酶和過氧化物酶活性并抑制樣品褐變。經(jīng)復(fù)配保鮮劑、巴氏殺菌和真空包裝結(jié)合處理的即食白蘿卜片在室溫貯藏30 d后色澤變化小,微生物得到有效抑制,貨架期得以延長。本試驗(yàn)將柵欄技術(shù)成功應(yīng)用于即食白蘿卜片的貯藏過程中,這為即食白蘿卜片的商品化流通和維持品質(zhì)穩(wěn)定性提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。