?不同殺菌技術(shù)對發(fā)酵鹽坯辣椒品質(zhì)的影響

摘 要：為了探究不同殺菌技術(shù)對發(fā)酵鹽坯辣椒品質(zhì)的影響，篩選出適宜的殺菌方式，采用超聲波、微波、巴氏及輻照4種殺菌方式處理發(fā)酵鹽坯辣椒，并將殺菌后的鹽坯辣椒進行保溫處理，測定殺菌方式對樣品微生物指標、理化性質(zhì)、揮發(fā)性香氣成分及感官評價的影響。結(jié)果表明：4種殺菌方式處理后的發(fā)酵鹽坯辣椒樣品微生物指標均符合國家標準要求，其中微波和輻照殺菌方式處理的樣品大腸菌群數(shù)均小于10 CFU/g；巴氏殺菌方式處理的樣品硬度最大（41.25 g），超聲殺菌方式處理的樣品硬度最小（17.33 g）；輻照殺菌處理的發(fā)酵鹽坯辣椒DPPH自由基清除能力最強；HS-GC-IMS的分析結(jié)果表明，4種殺菌方式共有的揮發(fā)性香氣物質(zhì)有乙酸乙酯、乙酸、檸檬烯，輻照殺菌處理樣品的VOCs含量顯著高于其他3種處理；與其他3種處理相比，微波殺菌處理樣品的VOCs差異主要體現(xiàn)在醛類物質(zhì)上，包括丙醛、2-甲基丙醛、3-甲基丁醛及2-丁酮；感官評價中微波殺菌所得樣品感官評分最高，為18.38分，在滋味和色澤方面評分顯著高于其他處理樣品，口感最好。綜合評價認為，微波殺菌技術(shù)有助于保留發(fā)酵鹽坯辣椒的口感、營養(yǎng)和風味，是較適宜的殺菌方式。

關(guān)鍵詞：殺菌技術(shù)；發(fā)酵鹽坯辣椒；揮發(fā)性香氣

中圖分類號：TS255 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2023）02-0073-08

Abstract： Four sterilization methods， including ultrasonic sterilization， microwave sterilization， pasteurization and irradiation sterilization， were used to treat fermented salt pepper. Their effects on physicochemical and microbial indexes， volatile aroma components and sensory quality of the sterilized salt pepper samples kept at 36℃±1℃ for 10 d were determined. The results showed that the microbial indexes of the sterilized samples met requirements of the national standard; the numbers of Escherichia coli colonies after microwave and irradiation sterilizations were all less than 10 CFU/g. The hardness value of the pasteurization group was the highest （41.25 g）， and that of the ultrasonic group was only 17.33 g. The irradiation group had the strongest scavenging ability on DPPH free radical. HS-GC-IMS analysis showed that volatile aroma compounds ethyl acetate， acetic acid and limonene were all present in the sterilized samples by the four sterilization methods. VOCs content of the irradiation group was significantly higher than that of the other three groups. Different VOCs of the microwave group were aldehydes， including propanal， 2-methylpropanal， 3-methylbutanal and 2-butanone. The microwave group achieved the highest score of 18.38 for sensory evaluation， which was significantly higher than the other three groups in the scores of taste and colour with the best flavour. Comprehensively， microwave sterilization technology is helpful to preserve the taste， nutrition and flavor of fermented pepper.

Key words： sterilization technology; fermented salt pepper; volatile aroma components

蔬菜發(fā)酵能提升口感和風味，延長貯藏期，而采用適宜的殺菌技術(shù)是保證發(fā)酵蔬菜營養(yǎng)品質(zhì)、風味特征和食品安全以及延長其貨架期的關(guān)鍵技術(shù)之一，已成為食品加工領(lǐng)域的研究熱點。李昌寶等[1]比較了采用巴氏、臭氧和微波3種殺菌方式滅菌的腌漬黃瓜的各項指標，得出臭氧滅菌最能保持腌漬黃瓜的品質(zhì)，滅菌效果最好。徐洲等[2]探究了巴氏、超聲波及微波殺菌對低鈉鹽圓菜頭產(chǎn)品質(zhì)量的作用機制，結(jié)果表明，微波殺菌對菜頭品質(zhì)的影響小，殺菌效率最高。趙丹等[3]通過探究微波殺菌最佳工藝條件，提升了榨菜的品質(zhì)，使滅菌成本大幅度降低。還有一些研究表明，輻照殺菌可降解毒素[4]、呋喃唑酮代謝物[5]等有害成分，且在一定的輻照劑量內(nèi)，不產(chǎn)生有毒物質(zhì)且能保持蛋白質(zhì)和總酚等營養(yǎng)成分的穩(wěn)定[6]。為了探究不同殺菌技術(shù)對發(fā)酵辣椒品質(zhì)的影響，筆者擬采用超聲波、微波、巴氏及輻照4種殺菌方式處理發(fā)酵鹽坯辣椒，并將殺菌后的鹽坯辣椒進行保溫處理，測定不同殺菌方式處理的發(fā)酵鹽坯辣椒的理化性質(zhì)、微生物指標及揮發(fā)性香氣成分含量，以期篩選出適宜發(fā)酵鹽坯辣椒的殺菌方式，為其工業(yè)化生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試鹽坯辣椒由湖南火辣辣食品有限公司（長沙市寧鄉(xiāng)）提供，發(fā)酵乳桿菌為實驗室自篩，供試植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌購于中國典型培養(yǎng)物保藏中心（武漢大學）。

主要試驗試劑有碳酸鈉、氯化鈉、碳酸氫鈉、無水乙醇、甲醇（色譜純）、磷酸二氫鉀、考馬斯亮藍G250、牛血清蛋白、磷酸、沒食子酸（國藥集團化學試劑公司），F(xiàn)olin酚（合肥博美生物科技有限公司）；供試培養(yǎng)基為MRS培養(yǎng)基、PCA培養(yǎng)基（環(huán)凱微生物科技有限公司）；DPPH自由基清除能力試劑盒（蘇州科銘生物技術(shù)有限公司）。

主要儀器與設(shè)備有FlavourSpec?風味分析儀（北京格林德國際科技有限公司）、7890A-5975C型GC-MS聯(lián)用儀（DB-5，美國Agilent公司）、質(zhì)構(gòu)儀（CT3，美國博勒飛公司）、聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）、85-2型控溫磁力攪拌器（江蘇金怡儀器有限公司）、El204-IC型電子天平（瑞士梅特勒－托利多公司）、UV-1800型紫外-可見分光光度計[島津儀器（蘇州）有限公司]、Color Quest XE 型色度儀（美國Hunter Lab公司）、SPX-150恒溫培養(yǎng)箱[中儀國科（北京）科技有限公司]、恒溫振蕩儀（常州國華電器有限公司）、電熱恒溫水浴鍋（北京三二八科學儀器有限公司）、pH計（上海儀電科學儀器股份有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 各殺菌方式最佳參數(shù)的確定 稱取樣品進行不同殺菌方式的預試驗，以樣品中菌落總數(shù)和大腸菌群數(shù)確定各殺菌技術(shù)的最優(yōu)參數(shù)。（1）微波殺菌：微波功率為350 W，分別殺菌2、4、6 min。（2）巴氏殺菌：85℃下分別殺菌10、15、20 min。（3）超聲殺菌：超聲波功率為700 W，溫度為50℃，分別殺菌10、20、30 min。（4）輻照殺菌：輻照劑量分別為2、4、8 kGy。

1.2.2 樣品發(fā)酵 將含鹽量20%的鹽坯辣椒用85℃熱水漂洗脫鹽，制成含鹽量6%的低鹽坯辣椒備用；在低鹽坯辣椒坯中按質(zhì)量比補加0.2%的磷酸二氫鉀、2.0%的葡萄糖和2.0%的大豆黃漿水；將發(fā)酵乳桿菌、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌按3∶1∶1的比例制成混合菌液作為發(fā)酵菌種，接種量為3%；用保鮮膜封口，加壇槽水于32℃下發(fā)酵15 d取樣。

1.2.3 樣品殺菌及保溫處理 采用各殺菌方式的最佳參數(shù)對發(fā)酵鹽坯辣椒進行殺菌處理，將處理完的樣品置于（36±1）℃下保溫10 d后測定相關(guān)指標。

1.2.4 測定指標及方法 （1）菌落總數(shù)、大腸菌群計數(shù)參考GB 4789.2—2016 和GB 4789.3—2016中的方法進行。（2）TPA質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)、總酚含量、感官評價參照史婷等[7]的方法進行。DPPH清除能力采用試劑盒測定，按說明書操作。（3）揮發(fā)性有機物（Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs）測定。準確稱量各處理樣品1 g，將其放入20 mL頂空瓶中，孵育吸收60 min，上機測樣。色譜條件：采用FS-SE-54-CB-1色譜柱（30 m×0.53 mm，1 μm，極性WAX）；柱溫60℃；載氣為氮氣（純度≥99.999 9%）；載氣流量梯度如下，保持2 mL/min的流量2 min，10 min內(nèi)增加到10 mL/min，下個10 min增加到100 mL/min，最后10 min增加到150 mL/min；IMS溫度45℃；孵化速度500 r/min；漂流氣流速150 mL/min；進樣口溫度85℃；進樣體積200 μL，運行時間30 min。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有測定平行3次，試驗數(shù)據(jù)用Excel軟件進行整理，結(jié)果以“平均值±標準誤差”表示。采用SPSS 21.0軟件對各處理樣品的理化指標進行統(tǒng)計分析，采用LSD法、Duncan法（P＜0.05表示顯著性差異）、Pearson的相關(guān)性分析進行差異顯著性分析，采用OriginPro（版本2022）軟件進行繪圖。

HS-GC-IMS試驗數(shù)據(jù)使用LAV（laboratory analytical viewer）軟件中的NIST和IMS數(shù)據(jù)庫進行定性分析。使用Reporter插件比較二維、三維差異圖。使用Gallery-Plot插件和Dynamic-PCA插件構(gòu)建揮發(fā)性有機化合物的指紋圖譜，進行動態(tài)主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同殺菌方式對發(fā)酵鹽坯辣椒微生物指標的影響

根據(jù)預試驗，各殺菌方式的最佳參數(shù)如下：微波殺菌4 min、巴氏殺菌20 min、超聲殺菌10 min、輻照殺菌4 kGy。由表1可知，與CK相比，4種殺菌方式處理后的樣品菌落總數(shù)均顯著下降；參照GB 2714—2015中關(guān)于醬腌菜微生物指標的要求，微波和輻照殺菌處理后的樣品大腸菌群數(shù)均符合標準要求；其中，輻照處理后的樣品菌落總數(shù)最少，即輻照滅菌對發(fā)酵鹽坯辣椒微生物的殺滅效果最好，這與魏超等[8]的研究結(jié)論相符；隨后依次是微波殺菌、巴氏殺菌、超聲殺菌。楊園園等[9]的研究也表明，熱殺菌方式中巴氏殺菌的效果顯著低于微波殺菌。

2.2 不同殺菌技術(shù)對發(fā)酵鹽坯辣椒理化指標的影響

硬度是衡量發(fā)酵鹽坯辣椒品質(zhì)的關(guān)鍵質(zhì)構(gòu)指標，其值能夠直接反映殺菌方式對發(fā)酵鹽坯辣椒果肉組織結(jié)構(gòu)的破壞程度。前期試驗得出，未殺菌樣品的硬度為95.17 g，而由圖1A可知，發(fā)酵鹽坯辣椒經(jīng)過殺菌處理后硬度均大幅下降，質(zhì)地變軟，這與李昌寶等[1]的研究結(jié)果一致。從圖1A中還可看出，4種殺菌技術(shù)相比，巴氏殺菌后樣品的硬度最大，為41.25 g，然后依次為輻照殺菌和微波殺菌，超聲殺菌后樣品硬度最小，僅17.33 g。前期試驗得出，未殺菌樣品的總酚含量為0.55 mg/g，由圖1B可知，發(fā)酵鹽坯辣椒經(jīng)過殺菌處理后總酚含量也有所下降，其中微波殺菌后樣品的總酚含量最高，為3.35 mg/g，說明該殺菌方式對保持發(fā)酵鹽坯辣椒的營養(yǎng)成分有較好的效果，這與前人[9-10]的研究結(jié)果一致。

2.3 不同殺菌技術(shù)對發(fā)酵鹽坯辣椒DPPH清除能力的影響

前期試驗結(jié)果顯示，未殺菌的發(fā)酵鹽坯辣椒的DPPH清除能力（Trolox，下同）為0.59 μmol/mL，由圖2可知，發(fā)酵鹽坯辣椒經(jīng)過殺菌處理后，其DPPH清除能力均有所提升，以輻照殺菌處理樣品的抗氧化能力最強，其DPPH清除能力為0.96 μmol/mL，隨后依次是微波殺菌、超聲殺菌和巴氏殺菌，各處理間樣品的DPPH清除能力差異均達顯著水平。

2.4 不同殺菌技術(shù)對發(fā)酵鹽坯辣椒VOCs成分及含量的影響

2.4.1 各處理樣品VOCs的總體差異 目標樣經(jīng)第一次分離后進入離子遷移管，被電離成氣相離子，再通過分析儀電場與反向漂移氣體共同作用，不同的帶電離子被二次分離，由此獲得樣品的三維信息，包括保留時間、遷移時間和峰強度，從而更精確地表征樣品中的VOCs。氣相離子遷移譜圖可直觀地看出4種殺菌處理的發(fā)酵鹽坯辣椒的VOCs差異，即：每種VOC通過RIP峰2邊的每個點展示出來，白色代表低濃度，紅色代表高濃度，顏色越深，濃度越高；如圖3所示。為了更直觀地比較不同殺菌方式下的樣品間差異，可以采用差異比較模式，即：選擇巴氏殺菌樣品的VOCs光譜作為參比，如果其他樣品的VOC與其相同，則用白色表示；如果其他樣品的VOC濃度高于巴氏殺菌樣品中該成分的濃度，則用紅色表示；如果其他樣品的VOC濃度低于巴氏殺菌樣品中該成分的濃度，則用藍色表示；紅色越深，則含量越高，藍色越深，則含量越低；如圖4所示。由圖4可知，不同殺菌方式處理獲得的發(fā)酵鹽坯辣椒的揮發(fā)性物質(zhì)的種類和含量均存在差異。大多數(shù)揮發(fā)性化合物的相對遷移時間范圍為0～1.75 s，保留時間為0～1 200 s；各組在1 200 s左右出現(xiàn)較大塊紅色區(qū)域，結(jié)合表2中的組分信息可知，這部分主要是酸類物質(zhì)；從圖4中還可以看出，各處理樣品的峰值數(shù)量范圍和大致位置基本相同，但峰強度差異明顯，說明發(fā)酵鹽坯辣椒中VOCs的種類和含量隨殺菌方式的變化而變化。微波殺菌樣品在遷移時間1～1.25 s、保留時間為500～1 000 s內(nèi)的VOCs含量明顯低于其他處理樣品的，而輻照殺菌樣品在遷移時間1～1.25 s、保留時間200～400 s內(nèi)的VOCs含量明顯高于其他處理樣品的，且差異顯著。

2.4.2 指紋圖譜及揮發(fā)性化合物成分對比 以上光譜圖顯示了揮發(fā)性有機化合物的整體視圖，為了明確對比每種殺菌方式處理后樣品中具體的揮發(fā)性物質(zhì)差異，構(gòu)建了各處理樣品的VOCs指紋圖譜，如圖5所示，該圖直觀地展現(xiàn)了每種殺菌方式處理后樣品完整的VOCs信息以及每個樣品之間的VOCs差異?；贜IST氣相保留指數(shù)、IMS遷移時間2個數(shù)據(jù)庫，從4種殺菌方式獲得的發(fā)酵鹽坯辣椒樣品中共定性鑒定出29種揮發(fā)性物質(zhì)，如表2所示，包括4種酯類、10種醇類、8種醛類、1種酸、2種烯烴、3種酮和其他1種。除此以外，還鑒定出數(shù)據(jù)庫中未出現(xiàn)的29種VOC成分。一些單一化合物在漂移時間尺度上具有多重信號，這可以解釋為分析離子與中性分子（如二聚體和水合物）之間的加合物在 IMS 遷移管中運動造成的。研究表明，這種團簇的形成在具有高質(zhì)子親和力的化合物中尤為常見[11]。

對比4種不同殺菌方式獲得的發(fā)酵鹽坯辣椒的VOCs差異，并結(jié)合PCA圖和歐式距離相似度圖可以發(fā)現(xiàn)，4種殺菌方式所得樣品中共有的揮發(fā)性香氣物質(zhì)有乙酸乙酯、乙酸、檸檬烯，賦予發(fā)酵鹽坯辣椒的水果香味。不同殺菌方式所得樣品的VOC種類和含量存在差異，VOC種類最多的是輻照殺菌樣品，其次是超聲殺菌樣品；VOC含量最高的也是輻照殺菌樣品；與其他3種殺菌方式對比，微波殺菌樣品的VOCs差異主要體現(xiàn)在醛類物質(zhì)上，包括丙醛、2-甲基丙醛、3-甲基丁醛及2-丁酮；超聲殺菌樣品和輻照殺菌樣品共有的VOC種類最多。

2.4.3 主成分分析 聚類分析中的動態(tài)主成分分析（PCA）主要用于對樣本的多變量數(shù)據(jù)和指標進行匯總和壓縮，從而減少數(shù)據(jù)的維數(shù)和數(shù)量，揭示數(shù)據(jù)之間的變化趨勢和關(guān)系[12]。圖6中樣品間距離越近，揮發(fā)性物質(zhì)的差異越小；距離越遠，組分差異越明顯。圖7是由最小距離檢索到“最近鄰”再通過計算歐式距離分析指紋圖譜相似性所得的結(jié)果。歐氏距離圖解決了多維空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合度量傳統(tǒng)距離的問題，形象地將數(shù)據(jù)的相似和距離一致性展示出來。由圖6和圖7可知，4種殺菌技術(shù)所得樣品的VOCs均有明顯區(qū)分。同種殺菌方式平行樣品之間的差異較小，但不同殺菌方式所得樣品之間的距離較遠，差異明顯，這與指紋圖譜的結(jié)論保持一致。

2.5 不同殺菌技術(shù)對發(fā)酵鹽坯辣椒感官評價的影響

由圖8可知，微波殺菌所得樣品感官評分最高，為18.38分，在滋味和色澤方面評分顯著高于其他處理樣品，這與微波殺菌處理后的發(fā)酵鹽坯辣椒色澤透亮、自然均勻的表現(xiàn)相一致，口感綜合評價最好；巴氏殺菌所得樣品脆度最高，色澤第二，說明該殺菌技術(shù)使發(fā)酵鹽坯辣椒偏紅程度增加較多，這與李昌寶等[1]的研究結(jié)果一致；輻照殺菌所得樣品色澤評分最低，其顏色暗沉，這是因為一定劑量的電子束輻照可能會使果蔬褐變[13]，但其香氣評分最高，辣椒香味濃郁，這與上述VOCs分析結(jié)果保持一致。

3 結(jié) 論

為了探究不同殺菌技術(shù)對發(fā)酵鹽坯辣椒品質(zhì)的影響，從而篩選出適宜的殺菌方式，采用超聲波、微波、巴氏及輻照4種殺菌方式處理發(fā)酵鹽坯辣椒，并將殺菌后的發(fā)酵鹽坯辣椒進行保溫處理，測定殺菌方式對樣品微生物指標、理化性質(zhì)、揮發(fā)性香氣成分及感官評價的影響。結(jié)果表明：4種殺菌方式處理后的發(fā)酵鹽坯辣椒樣品微生物指標均符合國家標準要求，其中微波和輻照殺菌方式處理的樣品大腸菌群數(shù)均小于10 CFU/g；巴氏殺菌方式處理的樣品硬度最大（41.25 g），超聲殺菌方式處理的樣品硬度最?。?7.33 g）；輻照殺菌對發(fā)酵鹽坯辣椒DPPH自由基的清除能力最強；HS-GC-IMS的分析結(jié)果表明，4種殺菌方式共有的揮發(fā)性香氣物質(zhì)有乙酸乙酯、乙酸、檸檬烯，輻照殺菌處理樣品的VOCs含量顯著高于其他3種處理；與其他3種處理相比，微波殺菌處理樣品的VOCs差異主要體現(xiàn)在醛類物質(zhì)上，包括丙醛、2-甲基丙醛、3-甲基丁醛及2-丁酮；感官評價中微波殺菌所得樣品感官評分最高，為18.38分，在滋味和色澤方面評分顯著高于其他處理樣品，口感最好。

綜上所述，不同殺菌方式對發(fā)酵鹽坯辣椒品質(zhì)的影響差異明顯，從生產(chǎn)成本、營養(yǎng)指標、殺菌效果等方面綜合考慮，認為微波殺菌對發(fā)酵鹽坯辣椒營養(yǎng)成分保留和殺菌的效果及感官評價優(yōu)于其他殺菌技術(shù)，且該技術(shù)具有殺菌時間短、升溫速度快、殺菌均勻、食品營養(yǎng)和風味損失少等特點，是發(fā)酵鹽坯辣椒較適宜的殺菌方式。但微波殺菌過程中升溫迅速，精準控溫難，有少量汁液沸騰沾染瓶壁，應用于工業(yè)化生產(chǎn)還需針對特定物料設(shè)計合適的功率，實現(xiàn)產(chǎn)品的勻速升溫、精準控溫。

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（責任編輯：張煥裕）