臭氧處理對脫水蒜片減菌效果及品質的影響

張靜林,王書蘭,陶　陽,趙　穎,韓永斌,*

(1.南京農業大學食品科技學院,江蘇南京 210095;2.徐州綠健脫水菜有限責任公司,江蘇徐州 221006)

?

臭氧處理對脫水蒜片減菌效果及品質的影響

張靜林1,王書蘭2,陶陽1,趙穎1,韓永斌1,*

(1.南京農業大學食品科技學院,江蘇南京 210095;2.徐州綠健脫水菜有限責任公司,江蘇徐州 221006)

為了降低脫水蒜片成品中菌落總數,將脫水蒜片置于密閉的空間中,研究臭氧濃度和處理時間對脫水蒜片的殺菌效果和品質的影響。結果表明:脫水蒜片中菌落總數隨著臭氧濃度的增大、處理時間延長而顯著減少(p<0.05)。當臭氧濃度為30 mg/m3,處理時間為90 min,減菌效果最佳,此時菌落總數為3.98 log(cfu/g),較對照組減少0.9 log(cfu/g)。當臭氧處理時間超過90 min時,殺菌效果無顯著變化。在臭氧處理過程中,蒜片中的大蒜素含量、水分含量、蛋白質含量,復水比及色澤均未發生顯著性改變。臭氧處理對于脫水蒜片,具有良好的減菌效果。

脫水蒜片,臭氧,殺菌,品質

近年來,我國干制果蔬出口屢屢受阻,除了農藥殘留、雜質含量等超過進口國標準外,一個重要原因就是微生物數量超標[1]。雖然通過GMP(良好作業規范)可以減少微生物數量,但目前采用最多的熱風干燥法雖具有快速、節能的效果,但其對微生物的殺滅效果較差[2]。干制后的蔬菜,在溫度和濕度發生變化時,其中所含未殺滅的微生物在適宜條件下會重新活動,導致脫水蔬菜品質下降,甚至霉變。如何降低脫水蔬菜中的微生物數量已經成了脫水蔬菜生產加工過程中不可忽視的問題。傳統多使用熏蒸法或輻照法進行減菌處理,但熏蒸法所使用的化學試劑,易殘留于食品,在加工處理中,熏蒸劑也會對操作人員及生產設備造成一定的損傷[3]。輻照法雖能有效殺滅脫水蔬菜中微生物,但其安全性并沒有得到完全的確定,受到國家的嚴格控制,在一些國家并不允許輻照處理食品進入市場[4]。由于大蒜原料品質及加工過程中存在一些缺陷,致使脫水蒜片成品存在初始微生物數量超標的問題,因此,須在包裝售賣之前進行殺菌處理。

表1　ΔE值與觀察感覺之間的關系

臭氧具有極強的殺菌消毒,去除異味的作用,現已廣泛用于藥品及食品加工行業,作為一種強氧化劑,可以氧化分解細菌內部糖代謝所需的酶,使細菌失活死亡;也可直接與細菌病毒作用,破壞其細胞器、DNA、RNA,使其新陳代謝受到破壞,最終滅活死亡;臭氧還可滲透胞膜組織,進入細胞膜內,與其中脂蛋白、脂多糖作用,使其發生通透性畸變,最終死亡,臭氧還可抑制霉菌孢子萌發[5]。臭氧殺菌作用時間短,不需加熱,無殘留,相較于傳統化學殺菌,不易出現抗藥性,氣體的擴散性可以使得殺菌無死角,從而可以更好的進行殺菌。殺菌時濃度很低,屬于ppm(10-6)級別。王磊[6]利用臭氧對西紅柿進行保鮮實驗,發現臭氧保鮮后,西紅柿的營養品質變化較小,并且腐爛率降低,貯藏時間延長達14 d。V.I.Bazarova[7]研究發現,用5～6 mg/m3的臭氧氣體處理蘋果4 h/d,可以降低蘋果腐爛率及果實重量損失率。用臭氧對脫水蔬菜進行處理,菌落總數會隨著殺菌時間增長而下降,不同的致病菌對臭氧的耐受能力并不相同[8]。目前,還未見將臭氧殺菌應用于脫水蒜片的滅菌中的研究,故本研究旨在研究臭氧濃度和處理時間對脫水蒜片進行殺菌,以期為脫水蒜片工業化減菌提供依據。

1　材料與方法

1.1 材料與儀器

脫水蒜片山東蒼山的白皮四六瓣加工而成,徐州綠健脫水菜有限責任公司提供。

平板計數瓊脂(PCA)青島高科園海博生物技術有限公司;氯化鈉、氫氧化鈉西隴化工股份有限公司;考馬斯亮藍G-250;甲醇,色譜純國藥集團化學試劑有限公司;乙醇,分析純廣東省化學試劑工程技術研究開發中心;酒石酸鉀鈉、苯酚、亞硫酸鈉,分析純國藥集團化學試劑有限公司;大蒜素標準品,純度 HPLC≥98%上海源葉生物科技有限公司。

JY-ND50臭氧濃度檢測儀徐州金源臭氧設備有限公司;LHK15-A臭氧消毒機山東麗輝臭氧消毒器有限公司;超凈工作臺上海金山凈化配件廠;PYX-DHS隔水式電熱恒溫培養箱上海躍進醫療器械有限公司;美能達CR-200型手持色差儀日本柯尼卡美能達公司;KQ-250B型超聲波清洗器昆山市超聲儀器有限公司;TD5A-WS臺式低速離心機湘儀離心機;UV-2802型紫外可見分光光度計尤尼柯(上海)儀器有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1臭氧處理隨機分別取蒜片樣品(150 g/份),鋪于密閉箱中,厚度約為3 mm,環境溫度25 ℃,相對濕度60%,真空抽出其中的空氣后,向密閉箱中通入臭氧氣體,濃度分別為10、20、30、40、50 mg/m3時,停止繼續通入臭氧,開始計時,30、60、90 min后取出樣品,測定相關指標。

1.2.2指標測定

1.2.2.1菌落總數采用平板菌落計數法,參考GB4789.2-2010食品安全國家標準食品微生物學檢驗[9],進行菌落總數的測定。

1.2.2.2色差值采用色差計測定[10]。以儀器白板色澤為標準,依CIELAB 表色系統測量樣品的L*、a*和b*值。其中L*、a*和b*分別代表試樣的明度、紅綠度和黃藍度(L*=0表示黑色,L*=100表示白色。+a*偏紅、-a*偏綠,值越大表示偏向越嚴重;+b*偏黃、-b*偏藍)。

以標準白板為對照,測定滅菌處理后的樣品的色澤,用未進行滅菌處理的樣品作為對照組,比較其色差值ΔE。

其中,ΔL、Δa、Δb分別為待測樣品與白板兩點間差值,ΔE為實際的色空間兩點距離,它與感官關系如下表,可由表1進行相應的判斷[11]。

1.2.2.3含水量測定參照文獻[12],采用烘箱常壓干燥法進行測定。

1.2.2.4可溶性蛋白質含量的測定采用考馬斯亮藍G-250法進行測定,準確吸一定量的蛋白質標準液于10 mL試管中加水至1 mL,加入考馬斯亮藍G-250溶液5 mL,以水定容,混勻,放置10 min,以相應試劑做空白對照,在595 nm處測吸光度[13]。

1.2.2.5復水比的測定將5 g脫水蒜片加適量蒸餾水(50 mL左右),置于常溫下1 h,用濾紙過濾,將濾渣留下,并濾紙吸干其表面自由水分,在電子天平上,稱出復水后的蒜片重量,每組樣品做3組平行,取平均值。復水瀝干后的重量mf和干蒜片原有重量之比(Rf)即為復水比[14]:

式中:mf-復水瀝干后的重量(g);mg-產品原有重量(g)。

1.2.2.6蒜素含量測定采用高效液相色譜法進行測定[15],采用C18色譜柱,在214 nm波長下進行測定,流動相為85%甲醇,流速為0.8 mL/min。準確稱取大蒜素樣品1.05 mg,定容于10 mL容量瓶中,配制成1050 μg/mL的標準儲備液,在分別取出0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 mL,稀釋至10 mL,進樣量20 μL,得到標準曲線y=56.731x+463.19(R2=0.9966)。取1.0 g粉碎樣品,定容至25 mL,25 ℃浸提1 h,5000 r/min離心15 min,取上清液過膜測定。

2　結果與分析

2.1臭氧處理時間對脫水蒜片中菌落總數的影響

由圖1可以看出,在臭氧初始濃度30 mg/m3的條件下,隨著臭氧處理時間的延長,脫水蒜片中菌落總數呈顯著(p<0.05)下降趨勢,處理20 min便具有殺菌效果,細菌總數比對照減少了0.72 log(cfu/g)。并且隨著殺菌時間的增長,殺菌效果也逐漸增強,60 min時細菌總數比對照減少了0.93 log(cfu/g);超過60 min時,殺菌效果并無顯著增加,在殺菌時間達到90 min時,殺菌效果又有了一些提高,菌落總數由初始4.89 log(cfu/g),降至3.98 log(cfu/g),但較60 min變化不顯著。因為臭氧為強氧化性物質,常溫下其半衰期只有30 min左右,所以其濃度會隨時間的增長不斷下降[16]。30 mg/m3的臭氧,經過60 min處理后,其殘留濃度的殺菌作用降低[17],故再延長殺菌時間,殺菌效果并沒有繼續增加。

表2　臭氧處理對脫水蒜片色澤影響

圖1　臭氧處理時間對脫水蒜片中菌落總數影響Fig.1　Changes of total bacteria of dehydrated garlic influenced by different ozone processing time注:字母不同表示差異顯著(p<0.05),CK為未經臭氧處理對照組,圖2、圖3同。

注:角標含有不同字母的每列數據之間差異顯著(p<0.05),表3同。2.2臭氧處理濃度對脫水蒜片中菌落總數的影響

顯示了在殺菌處理為60 min的前提下,臭氧濃度分別為20～60 mg/m3的殺菌結果。由圖2可知,相較于對照組,在臭氧濃度為20 mg/m3時,即有顯著的殺菌效果(p<0.05),此時菌落總數為4.04 log(cfu/g),比對照減少了0.85 log(cfu/g)。但隨著臭氧濃度的不斷增加,殺菌效果并沒有繼續顯著增大。雖然臭氧殺菌是瞬時發生的[18],但隨著殺菌時間的延長,隨著臭氧濃度的上升,菌落總數呈下降趨勢。但當臭氧濃度超過一定的范圍時,繼續增加臭氧濃度,殺菌效果并無顯著變化,可能因為一定時間內臭氧濃度在單位面積上的殺菌能力已飽和。

圖2　臭氧處理濃度對脫水蒜片中菌落總數影響Fig.2　Changes of total bacteria of dehydrated garlic influenced by different ozone concentration

2.3臭氧處理對脫水蒜片色澤影響

在處理時間為60 min不變的條件下,臭氧處理對于脫水蒜片色澤影響較小,能感到略有差異。臭氧處理后的脫水蒜片的L*、a*、b*及ΔE值,與對照組有一定的區別,但不同處理組與樣品之間的色差主要來源于所取樣品在加工過程中產生的色澤差異。臭氧處理過的脫水蒜片的ΔE值與對照組之間的差均小于1.5,其色澤差異極小,或稍有差異。脫水蒜片所具有色澤,為加工過程中發生的非酶褐變反應所引起的[19],即主要為熱風干燥時的非酶褐變所產生的顏色改變。臭氧減菌處理為常溫下的減菌處理,因此對于脫水蒜片色澤,并沒有顯著差異。

2.4臭氧處理對脫水蒜片中水分含量的影響

不同濃度臭氧處理過60 min的脫水蒜片,其水分含量均有所上升,但臭氧處理組間并沒有顯著差異。對照組的水分含量為5.61%,與對照組差異最大為30 mg/m3臭氧處理的脫水蒜片,其水分含量為5.98%。脫水蒜片中水分含量在不同濃度臭氧處理條件下,均略有上升?？赡転闃悠诽幚磉^程中,暴露于相對濕度60%環境中,而對照組取樣后直接分裝于密封袋中,后進行測定,故造成此差異。

圖3　臭氧處理對脫水蒜片水分含量影響Fig.3　Effect of the ozone treatment on the moisture content of dehydrated garlic

2.5臭氧處理對脫水蒜片品質影響

相較于對照組的大蒜素含量,經過臭氧處理后的脫水蒜片中的大蒜素含量發生了一定變化,說明經過臭氧減菌處理之后,脫水蒜片中的大蒜素在處理過程中因臭氧的強氧化作用,受到一定程度影響。經過臭氧處理的蒜片,其復水比沒有發生顯著性改變,說明蒜片處理過程中,臭氧并沒有對蒜片的組織結構造成破壞,蒜片的吸水能力并沒有顯著性差異。臭氧處理過的脫水蒜片的可溶性蛋白含量也基本沒有變化,因此,臭氧處理對于蒜片的基本品質影響很小,并不改變蒜片的總體品質。

表3　臭氧處理對脫水蒜片品質的影響

3　結論與討論

臭氧的強氧化性由外而內,先作用于細胞膜,使得膜構成成分受損,新陳代謝受到阻礙之后繼續滲透,穿膜,破壞膜內脂蛋白和脂多糖,從而改變了細胞的通透性,最終導致細胞死亡[20]。同時,臭氧可使維持細胞正常生命活動的酶失活,從而影響其正常的生理活動。臭氧殺菌主要有臭氧水殺菌和臭氧的直接殺菌,臭氧氣體直接與物體接觸進行殺菌,臭氧水除了溶于水中的臭氧可與微生物直接發生反應,其分解生成的羥基也具有極強的氧化性,具有一定的殺菌效果[21]。濃度極低的臭氧氣體便有良好的殺菌效果,用0.05 ppm濃度的臭氧氣體處理樣品,能有效的殺死大腸桿菌和金黃色葡萄球菌,抑制灰葡萄孢子[22]。臭氧也能有效的抑制草莓等莓類果實的微生物生長繁殖[23]。有研究表明濕度、接觸時間及臭氧濃度是影響臭氧殺菌的主要因素,當相對濕度高于90%時,殺菌效果較強;當臭氧與微生物接觸時間增長時,殺菌效果增強;臭氧濃度越高,殺菌效果越好[18]。

臭氧處理對脫水蒜片中微生物具有良好的殺滅效果,且對蒜片的品質的破壞程度較小。隨著臭氧濃度的增大,殺菌效果不斷增強,但當臭氧濃度增加到一定程度時,殺菌效果并不再繼續增加,基本保持在一個較穩定的狀態,這說明臭氧殺菌具有一個最佳值,超過此值,殺菌效果基本不再改變。臭氧濃度一定時,處理時間越長,殺菌效果越明顯,這與趙家麗[24]等的研究結果類似,說明臭氧殺菌效果與其作用時間成正比,作用時間越長,殺滅率越高。

本研究結果表明,利用臭氧對脫水蒜片進行減菌處理時,隨臭氧濃度上升菌落總數呈下降趨勢,處理時間為60 min時,60 mg/m3臭氧減菌效果最好,此時菌落總數較對照組下降0.92 log(cfu/g)。當控制臭氧濃度為30 mg/m3不變時,處理90 min的殺菌效果最佳,此時測得菌落總數較對照組下降0.91 log(cfu/g)。臭氧殺菌對脫水蒜片的品質并沒有顯著的影響。經過臭氧處理后,脫水蒜片中大蒜素的含量略有下降,但仍保持著較高的含量;脫水蒜片的復水比,經過臭氧處理后,并無顯著變化;脫水蒜片的可溶性蛋白質含量,經過臭氧處理后,不同組別間差異可能來源于樣品的差異性。

[1]余勇,胡桂仙,王俊.脫水蔬菜的研究現狀及展望[J].糧油加工與食品機械,2003(4):63-65.

[2]金帥帥,羅光輝,周娜娜.果蔬干制品加工過程中對微生物的控制及其滅菌工藝的研究[J].糧油加工,2014(2):73-76.

[3]梅建鳳,易喻,應國清.非熱殺菌技術在中藥制劑工業中的應用[J].中國現代應用藥學,2007,24(7):607-609.

[4]朱述鈞,劉春泉,朱佳廷.江蘇食品輻照現狀與發展對策建議[J].江蘇農業科學,2006,44(1):130-134.

[5]Smilanick JL,MargosanDM,MlikotaF,et al. Impact of ozonated water on the quality and shelf-life of fresh citrus fruit,stone fruit and table grapes[J]. Ozone Science and Engineering,2002,24(5):343-356.

[6]王磊.西紅柿臭氧保鮮實驗研究[J].包裝工程,2005,26(1):14-16.

[7]Skog LJ,Chu CL.Effect of ozone on qualities of fruits and vegetables in cold storage[J].Canadian journal of plant science,2001,81(4):773-778.

[8]耿玉秋,農紹莊,伊霞,等.臭氧對脫水蔬菜殺菌效果的影響[J].保鮮與加工,2006,6(5):40-42.

[9]黃維雅.食品中菌落總數的國標法測定注意事項及快速檢測技術[J].臺灣農業探索,2012,6(3):56-59.

[10]王靜,胡秋輝,辛志宏.真空微波與熱風聯合干燥蒜片的工藝研究[J].食品工業科技,2011,32(8):280-286.

[11]馬榮朝,秦文,李素清.三種干燥方法對蔬菜干制品品質的影響研究[J]. 食品科學,2008,29(8):219-222.

[12]代小梅.香蔥高效減滅菌劑篩選與適宜干制方法研究[D].南京：南京農業大學,2011,12.

[13]周振,周能.仁東大蒜蛋白質的測定[J].光譜實驗室,2011,28(5):2436-2438.

[14]金麗梅,牛春梅,劉佳會.熱風與微波干燥胡蘿卜的研究[J].農產品加工,2009,2(2):42-44.

[15]張民,陳倩娟,劉玉柱,等.HPLC法測定大蒜中蒜氨酸和大蒜素的含量[J].食品與發酵工藝,2009,35(2):156-158.

[16]張宏康.臭氧在食品加工中應用的原理和特點[J].糧油食品科技,2000,8(4):12-14.

[17]Pascual A,Llorca I,Canut A.Use of ozone in food industries for reducing the environmental impact of cleaning and disinfection activities[J].Trends in Food Science & Technology,2007,18(1):S29-S35.

[18]林愛紅,饒健,秦彥珉,等.臭氧殺菌效果的影響因素分析[J].湖北預防醫學雜志,2002,13(6):7-8.

[19]李燕,戴桂芝,劉魯紅.果蔬產品變色原因分析及其控制[J].農產品加工工學刊,2006,2(2):75-77.

[20]殷涌光,劉靜波,林松毅.食品無菌加工技術與設備[M]北京:化學工業出版社,2006,161-162.

[21]徐懷德,王云陽.食品殺菌新技術[M]北京:科學技術文獻出版社,2005,106-118.

[22]Kashinagi Y,WetaT,Suchiya YT,et al.Studies on sterilization with ozone gas[R]Annu.Rpt.Tokyo Metropolitan Res. Lab. Of public Heath,1987,38:22-27.

[23]Sarig P,Zahavi T,Zutkhi Y,et al.Ozone for control of post-harvest decay of table grapes caused by rhizopus stolonofer[J].Physiological and Molecular Plant Pathology,1996,48(6):403-415.

[24]趙家麗,張慜,孫金才.FD蔬菜塊后續臭氧殺菌工藝[J].食品與生物技術學報,2009,28(3):310-314.

Effects of ozone on sterilization and major quality of the dehydrated garlic slices

ZHANG Jing-lin1,WANG Shu-lan2,TAO Yang1,ZHAO Ying1,HAN Yong-bin1,*

(1.College of Food Science and Technology,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China;2.Xuzhou Lujian Dehydrated Vegetable Co.,Ltd,Xuzhou 221006,China)

In order to reduce the total bacterial count of dehydrated garlic slices,the dehydrated garlic slices was put in a closed chamber,then the effects of ozone concentration and treating time on sterilization condition and quality of dehydrated garlic slices were investigated. The results showed that the total number of colonies in the dehydrated garlic slice significantly reduced(p<0.05)with the increase of ozone concentration and treatment time. When the ozone concentration was 30 mg/m3and the processing time was 90 min,the anti-bacteria effect was best. Under this condition,the total number of colonies was 3.98 log(cfu/g),which was decreased by 0.9 log(cfu/g)compared with the control group. When ozone treatment time exceeded 90 min,there was no significant change in bactericidal effect. During ozone treatment,there was no significant change in garlic allicin content,moisture content,rehydration ratio,protein content and color. Ozone treatment has good effect on reducing bacterial count of dehydrated garlic slices.

dehydrated garlic slices;ozone;sterilization;quality

2016-02-02

張靜林(1993-)，女，碩士研究生，研究方向：農產品加工與貯藏，E-mail：2015108026@njau.edu.cn。

韓永斌(1963-)，男，博士，教授，研究方向：農產品加工與綜合利用，E-mail：hanyongbin@njau.edu.cn。

江蘇省科技計劃項目(BC2013403)。

TS255.3

A

1002-0306(2016)17-0312-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.17.052