孔玲，張慜

（江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122）

射頻-熱風(fēng)聯(lián)合殺菌對(duì)小包裝胡蘿卜丁品質(zhì)的影響

孔玲，張慜*

（江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122）

比較了單獨(dú)射頻、單獨(dú)熱風(fēng)和射頻-熱風(fēng)聯(lián)用對(duì)小包裝胡蘿卜丁的殺菌作用，研究了射頻-熱風(fēng)聯(lián)用在不同極板間距、不同殺菌時(shí)間的殺菌效果，以及射頻-熱風(fēng)聯(lián)用對(duì)胡蘿卜丁脆度、硬度、色差、類胡蘿卜素含量等品質(zhì)，以及總體感官評(píng)價(jià)的影響。實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，射頻-熱風(fēng)聯(lián)用不但對(duì)胡蘿卜丁具有顯著的殺菌效果，而且有助于保持成品的品質(zhì)。

射頻；熱風(fēng)；殺菌；胡蘿卜

鮮切果蔬（fresh-cut fruits and vegetables），又稱最小加工果蔬、部分處理果蔬或輕度加工果蔬，是指新鮮的果蔬經(jīng)過分級(jí)、整理、清洗、切分、去心（核）、修整、保鮮、包裝等工序處理，提供給消費(fèi)者的一種新鮮、營(yíng)養(yǎng)、具有良好風(fēng)味且方便的可食用產(chǎn)品［1］。隨著人們生活節(jié)奏加快，鮮切果蔬因?yàn)槠渥匀?、新鮮、衛(wèi)生、方便而逐漸成為城市果蔬消費(fèi)的主流。然而消費(fèi)者目前更關(guān)注食品品質(zhì)和安全，同時(shí)，還要求產(chǎn)品具有天然風(fēng)味、口感、新鮮的外觀、方便食用，從而也推動(dòng)了對(duì)鮮切果蔬的科學(xué)研究［2］。然而，由于完整性受到破壞，鮮切產(chǎn)品比未處理的樣品更易變質(zhì)且品質(zhì)會(huì)下降［3］。胡蘿卜由于其豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值且顏色和質(zhì)地相對(duì)穩(wěn)定等品質(zhì)成為目前市場(chǎng)上鮮切產(chǎn)品的代表。然而，胡蘿卜經(jīng)過去皮、切分等加工后汁液流失，易侵染微生物，生理代謝反應(yīng)加快，直接影響鮮切胡蘿卜的品質(zhì)以及貨架期［4］。因此，尋找更合適的安全可靠的柔性滅菌方式具有非常重要的意義。

射頻（radio frequency，RF）是一種高頻交流電磁波，其頻率范圍為3 kHz～300 MHz，目前國(guó)際上常用的射頻頻率是13.56、27.12 MHz和40.68 MHz。射頻工作原理與微波相同，它能穿透到物料內(nèi)部，引起物料內(nèi)部帶電離子的振蕩遷移，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，從而達(dá)到加熱的目的。然而同微波相比，射頻具有更大的穿透深度、更好的加熱均勻性、更穩(wěn)定的溫度控制和更高的產(chǎn)品品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)［5］。射頻在食品和農(nóng)產(chǎn)品方面的應(yīng)用主要是干燥、解凍、燙漂、殺蟲和殺菌等，射頻的殺菌應(yīng)用起始于20世紀(jì)70年代。1974年，Demeczky研究發(fā)現(xiàn)，密封包裝的果汁通過射頻殺菌有一定的效果，且殺菌后的品質(zhì)比傳統(tǒng)殺菌得到的果汁品質(zhì)要好。20世紀(jì)90年代以來，射頻技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品和食品殺菌領(lǐng)域的應(yīng)用成為國(guó)際上的研究熱點(diǎn)［6］。

美國(guó)華盛頓州立大學(xué)唐炬明教授所在團(tuán)隊(duì)對(duì)射頻研究比較深入，主要集中在干燥、殺蟲和殺菌以及機(jī)理方面。另外，劉嫣紅利用射頻-熱風(fēng)聯(lián)合對(duì)袋裝切片面包進(jìn)行殺菌，發(fā)現(xiàn)加熱速率約為傳統(tǒng)熱風(fēng)處理的30倍。傳統(tǒng)加熱方式，青霉的熱致死條件為68～70℃下加熱20 min，而在她的研究中當(dāng)面包冷點(diǎn)溫度高于58℃時(shí)，面包中的桔青霉孢子數(shù)可以降低4個(gè)數(shù)量級(jí)［7］。Wang Y對(duì)通心粉和乳酪進(jìn)行射頻殺菌處理，獲得的口感優(yōu)于傳統(tǒng)殺菌方法的，且達(dá)到滿意殺菌效果的時(shí)間縮短了1 h［8］。Luechapattanaporn對(duì)炒雞蛋進(jìn)行射頻殺菌處理［9］，Orsat對(duì)火腿射頻殺菌均表明射頻能有效殺滅樣品中的微生物孢子，從而延長(zhǎng)了貨架期［10］。射頻也有很多問題，比如：會(huì)存在尖角效應(yīng)，使得射頻加熱過程中物料的邊角處出現(xiàn)熱集中的現(xiàn)象，從而影響產(chǎn)品的品質(zhì)；有關(guān)射頻加熱過程的滅菌效應(yīng)以及對(duì)于產(chǎn)品品質(zhì)和保質(zhì)期影響的資料很少見，因此無法與傳統(tǒng)加熱方式形成鮮明的對(duì)比；缺乏對(duì)物料介電特性的全面數(shù)據(jù)記載及理論分析，從而無法深入了解射頻加熱過程中的能量轉(zhuǎn)換機(jī)理等［11］。

本文中首先比較了真空包裝的鮮切胡蘿卜丁在3種方式下的殺菌效果，得知射頻與熱風(fēng)聯(lián)用對(duì)樣品殺菌效果比較明顯。進(jìn)而研究了射頻-熱風(fēng)聯(lián)用在不同條件下的殺菌效果，以及此種殺菌方式對(duì)樣品品質(zhì)的影響。

1　材料與方法

1.1材料

胡蘿卜，購(gòu)于無錫市濱湖區(qū)雪浪菜市場(chǎng)；營(yíng)養(yǎng)瓊脂、滅菌生理鹽水、乙醇等，實(shí)驗(yàn)室自備。

1.2儀器和設(shè)備

SO6B型射頻儀，6 kW，27.12 MHz，印度Monga Strayfield公司制造；型號(hào)Nomad便攜式光纖測(cè)溫儀，加拿大NEOPTIX公司制造；型號(hào)DZQ真空包裝機(jī)，上海尤溪機(jī)械設(shè)備有限公司制造；UV2600型紫外分光光度計(jì)，上海天美科學(xué)儀器有限公司制造；TA-XT2i型物性測(cè)試儀，英國(guó)STab. MICROSYSTEMS公司制造；CR-400型全自動(dòng)色差計(jì)，日本KONICA-MINOLTA公司制造；另有切片刀、超凈工作臺(tái)、高壓滅菌鍋、恒溫培養(yǎng)箱、烘箱等實(shí)驗(yàn)室常規(guī)設(shè)備。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1流程圖如圖1所示。

圖1　工藝流程Fig.1　Technological process

1.3.2切丁、稱質(zhì)量將清洗并去皮的新鮮胡蘿卜用切片刀切成0.8 cm×0.8 cm×0.8 cm的丁狀，經(jīng)淋洗瀝干后稱質(zhì)量裝袋，每袋25 g。

1.3.3真空包裝真空包裝袋是用PA復(fù)合CPP制作的可耐121℃的蒸煮袋，尺寸為13 cm×19 cm，經(jīng)真空包裝機(jī)抽真空14 s，中溫封口2.5 s。

1.3.4射頻殺菌單獨(dú)射頻即只開射頻不開熱風(fēng)，單獨(dú)熱風(fēng)即只開熱風(fēng)不開射頻，射頻-熱風(fēng)聯(lián)用即射頻和熱風(fēng)均打開。本設(shè)備只能通過調(diào)節(jié)極板間距和作用時(shí)間控制射頻作用效果，熱風(fēng)的作用效果只能通過作用時(shí)間來控制，溫度無法設(shè)定。

1.3.5溫度測(cè)定使用便攜式光纖測(cè)溫儀測(cè)量樣品在殺菌處理過程中的溫度，將已真空包裝好的胡蘿卜丁包裝袋扎一小洞，將光纖測(cè)溫儀的探針插進(jìn)袋里中心的胡蘿卜丁中，實(shí)驗(yàn)中在線測(cè)量溫度并設(shè)置每隔1 min自動(dòng)保存一次溫度。另外，用于測(cè)量溫度的胡蘿卜丁不得再用于測(cè)量菌落總數(shù)（因?yàn)槊芊庑砸驯黄茐模?/p>

1.3.6菌落總數(shù)檢測(cè)參見GB/T 4789.2-2010。

1.3.7品質(zhì)檢測(cè)

1）色澤測(cè)定：采用全自動(dòng)色差計(jì)測(cè)定胡蘿卜丁的色澤。其中L*值代表亮度（白—黑），其值越大表明越亮；a*值代表紅—綠程度，其正值越大則越偏向紅色，負(fù)值越大則越偏向綠色；b*值代表黃—藍(lán)程度，其正值越大則越偏向黃色，負(fù)值越大則越偏向藍(lán)色。

2）質(zhì)構(gòu)測(cè)定：測(cè)脆度使用P/2探頭，測(cè)硬度使用P/2N探頭，將樣品置于測(cè)試平板上，測(cè)試參數(shù)如下：測(cè)前速度2.0 mm/s，測(cè)試速度1.5 mm/s，測(cè)后速度為10.0 mm/s，壓縮比例60%，壓力5 g（1 g= 9.8 mN）。每組樣品測(cè)12次，為了減少誤差，去除最大值和最小值，求出剩余10組數(shù)據(jù)的平均值。

3）水分含量測(cè)定：參見GB/T 8858-1988。

4）類胡蘿卜素測(cè)定［12］：稱取胡蘿卜樣品0.2 g放入研缽中，加入少量石英砂和碳酸鈣粉及體積分?jǐn)?shù)95%乙醇2～3 mL，研磨成勻漿，再加體積分?jǐn)?shù)95%乙醇10 mL，繼續(xù)研磨至組織變白，靜置3～5 min。將提取液過濾到25 mL容量棕色瓶中并用少量體積分?jǐn)?shù)95%乙醇反復(fù)沖洗至濾紙和殘?jiān)袩o色為止，最后用體積分?jǐn)?shù)95%乙醇定容至25 mL，搖勻。以體積分?jǐn)?shù)95%乙醇為空白，在波長(zhǎng)665、649、470 nm下測(cè)定吸光度。

葉綠體a質(zhì)量濃度（mg/L）

葉綠體b質(zhì)量濃度（mg/L）

類胡蘿卜素質(zhì)量濃度（mg/L）

5）感官評(píng)價(jià)：參見《Minimal Processing and Edible Coating Effects on Composition and Sensory Quality of Mini-peeled Carrots》并有所修改。

2　結(jié)果與討論

2.13種殺菌方式殺菌效果對(duì)比

將真空包裝好的胡蘿卜丁放于射頻腔中，實(shí)驗(yàn)組為僅開射頻關(guān)閉熱風(fēng)和僅開熱風(fēng)關(guān)閉射頻兩種，對(duì)照組為射頻-熱風(fēng)聯(lián)用，單獨(dú)射頻和射頻-熱風(fēng)聯(lián)用時(shí)極板間距均設(shè)定為20 mm，每組殺菌時(shí)間分別為10、20、30、40、50 min，測(cè)得單獨(dú)射頻殺菌、單獨(dú)熱風(fēng)殺菌和射頻-熱風(fēng)聯(lián)合殺菌后每組袋裝胡蘿卜丁的中心溫度，見表1，殺菌后菌落總數(shù)如下圖2所示，并且測(cè)得未殺菌的樣品中菌落總數(shù)為6.31 lg（CFU/g）。由于測(cè)溫度時(shí)需將包裝袋扎一個(gè)小洞，當(dāng)胡蘿卜丁受熱時(shí)會(huì)有部分水蒸氣逸出，所以所測(cè)的溫度會(huì)略低于實(shí)際的溫度，所以該數(shù)值只能作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的參考。

表1　3種殺菌方式不同殺菌時(shí)間的中心溫度值Table 1　Centraltemperatureafterthreedifferent sterilization ways for different times℃

由表1看出，隨著作用時(shí)間的延長(zhǎng)，中心溫度逐漸上升；由圖2看出，單獨(dú)射頻、單獨(dú)熱風(fēng)殺菌效果均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于射頻-熱風(fēng)聯(lián)用；與未殺菌的樣品菌落總數(shù)相比發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)射頻和單獨(dú)熱風(fēng)對(duì)胡蘿卜丁基本沒有殺菌效果，分析個(gè)別組中殺菌后的菌落總數(shù)高于未經(jīng)處理的樣品，可能是因?yàn)樵趩为?dú)射頻或者單獨(dú)熱風(fēng)殺菌處理過程中樣品的溫度會(huì)高于置于室溫中未作任何處理的胡蘿卜丁，在此溫度下微生物可能生長(zhǎng)更快，所以單獨(dú)射頻或單獨(dú)熱風(fēng)殺菌后個(gè)別組中的微生物總數(shù)會(huì)高于未殺菌的胡蘿卜丁中的微生物總數(shù)。

圖2　3種殺菌方式不同時(shí)間的殺菌效果Fig.2　Effects of three different sterilization ways for different times

目前對(duì)食品的射頻殺菌研究比較多的是液體樣品，比如果蔬汁，很多直接使用單獨(dú)射頻殺菌，且效果明顯。作者在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，將500 mL蒸餾水經(jīng)過射頻-熱風(fēng)聯(lián)用處理僅3 min即可沸騰，而胡蘿卜丁處理50 min溫度只有60℃左右，一方面可能是因?yàn)橐后w對(duì)射頻更敏感，另一方面可能是因?yàn)橐后w傳熱比固體快。

2.2不同極板間距和不同時(shí)間對(duì)射頻-熱風(fēng)聯(lián)合殺菌效果的影響

分別調(diào)節(jié)極板間距為20、40、60 mm，打開熱風(fēng)開關(guān)，在不同極板間距下控制殺菌時(shí)間分別為10、20、30、40、50 min，測(cè)得每個(gè)殺菌工藝殺菌后的樣品中的菌落總數(shù)，如下表2所示，不同極板間距不同殺菌時(shí)間的菌落致死率結(jié)果如下圖3所示，對(duì)照組為6.23 lg（CFU/g）。由表2和圖3可以看出，同一極板間距下殺菌時(shí)間越長(zhǎng)殺菌效果越好，極板間距為20 mm時(shí)殺菌20 min后菌落總數(shù)下降2.86個(gè)對(duì)數(shù)級(jí)，剩余菌落為3.37 lg（CFU/g），即可達(dá)到國(guó)標(biāo)要求5 000 CFU/g即3.70 lg（CFU/g）。從節(jié)約時(shí)間和資源考慮選擇殺菌時(shí)間越短越好，殺菌時(shí)間定為30 min時(shí)更能保證殺菌效果，此時(shí)樣品中菌落總數(shù)只有2.01 lg（CFU/g），遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國(guó)標(biāo)要求。同時(shí)也可從表2和圖3看出，當(dāng)殺菌時(shí)間相同時(shí)極板間距越小殺菌效果越好。所用設(shè)備說明書明確說明，射頻腔內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)與極板間距成反比。因此，極板間距越小殺菌速率越快。王云陽(yáng)深入研究了極板間距對(duì)干燥效果的影響及機(jī)理，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，增大極板間距會(huì)減小電場(chǎng)強(qiáng)度［13］?？紤]到所用設(shè)備能設(shè)定的極板間距最小值為20 mm，因此從節(jié)約能源和時(shí)間以及保證殺菌效果等幾個(gè)角度綜合考慮，選擇極板間距20 mm、殺菌時(shí)間30 min為最佳殺菌工藝。

表2　不同極板間距不同殺菌時(shí)間的菌落總數(shù)Table 2　Total number of microbiologicals after been sterilized with different plate spacing and time lg（CFU/g）

圖3　不同極板間距不同殺菌時(shí)間的菌落致死率Fig.3　Death rate of microbiologicals after been sterilized with different plate spacing and time

2.3射頻-熱風(fēng)聯(lián)合殺菌對(duì)胡蘿卜丁品質(zhì)的影響2.3.1對(duì)質(zhì)構(gòu)、色澤的影響設(shè)定極板間距為20 mm，控制殺菌時(shí)間為10、20、30、40、50 min，測(cè)得每袋小包裝胡蘿卜丁的色差值如表3所示，經(jīng)過不同時(shí)間殺菌處理的樣品的脆度和硬度如下圖4所示。由結(jié)果可以看出，隨著殺菌時(shí)間的延長(zhǎng)，樣品的溫度會(huì)升高，水分蒸發(fā)變快，脆度值變大脆性降低，硬度降低組織變軟，L*值降低，a*值減小，b*值增加，即亮度減小，紅色變?nèi)酰S色變強(qiáng)。但是脆度、硬度、色差變化均比較小，這是因?yàn)楹}卜本身比較穩(wěn)定，更重要的是因?yàn)樯漕l-熱風(fēng)聯(lián)用溫度較低且較穩(wěn)定，保持在60℃左右。由于色差測(cè)量系統(tǒng)本身誤差比較大且所測(cè)數(shù)值變化幅度比較小，因此可總結(jié)出射頻-熱風(fēng)聯(lián)用在50 min內(nèi)對(duì)色差沒有影響，對(duì)脆度和硬度略有影響，但在30 min內(nèi)幾乎無影響，因此極板間距20 mm、殺菌時(shí)間30 min對(duì)鮮切胡蘿卜丁品質(zhì)影響比較小，可認(rèn)定為最佳殺菌工藝。

表3　不同殺菌時(shí)間的樣品的色差值Table 3　Color values of samples after been sterilized for different times

圖4　不同殺菌時(shí)間的脆度和硬度Fig.4　Crispness and hardness of samples after been sterilized for different times

Ha Jae-Won等對(duì)花生醬進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，射頻對(duì)花生醬中的沙門氏菌和大腸桿菌具有顯著的殺滅效果，但對(duì)色差影響非常小，殺菌終點(diǎn)與未殺菌的樣品的L*、a*、b*值的誤差均在1范圍內(nèi)，且對(duì)質(zhì)構(gòu)、味道和整體可接受性等方面無顯著性影響［14］。所以可以得出結(jié)論：射頻對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)影響較小，屬于柔性殺菌，這也是射頻殺菌優(yōu)于其他殺菌方式的最大的優(yōu)勢(shì)所在。

2.3.2對(duì)類胡蘿卜素的影響類胡蘿卜素是一類天然產(chǎn)物的總稱，迄今為止人類已經(jīng)在自然界中發(fā)現(xiàn)超過600種天然類胡蘿卜素，如番茄紅素、葉黃素、玉米黃素、α-和β-胡蘿卜素等［15］。胡蘿卜中最主要的營(yíng)養(yǎng)就是胡蘿卜素，且β-胡蘿卜素含量比較多，質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為1.35～17.25 mg/g。樣品中的胡蘿卜素含量可以按照1.3.7中所述方法粗略測(cè)出，實(shí)驗(yàn)測(cè)得極板間距為20 mm、殺菌時(shí)間為30 min后的樣品中類胡蘿卜素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.111 8 mg/g，對(duì)照組為0.119 5 mg/g；根據(jù)GB/T 8858—1988測(cè)得產(chǎn)品中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為88.5%，對(duì)照組水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為89.9%。經(jīng)計(jì)算產(chǎn)品中類胡蘿卜素質(zhì)量濃度為0.97 mg/L，對(duì)照組為質(zhì)量濃度1.18 mg/L。結(jié)果顯示，經(jīng)過射頻-熱風(fēng)聯(lián)用后類胡蘿卜素會(huì)有所損失，但損失較少，在可接受的范圍內(nèi)，因此射頻-熱風(fēng)聯(lián)用對(duì)胡蘿卜品質(zhì)影響比較小。

2.3.3對(duì)總體感官評(píng)價(jià)的影響選擇7名學(xué)生組成感官評(píng)價(jià)小組，對(duì)經(jīng)過極板間距20 mm、射頻-熱風(fēng)聯(lián)合殺菌時(shí)間分別為10、20、30、40、50 min的每一袋樣品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，樣品的每項(xiàng)得分均為小組成員所打分?jǐn)?shù)的平均值［16］。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下表4所示，感官評(píng)價(jià)結(jié)果如下表5所示。從結(jié)果可以看出，隨著射頻-熱風(fēng)聯(lián)用時(shí)間的延長(zhǎng)，胡蘿卜丁的感官品質(zhì)呈下降趨勢(shì)，但從整體結(jié)果上看經(jīng)過射頻-熱風(fēng)聯(lián)合殺菌的胡蘿卜丁品質(zhì)變化微小，可以較好地保存胡蘿卜丁原有的品質(zhì)。

表4　感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)Table 4　Standard of sensory evaluation

表5　感官評(píng)價(jià)得分Table 5　Results of sensory evaluation

3　結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)證明，單獨(dú)射頻殺菌和單獨(dú)熱風(fēng)殺菌對(duì)袋裝胡蘿卜丁幾乎無效果，射頻-熱風(fēng)聯(lián)用對(duì)小包裝胡蘿卜丁進(jìn)行殺菌具有顯著的效果，同一極板間距下殺菌效果隨著作用時(shí)間的延長(zhǎng)更加顯著，極板間距越小殺菌效率越高。當(dāng)極板間距為20 mm時(shí)殺菌20 min即可達(dá)到國(guó)標(biāo)要求；極板間距20 mm、殺菌時(shí)間30 min為最佳殺菌工藝。射頻-熱風(fēng)聯(lián)用對(duì)胡蘿卜丁的脆性、硬度、色差等物理品質(zhì)和總體感官評(píng)價(jià)方面影響均比較小，對(duì)類胡蘿卜素有一定影響，但在最佳殺菌工藝時(shí)質(zhì)量濃度也僅下降0.21 mg/L，在可接受的范圍內(nèi)?？傊?，射頻-熱風(fēng)聯(lián)用對(duì)鮮切小包裝胡蘿卜丁殺菌具有顯著的效果，且能很好地保持產(chǎn)品的原有品質(zhì)。

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Impacts of RF-Hot Air Sterilizing on the Quality of Carrots in a Small Package

KONG Ling，ZHANG Min*
（School of Food Science and Technology，Jangnan University，Wuxi 214122，China）

The radio frequency（RF）combined with hot air has been referred to RF-hot air.The impacts of separate RF，hot and RF-hot air sterilization of carrots in a small package was studied. During the RF-hot air sterilization The effects of sterilization with different plate spacing and time，and the change of quality of carrots after been sterilized in different conditions，such as crispness，hardness，color，carotenoids and overall sensory evaluation.were evaluated by RF-hot air.The results showed that RF-hot air not only significantly influence the d bactericidal of carrots，but also maintain the good quality of the products.

RF，hot air，sterilization，carrots

TS 255.3

A

1673—1689（2015）09—0943—06

2014-09-14

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21176104）。

張慜（1962—），男，浙江平湖人，工學(xué)博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要從事生鮮食品加工、貯藏保鮮機(jī)理和工程研究。E-mail：min@jiangnan.edu.cn