何勝生（龍巖市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，福建龍巖364000）

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紅心地瓜臭氧減菌和無(wú)硫護(hù)色的工藝研究

何勝生
（龍巖市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，福建龍巖364000）

摘要：通過(guò)對(duì)紅心地瓜綜合利用加工過(guò)程中，臭氧減菌和無(wú)硫護(hù)色工藝的單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)和驗(yàn)證試驗(yàn)，檢測(cè)地瓜片的菌落總數(shù)和對(duì)制得的地瓜干成品進(jìn)行感官評(píng)分，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際“臭氧減菌-無(wú)硫護(hù)色”最佳工藝為：臭氧水濃度0.8 mg/L，處理時(shí)間11 min，臭氧水溫度15℃；處理時(shí)間8 min，D-異抗壞血酸鈉濃度為0.1 %，檸檬酸濃度為0.1 %。在此條件下，制得的地瓜干各項(xiàng)指標(biāo)均符合產(chǎn)品要求，味道清香甜美，質(zhì)地松軟。

關(guān)鍵詞：紅心地瓜；臭氧減菌；無(wú)硫護(hù)色；工藝

紅心地瓜具有普通甘薯營(yíng)養(yǎng)豐富的特點(diǎn)，是碳水化合物的重要來(lái)源，而且還富含維生素、礦物質(zhì)、食用纖維、氨基酸、蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，具有很強(qiáng)的抗氧化性和獨(dú)特的保健功能，這也是地瓜受到越來(lái)越多關(guān)注的主要原因[1-4]。

常見的殺菌技術(shù)是熱殺菌，但是長(zhǎng)時(shí)間的高溫環(huán)境下，會(huì)破壞食品中的營(yíng)養(yǎng)成分和天然特性。臭氧水是一種強(qiáng)氧化劑，在達(dá)到殺菌目的的同時(shí)，還能分解食品表面殘留的有害化學(xué)物質(zhì)和農(nóng)藥[5-8]。地瓜中含有鞣質(zhì)-單寧、多酚氧化酶等酶類，在去皮、切分后，放置在空氣中，很容易與氧氣發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致地瓜發(fā)生褐變，這種褐變不僅影響地瓜干產(chǎn)品的色澤，更會(huì)降低產(chǎn)品的品質(zhì)，所以在加工過(guò)程中要進(jìn)行護(hù)色[9-10]。

本項(xiàng)目采用將清洗后的地瓜經(jīng)臭氧水處理，殺滅地瓜表面部分細(xì)菌及其他微生物，有利于地瓜皮的后續(xù)綜合利用，釀造地瓜酒等；采用無(wú)硫天然護(hù)色劑[11-12]（NaCl、異VC-Na、焦磷酸鈉、EDTA-Na、檸檬酸）和熱水漂燙[13]相結(jié)合的方法，抑制加工過(guò)程產(chǎn)生的酶促和非酶褐變。通過(guò)試驗(yàn)研究，確定最佳工藝條件，以期解決傳統(tǒng)加工方法存在的共性難題，為低硫、低雜菌、“高”水分的地瓜干新加工工藝的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供有益的參數(shù)。

1　材料與方法

1.1材料

紅心地瓜：龍巖市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供；臭氧試紙：廣東中山臭氧設(shè)備有限公司；NaCl、異Vc-Na、焦磷酸鈉、EDTA-Na、檸檬酸、白砂糖等均為食品級(jí)：購(gòu)自食品添加劑店。

1.2主要儀器與設(shè)備

臭氧水一體機(jī)：廣東中山臭氧設(shè)備有限公司；遠(yuǎn)紅外烘干爐：連城縣福農(nóng)食品有限公司提供；連續(xù)履帶式微波烘干機(jī)：廣州凱琳微波設(shè)備有限公司；ARB120電子天平：上海梅特勒-托利多儀器有限公司；SC69-02C遠(yuǎn)紅外水分測(cè)定儀：上海佰好儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1臭氧減菌和無(wú)硫護(hù)色工藝流程

1.3.2臭氧減菌工藝的優(yōu)化

1.3.2.1臭氧濃度對(duì)地瓜皮加工減菌效果的影響

常溫、常壓的條件下，分別用濃度為0、0.2、0.5、0.75、1.0 mg/L的臭氧水處理鮮地瓜皮10 min，考察鮮地瓜皮表面殘留細(xì)菌菌落總數(shù)。

1.3.2.2臭氧處理時(shí)間對(duì)地瓜皮加工減菌效果的影響

在常溫、常壓條件下，用臭氧濃度為0.75 mg/L的臭氧水處理鮮地瓜皮，處理時(shí)間分別為4、6、8、10、12 min，比較處理時(shí)間對(duì)鮮地瓜皮減菌效果的影響。

1.3.2.3臭氧處理溫度對(duì)地瓜皮加工減菌效果的影響

在常壓下，用臭氧濃度為0.75 mg/L的臭氧水處理鮮地瓜皮10 min，處理溫度分別為10、15、20、25、30℃，比較處理溫度對(duì)鮮地瓜皮減菌效果的影響。

1.3.2.4正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選擇三因素三水平進(jìn)行正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，因素和水平的選擇見表1。

表1　臭氧減菌工藝的正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Orthogonal test factors and levels of ozone reducingbacteria

1.3.3無(wú)硫護(hù)色工藝的研究

1.3.3.1檸檬酸添加量對(duì)護(hù)色效果的影響

以濃度為0.01%、0.05%、0.1%、0.2%、0.4%、0.6%的檸檬酸溶液分別浸泡處理地瓜片10 min，空氣中放置30 min，后按工藝要求進(jìn)行加工，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定。

1.3.3.2 D-異抗壞血酸鈉添加量對(duì)護(hù)色效果的影響

以濃度為0.01 %、0.05 %、0.1 %、0.2 %、0.4 %、0.6 % 的D-異抗壞血酸鈉溶液浸泡處理經(jīng)過(guò)臭氧減菌后的地瓜片10 min后，空氣中放置30 min，按工藝要求進(jìn)行加工，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定。

1.3.3.3護(hù)色時(shí)間對(duì)護(hù)色效果的影響

在加有0.1 %的檸檬酸和0.1 %的D-異抗壞血酸鈉的復(fù)合護(hù)色液中分別浸泡處理經(jīng)過(guò)臭氧減菌后的地瓜片5、6、7、8、9、10 min后，空氣中放置30 min后，按工藝要求進(jìn)行加工，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定。

1.3.3.4無(wú)硫護(hù)色工藝正交試驗(yàn)優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用三因素三水平的正交設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，因素和水平見表2。

表2　無(wú)硫護(hù)色工藝的正交試驗(yàn)因素水平表Table 2 Orthogonal test factors and levels of non sulfur color protecting technology

1.3.4細(xì)菌總數(shù)的測(cè)定方法

按照GB4789.2-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)-食品微生物學(xué)檢驗(yàn)菌落總數(shù)測(cè)定》來(lái)測(cè)定食品中菌落總數(shù)[14-15]。

1.3.5臭氧濃度的測(cè)定方法

按照CJ/T 322-2010《水處理用臭氧發(fā)生器》中碘量法[16]測(cè)定臭氧濃度。

1.3.6地瓜干水分的測(cè)定方法

采用遠(yuǎn)紅外水分測(cè)定儀測(cè)定地瓜干水分含量。

1.3.7地瓜干感觀評(píng)定方法

由10名不同年齡、不同性別專業(yè)人員組成評(píng)定小組。每位參評(píng)人員分別從產(chǎn)品的形態(tài)、色澤、氣味、質(zhì)地等4個(gè)方面對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)進(jìn)行感官評(píng)定。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表3，滿分為100分，取平均分進(jìn)行分析評(píng)定。

表3　地瓜干的感官評(píng)定Table 3 The sensory evaluation of sweet potato

2　結(jié)果與分析

2.1地瓜皮臭氧減菌工藝的單因素試驗(yàn)

2.1.1臭氧濃度對(duì)地瓜皮加工減菌效果的影響

常溫、常壓下，分別用濃度為0、0.25、0.5、0.75、1.0 mg/L臭氧水處理鮮地瓜10 min，考察鮮地瓜皮表面殘留細(xì)菌菌落總數(shù)。結(jié)果見圖1。

圖1　不同臭氧水濃度對(duì)鮮地瓜皮減菌效果的影響Fig.1 Effect of different ozone water concentration on the effect of fresh sweet potato chips

由圖1可知，隨著臭氧水濃度的升高，鮮地瓜皮的細(xì)菌菌落總數(shù)不斷減少，即臭氧水濃度越高，其殺菌效果越好。當(dāng)臭氧水濃度達(dá)到0.75 mg/L時(shí)，細(xì)菌菌落總數(shù)對(duì)數(shù)值為2.24，下降了一個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)臭氧水濃度在0～0.75 mg/L時(shí)，細(xì)菌菌落總數(shù)下降趨勢(shì)較為明顯，而在0.75 mg/L～1.0 mg/L時(shí)，隨著臭氧水濃度的變大，細(xì)菌菌落總數(shù)變化不大。因此，選擇0.75 mg/L臭氧水濃度處理鮮地瓜皮，加工成本低、殺菌效果好。

2.1.2臭氧處理時(shí)間對(duì)地瓜皮加工減菌效果的影響

在常溫、常壓，臭氧水濃度0.75 mg/L的條件下，用臭氧水處理鮮地瓜時(shí)間分別4、6、8、10、12 min后，比較處理時(shí)間對(duì)鮮地瓜皮殺菌效果的影響。結(jié)果見圖2。

圖2　不同臭氧處理時(shí)間對(duì)鮮地瓜皮減菌效果的影響Fig.2 Effect of different ozone treatment time on the effect of fresh sweet potato chips

由圖2可知，在臭氧殺菌過(guò)程中，鮮地瓜皮的細(xì)菌菌落數(shù)隨著臭氧水處理時(shí)間的不斷增加而不斷減少，即致死率不斷提高。由此可以看出，隨著臭氧水處理鮮地瓜皮時(shí)間的增加，臭氧水對(duì)微生物的殺滅效果明顯增強(qiáng)。當(dāng)處理時(shí)間達(dá)到10 min時(shí)，細(xì)菌菌落總數(shù)為2.75×102cfu/g，相較于未經(jīng)臭氧水處理時(shí)的鮮地瓜皮（1.26×104cfu/g），其細(xì)菌菌落總數(shù)降低為102數(shù)量級(jí)。當(dāng)臭氧水處理時(shí)間在4 min～10 min時(shí)，細(xì)菌菌落數(shù)下降趨勢(shì)較為明顯，當(dāng)臭氧水處理時(shí)間在10 min～12 min時(shí)，細(xì)菌菌落數(shù)下降趨勢(shì)變得較為緩慢。因此，確定臭氧水處理鮮地瓜皮的時(shí)間為10 min。

2.1.3臭氧處理溫度對(duì)地瓜皮加工減菌效果的影響

在常壓，用臭氧濃度為0.75 mg/L的臭氧水，在不同溫度下處理鮮地瓜10 min，比較處理溫度對(duì)鮮地瓜皮殺菌效果的影響。結(jié)果見圖3。

圖3　不同臭氧處理溫度對(duì)鮮地瓜皮減菌效果的影響Fig.3 Effect of different ozone treatment temperature on the effect of fresh sweet potato chips

由圖3可見，當(dāng)溫度低于20℃，用臭氧水處理的地瓜皮隨著處理溫度的升高，細(xì)菌總數(shù)增加不多，當(dāng)溫度高于20℃，細(xì)菌總數(shù)急劇增加。從能源方面考慮，20℃環(huán)境下，比較接近室溫溫度，因此較適的處理溫度選擇20℃。

2.2地瓜皮臭氧減菌工藝的正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇臭氧水濃度、臭氧水處理時(shí)間以及臭氧水處理溫度這3個(gè)因素對(duì)臭氧處理地瓜皮的減菌工藝進(jìn)行正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)，地瓜皮的細(xì)菌菌落總數(shù)的對(duì)數(shù)值作為響應(yīng)值。試驗(yàn)以37℃條件下培養(yǎng)24小時(shí)作為微生物計(jì)數(shù)的檢測(cè)點(diǎn)，評(píng)價(jià)臭氧的殺菌效果。結(jié)果見表4、表5。

表4　臭氧減菌工藝的正交試驗(yàn)直觀分析表Table 4 The orthogonal test of ozone reducing bacteria

表5　臭氧減菌工藝的方差分析Table 5 The Variance analysis of ozone reducing bacteria

由表4、表5可知，臭氧水對(duì)地瓜皮減菌影響的主次順為：B>A>C，即臭氧水處理時(shí)間＞臭氧水濃度＞臭氧水處理溫度；臭氧水對(duì)地瓜皮減菌工藝的最佳組合為A3B2C1，即各因素的最佳水平為臭氧水濃度0.8 mg/L，處理時(shí)間11 min，臭氧水溫度15℃。從降低生產(chǎn)成本考慮，臭氧減菌最優(yōu)工藝選擇：臭氧水濃度0.8 mg/L，處理時(shí)間11 min，臭氧水溫度采用深井水自然溫度18℃。

2.3地瓜片無(wú)硫護(hù)色工藝的研究

2.3.1檸檬酸濃度對(duì)護(hù)色效果的影響

以不同濃度的檸檬酸溶液浸泡地瓜片10 min，空氣中放置30min，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定，結(jié)果見圖4。

圖4　不同檸檬酸濃度對(duì)護(hù)色效果的影響Fig.4 Effect of different concentration of citric acid on the color protection

由圖4可知，檸檬酸溶液的護(hù)色效果隨濃度的增加逐漸變好后再逐漸變差，在濃度為0.1 %時(shí)，感官評(píng)分可達(dá)83分，此時(shí)護(hù)色效果最好。檸檬酸具有抗氧化能力，能夠與氧氣作用從而保護(hù)色素不被氧化，但隨著檸檬酸濃度的增大，溶液的酸性增強(qiáng)，超出地瓜色素的最適pH范圍，從而影響色素的穩(wěn)定性，導(dǎo)致護(hù)色效果變差，所以確定檸檬酸的添加濃度為0.1 %。

2.3.2 D-異抗壞血酸鈉濃度對(duì)護(hù)色效果的影響

以不同濃度的D-異抗壞血酸鈉溶液浸泡地瓜片10 min，空氣中放置30 min，對(duì)樣品進(jìn)行感官評(píng)定，結(jié)果見圖5。

圖5　D-異抗壞血酸鈉添加量對(duì)護(hù)色效果的影響Fig.5 Effect of different concentration of D-sodium ascorbate on the

由圖5可知，D-異抗壞血酸鈉護(hù)色液的護(hù)色效果隨濃度的增加逐漸變好，在0.1 %時(shí)基本可以達(dá)到比較好的效果，0.1 %后隨著濃度的增加，護(hù)色效果變化不大，綜合考慮生產(chǎn)成本問(wèn)題，確定D-異抗壞血酸鈉的濃度為0.1 %。

2.3.3處理時(shí)間對(duì)護(hù)色效果的影響

用含有0.1 %檸檬酸和0.1 %D-異抗壞血酸鈉的復(fù)合護(hù)色液中分別浸泡處理地瓜片不同時(shí)間后，空氣中放置30 min，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定，結(jié)果見圖6。

圖6　處理時(shí)間對(duì)護(hù)色效果的影響Fig.6 The effect of color time on the color protection

由圖6可見，護(hù)色效果隨處理時(shí)間的增加先逐漸變好，然后逐漸變差，處理8 min時(shí)達(dá)到最好，故選擇處理時(shí)間為8 min。

2.4地瓜片無(wú)硫護(hù)色工藝正交試驗(yàn)優(yōu)化

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，采用三因素三水平的正交法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，結(jié)果見表6、表7。

表6　無(wú)硫護(hù)色工藝的正交試驗(yàn)直觀表Table 6 The orthogonal test of non sulfur color protection technology

表7　無(wú)硫護(hù)色工藝的方差分析Table 7 The Variance analysis of non sulfur color protecting technology

由表6、表7可見，影響地瓜片護(hù)色效果的主次因素為A>B>C，即檸檬酸添加量>D-異抗壞血酸鈉添加量>護(hù)色時(shí)間；無(wú)硫護(hù)色工藝的最佳組合為A2B2C2，即各因素的最佳水平為檸檬酸濃度為0.1 %，D-異抗壞血酸鈉濃度為0.1 %，處理時(shí)間為8min。由于該組合在正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)組合中沒(méi)有相應(yīng)的組合，故需進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，將該組合與A2B2C1進(jìn)行比較，結(jié)果A2B2C2的評(píng)分為90，A2B2C1的評(píng)分為87。故最佳處理組合為A2B2C2。所以確定護(hù)色處理的最佳工藝為：檸檬酸濃度為0.1 %，D-異抗壞血酸鈉濃度為0.1 %，處理時(shí)間為8 min。

2.5地瓜皮臭氧減菌和地瓜片無(wú)硫護(hù)色工藝的驗(yàn)證

由臭氧減菌和無(wú)硫護(hù)色工藝的單因素及正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)的結(jié)果可知，臭氧減菌最佳工藝為臭氧水濃度0.8 mg/L，臭氧水處理時(shí)間11 min，臭氧水處理溫度15℃；無(wú)硫護(hù)色最佳工藝為檸檬酸濃度為0.1 %，D-異抗壞血酸鈉濃度為0.1 %，處理時(shí)間為8 min。通過(guò)對(duì)臭氧減菌和無(wú)硫護(hù)色工藝進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果見表8。

表8　臭氧減菌和無(wú)硫護(hù)色工藝的驗(yàn)證試驗(yàn)Table 8 Validation test of ozone reducing bacteria and sulfur free color protecting technology

從表8可知，由10個(gè)不同評(píng)定人員對(duì)經(jīng)過(guò)最佳臭氧減菌和無(wú)硫護(hù)色工藝處理后制成的地瓜干，進(jìn)行感官評(píng)定，總平均得分為89分，地瓜皮中的微生物為2.75×102cfu/g，為后期地瓜皮的綜合利用提供質(zhì)量保障。因此，臭氧減菌最佳工藝為臭氧水濃度0.8 mg/L，處理時(shí)間11 min，臭氧水溫度15℃；無(wú)硫護(hù)色最佳工藝為檸檬酸濃度為0.1 %，D-異抗壞血酸鈉濃度為0.1 %，處理時(shí)間為8 min。地瓜干的各項(xiàng)指標(biāo)均符合產(chǎn)品要求。

3　結(jié)論與討論

從田園中收獲的鮮甘薯表皮帶有大量的微生物，特別是一些耐酸、耐熱的微生物會(huì)給產(chǎn)品終端殺菌帶來(lái)壓力，同時(shí)削掉的地瓜皮除掉細(xì)菌及其微生物有利于后續(xù)的地瓜酒的釀制及其綜合利用。臭氧為強(qiáng)氧化劑，可直接氧化分解細(xì)菌體內(nèi)各種酶及細(xì)胞組織，導(dǎo)致細(xì)菌死亡。試驗(yàn)表明，采用臭氧對(duì)原料薯進(jìn)行殺菌、減菌處理，可把原料地瓜微生物總數(shù)從104～105cfu/g減到102～103cfu/g，殘存的微生物細(xì)胞組織也受到了嚴(yán)重?fù)p傷，可被后序的殺菌工藝所殺滅，從而達(dá)到商業(yè)無(wú)菌的要求。地瓜中含有鞣質(zhì)-單寧、多酚氧化酶等酶類，在去皮、切分后，放置在空氣中，很容易與氧氣發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致地瓜褐變，這種褐變不僅影響地瓜干產(chǎn)品的色澤，更會(huì)降低產(chǎn)品的品質(zhì)，所以在加工過(guò)程中要進(jìn)行護(hù)色。

本研究通過(guò)臭氧減菌和無(wú)硫護(hù)色工藝的單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)和驗(yàn)證試驗(yàn)，檢測(cè)地瓜皮的菌落總數(shù)和對(duì)制得的地瓜干成品進(jìn)行感官評(píng)分，得到臭氧減菌最佳工藝為臭氧水濃度0.8 mg/L，處理時(shí)間11 min，臭氧水溫度15℃；無(wú)硫護(hù)色最佳工藝為檸檬酸濃度為0.1 %，D-異抗壞血酸鈉濃度為0.1 %，處理時(shí)間為8 min。綜上分析，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際“臭氧減菌——無(wú)硫護(hù)色”最佳工藝為：臭氧水濃度0.8 mg/L，處理時(shí)間11 min，臭氧水溫度15℃；處理時(shí)間8 min，D-異抗壞血酸鈉濃度為0.1 %，檸檬酸濃度為0.1 %。

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[16]中華人民共和國(guó)建設(shè)部. CJ/T322-2010水處理用臭氧發(fā)生器[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010

Study on Ozone Reduction Bacteria and Sulfur Free Color Protecting Technology of Sweet Potato

HE Sheng-sheng
（Agricultural Science Institute in Longyan City，Longyan 364000，F(xiàn)ujian，China）

Abstract：Through of sweet potato processing，the single factor test，orthogonal test and verification test of ozone reduction bacteria and sulfur free color protecting techniques were studied，and the total number of colonies and sensory score of sweet potato products chips were detected.Combined with the actual production of “ozone reduction bacteria without sulfur color protection”，the best technology was got：ozone water concentration 0.8 mg/L，the processing time 11min，ozone water temperature of 15℃；treatment time 8min，sodium D-isoascorbate concentration of 0.1 %，citric acid concentration of 0.1 %. Under these conditions，each index of dry potatoes all conformed to product requirements.

Key words：sweet potato；ozonated water sterilization；color without sulfur；technology

收稿日期：2015-12-24

作者簡(jiǎn)介：何勝生（1969—），男（漢），副研究員，碩士，主要從事甘薯育種及加工研究。

基金項(xiàng)目：國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-11-C-07）項(xiàng)目；福建省龍巖市重點(diǎn)科技項(xiàng)目（2014LY22）

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.08.025