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        不同物理殺菌技術(shù)對(duì)辣椒粉殺菌效果及品質(zhì)研究

        2022-08-05 09:20:22魏文莉按扎提古麗胡瓦尼西別克王蓓周存山
        中國(guó)調(diào)味品 2022年8期
        關(guān)鍵詞:蠟樣辣椒粉強(qiáng)光

        魏文莉,按扎提古麗·胡瓦尼西別克,王蓓,周存山

        (江蘇大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院,江蘇 鎮(zhèn)江 212000)

        紅辣椒因其風(fēng)味、顏色和辛辣刺激性而成為全球最受歡迎的調(diào)味品[1]。日常生活中為便于儲(chǔ)藏,通常將鮮辣椒干制加工成顆粒狀或粉末狀食用[2]。然而,在收獲、加工、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等環(huán)節(jié)中辣椒粉易被食源性病原體在內(nèi)的各種微生物污染[3],造成微生物指標(biāo)超標(biāo)。沙門氏菌、蠟狀芽孢桿菌和霉菌[4]常在辣椒和胡椒粉中檢測(cè)到,所以對(duì)辣椒粉中微生物的控制至關(guān)重要。

        當(dāng)前國(guó)內(nèi)外主要采用熏蒸、60Co輻照、蒸汽滅菌技術(shù)對(duì)調(diào)味料進(jìn)行滅菌處理[5]。然而,熏蒸會(huì)破壞辣椒中的揮發(fā)性化合物,且存在環(huán)境污染和試劑殘留等問(wèn)題[6];高溫蒸汽會(huì)破壞辣椒粉的營(yíng)養(yǎng)成分和外觀色澤,且蒸汽會(huì)增加食品原料本身的含水量,需要額外的干燥處理,增加了能耗[7];60Co輻照存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)且消費(fèi)者接受度低[8]。因此,亟需一種安全環(huán)保、低能耗并能保證辣椒粉產(chǎn)品質(zhì)量的殺菌技術(shù)出現(xiàn)。

        多種非熱物理加工技術(shù)如紫外線、臭氧、脈沖強(qiáng)光等在食品殺菌中不僅展示出良好的殺菌效果,而且能保持食品原有的品質(zhì),顯示出良好的優(yōu)勢(shì)。本文比較了紫外、臭氧、脈沖強(qiáng)光技術(shù)對(duì)辣椒粉中自然生長(zhǎng)的總菌、霉菌、蠟樣芽孢桿菌的殺菌效果,并研究經(jīng)殺菌處理后辣椒粉的品質(zhì),力求尋找一種成本低、方便實(shí)用的低水分調(diào)味料滅菌工藝。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        辣椒粉:鎮(zhèn)江當(dāng)?shù)厥袌?chǎng);平板計(jì)數(shù)培養(yǎng)基、孟加拉紅培養(yǎng)基、甘露醇卵黃多黏菌素瓊脂(MYP)培養(yǎng)基:國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;無(wú)水乙醇(分析純):中國(guó)醫(yī)藥集團(tuán)有限公司。

        1.2 儀器與設(shè)備

        ODI-XDG6型紫外線消毒柜 中山市優(yōu)益電器實(shí)業(yè)有限公司;OGP-S910GC型臭氧機(jī) 廣州奧普發(fā)環(huán)保科技有限公司;ZW-SY型脈沖強(qiáng)光殺菌系統(tǒng) 寧波中物聚研光電設(shè)備有限公司;YM30Z型高壓滅菌鍋 上海三申醫(yī)療器械有限公司;JJ-CJ-2FD型超凈工作臺(tái) 北京德世科技有限公司;SPX-250B-Z型生化培養(yǎng)箱 上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;通風(fēng)櫥 南京科雄工貿(mào)有限公司;AS872B型非接觸式紅外線測(cè)溫槍 深圳?,攦x表設(shè)備公司;SC-10型3nh高精度色差儀 廣州三恩馳科技有限公司;T6型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

        1.3 實(shí)驗(yàn)方法

        1.3.1 紫外殺菌處理

        實(shí)驗(yàn)前20 min開啟紫外燈進(jìn)行預(yù)熱使其穩(wěn)定。稱取10 g辣椒粉置于一次性培養(yǎng)皿中,將培養(yǎng)皿置于距離紫外燈8 cm處正下方,分別照射20,40,60,80,120 min。處理結(jié)束后將樣品置于無(wú)菌密封袋中備用。

        1.3.2 臭氧殺菌處理

        稱取10 g辣椒粉,置于一次性無(wú)菌密封袋(18 cm×16.5 cm)中并排出空氣,將臭氧通氣管插入密封袋內(nèi),開啟臭氧機(jī)充臭氧,直至完全充滿密封袋,迅速拔出通氣管,將密封袋封口,經(jīng)計(jì)算臭氧濃度為10 mg/L。將密封袋放置于通風(fēng)櫥內(nèi)分別靜置20,40,60,80,120 min。處理結(jié)束后將無(wú)菌密封袋開口充分釋放臭氧,靜置10 min后再將樣品拿出備用。

        1.3.3 脈沖強(qiáng)光殺菌處理

        稱取10 g辣椒粉置于一次性培養(yǎng)皿中,將不帶蓋的培養(yǎng)皿置于距脈沖強(qiáng)光燈管正下方8 cm處,設(shè)定脈沖強(qiáng)度為0.66 J/(cm2·pulse),脈沖頻率為1 Hz,分別照射2,4,8,12 s。處理結(jié)束后將樣品置于無(wú)菌密封袋中備用。

        1.3.4 菌落總數(shù)測(cè)定

        菌落總數(shù)的測(cè)定參照 GB 4789.2-2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》的方法[9]。

        1.3.5 溫度測(cè)定

        每組實(shí)驗(yàn)開始和結(jié)束時(shí)用非接觸式紅外線測(cè)溫槍進(jìn)行溫度測(cè)定。測(cè)定時(shí)將紅外線斑點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)所測(cè)樣品,快速讀取顯示的數(shù)字并記錄,每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次取平均值。

        1.3.6 顏色測(cè)定

        使用高精度色差儀對(duì)處理后樣品進(jìn)行顏色測(cè)定,記錄屏幕顯示的L*、a*、b*值,并利用這些數(shù)據(jù),在Excel中制作出表格,比較殺菌前后辣椒粉顏色的變化,色差ΔE*的計(jì)算公式如下:

        (1)

        檢測(cè)顏色標(biāo)度的方法很多,國(guó)際上常用亨特(Hunter)標(biāo)度來(lái)進(jìn)行顏色檢測(cè),用L*=0代表黑色,L*=100代表白色,得出的數(shù)值越大,顏色越鮮亮;其中,a*值為紅色對(duì)比于青綠色的程度大小,80~100是從綠色到紅色的a*值,該值越大表示綠色的損失越大,黃色與藍(lán)色相比的程度則用b*來(lái)表示,顏色從藍(lán)到黃,說(shuō)明b*值會(huì)在-80~70變化,顏色越黃,該值會(huì)越大。實(shí)驗(yàn)測(cè)定的顏色參數(shù)分別為L(zhǎng)*(亮度值)、a*(紅綠值)和b*(黃藍(lán)值)表征辣椒粉在不同方法處理中顏色變化。

        1.3.7 辣椒紅素測(cè)定

        準(zhǔn)確稱取0.25 g待測(cè)樣品(精確至0.0001 g)置于100 mL的具塞三角瓶?jī)?nèi),用丙酮分次定量提取,用濾紙過(guò)濾至100 mL容量瓶中,用丙酮定容。從中吸取1 mL萃取液,移入10 mL容量瓶?jī)?nèi),丙酮定容后避光保存。標(biāo)準(zhǔn)比色液的配制:用1.8 mol/mL硫酸溶液配制每升中含有0.3005 g重鉻酸鉀和34.96 g硫酸銨鈷晶體的比色液。檢測(cè)時(shí),采用丙酮做參比,用分光光度計(jì)測(cè)定濾液在460 nm波長(zhǎng)處的吸光度(1 cm比色皿),同時(shí)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)比色液在460 nm處的吸光度[10]。計(jì)算公式為:辣椒紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)(ASTA值,mg/kg)。

        (2)

        式中: W表示辣椒素質(zhì)量分?jǐn)?shù);A表示樣品吸光度;164表示ASTA轉(zhuǎn)換系數(shù);Lt表示儀器校準(zhǔn)系數(shù),Lt=0.600/A′(A′表示標(biāo)準(zhǔn)比色液吸光度);M表示樣品質(zhì)量,g。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        采用Excel 2010和SPSS 19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,所有試驗(yàn)均重復(fù)3次。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同物理殺菌方法對(duì)辣椒粉的殺菌效果

        2.1.1 紫外對(duì)辣椒粉總菌落數(shù)、霉菌及酵母菌和蠟樣芽孢桿菌的殺菌效果

        未處理的辣椒粉總菌落數(shù)為7.4×106CFU/g,霉菌及酵母菌總數(shù)為4.3×105CFU/g,蠟樣芽孢桿菌數(shù)為8.5×104CFU/g。紫外對(duì)辣椒粉的總菌落數(shù)、霉菌及酵母菌和蠟樣芽孢桿菌的殺菌效果見(jiàn)表1。

        表1 紫外對(duì)辣椒粉中總菌落數(shù)、霉菌及酵母菌和蠟樣芽孢桿菌的殺菌效果Table 1 Sterilization effect of ultraviolet on total colony number, molds and yeasts, and Bacillus cereus of paprika

        紫外處理120 min對(duì)總菌落數(shù)和蠟樣芽孢桿菌殺菌效果最好,辣椒粉帶菌量分別為2.69×106,8.7×103CFU/g,紫外處理60 min對(duì)霉菌及酵母菌的殺菌效果較好,帶菌量為4.11×104CFU/g,由表1可知,隨著輻射時(shí)間的延長(zhǎng),殺菌效果呈現(xiàn)先上升后穩(wěn)定的趨勢(shì),延長(zhǎng)處理時(shí)間不能提高殺菌效果。紫外是一種表面殺菌技術(shù),因而適合光滑表面的食品材料,粉狀香辛料成片狀互相重疊,會(huì)阻擋紫外線穿透,只能對(duì)表面一層物料進(jìn)行輻射殺菌,而且總菌落較復(fù)雜,芽孢桿菌對(duì)紫外抵抗能力較強(qiáng),因而殺菌效果有限[11]。

        2.1.2 臭氧對(duì)辣椒粉表面總菌落數(shù)、霉菌及酵母菌和蠟樣芽孢桿菌的殺菌效果

        臭氧對(duì)辣椒粉表面總菌落數(shù)、霉菌及酵母菌和蠟樣芽孢桿菌的殺菌效果見(jiàn)表2。

        表2 臭氧對(duì)辣椒粉中總菌落數(shù)、霉菌及酵母菌和蠟樣芽孢桿菌的殺菌效果Table 2 Sterilization effect of ozone on total colony number, molds and yeasts, and Bacillus cereus of paprika

        臭氧處理120 min可使總菌落數(shù)和霉菌及酵母菌菌落數(shù)帶菌量分別降低至9.1×105,4.8×103CFU/g。處理80 min可使蠟樣芽孢桿菌帶菌量降低到1.90×104CFU/g。由表2可知,隨著接觸臭氧時(shí)間的延長(zhǎng),殺菌效果增加,由于臭氧是一種強(qiáng)氧化劑,在相對(duì)封閉的環(huán)境中具有良好的分散性、濃度均勻性和包容性,可實(shí)現(xiàn)全面、快速、高效的殺菌目的[12]。隨著接觸時(shí)間的延長(zhǎng),更多的辣椒粉能夠被臭氧環(huán)境包圍,殺菌效果與微生物和臭氧接觸的時(shí)間成正比。芽孢桿菌處理時(shí)間達(dá)到80 min后其帶菌量不再變化,這主要是由于芽孢桿菌較球菌和其他菌對(duì)臭氧滅菌抵抗作用強(qiáng)。

        2.1.3 脈沖強(qiáng)光對(duì)辣椒粉表面總菌落數(shù)、霉菌及酵母菌和蠟樣芽孢桿菌的殺菌效果

        脈沖強(qiáng)光對(duì)辣椒粉表面總菌落數(shù)、霉菌及酵母菌和蠟樣芽孢桿菌的殺菌效果見(jiàn)表3。

        表3 脈沖強(qiáng)光對(duì)辣椒粉中總菌落數(shù)、霉菌及酵母菌和蠟樣芽孢桿菌的殺菌效果Table 3 Sterilization effect of intensive pulse light on total colony number, molds and yeasts, and Bacillus cereus of paprika

        在輻射強(qiáng)度為7.92 J/cm2時(shí),總菌落數(shù)、霉菌及酵母菌和蠟樣芽孢桿菌帶菌量分別為1.78×106,4.82×104,3.8×103CFU/g??梢钥闯?,脈沖強(qiáng)光對(duì)辣椒粉的菌落總數(shù)、霉菌及酵母菌沒(méi)有顯著的殺菌效果,可能是由于脈沖強(qiáng)光處理只能殺死辣椒粉表面的一些菌落,對(duì)復(fù)雜的、對(duì)脈沖不敏感的菌落和辣椒粉之間相互堆積遮蔽,使殺菌效果不顯著[13]。脈沖強(qiáng)光殺菌對(duì)蠟樣芽孢桿菌的殺菌效果較好,隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng),脈沖強(qiáng)光對(duì)蠟樣芽孢桿菌的殺菌效果逐漸提高。Hierro等研究了脈沖強(qiáng)光對(duì)火腿和臘腸片以及對(duì)它們貨架期的影響,當(dāng)能量為8.4 J/cm2時(shí),枯草芽孢桿菌的數(shù)量分別減少了1.78 log CFU/cm2和1.11 log CFU/cm2,與本文研究結(jié)果接近[14]。

        2.2 不同物理殺菌方法對(duì)辣椒粉溫度的影響

        2.2.1 辣椒在紫外燈下殺菌處理不同時(shí)間的溫度變化

        辣椒粉在紫外燈下處理不同時(shí)間的溫度變化見(jiàn)圖1。隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng),殺菌溫度有一定的變化。經(jīng)過(guò)20~120 min輻射處理后,辣椒粉的表面溫度從25.76 ℃升高到35.5 ℃。長(zhǎng)時(shí)間的紫外照射會(huì)使辣椒粉表面溫度升高,這是由于紫外殺菌主要是UVC波段(200~275 nm),其波長(zhǎng)較短,能量較高,因此當(dāng)攜帶能量的光子照射到辣椒粉表面時(shí)這部分能量使得辣椒粉溫度升高。但由于溫度升高的程度較低,因此不足以殺死微生物或影響辣椒粉的品質(zhì)。

        2.2.2 辣椒粉在臭氧下殺菌處理不同時(shí)間的溫度變化

        經(jīng)測(cè)定,臭氧對(duì)辣椒粉表面溫度沒(méi)有影響。這是由于臭氧殺菌屬于非熱殺菌,在殺菌過(guò)程中食品的溫度并不升高或降低。

        2.2.3 辣椒粉在脈沖強(qiáng)光下殺菌處理不同時(shí)間的溫度變化

        由圖1可知,脈沖強(qiáng)光殺菌處理的時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)溫度起到了至關(guān)重要的作用。脈沖強(qiáng)光處理12 s后,辣椒粉溫度從25.6 ℃升高到45.7 ℃。脈沖強(qiáng)光雖然是非熱殺菌,但是在極短的時(shí)間內(nèi),以輻射形式釋放出高能量,會(huì)產(chǎn)生一定的熱效應(yīng)。升高的溫度可能會(huì)影響辣椒粉中揮發(fā)油成分的損失,所以操作過(guò)程中需要控制殺菌時(shí)間[15]。

        2.3 不同殺菌方法對(duì)辣椒粉顏色的影響

        由表4可知,紫外殺菌、臭氧殺菌、脈沖強(qiáng)光殺菌處理對(duì)辣椒粉的顏色有一定的影響。L*表示亮度,紫外殺菌在40 min時(shí)亮度值最高,為55.32。a*表示紅度,在120 min時(shí),a*=21.12。b*表示黃度,在120 min時(shí)黃度值最大,為22.23。隨著殺菌時(shí)間的延長(zhǎng),辣椒粉顏色亮度逐漸降低,而紅度值和黃度值增大,色差(ΔE*)無(wú)顯著性差異。隨臭氧處理時(shí)間的延長(zhǎng)辣椒粉的亮度(L*)和紅色(a*)逐漸增加,黃色(b*)無(wú)顯著性差異,總色差(ΔE*)逐漸降低。脈沖強(qiáng)光處理不同時(shí)間辣椒粉的亮度(L*)無(wú)顯著性差異,紅色(a*)、黃色(b*)都不斷地降低,總色差(ΔE*)增加。但視覺(jué)上沒(méi)有產(chǎn)生可見(jiàn)性的差異,因此,得出結(jié)論:紫外、臭氧、脈沖強(qiáng)光殺菌使辣椒粉的顏色發(fā)生一定程度的改變,但是總體上來(lái)說(shuō),沒(méi)有顯著性差異。

        表4 3種殺菌方式處理不同時(shí)間對(duì)辣椒粉顏色的影響

        續(xù) 表

        2.4 不同物理殺菌方法對(duì)辣椒粉中辣椒紅素的影響

        紫外、臭氧和脈沖強(qiáng)光處理不同時(shí)間對(duì)辣椒粉辣椒紅素的影響見(jiàn)表5。

        表5 3種殺菌方式處理不同時(shí)間對(duì)辣椒粉辣椒紅素的影響Table 5 Effects of three sterilization treatments on capsaicin of paprika at different time

        由表5可知,3種殺菌處理方法對(duì)辣椒紅素的ASTA值無(wú)顯著影響,紫外處理60 min、臭氧處理80 min、脈沖強(qiáng)光處理2 s有最大ASTA值,且都高于未處理辣椒粉的ASTA值。目前研究顯示:總體上看辣椒紅素的穩(wěn)定性較強(qiáng),除了耐光性稍差外,在自然光照下可能發(fā)生較快的分解,辣椒紅素在較高的溫度、微波處理下都能保持穩(wěn)定,但殺菌處理后導(dǎo)致干辣椒中辣椒紅素的含量下降,可能是由于長(zhǎng)時(shí)間輻射的直接作用及其后效應(yīng)破壞了干辣椒中辣椒紅素的化學(xué)結(jié)構(gòu),辣椒紅素含量降低[16]。其引起辣椒紅素含量增加的機(jī)理還有待于進(jìn)一步研究。

        3 結(jié)論

        本文研究了紫外、臭氧和脈沖強(qiáng)光3種不同物理殺菌方式對(duì)辣椒粉的殺菌效果及對(duì)辣椒粉品質(zhì)的影響。確定了紫外和臭氧對(duì)霉菌及酵母菌有較好的殺菌效果,120 min處理分別能夠降低1.02,1.95 log CFU/g。脈沖強(qiáng)光殺菌對(duì)蠟樣芽孢桿菌的殺菌效果較好,在單脈沖輸出能量為0.66 J/(cm2·pulse),脈沖強(qiáng)光處理12 s時(shí)可使蠟樣芽孢桿菌數(shù)降低1.35 log CFU/g。紫外、臭氧、脈沖強(qiáng)光殺菌對(duì)辣椒粉的顏色發(fā)生一定程度的改變,但總體來(lái)說(shuō),沒(méi)有顯著性差異。綜上所述,3種方法對(duì)辣椒粉殺菌各有優(yōu)勢(shì),并且不影響辣椒粉的總體品質(zhì),具有應(yīng)用前景。實(shí)際生產(chǎn)中可借助聯(lián)合殺菌方法進(jìn)一步研究并加以推廣。

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