過熱蒸汽處理對脫水蒜片殺菌效果及品質影響

王書蘭 張靜林 陶陽 趙穎 韓永斌 葛以兵

摘 要：利用過熱蒸汽對脫水蒜片進行減菌處理，并測定品質變化。結果表明脫水蒜片中的菌落總數(shù)隨著蒸汽處理時間或蒸汽溫度的上升而下降。當處理溫度為110 ℃，處理時間為9min時，菌落總數(shù)達到最小值3.53 log（cfu/g），較對照減少了1.36 log（cfu/g）。隨著蒸汽處理時間的延長，脫水蒜片的色澤會逐漸加深，當處理溫度為105 ℃，處理時間超過5 min時，脫水蒜片色澤發(fā)生改變，當處理時間達到9 min時，可觀察到較顯著差異。脫水蒜片的復水比隨著蒸汽處理時間的延長，會有一定程度的下降，但變化并不顯著。過熱蒸汽對于脫水蒜片中的蛋白質含量有一定的影響，當110 ℃處理9 min時，可溶性蛋白含量由220.3 mg/g降至200.3mg/g。經(jīng)過熱蒸汽處理后大蒜素顯著減少，以致在加熱時間超過5 min時，采用高效液相色譜方法檢測不出。為此，盡管過熱蒸汽可有效減少大蒜片中的微生物，但對大蒜片的感官和大蒜素的破壞較嚴重。

關鍵詞：脫水蒜片；過熱蒸汽；減菌效果

基金項目：江蘇省科技計劃項目（BC2013403）

中圖分類號： 文獻標識碼： 文章編號：

Effects of superheated steam on sterilization and major quality of the dehydrated garlic slices

WANG Shu-lan1 ZHANG Jing-lin2 TAO Yang2 ZHAO Ying2 HAN Yong-bin2 GE Yi bing1

（1Xuzhou Lujian Dehydrated Vegetable Co.， Ltd Xuzhou 221006 China

2College of Food Science and Technology Nanjing Agricultural University Nanjing 210095 China）

Abstract： Put dehydrated garlic slices on the gauze and then placed in high pressure steam boiler for processing. The results showed that： when the steam processing time or steam temperature rose， the total number of colonies declined. When the temperature was 110 ℃ and the time was 9 min， the total number of colonies reached a minimum value （3.53 log cfu/g）， which was reduced by 1.36 log （cfu/g）. With the increase of steam treatment time ， the color of dehydrated garlic changed markedly. When processing time reached 9 min， a significant difference in color was observed. The recovery of dehydrated garlic slice decreased with the increase of steam treatment time. Superheated steam had a certain effect on the protein content of dehydrated garlic tablets， and the soluble protein content decreased from 220.3mg/g to 200.3mg/g after treatment at 110 ℃ for 9 min. After heat steam treatment， garlicin significantly declined， and HPLC method cannot detect it when the heating time was over 5 min. Therefore， although the superheated steam can effectively reduce microorganisms in garlic slice， the destruction of sensory and Allicin garlic was severe.

Key words： dehydrated garlic slices；superheated steam； sterilization

大蒜既是日常生活中必不可少的調(diào)味品，也是天然的藥物，是國內(nèi)外消費者飲食和食品加工常用的調(diào)味品。目前我國出口的大蒜制品主要是脫水蒜片、蒜粒、蒜粉等[1]。隨著出口產(chǎn)品品質要求不斷提高，微生物含量的要求也逐步提出，為進一步適應市場需求，提高產(chǎn)品質量，降低微生物含量已刻不容緩[2]。過熱蒸汽滅菌具有無毒、成本低廉易制取及相對容易控制等特點，并且在滅菌過程中，可以快速提高被滅菌的物體溫度，從而在短時間達到了良好的滅菌效果[3-5]。過熱蒸汽進行物料干燥時溫度較高，氧氣的缺失，保證了產(chǎn)品質量且改善了操作安全性。過熱蒸汽與其他干燥技術的組合干燥，克服單一干燥技術本身存在的缺點，具有廣闊的發(fā)展前景[6]。已有研究表明，用過熱蒸汽干燥雙葉草，發(fā)現(xiàn)通過過熱蒸汽干燥得到的雙葉草的苯酚含量較熱風干燥提高了47%[7]，低壓過熱蒸汽干燥羅勒，其物料成分不發(fā)生改變，芳香成分可以保持在80%以上[8]，用過熱蒸汽進行果蔬膨化處理，得到的膨化產(chǎn)品質地均勻，品質優(yōu)良[9]?，F(xiàn)在對于過熱蒸汽干燥的研究日益加深，近年來，一些發(fā)達國家已將過熱蒸汽干燥技術應用于煤炭，紙張、木材、魚肉、蔬菜等物料的干燥中，但在我國的應用還相對較少。此外，并沒有對于專一過熱蒸汽減菌方面的研究。

本試驗將其過熱蒸汽應用于脫水蒜片減菌，期望在達到較好滅菌效果的基礎上，較好的保持脫水蒜片的營養(yǎng)品質。試驗將脫水蒜片包裹在紗布中，使其可以與過熱蒸汽進行充分接觸，放置在過熱蒸汽環(huán)境中進行短時間的滅菌處理，測定菌落總數(shù)在滅菌參數(shù)改變的條件下發(fā)生的相應改變，確定較優(yōu)的蒸汽處理時間及溫度。

1 材料與方法

1.1 實驗材料及試劑

脫水蒜片：產(chǎn)自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

1.1.1 工藝流程

大蒜鱗莖 →破瓣、脫皮→清洗→ 切片→漂洗→脫水→熱風干燥 → 色選、磁選→ 包裝檢驗 → 貯藏

1.1.2 操作要點：

1、大蒜鱗莖 選用品相優(yōu)良，無明顯殘缺的蒜頭；

2、破瓣、去皮 采用干式破瓣機，破瓣、去皮；

3、清洗 主要去除殘留的蒜皮和皮膜；

4、切片 帶水切片，切片厚度2.2—2.5 mm；

5、漂洗 漂洗三次，第一漂洗池加入250—300 ppm次氯酸鈉，第二、三漂洗池為清水，三次漂洗主要去除粘液；

6、脫水 采用離心機脫水，轉速750—900 r/min；

7、熱風干燥 上料厚度20—30cm，先采用90°C，一小時快速熱風干燥，然后80°C，1小時熱風干燥，烘箱65 ℃，2小時，水分控制在4 %；

8、色選、磁選 色選機主要去除黑頭爛疤殘次品，采用半逆流型槽體磁選，去除生產(chǎn)過程中混入的雜質；

9、過熱蒸汽處理： 將脫水蒜片置于過熱蒸汽處理設備，按照設定溫度及處理時間進行減菌處理，再將處理完成的脫水蒜片進行包裝。

10、包裝檢驗 均采用：聚乙烯塑料大包裝，水分控制在6 %以下；

11、貯藏 根據(jù)檢驗結果，分類常溫庫存放。

1.1.3 實驗試劑

平板計數(shù)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(fā)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。

1.2 主要儀器與設備

立式壓力蒸汽滅菌器（徐州盛業(yè)醫(yī)療器械有限責任公司）；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(yǎng)箱 （上海躍進醫(yī)療器械有限公司）；UV-2802型紫外可見分光光度計（尤尼柯（上海）儀器有限公司）；美能達CR-200型手持色差儀（日本柯尼卡美能達公司）

1.3 試驗設計

隨機分別選取脫水蒜片樣品（150g/份），鋪于紗布上，平鋪厚度為1 cm，然后用紗布包裹，放置在高壓蒸汽滅菌鍋中，分別加熱使溫度達到105 ℃、110 ℃、115 ℃，計時1 min、3 min、5 min、7 min、9 min，完成處理后取出樣品，使其溫度降至室溫，測定菌落總數(shù)及其它相應指標。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 菌落總數(shù)測定

采用平板菌落計數(shù)法[10]，參考GB4789.2-2010食品安全國家標準食品微生物學檢驗，進行菌落總數(shù)的測定。

1.4.2 色差

采用手持色差計進行測定[11]，以儀器白板色澤為標準，依CIELAB 表色系統(tǒng)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△E。

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[12]。

表1 △E值與觀察感覺之間的關系

1.4.3 水分含量

采用烘箱常壓干燥法，先將玻璃皿放入烘箱中，120 ℃烘烤1 h，然后移入干燥器中冷卻至室溫。準確稱取5 g樣品放入玻璃皿中，在105 ℃條件下烘烤1 h，干燥時瓶蓋要支于瓶邊，取出時要將瓶蓋蓋上，放入干燥器中，待其溫度降至室溫時，再取出稱重[13]。

m1：稱量瓶和試樣的初始質量，單位為g

m2：烘干后稱量瓶和試樣的質量，單位為g

m3：稱量瓶的質量，單位為g

1.4.4 可溶性蛋白質

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[14]。

1.4.5 復水比

將5g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[15]：

式中：mf—復水瀝干后的重量（g）；mg—產(chǎn)品原有重量（g）

1.4.6 蒜素

采用高效液相色譜法進行測定[16]，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，在分取出0.4 mL、0.8 mL、1.2 mL、1.6 mL、2.0 mL，稀釋至10 mL，進樣量20 μL，制作標準曲線。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 過熱蒸汽處理時間對脫水蒜片菌落總數(shù)的影響

圖1 過熱蒸汽處理時間對脫水蒜片菌落總數(shù)影響

Fig 1 Effect of sperheated steam time on total bacteria of dried garlic

在保持滅菌時間為5 min，分別選取105℃、110℃、115℃三個梯度進行實驗。由圖1可知，蒸汽溫度對殺菌效果有著顯著影響（P<0.05），隨著溫度的升高，脫水蒜片中的菌落總數(shù)均顯著下降。當溫度達到115℃時，滅菌效果最佳，此時的菌落總數(shù)為3.13 log（cfu/g），較對照組減少1.76log（cfu/g）。因為在滅菌過程中，高壓和高熱釋放的潛熱有良好的滅菌效果[17]，過熱蒸汽與待滅菌樣品直接接觸，釋放的潛熱不可逆的破壞了樣品中酶和結構蛋白，從而殺滅微生物。隨溫度的上升，滅菌壓力的增強也增強了殺菌效果。隨著滅菌溫度的上升，滅菌效果逐漸增強。

2.2 過熱蒸汽處理溫度對脫水蒜片菌落總數(shù)的影響

由2可知，在溫度為110 ℃條件下，對樣品進行不同時間過熱蒸汽處理。發(fā)現(xiàn)過熱蒸汽處理時間對于菌落總數(shù)有著顯著影響（P<0.05），菌落總數(shù)隨過熱蒸汽處理時間的增長不斷下降。處理3 min后，菌落總數(shù)下降趨勢已趨于平緩，此時菌落總數(shù)為4.04 log（cfu/g），較對照組減少0.85 log（cfu/g）；處理時間達到9 min時，菌落數(shù)最少為3.53 log（cfu/g），此時較對照組減少1.36 log（cfu/g）。處理1 min時，菌落總數(shù)為4.50 log（cfu/g），殺菌效果較長時間處理的略差，故可在短時間過熱蒸汽殺菌基礎上與其他殺菌方式聯(lián)合處理，達到較優(yōu)的殺菌效果。

圖2 蒸汽溫度對蒜片菌落總數(shù)影響

Fig 2 Effect of superheated steam temperature on total bacteria of dried garlic

2.3 過熱蒸汽處理時間對脫水蒜片色澤影響

由表可知，過熱蒸汽處理對于脫水蒜片色澤有著較顯著的影響。隨著加熱時間的增長，以及加熱溫度的升高，L值呈下降趨勢，說明隨加熱時間的變化，脫水蒜片色澤逐漸變暗；b值的大小與干燥過程中非酶褐變相關，b值越大，表示褐變越厲害，色澤越黃[18]。由于過熱蒸汽滅菌過程為一個高溫高濕過程，故在加工過程中易發(fā)生褐變反應，并且隨著處理時間的不斷增長，褐變越明顯。樣品與對照品△E值的差不斷增大，當處理時間達到3 min時，△E的差值已超過1.5，肉眼觀察已能感覺到差異；當處理時間超過5 min時，△E的差值已經(jīng)超過3，色差程度已經(jīng)有了較為明顯的差異。此時的過熱蒸汽處理時間對脫水蒜片品質已經(jīng)造成明顯的影響，故不再適用于為蒜片進行減菌處理。在處理時間相同的條件下，提高過熱蒸汽溫度，脫水蒜片L值均會下降，b值也會有有一定程度的上升，故在處理過程中，不能選擇過高溫度，以至色澤變化過大。

表2 過熱蒸汽處理時間對脫水蒜片色澤影響（110 ℃）

Tab 2 Effect of superheated steam treatment time on the color of dried garlic

表3 過熱蒸汽處理溫度對脫水蒜片色澤影響（5min）

Tab. 3 Effect of superheated steam treatment temperature on dried garlic color

2.4 過熱蒸汽處理時間對脫水蒜片水分含量影響

由圖3-3可知，隨著加熱時間的不斷增長，樣品中含水量不斷上升，當加熱時間達到9 min時，脫水蒜片含水量已從5.14 %升至7.62 %。因為加熱時間的延長，使得樣品與過熱蒸汽的接觸時間不斷增長，當樣品從蒸汽滅菌鍋中取出時，樣品中殘留的蒸汽受冷凝結在樣品上，使得樣品的水分含量上升。為了減小蒸汽處理對樣品含水量的影響，應在允許范圍內(nèi)盡可能減小樣品與蒸汽的接觸時間，故選取較短處理時間，以期蒸汽處理對樣品水分含量的影響盡可能低。

圖3 過熱蒸汽處理對脫水蒜片含水量影響

Fig 3 Effect of the surperheated steam treatment on the moisture content of dried garlic

2.5 過熱蒸汽處理對脫水蒜片品質影響

過熱蒸汽處理過的脫水蒜片，其復水比隨著處理時間的增長略有下降。因為蒸汽處理為一個高溫高壓的環(huán)境，在此條件下處理后，脫水蒜片的結構發(fā)生了一些改變，致使復水效果變差，復水率降低，但并沒有發(fā)生顯著性改變。經(jīng)過過熱蒸汽處理的脫水蒜片，其可溶蛋白質含量隨著處理時間的增長而不斷緩慢下降，造成此種現(xiàn)象的主要原因是測得的蛋白質含量為可溶性蛋白質，在過熱蒸汽處理過程中，可能會隨著處理時間的增長緩慢溶解一部分于蒸汽中，從而使含量降低。但過熱蒸汽處理對可溶蛋白質含量造成的損失很低，可以認為過熱蒸汽處理時間及溫度對脫水蒜片中可溶性蛋白含量影響不大。但過熱蒸汽處理時，由于溫度過高，使得蒜片中大蒜素含量顯著降低，因為大蒜素為易揮發(fā)性物質[19]，在高溫條件下并不能較好保留。在110℃處理時間為1min、3min、5min時，蒜素含量隨處理時間的延長而下降，當處理時間達到5min時，較對照組1.41mg/g降至0.21mg/g。

表4 過熱蒸汽處理對于脫水蒜片品質影響（110 ℃）

Tab 4 Effect of different superheated steam time on color of dried garlic

3 討論

過熱蒸汽干燥是一種先進的干燥方式，因其具有傳熱傳質效率高、節(jié)能效果好、無失火爆炸危險等特點，特別適合于蔬菜、水果等高濕物料的干燥[20-22]。利用過熱蒸汽進行干燥，可以提高干燥速率，減少干燥時間，同時干燥后廢氣溫度高，可以進行再次的回收利用，在干燥過程中無有毒有害物質排放，干燥后得到的產(chǎn)品色澤較鮮艷，結構均勻易于復水，高溫條件下還能將食品中所含微生物殺滅。因過熱蒸汽在干燥過程中的溫度高于100℃的殺菌作用，所以本試驗將過熱蒸汽應用于脫水蒜片的二次殺菌，通過短時間的高溫高濕蒸汽的處理，以達到減菌的效果。按照微生物的熱致死原理，當微生物處于高于其耐受溫度環(huán)境中，由于高溫引起的蛋白質的不可逆變化及酶的失活，促使微生物死亡[23]。過熱蒸汽的溫度高于中低溫蒸汽[24]（60℃～80℃），使其能在短時間內(nèi)起到較強的殺菌作用，并且隨著溫度升高殺菌效果不斷增強。

4 結論

利用過熱蒸汽對脫水蒜片進行減菌處理時，蒜片中的菌落總數(shù)隨著蒸汽處理時間及蒸汽溫度的上升而下降。當溫度保持在110 ℃，處理時間為9 min時，脫水蒜片的菌落總數(shù)達到最小值3.53 log（cfu/g）。此外，隨著過熱蒸汽處理時間的延長，脫水蒜片色澤發(fā)生明顯改變，當處理時間超過5 min時，脫水蒜片色澤發(fā)生顯著性改變。脫水蒜片的復水比隨著過熱蒸汽處理時間的延長也會發(fā)生一定程度的下降，當處理時間達到9min時，下降程度最大，但并未達到顯著水平。過熱蒸汽對于脫水蒜片中的可溶性蛋白質含量的并沒有顯著影響。隨著過熱蒸汽溫度上升，蒜片的菌落總數(shù)下降，但當溫度過高時，會對蒜片的品質造成一定的影響。相同處理時間條件下，當處理溫度為115 ℃時，蒜片的色澤及復水比的變化最為明顯，所受影響最大；此條件下，處理時間超過5min時，蒜素含量未能檢出。故在進行過熱蒸汽滅菌處理時，應盡可能控制溫度對脫水蒜片品質影響較小的范圍內(nèi)。

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作者簡介：王書蘭（1972-），男，碩士，高級工程師，研究方向為食品加工與安全。