超聲波對低鹽芽菜的滅菌工藝研究

羅 鳴，曹志萍，陳麗伊，羅大毅，劉 華，蔡雪梅

（1.宜賓職業(yè)技術(shù)學院五糧液技術(shù)與食品工程學院，四川宜賓 644003；2.宜賓市宜香食品有限責任公司，四川宜賓 644000；3.四川旅游學院，烹飪科學四川省高等學校重點實驗室，四川成都 610100）

宜賓芽菜是四川省宜賓市具有獨特地域特色的地方優(yōu)勢農(nóng)特產(chǎn)品，是宜賓市除五糧液、宜賓燃面之外的另一塊金字招牌。宜賓芽菜是以鮮青菜剖絲，晾至余葉漸枯，再配以糖、八角、山奈等輔料3次發(fā)酵腌制而成，具有“香、脆、甜、嫩、味美可口”等特點[1]，宜賓芽菜富含氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素、脂肪等多種營養(yǎng)成分，是宜賓燃面、豬兒粑、燒白、宜賓芽菜包的最佳佐料。

近年來，作為與“涪陵榨菜”“南充冬菜”“內(nèi)江大頭菜”齊名的四川四大腌菜之一的宜賓芽菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，僅市區(qū)內(nèi)規(guī)?；庸て髽I(yè)達10余家，芽菜原料種植基地面積達1 340 hm2，年產(chǎn)值達2億元以上[2-3]。目前，芽菜滅菌工藝一般采用巴氏滅菌技術(shù)，以水浴或是蒸汽的方式對芽菜進行殺菌處理，但是當加熱溫度至85℃以上時，就會有損于產(chǎn)品的理化性質(zhì)，且容易造成破袋，因此大多數(shù)芽菜生產(chǎn)企業(yè)為了保證芽菜固有的風味和營養(yǎng)成分，會盡量避免使用高溫滅菌的方法。

非熱滅菌技術(shù)是指采用非加熱的方式對食品進行滅菌處理，從而達到滅菌要求的一種殺菌技術(shù)。超聲波滅菌技術(shù)屬于非熱滅菌的一種[4]。超聲波是指20 kHz或者更高頻率的聲波，超聲波殺菌技術(shù)的主要原理是空化效應，在超聲處理期間，高振幅的聲波在液體中傳播會使液體介質(zhì)中形成空化泡，空化泡在超聲波的壓縮和減壓過程中會猛烈崩潰，從而產(chǎn)生巨大的溫度和壓力，最終導致局部微生物死亡[5-6]。超聲波作為一種有效的輔助殺菌技術(shù)，已成功用于多種食品中微生物的控制，在食品加工領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。以低鹽芽菜為原料，采用不同超聲波功率、超聲波處理時間對低鹽芽菜進行滅菌工藝研究并考查超聲波滅菌后的低鹽芽菜在貯藏期間理化指標的變化。

1 材料與方法

1.1 主要材料與試劑

芽菜，宜賓市某食品公司提供；食鹽（含量以氯化鈉計≤10%），未滅菌。

磷酸二氫鉀、氯化鈉、硫酸銅、酒石酸鉀鈉、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、氫氧化鈉（以上均為分析純），月桂基硫酸鹽胰蛋白胨（LST）肉湯、煌綠乳糖膽鹽（BGLB）肉湯（以上均為生物試劑），成都市科龍化工試劑廠提供；平板計數(shù)瓊脂培養(yǎng)基（生物試劑），上海源葉生物科技有限公司提供。

1.2 主要儀器與設(shè)備

恒溫培養(yǎng)箱，上海一恒科技有限公司產(chǎn)品；超凈工作臺，蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司；超聲波清洗機器，青島聚創(chuàng)環(huán)保集團有限公司產(chǎn)品；冰箱，青島海爾電冰箱公司產(chǎn)品；酸度計，上海甄明科學儀器有限公司產(chǎn)品；均質(zhì)器，上海東華高壓均質(zhì)機廠產(chǎn)品。

1.3 試驗條件

1.3.1 低鹽芽菜的超聲波滅菌工藝

采用不同超聲功率（100，150，200，240 W）、處理時間（5，10，15，20，25，30 min）對低鹽芽菜進行滅菌。通過菌落總數(shù)、大腸菌群數(shù)測定優(yōu)化出最佳滅菌工藝條件。

1.3.2 衛(wèi)生指標

參照《NYT 872—2004芽菜》中芽菜衛(wèi)生指標，袋裝芽菜中大腸菌群數(shù)不得超過30 MPN/100 g，對菌落總數(shù)沒有要求，但是菌落總數(shù)過高會導致芽菜持續(xù)發(fā)酵，雜菌污染導致脹袋。

1.3.3 菌落總數(shù)

依據(jù)GB 4789.2—2010《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗菌落總數(shù)》測定進行測定。

1.3.4 大腸菌群

依據(jù)GB/T 4789.3—2003《食品衛(wèi)生微生物學檢驗 大腸菌群測定》進行測定。

1.3.5 水分依據(jù)GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》進行測定。

1.3.6 食鹽依據(jù)GB 5009.42—2016《食品安全國家標準 食鹽指標的測定》進行測定。

1.3.7 總糖

依據(jù)GB 5009.8—2016《食品安全國家標準 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》進行測定。

1.3.8 總酸參考國標GB/T 12456-2008《食品中總酸的測定》進行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 100 W超聲功率對低鹽芽菜的滅菌效果

100 W超聲功率下處理時間對低鹽芽菜中菌落總數(shù)的影響見圖1。

圖1 100 W超聲功率下處理時間對低鹽芽菜中菌落總數(shù)的影響

由圖1可知，采用超聲功率100 W滅菌5 min，低鹽芽菜的菌落總數(shù)為6.63×106CFU/g，隨著處理時間的增加，低鹽芽菜的菌落總數(shù)逐漸減少，滅菌效果逐漸提高。初始菌落總數(shù)為7.21×106CFU/g，延長滅菌時間至30 min，菌落總數(shù)降低至2.41×106CFU/g，此時低鹽芽菜中菌落總數(shù)減少66.57%。在各處理時間下，大腸菌群數(shù)均≤30 MPN/100 g。

2.2 150 W超聲功率對低鹽芽菜的滅菌效果

150 W超聲功率下處理時間對低鹽芽菜中菌落總數(shù)的影響見圖2。

圖2 150 W超聲功率下處理時間對低鹽芽菜中菌落總數(shù)的影響

在超聲功率為150 W時，隨著處理時間的延長，低鹽芽菜中菌落總數(shù)均有不同程度的減少。超聲波處理會引起微生物形態(tài)、細胞膜、細胞壁、生物化學反應和遺傳物質(zhì)的改變，而細胞膜變化可能是超聲波引起微生物死亡最主要的原因之一[7]。150 W超聲滅菌10 min后，低鹽芽菜的菌落總數(shù)為4.83×106CFU/g，相比未滅菌的低鹽芽菜減少了33.01%；當滅菌時間為20 min時，菌落總數(shù)為2.75×106CFU/g，相比未滅菌的低鹽芽菜減少了61.86%；延長滅菌時間為30 min，低鹽芽菜的菌落總數(shù)為1.43×106CFU/g，滅菌效果提升了80.17%。各處理時間下，大腸菌群數(shù)≤30 MPN/100 g，均符合《NYT 872—2004芽菜》中芽菜衛(wèi)生指標。

2.3 200 W超聲功率對低鹽芽菜的滅菌效果

200 W超聲功率下處理時間對低鹽芽菜中菌落總數(shù)的影響見圖3。

圖3 200 W超聲功率下處理時間對低鹽芽菜中菌落總數(shù)的影響

在超聲功率為200 W，處理時間為5，10，15，20，25，30 min條件下對低鹽芽菜進行超聲滅菌。滅菌時間5 min，低鹽芽菜的菌落總數(shù)為5.58×106CFU/g，可殺滅22.61%的總菌；滅菌時間20 min，低鹽芽菜的菌落總數(shù)為2.01×106CFU/g，可以殺滅72.12%的總菌，滅菌效果強于100 W超聲波滅菌30 min的效果（菌落總數(shù)減少66.57%）；延長滅菌時間至30 min，低鹽芽菜中的菌落總數(shù)為0。

2.4 240 W超聲功率對低鹽芽菜的滅菌效果

240W超聲功率下處理時間對低鹽芽菜中菌落總數(shù)的影響見圖4。

圖4 240 W超聲功率下處理時間對低鹽芽菜中菌落總數(shù)的影響

由圖4可知，在超聲功率為240 W，分別處理5，10，15，20 min，低鹽芽菜的菌落總數(shù)分別為3.74×106，2.59×106，1.78×106，0.62×106CFU/g，菌落總數(shù)分別減少48.13%，64.08%，75.31%，91.40%；滅菌時間超過25 min，可以殺滅所有的總菌。各處理時間下，大腸菌群數(shù)≤30 MPN/100 g。

在充分考慮滅菌時間和滅菌效果的基礎(chǔ)上，優(yōu)選超聲功率240 W，處理時間20 min對低鹽芽菜進行滅菌，該條件處理后能夠達到芽菜衛(wèi)生標準和大腸菌群數(shù)量≤30 MPN/100 g。

2.5 貯藏期間水分含量的變化

不同貯藏溫度下低鹽芽菜水分含量變化見圖5。

圖5 不同貯藏溫度下低鹽芽菜水分含量變化

根據(jù)《NYT 872—2004芽菜》要求，芽菜的水分含量必須低于75%。由圖5可得，整個貯藏期間各個溫度下貯藏的低鹽芽菜樣品的水分含量均小于75%，所有溫度梯度樣品的水分含量呈一個減小的趨勢，在貯藏35 d后，所有低鹽芽菜樣品的水分含量達到一個很低的水平，這跟在貯藏期間水分蒸發(fā)、芽菜中水分流失有關(guān)。芽菜中水分含量不宜過低，過多的水分流失會帶走芽菜中維生素、糖類等營養(yǎng)成分的流失，同時也會影響芽菜的口感。

2.6 貯藏期間食鹽含量的變化

不同貯藏溫度下低鹽芽菜食鹽含量變化見圖6。

圖6 不同貯藏溫度下低鹽芽菜食鹽含量變化

根據(jù)《NYT872—2004芽菜》要求，芽菜的食鹽含量必須低于13%，由于該樣品的生產(chǎn)工藝經(jīng)過了脫鹽處理，因此所有樣品的含鹽量為7%～8%，低鹽可降低患高血壓、心臟病等心血管疾病的風險。由圖6可得，整個貯藏期間各個溫度下貯藏的低鹽芽菜樣品的食鹽含量均在7%～8%，隨著貯藏時間的延長，食鹽含量呈現(xiàn)增長趨勢，但是增長量較小。均符合《NYT 872—2004芽菜》中對食鹽含量的要求。

2.7 貯藏期間總糖含量的變化

不同貯藏溫度下低鹽芽菜總糖含量變化見圖7。

圖7 不同貯藏溫度下低鹽芽菜總糖含量變化

由圖7可知，在30，40，50℃貯藏期間，低鹽芽菜的總糖含量呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢，這可能是由于在貯藏過程中，經(jīng)滅菌后的芽菜中繁殖了部分有益菌，將大分子糖類轉(zhuǎn)化為葡萄糖等游離糖，隨著微生物的大量繁殖，游離糖又會被分解為醇類、酸類、酯類等揮發(fā)性風味物質(zhì)[8]。根據(jù)《NYT 872—2004芽菜》對芽菜總糖含量的要求，芽菜合格品中總糖含量需高于1%，糖類物質(zhì)賦予芽菜獨特的甜味，低鹽芽菜經(jīng)超聲滅菌后進行貯藏，總糖含量均高于1%，符合要求。

2.8 貯藏期間總酸含量的變化

不同貯藏溫度下低鹽芽菜總酸含量變化見圖8。

圖8 不同貯藏溫度下低鹽芽菜總酸含量變化

由圖8可知，在30，40，50℃貯藏期間，低鹽芽菜的總酸含量有上升的趨勢，且具有一定的線性化規(guī)律。對3個溫度下低鹽芽菜的總酸含量變化的數(shù)據(jù)進行回歸分析，得到回歸系數(shù)小于0.9，數(shù)據(jù)相關(guān)性不是很理想。同時，《NYT 872—2004芽菜》對芽菜總酸含量未作要求，因此不作為貯藏過程中品質(zhì)變化的指標。

3 結(jié)論

超聲波處理低鹽芽菜的最佳滅菌工藝參數(shù)為超聲功率240 W，處理時間20 min，該條件下處理的低鹽芽菜，在恒溫30，40，50℃貯藏40 d期間，各項理化指標呈現(xiàn)不同趨勢的變化。低鹽芽菜的水分含量隨著貯藏溫度的升高和貯藏時間的延長呈降低趨勢，均低于國家標準小于75%；食鹽含量的變化不明顯，均為7%～8%；總糖含量呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢；總酸含量上升的趨勢，且具有一定的線性化規(guī)律。超聲波滅菌能提高滅菌效率，延緩了低鹽芽菜的腐敗變質(zhì)速度，延長了保質(zhì)期和貨架期，為超聲波技術(shù)在低鹽芽菜中的實際應用中起到一定的指導意義。