1、第3 7卷第6期2 0 2 2年1 2月安 徽 工 程 大 学 学 报J o u r n a l o fA n h u iP o l y t e c h n i cU n i v e r s i t yV o l.3 7N o.6D e c.2 0 2 2文章编号:1 6 7 2-2 4 7 7(2 0 2 2)0 6-0 0 1 1-0 7收稿日期:2 0 2 2-0 4-1 4 基金项目:安徽高校协同创新基金资助项目(G X X T-2 0 1 9-0 1 1)作者简介:罗 丽(1 9 9 6-),女,甘肃白银人,硕士研究生。通信作者:王顺民(1 9 7 5-),男,宁夏银川人,教授,博士
2、。超声-热处理鲜切莲藕保鲜效果的研究罗 丽1,付院生2,陈万林2,聂益晗1,赵亚茹1,王顺民1*(1.安徽工程大学 生物与食品工程学院,安徽 芜湖 2 4 1 0 0 0;2.安徽迈涛食品有限公司 食品研发部,安徽 马鞍山 2 4 3 0 0 0)摘要:为探究超声-热(H e a t+U S)技术对鲜切莲藕的保鲜作用,将鲜切莲藕置于超声水浴(5 0,3 0 0W超声处理9m i n)进行预处理,后在贮藏期间测定莲藕的微生物污染情况,蛋白质、抗坏血酸、淀粉等主要营养物质含量以及总还原力。结果表明,采用超声-热处理,4下贮藏第9d,鲜切莲藕的菌落总数和霉菌及酵母菌总数比对照分别下降了2和0.7 7
3、 5C F U/g(P0.0 5);可溶性蛋白质和可溶性固形物含量均达到最高,分别为0.6 0m g/gFW和5.8 8%,是对照组的1.1 3和1.0 2倍(P0.0 5)。此外,鲜切莲藕中抗坏血酸、果胶、可滴定酸和淀粉的含量均高于对照组(P0.0 5)。同时,鲜切莲藕总还原力也显著高于对照组(P0.0 5)。用此方法能够延长鲜切莲藕的货架期,对鲜切生产具有指导意义。关 键 词:超声-热;保鲜;微生物;抗氧化中图分类号:T S 2 1 7 文献标志码:A莲藕(N e l u m b on u c i f e r aG a e r t n)营养物质丰富,富含碳水化合物、蛋白质、维生素C等多种对
4、人体有益的成分1-2,但在加工贮藏过程中极易发生机体细胞损伤、营养物质流失和风味下降等诸多品质降低的问题3。因此,研究如何保障鲜切莲藕品质尤为重要。近年来,超声波作为一种创新且具有前景的技术,由于其对食品加工和贮藏的优越效果,被越来越多地用于食品工业中4。超声波能对鲜切果蔬中各营养成分间的分解和转化过程进行不同程度的控制。研究表明超声波处理能降低番茄的呼吸速率,并抑制可溶性固形物含量的下降,从而减缓其品质下降5。E s u a等6研究发现1 3.8 7W/L超声强度结合紫外线处理番茄,其番茄红素和维生素C含量分别增加了9 0%和6 0%。超声波还在抑制和灭活多种酶和微生物方面有显著作用,同时超
5、声所产生的高能量中间产物可以提高果蔬的抗氧化能力。研究证实,经2 5W和2 9W的超声处理,鲜切菠萝的总抗氧化能力显著提高7。研究表明单一超声波处理和热处理技术的联合使用(H e a t+U S)能够引起机械和空化效应的“加成效应”,诱导增加U S的保鲜能力,对果蔬施加更强的保鲜作用8,该联合处理在更有效灭活微生物的同时,还能降低操作温度和缩短时间,最大限度地减少鲜切产品品质恶化。本文重点介绍使用超声-热处理对鲜切莲藕贮藏过程中微生物污染情况、主要营养成分含量及总还原力的影响,为改善鲜切莲藕加工贮藏过程中品质的劣变开辟了新的可能性。目前关于超声-热处理鲜切莲藕的研究较少,因此应用该技术处理鲜切
6、莲藕,旨在能更好地保持莲藕原有品质,延长货架期。1 材料与方法1.1 试验材料莲藕:鄂莲7号,购自芜湖一家蔬菜超市。选择果实大小均匀(重1.31.5k g),形状和成熟度一致的无瑕莲藕作为试验原料。1.2 试验试剂葡萄糖,琼脂,胰蛋白胨,酵母浸膏,咔唑,半乳糖醛酸,浓硫酸,草酸,抗坏血酸,2,6-二氯靛酚,牛血清白蛋白,考马斯亮蓝G-2 5 0,碘化钾,乙醚,可溶性淀粉,结晶碘,邻苯二甲酸氢钾,苯酚,蔗糖等(国药集团化学试剂有限公司);2,4,6-三吡啶基三嗪,T r o l o x(上海阿拉丁生化科技有限公司)。1.3 仪器与设备电子天平J Y 1 0 0 2型(上海精密科学仪器有限公司);
7、C F 1 5 R N型冷冻离心机(日本工机控股株式会社);T G L-1 6 A型医用离心机(长沙平凡仪器仪表有限公司);K S-5 0 0 D E型液晶超声波清洗器(昆山洁力美超声仪器有限公司);THD-2 0 0 6低温恒温槽(宁波天恒仪器厂);L 3 S型可见分光光度计(上海仪电分析仪器有限公司);V D-6 5 0型桌上式洁净工作台(苏州净化设备有限公司)。1.4 试验方法(1)预处理试验。将所有莲藕片混合并随机选择,样品与去离子水按样品水=13(g m L)的比例置于烧杯中。试验条件的设置如表1所示。超声-热的处理条件由前期响应面优化实验得出,同时与单一超声和热处理一同比较。U S
8、及超声-热处理通过使用台式超声波清洗仪(5 0 0mm3 0 0mm1 5 0mm)进行,并对作用参数(功率强度、作用时间、作用温度)进行调节,超声恒定频率为4 0k H z。通过恒温装置来保持超声浴的温度不变。以无菌蒸馏水处理作为对照组(C K)。处理后取出藕片晾干表面水分,置于聚乙烯密封袋(8 c m1 2 c m)中包装,后放入4环境中模拟冷藏货架。每隔3 d测定1次相关的生理指标。表1 不同处理方式处理组别处理方式C K蒸馏水浸泡9m i nH e a t5 0,0W蒸馏水浸泡9m i n处理组别处理方式U S2 5,3 0 0W超声处理9m i n超声-热处理5 0,3 0 0W超声
9、处理9m i n(2)主要营养成分的测定。可溶性固形物含量利用阿贝折光仪来测定;可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝G-2 5 0法9,以牛血清蛋白绘制标准曲线,线性回归方程为y=0.0 0 57x+0.0 2 63(R2=0.9 9 25),根据标准曲线计算样品的蛋白质含量。果胶含量采用咔唑比色法1 0测定,以半乳糖醛酸绘制标准曲线,线性回归方程为y=0.0 0 17x+0.1 2 15(R2=0.9 9 45),根据标准曲线计算样品果胶含量。抗坏血酸含量测定方法参照国标G B5 0 0 9.8 6-2 0 1 6,采用2,6-二氯靛酚滴定法测定。淀粉含量参照曹建康1 0的方法,采用碘-淀粉比
10、色法测定,以可溶性淀粉绘制标准曲线,线性回归方程为y=0.0 0 11x+0.0 1 06(R2=0.9 9 82)。可滴定酸测定参照W a n g1 1的方法:取1 0g莲藕匀浆先与1 0 0m L水混合,用已标定的0m o l/LN a OH溶液进行滴定。可溶性糖测定参照曹建康1 0的方法,采用苯酚-硫酸法,以可溶性淀粉绘制标准曲线,线性回归方程为y=0.0 1 21x+0.0 1 68(R2=0.9 9 58)。(3)菌落总数测定。参照G B/T4 7 8 9-2 0 1 6中的系列标准 食品微生物学检验菌落总数测定。(4)霉菌和酵母菌总数测定。参照G B/T4 7 8 9.1 5-2
11、0 1 6中的系列标准 食品微生物学检验酵母菌和霉菌计数。(5)总还原力的测定。总还原力采用A l o t h m a n1 2的方法并略作修改:用0.1m Ld H2O代替0.1m L多酚提取物制备空白,在5 9 3n m波长处测定样品吸光度值。以不同浓度的T r o l o x(2 510 0 0m o l/L)作为标准物建立标准曲线y=0.0 0 16x+0.0 6 56(R2=0.9 9 93)。1.5 数据统计与分析每组试验重复3次,试验数据采用O r i g i n8.5和S P S S2 2.0软件进行统计分析,用D u n c a n s多重比较对各处理组的均值进行显著性差异分
12、析,结果用平均值标准差表示。2 结果与讨论2.1 超声-热处理对微生物污染的影响(1)超声-热处理对菌落总数的影响。超声-热处理方式对鲜切莲藕菌落总数的影响如图1所示。由图1可以看出,在9d的贮藏保存期内,鲜切莲藕的菌落总数不断增加。最初超声-热处理的菌落总数(1.1 50.1 5)l o gC F U/g显著低于其他处理组(P0.0 5),表明在超声-热处理后减少了鲜切莲藕表面的微生物负荷。U S处理具有增强鲜切莲藕抗菌的能力,W a n g等1 1的研究结果也证实超声处理后,番茄细菌总数显著降低,抑制了微生物的生长。H e a t处理不但有灭菌作用,还能增强超声作用,达到更好的灭菌效果。C
13、 K组在第9d的菌落总数超过了可接受限度(6 l o gC F U/g,国际立法推荐1 1),而超声-热处理21安 徽 工 程 大 学 学 报第3 7卷组在第9d仍未达到。菌落总数能够直接反映食品的新鲜程度,是商品评价保质期的重要指标。微生物数量的减少可能是由于超声-热引起液体温度和压力的增加造成的1 3。经证实,超声-热处理可有效减少鲜切莲藕表面各种菌落的生长与繁殖,延长鲜切莲藕的货架期。(2)超声-热处理对霉菌和酵母菌的影响。处理方式对鲜切莲藕霉菌和酵母菌的影响如图2所示。由图2可以看出,贮藏期间,各种方法处理下的鲜切莲藕被霉菌和酵母菌污染的程度均在上升。贮藏第9d时,超声-热处理下莲藕的
14、霉菌和酵母菌总数比C K组少0.7 7 5C F U/g(P0.0 5),抑制了霉菌和酵母菌污染。与葛枝等5的研 究结果一致,超 声 波 处 理1 0m i n,樱 桃 番 茄 表 面 的 霉 菌 和 酵 母 总 数 降 低 了0.6 8C F U/g,使其在贮藏过程中保持了较低程度的微生物污染。试验结果表明超声-热处理的联合使用对霉菌和酵母菌的杀灭效果有增强作用,该处理可以显著提高贮藏期间鲜切莲藕的微生物安全性。图1 处理方式对鲜切莲藕菌落总数的影响图2 处理方式对鲜切莲藕霉菌和酵母菌的影响2.2 超声-热处理对鲜切莲藕营养物质的影响(1)超声-热处理对可溶性蛋白质含量的影响。处理方式对鲜切
15、莲藕可溶性蛋白质的影响如图3所示。由图3可以看出,鲜切莲藕中的可溶性蛋白含量在整个贮藏期间呈下降趋势。超声-热处理组的可溶性蛋白质含量高于其他组。在贮藏9d时,超声-热处理下鲜切莲藕的可溶性蛋白质含量为0.6 0m g/gFW,高出对照组1 3.2 1%(P0.0 5)。蛋白质是生物体内重要的生物聚合物之一,为人类提供有益的营养物质。蛋白质不仅是生物结构的重要组成部分,在生物体的各种生理生化代谢中也发挥着重要作用。可溶性蛋白质的合成与衰减可以间接反映果蔬细胞各种代谢活动的强度1 4。鲜切莲藕在贮存期间的新陈代谢和能量消耗会导致其可溶性蛋白被降解。进行超声-热处理会抑制鲜切莲藕的新陈代谢速率,减
16、缓可溶性蛋白质的降解和细胞的老化。此外,可溶性蛋白含量下降还可能与超声-热处理引起的保护性应激反应有关。(2)超声-热处理对抗坏血酸含量的影响。果蔬品质与抗坏血酸的含量密切相关,往往作为食品新鲜度的标志性成分1 5。处理方式对鲜切莲藕抗坏血酸含量的影响如图4所示。由图4可以看出,鲜切莲藕抗坏血酸的含量在整个贮藏阶段呈现逐渐下降的趋势,但从第3d开始,U S和超声-热处理组始终显著高于对照组和H e a t处理组(P0.0 5)。这与C r u z等1 6的结果一致,低温热处理联合超声波能使豆瓣菜过氧化物酶失活,并且抗坏血酸含量保持在较高水平。超声的氧化应激效应7提高了鲜切莲藕的抗氧化能力,减少自由基的产生,抑制抗坏血酸含量的下降,从而延缓莲藕细胞衰老,延长莲藕货架期。此外,研究表明低温热处理不影响抗坏血酸的含量1 7。因此超声与低温热处理联合使用可以有效抑制鲜切莲藕中抗坏血酸的流失,提高莲藕在加工和贮藏过程中的品质。与A l i等1 8研究一致,经过超声-热处理的无籽番石榴中保留的维生素C含量较高。(3)超声-热处理对可溶性固形物的影响。处理方式对鲜切莲藕可溶性固形物含量的影响如图5所