李小强,杨莎,徐霞红,陈志刚

(南京农业大学食品科学技术学院,江苏 南京 210095)

萝卜(RaphanussativusL.)栽培历史悠久,生产面积大,世界各地均有种植,在蔬菜消费中占比较大,可以满足消费者对新鲜蔬菜的需求,尤其是在中国、日本和韩国[1]。鲜切果蔬又称最小加工果蔬,主要包括清洗、去皮和切割等预处理,目的是生产新鲜和方便食用的产品[2]。即食白萝卜片作为一种新鲜、便利、营养而健康的食品备受消费者青睐,但是,在即食白萝卜片加工过程中,机械切割和环境胁迫会破坏萝卜完整的细胞组织结构,导致内容物流失,呼吸作用加剧,造成酶促褐变、微生物侵染等不良影响,加速产品品质劣变,缩短产品货架期,严重影响其商业价值[3]。褐变是阻碍即食果蔬商业化的主要原因之一。导致即食果蔬发生酶促褐变的酶类有多种,最主要的是多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)[4]。研究表明,鲜切萝卜片在10 ℃保存14 d,切片质地不改变[5]。Aguila等[2]研究2种切分方式(切片和切丝)和3种贮藏温度(1、5和10 ℃)对鲜切萝卜品质的影响,发现切丝萝卜与切片相比在贮藏过程中的可溶性固体含量较低,新鲜物质的损失随着贮藏时间的延长和温度的升高而增加。

栅栏技术(hurdle technology)是根据食品内不同栅栏因子如温度、pH值、气调包装、氧化还原电位、水活度、防腐剂(如山梨酸钾、脱氢乙酸钠等)和竞争性微生物的协同作用或交互效应以达到控制食品中微生物生长繁殖的目的[6]。目前,栅栏技术已广泛应用于包括枸杞[7]、发酵辣椒[8]、冷藏原料牛肉[9]等各类食品的品质改善和货架期延长方面。

鲜切即食果蔬的运输贮藏温度大多采用低温(1～10 ℃),而冷链需要的设备复杂,经济成本大、能耗高,中小加工企业难以应用。目前,利用栅栏技术分析熟制即食萝卜在室温下贮藏品质变化的研究尚未见报道。因此,本试验以即食白萝卜片为研究对象,研究栅栏因子(复配保鲜剂、巴氏杀菌和真空包装)对即食白萝卜片在室温(25 ℃)贮藏下品质的影响,旨在为即食萝卜在常温贮藏下延长货架期和稳定品质提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

白萝卜(白玉大根)购于蔬菜水果超市,要求新鲜,无生根发芽、水分散失、糠心、腐烂,在采购5 h内处理完毕。

P290智能真空包装机购于东莞市益广包装机械有限公司;UV8100紫外分光光度计购于北京莱博泰科仪器股份有限公司;T-18分散机购于德国艾卡(IKA)公司;LCSH-150C生化培养箱购于南京联策科学仪器有限公司;NH300色差仪购于深圳三恩时科技有限公司。

1.2 样品制备

先用自来水将白萝卜冲洗干净,人工削皮,切成厚度约为2 cm、直径约为8 cm的切片,沸水漂烫 15 min 后用冰水迅速冷却待处理。不同的处理方式见表1。复配保鲜剂为1 g·kg-1柠檬酸、0.6 g·kg-1脱氢乙酸钠、0.4 g·kg-1山梨酸钾,浸泡3 h(对照组采用纯净水),浸泡结束后将白萝卜片装入预先灭菌的高温蒸煮袋,进行智能真空密封包装(真空度为-0.07～-0.08 MPa)。巴氏杀菌温度为90 ℃,杀菌时间为 15 min。包装好的样品置于恒温培养箱,(25±1)℃贮藏。分别在贮藏1、3、5、10、15、20、25、30 d时对不同处理组即食白萝卜片的各项指标进行测定。

表1 样品组采用的处理方式Table 1 Different treatment groups of samples

1.3 指标测定

微生物测定:菌落总数测定参照《食品微生物学检验 菌落总数测定:GB 4789.2—2016》;大肠菌群测定参照食品安全国家标准《食品微生物学检验 大肠菌群计数:GB 4789.3—2016》;霉菌和酵母测定参照《食品微生物学检验 霉菌和酵母计数:GB 4789.15—2016》。

pH值测定:取30 g样品放入50 mL离心管,用分散机以12 000 r·min-1均质20 s,间隔10 s,重复 3次,均质后立即使用pH计进行测定。

多酚氧化酶(PPO)活性测定:采用Serradell等[10]的方法并稍作修改。准确称取3 g样品,加入30 mL 0.05 mol·L-1PBS(pH7.0)进行匀浆。4 ℃、6 000 r·min-1离心5 min,取上清液作为PPO粗提液待用。在 10 mL 试管中加入1 mL 0.1 mol·L-1儿茶酚、1.5 mL 0.05 mol·L-1PBS(pH7.0),混匀后35 ℃水浴5 min。水浴结束后立即加入1 mL PPO粗提液。每隔1 min测定反应液在420 nm处的吸光值。每克样品在每毫升反应体系中每分钟吸光值变化0.01定义为1个酶活性单位(U)。

过氧化物酶(POD)活性测定:采用索莱宝公司生产的过氧化物酶活性检测试剂盒并严格按照试剂盒使用说明书进行。以每克样品在每毫升反应体系中每分钟吸光值变化0.01为1个酶活性单位(U)。

褐变度测定:采用Min等[11]的方法稍作修改。准确称取3 g样品,加入30 mL蒸馏水后进行冰浴匀浆,4 ℃条件下10 260 r·min-1离心5 min;取上清液于试管中,立即在25 ℃水浴锅中水浴5 min,测定上清液在410 nm处的吸光值(A410)。样品的褐变度值用A410×10表示。

植物总酚(TP)含量测定:采用索莱宝公司的植物总酚含量检测试剂盒并严格按照试剂盒使用说明书进行。

色差测定:采用Lu等[12]的方法并稍作修改。将样品置于干净的平皿中,先用校准板对色差仪进行黑白校准,随后将光源置于样品正上方测试得到L*(亮度)、a*(红度)、b*(黄度)值,每个样品随机测试3个位点。

1.4 数据统计

2 结果与分析

2.1 不同处理对即食白萝卜片微生物水平的影响

由表2可知:贮藏1 d时,对照组(A组)即食白萝卜片的菌落总数、大肠菌群和霉菌/酵母分别达到106.36、102.06和102.86CFU·g-1,丧失其商品性。与A组即食白萝卜片相比,处理组B组即食白萝卜片在 30 d 贮藏期内的菌落总数、大肠菌群和霉菌/酵母数量都明显降低,其中菌落总数的降低幅度最大,说明复配保鲜剂可以有效抑制样品中微生物的生长;处理组C组、D组即食白萝卜片在30 d贮藏期内未检出微生物,说明复配保鲜剂结合巴氏杀菌热处理可以完全抑制细菌和真菌的生长,从而延长即食白萝卜片的货架期。

表2 不同处理即食白萝卜片的微生物水平Table 2 Microbial levels of ready-to-eat white radish slices treated with different treatments

2.2 不同处理对即食白萝卜片pH值的影响

由图1可知:4组不同处理即食白萝卜片pH值在贮藏期内的变化趋势较为相似,都随着贮藏时间的延长而下降,但下降速率不同。其中,A组即食白萝卜片的pH值下降最快,从贮藏初期的7.37下降到贮藏末期的4.36。贮藏初期,A组即食白萝卜片pH值明显高于另外3个处理组,呈现弱碱性,但随贮藏时间的延长,A组即食白萝卜片的pH值急剧下降。C组和D组即食白萝卜片的pH值在贮藏期内变化较小,说明经复配保鲜剂和巴氏杀菌联合处理的即食白萝卜片在贮藏期内体系酸度和产品品质都比较稳定。

图1 不同处理对即食白萝卜片在贮藏期间 pH值的影响Fig.1 Effects of different treatments on the pH value of ready-to-eat white radish slices during storage

2.3 不同处理对即食白萝卜片多酚氧化酶(PPO)活性的影响

由图2可知:A组即食白萝卜片贮藏初期的PPO活性高达3.26 U·g-1,而B组、C组和D组即食白萝卜片的PPO活性分别仅为1.26、0.68、0.26 U·g-1,说明不同处理均对即食白萝卜片中PPO活性有抑制作用。A组即食白萝卜片PPO活性随贮藏时间的延长先短暂上升到3.46 U·g-1后下降到贮藏末期的2.72 U·g-1,3个处理组即食白萝卜片中PPO活性在贮藏期内变化不大,较为稳定。与A组相比,3个处理组即食白萝卜片PPO活性在贮藏期内均显著降低,其中D组处理对即食白萝卜片PPO活性的抑制效果最明显。

图2 不同处理对即食白萝卜片在贮藏期内 多酚氧化酶活性的影响Fig.2 Effects of different treatments on polyphenol oxidase activity of ready-to-eat white radish slices during storage

2.4 不同处理对即食白萝卜片过氧化物酶(POD)活性的影响

由图3可知:贮藏初期A组即食白萝卜片的POD活性高达107 U·g-1,而B组、C组和D组即食白萝卜片的POD活性分别为82.03、53.5、23.18 U·g-1。4组即食白萝卜片的POD活性在贮藏期内变化不大,较为稳定。与A组即食白萝卜片贮藏期内POD最大酶活性(123.04 U·g-1)相比,B组、C组、D组即食白萝卜片贮藏期内POD最大酶活性分别较对照组降低21.7%、46.4%、78.3%。

图3 不同处理对即食白萝卜片在贮藏期内 过氧化物酶活性的影响Fig.3 Effects of different treatments on peroxidase activity of ready-to-eat white radish slices during storage

2.5 不同处理对即食白萝卜片褐变度值的影响

由图4可知:贮藏初期,4组样品的褐变度值均在0.20左右,表明不同处理对即食白萝卜片的初始褐变度值无显著影响(P>0.05)。A组即食白萝卜片的褐变度值随着贮藏时间的延长迅速增加,其余3组处理组样品的褐变度值在贮藏期间虽然也增加,但是速率远小于对照组样品,尤其是经巴氏杀菌处理的C组和D组;贮藏末期,A组即食白萝卜片的褐变度值高达1.39,分别是B组、C组、D组即食白萝卜片的1.67倍、2.49倍、3.09倍,说明复配保鲜剂以及结合巴氏杀菌和真空包装处理均可以一定程度延缓即食白萝卜片贮藏期内的褐变。

图4 不同处理对即食白萝卜片在贮藏期内 褐变度值的影响Fig.4 Effects of different treatments on the browning degree value of ready-to-eat white radish slices during storage

2.6 不同处理对即食白萝卜片植物总酚(TP)含量的影响

由图5可知:贮藏初期,4组即食白萝卜片的总酚含量均小幅增加,且总酚含量的变化与贮藏时间的关系不明显。整个贮藏期内,即食白萝卜片总酚含量从高到低依次为A组、B组、C组、D组,说明不同处理方式对即食白萝卜片的总酚含量均有影响,其中,复配保鲜剂结合巴氏杀菌和真空包装对总酚含量的影响最大。

图5 不同处理对即食白萝卜片在贮藏期内 植物总酚含量的影响Fig.5 Effects of different treatments on the content of total phenols of ready-to-eat white radish slices during storage

2.7 不同处理对即食白萝卜片色泽的影响

由图6可见:4组即食白萝卜片在贮藏30 d后的颜色有明显差异,A组即食白萝卜片在贮藏期结束后呈黄褐色,B组即食白萝卜片呈浅粉色,C组、D组即食白萝卜片在贮藏期结束后颜色差异较小,在一定程度上保持即食白萝卜片原有色泽。

图6 4组即食白萝卜片贮藏末期的颜色Fig.6 Color of the four groups of ready-to-eat white radish slices at the end of storage

由表3可知:A组即食白萝卜片的L*值在贮藏期间急剧下降,由贮藏初期的45.63下降到贮藏末期的35.71,a*、b*值分别从贮藏初期的-1.04、-1.70上升到贮藏末期的-0.33、6.99,这与A组即食白萝卜片从贮藏初期的亮白色变化为贮藏末期的黄褐色的视觉结果以及样品褐变度值在整个贮藏期内呈现上升的趋势相吻合。B组即食白萝卜片的L*、a*、b*值分别从贮藏初期的46.06、-1.03、-1.57变化为贮藏末期的36.10、-0.24、0.82,与A组相比,B组即食白萝卜片的L*值和a*值没有显著差异,但B组即食白萝卜片的b*值显著小于A组(P<0.05),这说明B组即食白萝卜片贮藏末期的黄色程度低于A组,在视觉感官上表现为B组即食白萝卜片颜色呈淡粉色而不是黄褐色,这与B组即食白萝卜片贮藏期内褐变度值的上升幅度始终小于A组即食白萝卜片结果吻合。另外,C组、D组即食白萝卜片颜色在贮藏末期没有视觉差异,但分析数据后发现,C组、D组即食白萝卜片在贮藏末期L*、a*、b*值都存在显著差异,说明仅依靠感官评价是无法鉴别出不同处理组样品之间细微差距。

表3 不同处理对即食白萝卜片贮藏期内色差值(L*、a*、b*)的影响Table 3 Effects of different treatments on the color value(L*,a*,b*)of ready-to-eat white radish slices during storage

3 讨论

经去皮、切分等加工工艺处理后,新鲜白萝卜受到机械损伤导致组织外露,为微生物生长繁殖提供营养来源并发生褐变,加速其腐败变质,缩短了货架期[14]。本研究中,对照组即食白萝卜片中微生物含量较高可能有2个原因,一是白萝卜自身存在大量微生物且清洗后依旧残留,二是在切分、修整等加工工艺中外源微生物的侵染[15]。本研究中,复配保鲜剂可以有效降低即食白萝卜片中微生物含量,其原因是柠檬酸穿透细菌细胞脂膜后,胞质内环境发生变化,细胞质分解成阴离子和质子,细菌需要输出过剩质子来维持功能性大分子,造成细菌细胞三磷酸腺苷(ATP)耗竭[16-18],致使细菌凋亡。脱氢乙酸钠在酸性、中性和碱性条件下均有理想的抑菌作用,且热处理不影响脱氢乙酸钠对微生物的抑制作用[19]。山梨酸钾能结合微生物细胞中酶的巯基,从而破坏酶活性,达到抑制微生物增殖及防腐的目的[20]。本研究表明,联合使用复配保鲜剂和巴氏杀菌处理的C组及D组样品在30 d内未检出菌落总数、大肠菌群、霉菌和酵母,这与王琼等[21]的研究结果相一致,热处理可以抑制细菌、霉菌和酵母等微生物的生长繁殖。

褐变是指果蔬表面或切面颜色随贮藏时间延长而呈现黑褐色加深的现象,其对即食白萝卜片的感官品质影响很大。多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)是果蔬褐变中主要的酶类,酚类化合物在多酚氧化酶的催化下,极易氧化成醌并发生羟基化,生成羟基醌,醌聚合并与细胞内蛋白质的氨基酸反应形成黑褐色聚合物,发生褐变[4]。本研究中,不同处理均对PPO活性有抑制作用,可能是因为柠檬酸可以降低即食白萝卜片的pH值并且络合多酚氧化酶活性中心的Cu2+,从而降低其活性[22],这与3个处理组样品在贮藏初期pH值显著低于对照组样品的结果相吻合。过氧化物酶参与果蔬褐变,可以催化酚类物质、谷胱甘肽、抗坏血酸的氧化,影响产品感官品质和运输贮藏,所以在果蔬加工中需要对过氧化物酶进行控制[23]。本研究表明,与对照组样品相比,3个处理组样品的过氧化物酶活性均下降,这是因为柠檬酸可以通过螯合酶活性中心的金属离子和降低反应体系的pH值来抑制过氧化物酶的活性,还有可能与巴氏杀菌有关。此外,真空包装可以通过保持低氧和高压环境来抑制酶活性[24-25]。

酚类化合物对人体健康有益,其在控制人体许多生理和退化性疾病风险方面发挥着重要作用[26]。本研究中,4组即食白萝卜片的总酚含量在贮藏初期均先上升,这是由于物理切割诱导组织细胞中苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性增加,合成酚类化合物[27];之后随着贮藏时间的延长而缓慢下降,是因为酚类物质作为底物和多酚氧化酶、过氧化物酶反应导致合成速度小于分解速度。本研究中,3个处理组即食白萝卜片的总酚含量在贮藏初期明显小于对照组,可能是因为山梨酸钾可以降低总酚含量[28],巴氏杀菌可以抑制PAL活性,从而抑制酚类物质的合成[24],真空包装可以降低PAL活性,调节苯丙烷途径,阻止总酚的生成[29],但也有学者提出真空包装可以显著抑制鲜切生菜总酚含量的下降[30]。

综上表明,复配保鲜剂可以明显降低即食白萝卜片贮藏期内微生物水平,结合巴氏杀菌和真空包装可以有效降低即食白萝卜片中多酚氧化酶和过氧化物酶活性并抑制样品褐变。经复配保鲜剂、巴氏杀菌和真空包装结合处理的即食白萝卜片在室温贮藏30 d后色泽变化小,微生物得到有效抑制,货架期得以延长。本试验将栅栏技术成功应用于即食白萝卜片的贮藏过程中,这为即食白萝卜片的商品化流通和维持品质稳定性提供理论基础和技术支持。