不同陰氧性包裝材料對加互蔬菜氧化變色的影響

張 泓，劉玉芳，黃志兵，許 楊

(南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中德聯(lián)合研究院，江西南昌330047)

不同陰氧性包裝材料對加互蔬菜氧化變色的影響

張 泓，劉玉芳，黃志兵，許 楊

(南昌大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中德聯(lián)合研究院，江西南昌330047)

比較四種不同的耐熱透明阻氧性包裝材料對蓮藕、馬鈴薯、牛蒡和芋頭調(diào)理殺菌產(chǎn)品在常溫貯藏過程中品質(zhì)的影響。蔬菜經(jīng)護(hù)色處理后，用透明包裝材料進(jìn)行真空包裝，然后經(jīng)高溫殺菌，在常溫避光的條件下貯存。根據(jù)貯存過程中蔬菜顏色品質(zhì)的變化來判斷包裝材料阻氧性的高低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，四種透明包裝材料阻氧性的高低依次為含丙烯酸樹脂層、蒸汽沉積氧化硅、充填納米無機(jī)物和蒸汽沉積氧化鋁的包裝材料。因此，含丙烯酸樹脂層的材料對調(diào)理蔬菜殺菌產(chǎn)品氧化變色的影響最小，是目前最佳的耐熱透明阻隔性包裝材料。

阻氧性，包裝材料，蔬菜，氧化變色

對于常溫保存的即食調(diào)理食品來說，為了使消費(fèi)者能看到食品的外觀、色澤，通常使用透明的包裝材料。然而，在生產(chǎn)實(shí)踐中，許多食品生產(chǎn)商并不懂得如何根據(jù)產(chǎn)品的要求來選擇合適的包裝材料。由于在使用透明包裝材料時(shí)，容易引起食品中的脂肪、天然色素等成分的氧化變色而導(dǎo)致食品的變質(zhì)［1－2］。通常解決殺菌食品氧化變色的主要手段就是使用耐熱的高阻氧性包裝材料進(jìn)行真空包裝或充入不活潑氣體［3］。為此，優(yōu)良的透明包裝材料除需要具備耐熱的性能而外，同時(shí)必須具有高的阻氧性能，以減少外界氧氣的進(jìn)入［4－5］。本工作擬以最容易發(fā)生氧化變色的蓮藕、馬鈴薯、牛蒡和芋頭四種蔬菜為實(shí)驗(yàn)材料，觀察其在包裝殺菌后貯存過程中的色澤變化，以比較不同阻隔性包裝材料對高溫殺菌后蔬菜氧化變色的影響，為延長高溫殺菌調(diào)理食品的貨架期、提高其品質(zhì)提供合理選擇包裝材料的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

蓮藕、馬鈴薯、牛蒡、芋頭 購買超市的新鮮原料;抗氧化劑(商品名110A) 由日本赤田善株式會社提供;檸檬酸和維生素C 由日本株式會社大熊提供;次氯酸鈉及微生物檢驗(yàn)用的培養(yǎng)基等試劑 由江西省立康科技有限公司提供;包裝材料 選擇四種目前市場上最新推出的阻氧性耐熱透明包裝材料，a.蒸汽沉積氧化鋁多層共擠包裝材料(簡稱蒸汽沉積氧化鋁)，由日本Daiwa Granvia株式會社提供;b.蒸汽沉積氧化硅多層共擠包裝材料(簡稱蒸汽沉積氧化硅)，由惠州寶柏公司提供;c.含納米無機(jī)物的多層共擠包裝材料(簡稱納米無機(jī)物)，由日本Kuraray Co.Ltd.提供;d.含丙烯酸樹脂層的多層共擠包裝材料(商標(biāo)名Besela，簡稱丙烯酸樹脂)，由日本Kureha Corporation株式會社提供;四種包裝袋的大小均為130mm×180mm的三邊密封袋。

真空包裝機(jī)DZ－500/2SE 山東諸城小康包裝機(jī)械有限公司;全自動熱水側(cè)噴脈動式殺菌鍋CD－0.2型 溫州市龍強(qiáng)輕工機(jī)械有限公司;殺菌鍋?zhàn)詣涌刂葡到y(tǒng) 西門子;殺菌鍋F值數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)YOHOGAWA;超凈工作臺 吳江市凈化設(shè)備總廠;電熱恒溫培養(yǎng)箱SKP－02.600 黃石市恒豐醫(yī)療器械有限公司;手提式壓力蒸汽滅菌器YXQ－SG46－280S

上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療器械廠;數(shù)碼照相機(jī)CANON IXY－55型，CANON INC.。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 蔬菜原料的預(yù)處理 蓮藕、馬鈴薯、牛蒡、芋頭清洗，去皮，再用次氯酸鈉水(化學(xué)純)溶液進(jìn)行減菌化處理15min，漂洗，分切成大小適中的塊狀。其中，蓮藕、馬鈴薯、芋頭在90℃的0.02%維生素C和0.2%檸檬酸水溶液中漂燙護(hù)色，然后用冷水清洗，瀝干水分，牛蒡用0.2%的110A抗氧化劑在50℃的條件下保溫處理30min，冷水清洗，瀝干水分，產(chǎn)品不添加任何調(diào)味品。

1.2.2 包裝 分別稱預(yù)處理后的蓮藕、馬鈴薯、牛蒡和芋頭各100g，分別裝入蒸汽沉積氧化鋁、蒸汽沉積氧化硅、納米無機(jī)物和丙烯酸樹脂包裝袋中，然后抽真空密封。抽真空時(shí)間26s，真空度≤200Pa，密封溫度160℃，密封時(shí)間2.3s。

1.2.3 殺菌 將真空包裝的蔬菜產(chǎn)品置于熱水側(cè)噴式殺菌鍋，在100、110、115℃三個連續(xù)溫度階段的條件下殺菌。各殺菌階段的鍋內(nèi)壓力分別為0.14、0.18、0.19MPa。以芋頭為基準(zhǔn)測定殺菌中心溫度。殺菌結(jié)束采取兩階段冷卻，冷卻終端鍋內(nèi)溫度為40℃。冷卻結(jié)束，F(xiàn)值為4.16。

1.2.4 微生物檢驗(yàn) 產(chǎn)品殺菌后取樣在37℃的條件下保溫14d，然后按照食品微生物常規(guī)檢驗(yàn)方法檢查產(chǎn)品中的細(xì)菌總數(shù)和大腸桿菌。

1.2.5 保存 殺菌后的產(chǎn)品在常溫、避光的條件下貯存。每月觀察一次色澤變化的狀況，并照相記錄顏色的變化狀態(tài)。

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫殺菌對蔬菜產(chǎn)品顏色的影響

蓮藕、馬鈴薯、牛蒡和芋頭原料只經(jīng)護(hù)色及抗氧化處理，不添加任何調(diào)味品，因此蔬菜的色澤純凈。真空包裝后再經(jīng)高溫殺菌，蔬菜的色澤與未殺菌產(chǎn)品比較有輕微變化。但是，由于殺菌后的蔬菜產(chǎn)品在貯藏過程中色澤的變化是與殺菌后當(dāng)天的蔬菜色澤作比較，殺菌后蔬菜色澤仍然為偏白的天然色澤，輕微的變化不影響在貯藏過程中對色澤變化的比較結(jié)果。

2.2 殺菌產(chǎn)品商業(yè)無菌狀態(tài)的確認(rèn)

為了保證產(chǎn)品在貯藏過程中顏色的變化不是由殘留的微生物繁殖引起的，對殺菌后的產(chǎn)品進(jìn)行商業(yè)無菌狀態(tài)的確認(rèn)和評價(jià)。

2.1.1 微生物檢驗(yàn)結(jié)果 經(jīng)真空包裝、高溫殺菌的蓮藕、馬鈴薯、牛蒡和芋頭產(chǎn)品進(jìn)行細(xì)菌檢驗(yàn)，未有任何菌落出現(xiàn);大腸桿菌檢驗(yàn)呈陰性。

2.1.2 根據(jù)中心溫度與F值判斷 殺菌進(jìn)入第三階段后終了時(shí)，產(chǎn)品中心溫度達(dá)到114.2℃，F(xiàn)值達(dá)到4.16(表1)，因此，可以判斷產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到商業(yè)無菌的狀態(tài)［6－7］。

表1 四種加工蔬菜的殺菌條件及F值

因此，達(dá)到商業(yè)無菌狀態(tài)的蔬菜產(chǎn)品在避光貯藏的過程中的色澤變化主要?dú)w因于從包裝材料透入的氧氣所造成產(chǎn)品的氧化變色。

2.3 蔬菜產(chǎn)品在貯藏過程中的色澤變化

包裝的產(chǎn)品色澤變化進(jìn)程因包裝材料的種類而異。

2.3.1 蒸汽沉積氧化鋁包裝材料 用蒸汽沉積氧化鋁包裝材料包裝的四種蔬菜顏色變化最快，最為明顯。顏色變化的程度以牛蒡、蓮藕、芋頭和馬鈴薯為序。除芋頭而外，其余三種蔬菜的顏色一個月后就略有變化。其中，牛蒡在第二個月以后變色的速度最快，第三個月時(shí)顏色變得相當(dāng)深(表2)，到第六個月則完全變黑(表2)。蓮藕和馬鈴薯的色澤變化進(jìn)程比牛蒡約緩一個月。芋頭的顏色從第二個月后開始變化，第六個月顏色也變得很深(表2)。

2.3.2 蒸汽沉積氧化硅包裝材料 用蒸汽沉積氧化硅包裝材料包裝的蔬菜的顏色變化進(jìn)程與比涂氧化鋁包裝材料的延緩大約2個月時(shí)間。其中，顏色變化最快的為牛蒡，在第三個月略有變化(表2)，第六個月適當(dāng)變深。馬鈴薯、蓮藕和芋頭到第六個月時(shí)色澤也開始變化(表2)。

2.3.3 含納米無機(jī)物的包裝材料 含納米無機(jī)物的包裝材料包裝的蔬菜變色進(jìn)程與蒸汽沉積氧化硅包裝材料的相近，但馬鈴薯、蓮藕在第三個月時(shí)色澤均無明顯變化，只有牛蒡和芋頭在第三個月時(shí)開始略有變色(表2)。

2.3.4 含丙烯酸樹脂層的包裝材料 含丙烯酸樹脂層的包裝材料包裝的四種蔬菜產(chǎn)品中，在第六個月時(shí)色澤才略有變化，到第十個月蓮藕和牛蒡的顏色逐漸加重，第十二個月四種蔬菜均變?yōu)辄S色(表2)。

3 討論

對于目前國內(nèi)普遍使用的包裝材料來說，大多數(shù)情況下其結(jié)構(gòu)為PET12μ/DL/ONY15μ/DL/CPP50～70μ 所組成(簡稱三層共擠材料，圖1)［8］。阻氧性一般≥40cc/m2·24h·85%RH·20℃，對于如牛蒡等容易氧化的食品物料來說，一個月之內(nèi)色澤就會發(fā)生明顯的變化。

表2 四種蔬菜用不同包裝材料包裝后貯藏過程中色澤的變化

表3 四種包裝材料的結(jié)構(gòu)組成

圖1 三層共擠材料的結(jié)構(gòu)與透氧性

本實(shí)驗(yàn)使用的四種包裝材料與普通的三層共擠材料比較，阻氧性能大大提高，但是，從以上的觀察結(jié)果中可以看出，這四種包裝材料仍然表現(xiàn)出不同程度的透氧性。由這四種包裝材料包裝的蔬菜在避光下貯存過程中所發(fā)生的色澤變化仍然是由于包裝袋外界向袋內(nèi)透入的氧氣造成氧化的結(jié)果。四種包裝材料各不相同的阻氧性效果是由它們各自的結(jié)構(gòu)所決定的。從表3中可以看出，四種包裝材料的基膜(PET)中間層(ONY)及密封層(CPP)均無大的差異，而主要區(qū)別在于阻氧層的材料不同［9－10］。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，蒸汽沉積氧化鋁材料的阻氧性最差，這是因?yàn)檎羝练e的氧化鋁呈晶體狀(圖2)，材料偏硬，發(fā)生曲折時(shí)特別容易被破壞，因而阻氧性降低［11］。

圖2 蒸汽沉積氧化鋁材料結(jié)構(gòu)示意圖

蒸汽沉積氧化硅材料的阻氧性高于蒸汽沉積氧化鋁材料是由于蒸汽沉積到PET基膜上的氧化硅顆粒呈無定形狀態(tài)，且如同玻璃纖維一樣比較柔軟(圖3)。它不容易被折斷，從而形成一層連續(xù)的高阻氧膜［12］。

圖3 蒸汽沉積氧化硅材料結(jié)構(gòu)示意圖

具有較高阻氧性的納米無機(jī)物材料是由于高分子有機(jī)材料中充填的納米無機(jī)物減緩了氧氣的透過速度和延長了氧氣通過的途徑(圖4)，但這種材料仍然達(dá)不到最理想的阻氧效果。

丙烯酸樹脂包裝材料的阻氧效果最佳。從材料的結(jié)構(gòu)角度看，基膜與尼龍層之間1μm厚的丙烯酸樹脂起到強(qiáng)有力阻氧的作用(圖5)。丙烯酸樹脂是由丙烯酸(Propoic acid，PAA)與甲基丙烯酸脂類單體共聚而成的高分子化合物，它實(shí)際上是有機(jī)玻璃的主要組成成分，因而富有彈性。丙烯酸樹脂包裝材料除高阻氧性能好而外，還具有持久的耐熱性，可承受135℃下60min的高溫處理，因而最適合高溫殺菌產(chǎn)品的包裝，而且在殺菌后其阻氧性也不變。同時(shí)適合用微波爐加熱;具有柔軟性，扭曲時(shí)其性能也不受影響;透明性好，內(nèi)部包裝的食物十分鮮艷，給消費(fèi)者以食欲和安全感，并在產(chǎn)品加工后便于檢查是否存在異物。

圖4 含納米無機(jī)物材料的結(jié)構(gòu)示意圖及阻氧原理

圖5 丙烯酸樹脂包裝材料的結(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié)論

如果易被氧化的加工蔬菜貨架期在一個月左右時(shí)，四種包裝材料均可以被選用;當(dāng)貨架期為三個月時(shí)，需選用蒸汽沉積氧化硅、納米無機(jī)物或丙烯酸樹脂的包裝材料;而貨架期延長到六個月到十個月時(shí)，只能選用含丙烯酸樹脂的包裝材料，它是目前耐熱性透明包裝材料中綜合性能最佳的一種高阻氧性包裝材料。目前市場上尚未見到可以使易氧化調(diào)理食品貨架期達(dá)到十個月以上保質(zhì)期的高阻氧透明包裝材料。因此，在這種情況下最好選擇非透明的鋁箔包裝材料。

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Effect of different oxygen barrier packaging materials on the color variation due to oxidation of processed vegetables

ZHANG Hong，LIU Yu－fang，HUANG Zhi－bing，XU Yang
(State Key Laboratory of Food Science and Technology，Sino－German Joint Research Institute，Nanchang University，Nanchang 330047，China)

The effects of four kinds of oxygen－barrier packaging materials，which are heat－resisting and transparent，on the quality of lotus root，potato，burdock and taro which were processed by retort method during their storage were compared.The processed vegetables after color－protective treatment，vacuum package and high－temperature sterilization were kept under room temperature and in shade.The oxygen－barrier capacity of the packaging materials was determined according to the degree of the color variation of the vegetables during their storage.It is indicated that oxygen－barrier capacities of the four kinds of packaging materials were those lined with acrylic acid resin layer，with silica－coated film，with inorganic nanocomposite and with vapor－deposited alumina in order.The effect of packaging material lined with acrylic acid resin layer on the color variation due to oxygen migration of the processed vegetables was minimum.Therefore，it is the best heat－resisting and transparent packaging materials with oxygen－barrier capacity at present.

oxygen－barrier capacity;packaging materials;vegetables;color variation due to oxidation

TS206

A

1002－0306(2011)06－0332－04

2010－03－10

張泓(1958－)，男，研究員，研究方向:食品工程。