γ射線輻照對生濕面條殺菌效果及品質(zhì)的影響

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(1.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,遼寧沈陽 110866; 2.北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院,北京 102442; 3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工所,北京 100193)

面條是深受我國人民喜愛的一種面食,目前國內(nèi)市場上有較長貨架期的面條制品絕大多數(shù)為干制品[1],生濕面條是不同于掛面、油炸方便面的又一種方便面食。生濕面條具有含水量高、營養(yǎng)價值高、口感勁道爽滑的特點,相比掛面與油炸方便面,更符合現(xiàn)代人對營養(yǎng)與口感的需求。但卻因其含水量較高、微生物易于繁殖、貨架期較短、不便于儲存和運輸?shù)仍?大大阻礙了生濕面條的發(fā)展。生濕面條滅菌的傳統(tǒng)工藝是通過加入天然有機酸降低pH、熱殺菌(如巴氏殺菌、蒸汽殺菌等)以及添加防腐劑等方法抑制微生物的生長繁殖[2]。但由于傳統(tǒng)工藝對生濕面條品質(zhì)影響較大,且化學(xué)防腐劑存在較大的安全隱患[3],因此探索一種新的生濕面條的殺菌方法極為必要。

食品輻照技術(shù)是一種高新冷殺菌手段,被譽為21世紀(jì)食品綠色加工技術(shù),已被廣泛應(yīng)用于食品殺菌中。根據(jù)中國輻射加工行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,輻照食品以每年20%的速度增長[4]。食品輻照技術(shù)的射線來源有很多種,如γ射線、電子束、X射線等,在國內(nèi)應(yīng)用較廣泛的是γ射線,γ射線屬于不帶電的電磁輻射[5]。與傳統(tǒng)食品加工方法相比,食品輻照加工技術(shù)具有無污染、無化學(xué)殘留、節(jié)能、保持食品營養(yǎng)品質(zhì)及風(fēng)味等優(yōu)點[5-6],但在生濕面條中的研究鮮有報道。對生濕面條殺菌的研究多集中在傳統(tǒng)高溫及防腐劑殺菌,如謝沁[7]、任順成[8]、謝佩文[3]等人雖分別利用微波、防腐劑、酒精延長了對生濕面條的保質(zhì)期,但仍未完全避免防腐劑的使用。而Man Li[9]將水分活度降低劑與γ射線結(jié)合使用,研究了生濕面條貨架期內(nèi)的品質(zhì),結(jié)果表明輻照會延長生濕面條的貨架期且不會對品質(zhì)產(chǎn)生影響。

目前,國內(nèi)外應(yīng)用γ射線輻照對生濕面條保鮮的研究也較少,本文以生濕面條為研究對象,采用不同劑量的γ射線輻照處理生濕面條,探究殺菌效果及品質(zhì)隨輻照劑量變化的規(guī)律,比較γ射線輻照處理前后對生濕面條的品質(zhì)影響,為食品輻照技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬提供依據(jù),為生濕面條的殺菌提供一種新的方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

生濕面條 實驗室制備;食品級聚乙烯自封袋 寧波得力文具有限公司;平板計數(shù)瓊脂、孟加拉紅培養(yǎng)基 北京陸橋技術(shù)股份有限公司;氯化鈉、75%乙醇 分析純,北京化工廠;重鉻酸鉀銀劑量計 中國計量科學(xué)院。

生化培養(yǎng)箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 天津中環(huán)實驗電爐有限公司;潔凈工作臺 蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司;立式壓力蒸汽滅菌鍋 上海博訊實業(yè)有限公司;電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司;無菌均質(zhì)器 寧波新芝生物科技股份有限公司;WSC-S型色差計 上海精密科學(xué)儀器有限公司;質(zhì)構(gòu)儀 美國博勒飛公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 濕面條的制備 采用面條機配套量杯稱取面粉兩滿杯約600 g,按量杯加水210 g,采用自動和面壓條模式制作面條(面條機及量杯均用75%酒精消毒)。制作好的生濕面條在超潔凈工作臺中稱重分裝,每包25 g,用聚乙烯自封袋(輻照滅菌)包裝,儲藏于4 ℃冰箱中待輻照。

1.2.2 輻照處理 在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工所輻照中心進行γ射線輻照處理,輻射源源強為1.5×105Ci,劑量率約20 Gy/min。輻照過程經(jīng)中國計量科學(xué)院標(biāo)定的重鉻酸鉀銀劑量計進行劑量跟蹤。γ射線輻照的設(shè)定劑量為0、1、2、3、4、5 kGy,實測劑量為0、0.95、1.89、2.86、3.76、4.91 kGy。以上每個樣品均做3組平行,輻照后樣品儲藏于4 ℃冰箱中待測。

1.2.3 微生物總數(shù)的測定 菌落總數(shù)檢測方法參照GB 4789.2-2010《食品微生物學(xué)檢驗菌落總數(shù)測定》[10]進行。霉菌總數(shù)檢測方法參照GB 4789.15-2010《食品微生物學(xué)檢驗霉菌和酵母計數(shù)》[11]進行。

1.2.4 水分含量的測定 檢測方法參照GB 5009.3-2010《食品衛(wèi)生檢驗方法食品中水分的測定方法》[12]中的第一法:直接干燥法進行測定。

1.2.5 色度的測定 色度的測定參照Man Li[13]、Jridi M[14]的方法進行。用色差計測定生濕面條的色澤變化。儀器經(jīng)過預(yù)熱、校準(zhǔn)后,選擇參數(shù)L*、a*、b*表示,取適量生濕面條樣品平鋪填滿樣品槽,放在光源下進行測定。每個輻照劑量測定3組平行。

1.2.6 蒸煮特性的測定

1.2.6.1 蒸煮吸水率的測定 稱取約10 g生濕面條(水分含量ω為1.2.4測定)放入500 mL沸騰蒸餾水中烹煮到最佳蒸煮時間,撈出面條,在漏勺上瀝干10 min,稱重記為m2,蒸煮吸水率計算公式如式(1)所示[8]:

式(1)

式中:m1-煮前面條質(zhì)量,g;m2-煮后面條質(zhì)量,g;ω-煮前面條的水分含量,%。

1.2.6.2 蒸煮損失率的測定 將1.2.6.1煮完面條剩余面湯冷卻至常溫后,倒入500 mL容量瓶定容,混勻,用量筒量取100 mL面湯,倒入烘至恒重的燒杯中,放入105 ℃烘箱中待水分蒸發(fā)至恒重,計算蒸煮損失率。實驗進行3組平行。蒸煮損失率計算公式如式(2)所示[8]:

式(2)

式中:m-500 mL面湯中干物質(zhì)的重量,g;m1-煮前面條重量,g;ω-煮前面條的水分含量,%。

1.2.7 質(zhì)構(gòu)特性的測定 參照Jridi M[14]、Mudgil D[15]等的方法,將1.2.6煮后的面條放在質(zhì)構(gòu)儀載物臺上,選用TA41探頭,選取TPA模式進行實驗。質(zhì)構(gòu)儀設(shè)定參數(shù)為:測試速度8 mm/s,感應(yīng)力4.5 g,壓縮時間1 s,壓縮距離1.5 mm。測定指標(biāo)為:Hardness(硬度)、Adhesiveness(粘性)、Springiness(彈性)、Chewiness(咀嚼性)。每個樣品重復(fù)6次。

1.2.8 感官評價 感官評價方法參照王小明[16]的方法,選取對生濕面條品質(zhì)感官影響較大的指標(biāo)作為主要評價指標(biāo),選取指標(biāo)分別為:韌性、口感、粘性、表觀狀態(tài)、色澤、異味、綜合評分七個指標(biāo)。選取7人根據(jù)個人喜好進行感官評分,每個指標(biāo)滿分10分,具體評分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 生濕面條感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 The sensory score standard of wet raw noodles

1.2.9 數(shù)據(jù)分析 采用Excel 2010軟件對實驗數(shù)據(jù)進行整理繪圖,用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析,并進行Duncans’差異顯著性分析,p<0.01為極顯著,p<0.05為差異顯著,p>0.05為不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 γ射線對生濕面條殺菌效果的影響

圖1 γ射線輻照對生濕面條菌落總數(shù)的影響Fig.1 Effect of gamma ray irradiation on the total number of colonies in wet raw noodle注：圖中字母不同表示差異性達顯著水平(p<0.05)，圖2、圖3同。

圖2 γ射線輻照對生濕面條霉菌總數(shù)的影響Fig.2 Effect of gamma ray irradiation on the total number of molds in wet raw noodles

2.2 γ射線對生濕面條色澤的影響

L*值表明測試樣品的明亮度,L*值越大,樣品越明亮,品質(zhì)越好。由表2可知,隨著劑量的增加,生濕面條的明度不斷增大。與對照組相比,在1～3 kGy劑量范圍內(nèi)明度值變化不顯著(p>0.05);但當(dāng)劑量上升到4～5 kGy時,生濕面條明度值L*顯著高于對照組(p<0.05),說明γ射線輻照處理在一定劑量范圍內(nèi)能夠顯著改善生濕面條的明亮度,該結(jié)果與董丹[21]的結(jié)果略有差異,推測可能由于實驗原料不同,內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)及物質(zhì)組成不同,導(dǎo)致了其不同的結(jié)果,而導(dǎo)致這種現(xiàn)象的原因有待進一步研究。

b*值代表樣品的黃度,b*值越大,說明顏色越偏黃,從表2中可以看出γ射線輻照處理的實驗組黃度值b*隨劑量的增加呈現(xiàn)出先增加后下降的趨勢,在2～4 kGy時b*值明顯高于對照組的b*值(p<0.05),說明2～4 kGy內(nèi),γ射線輻照會造成生濕面條黃度值的增加,導(dǎo)致生濕面條色澤偏黃。Naresh K[22]用γ射線輻照處理芒果汁發(fā)現(xiàn)其顏色b*值隨輻照劑量上升,Shahab[23]利用γ射線輻照處理多糖生物聚合膜發(fā)現(xiàn)膜的b*值上升,Bashir[24]利用γ射線輻照淀粉同樣發(fā)現(xiàn)黃度上升,以上報道均與本實驗結(jié)果一致。γ射線造成生濕面條色澤改變的原因尚不明確,但蘇潤洲[25]等人用紫外光輻照浸漬紙后,發(fā)現(xiàn)碳原子價態(tài)發(fā)生變化,生成新的有機物時顏色變黃,同時氧含量增加,碳氧相對含量比均降低,浸漬紙表面部分被氧化。由此推測,γ射線輻照時生濕面條變黃的原因可能由于碳、氮、氧等原子的價態(tài)變化及面條本身存在導(dǎo)致褐變的多酚氧化酶等共同作用的結(jié)果,研究有待于進一步的深入。

表2 γ射線輻照對生濕面條色澤的影響Table 2 Effect of gamma ray irradiation on the colors of wet raw noodles

注：同列不同字母表示差異顯著(p<0.05),表3～表5同。

2.3 γ射線對生濕面條水分含量的影響

不同劑量γ射線處理的生濕面條的水分含量變化見圖3。由圖3可知,經(jīng)輻照處理的生濕面條中水分含量隨著劑量的增加呈緩慢上升的趨勢,但與對照組相比差別不顯著(p>0.05)。說明γ射線輻照處理對生濕面條中水分含量的影響不大,能夠較好的保持生濕面條原有的水分,本實驗結(jié)果與Zhang K[26]、楊偉[27]等人的實驗結(jié)果相似。水分多在和面環(huán)節(jié)分布在面筋蛋白中,面筋蛋白的結(jié)構(gòu)決定了面團的持水性,γ射線輻照對生濕面條水分含量沒有明顯的影響,原因可能是輻照對面筋蛋白的功能性影響較小。

圖3 γ射線輻照對生濕面條水分含量的影響Fig.3 Effect of gamma ray irradiation on the water content in wet raw noodles

2.4 γ射線對生濕面條蒸煮特性的影響

吸水率和損失率是面條品質(zhì)評價的重要指標(biāo),面條吸水率大,蒸煮損失率小,其品質(zhì)相對較好。不同劑量γ射線輻照處理后生濕面條蒸煮吸水率和損失率的變化列于表3。由表3可知,經(jīng)γ射線輻照處理的生濕面條吸水率隨輻照劑量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。與對照組相比,1～4 kGy劑量范圍內(nèi)γ射線輻照對吸水率的影響不顯著(p>0.05);γ射線輻照5 kGy時吸水率最低,為126.12%,與對照相比有顯著差異(p<0.05),但僅降低了3.55%。與對照相比,2～5 kGy的γ射線輻照處理后的生濕面條蒸煮損失率變化不顯著(p>0.05),1 kGy輻照處理能顯著降低生濕面條的蒸煮損失率(p<0.05)。面筋蛋白構(gòu)成了生濕面條的骨架,申瓅航[28]指出如凍藏等過程會使面筋蛋白的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸變得疏松,孔洞變大,面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)逐漸弱化;Shi[29]發(fā)現(xiàn)輻照劑量增加會破壞肌源蛋白結(jié)構(gòu),增加表面疏水性。由上述報道推測,當(dāng)γ射線輻照達到一定劑量時,面筋蛋白結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,碳骨架變得松散,蛋白質(zhì)的交聯(lián)導(dǎo)致面團中親水基團減少[30],從而導(dǎo)致5 kGy時吸水率下降;但Matloubi[31]實驗指出γ射線輻照會對嬰兒食品中蛋白質(zhì)產(chǎn)生一定破壞作用,但負面影響不大,對于蒸煮損失率而言,與1 kGy時交聯(lián)度高,淀粉膨潤困難,溶解性降低,面條煮后不易糊湯,品質(zhì)較好,損失率小[32]。

表3 γ射線輻照對生濕面條蒸煮特性的影響Table 3 Effect of gamma ray irradiation on the cooking quality of wet raw noodles

2.5 γ射線對生濕面條質(zhì)構(gòu)特性的影響

由表4可見,γ射線輻照處理后的生濕面條的硬度值隨輻照劑量增大而上升,1～3 kGy范圍內(nèi)的輻照劑量對生濕面條的硬度值影響不顯著(p>0.05),4、5 kGy對生濕面條的硬度值影響顯著(p<0.05);咀嚼性隨著劑量的增加呈現(xiàn)先降低后增大的趨勢,但γ射線輻照處理對生濕面條咀嚼性影響不顯著(p>0.05);粘性為負值,其絕對值越大,表明粘度越大。從表4可見,隨著輻照劑量的增加粘性呈現(xiàn)先降低后增大的趨勢;方差分析結(jié)果表明,不同劑量的γ射線輻照處理后與對照相比對粘性變化不顯著(p>0.05)。彈性是樣品經(jīng)過第一次壓縮以后能夠再恢復(fù)的程度,彈性越大越有嚼勁。由表4可見,不同劑量的γ射線輻照處理對生濕面條的彈性影響不顯著(p>0.05)。以上結(jié)果說明,γ射線輻照對粘性、咀嚼性和彈性影響不大,但一定劑量范圍內(nèi)的γ射線輻照后生濕面條的硬度增加。本實驗中硬度的變化的原因尚不明確,結(jié)合本實驗中吸水率的結(jié)果來看,可能是由于蛋白結(jié)構(gòu)變化,蛋白質(zhì)吸水膨脹的趨勢減弱和淀粉結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致的;也可能是由于淀粉的老化造成的,一定劑量的γ射線輻照處理對生濕面條的淀粉分子結(jié)構(gòu)造成影響,使分子鏈上的氫鍵更容易締合;本研究水分含量雖然變化不大,但水分可能部分從無定形區(qū)擴散到結(jié)晶區(qū)[33],使淀粉更容易老化。

表4 γ射線輻照對生濕面條質(zhì)構(gòu)特性的影響Table 4 Effect of gamma ray irradiation on the texture quality of wet raw noodles

表5 γ射線輻照對生濕面條感官評分的影響Table 5 Effect of gamma ray irradiation on the sensory score of wet raw noodles

注：各項目均為10分制下的得分。

2.6 感官評價

表5為不同劑量γ射線輻照后生濕面條的感官評分結(jié)果,結(jié)果表明γ射線輻照處理對韌性、表觀狀態(tài)及綜合評分影響不顯著(p>0.05);對于口感的評價結(jié)果可以看出,4 kGy以下輻照樣品口感的評分均高于對照,其中,1 kGy的評分顯著高于對照組評分(p<0.05),其它與對照沒有顯著的差別(p>0.05);5 kGy輻照的樣品評分略低于對照,但差別不顯著(p>0.05);對于粘性而言,輻照樣品的粘性評分均高于對照組,但與對照組相比僅1、3、5 kGy對粘性評分影響顯著(p<0.05)。色澤評分隨著輻照劑量的增加呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢,5 kGy評分最低,色澤最差,且只有5 kGy對色澤評分與對照差異顯著(p<0.05),該結(jié)果與黃度值b*的結(jié)果略有不同,說明雖然2～4 kGy黃度變化顯著,但人的肉眼未能察覺。

3 結(jié)論

γ射線輻照對生濕面條的殺菌效果十分顯著,能夠有效殺死細菌及霉菌,且γ射線輻照殺死細菌的效果優(yōu)于霉菌。γ射線輻照在低于4 kGy時會提高生濕面條的明度,使生濕面條亮度增加;但2～4 kGy黃度值增加,顏色發(fā)黃,但仍在感官接受范圍內(nèi)。對于蒸煮特性而言,γ射線輻照在低于4 kGy時未對蒸煮吸水率造成不良影響；在2～4 kGy時未對蒸煮損失率造成不良影響。γ射線輻照處理對咀嚼性、粘性和彈性沒有明顯的影響,劑量高于4 kGy時硬度明顯增加。與質(zhì)構(gòu)特性結(jié)果相比,感官評價中粘性評分較高,色澤評分較低。綜上所述,冷殺菌方式γ射線輻照對生濕面條殺菌效果顯著,在不影響品質(zhì)特性的前提下,不超過4 kGy輻照劑量能有效提高生濕面條的衛(wèi)生安全性。

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