電解式臭氧水對鹽漬青菜中微生物及風味的影響

蒲 佩,劉云利,厙 曉,錢 楊,李婭琳,蔣云露,車振明,饒 瑜*

(1.西華大學 食品與生物工程學院,四川 成都 610039；2.成都市食品藥品檢驗研究院,四川 成都 610039)

我國是世界上最大的蔬菜生產國和消費國,在2016年蔬菜產量達到77 403萬t,其中商業(yè)加工量為61 692萬t,占蔬菜生產總量的80%［1］。但由于新鮮蔬菜不易保存,在食用和加工前常采用高鹽鹽漬的方法使其長期儲藏。該方法因操作簡易,成本低廉,已成為我國古老和重要的蔬菜保藏方式。由于鹽漬蔬菜中鹽濃度過高(通常為8%～15%),因此食用或加工前需要進行脫鹽處理。在高鹽鹽漬過程中,蔬菜原料中的微生物受高滲環(huán)境抑制。脫鹽后鹽濃度大大降低,其中的微生物容易重新生長繁殖。另一方面,傳統(tǒng)脫鹽方法大多采用自來水沖洗或浸泡,自來水也會引入新的微生物。微生物的生長繁殖會導致生花、發(fā)粘、發(fā)軟等腐敗現(xiàn)象,對蔬菜產品的色香味帶來不利影響。

為了防止脫鹽后蔬菜產品腐敗變質,目前蔬菜加工產業(yè)大多通過添加化學防腐劑以抑制微生物生長。但實際生產中已發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有防腐劑已無法達到控制有害微生物生長的目的。有研究表明在國標規(guī)定的最大防腐劑添加量條件下,一些有害微生物仍能生長［2-4］。同時,現(xiàn)代消費者追求“純天然”的食品而杜絕防腐劑的添加。因此,如何在進行鹽漬蔬菜脫鹽的同時,有效控制蔬菜的微生物腐敗,已成為蔬菜加工行業(yè)迫切需要解決的問題。

多年來臭氧一直被認為是一種安全的食品殺菌劑,臭氧殺菌技術是現(xiàn)代食品工業(yè)采用的冷殺菌技術之一［5］。它不僅可用于食品的滅菌,而且可用于加工設備、包裝材料和生產車間等的消毒滅菌［6-7］,該技術具有殺菌迅速、殺菌譜廣、操作簡單等特點。臭氧在處理食品后可分解為氧氣,不殘留任何有害物質,也不會影響人體健康,而且成本低廉［8］?；诖?本研究分別采用電解式臭氧水和自來水對鹽漬蔬菜進行脫鹽處理,對比兩種處理方法對蔬菜中病原/腐敗微生物的影響,并從揮發(fā)性風味物質方面來分析不同方法脫鹽處理后蔬菜品質的變化。為利用臭氧水用于鹽漬蔬菜脫鹽提供了一定的參考和理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 實驗材料

含鹽量為11%的鹽漬青菜：購于當?shù)剞r貿市場。

1.1.2 實驗菌株

單核增生李斯特氏菌(Listeria monocytogenes)CICC 1.10753、陰溝腸桿菌(Enterobacter cloacae)CICC 1.2022、大腸桿菌(Escherichia coli)CICC 21525、金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)ATCC 6538。

1.1.3 培養(yǎng)基

胰蛋白胨大豆瓊脂(tryptose soya agar,TSA)培養(yǎng)基：胰蛋白胨15 g,大豆蛋白胨5 g,NaCl 5 g,瓊脂20 g用于配成1 000 mL的培養(yǎng)基,121℃滅菌30 min。

1.1.4 化學試劑

草酸(分析純)：天津市津東天正精細化學試劑廠；抗壞血酸(分析純)：成都市科龍化工試劑廠；2,6-二氯靛酚鈉鹽(純度≥98%)：上海源葉生物科技有限公司；蒽酮、無水葡萄糖(均為分析純)：天津市科密歐化學試劑有限公司；抗壞血酸、酒石酸鉀納、亞硫酸鈉、亞鐵氰化鉀、硫酸鋅(均為分析純)：成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

GCSJ-15-1-7電解式高濃度臭氧水機：武漢威蒙環(huán)?？萍加邢薰?；Centrifuge5804R冷凍離心機、LDZX-75KB立式壓力蒸汽滅菌器：德國Eppendorf公司；ZWY-100H恒溫培養(yǎng)振蕩器：上海智誠分析儀器制造有限公司；75μm PDMS/CAR固相微萃取頭：上海安譜科學儀器有限公司；QP2010plus氣相色譜質譜儀：蘇州科沃安生物科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 臭氧水脫鹽

本實驗所用的臭氧機在開機20 min后,使臭氧水中的臭氧質量濃度達到穩(wěn)定。將100 g鹽漬青菜若干在流動的臭氧水中進行浸泡脫鹽處理。處理時間梯度分別設為5 min、10 min、20 min、30 min、40 min,臭氧水濃度分別調至為6.0 mg/L、8.0 mg/L、10.0 mg/L、12.0 mg/L。再將各處理后的青菜晾干、榨汁,并用白陶土脫色后,于8 000 r/min的高速離心機離心10 min,取上清液用于各理化指標的檢測。

1.3.2 分析檢測

臭氧質量濃度測定：將100 mL臭氧水加入盛50 mL 2%碘化鉀(KI)的250 mL碘量瓶中,立即加入0.5 mol/L H2SO43 mL并封口,使溶液呈酸性,置暗處反應5 min,最后用0.005mol/LNa2S2O4標準溶液滴定(以1%淀粉溶液為指示劑)。

還原糖含量的測定［9-10］：采用3,4-二硝基水楊酸法(dinitrosalicylic acid,DNS)；總糖含量的測定［11］：采用蒽酮比色法；維生素C的測定［12-13］：采用2,6-二氯酚靛酚法。

微生物的測定：分別挑取陰溝腸桿菌(Enterobacter cloacae)、大腸桿菌(Escherichia coli)、單核增生李斯特菌(Listeriamonocytogenes)和金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)單克隆于TSA液體培養(yǎng)基中進行活化培養(yǎng),使其菌濃度達到約1.0×109CFU/mL。移取100 mL該菌懸液于裝有10L無菌蒸餾水的容器中,加入稱好的100g鹽漬青菜若干,攪拌均勻、封口后于37℃培養(yǎng)箱中靜置過夜。隨后將鹽漬青菜取出分為兩份,分別用流動的臭氧水和自來水進行脫鹽并實時取樣。將不同處理時間的青菜試樣加入已有900 mL無菌生理鹽水的錐形瓶,180 r/min振蕩10 min后,取該生理鹽水涂布平板,計數(shù)。以檢驗和對比自來水和臭氧水處理鹽漬青菜后對腐敗和病原微生物數(shù)量的影響。

脫鹽前后鹽漬青菜風味物質的測定［14］：采用固相微萃取(solid phasemicroextraction,SPME)-氣相色譜質譜聯(lián)用(gaschromatography-massspectrograph,GC-MS)法。

樣品前處理：待自來水和臭氧水處理后的青菜試樣表面水分晾干后剁成末狀,稱取5.0 g于25.0 mL的頂空萃取瓶中,在恒溫槽中保溫30min,然后插入SPME頂空取樣30min,將萃取頭插入GC進樣口,250℃解吸3 min后進樣分析。

氣相色譜條件：RET-5色譜柱(30m×0.32mm×0.25μm)彈性石英纖維毛細管柱；升溫程序：36℃保持3 min,以8℃/min升至160℃,保持2 min,再以13℃/min升至250℃,保持7min；載氣為氦氣(He),流速1.20mL/min,壓力62.2kPa,進樣方式：不分流。

質譜條件：電子電離(electronic ionization,EI)源,電子能量70 eV,接口溫度280℃,離子源溫度230℃,全掃描模式,掃描范圍：30～450 amu。

1.3.3 風味評價方法［15-16］

采用氣味活度值(odor activity value,OAV)評價各風味成分對樣品總體風味的貢獻,其計算公式如下：

OAV=C/T

式中：C為物質含量,%；T為感覺閾值,μg/kg。

OAV＜1,說明該物質對總體風味無實際作用；OAV＞1,說明該物質可能對總體風味有直接影響；且在一定范圍內,OAV越大說明該物質對總體風味貢獻越大。由于所研究樣品往往包含幾十甚至上百種揮發(fā)性化合物,絕對定量幾乎不可能。因此,食品風味研究領域一般用化合物的相對濃度Cr,代替絕對濃度進行分析。即：Cr≈C。化合物的相對濃度Cr可以通過峰面積歸一化法計算得到。

2 結果與分析

2.1 臭氧水處理鹽漬青菜后對常見腐敗菌和致病菌的殺滅情況

圖1 臭氧水和自來水處理后青菜樣品中陰溝腸桿菌(A)、大腸桿菌(B)、單核增生李斯特菌(C)和金黃色葡萄球菌(D)數(shù)量對比Fig.1 Comparison of the quantity of Enterobacter cloacae(A),Escherichia coli(B),Listeria monocytogenes(C)and Staphylococcus aureus(D)in the vegetable samples treated by ozone water and tap water

當臭氧質量濃度＞10mg/L時,工人長時間在此環(huán)境下工作,將對其身體造成毒害作用［17］。因此,本實驗中臭氧水選用質量濃度為6 mg/L。將鹽漬青菜樣品于腐敗菌或致病菌菌液中預處理后,分別用臭氧水和自來水對鹽漬青菜進行脫鹽處理［18-19］,不同處理時間后,青菜中的微生物濃度檢測結果如圖1所示。

由圖1可知,臭氧水浸泡脫鹽處理鹽漬青菜后,其微生物數(shù)量明顯下降。臭氧水處理5 min,對以上四種常見致病菌的殺滅率能達到95%；而相同情況下的自來水處理5min,對以上四種常見致病菌的殺滅率只有40%左右。隨著臭氧水處理時間的延長,殺菌效果也明顯增強,并且臭氧水處理的實驗結果明顯優(yōu)于自來水處理的實驗結果。臭氧水處理10 min后,鹽漬青菜中的常見致病菌基本被殺滅；同等條件下自來水處理10min,對以上四種常見致病菌的殺滅率只能達到75%左右,故自來水不能達到相同的處理效果［20］。因此,臭氧水處理鹽漬青菜后對常見腐敗菌和致病菌的殺滅情況明顯優(yōu)于自來水的脫鹽處理。

2.2 臭氧水處理鹽漬青菜后維生素C的變化情況

維生素C是青菜中重要的營養(yǎng)成分,新鮮青菜經腌制加工成鹽漬青菜后,仍含有較豐富的維生素C。維生素C作為一種抗氧化劑,具有很強的還原性,容易被臭氧氧化［21］。鹽漬青菜中維生素C的降解率隨臭氧質量濃度和處理時間的變化情況如圖2所示。

圖2 不同質量濃度臭氧水處理青菜樣品后維生素C的降解率結果Fig.2 Results of the degradation rate of vitamin C in the vegetable samples treated by different concentration of ozone water

由圖2可知,當臭氧質量濃度為6.0 mg/L時,5 min的脫鹽處理,青菜能夠保留了70%左右的維生素C；臭氧質量濃度提至10.0mg/L時,處理5min后青菜中僅存50%的維生素C,處理20 min后青菜中基本沒有維生素C。說明青菜中還原性維生素C的含量隨臭氧質量濃度的提高和處理時間的延長逐漸降低,這是由于維生素C具有還原性,臭氧處理時易造成維生素C的氧化。當臭氧質量濃度為8.0 mg/L時,短時間的處理(10 min以內)還能保留50%以上的還原性維生素C；當臭氧質量濃度為6.0 mg/L時,長達30 min的處理時間仍能保留50%以上的還原性維生素C。因此,在鹽漬青菜脫鹽過程中,要使其中的維生素C盡量保留,應嚴格控制臭氧水的質量濃度和處理時間。

2.3 臭氧水處理對鹽漬青菜還原糖和總糖含量的影響

鹽漬青菜中的總糖含量是指青菜中所含的各種可被人類利用的糖類物質的總和,還原糖(主要是葡萄糖、果糖、麥芽糖)是青菜中重要的風味成分和營養(yǎng)成分。臭氧水處理鹽漬青菜對還原糖和總糖含量的影響分別如表1和表2所示。

表1 不同濃度臭氧水處理后對青菜樣品中還原糖含量的變化Table 1 Changes of the reducing sugar contents in the vegetable samples treated by different concentration of ozone water mg/100g

表2 不同濃度臭氧水處理后青菜樣品中總糖含量的變化Table 2 Changes of total sugar contents in the vegetable samples treated by different concentration of ozone water mg/100g

由表1和表2可知,臭氧質量濃度及臭氧處理時間對鹽漬青菜中還原糖和總糖均沒有顯著影響(P＞0.05)。隨著臭氧水質量濃度及處理時間的系列變化,還原糖的含量始終維持在76.56～80.95 mg/100 g,經統(tǒng)計分析知,臭氧水的質量濃度和處理時間對其沒有顯著影響(P＞0.05)；總糖的含量為126.64～136.50 mg/100 g,但經統(tǒng)計分析知,臭氧水的質量濃度和處理時間對其也沒有顯著影響(P＞0.05)。其一方面因為還原糖和總糖絕大部分存在于細胞內,有細胞膜及細胞壁的保護作用,因此低質量濃度的臭氧水對青菜短時間的流水浸泡不易進入細胞內與還原糖反應；另一方面因為還原糖的還原性比較弱,也造成不易與臭氧水發(fā)生反應［22］。這與孔凡春等［22］的研究結果一致。

2.4 臭氧水和自來水處理對鹽漬青菜中揮發(fā)性風味物質的影響

根據(jù)上述結果,確定以質量濃度為6.0 mg/L的臭氧水對鹽漬青菜進行脫鹽處理10 min,利用GC-MS檢測分析和比較臭氧水與自來水脫鹽對鹽漬青菜可揮發(fā)性風味成分的影響,結果如表3所示。

表3 臭氧水和自來水處理與未處理的青菜樣品中可揮發(fā)性成分含量及種類的對比Table 3 Comparison of contents and kinds of volatile compounds in the vegetable samples by ozone water treatment,tap water treatment and without treatment

續(xù)表

由表3可知,用臭氧水和自來水對鹽漬青菜進行脫鹽處理都會在不同程度上影響青菜的風味成分。臭氧水由于自身的強氧化性,在脫鹽過程中能引起某些風味成分發(fā)生氧化還原反應,從而改變青菜的風味。由表3知,臭氧水處理鹽漬青菜后,揮發(fā)性風味發(fā)生較大變化并且醛類、烯類物質增多。采用氣味活度值(OAV值)評價各成分對青菜總體風味的影響［23］。如本實驗結果中乙醇的相對含量為43.3%,感官閾值為7.390 0 g/L,得到氣味活度值為0.058 66＜1,故乙醇對總體風味無實際作用；再如月桂烯的百分含量為0.5%,感官閾值為0.0011g/L,得到氣味活度值為4.5455＞1,故月桂烯對總體風味有直接作用。結果表明,鹽漬青菜的主體風味物質為醛類、烯類,而酯類物質對其影響不大。采用自來水脫鹽后,風味物質種類未發(fā)生明顯變化但是濃度明顯降低。自來水脫鹽對蔬菜風味的影響主要由于沖洗和稀釋。

3 結論

臭氧是一種極不穩(wěn)定的物質［24］,它可以自動分解成無毒的羥基或其他自由基,也可以在物質的表面發(fā)生氧化反應,從而有效殺滅鹽漬蔬菜中絕大多數(shù)病原和腐敗微生物,已越來越多的應用于鹽漬蔬菜的脫鹽處理上［25］。本研究表明,臭氧質量濃度為6.0 mg/L的電解式臭氧水對鹽漬青菜處理10 min時,對致病菌和腐敗菌的殺滅率可達100%。相同條件下對維生素C的降解較低,能保留50%以上的維生素C；對還原糖和總糖的含量無顯著影響(P＞0.05)。但臭氧水會引起鹽漬青菜中風味物質種類的變化即醛類、烯類揮發(fā)性成分增多,進而影響青菜的風味。本研究為電解式臭氧水在鹽漬青菜脫鹽中的應用提供了一定的參考。

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