真空袋裝紅糟姜酸生產(chǎn)工藝及貨架期預(yù)測(cè)

楊琪，黃菊，彭詩泳，毛瑞豐

(廣西大學(xué) 輕工與食品工程學(xué)院,南寧 530004)

紅糟酸是我國一種傳統(tǒng)發(fā)酵蔬菜，主要以紅曲霉菌[1]、乳酸菌為特色發(fā)酵菌。紅糟酸大類屬醬腌菜，具有營養(yǎng)豐富[2]、色澤鮮亮、香味獨(dú)特、口感脆嫩、酸辣適口的特點(diǎn)，并且有調(diào)節(jié)食欲和防治消化道傳染病的功效，因此深得當(dāng)?shù)厝藗兊南矏?。作為廣西大瑤山地區(qū)的特色健康食品，紅糟姜酸是餐桌上一道亮麗的風(fēng)景線。目前紅糟酸常見的包裝形式有泡菜壇和透明塑料罐，前者笨重、不便攜帶，后者保存期限不長，約45 d，開封后需盡快食用。

殺菌是食品工業(yè)質(zhì)量安全控制的關(guān)鍵工序[3]，巴氏殺菌(pasteurization，PT)因其設(shè)備簡單、成本低、殺滅微生物的效果理想，是生產(chǎn)上常用的熱殺菌方式。張艷等[4]利用巴氏殺菌處理抽真空的韓國泡菜樣品，發(fā)現(xiàn)在65 ℃進(jìn)行30 min殺菌處理能夠有效殺滅腐敗菌，使保質(zhì)期可達(dá)到180 d。周子平等[5]研究殺菌方式對(duì)泡菜品質(zhì)變化的影響。王梅等[6]對(duì)佛手瓜醬腌菜脆度的研究得出醬腌菜的最佳巴氏殺菌工藝為殺菌溫度85 ℃、殺菌時(shí)間10 min。王琳等[7]發(fā)現(xiàn)在殺菌溫度80 ℃、時(shí)間5 min、雙乙酸鈉10 g/kg的條件下，真空包裝麻醬調(diào)味料的貨架期延長了25%。本實(shí)驗(yàn)將巴氏殺菌引入真空袋裝紅糟姜酸產(chǎn)品的制作工藝中。

真空包裝也稱減壓包裝，是將包裝容器內(nèi)的空氣抽盡并密封，使容器內(nèi)處于高度減壓狀態(tài)，空氣稀少，相當(dāng)于低氧效果，能夠抑制需氧菌生長繁殖，以達(dá)到食品保持新鮮、無病腐發(fā)生的目的。真空處理應(yīng)用廣泛[8]，胡秀虹等[9]將天然防腐劑、真空包裝和殺菌處理3種方法聯(lián)合應(yīng)用于腌制韭菜根中，有效延長腌制韭菜根的保質(zhì)期至6個(gè)月左右。梅明鑫等[10]研究發(fā)現(xiàn)鋁箔包裝比透明包裝更有利于延緩腌制白蘿卜品質(zhì)發(fā)生劣變。Zhao等[11]發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的鹽溶液包裝相比，真空包裝對(duì)生物胺、亞硝酸鹽和氨基酸態(tài)氮的產(chǎn)生抑制效果最好。

食品加速貨架期實(shí)驗(yàn)(ASLT)是一種有效、快速預(yù)測(cè)食品貨架期的方法，現(xiàn)在已經(jīng)被大量地應(yīng)用在食品科學(xué)的研究中，如面包[12]、泡菜[13-14]等。本文以紅糟姜酸為原料，引用Q10方法，通過加速貨架期實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)了真空袋裝紅糟姜酸產(chǎn)品的貨架期。

本實(shí)驗(yàn)以紅糟姜酸為原料，通過改變紅糟姜酸的包裝形式，選擇適合的殺菌條件和真空包裝條件，從而確保紅糟姜酸的品質(zhì)穩(wěn)定性和安全性，并使用一些現(xiàn)代化、輕巧、便于攜帶的包裝材料，打破由于包裝運(yùn)輸而帶來的銷售限制，有利于紅糟姜酸的推廣、銷售，為紅糟姜酸從地區(qū)性熱銷美食發(fā)展為全國性甚至全球性熱銷美食提供了可能性。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

紅糟：產(chǎn)于廣西武宣；生姜、食鹽、米酒、辣椒、蒜米、純鋁箔包裝袋：市售；平板計(jì)數(shù)瓊脂。

pH計(jì)；TMS-PRO質(zhì)構(gòu)儀；MZ-320真空包裝機(jī)；HH.S21-6電熱恒溫水浴鍋；WYT-15型手持折光儀；電磁爐；匙、燒杯、玻璃棒、量筒、刀具、案板：由實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

真空袋裝紅糟姜酸生產(chǎn)工藝見圖1。

圖1 真空袋裝紅糟姜酸生產(chǎn)工藝圖Fig.1 Production process of vacuum bagged red vinasse ginger acid

1.2.2 實(shí)驗(yàn)工藝操作要點(diǎn)

1.2.2.1 紅糟姜酸的制作

選取完好、新鮮、無病害、無霉?fàn)€、無機(jī)械損傷的生姜，洗凈晾曬2～3 d備用。按一層紅糟一層生姜的順序把材料放進(jìn)泡菜壇中(最后一層為紅糟)，再加上食鹽，最后倒入米酒。腌制10 d得到成熟紅糟姜酸[15]。

1.2.2.2 真空包裝

新產(chǎn)品采用20絲的純鋁箔真空袋對(duì)腌制成熟的紅糟姜酸進(jìn)行包裝，凈含量：每袋20 g，封口真空度≤-0.1 MPa。

1.2.2.3 殺菌冷卻

樣品采用水浴法進(jìn)行巴氏殺菌，待殺菌完成后將樣品放入清水中冷卻至室溫，即為成品。

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn)

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，分別選取真空度(-0.04，-0.06，-0.08，-0.1 MPa)、殺菌時(shí)間(10，15，20，25 min)、殺菌溫度(65，70，75，80 ℃)3個(gè)因素為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，考察這3個(gè)因素對(duì)真空袋裝紅糟姜酸產(chǎn)品菌落總數(shù)、感官評(píng)分、質(zhì)構(gòu)的影響。

1.2.4 正交實(shí)驗(yàn)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，以感官評(píng)分為評(píng)價(jià)指標(biāo)，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，綜合觀察3個(gè)因素對(duì)真空袋裝紅糟姜酸產(chǎn)品的品質(zhì)影響。實(shí)驗(yàn)因素和水平見表1。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.2.5 感官指標(biāo)與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

采用感官評(píng)定法對(duì)紅糟酸進(jìn)行感官評(píng)定。請(qǐng)食品工程學(xué)院研究生(10人)分別從色澤、香味、滋味和質(zhì)地4個(gè)方面對(duì)新型紅糟產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)定，感官評(píng)價(jià)總分為100分。評(píng)分結(jié)果以10人綜合評(píng)分的平均值表示。感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 紅糟姜酸感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory scoring standards of vacuum bagged red vinasse ginger acid

1.2.6 真空袋裝紅糟姜酸產(chǎn)品貨架期預(yù)測(cè)

經(jīng)過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)得到的最優(yōu)條件(真空度為-0.1 MPa，殺菌溫度為75 ℃，殺菌時(shí)間為10 min)制成的真空袋裝紅糟姜酸產(chǎn)品，采用加速貨架期實(shí)驗(yàn)法(ASLT)對(duì)其貨架期進(jìn)行預(yù)測(cè)。本實(shí)驗(yàn)采用Q10法進(jìn)行預(yù)測(cè)，設(shè)置溫差為10 ℃的兩個(gè)溫度(35，45 ℃)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。加速實(shí)驗(yàn)的加速條件和抽樣實(shí)驗(yàn)見表3，通過測(cè)定產(chǎn)品在貯藏過程中硬度、pH值的變化，直至達(dá)到貨架期終點(diǎn)(貨架期終點(diǎn)由同一批樣品常溫放置直至感官上已具有不可接受性的樣品測(cè)得)，以此預(yù)測(cè)產(chǎn)品的貨架期。

表3 加速貨架期實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 3 Accelerated shelf life test design

1.2.7 指標(biāo)測(cè)定方法

硬度采用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定；pH采用pH計(jì)測(cè)定，參照GB/T 10468-1989《水果和蔬菜產(chǎn)品pH值的測(cè)定方法》，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次并取平均值；菌落總數(shù)參照GB 4789.2-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 真空度、殺菌時(shí)間、殺菌溫度對(duì)感官評(píng)分的影響

由圖2～圖4可知，真空度、殺菌時(shí)間、殺菌溫度這3個(gè)因素都影響新產(chǎn)品的感官評(píng)分，其中隨著真空度的增加，感官評(píng)分隨之增加；隨著殺菌時(shí)間的增加與殺菌溫度的升高，感官評(píng)分呈下降趨勢(shì)。由圖2可知，低真空度包裝的真空袋裝紅糟姜酸產(chǎn)品評(píng)分較低，可能是包裝內(nèi)氣體留存較多，給微生物的生長繁殖提供了條件，內(nèi)容物也隨之反應(yīng)，導(dǎo)致口感、香味減弱；真空度在-0.06～-0.08 MPa上升較緩，說明這兩個(gè)真空度對(duì)紅糟酸的保藏效果相當(dāng)，但當(dāng)真空度上升到-0.1 MPa時(shí)，感官評(píng)分以較大幅度上升到90分，感官最優(yōu)。說明真空包裝的真空度越高，所形成的無氧環(huán)境更能減弱微生物對(duì)紅糟姜酸品質(zhì)的影響。

圖2 真空度對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.2 Effect of vacuum degree on sensory score

圖3 殺菌時(shí)間對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.3 Effect of sterilization time on sensory score

圖4 殺菌溫度對(duì)感官評(píng)分的影響Fig.4 Effect of sterilization temperature on sensory score

由圖3可知，殺菌時(shí)間越長，感官評(píng)分越低。殺菌時(shí)間在10～15 min時(shí)，感官評(píng)分下降較緩，15 min以后，感官評(píng)分以較大幅度下降。主要原因是隨著殺菌時(shí)間的增加，內(nèi)容物發(fā)生了出水現(xiàn)象，影響香味與滋味，且殺菌時(shí)間越久，紅糟姜酸的硬度下降，影響口感。

由圖4可知，殺菌溫度越高，感官評(píng)分越低。殺菌溫度從65 ℃上升到70 ℃，感官評(píng)分下降非常緩慢，從70 ℃上升到75 ℃再到80 ℃感官評(píng)分下降較快。表明75 ℃以后溫度對(duì)紅糟姜酸的質(zhì)地影響較大，這可能是原果膠在加熱條件下水解成果膠和果膠酸，使細(xì)胞間失去黏結(jié)性而變得松軟，脆度隨之下降，從而影響感官[16]。

2.1.2 真空度、殺菌時(shí)間、殺菌溫度對(duì)質(zhì)構(gòu)的影響

由圖5～圖7可知，真空度、殺菌時(shí)間、殺菌溫度這3個(gè)因素都影響紅糟姜酸的硬度和咀嚼性，其中產(chǎn)品包裝的真空度越高，紅糟姜酸的硬度越大、咀嚼性越好；隨著殺菌時(shí)間的增加與殺菌溫度的升高，其硬度和咀嚼性呈下降趨勢(shì)。由圖5可知，低真空度硬度較小，可能是包裝內(nèi)氣體留存較多，給微生物的生長提供了條件，導(dǎo)致紅糟姜酸變軟，硬度和咀嚼性下降；當(dāng)真空度為-0.06～-0.08 MPa時(shí)上升較緩，說明這兩個(gè)真空度對(duì)紅糟酸的保藏效果相當(dāng)，但當(dāng)真空度上升到-0.1 MPa時(shí)，硬度變化不大，最接近傳統(tǒng)新鮮產(chǎn)品，新鮮產(chǎn)品硬度為56.01 N。

圖5 真空度對(duì)質(zhì)構(gòu)的影響Fig.5 Effect of vacuum degree on texture

圖6 殺菌時(shí)間對(duì)質(zhì)構(gòu)的影響Fig.6 Effect of sterilization time on texture

圖7 殺菌溫度對(duì)質(zhì)構(gòu)的影響Fig.7 Effect of sterilization temperature on texture

由圖6可知，殺菌時(shí)間越長，紅糟姜酸的硬度、咀嚼性變化越大。殺菌時(shí)間從10 min上升到15 min時(shí)，硬度、咀嚼性下降較緩，15 min以后硬度和咀嚼性以較大幅度下降。

由圖7可知，殺菌溫度從70 ℃上升到75 ℃時(shí)，硬度和咀嚼性下降非常緩慢，從75 ℃上升到80 ℃時(shí)，產(chǎn)品的硬度和咀嚼性下降較快，表明75 ℃以后溫度對(duì)紅糟姜酸的質(zhì)地影響較大。殺菌時(shí)間和殺菌溫度導(dǎo)致質(zhì)構(gòu)變化的主要原因可能是長時(shí)間加熱破壞了生姜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、大小、空間排列及細(xì)胞間的結(jié)合力。

2.1.3 真空度、殺菌時(shí)間、殺菌溫度對(duì)菌落總數(shù)的影響

由圖8可知，隨著真空度的下降，菌落總數(shù)逐漸上升。在真空度為-0.1 MPa時(shí)有最小值，為100 CFU/g；-0.04 MPa和-0.06 MPa真空度下的菌落總數(shù)相差不大，分別為315 CFU/g和255 CFU/g，通過觀察菌落形態(tài)推測(cè)其為紅曲霉菌。通過上述數(shù)據(jù)可知，真空度越高，好氧微生物受到抑制，能減弱因微生物造成的食品腐敗變質(zhì)，使得產(chǎn)品保存穩(wěn)定。

圖8 真空度對(duì)菌落總數(shù)的影響Fig.8 Effect of vacuum degree on total number of colonies

由圖9可知，殺菌時(shí)間為10 min時(shí)已經(jīng)可以殺滅絕大部分微生物，未經(jīng)殺菌的對(duì)照組的菌落總數(shù)為3.5×104CFU/g，殺菌時(shí)間為10 min和15 min時(shí)菌落總數(shù)差異不大，分別為450 CFU/g和420 CFU/g，20 min和25 min時(shí)殺菌效果相當(dāng)且殺菌徹底。觀察菌落發(fā)現(xiàn)，平板上絕大多數(shù)為紅曲霉菌，說明在65 ℃時(shí)并未被滅活，且殺菌時(shí)間10～25 min對(duì)其影響不大。

圖9 殺菌時(shí)間對(duì)菌落總數(shù)的影響Fig.9 Effect of sterilization time on total number of colonies

由圖10可知，隨著殺菌溫度的上升，菌落總數(shù)逐漸下降，在80 ℃有最小值，為400 CFU/g，65 ℃殺菌效果相對(duì)較弱，菌落總數(shù)為2 950 CFU/g，70 ℃和75 ℃溫度下的菌落總數(shù)相差不大，分別為777 CFU/g和500 CFU/g，說明70 ℃能使大多數(shù)菌滅活。

圖10 殺菌溫度對(duì)菌落總數(shù)的影響Fig.10 Effect of sterilization temperature on total number of colonies

因此，選取真空度為-0.06，-0.08，-0.1 MPa；殺菌時(shí)間為10，13，15 min；殺菌溫度為70，75，80 ℃繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的正交實(shí)驗(yàn)。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表4極差R值分析可知，影響新型紅糟產(chǎn)品感官評(píng)分各因素的主次順序?yàn)锳>C>B，即真空度>殺菌溫度>殺菌時(shí)間，與周子平的研究結(jié)果相符；由表5方差分析可知，真空度、殺菌時(shí)間和殺菌溫度均對(duì)真空袋裝紅糟姜酸產(chǎn)品的感官評(píng)分影響顯著(P<0.05)。從極差分析來看，真空袋裝紅糟姜酸的生產(chǎn)工藝組合為A3B1C2，而直觀分析的最優(yōu)組合為A3B3C2。通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)得出A3B1C2的感官評(píng)分為82.1，A3B3C2的感官評(píng)分為81.3，最終得出真空袋裝紅糟姜酸產(chǎn)品的最佳工藝為A3B1C2，即真空度為-0.1 MPa，殺菌溫度為75 ℃，殺菌時(shí)間為10 min。

表4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 4 Orthogonal experiment results

續(xù) 表

表5 方差分析Table 5 Analysis of variance

2.3 成品分析

2.3.1 理化指標(biāo)

可溶性固形物：11.2 °Bx；pH值：3.60；還原糖(以葡萄糖計(jì))：3.658 mg/mL；總酸(以乳酸計(jì))：12.60 g/L。

2.3.2 感官指標(biāo)

色澤：紅糟顏色鮮艷，生姜色澤自然、明亮；

香味：紅糟姜酸特有香味保持較好；

滋味：味道鮮美，酸、咸、辣味適口宜人；

質(zhì)地：組織細(xì)嫩，但清脆度略下降，較爽口。

2.4 真空袋裝紅糟姜酸貨架期預(yù)測(cè)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，傳統(tǒng)包裝的紅糟酸達(dá)到貨架期終點(diǎn)時(shí)，硬度值為35.67 N，pH為3.54。由圖11和圖12可知，在35 ℃和45 ℃的溫度條件下，隨著貯藏時(shí)間的增加，真空袋裝紅糟姜酸的硬度和pH均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，貯藏初期下降速度較快，主要是因?yàn)槌跗诩t糟姜酸中的乳酸菌還會(huì)持續(xù)發(fā)酵一定時(shí)間，導(dǎo)致紅糟姜酸品質(zhì)下降。在35 ℃下，新產(chǎn)品在第85天時(shí)達(dá)到了貨架期終點(diǎn)，此時(shí)其硬度值為36.79 N，pH為3.56，均高于貨架期終點(diǎn)特定值；貯藏期到第86天時(shí)，真空袋裝紅糟姜酸的硬度值為33.53 N，pH為3.54，此時(shí)已低于貨架期終點(diǎn)特定值。在45 ℃下，新產(chǎn)品貯藏到第40天時(shí)，硬度值為35.72 N，pH值為3.56，仍高于貨架期終點(diǎn)特定值，貯藏到第41天時(shí)，其硬度值為35.31 N，pH為3.53，低于貨架期終點(diǎn)特定值。所以，在35 ℃和45 ℃的溫度下，真空袋裝紅糟姜酸產(chǎn)品的貨架期分別為85 d和40 d。

圖11 35 ℃下真空袋裝紅糟姜酸硬度和pH變化圖Fig.11 Change of hardness and pH of vacuum bagged red vinasse ginger acid at 35 ℃

圖12 45 ℃下真空袋裝紅糟姜酸硬度和pH變化圖Fig.12 Change of hardness and pH of vacuum bagged red vinasse ginger acid at 45 ℃

將35 ℃和45 ℃溫度下所得的貨架期80 d和45 d代入公式中求出Q10，即：

由公式θs(T1)=θs(T2)×Q10ΔT/10可得商業(yè)儲(chǔ)存溫度25 ℃下的貨架期為85×2.125(35-25)/10=180.625 d。

通過加速貨架期實(shí)驗(yàn)可得出真空袋裝紅糟姜酸產(chǎn)品在商業(yè)儲(chǔ)存溫度25 ℃常溫貯藏條件下貨架期為180 d，比傳統(tǒng)包裝形式的紅糟酸貯藏期45 d多出了135 d。表明改良傳統(tǒng)紅糟酸的包裝形式和加入殺菌工藝更有利于紅糟酸的貯藏，且低溫有利于紅糟酸產(chǎn)品的貯藏。

3 結(jié)論

通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)確定了真空袋裝紅糟姜酸產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，并采用加速貨架期實(shí)驗(yàn)對(duì)最優(yōu)條件下生產(chǎn)的真空袋裝紅糟姜酸產(chǎn)品進(jìn)行了貨架期預(yù)測(cè)。結(jié)果顯示:影響紅糟酸產(chǎn)品品質(zhì)的因素主次順序?yàn)檎婵斩?A)>殺菌溫度(C)>殺菌時(shí)間(B)，最終得出真空袋裝紅糟姜酸產(chǎn)品的最佳工藝為A3B1C2，即真空度為-0.1 MPa，殺菌溫度為75 ℃，殺菌時(shí)間為10 min。該真空袋裝紅糟姜酸產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定、爽口美味、香氣協(xié)調(diào)，同時(shí)兼顧了品質(zhì)與風(fēng)味，最接近傳統(tǒng)新鮮紅糟酸的風(fēng)味。此外，運(yùn)用加速貨架期實(shí)驗(yàn)測(cè)得該產(chǎn)品在商業(yè)儲(chǔ)存溫度25 ℃溫度下的貨架期為180 d。相比傳統(tǒng)塑料包裝的紅糟酸，本實(shí)驗(yàn)改進(jìn)了紅糟酸的包裝，將其小袋真空包裝，即吃即開、操作方便，并在生產(chǎn)過程中加入殺菌工藝，改變了紅糟酸產(chǎn)品保存時(shí)間不長、不方便運(yùn)輸與攜帶的現(xiàn)狀，將保存時(shí)間從原來的45 d延長至180 d，為紅糟酸的現(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化改良和推廣提供了參考依據(jù)。