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新鲜蔬菜货架期短,极易腐烂,蔬菜脱水是目前延长其保鲜贮藏货架期最为有效的手段。由于在脱水蔬菜的生产加工过程中难以杀灭所有微生物,在出口中微生物含量超标情况时有发生。
对于微生物含量超标的脱水蔬菜,传统采用高温蒸汽灭菌法。该方法干燥时间长、能耗大,同时产品的营养成分损失严重,色泽差。另一种方法是采用低温冷冻灭菌法,这种条件不符合低碳节能的准则,能耗较高往往难以实现。为了提高灭菌后脱水蔬菜的品质,近年来普遍采用60Co辐照法进行灭菌。但是,目前60Co辐照法的安全性还存在着一定争议,且辐射剂残留也存在一定的危害。
红外辐射技术不需添加任何化学药剂,具有无残留、无污染、穿透能力强、传递效率高等诸多优点,可以高效杀灭引起蔬菜变质、发霉的微生物,且对蔬菜的营养成分及感官指标影响较小,可有效地延长蔬菜的保鲜贮藏期,是一种绿色安全的加工技术。
通过16SrDNA序列的生物信息学分析可得,脱水菠菜表面的菌种分布较为广泛,存在多种属的菌,其中优势菌种为埃希氏杆菌属(Escherichiacoli)、肠杆菌属(Enterobactersp.)和类芽孢杆菌(Paenibacillussp.)。
本研究采用红外辐射技术,对脱水菠菜进行微生物灭菌试验,研究不同湿度脱水菠菜在红外辐射下的灭菌效果,及后期保温处理(保温温度和保温时间)对灭菌效果的影响。在30%、20%和10%湿度下,脱水菠菜经红外辐射至安全水分所需时间分别为180s、120s和50s,经过红外辐射处理后脱水菠菜中大肠菌群数均降低到合格范围内(MPN(个/克)≤100),其中细菌总数的致死率对数值分别为-0.42±0.01、-0.63±0.02和-1.00±0.03,细菌总数未降低到合格标准内(1g(CFU/g)≤5)。因此后续采用70℃、80℃和90℃进行保温处理,可以进一步杀灭经过瞬时红外辐射处理造成损伤的细菌。随着保温时间的延长,细菌总数逐渐降低到合格范围内。经试验研究表明,20%湿度为最佳湿度,80℃为最佳保温温度。20%湿度红外辐射处理后80℃保温30min,细菌总数降至4.9340个Log,达到合格标准。
与传统灭菌方法(低温和高温灭菌法)作对比,从灭菌效果和脱水菠菜品质入手,进行红外辐射技术优越性分析:(1)高温蒸汽处理180s于70℃热风处理30min,细菌总数残活率对数值为-1.96±0.06,△E为21.61±0.13,叶绿素保留率为64.98%;红外辐射180s于70℃保温30min,1gS为-1.75±0.13,△E为2.50±0.13,叶绿素保留率为89.34%,红外辐射灭菌能更好地保持物料品质;(2)10%湿度红外辐射灭菌处理50s和低温冷冻处理24h,脱水菠菜中细菌总数分别下降-0.42±0.01和-0.51±0.13个数量级。低温冷冻灭菌效果远不如红外,且处理时间长,能耗大。
依据不同红外辐射保温处理条件下的微生物存活率数据,建立热致死动力学模型:(1)在红外辐射处理阶段,Weibull模型和Logistic模型拟合得到的相关决定系数R2分别在0.9732和0.9901以上,都能较好拟合脱水菠菜中细菌的失活曲线,Logistic模型拟合度最好。模型曲线表明随着红外辐射时间的延长,菌落总数降低趋势逐渐变缓;(2)在保温阶段,Logistic模型拟合杀菌规律曲线得到的决定系数R2高达0.9929以上,拟合度较高,能够很好的拟合不同保温温度下脱水菠菜中细菌的失活曲线。随着保温时间的增长,杀菌曲线出现拖尾,菌落总数的降低趋势趋于平缓。