白藝朋 郭曉娜 朱科學 周惠明

(江南大學食品學院，無錫 214122)

包裝材料結合活性包裝對蕎麥半干面常溫貨架期及品質的影響

白藝朋 郭曉娜 朱科學 周惠明

(江南大學食品學院，無錫 214122)

為了延長蕎麥半干面的常溫貨架期，以聚偏二氯乙烯(PVDC)和聚乙烯(PE)為包裝材料，采用不同活性包裝方式(脫氧包裝和脫氧結合酒精緩釋包裝)對其進行包裝處理?？疾烀撗鮿?、酒精緩釋劑和不同包裝材料對蕎麥半干面貨架期和儲藏期間品質的影響。測定蕎麥半干面在儲藏期間菌落總數、酸度值、pH值、質構特性、感官品質和包裝袋內頂空氧氣含量、頂空酒精濃度的變化。結果表明：儲藏期間菌落總數整體呈現上升趨勢，脫氧結合酒精緩釋包裝協(xié)同抑制微生物生長。儲藏9 d后，脫氧結合酒精緩釋包裝的面條菌落總數均未超過106cfu/g,同時顯著抑制了理化品質的劣變(P<0.05)；脫氧劑的吸氧量越大，24 h內除氧速率越快，抑菌效果越顯著；相同活性包裝方式下，與PE包裝材料相比，PVDC包裝材料能增強其延長蕎麥半干面常溫貨架期的作用效果。與其他包裝方式相比，脫氧(200 mL)結合酒精緩釋PVDC包裝將蕎麥半干面貨架期延長至16 d，并且維持了面條儲藏期間的品質。

活性包裝 脫氧劑 酒精緩釋劑 包裝材料 貨架期

蕎麥因其具有降血糖、控制體重，降低人體患心血管疾病、結腸癌等疾病概率的功效，被用作“藥食同源”的食品加工輔料，常以部分替代小麥粉的方式用于開發(fā)功能性面制品[1]。目前市場上商業(yè)化的蕎麥面制品主要有蕎麥掛面、蕎麥饅頭等[2]。蕎麥半干面作為功能性雜糧主食的一種，口感較蕎麥掛面勁道，蕎麥香味濃郁，煮食方便。蕎麥半干面含水量一般在20%～25%，屬于中等水分面制品，水分活度大，在室溫下，特別是夏天高溫的環(huán)境下放置，極易引起腐敗微生物的生長繁殖，導致面條腐敗變酸減短貨架期[3]，而國內外關于延長其保質期的研究較少，且技術手段較傳統(tǒng)[4]。

目前，由于消費者對“綠色天然”食品消費趨勢的增加，傳統(tǒng)的添加防腐劑來延長食品保質期的技術手段被消費者所抵觸[5]。因此，綠色新型食品包裝技術，在延長食品保質期、保證食品食用品質方面的應用成為近些年來研究的熱點?；钚园b技術是指不添加任何化學防腐劑，只通過改變食品的包裝環(huán)境來抑制微生物生長以及其他導致食品品質劣變的生化反應的進行，主要包括真空包裝、充氣包裝、氣調包裝、脫氧包裝和酒精緩釋包裝[6]?；钚园b技術在烘焙類食品[7]、肉制品[8]、果蔬[9]保鮮方面的研究較多，但關于影響活性包裝保鮮效果的關鍵因素的討論鮮見報道。因此本研究將活性包裝技術應用于功能性雜糧面條保鮮，替代化學防腐劑來延長蕎麥半干面常溫保質期，并重點研究討論脫氧劑吸氧量、酒精緩釋劑和包裝材料阻隔性對活性包裝在延長蕎麥半干面常溫保質期方面的作用效果。

1 材料與方法

1.1 主要材料

蕎麥粉：蛋白質質量分數12.87%，含水量13.54%，蕎麥籽粒經磨碎過80目篩，產地為內蒙古赤峰。金龍魚麥芯粉：蛋白質質量分數11.83%，含水量13.92%，益海嘉里糧油有限公司。PA/PE包裝袋(80 μm；21 cm×26 cm)，PE/TIE/PVDC/TIE/PE(100 μm；23 cm×25 cm)五層共擠收縮袋：鄭州博利達塑料包裝有限公司；酒精緩釋劑(30型)、脫氧劑(吸氧量為50和200 mL)：廣益科技實業(yè)有限公司；氧氣指示劑：三菱瓦斯化學株式會社；平板計數瓊脂培養(yǎng)基：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 主要儀器與設備

5K5SS型和面機：美國Kitchen Aid公司； JMTD-168/140型實驗面條機：北京東孚久恒儀器技術有限公司；GZX-9246 MEB型數顯電熱干燥箱：上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；DZ-300/5SA微電腦自動真空包裝機：東莞市益健包裝機械有限公司；W3/060型水蒸氣透過率測定儀：濟南蘭光機電技術有限公司；OX-TRAN2/21MD型氧氣透過率測定儀：美國MOCON公司；6600型O2/CO2頂部空間分析儀：美國Illinois公司；YXQ-LS-5011立式高壓蒸汽滅菌鍋：上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠； SW-CJ-1FD 型超凈工作臺：蘇凈集團蘇州安泰空氣技術有限公司；SPX-250B-Z型生化培養(yǎng)箱：上海博迅實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠；ZQTY-50型臺式全溫振蕩培養(yǎng)箱：上海知楚儀器有限公司；TA-XT2i型物性測試儀：英國Stable Microsystems公司；GC-2014型氣相色譜儀(FID)：日本津島公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 蕎麥半干面的制作

蕎麥粉、小麥粉(3∶7)→混粉(15 min)→加水(32%)和面→面團→靜置(25 ℃、20 min)→延壓→切條→干燥脫水(105 ℃ 3.5 min)→緩蘇(25 ℃、3 h)→按表1試驗組設計進行分樣包裝(150 g/袋)。

和面用水為新煮沸冷卻至室溫的水；包裝袋均提前用75%酒精擦拭后再經紫外照射30 min，防止二次染菌；所有制面設備均經75%酒精擦拭。

表1 試驗組設計

1.3.2 包裝袋參數的測定

包裝袋透氧量參照GB/T 1037—1988；包裝袋透濕量參照GB/T 1038—2000；包裝袋內頂空氧氣含量參照文獻[10]的方法。

包裝袋內頂空酒精濃度的測定參照Sheng等[11]的方法，稍做修改：GC-2014氣相色譜儀(FID檢測器)：采用Rtx-?1色譜柱(30 m×0.25 mm i.d.×0.25 μm)。色譜分析條件為：柱溫：200 ℃，柱流量：恒流(1.38 mL/min)，進樣口溫度：150 ℃，檢測器溫度：250 ℃，進樣量：2.5 mL，不分流進樣。

1.3.4 面條微生物與理化指標的測定

菌落總數參照GB 4789.2—2010；pH參照Ghaffar等[12]的方法；酸度值參照GB/T 5517—2010。

1.3.5 面條質構特性的測定

參考魏曉明等[13]方法，并做部分修改。取長度為20 cm的蕎麥半干面20根，放入450 mL的沸水中煮至最佳蒸煮時間(330 s)后用漏網撈出，瀝干水分，面條表面殘余的水分用濾紙吸干，用質構儀測定其質構特性。全質構試驗(TPA)：采用HDP/PFS型號探頭，測試前速度為2 mm/s，測試中、后速度均為0.8 mm/s，形變量為75%，感應力為5 g，2次壓縮的時間間隔為1 s；拉伸試驗：采用A/SPR型號探頭，測試前、中速度均為2 mm/s，測試后速度為10 mm/s，感應力為5 g，起始距離為50.0 mm，拉伸距離為90.0 mm。每個樣品做6次平行，取其平均值。

1.3.6 感官評價

參考Costa等[10]的方法，并做部分修改。感官評價小組成員由8名女性與4名男性組成，均已進行感官評價培訓，對儲藏期間蕎麥半干面的顏色、氣味、表面狀態(tài)和總體接受度4個指標進行評價。采用9點數字標度為評分標尺，1代表極不喜歡，9代表極喜歡，5為可接受的最低限值。

1.3.7 數據處理

試驗測試除特殊說明外均重復3次。采用Origin 8.5制圖，SPSS 17.0進行數據分析。結果表示為平均值±標準差；采用Duncan測試，在P<0.05和P<0.01檢驗水平下進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 包裝袋的滲透性

由表2可知，本試驗選擇的2種包裝袋的滲透性(透氧量與透濕量)差異顯著(P<0.05)，分別屬于典型的高阻隔性和低阻隔性包裝材料。

表2 包裝材料的透氧量和透濕量

注：數據均為平均值±標準差；同一列的不同字母表示在P<0.05水平上差異顯著；n=3，余同。

2.2 蕎麥半干面常溫儲藏期間頂空氧氣含量變化

由圖1a和圖1b可知，所有活性包裝袋內的氧氣體積分數在24 h內急劇下降，之后緩慢降低，并在84 h內降到0.1%以下。其他包裝條件相同的情況下，隨著脫氧劑吸氧量的增大，氧氣含量降低的越快且差異顯著(P<0.05)。對活性包裝組24 h內氧氣含量的變化趨勢進行方程擬合，所得擬合曲線的擬合度較好，R2在0.934 8～0.999 4之間。氧氣清除時間可以表征脫氧劑清除氧的能力，時間越短，脫氧劑除氧能力越強，而氧氣清除能力的大小是影響脫氧劑保鮮效果的重要因素[14]。由表3可知，吸氧量為200 mL的脫氧劑將氧氣體積分數減小到0.1%僅需要28 h，而吸氧量為100和50 mL的脫氧劑則需要更長的時間(48、80 h)。吸氧量為200 mL的試驗組，PVDC包裝袋內的氧氣清除速率大于PE袋，說明包裝材料的阻隔性顯著(P<0.05)影響脫氧劑清除氧的時間，高阻隔包裝材料更利于脫氧劑清除氧，而酒精蒸汽的釋放并不影響脫氧劑的除氧效果。

圖1 蕎麥半干面常溫儲藏期間頂空氧氣含量的變化

2.3 蕎麥半干面常溫儲藏期間菌落總數的變化

根據Li等[15]研究結果，以菌落總數106cfu/g為蕎麥半干面常溫貨架期的檢測限值，當菌落總數達到或超過此檢測限值，即不再檢測。由圖2可知，對照組在室溫儲藏2 d后，菌落總數已達1.1×106cfu/g，3 d時高達7.6×106cfu/g，而所有不同組合方式的活性包裝均不同程度地抑制面條中微生物的生長繁殖，延長蕎麥半干面的貨架期。其中，OS100+EE30+PE、OS200+EE30+PE、OS100+EE30+PVDC和OS200+EE30+PVDC的組合包裝方式可將面條的常溫貨架期延長至12 d以上，OS200+EE30+PVDC的包裝最長可將貨架期延長至16 d。OS50+EE30+PVDC、OS50+EE30+PE和OS100+PVDC的組合包裝方式不同程度地將其貨架期延長至8～10 d，其他組合方式的包裝可將貨架期延長至6～7 d。

表3 試驗組24 h內除氧速率的方程擬合

注：氧氣清除時間是指氧氣體積分數降到0.1%時所需要的時間。

試驗組包裝袋均內置氧氣指示劑，其變色范圍為無氧狀態(tài)(O2<0.1%)：淺紫色到粉紅色；有氧狀態(tài)(O2>0.5%)：淡藍色到深藍色，以此來指示包裝袋內氧氣含量的變化。由試驗觀察可知，包裝袋內氧氣指示劑均在24～84 h內由紫色變成粉紅色，且在整個儲藏期間始終為粉色，說明在儲藏期間包裝袋內氧氣體積分數均維持在0.1%以下[11]。結合表3，由圖2可知，相同包裝方式下，包裝袋內脫氧劑吸氧量越大，抑菌效果越顯著，面條貨架期越長，是因為吸氧量大的脫氧劑快速清除包裝袋內的氧氣，短時間內創(chuàng)造一種無氧環(huán)境，延長經高溫脫水殺菌后的面條中的殘留微生物的適應期，控制儲藏前期需氧微生物的生長速度，從而減緩儲藏后期微生物菌落的繁殖。OS200+PVDC與OS200+PE包裝方式相比，前者的微生物生長更為緩慢，貨架期更長，說明高阻隔性的PVDC包裝材料可以有效保證脫氧劑的除氧能力以及延長面條貨架期的作用效果，與前述氧氣含量變化的試驗結果相一致。在其他包裝條件相同的前提下，脫氧結合酒精緩釋包裝與脫氧包裝相比，前者抑制微生物生長、延長面條貨架期的作用效果更明顯，說明儲藏期間包裝袋內酒精蒸汽與無氧環(huán)境協(xié)同抑制微生物的生長。根據Salminen 等[16]研究結果，當酒精濃度超過2%時會產生明顯的酒精味，損害食品的食用風味，試驗選擇30型酒精緩釋片與脫氧劑協(xié)同作用，采用高阻隔性PVDC包裝材料可將面條的貨架期最長延長至16 d，并且儲藏過程中不會產生明顯的酒精味。

圖2 蕎麥半干面常溫儲藏期間菌落總數(TPC)的變化

2.4 蕎麥半干面常溫儲藏期間頂空酒精濃度的變化

由圖3可知，所有活性包裝袋內頂空酒精濃度在儲藏1 d時達到最大值1.38%左右，此后在儲藏期間濃度緩慢下降，整個儲藏期間酒精濃度維持在2%以下。根據文獻報道，酒精揮發(fā)到頂空中主要有3個去向：滯留在包裝袋內，被樣品吸收和穿過聚合物膜滲透到包裝袋外面[17]。阻隔性較差的PE包裝組在儲藏1 d后，酒精濃度下降的趨勢較PVDC包裝快，說明酒精蒸汽較容易穿透阻隔性差的包裝材料，擴散到包裝袋以外。Yam等[18]的研究結果發(fā)現PVDC包裝袋(<1 g/m2·d 40 ℃)具有比尼龍包裝袋(15～30 g/m2·d 40 ℃)更低的酒精蒸汽透過率，與本試驗的研究結果相一致。

圖3 蕎麥半干面常溫儲藏期間頂空酒精濃度的變化

2.5 蕎麥半干面常溫儲藏期間酸度值和pH值的變化

酸度主要是指面條中存在的磷酸、酸性磷酸鹽、乳酸和乙酸等水溶性酸的總和[19]。面條在儲藏期間酸度的增大，主要由微生物的生長代謝產酸與面條中大分子物質的分解造成。由圖4可知，隨著儲藏時間的延長，對照組蕎麥面條酸度值增加的最快，結合圖2，當對照組蕎麥面條儲藏至2 d后，微生物已超標(>106cfu/g)，此時酸度值為2.5，說明對照組面條中微生物的生長代謝迅速，不斷積累酸性物質，使面條酸化；脫氧包裝不同程度地抑制蕎麥面條酸度值的升高，吸氧量越大，其抑制效果越顯著；脫氧結合酒精緩釋減緩蕎麥面條酸化的作用效果更加顯著，說明無氧環(huán)境與酒精蒸汽具有協(xié)同保鮮的作用效果；相同活性包裝條件下，PVDC包裝材料面條酸化的趨勢較PE組緩慢，這說明PVDC具更好的保鮮作用。DB31/442—2009中規(guī)定半干面產品在貨架期內其酸度的限值為4，可知當菌落總數達到檢測限值時，所有試驗組的酸度值升高至2.5，并沒有超標，說明只有當微生物生長繁殖到一定數量和階段時，大量積累酸性物質，才可能會導致酸度值的超標[20]。

圖4 蕎麥半干面常溫儲藏期間酸度值的變化

由圖4和圖5可知，pH的變化與酸度值的變化呈極顯著負相關(P<0.01)，說明酸性物質的積累導致了面條pH的降低[21]。與對照組相比，活性包裝組pH降低的速率受到顯著(P<0.05)抑制，結合同時期面條中微生物的生長情況可知，pH值的變化與微生物的生長速率呈顯著負相關(P<0.05)，在菌落總數達到檢測限值106cfu/g時，其pH值在6.30左右，說明pH值的變化，可以作為預測蕎麥半干面腐敗程度的一項指標。

圖5 蕎麥半干面常溫儲藏期間pH值的變化

2.6 蕎麥半干面常溫儲藏期間質構特性的變化

面條的硬度和拉斷力與面條中蛋白[22]、淀粉[23]的存在狀態(tài)密切相關。蕎麥半干面屬于中高水分、蛋白質和碳水化合物等營養(yǎng)物質豐富的面制品，易于微生物的滋生繁殖。微生物的生長繁殖會分解蛋白質與碳水化合物，其代謝產物中的酶類會破壞面條內部形成的蛋白網絡結構，降解淀粉等大分子物質，使面條品質劣變。由圖6和圖7可知，隨著儲藏時間的延長，蕎麥半干面的硬度與拉斷力均不斷減小，與對照組相比，活性包裝在一定程度上減緩了面條品質劣變的趨勢，脫氧劑和酒精蒸汽均可通過抑制微生物的生長繁殖來減緩面條品質劣變的發(fā)生，兩者具有協(xié)同作用。

由圖6和圖7可知，高阻隔性PVDC包裝，隨脫氧劑吸氧量的增加，面條的硬度與拉斷力劣變趨勢顯著(P<0.05)減緩，而低阻隔性的PE包裝沒有顯著差異(P>0.05)，說明除氧能力強的脫氧劑與高阻隔性包裝材料，具有協(xié)同減緩面條品質劣變速率的作用，與活性包裝抑制面條中微生物生長繁殖的趨勢一致。

圖6 蕎麥半干面常溫儲藏期間熟面硬度的變化

圖7 蕎麥半干面常溫儲藏期間熟面拉斷力的變化

2.7 感官評價

由表4并結合圖2可知，隨著儲藏時間的延長，OS200+EE30+PVDC包裝的蕎麥半干面的顏色、氣味、表面狀態(tài)和總體接受度4個指標的感官得分均呈逐漸降低的趨勢，并且與菌落總數的變化呈顯著負相關(P<0.05)。但是，在儲藏16 d時面條各項指標的感官得分依然保持在5分以上，這說明活性包裝在延長蕎麥半干面貨架期的同時，也能較好保持面條儲藏期間的感官品質。

表4 OS200+EE30+PVDC包裝蕎麥半干面常溫儲藏期間生面的感官評價

3 結論

試驗結果表明，高阻隔性包裝材料結合活性包裝具有協(xié)同延長蕎麥半干面常溫貨架期的作用。其中，脫氧劑吸氧量、包裝材料阻隔性是影響活性包裝保鮮效果的關鍵因素。吸氧量為200 mL的脫氧劑在28 h內將包裝袋內氧氣含量降低至0.1%，延長微生物的生長滯后期，顯著增強了活性包裝的抑菌效果。另外，PVDC包裝材料可以更好的防止包裝袋內外氣體的交換和內部酒精蒸汽的外逸，持續(xù)維持良好的無氧、酒精蒸汽環(huán)境，增強活性包裝的保鮮效果。所有包裝組合中，OS200+EE30+PVDC包裝將蕎麥半干面常溫貨架期最長延長至16 d，并且維持了面條儲藏期間的食用品質。因此，PVDC包裝材料結合活性包裝是一種可以代替添加化學防腐劑，應用于蕎麥半干面保鮮的新型包裝技術，但對于酒精緩釋劑添加量在蕎麥半干面保鮮方面的作用效果有待進一步研究。

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Combined Effect of Packaging Material and Active Packaging on the Shelf Life and Quality of Semi-Dried Buckwheat Noodles at Ambient Temperature

Bai Yipeng Guo Xiaona Zhu Kexue Zhou Huiming
(School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122)

In order to extend the shelf life of semi-dried buckwheat noodles at ambient temperature, different active packaging methods [oxygen scavenger (OS) and oxygen scavenger combined with an ethanol emitter (OS+EE)] were applied to pack the semi-dried buckwheat noodles, and polyvinylidene chloride (PVDC) and polyethylene (PE) were used as packaging materials. The effect of oxygen scavenger, ethanol emitter and different packaging materials on the shelf life and quality properties of semi-dried buckwheat noodles was investigated during storage. Changes in total plate count (TPC), acidity value, pH value, texture property, sensory quality of semi-dried buckwheat noodles and in-package headspace oxygen content and headspace ethanol concentration were monitored during storage. Results suggested that the TPC increased for all samples during storage, the combination of OS and EE delayed the growth of microorganism synergistically. The TPC of all the samples packaged with OS+EE did not exceed 106cfu/g after 9 d storage, meanwhile physicochemical deteriorations were retarded significantly (P<0.05). The greater capacity of oxygen scavenger was, the higher O2-scavenging rates will be within 24 h, and the more remarkable antibacterial effect will have. With the same packaging method, PVDC packaging material showed higher ability on enhancing the efficiency of shelf life extension of semi-dried buckwheat noodles by active packaging than PE. OS200+EE30+PVDC prolonged the shelf life of semi-dried buckwheat noodles to 16 d and maintained the quality during storage, when compared with other package methods.

active packaging, oxygen scavenger, ethanol emitter, packaging material, shelf life

TS213.2

A

1003-0174(2017)12-0031-07

國家自然科學基金(31371849)

2016-11-19

白藝朋，男，1990年出生，碩士，食品工程

周惠明，男，1957年出生，教授，糧食、油脂及植物蛋白工程