EZEANAKA Melvina C.，張 慜*，陳 凱，王玉川

（1.江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫214122；2.江南大學(xué)食品安全國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫214122）

胡蘿卜是最受歡迎的根部作物之一，因?yàn)樗哂泻芨叩臓I(yíng)養(yǎng)價(jià)值，尤其含有如β-胡蘿卜素、膳食纖維、維生素和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)具有高生物活性和促進(jìn)身體健康的屬性，如抗癌、抗氧化、控制血壓、管理體重等[1]。此外，在菜肴烹飪中，胡蘿卜也能夠賦予菜肴獨(dú)特的感官品質(zhì)，包括味道、顏色和風(fēng)味[2-3]。然而，胡蘿卜極易失水，進(jìn)而導(dǎo)致新鮮度和品質(zhì)的下降[4]。因此，有必要對(duì)胡蘿卜進(jìn)行保鮮處理從而延長(zhǎng)其保質(zhì)期，使其即使在生產(chǎn)淡季也能隨時(shí)獲得。

中央廚房加工蔬菜目前發(fā)展非常迅速。許多預(yù)處理方式如鹽漬、糖漬、酸和防腐劑處理已用于中央廚房加工前新鮮蔬菜的保鮮[5-10]，但這些預(yù)處理方式大多是基于化學(xué)方法，可能會(huì)影響食品的理化性質(zhì)[11-13]。Martin-Diana等人就指出，大多數(shù)化學(xué)預(yù)處理方式無(wú)法在不影響食品感官品質(zhì)的情況下保證微生物安全[14]。此外，隨著人們對(duì)于食用無(wú)化學(xué)物質(zhì)處理的新鮮產(chǎn)品的意識(shí)的不斷增強(qiáng)，這些化學(xué)預(yù)處理方式的使用頻率也被進(jìn)一步降低[15]。相比化學(xué)預(yù)處理，物理預(yù)處理具有更安全的特點(diǎn)，適當(dāng)?shù)奈锢眍A(yù)處理如燙漂和包裝可以防止食品失水、減少微生物污染，從而保持食品的新鮮度并延長(zhǎng)其保質(zhì)期。

燙漂作為一種預(yù)處理方式具有以下幾種目的：1）使酶失活，這些酶會(huì)導(dǎo)致顏色、氣味和質(zhì)地的劣變；2）保持營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)；3）降低初始微生物數(shù)量。使用蒸汽或熱水對(duì)食品進(jìn)行熱燙是常用的燙漂方法[16-17]，但是這些過(guò)程可能導(dǎo)致重要的水溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失。微波熱燙是一種有望在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保留、酶失活和其他物理參數(shù)之間取得平衡的有前途的替代方法[18]。大量研究也已經(jīng)證明了微波熱燙相比于熱水或蒸汽熱燙的優(yōu)勢(shì)[19-22]。例如：Baskaya等人通過(guò)微波熱燙獲得了產(chǎn)品更均勻的溫度分布[23]。

新鮮加工產(chǎn)品較好的品質(zhì)和較長(zhǎng)的保質(zhì)期也可以通過(guò)氣調(diào)包裝得以實(shí)現(xiàn)[24-27]。一些研究者已經(jīng)報(bào)道了氣調(diào)包裝在保持蔬菜和水果的品質(zhì)并延長(zhǎng)其貨架期方面的有效性[28-29]。Kakiomenou等人則發(fā)現(xiàn)了氣調(diào)包裝（體積分?jǐn)?shù)5%CO2，95%N2）對(duì)于胡蘿卜樣品的顏色、氣味和質(zhì)地變化的延遲作用[30]。此外，很多研究也報(bào)道了使用氣調(diào)包裝改善食品儲(chǔ)藏品質(zhì)[31-34]。盡管已經(jīng)有一些研究者報(bào)道了使用燙漂對(duì)新鮮食品進(jìn)行預(yù)處理和使用氣調(diào)包裝延長(zhǎng)食品保質(zhì)期的案例，但尚無(wú)將微波熱燙和氣調(diào)包裝結(jié)合用于胡蘿卜保鮮的報(bào)道。因此，本研究旨在建立更好的預(yù)處理和儲(chǔ)藏方法，從而確保中央廚房用胡蘿卜的食用安全性并延長(zhǎng)其保質(zhì)期。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

新鮮胡蘿卜：購(gòu)于無(wú)錫歐尚超市。胡蘿卜于4℃冷藏，并于24 h內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理。

多功能氣調(diào)包裝機(jī)：張家港市恒忠機(jī)械有限公司產(chǎn)品；低場(chǎng)核磁共振分析儀：蘇州紐邁分析儀器股份有限公司產(chǎn)品；TA-XT2i質(zhì)構(gòu)分析儀：英國(guó)SMS公司產(chǎn)品；UV2600紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：島津（上海）有限公司產(chǎn)品；CR-400色差分析儀：日本柯尼卡美能達(dá)公司產(chǎn)品；T68-188脫水機(jī)：山東小鴨集團(tuán)家用電器有限公司產(chǎn)品。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 制備方法 先將胡蘿卜洗凈，去皮，切成厚度為8 mm的薄片，然后將胡蘿卜片放至水中（料水質(zhì)量體積比為4∶3），用微波爐進(jìn)行熱燙處理，分別為360 W功率下熱燙300 s，630 W功率下熱燙190 s和900 W功率下熱燙170 s[23]。熱燙處理后立即將胡蘿樣品放入冰中冷卻，隨后使用脫水機(jī)在50 W功率下脫水2 min。除去表面水分后，將胡蘿卜樣品置于高密度聚乙烯包裝袋（16 cm×23 cm×8 cm）中，然后使用多功能氣調(diào)包裝機(jī)于不同包裝袋中充入低氧（體積分?jǐn)?shù)5%O2，10%CO2，85%N2）或高氧（80%O2，10%CO2，10%N2）氣體。處理后胡蘿卜樣品命名如下：35（360 W功率熱燙，低氧氣調(diào)包裝），38（360 W功率熱燙，高氧氣調(diào)包裝），65（630 W功率熱燙，低氧氣調(diào)包裝），68（630 W功率熱燙，高氧氣調(diào)包裝），95（900 W功率熱燙，低氧氣調(diào)包裝）和98（900 W功率熱燙，高氧氣調(diào)包裝）。最后，將處理樣品與空白對(duì)照樣品（未處理）放于4℃儲(chǔ)藏30 d，每隔5 d（0、5、10、15、20、25、30 d）進(jìn)行品質(zhì)分析。

1.2.2 水分含量測(cè)定 胡蘿卜樣品的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)根據(jù)方法AOAC 2000進(jìn)行測(cè)定。將胡蘿卜樣品放至105℃干燥箱中，干燥至質(zhì)量恒定后計(jì)算水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.2.3 水分活度測(cè)定 使用實(shí)驗(yàn)室水分活度儀在25℃條件下測(cè)定胡蘿卜樣品的水分活度。儀器校準(zhǔn)后將胡蘿卜樣品放入樣品室內(nèi)，平衡后記錄數(shù)據(jù)。

1.2.4 低場(chǎng)核磁分析 使用低場(chǎng)核磁共振分析儀對(duì)胡蘿卜樣品的水分狀態(tài)進(jìn)行分析。核磁共振頻率為23.2 MHz，磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)為0.5 T，磁體工作溫度為32℃。CPMG脈沖序列被用來(lái)獲得衰變信號(hào)。信號(hào)采集的主要參數(shù)如下：NECH（回波數(shù)）=15 000，NS（掃描次數(shù)）=4，TD（采樣點(diǎn)）=750 002，TW（時(shí)間等待）=6 000 ms，P2（180°的脈沖時(shí)間）=11μs，P1（90°的脈沖時(shí)間）=6μs，TE（時(shí)間回波）=0.5 ms，SW（采樣頻率）=100 kHz。橫向弛豫時(shí)間（T2）曲線和相應(yīng)的低場(chǎng)核磁參數(shù)通過(guò)在MuleXIP-VI分析軟件使用多指數(shù)擬合與SRIT算法來(lái)獲取。

1.2.5 質(zhì)構(gòu)分析 胡蘿卜樣品的質(zhì)構(gòu)分析參考Fan等人的方法[35]，使用質(zhì)構(gòu)分析儀測(cè)定胡蘿卜樣品的硬度。測(cè)定參數(shù)：測(cè)定前速度、測(cè)定速度和測(cè)定后速度均為2 mm/s，以10 mm的穿透距離來(lái)確定最大力（N）。

1.2.6 β-胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定 根據(jù)Baskaya Sezer和Demird?ven的方法測(cè)定β-胡蘿卜素的含量[23]。取2 g胡蘿卜樣品加入至38 mL丙酮、己烷和乙醇的混合溶液（體積比為1∶2∶1）中，勻漿20 s后于5 320 r/min離心12 min，取上清液于450 nm下測(cè)定吸光度值。β-胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)以mg/kg計(jì)。

1.2.7 過(guò)氧化物酶活性測(cè)定 根據(jù)Morales-Blancas等人的方法測(cè)定過(guò)氧化物酶活性[36]。具體方法為：將40 g胡蘿卜樣品加入至100 mL磷酸鉀緩沖液（0.1 mol/L，pH 6.5）中進(jìn)行勻漿，4℃下于9 000 r/min離心40 min，收集上清液（酶提取液）用于過(guò)氧化物酶活性測(cè)定。將99.8 mL磷酸鉀緩沖液、0.1 mL過(guò)氧化氫（體積分?jǐn)?shù)30%）和0.1 mL愈創(chuàng)木酚混合制備過(guò)氧化物酶的底物溶液，然后取3.48 mL底物溶液與0.12 mL酶提取液混勻，搖晃幾分鐘后，于470 nm測(cè)定吸光度值。

1.2.8 顏色測(cè)定 使用色差分析儀對(duì)胡蘿卜樣品的顏色進(jìn)行測(cè)定，并分別用L*、a*和b*表示。為了獲得準(zhǔn)確的顏色數(shù)據(jù)，分別對(duì)胡蘿卜樣品的3個(gè)不同位置進(jìn)行掃描。

1.2.9 微生物分析 胡蘿卜樣品菌落總數(shù)的測(cè)定參考Fan等人的方法[35]。將1 g胡蘿卜樣品加入至9 mL生理鹽水中并進(jìn)行勻漿處理。將所得溶液稀釋至合適倍數(shù)，取1 mL加入至裝有營(yíng)養(yǎng)瓊脂的培養(yǎng)皿中，于37℃下培養(yǎng)48 h后進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，數(shù)據(jù)分析采用非線性回歸技術(shù)（Graph Pad軟件），用ANOVA試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)的顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、水分活度和水分狀態(tài)

水是食品儲(chǔ)藏過(guò)程中要考慮的重要因素，因?yàn)樗鼤?huì)影響儲(chǔ)藏食品的理化性質(zhì)[37]。如圖1~2所示，所有樣品的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)都隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，這與Wani等人的研究結(jié)果一致，他們報(bào)道稱，高密度聚乙烯中儲(chǔ)存的燕麥和葫蘆巴的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加是由于包裝材料對(duì)水蒸氣的較高滲透性以及水從儲(chǔ)藏環(huán)境向包裝材料的遷移所致[38]。Kumar等人也報(bào)道了由于水從環(huán)境向包裝袋中遷移而導(dǎo)致胡蘿卜、大米和豆粉含水量增加[39]。與初始水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)相比，樣品35、38、65、68、95和98的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在儲(chǔ)藏期內(nèi)分別增加了7.703%、7.660%、6.663%、6.660%、6.700%和6.740%。類(lèi)似的結(jié)果也在胡蘿卜樣品的水分活度測(cè)定中發(fā)現(xiàn)，其中，樣品38和68具有最低的水分活度，為0.921；對(duì)照樣品的水分活度最高，為0.934。

圖1 微波熱燙和氣調(diào)包裝對(duì)胡蘿卜水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.1 Effect of microwave blanching and MAP on the moisture content of carrot

低場(chǎng)核磁技術(shù)用于進(jìn)一步監(jiān)測(cè)胡蘿卜樣品在儲(chǔ)藏過(guò)程中的水分狀態(tài)。圖3~4顯示了30 d儲(chǔ)藏期內(nèi)胡蘿卜樣品的水分狀態(tài)，可以看出，每組樣品的弛豫時(shí)間一般都有4個(gè)峰。根據(jù)先前的研究，第一個(gè)峰（T21）代表強(qiáng)結(jié)合水，第二個(gè)峰（T22）代表弱結(jié)合水，第三個(gè)峰（T23）代表固定水，最后一個(gè)峰（T24）則代表自由水[40-41]，處理樣品和對(duì)照樣品的弛豫時(shí)間具有顯著差異（P＜0.05）。對(duì)于強(qiáng)結(jié)合水（T21），所有處理樣品在前20 d內(nèi)都持續(xù)上升，然后持續(xù)下降，相比之下，該現(xiàn)象在對(duì)照樣品中更為明顯。樣品中的弱結(jié)合水（T22）也先最多在前20 d內(nèi)上升，然后下降。處理樣品的固定水（T23）增加到第5天后發(fā)生下降，但對(duì)照樣品的T23在整個(gè)儲(chǔ)藏期內(nèi)都持續(xù)上升。除了第20天，所有處理樣品中都未觀察到自由水（T24），相比之下，對(duì)照樣品中的T24則更為明顯，這可能是因?yàn)閷?duì)照樣品未經(jīng)過(guò)處理，胡蘿卜的代謝率更高。Fan等人也給出了類(lèi)似的結(jié)果，新鮮黃瓜的固定水和自由水最初會(huì)增加，到一定程度后便隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而減少[35]。此外，與其他處理樣品相比，樣品38的T23和T24最小。

圖2 微波熱燙和氣調(diào)包裝對(duì)胡蘿卜水分活度的影響Fig.2 Effect of microwave blanching and MAP on the water activity of carrot

圖3 儲(chǔ)藏實(shí)驗(yàn)前胡蘿卜樣品的弛豫時(shí)間Fig.3 Transverse relaxation times in carrot before storage

2.2 硬度

硬度是水果和蔬菜的重要屬性，它表明產(chǎn)品的新鮮程度。如圖5所示，所有樣品的硬度都隨微波功率和儲(chǔ)存時(shí)間的增加而降低。此外，對(duì)照樣品的硬度要顯著高于（P＜0.05）經(jīng)過(guò)微波熱燙處理的樣品，該結(jié)果可歸因于微波對(duì)胡蘿卜中纖維素和半纖維素中氫鍵的影響，從而影響了樣品的硬度[23]。氧氣體積分?jǐn)?shù)對(duì)處理樣品的結(jié)果顯示，高體積分?jǐn)?shù)氧氣包裝樣品的硬度高于低體積分?jǐn)?shù)氧氣包裝的樣品，這一結(jié)果與Amanatidou等人的結(jié)果一致，高氧氣調(diào)包裝（體積分?jǐn)?shù)70%~90%）的胡蘿卜比用空氣包裝的胡蘿卜具有更高的硬度，而且空氣包裝的胡蘿卜在儲(chǔ)存12 d后顯著變軟[42]。

圖5 微波熱燙和氣調(diào)包裝對(duì)胡蘿卜硬度的影響Fig.5 Effect of microwave blanching and MAP on the firmness of carrot

圖4 儲(chǔ)藏期內(nèi)胡蘿卜樣品的弛豫時(shí)間Fig.4 Transverse relaxation times in carrot during storage

2.3 β-胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)

通過(guò)分析樣品中β-胡蘿卜素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可以進(jìn)一步分析處理樣品的品質(zhì)。如圖6所示，所有樣品的β-胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，但對(duì)照樣品的下降幅度更加明顯，說(shuō)明氣調(diào)包裝起到了一定的保護(hù)樣品中β-胡蘿卜素的作用。此外，處理樣品的β-胡蘿卜素含量隨微波功率的上升而下降，且差異隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)越發(fā)顯著，這說(shuō)明低功率微波熱燙能夠更好地保留胡蘿卜樣品中的β-胡蘿卜素，這與Baskaya和Demird?ven的結(jié)果一致。隨著微波功率的增加，胡蘿卜樣品中總類(lèi)胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降[23]。儲(chǔ)藏30 d后，樣品38中的β-胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，且仍有2.34 mg/kg。因此，360 W功率下的微波熱燙和高氧氣調(diào)包裝是保留胡蘿卜中β-胡蘿卜素的理想方法。

圖6 微波熱燙和氣調(diào)包裝對(duì)胡蘿卜中β-胡蘿卜素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.6 Effect of microwave blanching and MAP on theβ-carotene content of carrot

2.4 過(guò)氧化物酶活性

果蔬產(chǎn)品中較高的過(guò)氧化物酶活性會(huì)導(dǎo)致酚類(lèi)物質(zhì)的降解，從而引起產(chǎn)品在儲(chǔ)藏過(guò)程中的變色、變味和營(yíng)養(yǎng)損失[43-44]。因此，需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊置柑幚恚瑥亩种泼复僮饔?。如圖7所示，對(duì)照樣品的過(guò)氧化物酶活性從儲(chǔ)藏期開(kāi)始就顯著上升，而處理樣品的過(guò)氧化物酶活性在0 d時(shí)為0，從10 d時(shí)才開(kāi)始上升，這說(shuō)明微波熱燙處理在儲(chǔ)藏期前10 d內(nèi)很好地抑制了過(guò)氧化物酶的活性。15 d后，高氧氣調(diào)包裝胡蘿卜樣品的酶活性下降速度比低氧氣調(diào)包裝樣品更快，這表明高氧氣調(diào)包裝能夠更好地控制過(guò)氧化物酶的活性，這與Wang等人的研究結(jié)果一致。含有80%氧氣的氣體儲(chǔ)藏的蘑菇的過(guò)氧化物酶活性在開(kāi)始時(shí)會(huì)出現(xiàn)較高的峰值，但隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，其酶活性比儲(chǔ)藏在較低體積分?jǐn)?shù)氧氣中的蘑菇酶活性下降更快[45]。Jacxsens等人也報(bào)道了高體積分?jǐn)?shù)氧氣（＞70%）對(duì)抑制新鮮蔬菜中的酶活性非常有效[46]。

圖7 微波熱燙和氣調(diào)包裝對(duì)胡蘿卜中過(guò)氧化物酶活性的影響Fig.7 Effect of microwave blanching and MAP on the peroxidase activity of carrot

2.5 顏色分析

胡蘿卜樣品的L*（亮度），a*（紅綠值），b*（黃藍(lán)值）值見(jiàn)圖8。經(jīng)過(guò)微波熱燙后，胡蘿卜樣品的L*值從57.46（對(duì)照樣品）降低至46.02（360 W熱燙）、46.31（630 W熱燙）和46.15（900 W熱燙），這可以歸咎于微波熱燙期間的顏色浸出。此外，微波熱燙也造成了處理樣品更大的a*值和更小的b*值，該結(jié)果與Rawson等人的發(fā)現(xiàn)一致，即熱水燙漂會(huì)使胡蘿卜的紅度更高，黃度更低[47]。比較所有的處理樣品，如樣品38和35的顏色測(cè)量結(jié)果表明，360 W的微波熱燙功率更好地保持了胡蘿卜的顏色。儲(chǔ)存期內(nèi)，處理樣品的L*、a*和b*值相比對(duì)照樣品具有更高的穩(wěn)定性，說(shuō)明氣調(diào)包裝起到了保持胡蘿卜顏色的作用。

圖8 微波熱燙和氣調(diào)包裝對(duì)胡蘿卜顏色的影響Fig.8 Effect of microwave blanching and MAP on the colour of carrot

2.6 微生物分析

燙漂是抑制或殺死果蔬中微生物的有效預(yù)處理方法。如圖9所示，經(jīng)過(guò)微波熱燙后，處理樣品的微生物數(shù)量顯著低于對(duì)照樣品。儲(chǔ)藏期內(nèi)，所有胡蘿卜樣品的微生物數(shù)量都隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而上升。高水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)、切割和表皮削除等因素是造成胡蘿卜中微生物生長(zhǎng)的主要原因。Amanatidou等人建議，為保證初加工產(chǎn)品5~6 d的保質(zhì)期，產(chǎn)品中微生物數(shù)量對(duì)數(shù)值的不應(yīng)超過(guò)7.7[42]。如圖9所示，在整個(gè)儲(chǔ)藏期內(nèi)，處理樣品的微生物數(shù)量對(duì)數(shù)值均未超過(guò)7.7，對(duì)照樣品則在30 d時(shí)超過(guò)限定值。對(duì)照樣品儲(chǔ)藏期內(nèi)更高的微生物數(shù)量可能是因?yàn)閷?duì)照樣品中更高的自由水含量。Sandulachi指出，自由水負(fù)責(zé)酵母、霉菌、細(xì)菌的生長(zhǎng)甚至毒素的產(chǎn)生[37]。

圖9 微波熱燙和氣調(diào)包裝對(duì)胡蘿卜菌落總數(shù)的影響Fig.9 Effect of microwave blanching and MAP on the microbial load of carrot

對(duì)所有處理樣品進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，樣品95的微生物數(shù)量增加最快，樣品38增加最慢，這說(shuō)明低功率微波熱燙和高氧氣調(diào)包裝的結(jié)合能夠最有效地抑制胡蘿卜中微生物的生長(zhǎng)。

3 結(jié)語(yǔ)

在此項(xiàng)研究中，微波熱燙被證明是一種有效的預(yù)處理方法，它可以有效控制中央廚房用胡蘿卜的水分狀態(tài)和微生物的生長(zhǎng)，并進(jìn)一步改善氣調(diào)包裝胡蘿卜的儲(chǔ)藏品質(zhì)。盡管微波900 W和630 W的熱燙時(shí)間較短，但以360 W的功率進(jìn)行熱燙可以更有效地保持胡蘿卜的貯藏品質(zhì)。經(jīng)360 W微波熱燙并在高氧含量（體積分?jǐn)?shù)80%O2，10%CO2，10%N2）的氣調(diào)包裝中的胡蘿卜（樣品38）獲得了最好的保鮮品質(zhì)，這說(shuō)明低功率微波熱燙與高氧氣調(diào)包裝的結(jié)合對(duì)于中央廚房用胡蘿卜和其他蔬菜可能是一種有前途的保鮮技術(shù)。