中低温蒸汽处理对鲜切胡萝卜片减菌效果及其品质的影响

周明晖，刘书来，丁玉庭

（浙江工业大学生物与环境工程学院，浙江杭州310014）

中低温蒸汽处理对鲜切胡萝卜片减菌效果及其品质的影响

周明晖，刘书来，丁玉庭*

（浙江工业大学生物与环境工程学院，浙江杭州310014）

以鲜切胡萝卜片为研究对象，采用中低温蒸汽（50～100℃）进行减菌处理，分析了蒸汽处理过程中鲜切胡萝卜片品质指标的变化。结果表明，鲜切胡萝卜片的菌落总数、水分、类胡萝卜素、硬度、色泽等指标均随处理温度及时间的增加而显著减少（P＜0.05）。采用低温蒸汽（50～70℃）处理600s，对胡萝卜片的减菌效果明显，且失水率小于5%，类胡萝卜素保留高于85%，对蔬菜的硬度和色泽影响较小。而经中温蒸汽（80～100℃）及传统的沸水热烫处理后的胡萝卜片，其品质质地明显降低。因此，低温蒸汽减菌处理能有效降低胡萝卜片中的菌落总数，并可最大程度保护其品质质地。关键词：中低温蒸汽，鲜切胡萝卜片，减菌处理，品质

鲜切蔬菜是把蔬菜的非可食部分去除，经清洗、去皮、切割、修整、包装等加工处理而得到的直接可以烹、炒、调食用的蔬菜总称[1]，是适应现代社会生活的新兴行业，成长相当迅速。胡萝卜因其具有良好的风味及丰富的维生素、矿物质、膳食纤维等营养价值，在人们日常蔬菜中的消费量日益增大，成为最受欢迎的蔬菜之一。同时，由于其品种较适于轻度加工，胡萝卜也被作为鲜切蔬菜的重要原料之一。作为轻度加工的产品，鲜切蔬菜的加工技术较为简单，在国外已相对成熟，但其质量控制技术还存在许多问题，主要体现在色泽改变、微生物超标、营养素损失等方面，这些问题大大缩短了鲜切蔬菜的货架寿命。据报道，某些传统清洗杀菌方法的杀菌率不到99%，有的甚至不足90%[2]，此类消毒效果还不足以保证食品安全。热处理具有无化学药剂残留的优点，是一种无毒、无残留的物理处理方法。但是在蔬菜的传统沸水热烫过程中，原有的质地会发生变化，严重影响最终产品的感官品质。国外学者对蔬菜的低温漂烫进行了一些研究，并对不同蔬菜最佳低温漂烫温度和时间及造成产品质地增加的机理进行了深入探索[3－5]，但都是以热水作为处理介质，使用蒸汽作为处理手段的仍罕有报道。本实验拟采用50～100℃的蒸汽对鲜切胡萝卜片进行不同时间的处理，研究不同蒸汽温度和处理时间对鲜切胡萝卜片的减菌效果及品质的影响，同时与传统的沸水处理进行对比，寻找出最优处理条件，在保证其食用安全性之余，最大程度地减少对其营养价值、色泽及质构的不良影响。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

胡萝卜 长度18～20cm，直径2.5～3.5cm，购于杭州德胜菜市场。

HH－2型数显恒温水浴锅 金坛市江南仪器厂；SW－CJ－4D型超净台、YXQ－LS－50型立式压力蒸汽灭菌器 上海博迅实业有限公司医疗设备厂；DHP－9162型电热恒温培养箱、DHG－9070型电热恒温鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；电子天平 赛多利斯科学仪器有限公司；752N型紫外可见分光光度计 上海精科；TA.XT Plus物性测试仪 英国Stable Micro Systems；HunterLab ColorQuest XE色差仪 美国HunterLab公司；温度计。

1.2 实验方法

1.2.1 蒸汽处理设备说明 本实验处理装置主要是利用密闭水浴中不同温度的热水所产生的蒸汽作为处理介质，同时通过增加曝气装置来增大蒸汽量，并在蒸汽产生中心位置安装温度计以检测所产生蒸汽的温度。待处理的鲜切样品置于金属网上，为避免放入样品时温度波动过大，采用侧面抽屉式金属网并尽量缩短进样时间。

1.2.2 蒸汽减菌处理 将胡萝卜头尾切除，取中间部分切成厚度为5mm的切片，样品置于50、60、70、80、90、100℃的蒸汽及沸水中处理0～600s（其中温度波动控制在±1℃），并迅速将样品装入聚乙烯袋中立即置于冰水混合物中冷却10min，用滤纸吸干表面的水分，备用待分析。每个处理重复三次，以未处理的初始样品作为对照。

1.2.3 测定指标及方法

1.2.3.1 菌落总数 按GB 4789.2—2010规定的方法进行平板计数。

1.2.3.2 失水率的测定 水分含量采用GB5009.3－2010测定，失水率计算公式如下：

式中：w—失水率，m0—处理前样品的质量（g），m1—处理后样品的质量（g），m2—处理后样品于105℃烘至恒重后的质量（g），w0—样品初始水分含量。

1.2.3.3 类胡萝卜素含量 采用宫元娟等[6]的方法测定，类胡萝卜素保留率的计算公式如下：

式中：wA—类胡萝卜素保留率，w0—处理前样品中类胡萝卜素的含量（μg/100g），w1—处理后样品中类胡萝卜素的含量（μg/100g）。

1.2.3.4 硬度的测定 参照Graz.yna Budrewicz[7]和Ans De Roeck[8]的方法测定。采用TA.XT Plus物性仪的P6探头对每个样品进行穿刺测试，测试参数为：测前速度2mm/s，测试速度1mm/s，测后速度10mm/s，应变量为70%，以测试过程中最大峰值来表征硬度，单位为N。每个处理取15个样品同时测定，并取平均值。

1.2.3.5 色泽的测定 采用 HunterLab ColorQuest XE色差仪的L*a*b*模式测定。L*是亮度值，表征样品的明暗程度；a*表征样品的绿/红程度；b*表征样品的蓝/黄程度。每个处理取15个样品同时测定，每个样品测3次，取其平均值。

1.2.4 数据分析 数据处理采用SPSS 17.0数据分析软件，结果采取“均值±标准差”形式。指标内部的均值比较采用最小显著差异法（Least significant difference，LSD），取95%置信度（P＜0.05）。

2 结果与讨论

2.1 不同蒸汽处理对鲜切胡萝卜片菌落总数的影响

切割后的蔬菜由于失去表层的保护，受到机械损伤，营养物质流出，更容易受到微生物作用而腐败变质。因而，“高菌数”是鲜切蔬菜常面临的问题，鲜切蔬菜产品的活菌数可高达5～7lg（cfu/g）。图1为不同处理条件对鲜切胡萝卜片菌落总数的影响。鲜切胡萝卜片的初始菌落总数为1.3×105cfu/g，由图1可见，随着蒸汽温度的升高，样品菌落总数显著减少，不同蒸汽温度之间差异性显著（P＜0.05），且温度越高，减菌效果越好。当减菌率为99.9%，即菌落总数下降3个数量级时，使用50～100℃蒸汽所需时间分别为600、300、120、60、40、20s，使用传统沸水处理时间也是20s，与100℃蒸汽差异不显著（P＞0.05）。

图1 不同蒸汽温度及处理时间对鲜切胡萝卜片菌落总数的影响Fig.1 Effect of steam treatments with different temperature and time on inactivation of microorganisms of fresh－cut carrot slices

2.2 不同蒸汽处理对鲜切胡萝卜片失水率的影响

胡萝卜初始水分含量达到88.35%～91.92%（由实验原料测得），丰富的水分含量使其保持了良好的外观及品质。在各种处理过程中，应尽量将失水率控制在5%以内，当失水率超过5%时，就会发生不良变化；达到8%以上时，会导致其细胞膨胀压力下降，组织形态萎蔫，失去新鲜饱满状态和脆嫩的品质而使其耐贮性和抗病性下降，失去商品价值[9]。

图2 不同蒸汽温度及处理时间对鲜切胡萝卜片失水率的影响Fig.2 Effect of steam treatments with different temperature and time on moisture loss of fresh－cut carrot slices

由图2可以看出，采用50℃和60℃的蒸汽处理样品时，水分损失很小，仅在处理时间达到600s时有细微差异，失水率分别为1.68%和1.94%。70℃蒸汽处理时，前120s内失水率仅为1.60%，随着时间延长，失水率逐渐增大，但总体趋势较缓和，处理600s时失水率为4.94%。80℃蒸汽处理由60s延长到120s时则出现骤然增高的现象，差异显著（P＜0.05），继续延长时间，失水率增大，但后期趋势较平缓。采用90、100℃蒸汽及传统沸水漂烫时，处理60s即出现显著性的失水（P＜0.05），分别为7.29%、10.60%、8.61%，随后变化趋于平缓。

相同含水率时，热风温度越高，失水速率加快[10]，这与本实验中样品失水率变化规律相类似。Newman G M[11]等人研究表明，当温度高于70℃时，水分损失明显增大，主要是由于该温度下细胞壁破裂加剧，导致汁液流失；而温度低于70℃时细胞完整性较好，水分损失也明显被阻碍，这与本实验的研究结果也是一致的。从图2可知，使用传统沸水漂烫对失水率的影响小于90、100℃蒸汽，这可能是由于蒸汽渗透性更强，对样品细胞壁破坏力更大造成的。因而，就失水率而言，50～70℃蒸汽处理较佳，对样品水分影响较小。

2.3 不同蒸汽处理对鲜切胡萝卜片类胡萝卜素的影响

类胡萝卜素是胡萝卜中的主要色素来源及营养成分，能有效清除体内的自由基，预防和修复细胞损伤，预防癌症的发生。

图3 不同蒸汽温度及处理时间对鲜切胡萝卜片类胡萝卜素保留率的影响Fig.3 Effect of steam treatments with different temperature and time on carotenoids retention of fresh－cut carrot slices

类胡萝卜素受不同处理条件的影响结果如图3所示。结果表明，类胡萝卜素含量随加热温度的升高及时间的延长而逐渐损失。在50～70℃低温蒸汽条件下处理600s，类胡萝卜素保留率仍能保持在85%以上；使用中温蒸汽（80～100℃）处理时其保留率明显低于低温蒸汽处理组（P＜0.05），处理600s时保留率分别为82.80%、73.06%和71.98%；而使用传统沸水处理时，样品的类胡萝卜素保留率最低，为70.15%。Daood H G[12]等对红辣椒进行处理发现，使用50℃热水处理对样品类胡萝卜素含量影响不大，当温度高于70℃时则出现降低的趋势，并且一些类胡萝卜素显示出了不同的热稳定性，这与本实验的结果也基本一致。

从图3中还可看出，温度对类胡萝卜素的影响相对较小，在实验处理条件下，其保留率可以在70%以上，但相比较而言，低温处理更有利于类胡萝卜素的保留，从而保证其营养价值。

2.4 不同蒸汽处理对鲜切胡萝卜片硬度的影响

硬度与果蔬品质密切相关，尤其决定着鲜切果蔬的新鲜程度及货架期。由表1可知，相同处理时间下，样品硬度随温度升高而显著降低；而相同温度下，不同处理时间的硬度之间也存在差异性（P＜0.05）。50℃蒸汽处理时鲜切胡萝卜片的硬度略有升高，这与Verlinden B E[5]等人的结果相吻合，他们通过对前人研究结果的总结得出，采用50～70℃的热水对果蔬进行低温漂烫（LTB）可以使其硬度升高。主要是由于在50～70℃条件下，植物细胞壁中的果胶甲酯酶（PME）被激活，使得果胶物质的脱甲基及解聚作用增强，PME催化酯键水解产生自由羧基并释放出甲氧基，自由羧基与钙离子发生交联作用，从而增大硬度[13]。但在本实验中，使用60℃和70℃蒸汽对鲜切胡萝卜片进行处理时，其硬度均有下降，但降幅较小，总体来说对样品的硬度影响不大。造成此差异性的原因可能是由于蒸汽的渗透性比相同温度的热水更强，也可能与处理样品的厚度有关。

当蒸汽温度为80℃及以上时，鲜切胡萝卜片的硬度随着蒸汽温度升高、时间延长而显著下降（P＜0.05），并且温度越高，时间越长，降幅越大。可能是高温致使PME失活，导致细胞壁中一些原本不溶的部分变为可溶性，使其软化[14]。同时，高温时鲜切胡萝卜片细胞壁中的果胶物质发生了β－消除性降解，导致细胞壁中高分子分裂，细胞分离，同时使其电势降低，从而造成硬度下降[15]。从表1中数据可知，传统的沸水漂烫对样品硬度的破坏最大。Van Dijk C[16]通过研究还发现，水分损失也会造成鲜切果蔬的软化，这与前面讨论的失水率变化趋势也是一致的。因此，低温（50～70℃）蒸汽处理对样品硬度的影响较小。

2.5 不同蒸汽处理对鲜切胡萝卜片色泽的影响

表1 不同蒸汽温度及处理时间对鲜切胡萝卜片硬度的影响（N）Table 1 Effect of steam treatments with different temperature and time on firmness of fresh－cut carrot slices（N）

由表2数据可知，随着处理时间的延长，样品有变暗的趋势，表现为L*、a*及b*值不断减小。相同处理时间时，处理组之间也有差异性（P＜0.05）。使用50℃和100℃蒸汽处理600s，与初始样品相比，色泽因素呈现的损失率分别是：L*1.29%和8.70%，a*6.12%和L*24.06%，b*8.32%和a*8.70%。表2的结果说明，a*值受温度影响最大，温度升高，其值显著降低（P＜0.05）；L*值受温度影响也较大；b*值受温度影响不大，不同温度间降幅差异较小。

L*值的减少可能是由于类胡萝卜素的改变、焦糖化反应、氧化或者酚类的反应所造成的；而a*值的减少则可能是由于类胡萝卜素的异构化或与蛋白质络合导致的，b*值的减少可能由于焦糖化反应或类胡萝卜素的损失造成的[17]。Ahmed J[18]的研究也表明，加热会诱发类胡萝卜素的改变，从而导致蔬菜颜色的变化。本实验前面所讨论的类胡萝卜素的变化结果与色泽变化趋势也是一致的。

表2 不同蒸汽温度及处理时间对鲜切胡萝卜片色泽的影响Table 2 Effect of steam treatments with different temperature and time on color of fresh－cut carrot slices

2.6 蒸汽减菌处理对鲜切胡萝卜片品质的影响评价

表3 减菌率达到99.9%时不同处理条件对鲜切胡萝卜片品质指标造成的损失率（%）Table 3 Time－temperature steam treatment conditions to achieve 99.9%carrot microorganisms inactivation，and corresponding quality parameter losses（%）

取减菌率为99.9%作为处理组的目标减菌效果，相应的水分、类胡萝卜素、色泽、硬度的损失率见表3。由于前面的讨论中得出类胡萝卜素和色泽受温度影响相对较小，因而笔者主要考虑水分和硬度两个指标。使用50℃蒸汽处理时，失水率为1.68%，同时增加了6.46%的硬度，这点对于实际操作具有很好的指导意义；使用60～70℃蒸汽，硬度分别减少2.17%和2.79%，失水率分别为1.52%和1.60%，可见低温蒸汽处理能较好地保持样品的品质。80～100℃蒸汽对样品水分和硬度造成的损失都较大，并且随温度升高损失也加大。同时，低温蒸汽处理组也优于传统沸水热烫处理。

3 结论

3.1 蒸汽处理可以有效降低鲜切胡萝卜片中的菌落总数，处理温度及时间对其有显著影响，温度越高，所需时间越短。

3.2 水分和硬度受温度影响最大，高温不利于它们的保持，但低温蒸汽对其影响很小；类胡萝卜素虽然随温度升高而不断损失，但损失率不大；处理温度对胡萝卜切片a*值影响最大，其次为L*值，影响最小的是b*值。

3.3 中温蒸汽（80～100℃）会对鲜切胡萝卜片的水分、类胡萝卜素、硬度造成较大损失，而采用低温蒸汽（50～70℃）虽需延长处理时间，但对上述指标的影响较小，尤其是水分和硬度，在同样的减菌效果下，能较好地保持鲜切胡萝卜片的品质。同时，其效果也明显优于传统的沸水处理。

[1]李全宏，付才力.HACCP在切割果蔬生产中的应用[J].食品科学，2003，24（8）：148－152.

[2]Brackett R E.Incidence，contributing factors，and control of bacterial pathogens in produce[J].Postharvest Biology and Technology，1999，15（3）：305-311.

[3]Walter W M，Truong V D，Simunovic N，et al.Low-temperature blanching of sweetpotatoes to improve firmness retention：Effect on compositional and textural properties[J].Journal of Food Science，2003，68（4）：1244-1247.

[4]Canet W，Alvarez M D，Fernandez C.Optimization of lowtemperature blanching for retention of potato firmness：Effect of previous storage time on compression properties[J].European Food Research and Technology，2005，221（3-4）：423-433.

[5]Verlinden B E，DeBaerdemaeker J.Modeling low temperature blanched carrot firmness based on heat induced processes and enzyme activity[J].Journal of Food Science.1997，62（2）：213-219.

[6]宫元娟，曾程，王强，等.胡萝卜微粉物理特性和营养成分的影响因素[J].农业机械学报，2009，40（11）：124-128.

[7]Budrewicz G，Majewska K，Borowska E J，et al.Texture characteristics of selected carrot varieties for the processing industry[J].Polish Journal of Food and Nutrition Sciences，2005，14（1）：57-62.

[8]Roeck A D，Sila D N，Duvetter T，et al.Effect of high pressure/ high temperature processing on cell wall pectic substances in relation to firmness of carrot tissue[J].Food Chemistry，2008，107：1225-1235.

[9]Shibairo S I，Upadhyaya M K，Toivonen P M A.Postharvest moisture loss characteristics of carrot（Daucus carota L.）cultivars during short-term storage[J].Scientia Horticulturae，1997，71（1-2）：1-12.

[10]张丽华，徐怀德，李顺峰.不同干燥方法对木瓜干燥特性的影响[J].农业机械学报，2008，39（11）：70-75.

[11]Newman G M，Price W E，Woolf L A.Factors influencing the drying of prunes.1.Effects of temperature upon the kinetics of moisture loss during drying[J].Food Chemistry，1996，57（2）：241-244.

[12]Daood H G，Kapitány J，Biacs P，et al.Drying temperature，endogenous antioxidants and capsaicinoids affect carotenoid stability in paprika（red pepper spice）[J].Journal of the Science of Food and Agriculture，2006，86（14）：2450-2457.

[13]Lo C M，Grun I U，Taylor T A，et al.Blanching effects on the chemical composition and the cellular distribution of pectins in carrots[J].Journal of Food Science，2002，67（9）：3321-3328.

[14]Greve L C，McArdle R N，Gohlke J R，et al.Impact of heating on carrot firmness：Changes in cell wall components[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，1994，42（12）：2900-2906.

[15]Greve L C，Mcardle R N，Gohlke J R，et al.Impact of heating on carrot firmness changes in cell wall components[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，1994，42（12）：2896-2899.

[16]Van Dijk C，Boeriu C，Peter F，et al.The firmness of stored tomatoes（cv.Tradiro）.1.Kinetic and near infrared models to describefirmnessandmoistureloss[J].Journal of Food Engineering，2006，77（3）：575-584.

[17]Ameny M A，Wilson P W.Relationship between hunter color values and beta-carotene contents in white-fleshed African sweetpotatoes（Ipomoea batatas Lam）[J].Journal of the Science of Food and Agricultural，1997，73（3）：301-306.

[18]Ahmed J，Shivhare US，Kaur M.Thermal colour degradation kinetics of mango puree[J].International Journal of Food Properties，2002a，5（2）：359-366.

Effect of steam sterilization treatments on the quality of fresh-cut carrot slices

ZHOU Ming-hui，LIU Shu-lai，DING Yu-ting*
（College of Biological and Environmental Engineering，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310014，China）

To explore the effects of steam sterilization treatments on the quality of vegetables，fresh-cut carrot slices were treated by steam with different temperature（50～100℃）.The results showed that，with the increase of temperature and time of steam，the amount of microorganisms，moisture，carotenoids，firmness and color of the fresh-cut carrot slices decreased significantly（P＜0.05）.When the low temperature steam（50～70℃）was used for 600s,the amount of microorganisms decreased more than 3lg（cfu/g）,with moisture loss below 5% and carotenoids retention above 85%.In addition，it had little effects on the firmness and color of samples.While the moderate temperature steam（80～100℃）and the traditional boiling water blanching had more harmful effects on the carrot slices’quality.It can be concluded that low temperature steam treatments can reduce the amount of microorganisms of fresh-cut carrot slices and keep their quality as much as possible.

steam with low and moderate temperature；fresh-cut carrot slices；sterilization；quality

TS255.1

A

1002－0306（2012）01－0072－05

2010－12－20 *通讯联系人

周明晖（1987－），女，硕士研究生，研究方向：食品加工新技术。

浙江省科技计划重大项目（2006C12119）。