杨琪，黄菊，彭诗泳，毛瑞丰
(广西大学 轻工与食品工程学院,南宁 530004)
红糟酸是我国一种传统发酵蔬菜，主要以红曲霉菌[1]、乳酸菌为特色发酵菌。红糟酸大类属酱腌菜，具有营养丰富[2]、色泽鲜亮、香味独特、口感脆嫩、酸辣适口的特点，并且有调节食欲和防治消化道传染病的功效，因此深得当地人们的喜爱。作为广西大瑶山地区的特色健康食品，红糟姜酸是餐桌上一道亮丽的风景线。目前红糟酸常见的包装形式有泡菜坛和透明塑料罐，前者笨重、不便携带，后者保存期限不长，约45 d，开封后需尽快食用。
杀菌是食品工业质量安全控制的关键工序[3]，巴氏杀菌(pasteurization，PT)因其设备简单、成本低、杀灭微生物的效果理想，是生产上常用的热杀菌方式。张艳等[4]利用巴氏杀菌处理抽真空的韩国泡菜样品，发现在65 ℃进行30 min杀菌处理能够有效杀灭腐败菌，使保质期可达到180 d。周子平等[5]研究杀菌方式对泡菜品质变化的影响。王梅等[6]对佛手瓜酱腌菜脆度的研究得出酱腌菜的最佳巴氏杀菌工艺为杀菌温度85 ℃、杀菌时间10 min。王琳等[7]发现在杀菌温度80 ℃、时间5 min、双乙酸钠10 g/kg的条件下，真空包装麻酱调味料的货架期延长了25%。本实验将巴氏杀菌引入真空袋装红糟姜酸产品的制作工艺中。
真空包装也称减压包装，是将包装容器内的空气抽尽并密封，使容器内处于高度减压状态，空气稀少，相当于低氧效果，能够抑制需氧菌生长繁殖，以达到食品保持新鲜、无病腐发生的目的。真空处理应用广泛[8]，胡秀虹等[9]将天然防腐剂、真空包装和杀菌处理3种方法联合应用于腌制韭菜根中，有效延长腌制韭菜根的保质期至6个月左右。梅明鑫等[10]研究发现铝箔包装比透明包装更有利于延缓腌制白萝卜品质发生劣变。Zhao等[11]发现与传统的盐溶液包装相比，真空包装对生物胺、亚硝酸盐和氨基酸态氮的产生抑制效果最好。
食品加速货架期实验(ASLT)是一种有效、快速预测食品货架期的方法，现在已经被大量地应用在食品科学的研究中，如面包[12]、泡菜[13-14]等。本文以红糟姜酸为原料，引用Q10方法，通过加速货架期实验预测了真空袋装红糟姜酸产品的货架期。
本实验以红糟姜酸为原料，通过改变红糟姜酸的包装形式，选择适合的杀菌条件和真空包装条件，从而确保红糟姜酸的品质稳定性和安全性，并使用一些现代化、轻巧、便于携带的包装材料，打破由于包装运输而带来的销售限制，有利于红糟姜酸的推广、销售，为红糟姜酸从地区性热销美食发展为全国性甚至全球性热销美食提供了可能性。
1.1 材料与仪器
红糟：产于广西武宣；
生姜、食盐、米酒、辣椒、蒜米、纯铝箔包装袋：市售；
平板计数琼脂。
pH计；
TMS-PRO质构仪；
MZ-320真空包装机；
HH.S21-6电热恒温水浴锅；
WYT-15型手持折光仪；
电磁炉；
匙、烧杯、玻璃棒、量筒、刀具、案板：由实验室提供。
1.2 实验方法
1.2.1 工艺流程
真空袋装红糟姜酸生产工艺见图1。
图1 真空袋装红糟姜酸生产工艺图Fig.1 Production process of vacuum bagged red vinasse ginger acid
1.2.2 实验工艺操作要点
1.2.2.1 红糟姜酸的制作
选取完好、新鲜、无病害、无霉烂、无机械损伤的生姜，洗净晾晒2～3 d备用。按一层红糟一层生姜的顺序把材料放进泡菜坛中(最后一层为红糟)，再加上食盐，最后倒入米酒。腌制10 d得到成熟红糟姜酸[15]。
1.2.2.2 真空包装
新产品采用20丝的纯铝箔真空袋对腌制成熟的红糟姜酸进行包装，净含量：每袋20 g，封口真空度≤-0.1 MPa。
1.2.2.3 杀菌冷却
样品采用水浴法进行巴氏杀菌，待杀菌完成后将样品放入清水中冷却至室温，即为成品。
1.2.3 单因素实验
根据预实验的结果，分别选取真空度(-0.04，-0.06，-0.08，-0.1 MPa)、杀菌时间(10，15，20，25 min)、杀菌温度(65，70，75，80 ℃)3个因素为实验对象，考察这3个因素对真空袋装红糟姜酸产品菌落总数、感官评分、质构的影响。
1.2.4 正交实验
根据单因素实验的结果进行正交实验，以感官评分为评价指标，设计正交实验，综合观察3个因素对真空袋装红糟姜酸产品的品质影响。实验因素和水平见表1。
表1 正交实验因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment
1.2.5 感官指标与评分标准
采用感官评定法对红糟酸进行感官评定。请食品工程学院研究生(10人)分别从色泽、香味、滋味和质地4个方面对新型红糟产品进行感官评定，感官评价总分为100分。评分结果以10人综合评分的平均值表示。感官评价标准见表2。
表2 红糟姜酸感官评分标准Table 2 Sensory scoring standards of vacuum bagged red vinasse ginger acid
1.2.6 真空袋装红糟姜酸产品货架期预测
经过单因素实验和正交实验得到的最优条件(真空度为-0.1 MPa，杀菌温度为75 ℃，杀菌时间为10 min)制成的真空袋装红糟姜酸产品，采用加速货架期实验法(ASLT)对其货架期进行预测。本实验采用Q10法进行预测，设置温差为10 ℃的两个温度(35，45 ℃)进行实验。加速实验的加速条件和抽样实验见表3，通过测定产品在贮藏过程中硬度、pH值的变化，直至达到货架期终点(货架期终点由同一批样品常温放置直至感官上已具有不可接受性的样品测得)，以此预测产品的货架期。
表3 加速货架期实验设计Table 3 Accelerated shelf life test design
1.2.7 指标测定方法
硬度采用质构仪测定；
pH采用pH计测定，参照GB/T 10468-1989《水果和蔬菜产品pH值的测定方法》，每个样品重复测定3次并取平均值；
菌落总数参照GB 4789.2-2016《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》测定。
2.1 单因素实验结果
2.1.1 真空度、杀菌时间、杀菌温度对感官评分的影响
由图2～图4可知，真空度、杀菌时间、杀菌温度这3个因素都影响新产品的感官评分，其中随着真空度的增加，感官评分随之增加；
随着杀菌时间的增加与杀菌温度的升高，感官评分呈下降趋势。由图2可知，低真空度包装的真空袋装红糟姜酸产品评分较低，可能是包装内气体留存较多，给微生物的生长繁殖提供了条件，内容物也随之反应，导致口感、香味减弱；
真空度在-0.06～-0.08 MPa上升较缓，说明这两个真空度对红糟酸的保藏效果相当，但当真空度上升到-0.1 MPa时，感官评分以较大幅度上升到90分，感官最优。说明真空包装的真空度越高，所形成的无氧环境更能减弱微生物对红糟姜酸品质的影响。
图2 真空度对感官评分的影响Fig.2 Effect of vacuum degree on sensory score
图3 杀菌时间对感官评分的影响Fig.3 Effect of sterilization time on sensory score
图4 杀菌温度对感官评分的影响Fig.4 Effect of sterilization temperature on sensory score
由图3可知，杀菌时间越长，感官评分越低。杀菌时间在10～15 min时，感官评分下降较缓，15 min以后，感官评分以较大幅度下降。主要原因是随着杀菌时间的增加，内容物发生了出水现象，影响香味与滋味，且杀菌时间越久，红糟姜酸的硬度下降，影响口感。
由图4可知，杀菌温度越高，感官评分越低。杀菌温度从65 ℃上升到70 ℃，感官评分下降非常缓慢，从70 ℃上升到75 ℃再到80 ℃感官评分下降较快。表明75 ℃以后温度对红糟姜酸的质地影响较大，这可能是原果胶在加热条件下水解成果胶和果胶酸，使细胞间失去黏结性而变得松软，脆度随之下降，从而影响感官[16]。
2.1.2 真空度、杀菌时间、杀菌温度对质构的影响
由图5～图7可知，真空度、杀菌时间、杀菌温度这3个因素都影响红糟姜酸的硬度和咀嚼性，其中产品包装的真空度越高，红糟姜酸的硬度越大、咀嚼性越好；
随着杀菌时间的增加与杀菌温度的升高，其硬度和咀嚼性呈下降趋势。由图5可知，低真空度硬度较小，可能是包装内气体留存较多，给微生物的生长提供了条件，导致红糟姜酸变软，硬度和咀嚼性下降；
当真空度为-0.06～-0.08 MPa时上升较缓，说明这两个真空度对红糟酸的保藏效果相当，但当真空度上升到-0.1 MPa时，硬度变化不大，最接近传统新鲜产品，新鲜产品硬度为56.01 N。
图5 真空度对质构的影响Fig.5 Effect of vacuum degree on texture
图6 杀菌时间对质构的影响Fig.6 Effect of sterilization time on texture
图7 杀菌温度对质构的影响Fig.7 Effect of sterilization temperature on texture
由图6可知，杀菌时间越长，红糟姜酸的硬度、咀嚼性变化越大。杀菌时间从10 min上升到15 min时，硬度、咀嚼性下降较缓，15 min以后硬度和咀嚼性以较大幅度下降。
由图7可知，杀菌温度从70 ℃上升到75 ℃时，硬度和咀嚼性下降非常缓慢，从75 ℃上升到80 ℃时，产品的硬度和咀嚼性下降较快，表明75 ℃以后温度对红糟姜酸的质地影响较大。杀菌时间和杀菌温度导致质构变化的主要原因可能是长时间加热破坏了生姜的细胞结构、大小、空间排列及细胞间的结合力。
2.1.3 真空度、杀菌时间、杀菌温度对菌落总数的影响
由图8可知，随着真空度的下降，菌落总数逐渐上升。在真空度为-0.1 MPa时有最小值，为100 CFU/g；
-0.04 MPa和-0.06 MPa真空度下的菌落总数相差不大，分别为315 CFU/g和255 CFU/g，通过观察菌落形态推测其为红曲霉菌。通过上述数据可知，真空度越高，好氧微生物受到抑制，能减弱因微生物造成的食品腐败变质，使得产品保存稳定。
图8 真空度对菌落总数的影响Fig.8 Effect of vacuum degree on total number of colonies
由图9可知，杀菌时间为10 min时已经可以杀灭绝大部分微生物，未经杀菌的对照组的菌落总数为3.5×104CFU/g，杀菌时间为10 min和15 min时菌落总数差异不大，分别为450 CFU/g和420 CFU/g，20 min和25 min时杀菌效果相当且杀菌彻底。观察菌落发现，平板上绝大多数为红曲霉菌，说明在65 ℃时并未被灭活，且杀菌时间10～25 min对其影响不大。
图9 杀菌时间对菌落总数的影响Fig.9 Effect of sterilization time on total number of colonies
由图10可知，随着杀菌温度的上升，菌落总数逐渐下降，在80 ℃有最小值，为400 CFU/g，65 ℃杀菌效果相对较弱，菌落总数为2 950 CFU/g，70 ℃和75 ℃温度下的菌落总数相差不大，分别为777 CFU/g和500 CFU/g，说明70 ℃能使大多数菌灭活。
图10 杀菌温度对菌落总数的影响Fig.10 Effect of sterilization temperature on total number of colonies
因此，选取真空度为-0.06，-0.08，-0.1 MPa；
杀菌时间为10，13，15 min；
杀菌温度为70，75，80 ℃继续进行后续的正交实验。
2.2 正交实验结果
由表4极差R值分析可知，影响新型红糟产品感官评分各因素的主次顺序为A>C>B，即真空度>杀菌温度>杀菌时间，与周子平的研究结果相符；
由表5方差分析可知，真空度、杀菌时间和杀菌温度均对真空袋装红糟姜酸产品的感官评分影响显著(P<0.05)。从极差分析来看，真空袋装红糟姜酸的生产工艺组合为A3B1C2，而直观分析的最优组合为A3B3C2。通过验证实验得出A3B1C2的感官评分为82.1，A3B3C2的感官评分为81.3，最终得出真空袋装红糟姜酸产品的最佳工艺为A3B1C2，即真空度为-0.1 MPa，杀菌温度为75 ℃，杀菌时间为10 min。
表4 正交实验结果Table 4 Orthogonal experiment results
续 表
表5 方差分析Table 5 Analysis of variance
2.3 成品分析
2.3.1 理化指标
可溶性固形物：11.2 °Bx；
pH值：3.60；
还原糖(以葡萄糖计)：3.658 mg/mL；
总酸(以乳酸计)：12.60 g/L。
2.3.2 感官指标
色泽：红糟颜色鲜艳，生姜色泽自然、明亮；
香味：红糟姜酸特有香味保持较好；
滋味：味道鲜美，酸、咸、辣味适口宜人；
质地：组织细嫩，但清脆度略下降，较爽口。
2.4 真空袋装红糟姜酸货架期预测
根据实验结果可知，传统包装的红糟酸达到货架期终点时，硬度值为35.67 N，pH为3.54。由图11和图12可知，在35 ℃和45 ℃的温度条件下，随着贮藏时间的增加，真空袋装红糟姜酸的硬度和pH均呈现下降趋势，贮藏初期下降速度较快，主要是因为初期红糟姜酸中的乳酸菌还会持续发酵一定时间，导致红糟姜酸品质下降。在35 ℃下，新产品在第85天时达到了货架期终点，此时其硬度值为36.79 N，pH为3.56，均高于货架期终点特定值；
贮藏期到第86天时，真空袋装红糟姜酸的硬度值为33.53 N，pH为3.54，此时已低于货架期终点特定值。在45 ℃下，新产品贮藏到第40天时，硬度值为35.72 N，pH值为3.56，仍高于货架期终点特定值，贮藏到第41天时，其硬度值为35.31 N，pH为3.53，低于货架期终点特定值。所以，在35 ℃和45 ℃的温度下，真空袋装红糟姜酸产品的货架期分别为85 d和40 d。
图11 35 ℃下真空袋装红糟姜酸硬度和pH变化图Fig.11 Change of hardness and pH of vacuum bagged red vinasse ginger acid at 35 ℃
图12 45 ℃下真空袋装红糟姜酸硬度和pH变化图Fig.12 Change of hardness and pH of vacuum bagged red vinasse ginger acid at 45 ℃
将35 ℃和45 ℃温度下所得的货架期80 d和45 d代入公式中求出Q10，即：
由公式θs(T1)=θs(T2)×Q10ΔT/10可得商业储存温度25 ℃下的货架期为85×2.125(35-25)/10=180.625 d。
通过加速货架期实验可得出真空袋装红糟姜酸产品在商业储存温度25 ℃常温贮藏条件下货架期为180 d，比传统包装形式的红糟酸贮藏期45 d多出了135 d。表明改良传统红糟酸的包装形式和加入杀菌工艺更有利于红糟酸的贮藏，且低温有利于红糟酸产品的贮藏。
通过单因素实验和正交实验确定了真空袋装红糟姜酸产品的生产工艺，并采用加速货架期实验对最优条件下生产的真空袋装红糟姜酸产品进行了货架期预测。结果显示:影响红糟酸产品品质的因素主次顺序为真空度(A)>杀菌温度(C)>杀菌时间(B)，最终得出真空袋装红糟姜酸产品的最佳工艺为A3B1C2，即真空度为-0.1 MPa，杀菌温度为75 ℃，杀菌时间为10 min。该真空袋装红糟姜酸产品品质稳定、爽口美味、香气协调，同时兼顾了品质与风味，最接近传统新鲜红糟酸的风味。此外，运用加速货架期实验测得该产品在商业储存温度25 ℃温度下的货架期为180 d。相比传统塑料包装的红糟酸，本实验改进了红糟酸的包装，将其小袋真空包装，即吃即开、操作方便，并在生产过程中加入杀菌工艺，改变了红糟酸产品保存时间不长、不方便运输与携带的现状，将保存时间从原来的45 d延长至180 d，为红糟酸的现代化、标准化改良和推广提供了参考依据。
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