酸渍小米辣作为一种无需发酵的泡椒制品,多年来一直是西南地区菜肴重要的风味来源[1-2],深受消费者们的青睐,其色泽、口感和营养成分是影响消费的重要因素[3]。前期研究发现,腌渍大头菜在热处理(90 ℃,20 min)后硬度显著降低(P<0.05)[4],而腌渍辣椒也在贮存后明显软化[5]。在色泽方面,辣椒果实的颜色主要由叶绿素、类胡萝卜素和黄酮类化合物的种类和含量决定[6]。另外,加工和贮藏过程,多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)和过氧化物酶(peroxidase, POD)催化的酶促反应也是造成辣椒色泽变化的重要因素[7]。同时,辣椒具有维生素C和E、类胡萝卜素和酚类化合物等多种生物活性物质[8]。研究表明,植物多酚是一种具有延缓人体衰老、消除体内自由基和抗氧化作用的优良食品抗氧化剂[9]。不同加工方式和贮藏条件会引发多变的生物化学反应,可能导致营养成分裂解,从而影响产品的营养特性[10]。

不同的巴氏杀菌技术和贮存条件是影响蔬菜产品品质特性的主要因素[5,11]。热加工(thermal processing, TP)技术是应用最为广泛的杀菌技术,它可以有效灭活产品中的微生物,延长保质期[12],但对产品的感官特性可能产生负面影响[13]。超高压加工(high-pressure processing, HPP)技术属于非热加工技术,已逐渐被应用于热敏食品的保鲜,以实现货架期与品质保持的双目标[14]。除此之外,防腐剂的合理使用也是延长保质期的有效途径。在防腐剂中,焦亚硫酸钠(sodium metabisulfite, SMS)作为一种焦亚硫酸盐,可控制微生物生长、抑制非酶褐变和酶催化反应,延长食品货架期[15]。除了加工方式,不同的贮存条件也会影响蔬菜产品的品质,这与贮存期间发生的大量生化反应高度相关[16]。尽管前期研究报道了发酵辣椒的品质特性[17],但不同加工方式和贮存条件对酸渍小米辣品质和营养特性的影响却鲜有报道。基于此,本文将探究不同加工方式和贮存条件对酸渍小米辣品质特性的影响,以期为不同酸渍小米辣产品加工技术和贮藏条件的选择提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

云南产小米辣,云南省红河宏斌食品有限公司。新鲜小米辣果实大小均一,无破损,采摘后立即运送到实验室备用。

HHP-600超高压设备,包头科发高压科技有限公司;Agera色差仪,HunterLab实验有限公司;SpectraMax M5酶标仪,美国Millipore公司;T9CS紫外分光光度计,北京普西通用仪器有限公司;Ultimate 3000 UHPLC-Q-Exactive Orbitrap超高效液相色谱(ultra-performance liquid chromatography-quadrupole-mass spectrometry, UPLC-MS)联用仪,美国Thermo Fisher Scientific公司。

1.2 实验方法

1.2.1 酸渍小米辣的制备

参考BAO等[18]的方法制备和加工酸渍小米辣。

酸渍液体的制备:每90 mL的酸渍液体包括0.75%醋酸,0.75%柠檬酸,0.1% CaCl2,0.18% D-异抗坏血酸钠,0.18%味精(均为质量分数),其余用蒸馏水补足。混合液体搅拌均匀后备用。

酸渍小米辣的制备:选择大小均一、颜色鲜艳翠绿、无破碎劣变的新鲜小米辣,无需清洗备用。将30 g新鲜小米辣与90 mL酸渍液装入90 mm×130 mm×0.16 mm大小的真空食品袋中,并用真空包装机真空包装后备用。

酸渍小米辣的加工:

(a)对照组(control):直接将真空包装好的酸渍小米辣作为对照组样品。

(b)热处理组(TP):将真空包装好的酸渍小米辣80 ℃水浴加热20 min,然后将样品冷却至室温作为样品。

(c)超高压处理组(HPP):将真空包装好的酸渍小米辣置于10 L的压力容器中,设置超高压条件为:以600 MPa/min的速率升至600 MPa,然后保持5 min,工作仓内的环境温度为20 ℃。取出处理好的酸渍小米辣作为超高压处理组样品。

(d)防腐剂处理组(SMS):在酸渍液中添加0.1 g/kg的焦亚硫酸钠(符合GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》中,腌制蔬菜焦亚硫酸钠0.1 g/kg的限值),得到的酸渍溶液与新鲜小米辣按照上述比例混合后,立即装入真空食品袋进行真空包装,得到的酸渍小米辣作为防腐剂处理组样品。

酸渍小米辣的贮存:将制备好的酸渍小米辣样品分别在25、37、42 ℃保存30 d。分别在0、1、3、5、7、14、21、30 d对各处理组样品采样。

采样后立即对菌落总数,霉菌和酵母,色泽进行分析。对于其余品质特性指标,将采样后的样品用液氮冷冻,置于-40 ℃下保存至分析。

1.2.2 菌落总数、霉菌和酵母的测定

参考LIU等[12]的方法进行测定,每个稀释度准备6个平行计数。

1.2.3 亚硝酸盐的测定

参照刘发万等[19] 的方法测定。

1.2.4 色差的测定

参考YUAN等[20]的方法,采用色差仪测定酸渍小米辣样品的表面颜色。

1.2.5 褐变指数(browning index,BI)的测定

参考SINELA等[21]的方法测定。BI按公式(1)计算:

(1)

式中:A420和A520分别为样品在420 nm和520 nm处样品的吸光值。

1.2.6 PPO和POD活性的测定

参考SZCZEPASKA等[7]的方法,每个样品重复3次测定。

1.2.7 叶绿素的测定

参考PATEL等[22]的方法。总叶绿素含量按公式(2)计算:

叶绿素含量

(2)

式中:A663和A645分别代表663 nm和645 nm下的吸光值;V,上清液的体积,mL;m,酸渍小米辣匀浆的质量,g。每个样品重复3次测定。

1.2.8 总酚和总黄酮的测定

参考ZHOU等[23]的方法测定。

1.2.9 DPPH自由基和ABTS阳离子自由基清除活性的测定

参考LI等[24]的方法,每个样品重复3次测定。

DPPH自由基清除能力按公式(3)计算:

DPPH自由基清除率100

(3)

式中:A样、A空、A对分别代表样品组、空白组、对照组吸光值。

ABTS阳离子自由基清除能力按公式(4)计算:

ABTS阳离子自由基清除率

(4)

式中:A样、A空、A对分别为样品组、空白组、对照组吸光值。

1.2.10 酚类物质的测定

参考SHANG等[25]的方法,对酸渍小米辣中的酚类物质进行定性定量。每个样品都进行了3次重复分析。通过将保留时间(retention index, RI)、一级质谱和二级质谱数据与公开数据比较,对酚类成分进行鉴定[24]。利用相应物质标准品或至少含有类似配基化合物的标准曲线对所鉴定的化合物进行定量或半定量。

1.3 数据处理

所有数据均以平均值±标准偏差表示。结果采用SPSS 24.0进行分析。在0.05的显著性水平下,采用单因素方差分析(ANOVA)和Tukey’s检验(Tukey’s test)来比较均值之间的差异。

2 结果与分析

2.1 菌落总数、霉菌和酵母数分析

如表1所示,TP、HPP和SMS处理后,酸渍小米辣中的菌落总数由3.65 lg CFU/g分别降低至1.12、1.20、2.19 lg CFU/g(P<0.05)。说明加工后显著灭活酸渍小米辣中的菌落微生物,保证了加工酸渍小米辣的安全性。酸渍小米辣中霉菌和酵母的变化趋势也同菌落总数的变化趋势相似(表1)。TP、HPP和SMS处理后,酸渍小米辣中的霉菌和酵母被完全灭活。据报道,HPP(500 MPa,5 min)有效降低了发酵辣椒中的菌落总数[26]。

贮存过程中,TP和HPP组在贮存前14 d菌落总数呈上升趋势(表1),这可能是由于未被完全灭活的孢子等在相对温和的贮存环境下复苏,并迅速繁殖生长[14]。然而过了14 d后,随着贮存环境逐渐变酸,pH值逐渐降低,微生物的生长被过酸性环境所抑制,直到第30天都保持在较低水平。据报道,热处理(83 ℃,15 min)和高压处理(500 MPa,5 min)后的发酵辣椒沫在贮存过程中菌落总数的增长受到酸性环境(pH值为4～4.4)的抑制,使其不随贮存时间的增加而增加[26]。霉菌和酵母数的变化同样和贮存环境的pH值息息相关,25 ℃贮存组中,霉菌和酵母数量随着贮存时间,在前14 d呈上升趋势,后期生长被酸性环境抑制,并维持在较低水平。据报道,在酸性贮存环境下(pH值为3.25～3.68),高压处理(500 MPa,5 min)后腌萝卜中的霉菌和酵母数量在贮存过程中未检出[27]。然而,霉菌和酵母的数量受贮存温度影响更大,可以观察到在37 ℃和42 ℃贮存组中并未检测到霉菌和酵母的生长,说明其被高温贮存环境所抑制。

2.2 亚硝酸盐含量分析

亚硝酸盐在贮存过程中的累积是腌制蔬菜产品中常见的安全性问题,亚硝酸盐可在胃酸作用下与蛋白质分解产物二级胺反应生成亚硝胺,过量的亚硝酸盐会导致高铁血红蛋白血症和胃肠道疾病[28]。如表2所示,TP后,酸渍小米辣中的亚硝酸盐含量降低了24.09%,而HPP和SMS组的亚硝酸盐含量与对照组相比无显著性差异(P>0.05)。GB 2762—2017《食品安全国家标准 食品中污染物限量(含第1号修改单)》中规定,腌渍蔬菜产品中亚硝酸盐的最高限量为20 mg/kg。本研究中所有酸渍小米辣样品的亚硝酸盐含量均在3.63～10.97 mg/kg(表2),远低于国家标准中的亚硝酸盐限量,因此本研究中的酸渍小米辣是可以安全食用的。可以明显看到,25 ℃贮存组的亚硝酸盐含量在前7 d呈上升趋势,第7天左右达到峰值,后开始下降并保持在较低水平。而随着贮存温度的升高,在37 ℃和42 ℃贮存组中亚硝酸盐含量的峰值在第5天左右出现,说明贮存温度的升高加速了亚硝酸盐的生成。

2.3 色泽分析

色泽是评价酸渍小米辣外观特性的主要指标,直接影响了消费者对酸渍小米辣的评价[3]。如图1所示,未处理组的酸渍小米辣呈现鲜艳、翠绿、有光亮的色泽。TP后,酸渍小米辣由绿色变为明亮的黄色。而HPP和SMS对酸渍小米辣的色泽无明显影响。酸渍小米辣的色泽指标(L*、a*和b*)展示了其颜色的具体变化(图2)。与对照组相比,TP后,酸渍小米辣的a*值由-4.14升至-1.11,L*值无明显变化,b*值轻微下降。说明TP导致酸渍小米辣的绿度降低,从而使其显现出黄色。

贮存过程中,酸渍小米辣颜色逐渐由绿/黄转变为深黄色,贮存后期逐渐变为暗黄色、褐色、无光亮的色泽(图2)。并且随着贮存温度的升高,颜色加剧变化,尤其在42 ℃贮存组的贮存后期,酸渍小米辣已经完全变为褐色,不被消费者所接受。从色泽指标可以看出:酸渍小米辣在贮存过程中,色泽逐渐变暗(L*值降低);逐渐失去绿色(a*值升高);在贮存前期黄色加深,贮存后期颜色逐渐变为褐色,黄色变淡(b*值先升高后降低),贮存14 d后,颜色变化逐渐趋于稳定。此外,随着贮存温度的升高,酸渍小米辣L*值和a*值升高的越快,表明贮存温度越高,酸渍小米辣样品越暗沉且不绿。酸渍小米辣的颜色变化与色素含量息息相关,如叶绿素等[29],样品颜色变化(a*值升高,且由负到正)伴随着叶绿素的降解。贮存后,酸渍小米辣样品褐变程度显著增加(P<0.05),尤其在42 ℃贮存组,TP、HPP、SMS样品贮存后褐变指数分别提升了45.33%、41.94%、51.76%(见图3-a)。贮存后样品褐变指数的增加可能是由于非酶褐变引起的[11]。综上,TP会使得酸渍小米辣变黄,而贮存会使其颜色严重劣变,且贮存条件对酸渍小米辣颜色的影响大于加工工艺。

2.4 叶绿素含量分析

如图3-b所示,与对照组相比,TP、HPP处理组分别使样品中叶绿素含量降低了55.86%和18.60%,这是由于热处理显著降解叶绿素生成脱镁叶绿素和其他降解产物,从而使酸渍小米辣从绿色变为黄色,而超高压对绿色蔬菜制品中叶绿素影响较小[30]。

叶绿素为酸渍小米辣贮存初期提供了鲜艳的绿色,但随着贮存时间的影响,酸渍小米辣中的叶绿素逐渐被降解。贮存过程中,酸渍小米辣中的叶绿素含量保持在较低水平,这是由于酸渍小米辣在贮存后期,不仅本身pH值较低,且贮存环境也是处于酸性条件下,因此叶绿素分子卟啉环中的Mg2+在酸性条件下被取代,形成脱镁叶绿素,其形成伴随着酸渍小米辣从亮绿色到橄榄褐色的颜色变化,从而降低了酸渍小米辣的亮度和绿度[30]。

2.5 总酚和总黄酮含量分析

酚类物质是植物中主要的次生代谢产物,其通常作为化学和物理屏障来保护植物免受生物和非生物胁迫,类黄酮是由天然存在的低分子质量酚类物质组成的[23]。如图3-c和图3-d所示,对照组中,酸渍小米辣中的初始总酚和总黄酮含量分别为129.39 mg GAE/100 g和232.85 mg RE/100 g。TP处理后,其总酚和总黄酮的含量分别显著降低了29.68%和63.93%(P<0.05),HPP处理后,酸渍小米辣的总酚和总黄酮含量分别降低了15.74%和24.89%,远低于TP组,王强等[9]研究发现,在600 MPa/min的条件下,HPP对芒果中总酚含量没有显著影响。而SMS组的总酚和总黄酮含量与未处理组相比无显著性差异。总体而言,TP对样品总酚和总黄酮的降解最为严重。

在贮存过程中,酸渍小米辣中总酚和总黄酮显著降低至较低水平,且随着贮存温度的升高,总酚和总黄酮降解程度越高,尤其是在42 ℃贮存组中,总酚和总黄酮含量分别降至30～40 mg GAE/100 g和18～25 mg RE/100 g,可能是因为贮存温度越高,加速了活性成分的损失,随着维生素C被氧化降解,酚类物质也开始被氧化,同时,酸性环境也有助于酚类物质的降解[31]。

2.6 酶活性分析

PPO和POD是植物组织中重要的一类酶,不止催化一种反应,并对多种底物起作用,不仅会导致水果变黄,还会导致其变色、异味和营养损害[11]。如图3-e和图3-f所示,与未处理组相比,TP使得酸渍小米辣中PPO和POD完全失活。HPP处理后的PPO和POD活性分别下降了82.81%和65.75%,而SMS处理对PPO和POD的活性影响小于TP和HPP处理组。据报道,PPO和POD在蔬菜产品中表现出较高的抗压性[32],而热处理可以显著灭活草莓泥中PPO和POD[33]。酸渍小米辣贮存30 d后,均未发现PPO和POD残余活性。PATEL等[22]也在辣椒贮存过程中发现,POD活性贮存后显著下降。由于在酸渍小米辣贮存后并未发现PPO和POD活性的残留,因此酸渍小米辣贮后颜色产生变化的主要原因可能是由于非酶褐变及叶绿素的降解。

2.7 抗氧化能力分析

通过研究DPPH自由基和ABTS阳离子自由基的清除能力来评估酸渍小米辣的抗氧化能力。已有研究表明,辣椒具有较高的DPPH自由基和ABTS阳离子自由基的清除能力[34]。如图3-g和图3-h所示,对照组的酸渍小米辣具有较强清除自由基的能力(DPPH:65.24%;ABTS:88.64%),但TP和HPP均降低了酸渍小米辣DPPH自由基和ABTS阳离子自由基的清除能力,而SMS处理对其抗氧化能力无明显影响。

贮存过程中,酸渍小米辣抗氧化能力显著降低,DPPH自由基清除能力由65.24%降低至37.97%～49.04%(P<0.05),ABTS阳离子自由基的清除能力由88.64%降低至48.27%～67.42%(P<0.05),42 ℃贮存组酸渍小米辣的抗氧化能力最差,这与酸渍小米辣中总酚总黄酮含量的变化趋势大致相同。与王行等[31]在蓝莓汁中观察到的变化趋势一致,随着贮存温度的升高,蓝莓汁的抗氧化能力显著下降(P<0.05)。抗氧化能力的降低可能与酸渍小米辣中酚类物质的降解有关[35]。

2.8 酚类物质分析

采用UHPLC-MS测定了加工和贮存过程中酸渍小米辣植物化学成分(酚类物质)的变化。表3包含了酸渍小米辣中具体的植物化学(酚类物质)质谱信息,包括一级质谱、二级碎片、保留时间和分子式。通过将这些物质与标准品和文献报道的数据进行对比,共从酸渍小米辣样品中鉴定出10种植物化学物质。包括:绿原酸、山奈酚-3-O-芸香糖苷、咖啡酸、异夏佛塔苷、木犀草素-C-戊糖基-糖苷、木犀草素-O-芹菜糖苷、山奈酚-3-O-葡萄糖苷、芹菜素、木犀草素、单体辣椒二萜苷。其中8个化合物属于酚类化合物,化合物1(绿原酸)和3(咖啡酸)为酚酸,化合物2、4～9为类黄酮类物质。其中绿原酸为典型的羟基肉桂酸,在之前的研究中,也在小米辣中发现了这2种酚酸[8]。

物质的定量分析结果如表4所示。其中,绿原酸、山奈酚-3-O-葡萄糖苷、芹菜素是酸渍小米辣中的主要成分。TP和HPP处理后,大部分酚类物质含量显著下降(P<0.05),TP处理后山奈酚-3-O-葡萄糖苷、芹菜素的含量显著升高,HPP处理后绿原酸、山奈酚-3-O-葡萄糖苷、芹菜素的含量显著升高,这可能是由于处理过程中植物的结构和细胞壁被破坏使得某些酚类物质被释放所致[23],也有可能是由于高极性共轭糖苷分解转化为简单的酚类物质所致[36]。而SMS处理对酸渍小米辣的酚类物质无明显影响。

绿原酸、山奈酚-3-O-葡萄糖苷、芹菜素是酸渍小米辣贮存过程中的主要酚类物质。贮存过程中,一些物质(如绿原酸、木犀草素-O-芹菜糖苷)含量显著下降,且随着贮存温度的升高,含量越低。然而,咖啡酸、木犀草素、木犀草素-C-戊糖基-糖苷等在贮存后含量升高,尤其是咖啡酸和木犀草素在贮存后才被检测到,类似的结果也在发酵小米辣贮存过程中发现,其咖啡酸和木犀草素等植物化学成分含量随着贮存时间而增加[24]。

3 结论

本研究表明,TP和HPP处理可显著降低酸渍小米辣中的的菌落总数、霉菌和酵母数。但是,TP使酸渍小米辣由绿色变为黄色,并且显著降低酸渍小米辣的总酚、总黄酮含量及抗氧化能力,而HPP和SMS处理对酸渍小米辣色泽和营养特性无明显影响。贮存过程中,酸渍小米辣的菌落总数、霉菌和酵母在贮存前期升高,贮存14 d后开始逐渐降低。但霉菌和酵母在37 ℃和42 ℃高温贮存中未检出。亚硝酸盐含量也在贮存期内始终低于国标限量。酸渍小米辣的颜色在贮存期间经历了亮黄-深黄-褐色的变化,随着贮存温度的升高,酸渍小米辣褐变程度加大,叶绿素含量降低,同时,可降低其总酚总黄酮含量(总酚:30～40 mg GAE/100 g;总类黄酮:18～25 mg RE/100 g)和抗氧化能力(DPPH自由基:37.97%～49.04%;ABTS阳离子自由基:48.27%～67.42%)。总而言之,贮存时间的影响比贮存温度对酸渍小米辣品质特性劣变的影响更显著,且随着贮存温度的升高,会加速酸渍小米辣品质的劣变。这项研究的结果可以为加工方式和贮存条件对酸渍小米辣品质变化的影响提供新的见解,并为酸渍小米辣生产行业提供指导。

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Effect of processing technologies and storage conditions on quality changes in acidified Xiaomila

BAO Xi1,2,3, ZHANG Shiyao1,2,3, XIAO Yue1,2,3, WANG Xinyu1,2,3, HU Xiaosong1,4, YI Junjie1,2,3*

1(Faculty of Food Science and Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China)2(Yunnan Engineering Research Center for Fruit &Vegetable Products, Kunming 650500, China)3(International Green Food Processing Research and Development Center of Kunming City, Kunming 650500, China)4(College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China)

ABSTRACT Acidified Xiaomila (Capsicum frutescens L.) is a typical condiment and it has been used as a popular condiment in Southwest Chinese cuisine with its unique flavor.This study compared the effects of different pasteurization technologies[thermal processing (TP, 80 ℃, 20 min), high-pressure processing (HPP, 600 MPa, 5 min), and adding sodium metabisulfite (SMS, 0.1 g/kg)] and storage conditions (25, 37, and 42 ℃ for 30 days) on the quality changes in acidified Xiaomila.The main results were that more than 96% of the microorganisms in the acidified Xiaomila were inactivated by TP and HPP.Compared with HPP and SMS, TP had the largest influence on the quality characteristics of acidified Xiaomila.After TP, the color of acidified Xiaomila changed from green to yellow, chlorophyll content significantly decreased by 55.86% (P<0.05), the total phenolic and total flavone content in acidified Xiaomila decreased by 29.68% and 63.93%, and the antioxidant ability (DPPH radical and ABTS cationic radical scavenging capacities) decreased by 6.05%-6.67%.The effect of HPP and SMS on the quality characteristics of samples was much less than that of TP.During the storage time, the microbial content of acidified Xiaomila increased in the early stage (0-14 days) and decreased in the late stage (14-30).The high temperature storage (37 and 42 ℃) significantly inhibited the growth of mycotic yeast (not detected).The content of nitrite did not exceed the upper limit of the national standard in the whole storage process.Meanwhile, with the increased storage temperature, the lower L* value and b* value, the a*value, and the browning index of acidified Xiaomila were higher.After storage, the content of total phenol and total flavone decreased significantly (decreased by 47.30%-70.49% and 36.10%-91.23%, respectively), especially in high storage temperature groups (P<0.05).The antioxidant ability was also maintained at a low level (48.91-51.42%).In summary, TP and storage could cause the deterioration of the quality of acidified Xiaomila and high temperature storage (37 and 42 ℃) could accelerate this process.This paper can provide the theoretical basis and technical support for the industrial production of acidified Xiaomila.

Key words acidified Xiaomila;high pressure processing;high temperature storage;quality characteristics

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.037186

引用格式：鲍玺,张诗瑶,肖玥,等.加工方式和贮存条件对酸渍小米辣品质特性的影响[J].食品与发酵工业,2024,50(17):118-127.BAO Xi, ZHANG Shiyao, XIAO Yue, et al.Effect of processing technologies and storage conditions on quality changes in acidified Xiaomila[J].Food and Fermentation Industries,2024,50(17):118-127.

第一作者：硕士研究生(易俊洁教授为通信作者,E-mail:junjieyi@kust.edu.cn)

基金项目：中国科协青年人才托举工程项目(YESS20200123);云南省应用基础研究基金-面上项目(202101BE070001-054);云南省千人计划青年人才项目(YNQR-QNRC-2018-109);国家特色蔬菜产业技术体系项目(CARS-24-G-21)

收稿日期：2023-08-28,改回日期:2023-09-21