LI Xiaomao,WANG Rui,JI Ning, et al.Effects of microwave irradiation pretreatment combined with different packaging conditions on storage quality of dried chili peppers[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(14):185-194.
辣椒(Capsicum)属茄科、辣椒属,是世界性的经济作物,在全球农业经济中占据重要地位。辣椒中富含丰富的营养物质,如胡萝卜素、维生素C和辣椒素等,在食品加工、医药、化工等方面有着广泛应用[1]。贮藏前处理方式、贮藏环境、包装材料等对干辣椒的质量安全以及品质变化有着重要影响。根据《欧盟食品和饲料类快速预警系统(Rapid Alert System for Foodand Feed,RASFF)》,在过去15年中,中国干辣椒中大约36%的预警是由于真菌毒素污染引起的[2]。常规的贮藏方式已经不能满足现代社会的需要,因此寻找新型干辣椒制品贮藏方式极具实际意义。
微波辐照技术已广泛应用于食品工业,其具有杀灭真菌、细菌以及保持食品的色香味和有效成分的特点。孙秋燕等[3]研究了微波功率、时间和物料厚度对辣椒粉杀菌效果影响,筛选出辣椒粉最佳微波杀菌工艺为微波功率510 W,杀菌时间120 s,物料厚度15 mm;对比最佳微波灭菌与传统灭菌(120 ℃,10 min)辣椒粉中微生物菌落数,微波灭菌组比对照组低14.35倍,比常规杀菌组低5.6倍。结果表明,微波灭菌可以在短时间内达到较好的杀菌效果,同时有效维持辣椒粉的色泽。不同包装材料和包装方式对干辣椒贮藏品质有着重要的影响。丁筑红等[4]研究了不同包装材料和包装方式对室温条件贮藏6个月干辣椒主要风味化合物分析及评价。结果表明,不同包装材料中干辣椒评分顺序为:PE膜包装>铝塑包装>聚酯包装>纸袋包装。不同包装中干辣椒评分高低顺序为:常压包装>真空包装>真空脱氧剂包装>真空干燥剂包装。POLA等[5]报道了100% CO2、100% N2、真空和空气包装在0、28 ℃条件下干辣椒贮藏品质影响研究。结果表明,贮藏6个月后,与28 ℃贮藏条件相比,0 ℃贮藏可以延缓ΔE值上升和褐变的发生,维持干辣椒较高的a*值和pH值,保持较高的过氧化物酶(peroxidase,POD)、多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)等抗氧化酶活性。与0 ℃ 100% N2、0 ℃真空和0 ℃空气包装处理组相比,0 ℃ 100% CO2处理组干辣椒有着更高的L*、a*和色度值,有效维持干辣椒中游离辣椒素和总类胡萝卜素含量。综上所述,微波辐照可以有效杀灭干辣椒中的微生物,维持干辣椒的贮藏品质;采用合理的包装材料以及包装方式可有效阻止干辣椒贮藏过程中褐变发生和色素降解,维持干辣椒品质。
贵州作为辣椒种植、加工大省,目前干辣椒贮藏主要以低温方式为主。低温贮藏虽然能够有效延长干辣椒的贮藏时间,在保鲜方面表现出色,但存在着一定的局限性,例如:a)制冷设备、保温材料等投入资金较大,建造成本高。b)低温仓储能耗大,大幅提升成本。国内外学者就干辣椒贮藏领域已有一些研究,主要集中在比较不同处理方式对辣椒生理品质或单一处理对辣椒中特定因素的影响研究。本实验以低温贮藏为对照,主要探究微波辐照预处理联合不同包装材料(聚丙烯(蛇皮袋)、聚酰胺(尼龙袋))与包装条件(CO2充气包装)对干辣椒贮藏品质的影响,通过对干辣椒生理指标、挥发性气味以及有效成分等指标的研究,探究最佳包装条件,为干辣椒合理包装、品质保存提供理论依据和技术参考。
样品取自遵义红满坡农业发展有限公司(2023年8月21日),挑选色泽均匀,大小一致,无病虫害以及无损伤的“满天星”鲜红辣椒,3 h内运往贵阳学院(贵州省农产品产地初加工关键技术研发与应用科技创新基地)实验室。将鲜辣椒置于热泵干燥机中80 ℃烘干至含水率(12.49±0.33)%(<14%),用于后续贮藏实验。
蛇皮袋(材质:聚丙烯;规格:20 cm×25 cm;厚度:0.15 mm),北京宏图世昌塑料制品有限公司;尼龙袋(材质:聚酰胺;规格:17 cm×23 cm;厚度:0.22 mm),石家庄喜龙包装有限公司。
DZ-600/W外抽式真空包装机,武义圣帕机电有限公司;Testo855红外热成像仪,德国德图集团;HSP-360BE恒温恒湿箱,上海力辰邦西仪器科技有限公司;实验室专用微波炉;Check PointⅡ便携式残氧仪,丹麦Dansensor公司;EZ-Test质构仪,日本岛津公司;L3.5TB1热泵干燥机,贵州华诚天下节能科技有限公司;Agilent1100液相色谱仪(配DAD检测器),安捷伦公司;PEN3电子鼻,德国Airense公司;HD-6A型智能水分活度计,无锡市华科仪器仪表有限公司。
1.3.1 微波时间筛选
孙秋燕等[3]确定出辣椒粉微波杀菌最优工艺为微波功率510 W、微波时间120 s,因此本研究选择500 W作为微波辐照功率,探究不同微波辐照时间对干辣椒表明温度的影响。将50.00 g干辣椒置于实验室专用微波炉中进行微波辐照预处理,分别设置微波时间为20、30、40、50、60、70 s,微波辐照结束后,使用Testo 855红外热成像仪对微波炉腔内干辣椒表面温度进行实时测定并拍照。
1.3.2 包装及贮藏处理
挑选色泽均一、大小一致、无机械伤的干辣椒,分为6组:a)蛇皮袋包装(CK),b)4～6 ℃+蛇皮袋包装(模拟传统低温贮藏条件),c)微波+蛇皮袋包装,d)微波+尼龙袋包装,e)CO2+尼龙袋包装,f)微波+CO2+尼龙袋包装;将a)和b)组直接使用蛇皮袋包装封口;将c)、d)和e)组需要的干辣椒放置于实验室专用微波炉中进行微波辐照处理(每次微波干辣椒重量:50.00 g;微波功率500 W,微波时间50 s,微波炉内旋转板转速4 r/min);微波结束后,使用蛇皮袋将c)组的干辣椒以50.00 g/袋进行包装封口,使用尼龙袋对d)组的干辣椒以50.00 g/袋进行包装封口;对e)和f)组进行100% CO2充气处理,将50.00 g干辣椒装入尼龙袋,使用真空包装机经抽真空(10 s)、充气(30 s)2次后热封(气体流速:2 000 mL/min)。所有处理全部结束后,其中b)组贮藏于4～6 ℃环境,用于模拟产区贮藏条件;采用恒温加速试验法[6]对a)、c)、d)、e)、f)组进行处理,将干辣椒放入恒温生化培养箱[(40±5.00) ℃,(60±5.00)% RH]贮藏90 d,分别于0、50、60、70、80、90 d检测干辣椒各项指标,分析贮藏过程中微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒贮藏品质的变化。
1.4.1 色差
参照年国芳等[1]的方法,使用色差仪测定干辣椒表皮色差。参数设定为L*(亮度值)、a*(红绿值)、b*(黄蓝值),H°为干辣椒色度角(n=18),按照公式(1)进行H°的计算:
(1)
式中:H°,干辣椒色度角;a*,不同贮藏时间下红绿测定值;b*,不同贮藏时间下黄蓝测定值。
1.4.2 剪切力
参考MI等[7]的方法,使用型质构仪对干辣椒进行剪切力分析。剪切力实验方法和参数:采用2.00 mm TA/LKB切刀探头沿干辣椒中央部位进行剪切,测试速率3.00 mm/s,测后速率10.00 mm/s,单位为N(n=18)。
1.4.3 pH
参照畅若萌等[8]的方法,随机取10根干辣椒样品,将干辣椒剪碎、混匀,用电子天平精确称取2.00 g置于研钵中,加入少许液氮,将干辣椒研磨成粉末,倒入50.00 mL离心管,向离心管中加入20.00 mL蒸馏水,8 000×g离心10 min。取上清液,室温下(25 ℃)用pH仪进行测量,记录数值,即为干辣椒pH(n=18)。
1.4.4 水分活度
参照MAURRYA等[9]的方法,随机取10根干辣椒样品,将干辣椒剪碎、混匀,用电子天平精确称取2.00 g置入水分活度计专用塑料培养皿中,检测干辣椒水分活度(n=3),测试时间:8 min,室温条件:(25±1.00) ℃。
1.4.5 复水比
参考杨晶[10]的方法,随机取10根干辣椒样品,将干辣椒剪碎、混匀,用电子天平精确称取5.00 g置于烧杯中,加入温水浸泡10 min,浸泡结束后将辣椒表面的水分风干,分别称取复水前与复水后的辣椒质量(n=18),按公式(2)计算复水比:
(2)
式中:M,干辣椒复水比;M1,复水后的质量,g;M2,复水前的质量,g。
1.4.6 挥发性气味
参照ZHANG等[11]的方法,随机取10根干辣椒样品,将干辣椒剪碎、混匀,用分析天平准确称取2.00 g置于40.00 mL棕色顶空瓶中,于25 ℃环境中静置30 min后,采用顶空吸气法将进样针插入进样瓶中,测定不同处理组在不同贮藏天数时干辣椒样品中挥发性气味(n=6)。测定条件:传感器清洗时间:220 s,自动调零时间:10 s,样品准备时间:5 s,样品测试时间:100 s,样品测定间隔时间:3 s,内部流量:300 mL/min,进样流量:300 mL/min,电子鼻包括10个金属氧化物传感器阵列,传感器阵列及其性能描述见表1。
表1 PEN3型电子鼻标准传感器阵列与性能描述
Table 1 PEN3 electronic nose standard sensor array and performance description
序号传感器名称性能描述1W1C对芳香型化合物灵敏2W5S对氮氧化合物反应非常灵敏3W3C对芳香成分的检测,主要对氨水灵敏4W6S对氢气有选择性5W5C检测烷烃、芳香型化合物,极性很小的化合物6W1S主要对环境中的甲烷灵敏7W1W对硫化物灵敏8W2S对乙醇灵敏,也对部分芳香型化合物的灵敏9W2W对芳香成分和有机硫化物灵敏10W3S用于烷烃高浓度检测,对甲烷非常灵敏
1.4.7 辣椒素、二氢辣椒素
参照GB/T 21265—2007《辣椒辣度的感官评价方法》规定的程序对0 d以及90 d不同处理的干辣椒中辣椒素、二氢辣椒素以及辣度进行测定。随机取10根干辣椒样品,将干辣椒剪碎、混匀,精密称取1.00 g 置于20 mL具塞试管,加入V(甲醇)∶V(四氢呋喃)=1∶1溶液5.00 mL,60 ℃水浴条件下,超声30 min,离心取上清液,沉淀再加4.00 mL V(甲醇)∶V(四氢呋喃)=1∶1溶液,超声10 min,重复2次,合并提取液,用甲醇∶四氢呋喃1∶1溶液定容至15.00 mL,测定前用0.22 μm微孔滤膜过滤。
色谱条件:采用Agilent TC-C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,粒度5 μm);紫外检测器波长:280 nm;柱温:30 ℃;流动相:65%甲醇-水;流速1 mL/min;进样量:10.00 μL。
1.4.8 斯科维尔指数(Scoville heat units,SHU)、辣度的计算
参照杨创创等[12]的方法计算干辣椒中斯科维尔指数、辣度。斯科维尔指数X的计算见公式(3)和公式(4):
W=(Wa+Wb)/90%
(3)
X=W×0.9×16.1+W×0.1×9.3
(4)
式中:W,样品中辣椒素类物质的含量,μg/g;Wa,样品中辣椒素类的含量,μg/g;Wb,样品中二氢辣椒素的含量,μg/g;0.9,辣椒素类物质总量的折算系数;16.1,辣椒素或二氢辣椒素转换为斯科维尔指数的系数;0.1,其余辣椒素类物质含量的折算系数;9.3,其余辣椒素类物质转换为斯科维尔指数的系数;辣度与SHU的换算关系为:150 SHU=1度。
所有数据以“平均值±标准差”表示。采用Origin 2024软件作图,采用IBM SPSS Statistics 27软件进行数据差异显著性分析。
微波辐照作为一种新型的物理处理手段广泛应用于食品杀菌等领域[13]。蔡舜炀等[14]的研究结果表明,采用微波灭菌技术对凉果灭菌3 min时,凉果表面温度达80 ℃以上,霉菌、酵母菌、菌落总数等存活率为0.00%。图1为微波功率500 W时不同时间(20、30、40、50、60、70 s)干辣椒表面红外热成像图,基于红外热成像图中样本点的温度,计算出不同处理组变异系数(coefficient of variation,COV)值在0.11～0.25,均小于0.4,表明微波设备的加热均匀性较高,实验结果可靠[15]。结果表明,微波辐照时间为50 s时,干辣椒样品表面平均温度达83 ℃,已达到杀灭霉菌等的条件。微波辐照时间60、70 s时,部分干辣椒样品表面开始出现焦糊现象,严重影响干辣椒的外观品质。综上,筛选出微波功率500 W,微波处理时间50 s用于后续实验。
A-500 W 20 s;B-500 W 30 s;C-500 W 40 s;D-500 W 50 s;E-500 W 60 s;F-500 W 70 s
图1 不同微波辐照时间对干辣椒表面温度的影响
Fig.1 The effect of different microwave irradiation time on the surface temperature of dried chili pepper
2.2.1 微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒外观的影响
干辣椒外观颜色能够直接反映干辣椒的品质变化,影响消费者的接受程度。每处理组选择6根干辣椒,分别在货架期(0、50、60、70、80、90 d)内拍照(图2)。随着贮藏时间的延长,干辣椒表面颜色呈现出由红色转变为黑红色的趋势,与0 d相比,贮藏50 d时,各处理组干辣椒出现表面颜色变深的现象,4～6 ℃+蛇皮袋对干辣椒表面颜色保持最好;贮藏80 d后,采用尼龙袋包装处理组(微波+尼龙袋、CO2+尼龙袋、微波+CO2+尼龙袋)对干辣椒表面颜色保持效果优于蛇皮袋包装处理组(CK、4～6 ℃+蛇皮袋、微波+蛇皮袋)。总体来看,CO2+尼龙袋包装与微波+CO2+尼龙袋对干辣椒表面颜色保持最好,使用CO2充气包装可以防止干辣椒发生氧化褐变,有效维持干辣椒表面红色。
A-CK组;B-4～6 ℃+蛇皮袋组;C-微波+蛇皮袋组;D-微波+尼龙袋组;E-CO2+尼龙袋组;F-微波+CO2+尼龙袋组
图2 微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒外观的影响
Fig.2 Effects of microwave irradiation pretreatment combined with different packaging conditions on the appearance of dried chili peppers
2.2.2 微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒色差的影响
TOPUZ等[16]研究表明,红辣椒的红色值可用于判定其质量好坏,红色值越高代表红辣椒质量越好。H°值表示色度角,是颜色差异分析的一个重要参数。通过比较不同样品的H°值,可以评估样品之间的相似性和差异性。辣椒色度角越接近0°,红色越深[17]。各处理组贮藏期间干辣椒色差值见图3。图3-A、图3-B分别表示了不同处理组干辣椒贮藏90 d时a*值和H°值的变化情况。随着贮藏时间的延长,a*值整体呈下降趋势。0 d时,干辣椒样品a*值为43.20±1.91,贮藏50 d时,采用4～6 ℃+蛇皮袋包装的干辣椒组a*值为42.56±2.23,其他处理组均低于40。贮藏60 d时,4～6 ℃+蛇皮袋包装处理组干辣椒a*值与微波+尼龙袋、CO2+尼龙袋以及微波+CO2+尼龙袋包装处理组无显著差异(P>0.05),CK组、微波+蛇皮袋包装组a*值最低。贮藏90 d后,蛇皮袋处理组a*值最低,仅为22.81±2.54,微波+CO2+尼龙袋包装a*值保持效果最好,为32.31±1.29,4～6 ℃+蛇皮袋包装处理组与CO2+尼龙袋、微波+尼龙袋、微波+蛇皮袋包装a*值无显著差异(P>0.05)。结果表明低温贮藏在贮藏前期可以有效延缓干辣椒红色值的褪变。图3-B表明随着贮藏时间的延长,干辣椒样品H°值均呈上升趋势,贮藏50 d时,不同包装条件干辣椒样品H°值无显著差异(P>0.05);贮藏60～70 d时,CK组的干辣椒H值显著高于4～6 ℃+蛇皮袋包装、微波+尼龙袋包装、CO2+尼龙袋包装和微波+CO2+尼龙袋包装处理的干辣椒。贮藏90 d时,不同包装处理的H°值排序为:CK组>微波+蛇皮袋>4～6 ℃+蛇皮袋>微波+尼龙袋>CO2+尼龙袋>微波+CO2+尼龙袋。陈柄言等[18]的研究结果表明高温会加速干辣椒的褐变程度;随着贮藏时间的延长,干辣椒中的色素分子会发生氧化反应进而导致辣椒红色度的降低。综上,干辣椒在贮藏过程中,表面颜色逐渐加深,红色逐渐减少,4～6 ℃+蛇皮袋包装可在贮藏前期有效延缓干辣椒a*值下降。此外,干辣椒样品采用尼龙袋包装时色度角整体优于蛇皮袋包装,推测可能是由于尼龙袋较蛇皮袋透气性差,能够有效阻止干辣椒与外界空气直接接触,减少氧化反应的发生;使用CO2+尼龙袋则保证袋内的O2含量持续处于低水平,减少尼龙袋包装内干辣椒的氧化反应。
A-干辣椒a*;B-色度角H°
图3 微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒色差的影响
Fig.3 The effect of microwave irradiation combined with different packaging conditions on the color difference of dried chili peppers
注:a、b、c、d、e被用于表示同一时间不同组数据的差异性,字母相同表示无显著差异(P>0.05),字母不同表示有显著差异(P<0.05)(下同)。
2.2.3 微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒剪切力的影响
样品在受到剪切力作用时的阻力大小可以判断食品的脆度,剪切力越大,样品的脆度越低[19]。微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒剪切力的影响见图4。随着贮藏时间的延长,干辣椒样品剪切力均呈下降趋势。在干辣椒整个贮藏过程中,4～6 ℃+蛇皮袋包装处理组干辣椒样品剪切力与CK组、微波+蛇皮袋组无显著差异(P>0.05),显著高于微波+尼龙袋、CO2+尼龙袋处理组和微波+CO2+尼龙袋包装处理组(P<0.05)。0 d时,干辣椒剪切力为(8.91±0.74) g,贮藏90 d后,CK组、4～6 ℃+蛇皮袋、微波+蛇皮袋、微波+尼龙、CO2+尼龙袋以及微波+CO2+尼龙袋的剪切力分别为(1.95±0.11)、(2.22±0.14)、(1.92±0.16)、(0.81±0.02)、(1.54±0.18)、(0.83±0.05) g。贮藏90 d时,微波+尼龙袋、微波+CO2+尼龙袋包装处理组干辣椒样品剪切力显著低于CO2+尼龙袋处理组(P<0.05),表明微波处理可以增加干辣椒脆度。结果表明:微波辐照预处理、尼龙袋包装的干辣椒样品剪切力显著高于未使用微波辐照预处理、蛇皮袋包装处理组。微波能够提高介质分子的热运动速度和能量,引起干辣椒温度迅速上升和水分蒸发,导致其水分含量下降,从而提高了干辣椒的脆度[20]。
图4 微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒剪切力的影响
Fig.4 Effects of microwave irradiation pretreatment combined with different packaging conditions on shear force of dried chili peppers
2.2.4 微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒pH值的影响
微生物快速生长和繁殖可以导致辣椒pH值快速下降[21],直接关系到食品的质量安全。整个贮藏期内干辣椒pH值变化情况见表2。由表2可知,随着贮藏时间的延长,干辣椒样品中pH值呈下降趋势。0 d时,干辣椒样品中pH为5.25±0.05,贮藏70 d时,不同处理组样品干辣椒pH值均无显著差异(P>0.05);贮藏90 d时,微波+尼龙袋、CO2+尼龙袋和微波+CO2+尼龙袋包装处理组干辣椒样品pH值显著高于CK组、4～6 ℃+蛇皮袋和微波+蛇皮袋包装处理组(P<0.05)。综上,相对于0 d样品,贮藏90 d后,尼龙袋包装样品中pH值整体高于蛇皮袋包装,推测是由于外界空气中的微生物无法有效透过尼龙袋而侵染干辣椒样品,有效维持干辣椒较高的pH值,而蛇皮袋包装的透气性较好,无法有效阻止微生物侵染,导致蛇皮袋包装中干辣椒样品pH值下降。因此采用尼龙袋包装可以有效防止干辣椒样品发霉变质。
表2 微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒pH的影响
Table 2 The effect of microwave irradiation pretreatment combined with different packaging conditions on the pH of dried chili peppers
贮藏时间/dCK组4～6 ℃+蛇皮袋微波+蛇皮袋微波+尼龙袋CO2+尼龙袋微波+CO2+尼龙袋05.25±0.05a5.25±0.05a5.25±0.05a5.25±0.05a5.25±0.05a5.25±0.05a505.20±0.04a5.23±0.09a5.23±0.02a5.24±0.02a5.29±0.06a5.26±0.04a605.19±0.04a5.25±0.05a5.22±0.04a5.23±0.02a5.25±0.03a5.25±0.06a705.13±0.07a5.16±0.06a5.16±0.04a5.18±0.04a5.19±0.06a5.22±0.09a805.16±0.01b5.16±0.02b5.20±0.03ab5.19±0.03ab5.20±0.01a5.19±0.02ab905.13±0.03b5.15±0.00b5.16±0.02b5.20±0.03a5.19±0.01ab5.20±0.00a
注:a、b、c、d、e表示同一时间不同组数据的差异性,字母相同表示无显著差异(P>0.05),字母不同表示有显著差异(P<0.05)。
2.2.5 微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒复水比值、水分活度值的影响
复水比值可以有效判断干辣椒重新吸收水分、回复状态的能力,复水比值越高则表明干辣椒的品质越好。水分活度值是判断食品中水分存在的状态以及水合程度的重要指标,水分活度值也可侧面反应食品中微生物的生长与增殖,水分活度值越高,微生物多样性越丰富、微生物种群越多[22]。图5-A、图5-B分别表明了不同处理条件对干辣椒复水比值、水分活度值的影响。由图5-A可知,不同包装条件下的干辣椒复水比值均呈下降趋势,贮藏50 d时,干辣椒样品复水比值排序为:微波+CO2+尼龙袋>微波+尼龙袋>CO2+尼龙袋>微波+蛇皮袋>4～6 ℃+蛇皮袋>CK组,贮藏80 d之后,CK组、4～6 ℃+蛇皮袋、微波+蛇皮袋和CO2+尼龙袋包装处理组复水比值无显著差异(P>0.05)。在整个贮藏期内,微波+CO2+尼龙袋处理组、微波+尼龙袋处理组的复水比值显著高于CK组、4～6 ℃+蛇皮袋、微波+蛇皮袋和CO2+蛇皮袋包装处理组(P<0.05)。由图5-B可知,不同的包装条件以及是否进行微波辐照严重影响着干辣椒的水分活度值变化情况。贮藏50 d时,干辣椒样品水分活度值排序为:4～6 ℃+蛇皮袋>CK组>微波+蛇皮袋>CO2+尼龙袋>微波+尼龙袋>微波+CO2+尼龙袋,贮藏90 d后,4～6 ℃+蛇皮袋包装处理组干辣椒水分活度值最高,为0.71±0.01,其次为CK组(0.68±0.00),CO2+尼龙袋与微波+蛇皮袋包装水分活度值均为0.52±0.01,微波+尼龙袋包装水分活度值为0.50±0.00,微波+CO2+尼龙袋包装水分活度值最低(0.44±0.01)。在整个贮藏期内,除4～6 ℃+蛇皮袋包装的干辣椒样品水分活度值呈先上升后趋于平缓的变化趋势外,其余处理组均呈先下降后上升的趋势。综上,采用微波辐照后的干辣椒复水比值、水分活度值分别显著高于、低于未经微波辐照组,这可能是由于微波辐照产生的热效应破坏了干辣椒内部的蒸汽压,干辣椒中部分自由水被蒸发,导致复水比值上升,水分活度值下降[23];采用尼龙袋包装可以有效阻止干辣椒吸收空气中的水分,延缓干辣椒复水比值降低、水分活度值上升趋势。
A-复水比;B-水分活度
图5 微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒复水比、水分活度的影响
Fig.5 Effects of microwave irradiation pretreatment combined with different packaging conditions on rehydration ratio and water activity of dried chili peppers
2.2.6 微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒挥发性气味的影响
电子鼻能够高效识别一定范围内的挥发性物质。通过电子鼻传感器的响应值绘制雷达图,可以直观辨识不同处理组之间挥发性香气化合物响应值的高低,反映不同包装条件下干辣椒样品挥发性气味的浓度差异[24]。图6分别表示了CK组、4～6 ℃+蛇皮袋、微波+蛇皮袋、CO2+尼龙袋、微波+尼龙袋和微波+CO2+尼龙袋处理组中干辣椒样品贮藏0 d、90 d挥发性气味的变化情况。由图6可知,不同包装处理的干辣椒挥发性气味存在一定差异,主要集中在W1W、W5S、W1S和W2S传感器,表明干辣椒样品挥发性气味主要由硫化物、氮氧化物、烷类成分以及醇类成分为主,与李莹等[25]的研究结果类似。与0 d干辣椒样品响应值轮廓相比,贮藏90 d时,4～6 ℃+蛇皮袋、微波+蛇皮袋、CK组干辣椒样品响应值轮廓减小,微波+尼龙袋、CO2+尼龙袋以及微波+CO2+尼龙袋包装处理组干辣椒样品响应值轮廓增加。综上所述,蛇皮袋不利于干辣椒挥发性气味的保存,尼龙袋增加了干辣椒中挥发性气味浓度。使用微波处理、尼龙袋包装会影响干辣椒中的挥发性气味,CO2充气包装对干辣椒挥发性气味变化影响不明显。
A-CK组;B-4～6 ℃+蛇皮袋;C-微波+蛇皮袋;D-微波+尼龙袋;E-CO2+尼龙袋;F-微波+CO2+尼龙袋
图6 微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒挥发性气味的影响
Fig.6 The effect of microwave irradiation pretreatment combined with different packaging conditions on the volatile odor of dried chili.
2.2.7 微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒中辣椒素类物质的影响
辣椒素类化合物属于酚类物质,有着较高的抗氧化活性,辣椒素类物质由80%～90%的辣椒素和二氢辣椒素组成,是辣椒辛辣味的主要来源,在食品以及医药保健等方面有着重要的作用。此外,使用100% CO2充气包装、尼龙袋包装可以有效阻止干辣椒与空气发生氧化反应,延缓辣椒素类物质含量降低,保持辣椒辣度[26-28]。SHU可以用来表征辣度强弱,数值越高,说明干辣椒样品所含的辣椒素类物质含量越高,辣度越强[29]。图7表示了0、90 d不同包装条件对干辣椒样品中辣椒素类物质和辣度的影响。结果表明,0 d时,干辣椒辣椒素类物质为(2 360.85±18.81) μg/g。贮藏90 d后,CK组、4～6 ℃+蛇皮袋包装处理组、微波+蛇皮袋包装处理组、微波+尼龙袋包装处理组、CO2+尼龙袋包装处理组以及微波+CO2+尼龙袋处理组中辣椒素类物质均呈下降的趋势,微波+CO2+尼龙袋包装干辣椒辣椒素类物质含量最高[(2 266.13±3.30) μg/g],CK组干辣椒辣椒素类物质含量最低[(1 130.83±0.07) μg/g]。干辣椒在0 d时,辣度值为236.11±1.89,贮藏90 d后,不同包装干辣椒辣度排序为:0 d>微波+CO2+尼龙袋>微波+尼龙袋>微波+蛇皮袋>CO2+尼龙袋>4～6 ℃+蛇皮袋>CK组。推测微波+蛇皮袋、微波+尼龙袋、微波+CO2+尼龙袋包装可以有效保持干辣椒样品辣椒素类物质、辣度的原因与微波预处理有关,微波辐照在对干辣椒进行灭菌的同时还能较好地保留辣椒素类物质等有效活性成分[30]。使用100% CO2充气包装、尼龙袋包装可以有效阻止干辣椒与空气发生氧化反应,延缓辣椒素类物质含量降低,保持辣椒辣度。综上,常规产区规模贮藏(4～6 ℃+蛇皮袋包装)无法有效保持干辣椒中辣椒素类物质含量与辣度;微波处理、尼龙袋包装可有效保持干辣椒中辣椒素类物质含量与辣度。
图7 微波辐照预处理联合不同包装条件对干辣椒辣椒素类物质、辣度的影响
Fig.7 Effects of microwave irradiation pretreatment combined with different packaging conditions on capsaicinoids in dried peppers
2.2.8 主成分分析
通过降维对干辣椒贮藏0 d与90 d的a*值、H°值、剪切力、水分活度、辣椒素、二氢辣椒素和辣度等品质指标结果进行主成分分析。如图8所示,以特征值大于1为标准,提取出2个主成分,其中第一、二主成分的特征值分别为4.79和1.71,主成分贡献率为68.38%和24.40%,累积贡献率为92.78%,说明前2个主成分能够反映原始变量的绝大部分信息,符合分析要求。图9的结果表明,0 d干辣椒样品与贮藏90 d不同包装条件的干辣椒样品距离较远,说明贮藏90 d后,不同包装条件处理的干辣椒品质与0 d相比存在明显差异。贮藏90 d时,CK组与0 d干辣椒样品距离最远,相似度最低,其次为4～6 ℃+蛇皮袋包装处理组,微波+CO2+尼龙袋与0 d样品距离最近,相似度最高。采用尼龙袋包装时,微波+CO2+尼龙袋处理对干辣椒品质保存效果最好,其次是微波尼龙袋、CO2+尼龙袋,采用蛇皮袋包装时,微波+蛇皮袋包装效果最好,其次是4～6 ℃+蛇皮袋包装,CK组效果最差。综上所述,通过与0 d品质相似度对比,采用微波+CO2+尼龙袋包装对干辣椒保存效果最好。
图8 碎石图
Fig.8 Stone map
图9 因子载荷图
Fig.9 Factor loading graph
现阶段,干辣椒的规模贮藏仍采用低温贮藏方式,成本高、能耗大。本研究利用微波辐照预处理联合不同包装条件贮藏干辣椒,采用恒温加速试验法比较不同处理贮藏90 d干辣椒a*值、pH值、复水比、水分活度、辣椒素类物质、辣度和挥发性气味等指标的差异,结果表明,贮藏至50 d时,4～6 ℃+蛇皮袋包装可以有效延缓干辣椒色泽褪变,但对剪切力、复水比、水分活度等品质保存效果较差。贮藏90 d时,微波+CO2+尼龙袋包装对干辣椒品质保持效果最好,与其他处理组相比,微波+CO2+尼龙袋的a*、pH值、复水比、辣椒素类物质和辣度最高,H°值、水分活度和剪切力最低。电子鼻检测结果表明,蛇皮袋不利于干辣椒挥发性气味的保存,尼龙袋增加了干辣椒中挥发性气味浓度。综上所述,微波辐照预处理可以有效保持干辣椒中水分活度、辣椒素类物质和辣度等;蛇皮袋的透气性优于尼龙袋,采用尼龙袋包装可以有效阻止干辣椒与空气接触;CO2充气包装可以有效延缓干辣椒色泽的褪变,同时阻止干辣椒氧化反应的发生;采用微波预处理联合不同包装条件可以维持干辣椒贮藏期间品质,本研究结果可为干辣椒的低能耗贮藏和质量保证提供科学依据和技术支持。
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