热风辅助射频烘烤处理对扁桃仁抗氧化性及微生物安全性的影响

王绣珊,徐圆融,敬璞,焦顺山*

(上海交通大学 农业与生物学院,上海,200240)

摘 要 相较于传统烘烤方式,热风辅助射频(hot air-assisted radio frequency, HA-RF)技术用于坚果烘烤展现出巨大的优势。为探究HA-RF烘烤处理对扁桃仁抗氧化性以及微生物安全性的影响,该研究使用3种烘烤强度处理扁桃仁:HA-RF1(目标温度130 ℃,加热时间11 min,保持时间4 min)、HA-RF2(目标温度155 ℃,加热时间15 min)和HA-RF3(目标温度155 ℃,加热时间15 min,保持时间19 min),测定处理前后的色度和抗氧化性,并检测粪肠球菌(沙门氏菌替代菌)数量。结果表明,HA-RF烘烤后,扁桃仁的ABTS阳离子自由基清除能力提高,Fe3+还原能力增强,整体抗氧化性得到提升。扁桃仁初始水分活度(aw)为0.65时,传统热风烘烤(155 ℃,20 min)仅能将粪肠球菌减少2 lg CFU/g左右,而HA-RF1可减少4 lg CFU/g以上,HA-RF3对粪肠球菌杀灭效果最好,可以降低7 lg CFU/g左右。综合分析可知,HA-RF烘烤可以提升扁桃仁的抗氧化性,有效减少粪肠球菌的数量,达到巴氏杀菌效果,比传统HA烘烤更能保证扁桃仁的微生物安全,研究结果可为HA-RF在扁桃仁中的应用提供指导。

关键词 射频;烘烤;抗氧化性;粪肠球菌;致病菌

扁桃仁(Prunus dulcis)又称巴旦木或美国大杏仁,属于蔷薇科桃亚科李属植物,原产于亚洲西南部,现广泛种植于美国(加利福尼亚州)、西班牙和澳大利亚等温带和亚热带气候国家[1]。扁桃仁除含蛋白质、维生素和矿物质外,还富含不饱和脂肪酸,其脂肪酸主要为亚油酸(15.4%)和油酸(76.2%),有助于预防心血管疾病。此外,扁桃仁中还有酚类化合物、植物甾醇、膳食纤维等物质,因此它在抗氧化、预防糖尿病、控制体重方面也有一定的作用[2]。扁桃仁因丰富的营养价值与独特的口感在全球范围内受到欢迎,与腰果、榛子、核桃被称为世界四大坚果。

扁桃仁在食用前,通常需要进行烘烤加工处理。高温烘烤促进美拉德反应的发生,使扁桃仁产生独特的香气和色泽,且烘烤后扁桃仁质地更酥脆,更受消费者喜爱[3]。高温烘烤除改善感官品质外,还会促进扁桃仁中苦杏仁甙等有害物质的分解,造成扁桃仁中部分植物酶失活,同时达到灭虫、杀菌的效果,以保证扁桃仁产品的安全性,延长货架期[4]。目前,主要使用热风和电烤箱烘烤扁桃仁,成本低廉,但以上处理中热量是从扁桃仁表面传递至内部,物料存在温度梯度,加热速率低,烘烤时间长,这不仅容易破坏扁桃仁的营养成分及风味,造成较大的热能消耗,还难以达到巴氏杀菌效果[5]。因此,开发新型烘烤技术,对于生产安全营养的扁桃仁产品至关重要。

近年来,热风辅助射频(hot air-assisted radio frequency, HA-RF)用于扁桃仁烘烤时展现出诸多优势。射频(radio frequency, RF)是频率为3~300 MHz的高频交流电磁波,电磁波穿透扁桃仁,会引起内部离子振荡和偶极分子旋转,使它们不断运动摩擦产生热量,达到烘烤的效果[6]。RF烘烤直接在扁桃仁内部产生热量,能量损失少,更有利于保持扁桃仁的营养成分和风味。HA-RF不仅有助于提高加工效率,降低能耗,还可以改善温度分布均匀性。XU等[7]发现与传统烘烤的扁桃仁相比,HA-RF烘烤的扁桃仁酸值和过氧化值更低,并且获得了较高的感官评分。

目前研究多集中于HA-RF烘烤对扁桃仁基础理化指标和感官品质的影响,对扁桃仁抗氧化性以及微生物安全性关注较少。沙门氏菌是影响扁桃仁这种低水分活度(aw<0.60)食品安全性的重要因素,多个国家曾爆发过与食用扁桃仁有关的沙门氏菌疫情[8]。因此,关注烘烤过程对沙门氏菌的杀灭效果,有助于提高扁桃仁的食用安全性。本研究拟利用HA-RF烘烤扁桃仁,并与传统热风(hot air,HA)烘烤进行对比,分析不同处理对扁桃仁的理化性质和抗氧化性的影响,同时选择与沙门氏菌性质类似,耐热、耐酸但不具有致病性的粪肠球菌作为沙门氏菌的替代菌,评估烘烤后扁桃仁的微生物安全性,更全方位地评价HA-RF烘烤在扁桃仁中的适用性,为其商业化应用提供指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

扁桃仁,中国新疆;甲醇(色谱纯),北京伊诺凯科技有限公司;DPPH(分析纯)、6-羟基-2,5,7,8-四甲基色烷-2-羧酸(6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid, Trolox, 分析纯),上海阿拉丁生化科技股份有限公司;ABTS(分析纯),爱览上海化工科技有限公司;过硫酸钾、铁氰化钾、三氯乙酸、氯化铁、氯化铜、新奎琳、醋酸铵(均为分析纯),上海凌峰化学试剂有限公司;磷酸二氢钠、二水合磷酸氢二钠(均为分析纯),江苏永华化学科技有限公司;氯化钠(分析纯),国药集团化学试剂有限公司;丙三醇(分析纯),上海高信化玻仪器有限公司;无水乙醇(分析纯),上海泰坦科技股份有限公司;粪肠球菌(Enterococcus faecalis)NRRL B-2354,宁波明舟生物科技有限公司;胰蛋白胨大豆肉汤(trypticase soy broth,TSB)、胰蛋白胨大豆琼脂(tryptose soya agar,TSA)、莫匹罗星锂盐改良MRS培养基(MRS)、0.1%缓冲蛋白胨水,青岛海博生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

GJD-6A-27-JY高频(射频)带式加热机,河北华氏纪元高频设备有限公司;GZX-9240 MBE电热鼓风干燥箱,海博迅实业有限公司医疗设备厂;ThermAgile-RD荧光光纤测温仪,西安和其光电科技有限公司;Zealway-S超声波清洗机,致微(厦门)仪器有限公司;Z326K离心机,德国Hermle公司;Multiskan GO-1510酶标仪、Dubnoff水浴锅、MaxQTM HP恒温培养摇床,美国赛默飞世尔科技有限公司;LabScan XE色度分析仪,HunterLab公司;FA-st lab水分活度仪,GBX Instrumentation Scientifique公司;TA-XTplus质构仪,Stable Micro System Ltd, Cardiff公司;PL2002分析天平(精度0.01 g)、AL204电子天平(精度0.1 mg)、Seven-Multi pH计,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;DHP-9162B电热恒温培养箱,上海一恒科学仪器有限公司;NW10VF超纯水系统,香港力康发展有限公司;HFsafe-1800超净工作台,上海力申科学仪器有限公司;LDT-250高压灭菌设备,中国顶帅电器有限公司;UV表面杀菌设备,上海国达特殊光源有限公司;FW135高速粉碎机,天津泰斯特有限公司;T101计时器,中山市乐易仕科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 HA-RF烘烤扁桃仁

本研究使用带有2个平行电极和热风系统的中试射频加热设备(27.12 MHz,12 kW),参考XU等[7]的方法烘烤扁桃仁。首先,将扁桃仁放入侧面和底部具有小孔的无盖聚丙烯长方形塑料容器(13.0 L×8.5 W×6.0 H,cm3),样品厚度为5.0 cm。随后,将样品置于RF系统的底部电极上,设置电极板间距为8.5 cm,并将光纤传感器放置在样品的几何中心位置,实时监测HA-RF烘烤过程的温度(图1)。当样品温度为80 ℃时,开启HA(80 ℃)进行HA-RF处理,将样品加热至目标温度。HA-RF烘烤条件为HA-RF1:130 ℃,15 min(加热时间:11 min;保持时间:4 min),HA-RF2:155 ℃,15 min(加热时间:15 min),HA-RF3:155 ℃,34 min(加热时间15 min;保持时间19 min)。HA烘烤处理是将扁桃仁在155 ℃的烘箱中烘烤20 min。

图1 射频加热系统[9]
Fig.1 Radio frequency heating system[9]

1.3.2 HA-RF水分含量及水分活度测定

扁桃仁水分含量测定参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》;为测定aw,取扁桃仁样品粉粒(2 g)装入水分活度仪专用的塑料盒中,铺满整个器皿,置于水分活度仪中,将表面设定为15 ℃,读数稳定后记录扁桃仁样品的aw

1.3.3 色度测定

取适量的扁桃仁颗粒样品置于样品池中,填满整个玻璃器皿底部,使用LabScan XE色度分析仪测定脱壳后扁桃仁的表面颜色(CIE-L*-a*-b*),重复20次。

1.3.4 抗氧化性分析

1.3.4.1 制备扁桃仁提取液

将处理后的扁桃仁用高速粉碎机打碎成粉末,收集备用。扁桃仁粉末(4 g)加30 mL 80%(体积分数)甲醇提取,超声20 min,3 000 r/min离心10 min后取上清液。重复提取5次,合并上清液,加80%甲醇定容至250 mL,即得到扁桃仁提取液。

1.3.4.2 DPPH自由基清除能力测定

取50 μL扁桃仁提取液,加入DPPH甲醇溶液950 μL(0.000 1 mol/L,体积分数为95%),混匀,避光放置30 min后,用酶标仪测定517 nm处的吸光值AS。同时,将样品用50 μL蒸馏水替代测定吸光值AC。Trolox阳性对照[10]。DPPH自由基清除率计算如公式(1)所示:

DPPH自由基清除率

(1)

式中:AS表示扁桃仁样品提取液的吸光值;AC表示蒸馏水空白对照的吸光值。

1.3.4.3 ABTS阳离子自由基清除能力测定

配制一定体积的ABTS混合液,其中ABTS浓度为0.007 mol/L,过硫酸钾浓度为0.002 45 mol/L,室温避光反应12 h,待用。将ABTS混合液用pH 7.0的磷酸盐缓冲溶液(0.005 mol/L)稀释一定倍数,使其在734 nm处的吸光值为0.70±0.02,得到ABTS工作液。

取50 μL扁桃仁提取液,加入ABTS工作液950 μL,混匀并反应6 min后,用酶标仪测定734 nm处的吸光值AS。同时,测定50 μL蒸馏水与950 μL ABTS工作液混合后的空白吸光值AC。Trolox阳性对照[11]。ABTS阳离子自由基清除率计算同公式(1)。

1.3.4.4 Fe3+还原能力(ferric ion reducing antioxidant power,FRAP)测定

取100 μL扁桃仁提取液,加250 μL磷酸盐缓冲溶液(0.2 mol/L,pH 6.6)和250 μL铁氰化钾溶液(10 g/L),混匀。50 ℃水浴20 min,冷却后加入250 μL (100 g/L)三氯乙酸溶液。10 min后取250 μL,加入250 μL去离子水和50 μL(1.0 g/L)氯化铁溶液,混匀静置10 min,酶标仪测定其在700 nm处的吸光值用来表征其还原力。Trolox阳性对照[12]

1.3.4.5 Cu2+还原能力(cupric reducing antioxidant capacity,CUPRAC)测定

扁桃仁样品溶液(0.5 mL)加入预先混合的溶液中(1.0 mL 0.01 mol/L CuCl2;1.0 mL 0.007 5 mol/L新奎琳;1.0 mL 1 mol/L,pH 7.0 NH4AC)。同样,将1.0 mL蒸馏水代替样品溶液加入预先混合的溶液当做空白。室温下孵育30 min,用酶标仪在450 nm处测定样品的吸光值AS。Trolox阳性对照[13]

1.3.5 微生物指标测定

1.3.5.1 目标菌株和菌株活化

本实验采用的目标菌为粪肠球菌NRRL B-2354,菌株保存在-80 ℃添加15%(体积分数)甘油的TSB中,从-80 ℃超低温冰箱中取出0.5 mL甘油管的菌株,待解冻后,将细菌菌株在9 mL TSB中于37 ℃培养24 h,然后用灼烧过的接种环蘸取菌液,取0.1 mL均匀地铺在TSA的平板上(150 mm×15 mm),并放置于4 ℃冰箱留待使用。

1.3.5.2 粪肠球菌接种物制备

孵育后,向每个培养皿中加入约9 mL的0.1%蛋白胨(150 mm×15 mm)。用无菌散布器松动菌落,然后使用无菌移液管将细胞收集到无菌容器中。从3个培养皿中收集25 mL细胞悬浮液,用于扁桃仁接种(400 g)。

1.3.5.3 粪肠球菌接种

将每份扁桃仁样品(400±1)g称重放入一个聚乙烯袋(30.5 cm×30.5 cm)中,并在封口前添加25 mL粪肠球菌接种物。为使内容物充分混合,将袋子搅拌揉捏1 min[14]。为避免aw对扁桃仁中粪肠球菌耐热性的影响,将已接种的扁桃仁散布到无菌滤纸上,并在25 ℃(相对湿度25%~35%)下干燥24 h。上述操作完成后,测定接种后扁桃仁样品的aw。将干燥的扁桃仁合并在较大的袋子(40.6 cm×40.6 cm)中,并不断翻转使其充分混合。通过重复涂抹平板(40±1)g来确认接种物水平。为了保持种群稳定,将接种过的扁桃仁保存在一个密封的塑料袋中,于4 ℃ 下贮存不超过3周。在进行烘烤处理之前,将扁桃仁取出并在室温下放置3~4 h。最后2种不同初始aw(0.55、0.65)的样品被用于后续实验。

1.3.5.4 粪肠球菌计数

将接种后的扁桃仁进行HA-RF处理,处理结束后放入无菌袋并浸入冰浴中90 s,以停止扁桃仁样品中的进一步热灭活过程。孵育后,向每个培养皿(150 mm×15 mm)中加入约9 mL的0.1%蛋白胨。在(35±2) ℃条件下,TSA或MRS培养基中孵育24 h后进行菌落计数,将样品连续稀释并涂板,计数存活的细菌种群,并将种群计算转换为lg CFU/g。对数减少量是通过热处理前的初始菌落数量减去烘烤后残留的菌落数量而得出的。根据GB 4789.2—2022《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》方法计数。

1.4 数据处理

所有操作均重复至少3次。采用SPSS Statistics 19软件(v19.0,SPSS Inc.)对数据进行统计方差分析,所有数据用“平均值±标准差”表示,并通过Duncan’s test(α=0.05)进行多重比较,P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 HA-RF烘烤对扁桃仁水分和色度的影响

HA-RF烘烤扁桃仁的温度曲线如图2所示,温度达到130 ℃需要11 min,达到155 ℃需要15 min。所有烘烤处理都降低了扁桃仁的水分含量和aw,随着HA-RF烘烤强度的增加,扁桃仁会产生更多的水分流失,aw值也更低,如表1所示。在烘烤温度均为155 ℃时,虽然HA-RF2烘烤时间比HA短5 min,但是其造成了更低的水分含量,这主要是因为HA-RF直接在食品内部产生热量,物料各部分受热更均匀,因此水分散失更快。烘烤后扁桃仁的色度均发生显著性变化(表1)。烘烤会降低扁桃仁的L*值和b*值,表明烘烤后扁桃仁亮度变暗,黄度降低,这与肉眼观察到的结果一致。HA烘烤后扁桃仁的a*值升高,与HA-RF烘烤的结果相反,表明HA处理的样品偏红。烘烤后扁桃仁颜色的变化与美拉德反应有关,这主要是因为扁桃仁中含有丰富的蛋白质和碳水化合物,高温促进了蛋白质的游离胺基与碳水化合物的羰基反应[3]。此外,美拉德反应程度与aw密切相关,aw为0.3~0.8时会发生美拉德反应,而aw为0.5~0.6时美拉德反应速率最大[15]。扁桃仁的aw为0.25~0.55,这为烘烤过程中美拉德反应的发生提供了条件。相比于HA烘烤,HA-RF对扁桃仁的颜色影响更大,扁桃仁产生了更诱人的色泽。随着HA-RF烘烤强度的增加,扁桃仁的色度变化更明显,因为提高处理温度和延长处理时间,美拉德反应程度增加,会产生更多的类黑素,这导致了扁桃仁颜色的变化。

表1 不同烘烤处理对扁桃仁水分含量,水分活度和色度的影响
Table 1 Moisture content, water activity, and color of almonds roasted by different methods

处理方法水分含量(质量分数)/%awL∗a∗b∗未处理4.2±0.1a0.552±0.005a41.59±0.76a17.47±0.18b34.72±0.69aHA3.4±0.2c0.277±0.006d40.33±0.95b17.72±0.41a33.23±0.34bHA-RF14.1±0.1b0.391±0.008b38.15±1.29c17.02±0.26c32.08±0.84cHA-RF23.1±0.1d0.292±0.004c37.23±0.89cd17.16±0.21c29.86±0.86dHA-RF32.9±0.1e0.252±0.004e36.66±0.16d17.17±0.07c29.82±0.03d

注:同一列中具有不同小写字母表示显著差异(P<0.05)。

图2 热风辅助射频烘烤扁桃仁温度曲线
Fig.2 Heating profiles of almonds under HA-RF treatments

2.2 HA-RF烘烤对扁桃仁抗氧化性的影响

对比烘烤前后的扁桃仁,烘烤后DPPH自由基清除率有所降低,而ABTS阳离子自由基清除率增加,并且随着HA-RF烘烤强度增大,DPPH自由基清除率逐渐降低,ABTS阳离子自由基清除率随之升高(图3)。扁桃仁的抗氧化性与其不饱和脂肪酸、酚类化合物、维生素等成分关系密切。DPPH自由基清除率反映了亲脂性抗氧化物质的含量,不饱和脂肪酸是扁桃仁中重要的亲脂性抗氧化物[16]。烘烤处理会造成不饱和脂肪酸氧化,从而导致DPPH自由基清除率的降低。赖惠敏等[17]发现烘烤后火麻仁的油酸、亚油酸和亚麻酸均显著减少,不饱和脂肪酸比例降低。ABTS阳离子自由基清除率与亲水和亲脂性抗氧化物质均有关,烘烤后ABTS阳离子自由基清除率增加,归因于亲水性抗氧化物质的增加[16]。烘烤过程破坏了扁桃仁的细胞结构,促进了水溶性酚类、维生素等化合物的释放,这可能提升了ABTS阳离子自由基清除率[18]。AN等[19]发现烘烤温度的增加或时间的延长会显著提高松子的总酚含量,也有研究表明,烘烤可以显著增加夏威夷果、腰果等坚果的可溶性酚类化合物含量。

图3 热风烘烤与热风辅助射频烘烤对扁桃仁 抗氧化性的影响
Fig.3 Antioxidative properties of almonds under HA and HA-RF roasting treatments

FRAP和CUPRAC表示扁桃仁对Fe3+和Cu2+的还原能力,反映了扁桃仁中抗氧化物供电子能力的强弱。由图3可知,烘烤处理后扁桃仁对Fe3+还原能力显著提升,而对Cu2+的还原能力有所降低。随着HA-RF烘烤强度的增加,FRAP无明显变化,而Cu2+的还原能力逐渐降低。烘烤处理对扁桃仁的Fe3+和Cu2+的还原能力产生了不同的影响,这可能有以下原因:首先是方法本身的局限性,2种测定方法对于所测的抗氧化物质有偏好性,如CUPRAC更适于测定儿茶素、没食子酸等物质的抗氧化能力,能更真实地反映它们的抗氧化能力[20];并且FRAP测定需要酸性环境,而CUPRAC在中性环境中即可测定,酸性环境会造成酚类物质离子化干扰测定结果[21];另外,不同抗氧化剂与Fe3+或Cu2发生氧化还原反应需要的时间也不同,因此检测时反应时间的选择对结果也有很大影响[22]。扁桃仁中有多种抗氧化物质,经过烘烤后,除了原有抗氧化成分的变化,还会由于美拉德反应的发生生成类黑素,使扁桃仁中抗氧化物质的组成更复杂,这一定程度上影响了FRAP和CUPRAC的检测。因此,单一的指标难以真实反映烘烤对扁桃仁抗氧化能力的影响。在本研究中,烘烤过的扁桃仁ABTS阳离子自由基清除率增加,Fe3+还原能力也增强,ABTS法与FRAP法具有很好的相关性,这与已有的研究结论一致[23]。此外,ABTS阳离子自由基清除率能同时反映亲水和亲脂性抗氧化物质的情况,比DPPH自由基清除率更能表征扁桃仁抗氧化能力。由此得出结论,HA-RF烘烤可以提高扁桃仁的抗氧化性,但是不及HA烘烤的提升效果,这可能与RF电磁波对抗氧化物质的作用有关,不过随着HA-RF烘烤强度的增加,扁桃仁的抗氧化性会进一步提升。

2.3 HA-RF烘烤处理的杀菌效果

所有烘烤处理均降低了扁桃仁中的粪肠球菌数量,并且提高温度和延长时间都会显著增强HA-RF对粪肠球菌的杀灭效果(表2)。当扁桃仁初始aw为0.55时,HA处理后粪肠球菌减少2 lg CFU/g左右,而HA-RF2处理可以将粪肠球菌减少4 lg CFU/g以上,这与扁桃仁初始aw为0.65时观察到的结果一致。

表2 不同烘烤处理对扁桃仁中粪肠球菌 NRRL B-2354的杀菌效果
Table 2 Killing effects of different roasting treatments on E.faecium (NRRL B-2354) in almonds

处理方法菌落数(lg CFU/g)aw=0.55aw=0.65TSAMRSTSAMRS未处理8.15±0.06Ab7.82±0.09Ad8.75±0.08Aa8.52±0.10AcHA5.92±0.05Bb5.85±0.08Bd6.58±0.10Ba6.44±0.04BcHA-RF14.76±0.10Ba4.72±0.03Bc4.16±0.08Cb4.12±0.07CdHA-RF23.74±0.02Ca3.59±0.01Cc2.91±0.03Db3.01±0.08DdHA-RF31.97±0.05Da1.85±0.10Dc1.73±0.05Ea1.72±0.10Ec

注:各列中,不同大写字母表示粪肠球菌菌落总数显著差异(P<0.05);各行中,TSA培养基以小写字母(a,b),MRS以小写字母(c,d)表示粪肠球菌菌落总数显著差异(P<0.05)。

由此可知,在相同的烘烤条件下,相较于HA烘烤,HA-RF烘烤对粪肠球菌的清除能力更强。JEONG等[8]同样发现,RF对扁桃仁中Salmonella enteritidisSalmonella typhimuriumSalmonella senftenberg的杀灭效果优于HA处理,其将沙门氏菌减少至检测限以下需要的温度更低,时间更短。RF对扁桃仁中微生物灭活能力更强,主要由于:a)RF烘烤时,电磁波穿透至扁桃仁内部,扁桃仁内外同时被加热,加热速率快,产热更均匀,这有利于微生物的减少;b)微生物表面带电荷,具有良好的介电特性,将电能转化为热能的能力更强,与微波类似,RF可能会选择性加热微生物,使之达到比周围环境更高的温度,迅速死亡[24]

考虑到aw对杀菌效果的影响,研究中将扁桃仁的初始aw调整为0.55和0.65分别进行烘烤。如表2所示,在相同的HA-RF处理条件下,扁桃仁初始aw为0.65时粪肠球菌减少效果更好,使用HA烘烤时得出了相同的结果。因为在低水分活度食品中,细菌的耐热性随aw降低而增强[25]。张莉慧[26]利用RF处理核桃,发现低aw条件会影响金黄色葡萄球菌的基因表达,降低代谢速率并促进细胞壁的合成来提高自身的耐热性,减少RF造成的损伤。此外,aw会影响食品的介电特性,进而影响RF加热速率,通常高aw会导致更快的加热速率。张双[27]发现RF处理花生时,提高加热速率会降低黄曲霉的耐热性,这增强了RF的杀菌效果。综上所述,相较于HA烘烤,HA-RF对扁桃仁中粪肠球菌的杀灭效果更好,经过高强度的HA-RF3处理,致病菌减少了6 lg CFU/g以上,达到了巴氏杀菌效果。此外,还有研究表明,RF对坚果中的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、霉菌等都有良好的杀灭效果,这也进一步证实了HA-RF用于扁桃仁烘烤的可靠性[28]。在实际应用时,还需要选择合适的扁桃仁aw,以使HA-RF烘烤达到最佳的微生物控制效果。

3 结论

HA-RF用于扁桃仁烘烤具有广阔的发展前景。一方面,HA-RF烘烤升温速率高,提高了加工效率,比HA烘烤能耗更低,节约资源。另一方面,HA-RF烘烤后扁桃仁水分含量更低,利于贮存,同时色泽更诱人,有助于提升消费者的购买欲望。此外,HA-RF烘烤提升了扁桃仁的抗氧化性能,这些抗氧化物质的增加有利于人体健康;还显著减少了粪肠球菌的数量,达到巴氏杀菌效果,比传统HA烘烤更能保证产品的安全性。本研究中HA-RF3条件烘烤扁桃仁对于提升扁桃仁的抗氧化活性和保证微生物安全性效果最佳,适用于扁桃仁的烘烤。

烘烤后扁桃仁中的抗氧化物质,包括不饱和脂肪酸、酚类化合物、美拉德反应产物等,成分复杂。由于方法本身的局限性,DPPH自由基清除率、ABTS阳离子自由基清除率、FRAP、CUPRAC等指标只能初步评估抗氧化能力,难以全面地反映扁桃仁中抗氧化成分的变化。未来可通过色谱和质谱等技术结合,检测烘烤前后扁桃仁中的化学成分,深入分析烘烤对各组分的影响,揭示其与抗氧化性能变化之间的关联。本研究仅通过宏观的培养基菌落计数,观察到HA-RF对粪肠球菌的杀灭效果优于HA,尚未对粪肠球菌细胞形态和代谢途径等微观指标进行探讨,今后仍需进一步研究,以详细揭示HA-RF烘烤对粪肠球菌的影响机制,比较其与HA烘烤的区别,为HA-RF在扁桃仁烘烤中的应用提供理论依据。

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Hot air-assisted radio frequency roasting treatment effects on antioxidant properties and microbial safety of almond kernels

WANG Xiushan, XU Yuanrong, JING Pu, JIAO Shunshan*

(School of Agriculture and Biology, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China)

ABSTRACT Hot air-assisted radio frequency (HA-RF) has great advantages in roasting of nuts compared to traditional roasting methods.To investigate the changes in antioxidant properties and pathogenic microorganisms of almond kernels during HA-RF roasting, almond kernels were roasted by three intensities, including HA-RF1 (target temperature 130 ℃, heating time 11 min, holding time 4 min), HA-RF2 (target temperature 155 ℃, heating time 15 min), and HA-RF3 (target temperature 155 ℃, heating time 15 min, holding time 19 min).Color, antioxidant properties, and the population of Enterococcus faecalis were determined before and after HA-RF treatments, where E.faecalis was used as a surrogate for Salmonella.After HA-RF roasting, ABTS cationic radical scavenging capacity and Fe3+ reduction capacity of almond kernels were increased, and overall antioxidant properties were improved.When the initial water activity (aw) of almond kernels was 0.65, hot air (HA) roasting (155 ℃, 20 min) only reduced E.faecalis by about 2 lg CFU/g.In contrast, HA-RF1 reduced E.faecalis by more than 4 lg CFU/g, and HA-RF3 exhibited the most effective killing effect, reducing it by 7 lg CFU/g.HA-RF roasting enhanced antioxidant properties of almond kernels and effectively pasteurized pathogens, which ensured superior microbiological safety compared to traditional HA roasting.This study provided basis for application of HA-RF in almond kernels.

Key words radio frequency; roast; antioxidant property; Enterococcus faecalis; pathogen

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.038979

引用格式:王绣珊,徐圆融,敬璞,等.热风辅助射频烘烤处理对扁桃仁抗氧化性及微生物安全性的影响[J].食品与发酵工业,2025,51(4):198-204.WANG Xiushan,XU Yuanrong,JING Pu, et al.Hot air-assisted radio frequency roasting treatment effects on antioxidant properties and microbial safety of almond kernels[J].Food and Fermentation Industries,2025,51(4):198-204.

第一作者:硕士研究生(焦顺山副教授为通信作者,E-mail:sjiao@sjtu.edu.cn)

基金项目:上海市自然科学基金项目(21ZR1430000)

收稿日期:2024-02-27,改回日期:2024-04-23