杜澤宇,鄭曉雷,呂 峰
(福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,福建福州 350002)
桂花作為我國(guó)十大傳統(tǒng)名花之一,在藥用、食用、觀賞等多個(gè)方面均有較高應(yīng)用價(jià)值[1-3],丹桂作為桂花中的名貴品種,市場(chǎng)價(jià)值更為突出[4-5],但其花期過于短暫加之鮮花保鮮難度較高,目前業(yè)內(nèi)多以脫水干制作為丹桂花貯藏的主要方式[6-7]。對(duì)于丹桂干花產(chǎn)品而言,除了產(chǎn)品水分含量直接影響貯存穩(wěn)定性外,在貯存期間,吸潮與氧化褐變現(xiàn)象是影響其品質(zhì)的重要因素[8-10],這與其包裝方式和脫氧干燥劑密切相關(guān),因此針對(duì)丹桂干花的貯存,除了考慮控制產(chǎn)品的水分含量之外,必須提供包含防潮與脫氧的雙重技術(shù)保障的合理包裝[11-13]。
合理的包裝是確保產(chǎn)品衛(wèi)生和質(zhì)量必不可少的環(huán)節(jié);此外,對(duì)于干制食品通常還需要輔助良好的防潮與抗氧化措施。目前常用的防潮與抗氧化方法主要是利用干燥劑優(yōu)良的吸濕特性來營(yíng)造食品包裝袋內(nèi)低濕環(huán)境[14-16],同時(shí)借助抗氧化劑的脫氧或抗氧化作用抑制微生物的繁殖生存,實(shí)現(xiàn)防潮、防霉和抗氧化作用,延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期[17-19]。目前市面上的抗氧化劑主要是以活性炭、變色硅膠、纖維干燥劑、氧化鎂等材料制成,而對(duì)葡萄糖氧化酶在食品包裝中的應(yīng)用研究較少。葡萄糖氧化酶早在1904 年就已經(jīng)被人們所發(fā)現(xiàn),但由于其商業(yè)價(jià)值的開發(fā)并不全面,因此并沒有引起人們足夠的重視[20]。直到1928 年Muller通過進(jìn)一步試驗(yàn)才真正發(fā)現(xiàn)其具有優(yōu)良的脫氧能力[21],現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn),由于其天然無毒,對(duì)人體無副作用,且在包裝袋的封閉空間內(nèi)能有效保護(hù)食品中的還原性物質(zhì),同時(shí),葡萄糖氧化酶,還具有一定的抑菌效果,目前已被廣泛應(yīng)用在食品、醫(yī)療等行業(yè)中[22-24]。
本研究以丹桂干花的色度飽和值(Cab值)、質(zhì)量變化、菌落總數(shù)為指標(biāo),研究適宜丹桂干花貯存保質(zhì)的安全、綠色的復(fù)合脫氧干燥劑,確定丹桂干花產(chǎn)品的有效包裝方式,旨在提高丹桂干花的貯存穩(wěn)定性,最大程度的保證丹桂干花質(zhì)量,為企業(yè)的加工和銷售提供便利條件。
丹桂鮮花 福建浦城丹桂生產(chǎn)種植基地,經(jīng)實(shí)驗(yàn)室護(hù)色、保型處理、脫水干制獲得丹桂干花,水分含量 8%;20 μm 聚乙烯塑料薄膜包裝袋、16 絲不透明鍍鋁膜包裝袋 福建農(nóng)林大學(xué)茶廠提供;復(fù)合脫氧干燥劑 制備成分:活性炭、變色硅膠、纖維干燥劑、氧化鎂、三氯化鐵、D-異抗壞血酸鈉、葡萄糖氧化酶,均為國(guó)產(chǎn)食品級(jí)。
WSC-S 測(cè)色色差計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司;TE15025 電子天平、BS201 分析天平 賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司;PuxicooP4-036 pH 計(jì)普??苾x器有限公司;DHG-9240A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司。
1.2.1 不同干燥劑對(duì)丹桂干花的防潮效果 本研究以普通的食品級(jí)自封袋為包裝材料,每袋裝有50 g的丹桂干花,并分別配一包等質(zhì)量的單一干燥劑(活性炭、變色硅膠、纖維干燥劑、氧化鎂),同時(shí)設(shè)不加干燥劑的為空白組,將其均置于高溫、高濕(濕度90%,溫度60 ℃)環(huán)境下貯存14 d,每2 d 測(cè)定一次丹桂干花樣品質(zhì)量,探討不同干燥劑對(duì)丹桂干花的防潮效果,以確定丹桂干花貯存保質(zhì)的適宜干燥劑。
1.2.2 不同脫氧劑抑制丹桂干花氧化效果 取50 g的丹桂干花4 份裝于食品級(jí)自封袋中,每袋配一包等質(zhì)量的單一脫氧劑(三氯化鐵、D-異抗壞血酸鈉、葡萄糖氧化酶),以不加脫氧劑的為空白組,其余條件同1.2.1,每2 d 測(cè)定一次丹桂干花的色差值,以確定丹桂干花貯存保質(zhì)的理想脫氧劑[25-27]。
1.2.3 復(fù)合脫氧干燥劑對(duì)丹桂干花的防潮抗氧化效果 取50 g 的丹桂干花5 份,分別置于食品級(jí)自封袋中,并各配一包由纖維干燥劑與葡萄糖氧化酶按質(zhì)量比(g/g)6:1、8:1、10:1、12:1、14:1 比例復(fù)合而成復(fù)合脫氧干燥劑,其余條件同1.2.1,每2 d 測(cè)定一次干花質(zhì)量、色差變化,以確定適于丹桂干花貯藏的適宜復(fù)合脫氧干燥劑。
1.2.4 包裝方式對(duì)丹桂干花的貯存保質(zhì)效果 取50 g的丹桂干花4 份,設(shè)試驗(yàn)3 組,分別用單層的聚乙烯塑料薄膜袋、單層不透明鍍鋁膜袋以及不透明鍍鋁膜袋內(nèi)套聚乙烯塑料薄膜袋雙重包裝,并各配有一包1.2.3 所得的理想復(fù)合脫氧干燥劑,以不加復(fù)合脫氧干燥劑單層聚乙烯塑料薄膜袋包裝的為空白組,密封后均貯存于干燥陰涼的室溫環(huán)境,貯存12 個(gè)月;每2 個(gè)月測(cè)量一次干丹桂花色差值與菌落總數(shù)[28-30],并肉眼觀察樣品色澤,探討不同包裝方式對(duì)丹桂干花的貯存保質(zhì)效果,確定其適宜的包裝方式。
1.3.1 丹桂干花色度飽和值測(cè)定 丹桂干花的色差測(cè)定以及色度飽和值(Cab值)計(jì)算方法的原理為:采用色差計(jì)(白板數(shù)據(jù):L:97.84,a:5.05,b:-5.75)分別測(cè)定丹桂鮮花及其干花樣品的L、a、b值,其中L代表亮度,范圍從0(黑)到100(白),L值的大小與丹桂花褐變程度相關(guān),L值越小,表明丹桂花表面越暗;a代表紅綠色品(+a為紅色方向,-a為綠色方向),b代表黃藍(lán)色品(+b為黃色方向,-b為藍(lán)色方向);并以丹桂干花與其鮮花原料的a、b之差的公式來計(jì)算丹桂干花樣品的Cab值,該值可用于表征物體表面顏色的濃淡,值大表明物體表面的顏色較濃(深),反之,值小則物體表面的顏色較淡(淺)[31-32]。
1.3.2 丹桂干花質(zhì)量 使用分析天平對(duì)丹桂干花進(jìn)行測(cè)量。
1.3.3 丹桂干花菌落總數(shù)測(cè)定 丹桂干花菌落總數(shù)的測(cè)定參考GB 4789.2-2016《食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)的測(cè)定》[33]。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用DPS 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、Design-Expert 8.0.6 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和Microsoft Excel 2003軟件進(jìn)行分析,對(duì)各單因素用Duncan 新復(fù)極差法進(jìn)行均值差異性的相關(guān)分析,顯著性臨界值:P>0.05 為不顯著,P<0.05 為顯著,P<0.01 為極顯著。
如圖1 所示,在本研究設(shè)置的條件下,各組丹桂干花初始質(zhì)量均為50 g,隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng),丹桂干花質(zhì)量均極顯著(P<0.01)上升,其中空白組樣品第14 d 時(shí)質(zhì)量增加量為(1.84±0.092)g,而加有干燥劑的樣品組中,纖維干燥劑的防潮能力最強(qiáng),該組丹桂干花第14 d 時(shí)質(zhì)量增加量?jī)H為(1.11±0.11)g,顯著(P<0.05)低于其他樣品組;而活性炭的防潮能力最差,其丹桂干花第14 d 時(shí)質(zhì)量增加量為(1.53±0.09)g,顯著(P<0.05)高于其他樣品組;變色硅膠(樣品質(zhì)量增加量為(1.26±0.06)g)和氧化鎂(樣品質(zhì)量增加量為(1.41±0.07)g)的防潮能力居中,結(jié)果提示纖維干燥劑能有效的抑制丹桂干花吸水受潮現(xiàn)象,因此本研究確定纖維干燥劑為丹桂干花后續(xù)貯藏試驗(yàn)的理想干燥劑。
圖1 不同干燥劑對(duì)丹桂干花的防潮效果的影響Fig.1 Effects of different desiccants on the moisture proof for dried dried Osmanthus flowers
由圖2 可知,空白組丹桂干花的Cab值從第4 d的97.45±1.21 開始極顯著(P<0.01)上升至第14 d的114.02±0.84,且均極顯著(P<0.01)高于3 個(gè)樣品組;試驗(yàn)結(jié)果還顯示,隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng),3 個(gè)樣品組丹桂干花的Cab值亦均呈不斷升高趨勢(shì),且其Cab值之間從第8 d 開始也出現(xiàn)極顯著(P<0.01)差異,其中以葡萄糖氧化酶為脫氧劑樣品組丹桂干花樣品的Cab值上升趨勢(shì)最為平緩,其前8 d 內(nèi)沒有顯著變化,到了第12 d,其Cab值最小,為96.57±1.36,而三氯化鐵樣品組的上升趨勢(shì)最為明顯,到了第12 d,其樣品Cab值最大,為99.03±1.45,D-異抗壞血酸鈉樣品組的抗氧化效果介于前兩者之間。葡萄糖氧化酶穩(wěn)定pH 范圍為3~4,最適pH5,作用溫度為30~60 ℃[34],相比于D-異抗壞血酸鈉,其脫氧性能更好,且經(jīng)本研究測(cè)定可知丹桂干花為中偏酸性(pH6.3),因此,能為葡萄糖氧化酶的效用發(fā)揮間接提供良好的保障。所以,選用葡萄糖氧化酶為最適宜脫氧劑。
圖2 脫氧劑對(duì)丹桂干花色度的影響Fig.2 Effects of deoxidizers on the hue of dried Osmanthus flowers
如圖3 所示,在貯存期間,各組的丹桂干花質(zhì)量均有不同程度的上升??瞻捉M樣品第14 d 時(shí)質(zhì)量增加量為(1.702±0.17)g,干燥劑與脫氧劑復(fù)合比為6:1 樣品組樣品貯存至第14 d 時(shí)質(zhì)量增加量為(1.263±0.24)g,8:1 組質(zhì)量增加量?jī)H為(1.143±1.12)g,這兩組樣品在前6 d 的質(zhì)量極顯著(P<0.01)增加,其趨勢(shì)變化與空白組的相似,說明干燥劑用量不足,在貯存過程中無法保持包裝袋內(nèi)充分的干燥程度,丹桂干花容易吸潮導(dǎo)致其質(zhì)量的上升;而10:1~14:1 樣品組丹桂干花質(zhì)量的增加呈現(xiàn)前緩后急的趨勢(shì),在貯藏的前4 d,其質(zhì)量增加量?jī)H分別為(0.241±0.45)、(0.151±0.37)、(0.039±0.16)g,至第14 d 質(zhì)量總增加量分別為:(1.097±0.19)、(0.960±0.25)、(0.958±0.17)g,均極顯著(P<0.01)小于6:1 和8:1 樣品組的,說明初期包裝環(huán)境內(nèi)較為干燥,丹桂干花吸水速率較低,而后期由于高濕環(huán)境,侵蝕入包裝袋的水分越來越多,干燥劑無法維持原先較為干燥的環(huán)境,使得丹桂干花質(zhì)量明顯增加。
圖3 復(fù)合脫氧干燥劑對(duì)丹桂干花的防潮效果Fig.3 Effects of composite deoxidation desiccant on the moisture proof of dried Osmanthus flower
圖4 顯示,隨著貯存時(shí)間的延長(zhǎng),各樣品組丹桂干花的Cab值整體呈上升趨勢(shì),其中空白組以及干燥劑與脫氧劑復(fù)合比為12:1 與14:1 樣品組的Cab值2~14 d 均極顯著升高(P<0.01),分別從原來的 96.60±0.31 增加至 114.02±0.30(空白組)、107.54±0.18(14:1)、103.12±0.27(12:1),說明這三組丹桂干花樣品的氧化褐變程度較為明顯,未得到有效的抑制;而6:1~10:1 樣品組的樣品Cab值在整個(gè)貯存期內(nèi)均基本沒有顯著性的變化(P>0.05),Cab值始終控制在96.93~97.40 范圍內(nèi),表明這三組復(fù)合脫氧干燥劑中的脫氧劑的用量能夠?qū)Φす鸶苫ǖ难趸肿兤鸬接行У囊种谱饔?。由于葡萄糖氧化酶的脫氧原理是通過自氧化不斷降低環(huán)境中的氧[35-36],以達(dá)到延緩食品氧化的目的,因此,隨著脫氧劑的用量不斷提高,體系對(duì)丹桂干花的脫氧能力不斷加強(qiáng)。
圖4 復(fù)合脫氧干燥劑對(duì)丹桂干花色度的影響Fig.4 Effects of composite deoxidation desiccant on the hue of dried Osmanthus flowers
使用復(fù)合脫氧干燥劑的目的是為了維持包裝袋內(nèi)環(huán)境的干燥度在一個(gè)較為穩(wěn)定的范圍,并有效抑制丹桂干花的氧化褐變,因此,綜合上述試驗(yàn)結(jié)果,當(dāng)干燥劑與脫氧劑的復(fù)合比為10:1 時(shí),在14 d 的貯藏期內(nèi)其丹桂干花的質(zhì)量增加量為(1.097±0.19)g,樣品Cab值為97.40±0.20,丹桂干花均維持在較理想的狀態(tài),故本研究確定纖維干燥劑與葡萄糖氧化酶的復(fù)合比例為10:1 即可以滿足丹桂干花的干燥脫氧需求。
由圖5 分析可知,由于聚乙烯塑料薄膜包裝避光性,隔熱性較差,不加復(fù)合脫氧干燥劑的空白組丹桂干花樣品的Cab值在貯存期內(nèi)由貯存前的96.10±0.34 極顯著(P<0.01)上升至貯存12 個(gè)月后的121.57±0.99,Cab值的增加量高達(dá)25.47±0.65,其樣品呈現(xiàn)黃褐色,感官品質(zhì)嚴(yán)重劣變;在3 個(gè)試驗(yàn)組中,單層聚乙烯塑料薄膜袋包裝組樣品的Cab值變化最大,Cab值的增加量為11.59±0.31,而單層不透明鍍鋁膜包裝組與不透明鍍鋁膜袋內(nèi)套聚乙烯塑料薄膜袋雙重包裝組的丹桂干花樣品Cab值則變化相對(duì)不明顯,均由96.10±0.37 至98.20±0.14(單層)、98.19±0.09(雙層),結(jié)果顯示,丹桂干花的包裝對(duì)避光與隔氧、防潮方面的需求較高,不透明鍍鋁膜在這些方面具有較強(qiáng)的阻隔能力[8-9],因此由不透明鍍鋁薄膜為外包裝袋(單層和雙層包裝)的兩種包裝方式均能在避光與隔熱方面對(duì)丹桂干花提供良好的保護(hù)。
從圖6 菌落總數(shù)變化來看,在貯藏期內(nèi)各組樣品的菌落總數(shù)均極顯著(P<0.01)升高,空白組丹桂干花樣品菌落總數(shù)在第6 個(gè)月時(shí)就分別由原來的0.061×103CFU/g 極顯著增加到1.22×103CFU/g(P<0.01),而到第12 個(gè)月時(shí)則高達(dá)4.8×103CFU/g了;三種包裝方式中,聚乙烯塑料薄膜包裝的樣品的菌落總數(shù)在第6 個(gè)月由初始的0.061×103CFU/g 極顯著(P<0.01)增加到1.05×103CFU/g,而在第12 個(gè)月時(shí),則增加到3.94×103CFU/g;單層不透明鍍鋁膜包裝的樣品在第6 個(gè)月由初始的0.061×103CFU/g極顯著(P<0.01)增加到0.71×103CFU/g,到第12 個(gè)月時(shí)達(dá)到3.16×103CFU/g;雙層包裝模式菌落總數(shù)在第6 個(gè)月由初始的0.061×103CFU/g極顯著(P<0.01)增加到0.67×103CFU/g,第12 個(gè)月時(shí)也僅達(dá)到3.13×103CFU/g。
圖6 不同包裝方式對(duì)丹桂干花菌落總數(shù)的影響Fig.6 Effects of different packing style on the changes of the total bacterial counts of dried Osmanthus flowers
綜上結(jié)果顯示,在貯存期內(nèi),雖然外包裝為不透明鍍鋁膜的單層包裝組丹桂干花樣品的菌落總數(shù)增加趨勢(shì)高于雙層包裝組,但其菌落總數(shù)值始終控制一個(gè)理想的水平之內(nèi),而且其樣品的Cab值變化與雙層包裝組的不存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05),因此,結(jié)合考慮經(jīng)濟(jì)成本,本研究認(rèn)為僅用單層不透明鍍鋁膜包裝袋即可滿足丹桂干花的貯存保質(zhì)要求。
本研究以丹桂干花的色度飽和值(Cab值)、質(zhì)量變化、菌落總數(shù)為指標(biāo),通過單因素實(shí)驗(yàn)較為系統(tǒng)探討了復(fù)合脫氧干燥劑與包裝方式對(duì)丹桂干花貯藏品質(zhì)的影響。通過以活性炭、變色硅膠、纖維干燥劑和氧化鎂為干燥劑對(duì)丹桂干花貯存過程的防潮試驗(yàn)比較,本研究發(fā)現(xiàn)纖維干燥劑的防潮能力最強(qiáng),適合作為丹桂干花貯藏保質(zhì)的理想干燥劑;通過以三氯化鐵、D-異抗壞血酸鈉和葡萄糖氧化酶為脫氧劑對(duì)丹桂干花貯存過程的抗氧化試驗(yàn),確定葡萄糖氧化酶為丹桂干花貯藏保質(zhì)的理想脫氧劑,據(jù)研究表明葡萄糖氧化酶對(duì)不同致病菌均有抑制作用,對(duì)金黃色葡萄球菌的抑制作用最強(qiáng)[37-38];在此基礎(chǔ)上,將二者進(jìn)行有機(jī)復(fù)合為脫氧干燥劑進(jìn)行試驗(yàn),確定當(dāng)纖維干燥劑與葡萄糖氧化酶的復(fù)合比為10:1 時(shí),其對(duì)丹桂干花在貯藏過程中的防潮抗氧化效果最佳。
通過不同包裝方式的比較試驗(yàn),選用單層不透明鍍鋁膜包裝袋進(jìn)行包裝,既經(jīng)濟(jì)又能滿足丹桂干花在貯藏過程中避光、阻濕以及隔氧方面的需求。當(dāng)?shù)す鸶苫ㄒ詥螌硬煌该麇冧X膜為包裝袋,并輔助以纖維干燥劑與葡萄糖氧化酶以10:1 的比例構(gòu)成復(fù)合脫氧干燥劑,在室溫下貯存12 個(gè)月,丹桂干花樣品的感官品質(zhì)與衛(wèi)生指標(biāo)仍維持在較理想水平,其Cab值為98.20±0.14,仍然保持漂亮的金黃色,菌落總數(shù)為3.16×103CFU/g 丹桂干花。
由于受市售主流脫氧干燥劑種類限制,使得本研究在脫氧劑、干燥劑的選擇上存在一定局限性,并不能在研究品質(zhì)變化的同時(shí)兼顧貯藏成本,并且僅用色度值評(píng)價(jià)桂花外觀品質(zhì)在全面表達(dá)桂花貯藏過程中花型枯敗情況方面存在一定局限性,因此結(jié)合樣品的色度、菌落總數(shù)、花型體質(zhì)比、以及營(yíng)養(yǎng)成分綜合篩選丹桂保藏品質(zhì)標(biāo)識(shí)因子,探索有效品控技術(shù)對(duì)于提高丹桂干花品質(zhì)和貯藏效果,最大化提升市售丹桂干花產(chǎn)品的安全性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,是增強(qiáng)丹桂在食藥材領(lǐng)域應(yīng)用的有效途徑。