微波处理对豆腐干杀菌效果及品质的影响_周子涵.pdf
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1、第36卷第1期2023年3月Vol.36 No.1Mar.2023海南师范大学学报(自然科学版)Journal of Hainan Normal University(Natural Science)微波处理对豆腐干杀菌效果及品质的影响周子涵,赵武奇*,刘淼,杨胜薇,程银娥(陕西师范大学 食品工程与营养科学学院,陕西 西安 710119)摘 要:为得到豆腐干微波杀菌处理的最佳工艺参数,以豆腐干为原料,以菌落总数降低对数值、L、a、b、E、咀嚼性、回复性、弹性、硬度和内聚性为响应值,以微波时间、微波功率、温度为因素,进行Box-Behnken响应面试验;利用因子分析筛选出微波对豆腐干杀菌的特征指
2、标,建立模型,探讨各因素及其交互作用对豆腐干杀菌效果和品质的影响,优化得出最佳工艺参数。结果表明,微波对豆腐干杀菌的特征指标为菌落总数降低对数值、L、咀嚼性及回复性;豆腐干微波杀菌的最佳工艺参数为微波时间70 s、微波功率600 W、温度51,该参数下,豆腐干的菌落总数降低对数值为5.17,L值为0.19,咀嚼性为3 382.43,回复性为0.27。研究为微波杀菌技术应用于豆腐干的杀菌工艺提供了理论依据和技术指导。关键词:豆腐干;微波杀菌;因子分析;杀菌工艺中图分类号:TS214.2 文献标志码:A 文章编号:1674-4942(2023)01-0053-07Effect of Microwa
3、ve Treatment on Sterilization Effect and Quality of Dried Bean CurdZHOU Zihan,ZHAO Wuqi*,LIU Miao,YANG Shengwei,CHENG Yin e(College of Food Engineering and Nutritional Science,Shaanxi Normal University,Xian 710119,China)Abstract:In order to obtain the best process parameters of microwave sterilizati
4、on of dried bean curd(DBC),the dried bean curd was selected as raw materials,the decreased logarithm value of bacteria,L,a,b,E,chewiness,resilience,springiness,hardness and cohesiveness of DBC were used as the response value,the microwave time,microwave power and temperature were selected as the fac
5、tors,the Box-Behnken text were carried out.The characteristic indexe for evaluating the quality of DBC was screened out by factor analysis,and the model was established.The effects of various factors and their interactions on the sterilization effect and quality of DBC were discussed,and the optimal
6、 process parameters were optimized.Resultsthe quality characteristic index of DBC was the decreased logarithm value of bacteria,L,chewiness and resilience.The optimum technological parameters of microwave sterilization of DBC were microwave time 70 s,microwave power 600 W and temperature 51.Under th
7、is condition,the logarithm of the total bacterial count of dried tofu was 5.17 lg(CFU/g),L value was 0.19,chewability was 3 382.43 and recoverability was 0.27.This study provides a theoretical basis and technical guidance for the best sterilization technology of microwave sterilization technology ap
8、plied to DBC.Keywords:dried bean curd;microwave sterilization;response surface design;germicidal technology豆腐干含有丰富的蛋白质、不饱和脂肪酸、卵磷脂、碳水化合物和钙、磷、铁等矿物质,具有极高的营养价值1-3。豆腐干中的蛋白质为微生物繁殖提供了理想的条件4,容易引起豆腐干腐败变质,出现涨袋、变酸、Doi:10.12051/j.issn.1674-4942.2023.01.008收稿日期:2022-09-15基金项目:国家大学生创新创业训练计划项目(S202110718083);陕西省重点
9、研发计划项目(2020NY-099)第一作者:周子涵(2001),陕西渭南人,本科生,研究方向为食品工程。E-mail:*通信作者:赵武奇(1965),陕西西安人,副教授,研究方向为食品工程。E-mail:2023年海南师范大学学报(自然科学版)变臭、变软、变粘等问题。因此,杀菌成为豆腐干加工的关键工序。目前大多数企业采用高压蒸汽对豆腐干杀菌,致使处理过的产品口感、风味等受到影响5,同时豆腐干颜色加深,感官品质下降。因此,超高压杀菌技术、辐照技术、热辅助超声波处理及微波杀菌等新技术成为豆腐干杀菌技术的研究热点6。微波杀菌是利用微波的热效应和非热效应使物料迅速升温7-8,通过破坏微生物内部的生理
10、活性物质达到高效杀菌的目的9。微波技术是对食品进行整体加热,具有渗透力强、加热时间短、升温迅速的特点10-11,能很好地保持食品的品质12-18。韩林娜等及Huang等研究表明微波杀菌的效果优于热杀菌和超高压杀菌19-20;潘志海等利用微波技术对即食小龙虾进行杀菌21,使小龙虾的保质期有效延长,且品质变化不大;YLDZ等研究发现用微波处理酸樱桃汁可以很好地保存其中的生物活性成分22;叶青等研究得出微波处理能有效抑制鲜切猕猴桃片中微生物的生长繁殖23,很好地保持鲜切猕猴桃片的营养与风味。在利用微波技术对豆腐干杀菌方面,虽然武杰等得出了微波杀菌技术可以有效延长五香豆干货架期的结论24,但只进行了微
11、波杀菌与未杀菌原料的比较试验。本研究以微波功率、微波时间、温度为试验因素,以杀菌后豆腐干的菌落总数降低对数值、质构、色泽为响应值进行响应面试验,采用因子分析结合响应面优化的方法探讨豆腐干微波杀菌的最佳工艺参数,以期为微波技术应用于豆腐干杀菌提供理论依据。1 材料与方法 1.1 材料与试剂新鲜豆腐干(6.0 cm 6.0 cm 1.7 cm,真空包装),西安灞之源豆制品有限公司;平板计数琼脂培养基,北京奥博星生物技术有限责任公司;氯化钠(分析纯),天津市天力化学试剂有限公司。1.2 仪器与设备ORW08S-5Z微波设备,南京澳润微波科技有限公司;BA-224S型电子天平,北京赛多利斯系统有限公司
12、;WSC-S测色色差计,上海精密科学仪器有限公司;TA XT Plus质构仪,英国Stable Micro Systems公司。1.3 高压蒸汽灭菌法将豆腐干按重量装袋进行抽真空包装,检查有无漏气现象。包装完成的产品放入高压蒸汽灭菌锅内,蒸汽压力为4 6强度,温度120 杀菌20 min。1.4 实验方法1.4.1 响应面设计在预试验的基础上,选择微波功率(A)、温度(B)、微波时间(C)为试验因素,杀菌后豆腐干的菌落总数降低对数值、质构、色泽为响应值,进行三因素Box-Behnken响应面试验,试验因素与水平表见表1。1.4.2 菌落总数的测定根据标准名称(GB 4789.2-2016)测定
13、菌落总数,以豆腐干中的菌落总数低于750 CFU/g为合格标准。菌落总数降低对数值按式(1)计算,Y1=lg(N0/N),(1)式中,Y1指菌落总数降低对数值;N0指未杀菌豆腐干的菌落总数,经测定为4.5107 CFU/g;N指杀菌后豆腐干的菌落总数。菌落总数降低对数值大于4.78时合格。1.4.3 色差的测定用色差计测定L*、a*、b*值。L(明度差)、a(红/绿差)、b(黄/蓝差)、E(色差)分别按下式计算。L=L*-L0,(2)a=a*-a0,(3)表1BBD试验因素与水平表Table 1Box-Behnken experimental factors and level table水平
14、-101微波功率(A)/W400500600温度(B)/405570微波时间(C)/s30507054周子涵,等:微波处理对豆腐干杀菌效果及品质的影响第1期b=b*-b0,(4)E=()L*-L02+()a*-a02+()b*-b02,(5)式中,L0、a0、b0为新鲜豆腐干测定值,L*、a*、b*为杀菌后豆腐干测定值。每个样品测定3个点,取平均值。1.4.4 质构的测定将样品制成2 cm 2 cm的薄片,采用圆柱探头P/36R,测前速度1 mm/s,探头下降速度1 mm/s,离开速度1 mm/s,压缩程度50%在室温下测试。平行测定5次,剔除最大值与最小值,结果取平均值。1.5 数据处理采用
15、SPSS软件进行因子分析;采用Design-Expert软件进行响应面试验,建立模型并进行方差分析,显著水平取0.05。2 结果与分析 2.1 响应面试验结果豆腐干杀菌的响应面设计与结果见表2,共17个试验。表中112号是析因试验,自变量取值在A、B、C所构成的三维顶点;1317号是中心试验,自变量取值为区域中心点,重复5次用于估计试验误差。2.2 豆腐干微波杀菌特征指标的提取结果因子分析能对高维数据起到降维作用,可将多个指标进行重新组合,归结为几个不相关的综合因子。对表2中的试验指标进行因子分析,可提取豆腐干微波杀菌的特征指标。从表3可知,通过因子分析提取出4个主成分因子,其特征值分别为2.
16、811、1.899、1.494、1.357,累计方差贡献率达75.607%,说明这4个主因子可以代表豆腐干微波杀菌指标的绝大部分信息。表4是采用Kaiser标准化最大方差法得到的旋转成分矩阵。以每个主因子中载荷系数绝对值最大为标准,可以得到豆腐干微波杀菌的特征指标为菌落总数降低对数值、L、回复性、咀嚼性。其中,菌落总数降低对数值可反映微波杀菌的效果;色泽是评价豆腐干品质的一项重要感官指标,经过因子分析得到微波处理豆腐干的颜色特征指标为L,这与夏硕等用L*值表示豆腐干的褐变程度相一致25,L值越接近于表2响应面设计与结果Table2Response surface design results序
17、号1234567891011121314151617A-11-11-11-11000000000B-1-1110000-11-1100000C0000-1-111-1-11100000细菌总数降低对数值3.674.134.385.564.694.104.775.593.674.554.655.394.925.384.975.085.13L2.960.641.173.23-2.301.732.131.000.082.432.401.892.352.312.552.051.70a0.390.030.83-0.071.500.120.050.860.870.200.510.460.220.020.2
18、50.470.56b1.370.170.58-0.02-1.960.12-0.070.01-0.04-0.29-0.31-0.26-0.04-0.27-0.06-0.51-0.42E3.290.661.553.233.371.742.131.320.882.462.471.962.362.332.562.161.84咀嚼性2 197.633 431.972 387.583 101.412 460.892 742.872 769.513 254.372 276.322 839.263 100.233 512.362 085.972 506.302 373.402 156.362 436.39回复
19、性0.280.250.280.270.250.220.250.260.250.260.280.270.230.240.250.250.26弹性0.970.980.970.980.950.970.980.980.960.960.970.960.960.990.980.980.97硬度3 729.674 404.352 690.334 285.013 383.673 727.673 919.543 563.004 052.683 733.254 048.202 651.672 320.673 658.303 919.543 811.673 589.27内聚性0.800.790.770.730.78
20、0.960.760.770.750.760.750.770.750.780.760.780.75552023年海南师范大学学报(自然科学版)0代表杀菌前后的明度变化越小,说明豆腐干在杀菌过程中的明度变化不大;回复性指豆腐干在外力作用下受压形变后的回复能力,豆腐干内部结构越均匀,回复性越大;咀嚼性指咀嚼食物到可吞咽状态时做功的大小,其保持在合适的范围能够保证豆腐干的口感和耐嚼性。可见,通过因子分析提取的特征指标是合理的。2.3 响应面回归模型的建立与分析利用Design Expert软件对数据进行处理,得到微波时间、微波功率、温度与菌落总数降低对数值(y1)、L(y2)、咀嚼性(y3)和回复性(
21、y4)的回归方程分别为:y1=5.10+0.23A+0.47B+0.42C+0.18AB+0.35AC-0.035BC-0.22A2-0.44B2-0.089C2,(6)y2=58.25+0.33A+0.33B+0.69C+1.09AB-1.29AC-0.71BC-0.63A2+0.43B2-0.93C2,(7)y3=2 311.68+339.38A+104.31B+289.64C-130.13AB+50.72AC-37.70BC+171.42A2+296.55B2+323.81C2,(8)y4=0.25-7.500E-003A+2.500E-003B+0.010C+5.000E-003AB+
22、0.010AC-5.000E-003BC+2.000E-003A2+0.022B2-3.000E-003C2。(9)方差分析的结果如表5所示,4个指标的模型均显著(P0.05),说明此次选取的模型与菌落总数降低对数值、L、咀嚼性和回复性4个指标的拟合度较好;各模型的决定系数R2均大于0.84,调整决定系数AdjR2均大于0.64,说明建立的模型可用以分析和预测微波杀菌对豆腐干特征指标的影响。各因子对菌落总数降低对数值的影响大小依次是B(温度)C(微波时间)A(微波功率),B2和交互项AC对菌落总数降低对数值影响显著,这与吴妮的研究结果相似26。温度对杀菌效果的影响最显著,可能是由微波的热效应所
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