五花茶植物饮料微波灭菌技术研究.pdf

现代食品科技 Mo d e r n F o o d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y 2 0 1 0 ， V o 1 2 6 ， N o 3 五花茶植物饮料微波灭菌技术研究 王萍 ，一 ，肖更生 ，张友胜 ，吴继军 ，李升锋 ，谭文乐 2 ( 1 广东 省农业科学院蚕业与农产品加工研究所，广东广州 5 1 0 6 1 O ) ( 2 江西农业大学生物科学与工程学院，江西南昌 3 3 0 0 4 5 ) 摘要： 本实验采用微波灭菌技术，以大肠杆菌和枯草芽孢杆菌为指示茵， 研究了不同时间和不同功率的微波对五花茶植物饮料的 灭菌效果。结果表明，微波灭菌效果是随着时间和功率的增大而增强。以枯草芽孢杆菌为指示菌，8 0 0 W、3 3 0 S 和 1 1 0 mL的组合为 微波灭菌最佳组合。巴氏灭菌对照实验表明，微波存在非热效应。通过 G C MS分析，表明微波对五花茶风味物质仍存在一定影响。 关键词：五花茶；微波；灭菌 文章篇号：1 6 7 3 - 9 0 7 8 ( 2 0 1 0 ) 3 2 6 0 2 6 3 Di s i nf e c t i o n o f Fl o r a l He r ba l Te a Us i ng M i c r o wa v e W ANG P i ng 1 2 , o Ge ng he n g。 ，Z HAN G Y o u - s h e n g ， WU J i - j u n ， L i S h e n g - f e n g ， T A N we n - l e 2 ( 1 T h e S e fi c u l t u r e &F a r mP r o d u c ePro c e s s i n gR e s e a r c h I n s t i t u t e o f G u a n g d o n g A c a d e m yo f A g r i c u l t u r a l S c i e n ces ， G u a n g z h o u 5 1 0 6 1 0 ， C h i n a ) ( 2 D e p a r t me n t o f B i o s c i e n c e a n d B i o e n g i n e e ri n g o f J i ang x i A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y ， N anc h a n g 3 3 0 0 4 5 ， C h i n a ； ) Ab s t r a c t ： Mi c r o wa v e s t e r i l i z a ti o n wa s a p p l i e d t o t h e fl o r a l h e r b a l t e a a n d i t s d i s i n f e c ti o n e ff ects we r e s t u d i e d u s i n g E s c h e r i c h ia c o l i a n d B a c i l l u ss u b t i l is a St e s t in gmi c r o o r g a n i s ms S ing l ef a c t o r e x p e r ime n t s s h o we d t h a t t r e a t me n t l i me a n dth e p o we r o f mi c r o wa v e g r e a t l y i n fl u e n c e d t h e g e r mi c i d a l e ff e c t s o f mi c r o wa v e s t e r i l i z a t i o na re T h eo r t h o g o n a l e x p e r ime n t s h o we dt h a t t h e b e s t mi c r o wa v e po wd e r , t r e a tm e n t t i me a n d v o l u me o f t h e t e a we re 8 0 0 W ， 3 3 0 S ， an d 1 1 0 mL， r e s p e c ti v e l y P aSt e u r i z a ti o n e x p e r i me n ts s h o we dtha t mi c r o wa v eh a dn o n - h e a t i n ge ff e c t GC- M S an a l y s i s s h o we dt h a t mic r o wa v e t r e a tm ent h a di n fl u e n c eo na r o mac o mp o u n d s o f F l o r alh e r b alt e a Ke ywo r d s ： F l o r a l h e r b a l t e a ； mic r o wa v e ； s t e ri l i z a t i o n 五花茶是中国民间传统饮品，主要指由木棉花、 鸡蛋花、菊花、罗汉果、金银花等五味中草药提取物 以及甘草、白糖等调味剂配成的植物饮料，是广东人 常饮的凉茶之一。五花茶味甘性微寒，主要功能是清 热、解毒、消暑去湿、减低肠胃刺热、利小便、凉血、 预防夏季风热感 冒及流行性感 冒等，尤其适合夏天时 饮用【 1 】 。预包装食品五茶茶植物饮料生产过程中的难 点之一是杀菌，长期以来，一直采用热杀菌方式，但 热杀菌方式存在能耗高、容易使产品风味发生变化等 缺点， 因此寻求新型杀菌方式成为了现实生产的必要。 微波技术作为一种新型科技， 广泛用于食品工作， 研究表明【 2 ，微波对于植物活性物质的提取具有很好 的作用效果。 而为一种杀菌技术， 它具有杀菌效率高、 速度快、环保等优点【 3 】 。微波对于大部分微生物都有 杀灭作用。利用微波迅速加热，使酶能在短时间内变 性，使微生物体内蛋白质变性而死亡 ，同时，也可 造成菌体内分子加速运动使其胞内受损而死亡【 5 】 ， 。 本 收稿日期：2 0 0 9 1 0 - 2 0 基金项目：广东省科技攻关 ( 2 0 0 7 h 0 2 0 1 0 0 0 4 - 7 )资助项目 作 者简介：王萍 ( 1 9 8 4 一 ) ，女，在读硕 士，微 生物专 业 实验研究了微波灭菌法在五花茶植物 中的应用效果， 现将结果报道如下： 1 材料与方法 1 1 材 料 五花茶植物饮料，由广东宝桑园健康食品研究发 展中心提供。产品固形物含量 0 ，p H 4 5 5 0 。 1 2 菌种 枯 草 芽 孢 杆 菌 ( B a c i l l u s s u b t i l i s ) ， 大 肠 杆 菌 ( E s c h e r i c h i a c o l i ) ，由广东省微生物研究所提供。 1 - 3 培养基及试剂 营养肉汤培养基 ( 蛋白胨1 0 g L ，牛肉膏3 g C， 氯化钠5 g L ，p H 7 2 7 4 ，用于细菌增殖培养)和营养 琼脂培养基 ( 蛋白胨1 0 g L ， 牛肉膏3 g L ， 氯化钠5 g L ， 琼脂粉1 5 g L，p H 7 2 7 4 ，用于细菌计数) 。培养基 全部由广东环凯微生物科技有限公司提供。 1 4 实验仪器 培养皿、无菌操作台、生化培养箱、摇床、微波 炉、 恒温水浴锅、 5 0 3 0 u m D V B C A R P D MS萃取头和 气相色谱一 质谱联用仪等。 现代食品科 技 Mo d e r n F o o d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y 2 0 1 0 ， V o 1 2 6 ， No 3 1 5 培养条件 Na C 1 。 挑取斜面保藏的菌种转接至营养肉汤液体培养基 中，3 7培养 6 h ，按 1 接种量再次接种至营养肉汤 液体培养基中，3 7 o C、1 7 0 r mi n摇床培养，大肠杆菌 培养 1 2 h ，枯草芽孢杆菌培养 1 4 h 。 1 6 活菌计数 使用营养琼脂培养基采用浇注平板法， 3 7培养 4 8 h ，计数。 1 7 微波处理 取 8 0m L无菌五花茶 1 2 份， 平均分两组处理。 一 组接种大肠杆菌， 在 7 2 0 W 微波功率下分别灭菌 1 0 S 、 2 0 S 、3 0 S 、4 0 S 和 5 0 S 。一组接种枯草芽孢杆菌，在 7 2 0 W 微波功率下分别灭菌 3 0 S 、 4 0 S 、5 0 S 、 6 0 S 、1 2 0 S 、1 8 0 S 、2 4 0 S 和 3 0 0 S 。分别测处理前后活菌数。 取 8 0 mL无菌五花茶 l 2 份， 平均分两组处理。 分 别接种大肠杆菌和枯草芽孢杆菌， 在 5 0 S 灭菌条件下， 分别采用 1 6 0 W、3 2 0 W、4 8 0 W、5 6 0 W、7 2 0 W和 8 0 0 W 等 6 种微波功率进行处理。分别测处理前后活 菌数。 正交试验：按五花茶 7 0 m L 、9 0 m L和 1 1 0 mL ， 在 3 种功率 5 6 0 W、 7 2 0 W 和 8 0 0 W，作用时间2 7 0 S 、 3 0 0 S 和 3 3 0 S 设计正交试验， 指示菌为枯草芽孢杆菌。 杀菌效果即杀菌率的计算方法采用如下公式。 杀菌率=( N t ) N o 1 0 0 式中 Mr初始菌数；肛处理后残存菌数。 1 8 巴氏对照实验 有关微波杀菌机理，目前广泛存在 2 种观点：热 效应原理和非热效应原理【 6 j 。因此，本实验设置一组 巴氏杀菌实验，与微波杀菌效果作比 。 由于微波加热时间很短，而水浴温度较慢，在相 同时间内，不能达到微波加热的时间，因此 ，本实验 忽略升温时问带来的杀菌差异，将水浴锅的温度控制 在与微波灭菌的同一温度范围内，将未接菌液的五花 茶置于其中，待温度升至杀菌温度时，接入菌液，作 用与微波相同时间，计算灭菌前后总菌数。 1 9 微波对风味物质的影响 采用顶空固相微萃取技术，对五花茶微波处理前 后风味物质的变化进行检测。该处所用到的五花茶为 白煮五花茶，按照配方将原料配好，以 1 ： 2 0 的料水比 加入蒸馏水，大火沸腾后， 将火调至微火，保持沸腾， 煎煮 2 h 后过滤得滤液，进行实验。 风 味 物 质 萃 取 条 件 ： 萃 取 头 为 5 0 3 0 岬 D V B C A R P DMS ， 使用之前在 2 5 0条件下， 老化 1 h ； 萃取温度为 6 0；萃取时间为 4 5 r n L n ，加入 2 8 g 261 气相色谱条件：H P 5 MS ( 3 0 m 2 5 0 m 0 2 5 m， 5 P h e n y l Me t h y l S i l o x a n e ) 毛细管柱；程序升温起始温 度4 0，停留1 mi n ，以5 r a i n 升至2 5 0，停留1 0 rai n 。进样口温度2 5 0 o C，进样 口压力为6 8 5 p s i 。不 分流进样，载气为氮气，流量为1 3 6 m L m i n 。 质谱条件：质谱接 口温度为2 8 0，离子源温度 2 3 0，电离方式为电子轰击( e l e c t r o n i mp a c t ) E I ，电子 能量7 0 e V，扫描质量范围为40 5 0 0 U 。 2 结果与分析 2 1 灭菌时间和功率与温度的关系 为了确定 8 0 m L五花茶在微波作用下，时间与温 度以及功率与温度的关系，分别对其进行了测定。通 过回归分析得图 l ，图2 。 时问 S 图1 8 O m L 五花茶在7 2 0 W微波场下不同处理时间的温度变化 F i g 1 T i m e c o u r s e o f t e mp e r a t u r eo f 8 0mLfl o r a l h e r b a l t e at r e a t e d b y t h e c o n t i n u o u s mi c r o wa v e wi t h 7 2 0 W p o we r p 赠 功率 W 图2 8 O m L五花茶在不同功率微波场中作用5 0 S时的温度变化 F i g 2T i i n ecou r s eo f t e mp e r a t u r eo f 8 0mLfl o r a l h e r b a l t e at r e a t e d b yt h e c o n t i n u o u s mi c rowa v ef o r 5 0 s 由图 1 和图 2 可看出，两条温度变化 曲线均呈线 性。图 1 中，以时间为横坐标，温度为纵坐标，通过 线性拟合得回归方程为 y = 0 5 3 8 6 x + 4 0 9 1 9 ， 9 8 l 。 图 2中，以功率为横坐标，温度为纵坐标，通过线性 拟合得回归方程为y - 0 0 5 8 8 x + 2 8 5 ， = 0 9 9 0 6 。 现代食品科技 Mo d e r n F o o d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y 2 0 1 0 ， V o 1 2 6 ， No 3 2 - 2 不同灭菌时间微波处理效果 7 2 0 W 微波功率下，处理时间对五花茶中指示菌 的影响见表 1 。 表 1 7 2 0 W时微波灭菌时间对微生物的影响 T a b l e l B a c t e r i c i d a l e ff e c t o f mi c r o wa v e t r e a t me n t ti me ( 7 2 0 W) o n i nd i c a t o rba c t e ria s 由表 1 可知， 7 2 0 W 微波照射下， 大肠杆菌在 5 0 S 时杀菌率达到 1 0 0 ， 而枯草芽孢杆菌需要处理 3 0 0 S ， 其杀菌率才能达到 1 0 0 。由数据显示，在 4 0 S 时， 大肠杆菌的杀菌率突然增加，原因可能是该点的温度 为 6 3， 达到大肠杆菌热死温度，再加上微波非热效 应，因此，此时杀菌率增加明显。而枯草芽孢杆菌 由 于其高抗性，在 6 0 S 时才出现同样的情况。由于微波 杀菌机理还尚未定论，因此， 其具体原因还有待讨论。 2 3 不同功率微波对五花茶中指示菌的影响( 见表 2 ) 由表 2 可知随着功率增大，大肠杆菌和枯草芽孢 杆菌的杀菌率也逐渐增大。但相较于大肠杆菌，枯草 芽孢杆菌的杀菌率增加缓慢，且效果不明显，在最大 功率 8 0 0 W 下处理 5 0 S ，其杀菌率还不到 4 0 ，该现 象可能与枯草芽孢杆菌的特殊结构与高耐性有关。 2 4 正交 实验 由单因素实验可知，枯草芽孢杆菌的灭菌条件较 大肠杆菌高，故采用枯草芽孢杆菌为指示菌，进行正 交实验。 从单因素实验中还可知，影响微波杀菌实验的主 要因素有微波功率和灭菌时间。另外，装液量的多少 对前二者因素的作用效果有直接影响，因此也将其归 为影响因素之一。 正交实验设计及结果见表 3 ，方差分析见表 4 。 表 2不同功率对微生物的影响 T a b l e2Ba c t e r i c i d a l e ffe c t o f mi c r o wa v e p o we r o nind i c a t o r b a c t e ria s 表 3五花茶正交实验表 T a b l e 3Re s u l t so f o r t h o g o n a l e x p e r i me n t o f fl o r a l h e r b a l t e a 根据正交实验结果， 选择功率 8 0 0 W， 时间3 3 0 S ， 2 6 2 现代食品科技 Mo d e r n F o o d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y 2 0 1 0 ， V o 1 2 6 ， No 3 装液量 1 1 0 mL为最佳组合。 极差结果显示， 三者因素 作用强弱为： 功率 时间 装液量。 且由方差分析可知， 微波功率对杀菌效果的影响为极显著 ( P 0 0 1 ) ，微波 处理时间对杀菌效果影响为显著 ( P 0 0 5 ) ，而装液量 对杀菌效果影响不显著。 2 5 巴氏对照实验 巴氏对照实验结果如表 5 。比较表 1 和表 5中数 据，大肠杆菌在两种不同杀菌条件处理下，其结果差 异不大；而芽孢杆菌则差异明显。微波条件下，芽孢 杆菌处理 3 0 0 S 时，其杀菌率可达 1 0 0 ，而水浴条件 下，处理 3 3 0 S 时，其杀菌率还不到 4 0 。由此可知， 该实验中微波杀菌存在非热效应。 表 5 巴氏杀菌效果 T a b l e 5 Ba c t e r i c i d a l e ff e c t o f p a s t e u r i z a t i o n 2 6 微波杀菌对风味物质的影响 2 6 3 酚类、醛类和烃类等一共 5 2 种香气成分。其中， 最多 的属烃类物质，占全部香气成分的4 2 。其次是 2 种 酯类、7 种醇类、7 种醛类、3 种酮类和2 种酚类。含 量最高的香气物质是山梨酸乙酯，占全部香气含量的 2 0 。微波处理汁中检测到 3 4 种香气成分。烃类仍为 主要成分，为 4 4 ，其次是 2 种酯类、4种醇类、3 种 酮类和 3 种醛类，酚类物质未检出。含量最高的香气 物质仍是山梨酸乙酯，占全部香气含量的 2 6 7 。 由图 3 可看出，微波处理前后，风味物质种类有 些变化，处理后酚类物质未被检出。处理前后各物质 的相对含量都有不同层度的变化，变化较小的为烃类 物质。 3 结论 3 1 总体上，微波功率和时间与致死率是成正比。本 实验中， 五花茶装液量为8 0 mL 时， 大肠杆菌在 7 2 0 W， 5 0 S的条件下可以被杀灭完全，枯草芽孢杆菌在 7 2 0 W，3 0 0 s 的条件下可以被杀灭完全。这与汪保国【 o J 和 王晓庆【 9 J 的实验结果一致。 3 - 2 实验表明，功率对微波灭菌影响最大，达到极显 著水平，其次是处理时间，而装液量对微波灭菌效果 的影响不显著。通过正交实验得到微波灭菌最佳组合 为 8 0 0 W，3 3 0 S ，1 1 0 mL 。 3 - 3 通过 G C MS对五花茶植物饮料微波处理前后的 风味物质进行检测分析，可知，其主要香气成分没有 改变，但其香气成分在处理后种类减少，且成分的相 对含量也有变化。由此可见，微波灭菌技术对五花茶 的风味物质仍有些影响。 参考文献 1 中华人 民共和国卫生部药典委员会 中华人 民共和国卫 生部药品标准中药成方制剂第十一册【 s 】 ： 2 4 2 徐金瑞， 张名位， 张瑞芬， 等番石榴中总黄酮的微波萃取工 艺研究 J 现代食品科技， 2 0 0 8 ， 2 4 ( 7 ) ： 6 7 4 6 7 7 3 I n t e rna t i o n a l C o u n c i l f o r S t a n d a r d i z a ti o n i n H a e ma t o l o g y Gu i d e li n e s f o r t h e e v a l u a t i o no f b l o o d c e l l a n a l y z e r inc l u d i n gtho s e u s e df o r d i ff e r e n t i a l l e u k o c y te a n d r e t i c u l o c y t e c o unt i n gand c e l l ma r k e r a p p fi c a fi o n P r e p a r e d b y t h e I CS H e x p e r tp a n e l O i l c y t o m e t r y J C l i n L a b H a e ma t ， 1 9 9 4 ， 1 6 ： 1 5 7 1 7 4 4 徐秋芳， 张海强， 张春艳微波技术在腐乳中的应用【 J 广 州食 品工业科技，2 0 0 1 ， ( 2 ) ： 4 0 4 2 ( 下转第 2 6 6 页 ) 5 5 4 5 3 5 2 5 5 c ； c ； 现代食品科技 Mo d e r n F o o d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y 2 0 1 0 ， V o 1 2 6 ， No 3 阻碍都比较大，所以在超滤过程中，尽可能的减少膜 污染、减小膜的浓差极化是十分必要的，同时也提示 我们， 在用截留分子量 1 0 0 0的超滤膜进行超滤时， 增 强料液在膜表面的切向流动性十分必要。 2 6 膜两侧平均压力对膜通量的影响 膜通量 ( 前 3 0 min内的平均值) 随膜两侧平均压 力变化的趋势如图 5所示。 宕 碰 压力 MP a 图 5膜通量对膜两侧平均压力的变化 F i g 5 Effe c t o f a v e r a g e p r e s s b e s i d e m e m b r a n e o n m e m b r a n e fl u x 由图 5可知，随着膜两侧平均压力 A P的增加， 膜通量先是增加，至 A P ：0 3 2 MP a时，膜通量达到 最大， 继续增大A P ， 膜通量开始下降， 这说明在一定 范围内，膜通量随 A P的增加而增加，但是，A P过大 就会造成膜的浓差极化加剧， 反而造成膜通量的下降， 因此选用 A P =0 3 2 MP a 进行超滤比较合适。 2 7 膜对氮的截留率 通过凯氏定氮法分别测定原始料液、截留液及超 滤液中的总氮含量，计算膜对氮的截留率及总氮的损 失。 氮的收率：超滤液总氮 料液总氮= 5 5 6 3 讨论 为了将大豆肽混合物进行有效分离，得到分子量 主要分布在 1 0 0 0以下的大豆低聚肽，须在料液浓度 0 2 、A P =0 3 2 MP a的条件下，用分子量 1 0 0 0的超 滤膜对料液进行超滤，料液的浓度、膜两侧的平均压 力、膜的污染、浓差极化等均影响超滤的效果。研究 发现，料液浓度和膜两侧的平均压力对超滤效果的影 响最大，料液原始浓度越高，其对超滤膜的污染和堵 塞越严重，所以， 料液浓度越低对超滤越有利， 但是， 对工业生产来说，料液浓度不应太低，综合考虑，料 液浓度在 0 2 0 3 比较合适。 膜两侧的平均压力 P 对超滤效果的影响非常大，在一定范围内，增加 A P 能够 明