在恶劣环境下具有贮存稳定性的太空泡菜的制备方法

专利名称：：在恶劣环境下具有贮存稳定性的太空泡菜的制备方法
技术领域：
：本发明涉及在恶劣环境下具有贮存稳定性和高品质的太空(space)泡菜的制备方法，更具体地，涉及通过加热成熟的泡菜、气体交换包装和竊射它来制备在恶劣环境下具有长期贮存稳定性的泡菜的方法，所述恶劣环境如沙漠、高山带、极地和太空。
背景技术：
：泡菜是传统的韩国发酵蔬菜食品，对于韩国人而言其已经成为饮食和营养的重要元素，并且已经被世界广泛认可。用于泡菜的主要蔬菜是朝鲜甘蓝和萝卜，其中加入大蒜、姜和辣椒粉末作为香料，加入调味品和盐用于自发酵。在很多种类的泡菜中，甘蓝泡菜是最占主导地位的，占泡菜摄入量的70%。朝鲜甘蓝，一种用于泡菜的主要蔬菜，包含糖和乳酸菌，其发酵包含在蔬菜中的糖和香料及调味品，以产生有味道的组分如有机酸，包括乳酸和乙酸，二氧化碳和醇，以及功能性组分如(3-谷甾醇，葡萄糖inolate，异硫氰酸盐，和辣椒素。泡菜的长期贮存是受限制的，原因在于成熟后一段时间酸败微生物在泡菜中生长，导致酸化，产生气体和组织软化。因此，需要延长贮存时间的特定技术以增加泡菜作为优秀发酵食品的应用性。长期贮存泡菜的常规方法列举为冷藏，冷冻，热灭菌，防腐处理，防腐处理、冷藏和热灭菌的组合，高盐处理，应用pH调节剂等。然而，这些方法具有降低品质和经济效益的问题。"食品辐射"是以0.01kGy—50kGy的水平对食品进行能量辐射，如y射线(Co-60或Se-137)，电子束或X-射线，它们产生自放射性物质或放射性射线发生器，目的是在食品中抑制萌发、延长成熟、消除寄生物和害虫、防止腐败，和将病原微生物灭菌。化学熏蒸剂如环氧乙烷已经用于食品和家庭用品的消毒，尽管其对人是杀伤性的，并且破坏环境。因此，大多数发达国家已经利用食品辐射，其是有效且对于人体而言无害的。基于辐射的优点，在研究Y射线辐射以增加泡菜贮存稳定性的方法后，Cha等报道了当用低剂量的Y射线以2-3kGy的水平辐射泡菜后，泡菜在l(TC的贮存时间多于两倍(ChaBS等，KoreaFoodTec/wo/.21:109-119,1989)。Kang等还报道了与在贮存前未辐射的泡菜相比，当用Y射线以3kGy的水平辐射泡菜然后在5"C贮存时，贮存时间延长多于两个月(KangSS等，尺oaJFoodi^g/e"e.3:225-232,1988)。上述建议的方法均是利用低剂量辐射，水平在5kGy或更低。然而，为了在恶劣环境下如沙漠或太空保存泡菜，需要完全的灭菌，因此需要高剂量的辐射或高温处理。然而，对泡菜进行过度的辐射或过多的热处理导致物理性能降低，脱色和产生其它味道和气味，限制了泡菜的产业化。本发明的发明人在成熟(ripening)阶段充入氮气来包装泡菜，并加热处理包装的泡菜。然后，将泡菜进行快速冷冻，接着辐射。结果，通过证实泡菜的感观品质未通过加热和辐射而被降低，并且即使在恶劣环境下也延长了长期贮存稳定性，本发明的发明人完成了本发明。
发明内容技术问题本发明的目的是提供一种通过加热成熟的泡菜、气体交换包装、冷冻和辐射它来制备在恶劣环境下具有长期贮存稳定性的泡菜的方法，所述恶劣环境如太空。技术方案为了实现上述目的，本发明提供了制备在恶劣环境下具有贮存稳定性的泡菜的方法，其包括下述步骤(1)用充氮气来包装成熟的泡菜；(2)通过加热处理来灭菌包装的泡菜(初步灭菌)；(3)快速冷冻灭菌的泡菜并对其进行辐射。在步骤(l)中，通过常规方法制备甘蓝泡菜，然后使其成熟。切割泡菜，并去除泡菜汁。将泡菜放入包装中，所述包装中充满了氮气，导致气体交换包装。泡菜的主要成分选自由下列物质组成的组朝鲜甘蓝，萝卜，芥菜，葱(scallion)，洋葱，黄瓜，六瓣合叶子(dr叩wort)和朝鲜韭葱。作为包装纸，可以使用聚乙烯(PE)，铝-层压的低密度聚乙烯(A1-LDPE)，聚丙烯(PP)，聚氯乙烯(PVC)，聚偏l,l-二氯乙烯(PVDC)，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，聚碳酸酯(PC)或尼龙，优选A1-LDPE，但不总是限于此。对于气体交换包装，可以使用空气包装，真空包装，C02气体交换包装或氮气交换包装，但考虑到感观品质，优选氮气交换包装，但不常常限于此。步骤(l)的成熟泡菜的制备方法的pH为3.5-5.5，或酸度为0.2-0.8/b。在步骤(2)中，通过加热灭菌在步骤(l)中包装的泡菜。灭菌的温度使40-80°C，更优选60-70。C，最优选60-65。C。加热时间少于2小时，更优选30分钟。在步骤(3)中，在深度冷冻器(CLN-40U,NIHONFREEZER,JAPAN)中快速冷冻在步骤(2)中通过加热初步灭菌的泡菜，接着辐射。在用高剂量的Y射线辐射以完全灭菌过程中可能导致感观品质的下降，这是由于通过辐射水被离子化，因此在纤维素和胶质之间的交联结构被破坏。水的物理特性显著影响水的离子化。例如，冷冻抑制水分子的活性，并将水的离子化最小化。水的冷冻特性依赖于冷冻温度。在-20，-50，-70和-1971:下冷冻泡菜，然后以IO，15，20，25和30kGy的水平辐射，接着评估泡菜的品质。结果，证实在全部水被冷冻的温度-5(TC和-7(rC下冷冻泡菜，然后用20-25kGy辐射的品质最佳。本文的辐射射线限于Y射线，X-射线和具有高能量的电子束。本文用于辐射食品的辐射线的来源可以示例为放射性核素，如Co-60和Ce-137，具有高达5MeV能量水平的X-射线发生器(generator),和具有高达10MeV能量水平的电子束仪器，更优选Co-60作为辐射线的来源。辐射线辐射的优选剂量是10kGy-50kGy。更优选15kGy-30kGy，最优选20kGy-25kGy的辐射剂量。少于10kGy导致较差的灭菌效果，而高于40kGy降低感观品质。本发明的方法包括氮气交换包装，热灭菌，和快速冷冻，和辐射步骤，其对于制备在恶劣环境下具有贮存稳定性的泡菜是有效的，这通过微生物学、物理化学或感观分析得到证实(参见图l)。证明本发明具有改善的贮存稳定性的完全灭菌的泡菜具有与普通泡菜相同的感观品质(p>0.05)。在5(TC加速贮存2小时和在35。C加速j)t:存3个月后，在本发明的泡菜中没有微生物生长(参见图3)。在加速贮存过程中物理化学和感观品质评估的结果未显著不同于常规泡菜(p>0.05)。为了参照，在普通泡菜贮存第二天观察到破坏包装的气体产生，通过气体交换包装而被包装并且被热处理的泡菜在贮存第4天观察到破坏包装的气体产生(参见图2)。上述结果表明通过加热、快速冷冻和辐射而制备的本发明的泡菜在感观品质方面未受到显著的损害，并且可以贮存更长时间。本发明的方法不仅可以改善甘蓝泡菜的贮存稳定性，而且可以改善其它发酵食品的贮存稳定性。附图描述通过参考附图，可以最佳理解本发明的优选实施方案的应用，其中图1是举例说明具有优秀贮存稳定性的泡菜制备方法的照片。图2是举例说明下述情形的照片在利用充入氮气包装后热处理的成熟泡菜组贮存3天的气体产生(组1)，充入氮气-加热-快速冷冻-Y射线辐射组贮存3天的气体产生(组2，25kGy)，和对照组贮存3天的气体产生。图3是举例说明下述情形的图片在加速贮存28天后，在充入氮气-加热泡菜组(组l)、充入氮气-加热-快速冷冻-Y射线辐射泡菜组(组2，25kGy)的琼脂计数平板上观察到完全的微生物抑制(100%)，和在对照组中观察到情形。本发明的具体实施方式如下述实施例所示，举例说明本发明的实际和目前优选的实施方案。然而，在考虑到本
发明内容的基础上，应当理解本领域的普通技术人员可以在本发明的实质和范围内进行修改。预备实验实施例1:加热温度对泡菜中微生物生长及其感观品质的影晌为了评估加热温度对泡菜的微生物生长和感观品质的影响，将包装的泡菜放在水浴中，接着在40-80'C加热30分钟。测量其中的微生物生长和感观品质，并与对照泡菜的那些相比较。结果示于表l。表1:加热温度对泡菜中微生物生长及其感观品质的影响表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>如表1所示，随着增加温度，微生物减少效应增加，而随着温度增加，感观品质下降。在于4(TC和5(TC处理的组中微生物减少效应较差，而于80。C处理的组的微生物减少效应最高，但该组的感观品质非常低。在于6(TC和7(TC处理的组中微生物减少效应类似。但是，于6(TC处理的组的感观品质高于在7(TC处理的组的感观品质。因此，用于热处理泡菜的最佳温度确定为6(TC。预备实验实施例2:辐射对泡菜中微生物生长和感观品质的影响为了研究辐射对泡菜中微生物生长和感观品质的影响，用y射线以10kGy40kGy水平辐射包装的泡菜(y射线辐射组)。研究Y射线辐射组的微生物生长和感观品质，并与对照组的那些相比较。结果示于表2。表2:依照辐射剂量的泡菜中微生物生长和泡菜的感观品质<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>"ND;未检测到微生物生长如表2所示，随着辐射剂量的增加，在Y射线辐射组的微生物减少效应增加，更具体地，当用多于20kGy的丫射线处理该组时，未检测到微生物。然而，随着辐射剂量的增加，感观品质降低。因此，只得修改该方法以防止通过Y射线辐射降低感观品质。预备实验实施例3:泡菜包装中气体条件对辐射处理后泡菜的感观品质的影响为了研究泡菜包装中气体条件如何影响辐射处理后泡菜的感观品质，将泡菜包装成不同的形式，如空气包装(空气包装组)，真空包装(真空包装组)和氮气交换包装(氮气交换包装组)，并将它们用Y射线以10kGy40kGy水平辐射Cy射线辐射组)，并将结果与对照组的那些结果相比较。结果示于表3中。表3:辐射后包装中气体条件对泡菜感观品质的影响<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>如表3所示，在每个Y射线辐射组中，随着辐射剂量的增加，泡菜的感观品质下降。然而，当改变气体条件时，用相同水平辐射显著增加了泡菜的感观品质，氮气交换包装组的感观品质最高，其次是真空包装组和空气包装组。上述结果表明Y射线辐射后由氧化导致的变质可以通过经由氮气充入和真空包装消除氧而得到防止。因此，证实氮气交换包装是最适宜的方法，以在泡菜包装中提供最佳的气体条件，从而防止通过辐射导致的变质。实施例1:制备在恶劣环境下具有贮存稳定性的泡菜<1-1>成熟后进行氮气交换包装本发明的泡菜是甘蓝泡菜，其可以通过常规方法来制备，使其成熟并发酵7天，考虑物理化学和感观品质，包括味道。作为包装纸，使用LDPE层压膜(MULTIVAC,wolfertxchweden,德国)，其被包被以铝以阻断阳光。将完全成熟的泡菜切割成5cm的长片段，并去除泡菜汁，将其放入LDPE层压膜包装中。使用气体交换器(Leepack,HangukElectronicKorea)向包装中充满100%氮气，并密封。<1-2>加热和快速冷冻将在实施例<1-1>通过氮气交换包装制备的被包装的泡菜放在6(TC水浴中，然后加热30分钟。随后，将泡菜包装置于冰水中冷却，接着在-7(TC冷冻24小时。<1-3>辐射将在实施例<1-2>中制备的冷冻泡菜置于厚5cm、壁间隔10cm的泡沫聚苯乙烯盒中，然后用胶带粘贴(tape)。在韩国原子力研究所(KoreaAtomicEnergyResearchInstitute，JeongeupBranch)的y射线辐射实验室(射线源300,000，Ci,Co-60)于室温(12±1。C)以每分钟125kGy的水平辐射该包装。调整Y射线的辐射以提供0,10,20,30和40kGy的总吸收剂量。通过四价铈-三价铈剂量计(BrukerInstruments,德国)证实吸收的剂量，总吸收剂量的误差为士O.lkGy。用Y射线辐射的泡菜用于随后的实验，并且以SAS第5版本进行方差的单向分析(ANOVA)，将每个实验重复5次。通过Duncan的多重检验将平均值的显著性限定为5%或更小。给出平均值和标准误差。实验实施例1:制备具有优秀的贮存稳定性的泡菜为了评估在气体交换包装和加热后在深度冷冻过程中辐射对在泡菜加速贮存过程中微生物生长的影响，将样品分成对照组，气体交换包装组和加热组(组1)，和气体交换包装-加热-快速冷冻-Y射线辐射组(组2)，并检验影响。实验实施例2:研究本发明具有优秀贮存稳定性的泡菜中微生物的生长通过加速贮存(于5(TC贮存2小时，然后在35'C贮存)来贮存实验实施例1中制备的每个泡菜样品。通过研究泡菜中微生物的生长来进行下列实验。将10g泡菜样品置于无菌的封袋中，向其中加入90mL预处理的蛋白胨水溶液(0.9%蛋白胨)，接着在匀浆器(Stomacher，400型，TekmarCo"USA沖匀浆3分钟以进行微生物分析。将匀浆放置10分钟。获得1mL上清液并稀释10倍。将1mL每个稀释液涂布在预先灭菌的琼脂计数平板上，接着于35'C温育箱中培养48小时。然后，对微生物菌落的数目进行计数。将未检测到微生物的培养基在相同培养条件下再进一步培养24小时，并再次研究微生物的生长。结果示于表4中。表4:根据丫射线的辅射剂量，在加速贮存过程中泡菜中微生物的生长(单位CFU/g)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>"-;经过过度发酵，包装纸被损坏，气体泄露。2)ND;未检测到微生物生长。如表4所示，在完全成熟时，对照组显示发酵食品的典型数目的微生物(l()SCFU/g)。在组1中(进行热处理，而未进行辐射)，微生物的生长受到抑制，但接近10"CFU/g的微生物仍然存活。同时，在快速冷冻后用辐射处理的组中，微生物的生长受到显著抑制，并且在20kGy的辐射剂量下未观察到微生物。在对照组中，经过度发酵导致的气体产生损坏了包装纸。因此，定量微生物是不可能的。在组l中，微生物的生长有很少的增加。在用IOkGy的y射线辐射的实验组中检测到微生物的生长，但在保存期间不再检测到微生物的生长。在用15kGy的Y射线辐射的组中，在保存的第7天观察到微生物的生长，但从那时起不再观察到微生物的生长。本发明的发明人判断微生物在气体交换包装-加热处理组、10kGy的Y射线辐射组和15kGy的Y射线辐射组中微生物生长的抑制是产生自氮气充入，其是防碍微生物生长的厌氧条件。在用20kGy或更高水平的Y射线辐射的组中，泡菜中的微生物被完全杀死，因此不再观察到微生物生长。因此，氮气交换包装、加热、冷冻和辐射的共同处理能够完全消除泡菜中的微生物，使得可以在恶劣环境下长期保存泡菜。实验实施例3:本发明具有优秀贮存稳定性的泡菜的物理化学性质评估研究在气体交换包装、加热、快速冷冻和辐射处理后在加速贮存过程中物理化学性质的变化，并利用pH作为指标来表示。研究了实验实施例1中制备的泡菜的加速贮存(accderationstorage)过程中pH变化。用蔬菜研磨器(GP-1619，Gree叩owerLtd,Korea)研磨10g泡菜样品，接着用纱网过滤。通过使用pH计来测量过滤溶液的pH(Coming220,USA)。结果示于表5中。表5:依照y射线的辐射剂量在泡菜的加速贮存过程中的pH变化<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>'-,经由过度发酵，包装纸被破坏，气体泄漏。如表5所示，在处理后立即检测的泡菜的pH为4.55~4.66。通过加热和辐射处理未观察到pH变化。由于产生气体和损坏包装，对于商品而言对照组并不良好，因此未对样品检测物理化学性质。在组l(加热组)中，贮存l周时pH显著下降，但第一周后不再观察到pH改变。然而，在辐射组2，通过IOkGy水平的辐射，在贮存过程中pH缓慢但持续下降。其它辐射组未显示pH改变。结果还显示pH与微生物的存在和生长紧密相关。完全成熟的泡菜的pH为4.44.7，在贮存过程中持续发酵产生有机酸如乳酸，导致pH下降和酸性味道。然而，依照实验实施例l制备的本发明泡菜的pH保持持续未变，提示不再进行发酵，因此保持了新鲜。实验实施例4:评估本发明具有优秀贮存稳定性的泡菜的感观品质通过利用7点法来评估在气体交换、加热和快速冷冻后辐射对在加速贮存过程中泡菜品质的影响。在依照实验实施例1制备泡菜的当天(第0天)、加速贮存的第14天和第28天评估感观品质。每个样品被提供给12名感观评估代理人(sensoryevaluatingagent)进行相对评估，所述评估代理人被预先教导关于完全成熟的泡菜的感观特性，接着评估颜色、质地、味道、风味、气味(辐射气味)和总的偏好。结果示于表6，7和8中。表6:依照Y射线辐射剂量，在制备后立即评估泡菜的感观品质的乡i果<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表7:依照Y射线的辐射剂量，在加速贮存的第14天评估泡菜的感观品质的结果<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表8:依照丫射线的辐射剂量，在加速贮存的第28天评估泡菜的感观品质的结果<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>"-，由于过度发酵，评估感观品质是不可能的。如表6所示，与对照组相比，在制备后立即评估的组l(气体交换包装-加热处理组)的感观品质很少被破坏。组2(气体交换包装-加热-快速冷冻-辐射组)的感观品质随着辐射剂量的增加缓慢降低。然而，当用25kGy或更低水平的y射线辐射每个样品时，在总体上，总的偏好多于平均值(点4)。因此，证实气体交换包装和快速冷冻和辐射的共同处理防止了通过辐射产生的感观品质的恶化。还在加速贮存的第14天研究了泡菜的感观品质。如表7所示，由于过度发酵，不能检测对照组。由于微生物的活跃生长，加热组(组l)的感观品质也显著降低，导致酸性味道。然而，相比于制备后立即评估，通过20kGy或更高水平的Y射线辐射，组2的感观品质维持未改变，所述水平能抑制微生物的生长。如表4(举例说明微生物的生长)和表5(举例说明pH变化)所证实，Y射线辐射能完全消除微生物，使得不再检测到微生物的生长，并且可以保持感观品质。在加速贮存的第28天检测泡菜的感观品质(表8)。结果，由-于过度发酵，不能检测对照组。组l的感观品质持续减少，用15kGy或更低水平的Y射线辐射的组2的感观品质同样下降，其中仍然观察到微生物的生长，即使不活跃。然而，用20kGy或更高水平的Y射线辐射的另外的组维持的感观品质与制备后立即评估的感观品质一样好。上述结果表明，当在气体交换包装、加热和快速冷冻后进行辐射时，维持感观品质的Y射线的最佳水平是2025kGy。工业适用性如前文所解释，本发明泡菜的制备方法包括在气体交换包装、加热和快速冷冻后辐射来防止由加热和辐射处理导致的感观品质的破坏，因此产生的泡菜在恶劣环境下如沙漠和太空中具有长期贮存稳定性。该方法可以进一步应用以产生和保存其它具有与泡菜相似特性的发酵食品。本领域技术人员将理解在前述描述中公开的概念和具体实施方案可以被容易地用作基础，以修饰或设计实现本发明相同目的的其它实施方案。本领域技术人员还将理解该等价的实施方案未背离由后附的权利要求所阐明的本发明的实质和范围。权利要求1.在恶劣环境下具有贮存稳定性的泡菜的制备方法，其包括下述步骤(1)用充氮气来包装成熟的泡菜；(2)通过加热处理来将包装的泡菜灭菌(初步灭菌)；(3)快速冷冻灭菌的泡菜，并对它进行辐射。2.权利要求1的泡菜的制备方法，其中所述泡菜的主要组分选自由朝鲜甘蓝、萝卜、芥菜、葱(scallion)、洋葱、黄瓜、六瓣合叶子和朝鲜韭葱组成的组。3.权利要求1的泡菜的制备方法，其中步骤(l)的成熟的泡菜具有的pH为3.5-5.5，或酸度为0.2-0.8%。4.权利要求1的泡菜的制备方法，其中用选自由下述组成的组的气体充入成熟泡菜的包装真空(无氧气)，氮气(N2)和二氧化碳(C02)。5.权利要求1的泡菜的制备方法，其中加热温度是4(TC-8(TC。6.权利要求1的泡菜的制备方法，其中加热温度是6(rC-65。C。7.权利要求1的泡菜的制备方法，其中快速冷冻的温度是0'C-197°C。8.权利要求1的泡菜的制备方法，其中快速冷冻的温度是-5(TC陽70。C。9.权利要求1的泡菜的制备方法，其中辐射线选自由Y射线、电子束((3射线)和X-射线组成的组。10.权利要求1的泡菜的制备方法，其中步骤(3)的辐射剂量是10-50kGy。11.权利要求1的泡菜的制备方法，其中辐射剂量是20-25kGy。12.通过权利要求1的方法制备的在恶劣环境下具有贮存稳定性的灭菌的泡菜。全文摘要本发明涉及在恶劣环境下具有贮存稳定性和高品质的泡菜的制备方法，更具体地，涉及在恶劣环境下如沙漠、高山带、极地和太空具有贮存稳定性和高品质的泡菜的制备方法，其包括在加热、气体交换包装和快速冷冻后的辐射步骤。本发明的泡菜制备方法减少了由常规的灭菌方法导致的感观品质和物理化学特性恶化的机会，使得由该方法制备的泡菜在恶劣环境下具有优越的贮存稳定性，其中所述常规灭菌方法包括高温和高压处理和高剂量的辐射。文档编号A23B7/10GK101133756SQ20071000802公开日2008年3月5日申请日期2007年2月5日优先权日2006年8月31日发明者李柱运,边明宇,金载勋申请人:韩国原子力研究所