高壓處理對鮮切生菜微生物的影響

張學(xué)杰，葉志華*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，北京 100081；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所，北京 100081)

高壓處理對鮮切生菜微生物的影響

張學(xué)杰1，葉志華2,*

(1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，北京 100081；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所，北京 100081)

以結(jié)球生菜為實驗材料，研究高壓處理(50～200MPa，5～20min)對鮮切生菜菌落總數(shù)、大腸菌群、真菌數(shù)量的影響。結(jié)果表明：在實驗范圍內(nèi)，壓力對微生物的影響比保壓時間的影響大；高壓能夠極顯著降低鮮切生菜的菌落總數(shù)、大腸菌群數(shù)量和真菌數(shù)量(P＜0.01)，保壓時間對鮮切生菜的菌落總數(shù)、大腸菌群數(shù)量和真菌數(shù)量無顯著影響(P＞0.05)；微生物對壓力的敏感性依次為大腸菌群＞真菌；原料初始微生物數(shù)量較高時，會降低高壓的殺菌效果；低溫對高壓處理鮮切生菜不具有協(xié)同殺菌作用。

鮮切生菜；高壓；微生物

鮮切生菜是指以新鮮生菜(Lactuca sativa L.)為原料，經(jīng)清洗、切絲、包裝等加工過程，再經(jīng)冷藏運輸而進入配送中心或超市冷柜銷售或快餐食品企業(yè)的即食產(chǎn)品[1]。目前在鮮切生菜殺菌方面主要研究手段是采用消毒劑(次氯酸鈉、臭氧、二氧化氯等)、表面活性劑、輻照處理及聯(lián)合殺菌處理等[1]。高壓(high hydrostatic pressure，HHP)因具有低能耗、“冷”加工及減少微生物的能力，被視為是一種很有希望的非熱加工方法。所謂高壓加工，是指將固體或液體食品置于50～1000MPa壓力下作用一段時間的過程，高壓能夠致死微生物，因而可以滿足安全食品的消費需求[2]。

在鮮切果蔬高壓加工研究方面，Castro等[3]研究了熱燙和高壓處理對青椒微生物的影響，結(jié)果表明：高壓處理的青椒微生物數(shù)量和熱燙處理的相近。縱偉等[4]研究了高壓對鮮切山藥片微生物的影響，認為隨著壓力的增加，鮮切山藥片細菌總數(shù)呈下降趨勢，200MPa處理后細菌總數(shù)由初始的4.98(lg(CFU/g))降至3.53(lg(CFU/g))；400MPa處理后，山藥片的細菌總數(shù)減少至0.56(lg(CFU/g))；而600MPa處理后，鮮切山藥片細菌未檢出?？v偉等[5]還研究了高壓對鮮切哈密瓜微生物的影響，認為600MPa處理10min，可以降低鮮切哈密瓜片細菌總數(shù)3.0(lg(CFU/g))以上。王麗[6]報道了高壓對華蜜2號與中蜜55號甜瓜品種的微生物數(shù)量的影響，認為高壓處理(175～250MPa)可使鮮切甜瓜細菌和酵母、霉菌的數(shù)量降低2～3(lg(CFU/g))。在生菜的高壓研究上，目前只有Arroyo等[7]以Baby lettuce為材料開展了高壓研究，認為300MPa壓力可降低生菜菌落總數(shù)至1.0(lg(CFU/g))。

本實驗以結(jié)球生菜(Iceberg lettuce)為材料，擬通過開展高壓處理對鮮切生菜自身微生物菌落總數(shù)、大腸菌群、真菌數(shù)量的影響，探討高壓在鮮切生菜微生物控制上的可行性，研究結(jié)果對于高壓在鮮切生菜加工上的應(yīng)用將具有指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

結(jié)球生菜由北京裕農(nóng)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品種植公司提供。

菌落總數(shù)、大腸菌群、真菌PetrifilmTM測試片(美國3M) 北京東潮生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HPT600(3L)高壓設(shè)備 天津華泰森淼生物工程有限公司；ZL-600S真空封口機 上海眾林機電設(shè)備有限公司；Sanyo MLS-3020高壓滅菌器 日本三洋公司；HBM-400B均質(zhì)器 天津恒奧科技有限公司；移液器德國Eppendorf公司；HYC-68A冰箱 青島海爾公司；微生物潔凈室(百級潔凈度) 北京華月凈化設(shè)備中心。

1.3 方法

1.3.1 高壓處理對鮮切生菜微生物的影響

新鮮生菜去掉生菜外部葉片及切掉根部后，用消過毒的刀具切成絲，混勻，隨機取25g為一個處理，由于高壓壓力達到200MPa后，鮮切生菜在感官品質(zhì)上不可接受。本研究設(shè)計壓力分別為50、100、200MPa，保壓時間分別為5、10、20min，每個壓力保壓3個時間，共進行9個高壓處理，每個處理3次重復(fù)，分別進行菌落總數(shù)、真菌及大腸菌群的檢測，檢測結(jié)果為3次重復(fù)的平均值。

1.3.2 初始微生物數(shù)量和低溫對鮮切生菜高壓殺菌效果的影響

鮮切生菜于37℃條件下培養(yǎng)6h后充分混勻，隨機取25g作為一個處理，按照全因子方案實施，壓力設(shè)為：50、100、200MPa，溫度為5、25℃，保壓時間為5、20min，共進行14個處理(其中高壓處理12個；對照2個，即每個溫度各設(shè)1個不處理作對照)，每個處理3次重復(fù)。高壓處理后的鮮切生菜按照菌落總數(shù)、大腸菌群檢測方法進行均質(zhì)、稀釋、培養(yǎng)等操作，檢測菌落總數(shù)、大腸菌群的數(shù)量。

1.3.3 微生物分析

菌落總數(shù)測定：按照SN/T 1897—2007《食品中菌落總數(shù)的測定》Petrifilm TM測試片法，(36±1)℃培養(yǎng)48h，進行菌落總數(shù)的檢測；大腸菌群測定：按照SN/T 1896—2007《食品大腸菌群和大腸桿菌快速計數(shù)法》Petrifilm TM測試片法，(36±1)℃培養(yǎng)24h，進行大腸菌群的檢測；真菌測定：按照SN/T 2566—2010《食品中霉菌和酵母菌的計數(shù)》Petrifilm 測試片法，(27±1)℃培養(yǎng)3～5d，進行真菌的檢測。

1.4 統(tǒng)計分析

實驗數(shù)據(jù)由計算機軟件Excel和SAS進行標準差、方差分析或協(xié)方差分析。平均數(shù)之間的多重比較采用鄧肯氏新復(fù)極差檢驗，α=0.05。

2 結(jié)果與分析

圖1 高壓處理對鮮切生菜菌落總數(shù)的影響Fig.1 Effect of HHP treatment on total bacterial counts of fresh cut lettuce at 25 ℃

表1 高壓處理對鮮切生菜菌落總數(shù)影響的統(tǒng)計分析Table1 Variance analysis of total bacterial counts in fresh cut lettuce subjected to HHP treatment

2.1 高壓處理對鮮切生菜菌落總數(shù)的影響圖1和表1表明，50～200MPa的壓力處理能夠極顯著降低鮮切生菜菌落總數(shù)(P＜0.01)，保壓時間對鮮切生菜菌落總數(shù)無顯著影響(P＞0.05)。50～100MPa高壓處理之間鮮切生菜菌落總數(shù)無差異(P＞0.05)，50MPa處理5min的鮮切生菜的菌落總數(shù)由4.01(lg(CFU/g))降至3.83(lg(CFU/g))，僅降低0.18(lg(CFU/g))。200MPa壓力條件下，鮮切生菜的菌落總數(shù)極顯著下降(P＜0.01)，200MPa、20min處理將鮮切生菜的菌落總數(shù)由4.01(lg(CFU/g))降至3.03(lg(CFU/g))，降低約1.0(lg(CFU/g))。

2.2 高壓處理對鮮切生菜大腸菌群數(shù)量的影響

圖2 高壓處理對鮮切生菜大腸菌群數(shù)量的影響Fig.2 Effect of HHP treatment on E. coli counts of fresh cut lettuce at 25 ℃

圖2和表2表明，實驗范圍內(nèi)的高壓處理能夠極顯著降低鮮切生菜大腸菌群的數(shù)量(P＜0.01)(50MPa、5min除外)，保壓時間對鮮切生菜大腸菌群數(shù)量無顯著影響(P＞0.05)。實驗發(fā)現(xiàn)50MPa、10min以上處理可減少至少36%的大腸菌群數(shù)量，200MPa的壓力更有效，200MPa處理20min可降低73%的大腸菌群數(shù)量。

表2 高壓處理對鮮切生菜大腸菌群數(shù)量影響的統(tǒng)計分析Table2 Variance analysis for E. coli counts in fresh cut lettuce subjected to HHP treatment

2.3 高壓處理對鮮切生菜真菌數(shù)量的影響

圖3 高壓處理對鮮切生菜真菌數(shù)量的影響Fig.3 Effect of HHP treatment on fungi counts of fresh cut lettuce at 25 ℃

表3 高壓處理對鮮切生菜真菌數(shù)量影響的統(tǒng)計分析Table3 Variance analysis for fungi counts in fresh cut lettuce subjected to HHP treatment

圖3和表3表明，100MPa以上高壓處理能夠極顯著降低鮮切生菜真菌數(shù)量(P＜0.01)，保壓時間對生菜真菌數(shù)量無顯著影響(P＞0.05)。100MPa以內(nèi)的高壓處理對鮮切生菜真菌數(shù)量的影響無差異(P＞0.05)，200MPa壓力條件下，鮮切生菜的真菌數(shù)量顯著下降(P＜0.05)，實驗發(fā)現(xiàn)200MPa、20min處理可降低47.8%的真菌數(shù)量。與同樣條件下大腸菌群降低73%相比，真菌對高壓的敏感性差一些。

2.4 初始微生物數(shù)量及低溫(5℃)對鮮切生菜高壓殺菌的影響

圖4 低溫(5℃)對高壓處理降低鮮切生菜菌落總數(shù)的影響Fig.4 Effect of low temperature (5℃) on HHP-induced reduction of total bacterial counts in fresh cut lettuce

由圖4可知，鮮切生菜初始菌落總數(shù)為7.03(lg(CFU/g))時，25℃條件下，200MPa處理20min，鮮切生菜的菌落總數(shù)由7.03(lg(CFU/g))降至6.61(lg(CFU/g))，只減少了0.42(lg(CFU/g))，而鮮切生菜初始菌落總數(shù)為4.01(lg(CFU/g))時(見2.1節(jié))，200MPa處理20min，鮮切生菜的菌落總數(shù)減少了1.0(lg(CFU/g))，表明原料上較高的初始微生物數(shù)量會降低高壓的殺菌效果。對圖4數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析表明，高壓條件下采用低溫5℃協(xié)同處理對降低鮮切生菜菌落總數(shù)無顯著影響(P＞0.05)，5℃、200MPa 處理20min，鮮切生菜的菌落總數(shù)亦減少了0.42(lg(CFU/g))。

圖5 低溫5℃對高壓處理降低鮮切生菜大腸菌群數(shù)量的影響Fig.5 Effect of low temperature (5℃) on HHP-induced reduction of E. coli counts in fresh cut lettuce

圖5 進一步驗證了圖2的結(jié)果，200MPa處理20min，鮮切生菜的大腸菌群數(shù)量減少最多。統(tǒng)計分析表明，高壓時采用低溫5℃協(xié)同處理對降低鮮切生菜大腸菌群數(shù)量無顯著影響(P＞0.05)，200MPa 處理20min，25℃條件下，鮮切生菜大腸菌群數(shù)量減少了0.71(lg(CFU/g))；5℃條件下，減少了0.63(lg(CFU/g))。

3 討論與結(jié)論

高壓處理對微生物的影響已有較多報道，其效果取決于研究對象(原料、微生物種類)和高壓條件。Arroyo等[7]研究了高壓對生菜微生物的影響，認為100、200MPa對微生物數(shù)量沒有顯著影響，300MPa降低了微生物至少1.0(lg(CFU/g))，本研究結(jié)果表明，200MPa高壓能夠極顯著降低鮮切生菜菌落總數(shù)、大腸菌群和真菌數(shù)量(P＜0.01)，這可能與生菜的初始微生物數(shù)量有關(guān)，本研究表明原料初始微生物數(shù)量較高時，會降低高壓的殺菌效果。本研究進一步證實了壓力對微生物的影響比保壓時間影響大，閆雪峰[8]亦報道了保壓時間對樹莓汁大腸桿菌的影響小于壓力的作用。此外，本研究結(jié)果亦表明大腸菌群對高壓較真菌敏感，與潘見[9]、張英[10]等的報道結(jié)果一致。許多研究采用化學(xué)消毒方法如次氯酸鈉、臭氧等可減少鮮切生菜微生物數(shù)量1.0(lg(CFU/g))以上[11-15]。本研究采用200MPa處理20min亦能降低鮮切生菜1.0(lg(CFU/g))的菌落總數(shù)，表明在一定初始微生物數(shù)量條件下，適宜的高壓條件在減少鮮切果蔬微生物方面具有替代傳統(tǒng)化學(xué)殺菌的可行性。通常，溫度對高壓殺菌具有輔助作用，鑒于鮮切果蔬不宜采用中溫殺菌，本研究采用低溫5℃輔助高壓處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)5℃不具有協(xié)同殺菌作用。

總的來說，一定條件下的高壓處理對鮮切生菜微生物具有顯著的殺滅作用，但本研究過程中發(fā)現(xiàn)100MPa以上處理對鮮切生菜品質(zhì)開始產(chǎn)生不良影響，這與Arroyo等[7]報道300MPa才導(dǎo)致生菜品質(zhì)劣變的結(jié)果相差較大，可能與生菜品種有關(guān)，Arroyo等[7]采用散葉生菜(Baby lettuce)為研究對象、而本研究以結(jié)球生菜為研究對象。因而如何實現(xiàn)微生物的有效控制且不影響品質(zhì)，成為鮮切蔬菜高壓加工產(chǎn)業(yè)化面臨的挑戰(zhàn)。

在高壓50～200MPa、保壓時間5～20min實驗范圍內(nèi)，壓力對微生物的影響比保壓時間的影響大；高壓能夠極顯著的降低鮮切生菜菌落總數(shù)、大腸菌群數(shù)量和真菌數(shù)量(P＜0.01)，保壓時間對生菜菌落總數(shù)、大腸菌群數(shù)量和真菌數(shù)量無顯著影響(P＞0.05)。微生物對壓力的敏感性依次為大腸菌群＞真菌。原料初始微生物數(shù)量較高時，會降低高壓的殺菌效果。低溫5℃對高壓處理鮮切生菜不具有協(xié)同殺菌作用。但如何實現(xiàn)微生物的有效控制且不影響品質(zhì)，將成為鮮切生菜高壓加工產(chǎn)業(yè)化面臨的挑戰(zhàn)。

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Effect of High Hydrostatic Pressure on Bacterial and Fungal Populations in Fresh-Cut Lettuce

ZHANG Xue-jie1，YE Zhi-hua2,*

(1. Institute of Vegetables and Flowers, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China；2. Institute of Quality Standards and Testing Technology for Agro-products, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)

The effect of high hydrostatic pressure (HPP) treatment in range of 50—200 MPa for 5—20 min on the counts of microbes including total bacteria, E. coli and fungi in fresh-cut lettuce were investigated. The results showed that HHP treatment could reduce microbe counts in fresh cut iceberg lettuce significantly (P＜0.05), while the pressure-holding time had no significant effect (P＞0.05). E. coli revealed more sensitivity to HHP treatment than fungi. HHP treatment had poorer bactericidal effects on higher microbial populations in fresh-cut lettuce and did not show synergism with low temperatures. Key words：fresh-cut lettuce；high hydrostatic pressure；microbes

TS255.1

A

1002-6630(2013)03-0033-04

2012-06-05

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2012BAD38B05)

張學(xué)杰(1970—)，男，副研究員，博士研究生，主要從事蔬菜采后加工與質(zhì)量安全研究。E-mail：zhangxj@mail.caas.net.cn

*通信作者：葉志華(1955—)，男，研究員，博士，主要從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全研究。E-mail：zhihuaye@mail.caas.net.cn