不同清洗劑對鮮切黃瓜殺菌效果和生理指標的影響

李小衛(wèi)，李宜霖，侯茂書，譚 鋒*，James M.Monaghan

(1a.北京農(nóng)學院食品科學與工程學院，1b.北京農(nóng)學院國際學院，北京102206，中國；2. Harper Adams University, Newport, Shropshire TF10NB Britain)

鮮切果蔬食用方便，符合現(xiàn)代快節(jié)奏的生活方式，近年來需求量不斷增長[1]。黃瓜口感爽脆，是人們普遍食用的蔬菜，也是鮮切果蔬產(chǎn)品主要原材料之一。由于黃瓜表皮布滿瘤狀突起的果刺，在采摘和貯運過程中，果實之間的摩擦和碰撞容易造成機械損傷，有利于微生物的附著和侵入，影響清洗劑的殺菌效果[2]。且鮮切加工后，大面積果肉外露，為腐敗菌和病原菌提供了良好的生存和增殖環(huán)境[3-4]。

清洗是降低鮮切果蔬產(chǎn)品微生物數(shù)量和延長果蔬貨架期的重要加工環(huán)節(jié)，但普通清洗方法無法完全殺滅鮮切果蔬中的微生物，近年來，由黃瓜引起的食品安全事件時有發(fā)生[5]。次氯酸鈉(NaClO)是鮮切果蔬加工過程中最常用的清洗劑,但其殺菌效果有限以及清洗過程中會產(chǎn)生對人體有害的副產(chǎn)物[6-7]。近年來一直在探索更安全高效的殺菌方法，同時，對果蔬品質(zhì)的影響也是評價清洗劑優(yōu)劣的重要標準。檸檬酸(C6H8O7)是一種傳統(tǒng)的環(huán)境友好型清洗劑，可作為生鮮果蔬的清洗劑[8]；Fan等[9]的研究表明二氧化氯清洗后的生菜中三氯甲烷的含量遠低于次氯酸鈉；電解水作為一種新型的清洗劑，具有成本低廉、殺菌效果好和環(huán)境友好等多種優(yōu)點[10]；Singh等[11]研究表明過氧乙酸可有效清洗多種果蔬表面的致病菌，防止果蔬加工過程中的交叉污染。本研究選用檸檬酸(C6H8O7)、次氯酸鈉(NaClO)、液態(tài)二氧化氯(Liquid ClO2)、氯化酸性電解水(Chlorinated acid electrolyzed water, CAEW)和過氧乙酸(CH3COOOH)5種不同的清洗劑，以鮮切黃瓜為試驗對象，研究各清洗劑在不同清洗條件下對鮮切黃瓜的殺菌效果，以及在達到相同殺菌效果的清洗條件下，對比各清洗劑對黃瓜生理指標和貨架期內(nèi)菌落總數(shù)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

黃瓜(CucumissativusL.)采購于北京農(nóng)學院附近果蔬超市，品種為‘嚴津一號’，選擇成熟飽滿，無機械損傷的果實，貯于實驗室10 ℃恒溫箱中備用(不超過24 h)。

檸檬酸(C6H8O7)、9%次氯酸鈉(NaClO)(北京化工廠)；穩(wěn)定性二氧化氯消毒粉 (山東華實藥業(yè)有限公司)；過氧乙酸(CH3COOOH)消毒液 (山東瑞泰奇洗滌消毒科技有限公司)；抗壞血酸(天津市福晨化學試劑廠)；2,6-二氯酚靛酚(西隴化工有限公司)；考馬斯亮藍G-250(上海邁坤化工有限公司)。

S-3C型pH/ORP檢測儀(上海儀電科學儀器股份有限公司)； TGL-16G-A高速冷凍離心機(廣州晟龍實驗儀器有限公司)；DDS-307A電導率儀(上海精密科學儀器有限公司)；UV 759S紫外-可見分光光度計(上海精密科學儀器有限公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1 清洗劑制備與測定 選取檸檬酸(C6H8O7)、次氯酸鈉(NaClO)、液態(tài)二氧化氯(Liquid ClO2)、氯化酸性電解水(CAEW)和過氧乙酸(CH3COOOH)5種清洗劑設(shè)計出15種不同的清洗條件，以無菌去離子水作為對照組，各清洗條件詳情見表1。

檸檬酸(C6H8O7)溶液用食品級檸檬酸(C6H8O7)與無菌去離子水配制；次氯酸鈉(NaClO)清洗劑是有效氯為9%的原液用無菌去離子水稀釋制得；液態(tài)二氧化氯(Liquid ClO2)溶液是穩(wěn)定性二氧化氯A劑(主成分為碳酸鈉與二氧化氯)與B劑(主成分為鹽酸)混合得到母液，然后用無菌去離子水稀釋至所需質(zhì)量濃度；用1%NaCl溶液電解制備酸性電解水，其氧化還原電位為1110，pH為2.5，初始有效氯質(zhì)量濃度為30 mg/L，然后用9%的次氯酸鈉(NaClO)調(diào)整酸性電解水的有效氯質(zhì)量濃度，得到氯化酸性電解水(CAEW)；過氧乙酸(CH3COOOH)由乙酸溶液與過氧化氫反應(yīng)得到原液，然后用無菌去離子水配制。

二氧化氯、過氧乙酸(CH3COOOH)和有效氯用碘量法測定；氯化酸性電解水(CAEW)的氧化還原電位和pH用S-3C型pH/ORP檢測儀測定。

1.2.2 樣品準備與清洗 用自來水清除黃瓜表面塵土與碎屑，除去非食用部分的花蒂(20.0 mm±5.0 mm)與果柄(45.0 mm±10.0 mm)，用75%乙醇消毒的不銹鋼刀將黃瓜橫切成薄片(3.0 mm±0.5 mm)，作為試驗所用的鮮切黃瓜材料，置于無菌操作臺中備用。

稱取鮮切黃瓜25 g分別置于500 mL無菌燒杯中，加入按照表1配置的清洗劑225 mL(225 mL無菌去離子水作為對照組)，用磁力攪拌器攪拌清洗(150 r/min)，然后分別用225 mL無菌去離子水漂洗1 min，在無菌操作臺中瀝干，然后放入無菌均質(zhì)袋中，將均質(zhì)袋置于4 ℃恒溫箱中，在2 h內(nèi)完成菌落總數(shù)的檢測[12]。分別進行3次重復試驗。殺菌效果計算公式：

殺菌效果= (清洗前菌落總數(shù)-清洗后菌落總數(shù))/清洗前菌落總數(shù)×100%

表1 各清洗劑的清洗條件Tab.1 Washing conditions of each washing agent

注：次氯酸鈉(NaClO)與氯化酸性電解水(CAEW)是指有效氯質(zhì)量濃度。編號1，7，13均為無菌去離子水，作為對照組。

Note: The concentration unit of SH and CAEW was available chlorine concentration. No. 1, 7 and 13 were all sterile deionized water as the control group.

根據(jù)清洗試驗結(jié)果，選出殺菌效果接近90%時各清洗劑的劑量和清洗時間，進一步檢測不同清洗劑對鮮切黃瓜各項生理指標的影響。

1.2.3 鮮切黃瓜生理指標測定 用不同清洗劑(按照1.2.1中選出殺菌效果相同的清洗條件)處理鮮切黃瓜，分別檢測處理后鮮切黃瓜(含果皮)的葉綠素、抗壞血酸、可溶性蛋白、丙二醛的含量以及細胞膜滲透率。

葉綠素的測定用分光光度法(測定結(jié)果為葉綠素a與葉綠素b之和)[13]；抗壞血酸的測定用2,6-二氯酚靛酚滴定法[14]；細胞膜滲透率用DDS-307A電導率儀分別測定黃瓜切片圓片浸提液和加熱煮沸后的電導，細胞滲透率為2次測定值的百分比；可溶性蛋白的測定用考馬斯亮藍染色法[15]；丙二醛用TBA法測定[14]。

1.2.4 貨架期菌落總數(shù)的變化 鮮切果蔬最佳保藏溫度為0～4 ℃[16]。為研究不同清洗劑對鮮切黃瓜貨架期菌落總數(shù)的影響，將清洗劑清洗后的鮮切黃瓜，放入無菌均質(zhì)袋中，封口后置于4 ℃恒溫培養(yǎng)箱中，第0天、第1天、第3天、第5天、第7天取樣，檢測鮮切黃瓜中的菌落總數(shù)[12]。

1.2.5 統(tǒng)計分析 用Microsoft Office 2019記錄試驗數(shù)據(jù)和制作表格；用IBM SSPS 23軟件分析清洗劑劑量和清洗時間與殺菌效果的Spearmen相關(guān)系數(shù)，以及各清洗劑殺菌效果的差異顯著性；用Origin2017作圖。

2 結(jié) 果

2.1 不同清洗劑對鮮切黃瓜的殺菌效果

5種清洗劑在不同清洗條件下的殺菌效果如圖1所示。250 mg/L(有效氯劑量)的氯化酸性電解水(CAEW)清洗鮮切黃瓜15 min時殺菌效果最強，達到98.77%，與相同有效氯劑量的次氯酸鈉(NaClO)相比具有極顯著差異(P<0.01)；當檸檬酸(C6H8O7)劑量為5%和7%時，具有較強的殺菌效果，分別為97.01%和98.14%，僅次于氯化酸性電解水(CAEW)；當液態(tài)二氧化氯(Liquid ClO2)為25～125 mg/L時，殺菌效果強于檸檬酸(C6H8O7)、次氯酸鈉(NaClO)和過氧乙酸(CH3COOOH)，且在125 mg/L時殺菌效果最好，為92.10%；過氧乙酸(CH3COOOH)在各劑量條件下殺菌效果均優(yōu)于次氯酸鈉(NaClO)，分別為94.47%和92.57%。

圖1 各清洗劑在不同清洗條件下的殺菌效果Fig.1 The sterilization effect of each sanitizer under different washing conditions

對鮮切黃瓜殺菌效果接近90%的清洗條件如表2所示。

表2 各清洗劑對鮮切黃瓜殺菌效果同為90%的清洗時間

Tab.2 Washing time when the sterilization effect of each sanitizer on fresh-cut cucumber reached 90%

清洗劑清洗時間/min5%檸檬酸(C6H8O7)5250 mg/L次氯酸鈉(NaClO)1050 mg/L液態(tài)二氧化氯(Liquid ClO2)15150 mg/L氯化酸性電解水(CAEW)5200 mg/L過氧乙酸(CH3COOOH)15

注：次氯酸鈉(NaClO)與氯化酸性電解水(CAEW)是指有效氯質(zhì)量濃度。

Note: The concentration unit of SH and CAEW was available chlorine concentration.

各清洗劑殺菌效果與劑量和清洗時間之間的相關(guān)性分析結(jié)果如表3所示，劑量與殺菌效果的Spearman相關(guān)系數(shù)記為S劑量，清洗時間與殺菌效果的Spearman相關(guān)系數(shù)記為S時間。次氯酸鈉(NaClO)和氯化酸性電解水(CAEW)的S劑量與S時間均為極顯著差異(P<0.01)，說明有效氯劑量與清洗時間都是影響其殺菌效果的關(guān)鍵因素；檸檬酸(C6H8O7)和過氧乙酸(CH3COOOH)的S時間未達到極顯著差異(0.01

表3 各清洗劑劑量與殺菌效果和清洗時間與殺菌效果之間的Spearman相關(guān)系數(shù)

Tab.3 Spearman correlation coefficient between the concentration of each sanitizer or the washing time with the sterilization effect

清洗劑S劑量S時間檸檬酸(C6H8O7)0.832**0.350*次氯酸鈉(NaClO)0.794**0.403**液態(tài)二氧化氯(Liquid ClO2)0.339*0.790**氯化酸性電解水(CAEW)0.737**0.602**過氧乙酸(CH3COOOH)0.839**0.332*

注：*表示在0.05級別(雙尾)，相關(guān)性顯著；**表示在0.01級別(雙尾)，相關(guān)性顯著；劑量與殺菌效果的Spearman相關(guān)系數(shù)記為S劑量，清洗時間與殺菌效果的Spearman相關(guān)系數(shù)記為S時間。

Note:*indicates significant correlation at level 0.05 (double tail),**indicates significant correlation at level 0.01 (double tail); Spearman correlation coefficient between concentration level and sterilization effect is denoted as S劑量, while Spearman correlation coefficient between washing time and sterilization effect is denoted as S時間.

2.2 不同清洗劑對鮮切黃瓜生理指標的影響

葉綠素、抗壞血酸、可溶性蛋白、丙二醛含量和細胞滲透率是黃瓜品質(zhì)的重要指標。各清洗劑對鮮切黃瓜生理指標的影響見表4。與對照組相比，檸檬酸(C6H8O7)使鮮切黃瓜葉綠素含量降低13.6%，而對抗壞血酸具有顯著保護作用，其他生理指標無顯著差異；次氯酸鈉(NaClO)清洗后的鮮切黃瓜葉綠素與抗壞血酸分別減少11.5%和13.9%；液態(tài)二氧化氯(Liquid ClO2)處理后各項生理指標均產(chǎn)生顯著性影響(P<0.05)，葉綠素、抗壞血酸、細胞滲透率、可溶性蛋白和丙二醛分別改變24.8%、20.6%、14.7%、4.9%和9.6%；氯化酸性電解水(CAEW)對鮮切黃瓜的抗壞血酸無顯著影響，而對葉綠素、細胞滲透率、可溶性蛋白與丙二醛均影響顯著(P<0.05)，分別改變19.3%、11.4%、12.8%和8.6%。過氧乙酸(CH3COOOH)僅對抗壞血酸和可溶性蛋白影響顯著，分別比對照組減少8.5%和9.8%。

2.3 不同清洗劑對鮮切黃瓜貨架期菌落總數(shù)的影響

貯藏溫度為4 ℃時，在清洗劑處理后的7 d貨架期內(nèi)，前3 d清洗劑處理后的鮮切黃瓜菌落總數(shù)少于對照組；3 d后，只有過氧乙酸(CH3COOOH)清洗后的鮮切黃瓜中菌落總數(shù)低于對照組，且在7 d時的菌落總數(shù)與對照組和其他試驗組均具有顯著性差異(P<0.05)，見圖2。

表4 各清洗劑對鮮切黃瓜生理指標的影響Tab.4 Effects of washing agents on physiologica lindexes of fresh-cut cucumber

注：表內(nèi)數(shù)字后不同字母表示具有顯著性差異(P<0.05)

Note: Different letters after the numbers in the table represent significant differences(P<0.05).

圖2 鮮切黃瓜中菌落總數(shù)在4 ℃貯藏條件下的變化Fig.2 Changes of total bacterial colonies in fresh-cut cucumber at 4 ℃ storage

3 討 論

各清洗劑對鮮切黃瓜的生理指標均具有不同程度的影響。檸檬酸(C6H8O7)與氯化酸性電解水(CAEW)清洗后的鮮切黃瓜中抗壞血酸含量超過對照組，可能因為低pH值的清洗劑對果蔬中抗壞血酸具有保護作用，減少了其在清洗過程中的流失[17]。Vandekinderen等[18]研究結(jié)果表明高劑量的二氧化氯氣體和中性電解水處理可使鮮切生菜色度指標發(fā)生顯著變化，與本試驗結(jié)果中液態(tài)二氧化氯(Liquid ClO2)和氯化酸性電解水(CAEW)對葉綠素產(chǎn)生不利影響具有相似性；Nguyen等[19]在殺菌劑對鮮切菠菜貨架期影響的研究中，結(jié)果顯示二氧化氯具有最強的殺菌效果，但會對鮮切菠菜的貯藏品質(zhì)產(chǎn)生不利影響；Lopez-Galvez等[20]表示過氧乙酸(CH3COOOH)對鮮切生菜的品質(zhì)無顯著影響。另外，Allende等[21]在不同商用清洗劑對鮮切萵苣和生菜中微生物影響的研究中，同樣出現(xiàn)了試驗組微生物數(shù)量超過對照組，可能是由于清洗劑清洗過程對鮮切果蔬的生理造成不利影響導致的。

雖然檸檬酸(C6H8O7)具有較好的殺菌效果且對鮮切黃瓜生理指標影響小，但是作為常用的酸度調(diào)節(jié)劑，本試驗中具有較好殺菌效果的檸檬酸(C6H8O7)已經(jīng)達到了很高的劑量，很可能影響產(chǎn)品的感官品質(zhì)；在本試驗中二氧化氯對鮮切黃瓜的生理指標產(chǎn)生了顯著性影響，二氧化氯是一種公認的安全高效的飲用水消毒劑和農(nóng)產(chǎn)品的保鮮劑，然而與氣態(tài)二氧化氯相比，液態(tài)二氧化氯(Liquid ClO2)具有較強腐蝕性[22]；氯化酸性電解水(CAEW)與相同有效氯質(zhì)量濃度的次氯酸鈉(NaClO)相比，殺菌效果顯著增強，卻對鮮切黃瓜的生理指標產(chǎn)生了顯著的不良影響；與其他清洗劑相比，過氧乙酸(CH3COOOH)對鮮切黃瓜的生理指標影響較小，殺菌效果比同劑量的次氯酸鈉(NaClO)強，并能顯著抑制貨架期菌落總數(shù)的生長。

4 結(jié) 論

在本試驗所選用的清洗條件下，檸檬酸(C6H8O7)、次氯酸鈉(NaClO)、液態(tài)二氧化氯(Liquid ClO2)、氯化酸性電解水(CAEW)和過氧乙酸(CH3COOOH)最佳殺菌效果分別為98.14%、92.57%、92.10%、98.77%和94.47%。在殺菌效果同為90%時，各清洗劑對黃瓜生理指標產(chǎn)生顯著(P<0.05)影響的有：檸檬酸(C6H8O7)使鮮切黃瓜葉綠素含量降低13.6%；次氯酸鈉(NaClO)清洗后的鮮切黃瓜葉綠素與抗壞血酸分別減少11.5%和13.9%；液態(tài)二氧化氯(Liquid ClO2)處理后，葉綠素、抗壞血酸、細胞滲透率、可溶性蛋白和丙二醛分別改變24.8%、20.6%、14.7%、4.9%和9.6%；氯化酸性電解水(CAEW)使葉綠素、細胞滲透率、可溶性蛋白與丙二醛分別改變19.3%、11.4%、12.8%和8.6%；過氧乙酸(CH3COOOH)僅使抗壞血酸和可溶性蛋白分別減少8.5%和9.8%。此外，在清洗后7 d的貯藏期內(nèi)，僅過氧乙酸(CH3COOOH)可顯著(P<0.05)抑制菌落總數(shù)的增長。綜合分析，過氧乙酸(CH3COOOH) 殺菌效果優(yōu)于相同劑量的次氯酸鈉(NaClO)，對鮮切黃瓜的生理指標影響最小，且能夠有效抑制貨架期菌落總數(shù)的增長。