臭氧水處理對(duì)鮮切茄子保鮮效果的研究

王 肽，謝 晶

(上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海201306)

鮮切蔬菜是我國(guó)近幾年興起的新興蔬菜加工產(chǎn)業(yè)，與普通蔬菜相比，具有方便快捷、品質(zhì)新鮮和可以100%食用等特點(diǎn)［1］。但是鮮切蔬菜在加工過(guò)程的機(jī)械傷害會(huì)誘發(fā)其產(chǎn)生一系列的不利于貯藏的生理生化反應(yīng)，如呼吸強(qiáng)度升高、乙烯的產(chǎn)生加速、酶促和非酶促褐變加重，同時(shí)切分過(guò)程中會(huì)破壞蔬菜組織細(xì)胞，大量營(yíng)養(yǎng)汁液外流，降低了蔬菜組織抵御微生物的能力，易被微生物污染［2－4］，而酶促褐變是鮮切茄子最主要問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于鮮切茄子的研究報(bào)道還不是很多，徐庭巧等［5］用納米碳酸鈣改性殼聚糖涂膜處理鮮切茄子，可有效抑制褐變，延長(zhǎng)貨架期。Bibhht等［6］研究發(fā)現(xiàn)，自來(lái)水浸泡處理10min的鮮切茄子相比不采取任何措施處理的鮮切茄子，有效抑制鮮切茄子的褐變，10℃下貯藏，貨架期達(dá)12d。臭氧具有很強(qiáng)的氧化性［7］，對(duì)新鮮蔬菜具有廣譜殺菌效果，殺菌速度是氯氣的600～3000倍［8］。臭氧能使乙烯快速分解，從而延長(zhǎng)了果蔬的貨架期［9］。此外，臭氧可以降解殘留在果蔬上的農(nóng)藥，誘導(dǎo)果蔬產(chǎn)生抗病性［10］。臭氧水是將臭氧通過(guò)大功率的臭氧發(fā)生器溶解到水中，制成高效殺菌液，同時(shí)臭氧水處理后沒有二次污染，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害，是一種理想的綠色保鮮劑［11］。本實(shí)驗(yàn)采用臭氧水以不同浸泡時(shí)間處理鮮切茄子，探討臭氧對(duì)鮮切茄子貯藏品質(zhì)的影響，希望對(duì)鮮切茄子貯藏保鮮提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

成熟度適宜的新鮮茄子，品種為上海條茄 購(gòu)于上海市南匯古棕路農(nóng)貿(mào)市場(chǎng);包裝材料PP保鮮盒萬(wàn)聚塑料制品廠;PE聚乙烯保鮮膜(食品包裝用，厚度約為0.11mm，CO2透過(guò)率:134500±40%［cm3/(m2·24h·atm)］，透濕量:33 ±40%［g/(m2·24h)］)，脫普日用化學(xué)品有限公司;碘化鉀、H2SO4溶液、硫代硫酸鈉、可溶性淀粉、鄰苯二酚、平板計(jì)數(shù)瓊脂、NaCl 均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;實(shí)驗(yàn)用水 為蒸餾水。OZ－6000活氧水機(jī) 昆山芳成金屬科技有限公司;H－2050R－1高速冷凍離心機(jī) 長(zhǎng)沙湘儀離心機(jī)有限公司;UV－1102型分光光度計(jì) 尤尼柯儀器有限公司;PrecisaAG8953電子分析天平 瑞士Precisa公司;DHP－9162型恒溫培養(yǎng)箱、LRH－250型電熱鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司;數(shù)控精密恒溫水浴鍋 寧波天恒儀器廠;LDZX－50KBS全自動(dòng)立式壓力蒸汽滅群器上海申安醫(yī)療器械廠;CR－400色差儀 柯尼卡美能達(dá)公司;WYT－32型手持式折光儀 泉州光學(xué)儀器廠;GXH－3051H型果蔬呼吸儀 北京均方理化科技研究所;SANYO－MIR554型低溫恒溫培養(yǎng)箱 西化儀(北京)科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 切分茄子加工工藝流程 挑選無(wú)機(jī)械損傷、色澤均勻、無(wú)病害、生熟度適宜的新鮮上海條茄作為實(shí)驗(yàn)原料，用自來(lái)水沖洗茄子表面的灰塵和泥土，用手拭干，用事先消毒過(guò)的不銹鋼刀將茄子橫截切分成約8mm，進(jìn)行5個(gè)不同處理，見表1，所有處理在浸泡后撈出瀝干，放入保鮮盒中，再用PE薄膜封口，每盒包裝大約為100g，在10℃下貯藏，每次實(shí)驗(yàn)的不同處理組采取隨機(jī)取樣，每次每個(gè)實(shí)驗(yàn)組隨機(jī)取3盒，定期對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，重復(fù)3次。第0d的測(cè)定值為切分后2h的測(cè)定值。

1.2.2 鮮切茄子的處理方法 見表1。

表1 不同處理方式Table 1 Different processing method

1.2.3 臭氧水的制備和水中臭氧濃度的測(cè)定 本實(shí)驗(yàn)采用活氧水機(jī)制備出的臭氧水來(lái)浸泡鮮切茄片。根據(jù) GB/T 5750.11－2006 中的碘量法［12］測(cè)定水中臭氧的濃度。經(jīng)測(cè)量臭氧水濃度為1.8mg/L。

1.2.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.2.4.1 呼吸強(qiáng)度 每個(gè)處理組取樣10g，用果蔬呼吸儀測(cè)定其呼吸強(qiáng)度。每隔10min測(cè)定一次，測(cè)定1h，通過(guò)單位時(shí)間內(nèi)樣品呼出二氧化碳量的多少來(lái)計(jì)算鮮切茄子的呼吸強(qiáng)度，單位為mg/(kg·h)。

1.2.4.2 失重率測(cè)定

式中:貯藏前稱重每個(gè)樣品的質(zhì)量(M0)，貯藏到第n天時(shí)每個(gè)樣品的質(zhì)量(M1)。

1.2.4.3 褐變度(browning degree，BD)的測(cè)定 采用色差計(jì)(CR－400)測(cè)量鮮切茄片切口的L*值(0=黑色，100=白色)，每次選取鮮切茄片的正中央部位測(cè)量，每個(gè)處理組隨機(jī)選取20片，并測(cè)量正反面(n=40)，求其平均值，L*越小說(shuō)明褐變?cè)絿?yán)重［13］。

1.2.4.4 多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)活性的測(cè)定

a.茄子多酚氧化粗酶液的提取

參考Zhou等［14］的方法，略有修改，稱取剪碎的5g茄片組織，加入已預(yù)冷的0.1 mol/L磷酸緩沖液(pH6.0，含 2.5%PVP)10mL，冰浴研磨成均漿，在10000r/min(4℃)冷凍離心15min，將得到的上清液作為酶的提取液。

b.多酚氧化酶活測(cè)定方法

先取2.5mL在30℃保溫5min的0.05mol/L兒茶酚溶液(用0.05mol/L，pH6.5磷酸緩沖液配制)，再加入0.5mL酶液，在420nm下進(jìn)行測(cè)定，記錄A420的變化。一個(gè)活力單位(U)定義為在測(cè)定條件下每15s引起吸光度改變0.01所需的酶量，測(cè)定1.5min。

1.2.4.5 可溶性固形物(total soluble solid，TSS)含量的測(cè)定參照GB/T 12295－90用手持式折光儀進(jìn)行測(cè)定。

1.2.4.6 細(xì)菌總數(shù)的測(cè)定 采用GB/T 4789.2－2010進(jìn)行測(cè)定。

1.2.4.7 數(shù)據(jù)分析 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010進(jìn)行計(jì)算，運(yùn)用SPSS Statistics 19軟件進(jìn)行差異性顯著分析，p＜0.01為差異性極顯著，p＜0.05為差異性顯著，p＞0.05為差異性不顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 臭氧水不同處理時(shí)間對(duì)鮮切茄子呼吸強(qiáng)度和質(zhì)量損失率的影響

呼吸強(qiáng)度作為檢驗(yàn)?zāi)唾A性的一個(gè)重要指標(biāo)。果蔬的呼吸強(qiáng)度大小和不良刺激如冷、熱及機(jī)械損傷密切相關(guān)，呼吸作用越低，營(yíng)養(yǎng)成分消耗越少，越有利于保持果蔬新鮮和耐貯藏性。臭氧產(chǎn)生的負(fù)氧離子因具有較強(qiáng)的穿透力，可阻礙糖代謝的正常進(jìn)行，使果蔬的代謝水平有所降低，抑制果蔬體內(nèi)呼吸作用［15］。在0～2d，各處理組呼吸強(qiáng)度呈直線上升，這主要是因?yàn)榍蟹謺?huì)對(duì)新鮮果蔬的組織結(jié)構(gòu)造成破壞，從而使呼吸強(qiáng)度快速上升，這是植物的應(yīng)急反應(yīng)，到第2d，對(duì)照組呼吸強(qiáng)度最高，其次是B、C、D，臭氧處理時(shí)越長(zhǎng)，呼吸強(qiáng)度越低。第2～4d，各處理的呼吸強(qiáng)度開始逐漸下降，這是因?yàn)橹参锝M織逐漸適應(yīng)。到第4d，A、B、C處理呼吸趨于平緩，而D處理組和對(duì)照組的呼吸強(qiáng)度開始快速上升，這可能是因?yàn)镈處理組的臭氧水處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，超過(guò)了茄子的耐受力，釋放的新生態(tài)氧會(huì)破壞茄子的組織細(xì)胞，呼吸強(qiáng)度再一次變大;而對(duì)照組是因在貯藏末期，微生物大量繁殖，組織腐敗變質(zhì)，呼吸強(qiáng)度開始快速升高。整個(gè)貯藏過(guò)程中，臭氧處理顯著抑制了鮮切茄子的呼吸作用，A、B、C三個(gè)處理組之間差異性不顯著(p＞0.05)如果考慮延長(zhǎng)貯藏期和保持鮮切茄子品質(zhì)，其中臭氧5min效果最為顯著。

鮮切茄子經(jīng)過(guò)切分后，大部分的組織暴露于外界環(huán)境中，很容易因?yàn)檎趄v作用和呼吸作用而失去大量的水分，從而影響果蔬的感官品質(zhì)，質(zhì)量損失率可以直觀的反映果蔬采后品質(zhì)的變化。貯藏期間臭氧處理的鮮切茄子和對(duì)照處理質(zhì)量損失率變化如圖2所示，鮮切茄子的失重率都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但是臭氧處理組的失重率均低于對(duì)照組處理，且臭氧水濃度越高，失重率增加越緩慢，這與王宏延等［11］的研究結(jié)果相似。到第8d時(shí)，A、B、C、D的質(zhì)量損失率分別比同期對(duì)照組低19.3%、23.8%、41.1%、52.8%，差異性顯著(p＜0.05)。其中臭氧水處理10min的效果最明顯。臭氧可以顯著減小果蔬失重率的原因主要有:一方面，臭氧可以抑制果實(shí)的呼吸作用，減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗［16］;另一方面:臭氧水可以去除大量微生物，減少了組織腐敗，保持了鮮切果蔬的完整性，減少了水分蒸騰［17］。

2.2 臭氧水不同處理時(shí)間對(duì)鮮切茄子褐變度和多酚氧化酶PPO活性的影響

通過(guò)測(cè)定鮮切茄子表面色澤的L*值，來(lái)反映貯藏過(guò)程中鮮切茄子褐變程度。從圖3中可以看出隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，5個(gè)處理組的鮮切茄子L*值都是逐漸下降，L*越小說(shuō)明褐變程度越嚴(yán)重。C處理在貯藏期間L*值下降趨勢(shì)最緩慢，其次是B、D、A，對(duì)照組(CK)褐變最為嚴(yán)重，L*值下降最快，其L*值顯著低于其他4個(gè)處理組。到第8d時(shí)，A、B、C、D四種處理 L*值分別比對(duì)照組高了 10.1%、12.8%、15.2%、11.0%，其中臭氧水5min處理效果最好，但A、B、D三個(gè)處理組之間差異性不顯著(p＞0.05)，說(shuō)明臭氧水處理可以有效抑制鮮切茄子褐變，但是臭氧水處理時(shí)間越長(zhǎng)不一定越有利于抑制鮮切茄子的褐變。臭氧水可以有效抑制鮮切茄子的褐變主要是因?yàn)橐环矫娉粞跛幚砜梢杂行б种贫喾友趸傅幕钚?，從而抑制了酶促褐?另一方面，臭氧水有很強(qiáng)的氧化性，具有一定的殺菌作用，減少了微生物對(duì)組織結(jié)構(gòu)造成的腐敗變質(zhì)，降低了褐變速度。

圖1 臭氧水不同處理時(shí)間對(duì)鮮切茄子呼吸強(qiáng)度的影響Fig.1 Effect of ozonated water with different time on respiration intensity of fresh－cut eggplant

酶促褐變是果蔬在加工過(guò)程中普遍存在的一種現(xiàn)象，產(chǎn)生的主要原因是由于當(dāng)果蔬受到機(jī)械損傷、冷害或者受熱等不良環(huán)境時(shí)，果蔬組織內(nèi)的多酚類物質(zhì)在多酚氧化酶的催化下氧化成褐色的醌類物質(zhì)［18］。如圖4所示，貯藏期間，所有處理的多酚氧化酶的活性總體上呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢(shì)，但對(duì)照組(CK)的活性明顯高于其它處理組。切割造成的機(jī)械損傷使得氧氣大量侵入，組織細(xì)胞內(nèi)的酶原被激活，并導(dǎo)致多酚氧化酶的活性快速升高［19］。當(dāng)?shù)竭_(dá)PPO的活性高峰后又回落。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，臭氧水處理都可以有效抑制PPO的活性作用，其中臭氧水5min處理的PPO活性變化最為平緩并且值也維持在較低水平，第6d達(dá)到峰值后下降，PPO下降可能是因?yàn)樵赑PO與酚類物質(zhì)氧化的過(guò)程中，PPO的活性會(huì)逐漸降低，最終會(huì)發(fā)生不可逆失活，這是自然衰老的過(guò)程［17］，另外PPO催化的褐變產(chǎn)物的逐漸積累也會(huì)對(duì)PPO有一個(gè)抑制作用［20］。

圖2 臭氧水不同處理時(shí)間對(duì)鮮切茄子質(zhì)量損失率的影響Fig.2 Effect of ozonated water with different time on the weight loss of fresh－cut eggplant

2.3 臭氧水不同處理時(shí)間對(duì)鮮切茄子可溶性固形物和細(xì)菌總數(shù)的影響

在貯藏期間，各個(gè)處理組的可溶性固形物的含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)都是逐漸下降的，主要是由于切割造成的機(jī)械損傷會(huì)增加鮮切茄子組織的呼吸強(qiáng)度，加快了鮮切茄子組織消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)特別是糖類物質(zhì)的速度，從圖5中可以看出，C處理組的可溶性固形物的下降最為緩慢。其次是D、B、A，對(duì)照組(CK)下降最快。到第8d，對(duì)照組的可溶性固形物遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于臭氧處理組的樣品，這可能是因到了貯藏末期，對(duì)照組的微生物大量繁殖，組織腐敗變質(zhì)，組織呼吸作用增強(qiáng)，消耗糖分物質(zhì)增加［21］。A、B處理之間差異性不顯著(p＞0.05)，可能是B處理時(shí)間太短，臭氧水濃度不夠高。

圖3 臭氧水不同處理時(shí)間對(duì)鮮切茄子褐變度的影響Fig.3 Effect of ozonated water with different time on browning degree of fresh－cut eggplant

處理前，鮮切茄子的最初菌落總數(shù)為4.47lg CFU/g，臭氧水處理組相比對(duì)照組的細(xì)菌總數(shù)明顯下降，分別下降1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，貯藏期間，鮮切茄子表面微生物迅速增加，在0～2d，微生物呈直線生長(zhǎng)，這是因?yàn)榍蟹謺?huì)對(duì)新鮮果蔬的組織結(jié)構(gòu)造成破壞，使得大量營(yíng)養(yǎng)汁液外流，而且大部分蔬菜為低酸性食品，為微生物繁殖提供了有利環(huán)境［22］。在2～4d微生物生長(zhǎng)趨于緩和，這可能是微生物自身適應(yīng)環(huán)境的過(guò)程，4d后又快速增加。在整個(gè)貯藏過(guò)程中，臭氧水處理時(shí)間越長(zhǎng)，殺菌效果越明顯。A、B處理之間差異性不顯著(p＞0.05)，可能是B處理組時(shí)間太短，殺菌效果不明顯。到第8d，C和D兩種處理組分別比對(duì)照組低18.46%和21.23%，且C和D兩種處理之間差異性不顯著(p＞0.05)。

圖4 臭氧水不同處理時(shí)間對(duì)鮮切茄子多酚氧化酶活性的影響Fig.4 Effect of ozonated water with different time on PPO activity of fresh－cut eggplant

圖5 臭氧水不同處理時(shí)間對(duì)鮮切茄子可溶性固形物的影響Fig.5 Effect of ozonated water with different time on soluble solid contents of fresh－cut eggplant

圖6 臭氧水不同處理時(shí)間對(duì)鮮切茄子細(xì)菌總數(shù)活性的影響Fig.6 Effect of ozonated water with different time on total bacterial count on surface of fresh－cut eggplant

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)中，臭氧水5min處理的鮮切茄子保鮮效果最佳，10℃下貯藏8d，有效抑制了鮮切茄子品質(zhì)劣變，延長(zhǎng)了貨架期。臭氧水處理能有效延減少鮮切茄子的褐變度，降低鮮切茄子的質(zhì)量損失率，降低多酚氧化酶的活性，減少可溶性固形物的下降，并且對(duì)微生物有明顯的殺滅作用。臭氧水應(yīng)用到鮮切工業(yè)的關(guān)鍵點(diǎn)是臭氧水的濃度和處理時(shí)間，而且臭氧易揮發(fā)，不同環(huán)境下臭氧在水中溶解度大小與水的溫度有關(guān)，如果臭氧水濃度的控制和處理時(shí)間不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致果蔬細(xì)胞組織，細(xì)胞內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外滲，造成果蔬品質(zhì)下降。臭氧2min處理組由于處理時(shí)間較短，臭氧水濃度過(guò)低，保鮮效果并不是很明顯;雖然臭氧10min處理組在減少鮮切茄子質(zhì)量損失率的效果最為顯著，但是其在貯藏末期增加了鮮切茄子的呼吸強(qiáng)度，不利于鮮切茄子的貯藏。

目前國(guó)內(nèi)關(guān)于臭氧及臭氧水應(yīng)用到鮮切工業(yè)的報(bào)道還不是很多，臭氧水可以簡(jiǎn)化鮮切產(chǎn)品的加工工藝，因?yàn)槌粞跛莶坏梢郧逑垂弑砻娴碾s質(zhì)，還可以殺滅有害微生物，同時(shí)可以很好的保持鮮切產(chǎn)品的品質(zhì)，并且沒有有害物質(zhì)的殘留，是一種高效、綠色、環(huán)保的冷殺菌技術(shù)，對(duì)于鮮切果蔬的貯藏保鮮具有很大的應(yīng)用前景。

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