等離子體活化水對(duì)大腸桿菌及染菌鮮切青椒品質(zhì)的影響

李海藍(lán)，李 湃，吳 迪，劉舒彥，宮雅婷，鉏曉艷,*

（1.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究院，湖北 武漢 430071；2.浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310058；3.武漢設(shè)計(jì)工程學(xué)院，湖北 武漢 430205）

青椒（Capsicum annuumL.）屬茄科辣椒屬，別名燈籠椒、柿子椒、菜椒，原產(chǎn)于南美洲，20世紀(jì)初引入我國(guó)，主要集中于東北、華北、華東以及東南沿海各省種植[1]。作為大宗蔬菜之一，青椒顏色翠綠，富含VC、VB和胡蘿卜素等營(yíng)養(yǎng)成分，廣受消費(fèi)者青睞。青椒是一種冷敏型蔬菜，在采后貯藏、流通和銷售等環(huán)節(jié)中容易發(fā)生失水干癟、軟爛和變紅等現(xiàn)象，使其商品價(jià)值和食用品質(zhì)降低[2-3]。為解決流通和銷售環(huán)節(jié)的不必要損失，切分蔬菜工藝技術(shù)逐步開(kāi)始普及。切分蔬菜是以新鮮蔬菜為原料，經(jīng)清洗、切分、包裝等加工過(guò)程而制成可直接食用或烹飪的產(chǎn)品[4]，是蔬菜加工領(lǐng)域的重要方向之一。青椒作為最常見(jiàn)的鮮切蔬菜之一，容易受到凍害，并且由于鮮切過(guò)程中的機(jī)械損傷導(dǎo)致其更容易被微生物侵染，因此鮮切青椒保鮮難度大，貨架期不穩(wěn)定[5]。傳統(tǒng)蔬菜保鮮和殺菌方法（如二氧化硫熏蒸、紫外線、臭氧處理、氣調(diào)包裝等）存在化學(xué)物質(zhì)殘留、殺菌效果不理想等缺點(diǎn)[6]。新興的蔬菜保鮮方法如輻照保鮮[7]、高壓處理[8]等存在成本高昂、難以規(guī)模化操作等問(wèn)題。因此，如何選用適宜的滅菌方法來(lái)保證鮮切青椒的品質(zhì)，并延長(zhǎng)其貯藏期，對(duì)鮮切青椒保鮮有極其重要的意義。

低溫等離子體活化水（Plasma-activatedwater，PAW）是通過(guò)在水中或水表面進(jìn)行等離子體放電而得到的液體[9]，具有低pH、高電導(dǎo)率和高氧化還原電位值等特性，對(duì)食品腐敗菌和食源性致病菌具有抑制作用[10-11]。已有研究表明，PAW對(duì)杭白菜腐敗微生物[12]、雙孢菇腐敗真菌[13]、草莓金黃色葡萄球菌[14]和葡萄釀酒酵母[15]等均有良好的抑制作用，且抑菌的同時(shí)能夠保持被處理食品的新鮮度和品質(zhì)。

目前，PAW在鮮切青椒上的應(yīng)用尚未見(jiàn)研究報(bào)道。因此，本研究對(duì)鮮切青椒進(jìn)行了大腸桿菌染菌和PAW噴霧處理，通過(guò)測(cè)定鮮切青椒的菌落總數(shù)、感官評(píng)分、失重率、硬度、色度和VC含量等指標(biāo)，探究PAW對(duì)大腸桿菌及鮮切青椒品質(zhì)的影響，為PAW在鮮切青椒保鮮中的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

新鮮青椒80個(gè)，武漢市洪山區(qū)武商量販（農(nóng)科城店）提供；大腸桿菌（Escherichia coli）凍干管，中國(guó)典型培養(yǎng)物保藏中心（China center for type culture collection，CCTCC）提供，保藏號(hào)CCTCCAB93154。PDA培養(yǎng)基、PDB培養(yǎng)基，青島科園博生物技術(shù)有限公司提供；無(wú)水乙醇、氯化鈉、氫氧化鈉、鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液、抗壞血酸、丙酮等分析純?cè)噭瑖?guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供。

1.1.2 儀器與設(shè)備

PG-3000型低溫等離子液體處理發(fā)生器，南京蘇曼等離子科技有限公司；CRH-150型生化培養(yǎng)箱箱，上海一恒科技有限公司；IX7型OLYMPUS顯微成像系統(tǒng)，日本奧林巴斯株式會(huì)社；UH5300型紫外分光光度計(jì)，日本日立公司；TA.XTPlus型質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)SMS公司；CR-400型色彩色差儀，柯尼卡美能達(dá)光學(xué)公司。

1.2 方法

1.2.1 PAW的制備

使用低溫等離子液體處理發(fā)生器制備PAW。準(zhǔn)備娃哈哈純凈水30 L，采用6.3 A外加電流分別循環(huán)放電0、15、30、45、60 min，制備獲得的PAW分別記為PAW0、PAW15、PAW30、PAW45和PAW60，冷卻至室溫備用。

1.2.2 PAW對(duì)大腸桿菌的抑制作用

吸取濃度為1×106CFU/mL的大腸桿菌菌液0.5 mL，與不同制備時(shí)間PAW 2 mL于10 mL離心管中混勻，放置5 min，然后再次混勻。吸取0.1 mL混合液在PDA培養(yǎng)基平板上進(jìn)行涂布，37℃培養(yǎng)18 h，觀察大腸桿菌生長(zhǎng)情況并計(jì)數(shù)。參照楊轉(zhuǎn)琴等[16]的液體培養(yǎng)比濁法，準(zhǔn)備PDB培養(yǎng)基5瓶，50 mL/瓶，高溫滅菌后分別加入不同制備時(shí)間的PAW 50 mL搖勻，接種3 mL菌液，37℃、90 r/min的恒溫?fù)u床培養(yǎng)18 h。使用紫外分光光度計(jì)在波長(zhǎng)410 nm處測(cè)定菌液吸光度值，空白管為1∶1混合的無(wú)菌液體培養(yǎng)基和PAW，重復(fù)測(cè)定3次。按下列公式計(jì)算抑菌率。

式中：A0為PAW0組吸光度值；At為PAW15、PAW30、PAW45、PAW60組吸光度值。

1.2.3 PAW對(duì)染菌鮮切青椒菌落總數(shù)的影響

制備濃度為107CFU/mL的大腸桿菌菌液。將新鮮青椒洗凈，用無(wú)菌手術(shù)刀切成2 cm×2 cm的塊狀，用酒精噴壺對(duì)其表面進(jìn)行殺菌消毒，晾干。取25塊青椒于菌液中浸泡5 min，取出后于37℃下培養(yǎng)6 h。用PAW對(duì)染菌青椒分別進(jìn)行0、30、60、90、120 min噴霧處理，每5 min噴1次，每組5個(gè)平行，總質(zhì)量為10 g。將噴霧處理好的青椒塊放入無(wú)菌袋中用10 mL生理鹽水沖洗，取0.1 mL洗液在PDA平板上進(jìn)行涂布，37℃下培養(yǎng)18 h，觀察菌落生長(zhǎng)情況并計(jì)數(shù)。

1.2.4 PAW對(duì)貯藏期染菌鮮切青椒品質(zhì)的影響

染菌鮮切青椒塊用最優(yōu)PAW分別進(jìn)行0、30、60、90、120 min噴霧處理。置于托盤中，并用普通的PE保鮮膜覆蓋密封，25℃貯藏5 d，每天取樣進(jìn)行感官評(píng)價(jià)，并進(jìn)行失重率、硬度、色度和VC含量的測(cè)定，每個(gè)處理3個(gè)平行。

1.2.5 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.5.1 感官評(píng)價(jià)

以青椒的色澤、鮮嫩度、腐爛程度以及氣味為指標(biāo)制定感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。邀請(qǐng)8名具有品評(píng)經(jīng)驗(yàn)的人員組成評(píng)定小組，對(duì)樣品進(jìn)行打分，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 鮮切青椒感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table1 Sensory evaluation standardsof fresh cut green peppers

1.2.5.2 失重率

采用差重法測(cè)定。

式中：W0為貯藏前青椒質(zhì)量，g；W1為調(diào)查取樣青椒質(zhì)量，g。

1.2.5.3 硬度和色度

使用質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定青椒的硬度，其硬度會(huì)隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)而變化。條件：P/2探頭，形變?yōu)?5%，測(cè)試前速度3 mm/s,測(cè)試速度3 mm/s，測(cè)試后速度10 mm/s。使用色差儀分別測(cè)定青椒切塊表皮的L（亮度）、a（紅度）和b（黃度）值，每處理3個(gè)平行。

1.2.5.4 VC含量

參考馬宏飛等[17]的方法進(jìn)行VC標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制和青椒VC含量的測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=0.093x+0.068（R2=0.999 7）。稱取青椒10 g，加入1%HCl 10 mL，研磨勻漿。用蒸餾水稀釋，過(guò)濾得待測(cè)青椒提取液。移取青椒提取液1 mL，加入2 mL 10%HCl，用蒸餾水定容至50 mL，搖勻。以蒸餾水為參比，在244 nm處測(cè)定其吸光度。再移取待測(cè)青椒提取液1 mL，加入4 mL 1 mol/L NaOH和10 mL蒸餾水，混勻后靜置20 min，加入4 mL 10%HCl，定容至50 mL。在244 nm處測(cè)定堿處理青椒提取液的吸光度，待測(cè)青椒提取液與堿處理青椒提取液吸光度之差為青椒樣品吸光度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線和公式可算出青椒VC含量。

式中：C為根據(jù)VC標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算的青椒VC濃度，μg/mL；V1為吸取青椒提取液的體積，mL；V總為吸取青椒提取液后定容總體積，mL；V待測(cè)總為待測(cè)青椒提取液總體積，mL；W總為青椒質(zhì)量，g。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Microsoft Excel 2010和SASSystem 8.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、制圖及統(tǒng)計(jì)，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。運(yùn)用單因素Anova法Duncan’s法進(jìn)行多組間顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 PAW對(duì)大腸桿菌的抑制效果

由表2可以看出，隨著PAW制備時(shí)間的延長(zhǎng)，其抑菌效果逐漸增強(qiáng)；其中，PAW60組的菌落總數(shù)最少，抑菌率可達(dá)95.52%，顯著高于其他各組（P＜0.05）。PAW的抑菌作用與其低pH、高電導(dǎo)率和高氧化還原電位有關(guān)[18]，PAW中含有的帶電粒子、自由基、氮氧化物等活性成分可以破壞微生物細(xì)胞壁，引起菌體表面蛋白的變性和核酸的水解[19-20]。

表2 不同制備時(shí)間PAW對(duì)大腸桿菌的抑制作用Table 2 Inhibitory effectsof PAWat different preparation timeson Escherichia coli

2.2 PAW對(duì)染菌鮮切青椒菌落總數(shù)的影響

由表3可知，隨著制備時(shí)間和噴霧時(shí)間的延長(zhǎng)，PAW對(duì)染菌鮮切青椒的抑菌效果增強(qiáng)，菌落總數(shù)減少；其中，PAW60對(duì)青椒噴霧90min時(shí)，其菌落總數(shù)顯著低于噴霧0～60 min組（P＜0.05），但與噴霧120 min組相比無(wú)顯著差異。根據(jù)上述結(jié)果，選擇PAW60對(duì)鮮切青椒進(jìn)行處理，考察在貯藏過(guò)程中PAW噴霧時(shí)間對(duì)鮮切青椒品質(zhì)的影響。

表3 PAW對(duì)染菌鮮切青椒大腸桿菌總數(shù)的影響Table 3 Effectsof PAWon the total numbersof Escherichia coli in infected fresh cut green peppers 單位：×102 CFU/g

2.3 PAW60對(duì)染菌鮮切青椒感官評(píng)分的影響

根據(jù)表4結(jié)果可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，未染菌組和染菌組鮮切青椒的色澤、鮮嫩度、腐敗程度以及氣味均有劣變，綜合感官評(píng)分降低。PAW60噴霧時(shí)間延長(zhǎng)，染菌鮮切青椒的感官評(píng)分先上升后下降；貯藏5 d時(shí)，噴霧30～90 min組鮮切青椒的感官評(píng)分與對(duì)照組相比分別提高了28.05%、22.23%和9.62%；噴霧120 min組鮮切青椒的感官評(píng)分比未染菌組下降了25.96%，比對(duì)照組下降了12.85%。說(shuō)明噴霧時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，PAW對(duì)鮮切青椒感官品質(zhì)有一定的負(fù)面影響，會(huì)導(dǎo)致青椒色澤變黃，出現(xiàn)軟爛狀態(tài)，且有腐敗性氣味。因此，較理想的噴霧時(shí)間為30～90 min。

表4 貯藏期間鮮切青椒的感官評(píng)分Table 4 Sensory scores of fresh cut green peppers duringstorage 單位：分

2.4 PAW對(duì)染菌鮮切青椒失重率的影響

由表5可知，鮮切青椒失重率與貯藏時(shí)間呈正相關(guān)，呈現(xiàn)出持續(xù)上升的趨勢(shì)；其中貯藏3 d時(shí)，鮮切青椒失重率大部分顯著高于第2天（P＜0.05）；這與蔬菜切塊后細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞、水分更容易從蔬菜內(nèi)部遷移至創(chuàng)口進(jìn)而蒸發(fā)有關(guān)[12]。隨著噴霧時(shí)間的延長(zhǎng)，染菌組鮮切青椒的失重率波動(dòng)較大，總體呈上升趨勢(shì)，但與未染菌組相比差異均不顯著。

表5 貯藏期間鮮切青椒的失重率Table 5 Weight lossrates of fresh cut green peppersduring storage 單位：%

2.5 PAW對(duì)染菌鮮切青椒硬度的影響

根據(jù)表6結(jié)果可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)照組及染菌組鮮切青椒的硬度持續(xù)下降，貯藏1 d的硬度值均顯著低于初值（P＜0.05）。隨著噴霧時(shí)間的延長(zhǎng)，染菌鮮切青椒的硬度呈上升趨勢(shì)；整個(gè)貯藏期間，PAW60噴霧60 min時(shí)，染菌青椒硬度與對(duì)照組大部分無(wú)顯著性差異（P＜0.05）；噴霧90～120 min時(shí)，染菌鮮切青椒硬度與對(duì)照組相比顯著提高（P＜0.05）。以上結(jié)果說(shuō)明，大腸桿菌雖然不是植物源性腐敗菌，但依然可以導(dǎo)致青椒品質(zhì)下降，硬度降低，而PAW60在噴霧時(shí)間達(dá)到60～120 min時(shí)可以抑制大部分大腸桿菌，保持甚至提高染菌青椒的硬度。

表6 貯藏期間鮮切青椒的硬度Table 6 Firmnessof fresh cut green peppers during storage 單位：g

2.6 PAW對(duì)染菌鮮切青椒色度的影響

L表示顏色的明亮度；a值為正表示紅色，為負(fù)表示綠色；b值為正表示黃色，為負(fù)表示藍(lán)色[21]。由表7可知，隨著貯藏時(shí)間的增加，各組鮮切青椒的亮度和綠度下降，黃度上升。隨著噴霧時(shí)間的上升，染菌組鮮切青椒亮度下降，黃度上升，綠度變化波動(dòng)較大。與對(duì)照組（未噴霧）相比，噴霧30～60 min可顯著提高染菌鮮切青椒的亮度（P＜0.05），提高青椒綠度，降低青椒黃度。在貯藏的中后期，噴霧120 min可顯著降低染菌青椒的亮度（P＜0.05），增加染菌青椒的黃度。說(shuō)明PAW60對(duì)保持染菌青椒的色度有明顯作用，但噴霧時(shí)間過(guò)長(zhǎng)對(duì)色度會(huì)有不利影響，這與Go等[21]和Vleugels等[22]利用大氣等離子體處理辣椒的研究結(jié)果相似。

表7 貯藏期間青椒的色度Table 7 Colors of green peppers during storage

續(xù)表7 貯藏期間青椒的色度Continue table 7 Firmness of fresh cut green peppersduring storage

2.7 PAW對(duì)染菌鮮切青椒VC含量的影響

由表8可以看出，各組鮮切青椒VC含量均隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而下降；其中PAW60噴霧60～120 min時(shí)的青椒VC含量顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）。隨著PAW60噴霧時(shí)間的延長(zhǎng)，貯藏0～1 d時(shí)，染菌組鮮切青椒的VC含量呈上升趨勢(shì)；貯藏2～5 d時(shí)則呈先上升后下降的趨勢(shì)。貯藏4 d時(shí)，PAW60噴霧60 min的鮮切青椒VC含量高于30 min處理的染菌組，顯著高于對(duì)照組、90 min和120 min處理的染菌組（P＜0.05）。以上結(jié)果表明，大腸桿菌侵染和貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)均會(huì)導(dǎo)致青椒VC含量下降，PAW60噴霧時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)在貯藏后期對(duì)鮮切青椒VC產(chǎn)生不利影響，這與PAW中大量的過(guò)氧化離子（O2、NOO-）及含氧自由基對(duì)VC的氧化破壞有關(guān)[12]。綜合考慮，PAW60噴霧染菌鮮切青椒時(shí)間控制在60 min效果較好。

表8 貯藏期間鮮切青椒的VC含量Table 8 VCcontentsof fresh cut green peppersduring storage 單位：mg/100 g

3 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著PAW制備時(shí)間的延長(zhǎng)，抑菌效果逐漸增強(qiáng)，PAW60的抑菌率可達(dá)95.52%，且對(duì)染菌鮮切青椒的菌落總數(shù)有顯著抑制作用。貯藏過(guò)程中，與對(duì)照組（未噴霧）相比，PAW60噴霧30～60 min可顯著提高染菌鮮切青椒的亮度和綠度，降低青椒黃度。貯藏4 d時(shí)，PAW60噴霧60 min組青椒的VC含量高于或顯著高于其他染菌組；噴霧時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，青椒菌落總數(shù)較少，但會(huì)影響其色度及VC含量，降低品質(zhì)。綜合考慮，PAW制備時(shí)間和噴霧時(shí)間均控制在60 min對(duì)鮮切青椒的抑菌及品質(zhì)保持效果較好。