復(fù)配防腐劑結(jié)合不同物理處理對(duì)裂棗防腐效果的研究

王海云

(馬鞍山師范高等?？茖W(xué)校 食品工程系，安徽 馬鞍山 243000)

壺瓶棗營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，無論是生食還是干制或制成酒棗，都備受人們的喜愛.但是壺瓶棗在成熟期遇到陰雨天氣，果實(shí)會(huì)大量開裂，一般年份裂果在10%左右，特殊年份高達(dá)90%以上.裂果會(huì)在2 d內(nèi)發(fā)生霉變.這些發(fā)霉的棗即使經(jīng)過烘干或曬干后，依然會(huì)有很明顯的“黑縫”，嚴(yán)重影響棗的感官品質(zhì)[1]，而且導(dǎo)致霉變的微生物在生長(zhǎng)繁殖過程中很有可能產(chǎn)生毒素，這些毒素在烘制或晾曬過程中往往是無法去除的，被食用后會(huì)對(duì)人體的健康產(chǎn)生極大的危害，因此裂果的采后防腐具有重要意義.本文的研究目的在于解決壺瓶棗裂果的采后霉變問題，通過食品工業(yè)中常用的幾種防腐殺菌技術(shù)(防腐劑、臭氧、微波、熱風(fēng)處理)，使裂棗的保存時(shí)間得以延長(zhǎng)，為裂棗的進(jìn)一步加工和利用贏得充足的時(shí)間，如制干或加工成棗粉、棗汁等，這樣就能使裂棗變廢為寶，為果農(nóng)帶來更多的經(jīng)濟(jì)收入，也為社會(huì)創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)價(jià)值.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

有裂縫且已發(fā)生霉變的鮮棗和有裂縫但無霉變的鮮棗，大小均勻，成熟度一致.

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 PDA培養(yǎng)基制備 馬鈴薯300 g，葡萄糖20 g，瓊脂20 g，蒸餾水1 000 mL，加入蔗糖和瓊脂，加熱融化，分裝滅菌.

1.2.2 裂棗病原菌懸液的制備 選取霉變果30個(gè)，制成帶菌液，取0.5 mL帶菌液接種于PDA平板進(jìn)行恒溫培養(yǎng)72 h，將30個(gè)平板表面菌落分別加入0.85% NaCl無菌生理鹽水5 mL，將菌落刮下，無菌紗布過濾至250 mL三角瓶中，加玻璃球充分搖勻，再稀釋制成104～105個(gè)/mL菌懸液.

1.2.3 防腐劑處理對(duì)病原菌的抑制效果試驗(yàn) 將菌懸液進(jìn)行梯度稀釋，取同一稀釋倍數(shù)的病原菌懸液0.5 mL涂布于PDA平板.4 h后，在平板上分別加入1 mL不同濃度的脫氫醋酸鈉、山梨酸鉀、雙乙酸鈉、苯甲酸鈉、丙酸鈣溶液，涂布均勻，25 ℃恒溫培養(yǎng)5 d，觀察對(duì)病原菌的抑制情況.以不加入防腐劑處理的菌懸液為對(duì)照.

1.2.4 復(fù)配防腐劑的選擇 根據(jù)上述單因素試驗(yàn)，選擇影響較大的因素正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定最佳復(fù)配防腐劑.

1.2.5 臭氧對(duì)病原菌的殺滅效果試驗(yàn) 將菌懸液進(jìn)行梯度稀釋涂布于PDA平板.將平板放入20 L的雙層加厚PE袋中，打開培養(yǎng)皿蓋，通入臭氧，使其濃度分別達(dá)到0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mg/L，扎口，1 h后排除袋內(nèi)氣體，蓋上平皿蓋，25 ℃恒溫培養(yǎng)5 d，觀察菌落生長(zhǎng)情況.

1.2.6 微波對(duì)病原菌的殺滅效果試驗(yàn) 將150 mL濃度為104～105個(gè)/ mL的菌懸液進(jìn)行微波處理，微波功率為700 W，微波時(shí)間分別是0、20、40、60、80、100 s.處理后，分別取0.5 mL菌懸液涂布于PDA平板上，涂布均勻培養(yǎng)并對(duì)菌落進(jìn)行計(jì)數(shù).以不進(jìn)行微波處理的菌懸液為對(duì)照.

1.2.7 熱風(fēng)處理對(duì)病原菌的殺滅效果試驗(yàn) 將菌懸液進(jìn)行梯度稀釋并涂布于PDA平板，置于鼓風(fēng)干燥箱中，溫度為70 ℃，處理時(shí)間為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 h，處理后25 ℃恒溫培養(yǎng)5 d，觀察菌落數(shù).以不進(jìn)行熱風(fēng)處理的菌懸液為對(duì)照.

1.2.8 復(fù)配防腐劑結(jié)合臭氧、微波和熱風(fēng)處理 用蒸餾水配制成所需濃度的防腐劑溶液(0.06%脫氫醋酸鈉、0.12%山梨酸鉀、0.15%雙乙酸鈉)，浸泡有裂縫但無霉變的棗果1 min，無菌室中晾干，然后將復(fù)配防腐劑處理的裂棗裝入20 L雙層加厚PE袋中，每袋1 kg,再分別采用臭氧濃度為0.2、0.3、0.4 mg/L，700 W微波處理80、90、100 s，70 ℃熱風(fēng)處理1.0、1.5、2.0 h，處理后置于(0±1)℃下貯藏，觀察裂棗0、10、20、30 d的霉變情況.

2 結(jié)果與分析

2.1 防腐劑抑菌效果試驗(yàn)

2.1.1 不同防腐劑抑菌效果試驗(yàn) 供試菌種是從裂棗霉變果實(shí)上直接分離得到的混合病原菌，通過觀察混合病原菌的抑制效果為下一步裂棗的防腐提供更可靠的依據(jù).選取5種常用食品防腐劑：脫氫醋酸鈉、山梨酸鉀、雙乙酸鈉、苯甲酸鈉、丙酸鈣，進(jìn)行不同濃度的抑菌試驗(yàn)，觀察不同防腐劑對(duì)裂棗病原菌的抑制效果.

脫氫醋酸鈉pH值適用范圍較廣，在pH7.5的情況下，依然有很好的抑菌效果，偏酸性環(huán)境下抑菌效果增強(qiáng).考慮其他幾種防腐劑均屬于酸性防腐劑，一般防腐效果均隨著pH值的降低而增強(qiáng).如據(jù)相關(guān)資料顯示，若pH值為5.5，山梨酸的最低抑菌濃度約為0.1%，若pH值為6.0～6.5，山梨酸的最低抑菌濃度約為0.2%[2].雖然pH值越低防腐效果越好，但是由于pH值過低會(huì)給棗果本身感官品質(zhì)帶來不良影響，例如棗皮褐變加快，出現(xiàn)黑色斑點(diǎn)等.通過多次預(yù)試驗(yàn)，最終將各種防腐劑溶液的pH值定為5.5.這樣既能保證防腐劑發(fā)揮很好的防腐效果，也不會(huì)對(duì)棗果帶來不利影響.

由表1、2、3可知，丙酸鈣在所選濃度范圍內(nèi)沒有達(dá)到完全抑菌的效果，抑菌效果較差.試驗(yàn)中，脫氫醋酸鈉、山梨酸鉀、雙乙酸鈉、苯甲酸鈉達(dá)到100%抑菌效果的防腐劑最低濃度分別為0.20%、0.40%、0.50%、0.50%.雙乙酸鈉和苯甲酸鈉抑菌效果比較接近，但是由于苯甲酸鈉在很多國(guó)家開始被禁用，安全性不如雙乙酸鈉，所以最終篩選出3種防腐劑：脫氫醋酸鈉、山梨酸鉀和雙乙酸鈉，進(jìn)行下一步的正交試驗(yàn).

2.1.2 復(fù)配方案的選擇 根據(jù)5種防腐劑抑菌試驗(yàn)結(jié)果，選擇脫氫醋酸鈉、山梨酸鉀和雙乙酸鈉進(jìn)行正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果分析見表4.正交試驗(yàn)各因素對(duì)抑菌率的影響如圖1所示.

表1 脫氫醋酸鈉對(duì)裂棗病原菌的抑制作用

表2 山梨酸鉀對(duì)裂棗病原菌的抑制作用

表3 其他防腐劑對(duì)裂棗病原菌的抑制作用

表4 3種組分復(fù)合防腐試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Orthogonal experiment and result

圖1 正交試驗(yàn)各因素對(duì)抑菌率的影響Fig.1 The effect of factors on inhibitory rate

表5 不同臭氧濃度對(duì)殺菌效果的影響Tab.5 The effect of different concentrations of ozone on sterilization

由表4和圖1可知，影響抑菌率的主次順序?yàn)椋好摎浯姿徕c>山梨酸鉀>雙乙酸鈉，最優(yōu)水平為A3B3C3.脫氫醋酸鈉、山梨酸鉀、雙乙酸鈉的處理濃度分別為0.06%、0.12%、0.15%.采取最優(yōu)處理對(duì)裂棗病原菌進(jìn)行試驗(yàn)，該處理對(duì)病原菌的抑制率達(dá)到了100%.

2.2 臭氧處理對(duì)裂棗病原菌殺滅效果的影響

臭氧處理對(duì)香梨[3]、紅富士蘋果[4]、甜瓜[5]等均具有較好的貯藏效果.有關(guān)臭氧殺菌的試驗(yàn)表明[6]，臭氧的殺菌效果隨著作用濃度的增加而增強(qiáng)，但達(dá)到一定濃度后，效果不會(huì)再加強(qiáng)，臭氧本身衰變期為30～60 min.趙家麗等[7]研究發(fā)現(xiàn)臭氧濃度為60 mg/m3,并密閉熏蒸1 h，可使冬棗貯存期比常規(guī)保鮮延長(zhǎng)49 d.

本試驗(yàn)設(shè)定5個(gè)臭氧濃度(0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mg/L)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)病原菌處理時(shí)間確定為1 h，觀察不同濃度臭氧處理對(duì)裂棗病原菌的殺滅效果.

臭氧主要是依靠其氧化能力破壞微生物的新陳代謝功能，將其直接殺死或使其細(xì)胞結(jié)構(gòu)受到破壞達(dá)到滅菌和抑菌效果.從表5可以看出0.1 mg/L臭氧處理對(duì)病原菌即產(chǎn)生了明顯的抑制效果，病原菌萌發(fā)個(gè)數(shù)明顯小于對(duì)照.另外，0.1 mg/L臭氧處理后，平板菌落菌絲生長(zhǎng)緩慢，菌落最大直徑2.2 cm；0.3 mg/L臭氧處理后菌落數(shù)小于50，菌落最大直徑僅為0.4 cm，且長(zhǎng)出的菌絲與對(duì)照菌的菌絲相比更細(xì)且有發(fā)育不良現(xiàn)象；臭氧濃度達(dá)0.4、0.5 mg/L時(shí)，無菌落長(zhǎng)出；而對(duì)照在第3天，菌絲就已布滿整個(gè)平板，稀釋后病原菌在平板上第4天的菌落直徑達(dá)到了3.8 cm.從試驗(yàn)數(shù)據(jù)上可以看出，0.1 mg/L臭氧就可以殺死部分病原菌，隨著臭氧濃度的增大，滅菌效果逐漸增強(qiáng).0.4 mg/L臭氧可以殺滅全部病原菌.

相關(guān)臭氧的殺菌試驗(yàn)表明[8]，0.2 mg/L臭氧處理過的孢子在萌發(fā)后，菌絲出現(xiàn)了白色環(huán)形死亡的發(fā)育菌絲，而本次試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)臭氧處理造成了菌絲的發(fā)育不良現(xiàn)象.說明臭氧對(duì)孢子的細(xì)胞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了很強(qiáng)的破壞，致使菌絲無法正常發(fā)育，臭氧處理的菌絲生長(zhǎng)速度明顯受到了抑制，菌絲數(shù)量和菌落直徑也明顯小于對(duì)照.

2.3 微波處理對(duì)裂棗病原菌殺滅效果的影響

采用700 W微波功率對(duì)病原菌懸液進(jìn)行不同時(shí)間的微波處理，結(jié)果見表6，在相同微波功率下，隨著處理時(shí)間的增加，菌懸液溫度逐漸上升，病原菌數(shù)量隨之下降.當(dāng)處理時(shí)間為40 s、菌懸液溫度為48.9 ℃時(shí)，有30%以上的病原菌被殺死；溫度升至61.6 ℃時(shí)，殺滅率迅速上升，達(dá)到85.52%；微波處理100 s，溫度升至86.1 ℃，殺滅率基本達(dá)到100%，說明86.1 ℃已基本可以殺死全部裂棗病原菌.

表6 不同微波時(shí)間對(duì)殺菌效果的影響Tab.6 The effect of different microwave time on sterilization

表7 不同處理時(shí)間對(duì)殺菌效果的影響Tab.7 The effect of treatment time on sterilization

圖2 不同濃度臭氧處理對(duì)裂棗菌落總數(shù)的影響 圖3 不同時(shí)間微波處理對(duì)裂棗菌落總數(shù)的影響

從微波處理的試驗(yàn)結(jié)果來看，隨著溫度的上升，對(duì)病原菌的殺滅率也隨之明顯升高，說明病原菌對(duì)高溫比較敏感，證明了微波殺菌的熱效應(yīng)機(jī)理[9].此外，菌懸液溫度達(dá)到40 ℃，也有病原菌死亡，這可能是因?yàn)槲⒉⒕饔玫姆菬嵝?yīng)所導(dǎo)致，病原菌在電磁場(chǎng)的作用下結(jié)構(gòu)受到了破壞.

2.4 熱風(fēng)處理對(duì)裂棗病原菌殺滅效果的影響

每年的壺瓶棗有很大一部分要制成干棗，不論是烘箱烘制還是日曬都需要耗費(fèi)大量時(shí)間，裂棗往往來不及干制就已經(jīng)發(fā)生霉變.所以本試驗(yàn)考慮用適當(dāng)溫度的熱風(fēng)處理未霉變裂棗，在脫去部分水分的同時(shí)，又達(dá)到殺滅病原菌的目的，為裂棗的干制或進(jìn)一步加工贏得充分的時(shí)間.在棗的烘制過程中，最高溫度一般不宜超過70 ℃，因此將70 ℃作為最高處理溫度，觀察不同時(shí)間處理對(duì)裂棗病原菌的殺滅效果.

70 ℃下不同時(shí)間處理后的殺菌效果如表7所示，殺菌效果隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增強(qiáng)，在1.5 h時(shí)，殺菌率就達(dá)到99.23%，殘留活菌數(shù)僅為24，2.0 h即可殺滅所有病原菌.

2.5 復(fù)配防腐劑結(jié)合臭氧、微波、熱風(fēng)處理的防腐效果

防腐劑在物料原始微生物數(shù)量較高的情況下，抑菌效果會(huì)大大降低，但與其他殺菌措施結(jié)合使用，就會(huì)起到很好的協(xié)同作用.因此將其分別與臭氧、微波、熱風(fēng)處理結(jié)合起來，以使裂棗存放時(shí)間得到進(jìn)一步延長(zhǎng).

2.5.1 復(fù)配防腐劑結(jié)合臭氧、微波、熱風(fēng)處理對(duì)裂棗微生物的影響 由圖2可知，防腐劑結(jié)合臭氧處理裂棗，對(duì)裂棗菌落總數(shù)有明顯的抑制效果，處理劑量越大，防腐效果也越好.隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的增加，菌落總數(shù)均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，與對(duì)照組比較，處理組菌落總數(shù)上升緩慢.0.2 mg/L臭氧處理在第30天的菌落總數(shù)高于其他處理，達(dá)到6 600 cfu/g，菌落呈現(xiàn)快速上升的趨勢(shì)，可能是因?yàn)槌粞醴纸夂蟮纳倭垦鯕獯龠M(jìn)了殘留細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖.采用防腐劑結(jié)合0.3 mg/L和0.4 mg/L臭氧處理，30 d時(shí)菌落總數(shù)均為2 000 cfu/g左右,抑菌防腐效果較好.

由圖3可知，防腐劑結(jié)合微波處理后菌落總數(shù)明顯低于對(duì)照組，在第10天，對(duì)照組菌落總數(shù)達(dá)到12 000 cfu/g，而處理組菌落總數(shù)僅達(dá)到500～660 cfu/g，說明防腐劑結(jié)合微波處理有明顯的防腐效果.微波處理時(shí)間為90 s和100 s時(shí)，對(duì)微生物的抑制效果較好,存放時(shí)間均可達(dá)到30 d.

由圖4可知，隨著貯藏天數(shù)的延長(zhǎng)，經(jīng)過復(fù)配防腐劑結(jié)合熱風(fēng)處理后的各試驗(yàn)組的細(xì)菌總數(shù)都受到了一定程度的抑制，與對(duì)照組有顯著性差異.在第20天時(shí)，熱風(fēng)處理1h菌落總是明顯高于另外兩組處理，熱風(fēng)處理1.5 h和2 h對(duì)微生物生長(zhǎng)繁殖的抑制效果較好.

由此可見，在整個(gè)貯藏期間，各個(gè)處理的微生物數(shù)量均上升緩慢，說明復(fù)配防腐劑結(jié)合臭氧、微波和熱風(fēng)處理，對(duì)裂棗微生物有明顯的抑制效果，而且在一定范圍內(nèi)隨著處理劑量的增大，防腐效果也逐漸增強(qiáng).

2.5.2 各處理抑菌效果比較 各處理對(duì)微生物的生長(zhǎng)抑制效果基本是一致的，如圖5所示.2 h熱風(fēng)處理的裂棗在第20天的菌落總數(shù)均小于其他處理，其次是微波處理100 s、熱風(fēng)處理1.5 h、臭氧處理0.3 mg/L、0.4 mg/L.0.2 mg/L臭氧處理、80 s微波處理和1 h熱風(fēng)處理效果較差，菌落總數(shù)均明顯高于其他處理.

圖4 不同時(shí)間熱風(fēng)處理對(duì)裂棗菌落總數(shù)的影響 圖5 第20天各處理裂果的菌落總數(shù)比較

表8 不同處理對(duì)裂棗存放天數(shù)的影響Tab.8 The effect of different treatments on the days of storage

0.CK；1.臭氧0.2 mg/L；2.臭氧0.3 mg/L；3.臭氧0.4 mg/L；4.微波80 s；5.微波90 s；6.微波100 s；7.熱風(fēng)1 h；8.熱風(fēng)1.5 h；9.熱風(fēng)2 h.圖6 冷藏條件下不同處理對(duì)裂棗VC含量的影響Fig.6 The effect of different treatments on the content of VC under refrigeration

2.5.3 復(fù)配防腐劑結(jié)合臭氧、微波、熱風(fēng)處理對(duì)裂棗存放時(shí)間的影響 復(fù)配防腐劑結(jié)合不同處理對(duì)裂棗存放時(shí)間的影響結(jié)果見表8，對(duì)照裂棗在第9天就開始發(fā)生霉變，第15天霉變率達(dá)100%.裂棗經(jīng)過以上處理存放時(shí)間均超過了25 d，0.3、0.4 mg/L臭氧處理，90 s、100 s微波處理，以及1.5、2 h熱風(fēng)處理均使裂棗的存放時(shí)間達(dá)到30 d以上.

2.5.4 復(fù)配防腐劑結(jié)合不同處理對(duì)裂棗品質(zhì)的影響 復(fù)配防腐劑結(jié)合不同處理對(duì)裂棗VC含量的影響結(jié)果如圖6所示，隨著貯藏時(shí)間的增加，VC呈現(xiàn)下降的趨勢(shì).臭氧處理的VC含量明顯高于微波和熱風(fēng)處理.這可能是因?yàn)槌粞踱g化了VC氧化酶等相關(guān)酶類，延緩了VC含量的下降[8].在貯藏15 d后，臭氧各處理VC含量下降速度才開始加快，貯藏30 d后，棗果沒有發(fā)生霉變，VC含量依然在2 mg/g以上.對(duì)于微波和熱風(fēng)處理，由于加熱會(huì)對(duì)VC有一定的破壞作用[10-11]，熱風(fēng)處理破壞程度要高于微波處理，這可能是熱風(fēng)處理時(shí)間較長(zhǎng)的緣故.尤其是在貯藏期間，隨著貯藏天數(shù)的增加，VC含量下降速度逐漸加快.

3 結(jié)論

從常用防腐劑中篩選出3種效果較好的防腐劑：脫氫醋酸鈉、山梨酸鉀和雙乙酸鈉，當(dāng)復(fù)配防腐劑脫氫醋酸鈉、山梨酸鉀、雙乙酸鈉的濃度分別為0.06%、0.12%、0.15%時(shí)，抑菌率達(dá)到100%.臭氧、微波和熱風(fēng)處理對(duì)裂棗病原菌有著很好的殺滅效果，對(duì)病原菌的殺滅效果均隨著劑量的增加而增強(qiáng).將3種處理分別結(jié)合防腐劑處理，進(jìn)一步增強(qiáng)了防腐效果，延長(zhǎng)了保存時(shí)間.從各個(gè)處理對(duì)棗果本身品質(zhì)的影響考慮，劑量不宜過大，達(dá)到所需存放時(shí)間即可.在裂棗的防腐應(yīng)用試驗(yàn)中，使裂棗存放時(shí)間達(dá)到30 d的較優(yōu)處理是：防腐劑結(jié)合0.3 mg/L臭氧處理、防腐劑結(jié)合90 s微波處理、防腐劑結(jié)合1.5 h熱風(fēng)處理，其中防腐劑結(jié)合0.3 mg/L臭氧處理對(duì)裂棗的VC保持效果最好，且存放時(shí)間達(dá)到了30 d.