中溫微酸性電解水并聯(lián)對鮮切蘋果貯藏品質(zhì)的影響*

龐文婷，李思佳，尹家輝，高 晴，和勁松

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201)

近年來，蘋果在全球范圍內(nèi)的產(chǎn)銷量居高不下，中國蘋果的產(chǎn)量也在快速增長[1]。蘋果中含有豐富的維生素、有機(jī)酸、多酚、黃酮、多糖、微量元素和礦物質(zhì)，是日常生活中不可缺少的水果之一[2]。目前，市面上的蘋果產(chǎn)品主要是蘋果醋、蘋果汁和蘋果干等，不能滿足人們快節(jié)奏生活對新鮮蘋果的需求。將蘋果制成鮮切片不僅能滿足現(xiàn)代人快節(jié)奏的生活，還能增加產(chǎn)品的種類和附加值，延伸蘋果的產(chǎn)業(yè)鏈。然而，蘋果鮮切片在貯藏過程中易受微生物的污染，使其品質(zhì)下降，進(jìn)而引發(fā)食品安全危機(jī)，危害人體健康。為解決這一問題，水果鮮切片常用食品添加劑[3-6]和低溫冷藏[7]的方式處理，但不可避免地對水果風(fēng)味造成一定影響或貯藏時間達(dá)不到預(yù)期效果，因此，亟需開發(fā)一種不影響水果品質(zhì)的貯藏技術(shù)。

微酸性電解水(slightly acidic electrolyzed water，SAEW)是一種由稀鹽酸電解而成、無色無臭的氧化還原產(chǎn)物，pH 值為5.0～6.5[8]，其有效氯的殺菌能力是相同濃度下次氯酸根離子的80～150 倍[9]。日本厚生勞動省和美國食品藥品監(jiān)督管理局已允許SAEW 作為食品添加劑中的消毒劑[10-11]。目前，國內(nèi)外關(guān)于SAEW 在食品領(lǐng)域的研究主要集中在食品保鮮[12]和殺菌消毒[13]等方面，近年來SAEW 常被用于去除果蔬表面的微生物，保持食品貯藏期間的品質(zhì)[14-20]。食品加工行業(yè)殺菌的方式多采用熱殺菌，但高溫會使食品中的營養(yǎng)成分流失，相較而言，中溫對食品的損害較小，但目前鮮有關(guān)于中溫SAEW 并聯(lián)技術(shù)對鮮切水果貯藏品質(zhì)影響的報道。本研究以云南昭通蘋果為材料，探究中溫SAEW 并聯(lián)加工對控制蘋果鮮切片表面微生物的污染及其貯藏過程中品質(zhì)參數(shù)的影響，研究結(jié)果可為控制鮮切品表面微生物及改善水果貯藏品質(zhì)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試蘋果購自農(nóng)貿(mào)市場，選取果實(shí)成熟度一致、大小相同且無機(jī)械損傷和病蟲害的新鮮昭通蘋果，經(jīng)去皮、去核后切成2 cm×2 cm×1 cm 的勻塊狀鮮切片。

碘化鉀、可溶性淀粉、36%～38%鹽酸和草酸均為分析純，購自天津風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司；抗壞血酸和碘均為分析純，購自上海試四赫維化工有限公司；氯化鈉為分析純，購自天津市鼎盛鑫化工有限公司；2,6-二氯靛酚為分析純，購自天津恒興試劑公司；結(jié)晶紫中性紅膽鹽瓊脂(VRBA)，購自廣東環(huán)凱微生物科技有限公司；馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)，購自海盛思生化科技有限公司；無水乙醇為分析純，購自天津市富宇精細(xì)化工有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HD-240L 型水神微酸性次氯酸發(fā)生器，上海旺旺集團(tuán)；HH-8 數(shù)顯恒溫水浴鍋，國華電器有限公司；GY-1 水果硬度計(jì)，浙江托普儀器有限公司；DHP-9082B 恒溫培養(yǎng)箱，上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；LDZM-60KCS 立式壓力蒸汽滅菌器，上海申安醫(yī)療器械廠；JJCJ-CJ-1FD 超潔凈工作臺，蘇州市金凈凈化設(shè)備科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1SAEW 的制備及其理化特性參數(shù)的測定

SAEW 以自來水為原水，輔以6%稀鹽酸，用水神微酸性次氯酸水發(fā)生器電解生成，采集設(shè)備電流運(yùn)行穩(wěn)定后的SAEW 用于試驗(yàn)。采用碘量法[21]對SAEW 的有效氯質(zhì)量濃度(available chlorine mass concentration，ACC)進(jìn)行測定。

1.3.2菌種的活化及蘋果鮮切片接種

用接種環(huán)取1 環(huán)保藏在培養(yǎng)基內(nèi)的菌液接種到滅菌冷卻后的肉湯培養(yǎng)基中，將其放置于恒溫振蕩器中，在37 ℃條件下培養(yǎng)24 h 得到活化的菌懸液。選取大小一致的蘋果鮮切片放置于超凈操作臺，用移液槍吸取上述菌懸液1 mL，均勻滴加到蘋果鮮切片表面，接種量為106.54CFU/g，接種后的蘋果鮮切片在超凈工作臺放置20 min。

1.3.3蘋果鮮切片的殺菌處理及菌落總數(shù)測定

在一定條件下，分別選取不同ACC、料液比、浸泡時間和處理溫度進(jìn)行單因素試驗(yàn)。在25 ℃、30 mg/L ACC、浸泡5 min 條件下，以不同料液比(1∶5、1∶10、1∶15 和1∶20，g∶mL)進(jìn)行處理；在25 ℃、30 mg/L ACC、料液比1∶10 (g∶mL)條件下，以不同浸泡時間(3、6、9 和12 min) 進(jìn)行處理；在30 mg/L ACC、料液比1∶10 (g∶mL)、浸泡5 min 條件下，以不同溫度(25、35、45 和55 ℃)進(jìn)行處理；在25 ℃、料液比1∶10 (g∶mL)、浸泡5 min 條件下，以不同ACC (10、20、30 和40 mg/L) 進(jìn)行處理。按以上條件分別處理蘋果鮮切片并測定表面菌落總數(shù)，以無菌水處理為對照，每個處理重復(fù)3 次。

1.3.4Box-Behnken 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取處理溫度(A)、浸泡時間(B)、料液比(C)和ACC (D)為主要影響因素(表1)，以菌落總數(shù)死亡數(shù)量級Y為響應(yīng)值，使用Box-Benhnken 進(jìn)行優(yōu)化并得到最佳條件。

1.3.5蘋果鮮切片貯藏品質(zhì)的測定

利用優(yōu)化后的最佳處理?xiàng)l件對蘋果鮮切片進(jìn)行處理，再將其分裝于無菌聚乙烯塑料薄膜中并密封，置于4 ℃冰箱貯藏12 d，每隔2 d 測定1 次菌落總數(shù)、硬度、維生素C 含量、亮度和失重率，以確定中溫SAEW 并聯(lián)加工對蘋果鮮切片貯藏品質(zhì)的影響。每個指標(biāo)每次重復(fù)測定3 次，并以無菌水處理作為對照。

(1) 菌落總數(shù)：測定和計(jì)數(shù)均參照 GB 4789.2-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測定》[22]，結(jié)果用lg(CFU/g)表示，菌落總數(shù)死亡數(shù)量級(Y)的計(jì)算公式為：

式中：N0為處理前樣品表面菌落總數(shù)，N為處理后樣品表面菌落總數(shù)。

(2) 硬度：用GY-1 水果硬度計(jì)測量。測量前調(diào)節(jié)硬度計(jì)，使驅(qū)動指針與表盤的刻度線“2”對齊。測量時均勻用力使指針垂直于蘋果鮮切片表面，勻速壓入蘋果中，當(dāng)壓頭的刻度線正好全部沒入蘋果鮮切片時停止。此時得到的讀數(shù)即水果的硬度，重復(fù)測量3 次。

(3) 失重率：采用稱量法測定，并按照公式計(jì)算。失重率=(貯藏前質(zhì)量—貯藏后質(zhì)量)/貯藏前質(zhì)量×100%。

(4) 亮度：用色差儀定期測定蘋果鮮切片表面，結(jié)果以亮度(L*)表示[23]。

(5) 維生素C 含量：采用2,6-二氯靛酚滴定法[24]測定，并按照公式計(jì)算：

式中：X為維生素C 含量，mg/100 g；V為滴定蘋果鮮切片濾液所消耗的2,6-二氯靛酚溶液體積，mL；V0為滴定空白所消耗的2,6-二氯靛酚溶液體積，mL；T為每毫升2,6-二氯靛酚溶液相當(dāng)于維生素C 的毫克數(shù)，mg/mL；A為稀釋倍數(shù)；m為試樣質(zhì)量，g。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

使用Design-Expert 優(yōu)化最佳處理?xiàng)l件；使用Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；使用Origin 軟件繪圖；使用SPSS 進(jìn)行顯著性分析，顯著性水平取P=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)

2.1.1料液比對表面菌落總數(shù)的影響

由圖1 可知：鮮切蘋果表面菌落總數(shù)的死亡數(shù)量級隨料液比的增加而增加，樣品經(jīng)料液比1∶5、1∶10、1∶15 和1∶20 (g∶mL)浸泡處理5 min 后，表面菌落總數(shù)的死亡數(shù)量級分別增加至1.76、2.15、2.19 和2.24。顯著性分析表明：當(dāng)料液比達(dá)到1∶10 后，菌落總數(shù)死亡數(shù)量級無顯著性差異(P＞0.05)，根據(jù)最小劑量最低成本達(dá)到最優(yōu)效果原則，選擇料液比1∶10 (g∶mL)為響應(yīng)面試驗(yàn)的零水平。

圖1 不同料液比對菌落總數(shù)死亡數(shù)量級的影響Fig.1 Effects of different ratios of solid to liquid on the death order of magnitude of the total number of colonies

2.1.2處理時間對表面菌落總數(shù)的影響

由圖2 可知：蘋果鮮切片表面的菌落總數(shù)死亡數(shù)量級隨著處理時間的增加而逐漸增加。在3～6 min 內(nèi)，菌落總數(shù)死亡數(shù)量級由1.07 增加至1.51，且有顯著性差異(P＜0.05)，而6～12 min 內(nèi)菌落總數(shù)死亡數(shù)量級無顯著性差異(P＞0.05)。綜合考慮，選擇處理時間6 min 為宜。

圖2 不同處理時間對菌落總數(shù)死亡數(shù)量級的影響Fig.2 Effects of different treatment time on the death order of magnitude of the total number of colonies

2.1.3處理溫度對表面菌落總數(shù)的影響

由圖3 可知：隨著處理溫度的升高，蘋果鮮切片表面菌落總數(shù)死亡數(shù)量級逐漸增加，樣品經(jīng)25、35、45 和55 ℃ 浸泡處理5 min 后，表面菌落總數(shù)的死亡數(shù)量級分別增加至1.48、1.77、1.81和1.88。顯著性分析顯示：在25～35 ℃之間菌落總數(shù)死亡數(shù)量級有顯著性差異 (P＜0.05)，在35～45 ℃之間菌落總數(shù)死亡數(shù)量級無顯著性差異(P＞0.05)。綜合考慮，選擇35 ℃為最佳處理溫度。

圖3 不同處理溫度對菌落總數(shù)死亡數(shù)量級的影響Fig.3 Effects of different treatment temperatures on the death order of magnitude of the total number of colonies

2.1.4有效氯質(zhì)量濃度對表面菌落總數(shù)的影響

由圖4 可知：菌落總數(shù)死亡數(shù)量級隨ACC的增加而增加，當(dāng)ACC 為10～20 mg/L 時，菌落總數(shù)死亡數(shù)量級由1.49 增加至1.65，顯著性分析表明：蘋果鮮切片表面菌落總數(shù)死亡數(shù)量級有顯著性差異(P＜0.05)；當(dāng)ACC 為20～40 mg/L 時，蘋果鮮切片表面菌落總數(shù)死亡數(shù)量級無顯著性差異(P＞0.05)。當(dāng)ACC 為 20 mg/L 達(dá)到最佳處理效果，故選擇20 mg/L 為最佳ACC。

圖4 不同有效氯質(zhì)量濃度(ACC)對菌落總數(shù)死亡數(shù)量級的影響Fig.4 Effects of different available chlorine mass concentrations (ACC) on the death order of magnitude of the total number of colonies

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化結(jié)果

回歸分析得到菌落總數(shù)死亡數(shù)量級(Y)關(guān)于處理溫度(A)、浸泡時間(B)、料液比(C)和ACC(D)的二次多元回歸方程為：Y=1.57+0.51A+0.18B+0.10C+0.18D—0.07AB—0.15AC+0.13AD+0.11BC—0.13BD+0.04CD—0.28A2—0.05B2—0.08C2—0.02D2。對該回歸方程進(jìn)行方差分析，結(jié)果(表2)顯示：回歸方程的模型項(xiàng)F=16.94，P＜0.000 1，表明模型極顯著；失擬項(xiàng)F=2.68，P=0.177 4＞0.05，差異不顯著，表明殘差由隨機(jī)誤差引起；模型的確定系數(shù)R2=0.944 3，R2adj=0.888 5，表明模型的擬合度較好，且誤差較小，可以將此模型用于對蘋果鮮切片表面菌落總數(shù)死亡數(shù)量級的分析和預(yù)測。

表2 方差分析Tab.2 Variance analysis

圖5 顯示：理論最佳處理溫度35 ℃、浸泡時間6 min、料液比1∶10 (g∶mL)、ACC 30 mg/L，在此條件下得到菌落總數(shù)死亡數(shù)量級的理論值為1.82。為確保優(yōu)化條件的可行性，在此優(yōu)化條件下對蘋果鮮切片進(jìn)行處理，并進(jìn)行3 次重復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)，得到菌落總數(shù)死亡數(shù)量級的實(shí)際值為1.78，與理論值較為吻合，說明可以按該優(yōu)化條件對蘋果鮮切片進(jìn)行12 d 的貯藏試驗(yàn)。

圖5 中溫SAEW 并聯(lián)加工殺滅蘋果鮮切片表面菌落總數(shù)的響應(yīng)曲面Fig.5 Response surface of the parallel processing of medium temperature SAEW to kill the total number of colonies on the surface of fresh apple slices

2.3 蘋果鮮切片貯藏過程中的樣品品質(zhì)變化

2.3.1對表面微生物的影響

由圖6 可知：在貯藏過程中，貯藏時間越長，蘋果鮮切片表面菌落總數(shù)越多。在0～12 d 的貯藏時間內(nèi)，經(jīng)中溫SAEW 并聯(lián)加工處理的蘋果鮮切片表面菌落總數(shù)的平均對數(shù)值由0.74 增加到2.34，對照組的菌落總數(shù)平均對數(shù)值由1.25 增加到2.47，對照組蘋果鮮切片表面菌落總數(shù)明顯高于中溫SAEW 并聯(lián)處理的蘋果鮮切片表面菌落總數(shù)。

圖6 中溫SAEW 并聯(lián)加工處理對蘋果鮮切片表面菌落總數(shù)的影響Fig.6 Effects of parallel processing of medium-temperature SAEW on the total number of bacterial colonies on the surface of fresh apple slices

2.3.2對維生素C 含量的影響

由圖7 可知：對照組和處理組的蘋果鮮切片維生素C 含量隨貯藏時間的增加而逐漸減少。貯藏0～3 d，對照組的維生素C 含量高于處理組；貯藏3 d 后，同一貯藏時間內(nèi)處理組的蘋果鮮切片維生素C 含量均高于對照組，表明處理組維生素C 含量的流失速度比對照組緩慢。

圖7 中溫SAEW 并聯(lián)加工對蘋果鮮切片中維生素C 含量的影響Fig.7 Effects of parallel processing of medium-temperature SAEW on the content of vitamin C in fresh apple slices

2.3.3對亮度變化的影響

由圖8 可知：經(jīng)過中溫SAEW 并聯(lián)加工和蒸餾水處理后蘋果鮮切片的亮度(L*值)隨貯藏時間的延長均呈下降趨勢，表明蘋果鮮切片的褐變隨著貯藏時間的延長而加重。貯藏1～12 d，中溫SAEW 并聯(lián)加工的蘋果鮮切片L*值的衰減速度明顯比對照組緩慢；相同貯藏時間下，中溫SAEW并聯(lián)加工的蘋果鮮切片的L*值明顯高于對照組L*值。

圖8 中溫SAEW 并聯(lián)加工對蘋果鮮切片亮度變化的影響Fig.8 Effects of parallel processing of medium temperature and slightly acidic electrolyzed water on the brightness of fresh apple slices

2.3.4對硬度的影響

由圖9 可知：蘋果鮮切片的硬度隨貯藏時間的增加逐漸下降，但經(jīng)中溫SAEW 處理的蘋果鮮切片的硬度變化幅度小于對照組。貯藏0～12 d，處理組和對照組的蘋果鮮切片硬度分別從8.50 kg/cm2降低至6.50 和5.00 kg/cm2；在相同的貯藏時間內(nèi)，處理組的蘋果鮮切片硬度大于對照組，說明SAEW 處理能夠減緩蘋果的軟化速度。

圖9 中溫SAEW 并聯(lián)加工對蘋果鮮切片硬度的影響Fig.9 Effects of parallel processing of medium-temperature and slightly acidic electrolyzed water on the hardness of fresh apple slices

2.3.5對失重率的影響

由圖10 可知：貯藏期間蘋果鮮切片的失重率均逐漸增加，對照組的失重率高于處理組。在相同的貯藏時間，處理組和對照組的失重率數(shù)值相近，表明中溫SAEW 并聯(lián)處理對蘋果鮮切片的質(zhì)量損失沒有顯著影響，反而對失重率有一定的緩解作用。

圖10 中溫SAEW 并聯(lián)加工對蘋果鮮切片失重率的影響Fig.10 Effects of medium temperature SAEW parallel processing on the weight loss rate of fresh apple slices

3 討論

本研究表明：在有效氯、處理時間及溫度一定的條件下，隨著料液比的增加，殺菌效果顯著，可能是因?yàn)殡S著SAEW 用量的增加，使得蘋果鮮切片浸泡更加充分，接觸面積增大，從而殺菌效果增強(qiáng)。其中，隨著ACC 的升高，蘋果鮮切片表面抑菌效果顯著，ACC 是抑菌的關(guān)鍵因素，這一結(jié)果與趙德錕等[25]對云南鮮切紅梨的研究結(jié)果一致。有研究表明：在不同料液比條件下，強(qiáng)酸性電解水對微生物的殺菌效果隨電解水用量的增加而增強(qiáng)[26]，用酸性氧化電位水浸泡鮮參切片，在一定的浸泡時間內(nèi)殺菌效果顯著[27]；用微酸性氧化電位水處理金黃色葡萄球菌與大腸桿菌，在一定處理時間范圍內(nèi)，處理時間越長殺菌效果越好[28]。以上規(guī)律與本研究結(jié)果一致。為探究溫度對蘋果鮮切片表面菌落總數(shù)死亡數(shù)量級的影響，本研究選擇了不同溫度處理蘋果鮮切片，結(jié)果表明隨著溫度的升高殺菌效果增強(qiáng)。有研究發(fā)現(xiàn)：使用SAEW 對微生物進(jìn)行殺菌時，溫度越高殺菌效果越好[29-30]，這可能是由于高溫使部分微生物失活，從而導(dǎo)致菌落總數(shù)死亡數(shù)量級增加，但考慮到高溫?zé)釟⒕鷷斐商O果鮮切片營養(yǎng)物質(zhì)流失和感官品質(zhì)損壞，因此選擇35 ℃作為最佳處理溫度。

本研究表明：中溫SAEW 并聯(lián)加工技術(shù)可有效抑制蘋果鮮切片表面菌落總數(shù)的增長，延緩蘋果鮮切片的腐敗，這一結(jié)果與SAEW 處理野生菌[29]、采后西蘭花[31]、蘋果[32]和宣威火腿貯藏品質(zhì)的影響結(jié)果[33]一致。此外，SAEW 處理能減少果蔬中維生素C 的流失[34-35]，中溫SAEW 并聯(lián)加工技術(shù)可以延緩蘋果鮮切片的褐變速度，與 SAEW能夠有效抑制面條和鮮切天麻在儲存期間顏色劣變的結(jié)果[36-37]相似。中溫SAEW 并聯(lián)處理蘋果鮮切片后減緩了蘋果鮮切片軟化的速度，也有研究表明：使用SAEW 對藍(lán)莓進(jìn)行保鮮，其處理組的硬度是對照組的1.42 倍[38]，分析其原因是SAEW處理可抑制果膠酶的活性，減緩果膠分解，可以達(dá)到保持果實(shí)硬度的目的。中溫SAEW 并聯(lián)處理不會對蘋果鮮切片的失重率產(chǎn)生顯著影響，這與林永艷[39]對鮮切生菜失重率的研究結(jié)果一致。這些結(jié)果表明中溫SAEW 并聯(lián)處理能夠有效減少果蔬表面的微生物，延緩腐敗過程，從而延長貯藏時間和提高貯藏品質(zhì)，在控制果蔬微生物污染和延長貨架期方面具有巨大潛力。

4 結(jié)論

中溫SAEW 并聯(lián)的最佳處理?xiàng)l件為：處理溫度35 ℃，浸泡時間6 min，料液比1∶10 (g∶mL)，有效氯質(zhì)量濃度30 mg/L。在此條件下，中溫SAEW 并聯(lián)對蘋果鮮切片表面的微生物有較好的殺菌作用，且在4 d 內(nèi)有良好的抑菌效果。同時，中溫SAEW 并聯(lián)處理還可以減緩蘋果鮮切片貯藏過程中維生素C 含量的流失、褐變速度及軟化速度，而對其失重率無顯著影響。因此，采用中溫SAEW 并聯(lián)對鮮切蘋果片進(jìn)行處理，可有效減少微生物污染，延緩蘋果鮮切片腐敗，延長其貯藏時間，達(dá)到增加貨架期的目的。