次氯酸鈉真空處理綠豆消毒效果評價(jià)及機(jī)理研究

趙燕楠，　傅　亮，　羅　欣，　周美玉

暨南大學(xué)理工學(xué)院食品科學(xué)與工程系，廣東廣州 510632

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次氯酸鈉真空處理綠豆消毒效果評價(jià)及機(jī)理研究

趙燕楠，傅亮*，羅欣，周美玉

暨南大學(xué)理工學(xué)院食品科學(xué)與工程系，廣東廣州 510632

摘要：本研究討論了綠豆中微生物的分布規(guī)律及相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)特征，次氯酸鈉常規(guī)及真空處理綠豆全豆、表皮及內(nèi)部消毒效果的評價(jià)及機(jī)理分析。結(jié)果證明，綠豆全豆、表皮及內(nèi)部的菌落總數(shù)分別為8.41×105cfu/g、6.70×103 cfu/g及8.30×105cfu/g，經(jīng)有效氯濃度為(3 000～33 000)mg/kg的次氯酸鈉溶液，1 h常規(guī)浸種處理后綠豆全豆、表皮及內(nèi)部菌落總數(shù)分別下降(0.93～2.22)log cfu/g、(0.92～2.20)log cfu/g及(0.94～2.09)log cfu/g。真空度0.05 MPa下，經(jīng)有效氯濃度(3 000～33 000)mg/kg的次氯酸鈉溶液1 h浸泡后，綠豆全豆、表皮及內(nèi)部菌落總數(shù)分別下降(1.67～4.15)log cfu/g、(1.15～2.38)log cfu/g及(1.62～4.11)log cfu/g。經(jīng)分析，真空處理能使次氯酸鈉克服綠豆表皮蠟質(zhì)層及內(nèi)部空腔結(jié)構(gòu)的影響，有效接觸微生物從而提高消毒效果。

關(guān)鍵詞：綠豆； 次氯酸鈉； 真空處理； 菌落總數(shù)

綠豆芽營養(yǎng)豐富，口感好，廣受消費(fèi)者喜愛。綠豆芽的安全衛(wèi)生一直廣受業(yè)內(nèi)關(guān)注，綠豆本身含有相當(dāng)數(shù)量的微生物，保溫淋水生產(chǎn)芽菜時(shí)，微生物的繁殖會(huì)導(dǎo)致爛菜和縮短保質(zhì)期。同時(shí)，可能含有致病菌繁殖甚至?xí)?dǎo)致的惡性食品安全事故。1973年，美國德克薩斯州暴發(fā)過芽菜中毒事件[1]。1996年，日本出現(xiàn)了感染大腸桿菌O157：H7的小蘿卜芽[2]。2011年，德國爆發(fā)了腸出血性大腸桿菌污染芽菜事件，30人死亡[3]。芽菜食源性疾病中，污染種子被認(rèn)為是病原菌的主要來源[4,5]。

綠豆的消毒主要有熱和消毒劑處理兩種方法[6]。熱處理容易損害胚軸，嚴(yán)重降低發(fā)芽率，化學(xué)處理采用常規(guī)的消毒劑效果不好，導(dǎo)致某些廠商采用違禁消毒劑或抗生素。如何采用常規(guī)消毒劑消毒并達(dá)到良好效果，相關(guān)報(bào)道見之甚少。消毒劑使用的安全性、消毒效果及發(fā)芽率的保證的確很難平衡。本文采用常規(guī)的次氯酸鈉溶液作為消毒劑，研究了綠豆中微生物的分布特征，并采用真空法進(jìn)行改進(jìn)，探討了提高消毒效果的可行性并初步分析其機(jī)理。期望試驗(yàn)結(jié)果對芽菜行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步有一定的推動(dòng)作用。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

綠豆：吉林產(chǎn)小粒芽豆；平板計(jì)數(shù)瓊脂培養(yǎng)基(PCA)：廣東環(huán)凱；次氯酸鈉、冰乙酸、氯化鈉、碘化鉀、硫代硫酸鈉、重鉻酸鉀等，天津福晨，均為分析純。

SHZ-DⅢ循環(huán)水真空泵：鞏義予華；HR-120電子天平：上海精密；PYX-190-A生化培養(yǎng)箱：上海躍進(jìn)；SW-CJ-1BU超凈工作臺(tái)：蘇州安泰；YQX-SG46-280S蒸汽滅菌鍋：上海博訊；DS-1高速組織搗碎機(jī)：上海標(biāo)本；DYJ-A01豆芽機(jī)：榮威電器。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1綠豆結(jié)構(gòu)觀察

取新鮮綠豆，用刀片進(jìn)行橫縱向切割，觀察其結(jié)構(gòu)并拍照。

1.2.2綠豆全豆、表皮及內(nèi)部菌落總數(shù)的測定

綠豆全豆、表皮及內(nèi)部經(jīng)以下所述的不同方式處理后，按照GB 4789.2-2010[7]的方法測定菌落總數(shù)，全部以全粒綠豆克重為基準(zhǔn)計(jì)。所有試驗(yàn)均進(jìn)行三次平行并取平均值。

1.2.2.1原綠豆菌落總數(shù)測定

取綠豆20 g，無菌條件下用刀片分離表皮，將分離的表皮及剩余部分、20 g綠豆全豆，分別置于180 mL的無菌生理鹽水中，浸泡1h后勻漿，靜置10 min，取上清液測定菌落總數(shù)。

1.2.2.2次氯酸鈉常規(guī)處理綠豆及菌落總數(shù)測定

取綠豆20 g，無菌條件下用刀片分離表皮，將分離的表皮及剩余部分，20 g綠豆全豆，于有效氯濃度為3 000 mg/kg的次氯酸鈉溶液中浸泡1 h，無菌水洗滌三次后，與180 mL無菌生理水混合勻漿，靜置10 min，取上清液測定菌落總數(shù)。按照相同方法，調(diào)整有效氯濃度為9 000 mg/kg、15 000 mg/kg、21 000 mg/kg、27 000 mg/kg和33 000 mg/kg的次氯酸鈉溶液處理綠豆，測定菌落總數(shù)。消毒效果用處理前后菌落總數(shù)的指數(shù)變化量表示。

1.2.2.3次氯酸鈉真空處理綠豆及菌落總數(shù)測定

處理方法同1.2.2.2，處理過程中同時(shí)維持真空度為0.05 MPa浸泡，測定菌落總數(shù)。消毒效果用處理前后菌落總數(shù)的指數(shù)變化量表示。

1.2.3發(fā)芽效果評價(jià)

取一定粒數(shù)經(jīng)上述不同方法處理的綠豆，置于豆芽機(jī)發(fā)芽，24 h后檢查發(fā)芽種子數(shù)(胚根露出表皮生長露白即認(rèn)為發(fā)芽)，發(fā)芽率為發(fā)芽種子數(shù)和種子總數(shù)的比值。芽長、軸徑和芽豆質(zhì)量比發(fā)芽96 h后統(tǒng)計(jì)測定。

1.2.4機(jī)理分析

將適量飽和重鉻酸鉀溶液加入消毒劑，按照1.2.2.2及1.2.2.3的方式浸泡綠豆，1 h后取出，縱切剖面觀察染色并評判消毒劑的滲透效果。

1.2.5次氯酸鈉溶液有效氯濃度的測定

選用碘量法[8]。將1g碘化鉀完全溶解于75 mL去離子水中，加2 mL乙酸和V1mL待測次氯酸鈉溶液，搖勻，置暗處10 min，用已經(jīng)標(biāo)定好的0.1 mol/L硫代硫酸鈉溶液對上述混合液滴定，當(dāng)顏色由深紫色變?yōu)闇\黃色時(shí)，加2 mL～3 mL 1%淀粉溶液，繼續(xù)滴定，待紫色剛好消失為止，記錄消耗硫代硫酸鈉溶液的體積V2。按下列公式計(jì)算：

式中V1——待測次氯酸鈉的體積(mL)

V2——消耗硫代硫酸鈉溶液的體積(mL)

M——硫代硫酸鈉溶液的濃度(mol/L)

2結(jié)果與分析

2.1綠豆的結(jié)構(gòu)分析及微生物分布

由圖1，圖2可知，胚軸與胚芽夾于兩片子葉之間，在胚軸與子葉之間，兩片子葉之間存在明顯可見的空隙，空隙的存在容易富集微生物。根據(jù)1.2.2.1，綠豆表皮菌落總數(shù)為6.70×103cfu/g，內(nèi)部菌落總數(shù)為8.30×105cfu/g，全豆菌落總數(shù)為8.41×105cfu/g，綠豆內(nèi)部微生物數(shù)量是表皮的124倍。

圖1　綠豆橫向剖面圖

圖2　綠豆縱向剖面圖

2.2消毒劑常規(guī)浸泡及真空處理消毒效果比較

由圖3，4，5可知，綠豆經(jīng)次氯酸鈉常規(guī)處理后表皮菌落總數(shù)降低(0.92～2.20)log cfu/g，內(nèi)部菌落總數(shù)降低(0.94～2.09)log cfu/g，全豆菌落總數(shù)降低(0.93～2.22)log cfu/g。綠豆表皮菌落總數(shù)下降數(shù)據(jù)證明了次氯酸鈉消毒的有效性，但內(nèi)部及全豆菌落總數(shù)下降數(shù)據(jù)顯示次氯酸鈉難以對綠豆內(nèi)部有效消毒。綠豆經(jīng)真空處理后綠豆表皮的菌落總數(shù)降低(1.15～2.38)log cfu/g，內(nèi)部菌落總數(shù)降低(1.62～4.11)log cfu/g，綠豆全豆菌落總數(shù)降低(1.67～4.15)log cfu/g。真空度0.05 MPa下，綠豆經(jīng)次氯酸鈉溶液浸泡后內(nèi)部和全豆菌落總數(shù)明顯下降是因?yàn)檎婵帐勾温人徕c溶液克服綠豆表皮蠟質(zhì)層及內(nèi)部空腔結(jié)構(gòu)的影響，促使次氯酸鈉有效接觸微生物，從而提高了消毒效果。

圖3　次氯酸鈉不同濃度兩種方法處理對綠豆表皮消毒效果的影響

圖4　次氯酸不同濃度兩種方法處理對綠豆內(nèi)部消毒效果的影響

圖5　次氯酸鈉不同濃度兩種方法處理對綠豆全豆消毒效果的影響

2.3綠豆經(jīng)次氯酸鈉真空處理后發(fā)芽效果評價(jià)

用次氯酸鈉溶液處理綠豆，有效氯33 000 mg/kg，時(shí)間1 h，真空度0.05 MPa，綠豆的發(fā)芽率仍然高達(dá)91%，后續(xù)的發(fā)芽至芽菜生長完成與未經(jīng)過次氯酸鈉處理的綠豆比，發(fā)芽率、產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量都無顯著差異。表1說明綠豆經(jīng)次氯酸鈉高濃度長時(shí)間的真空處理不會(huì)影響生產(chǎn)。這也表明，以上試驗(yàn)選取不同濃度的次氯酸鈉及真空處理綠豆對生產(chǎn)無不良影響，為進(jìn)一步消毒參數(shù)的優(yōu)化提供了充足的可能性。

表1　綠豆經(jīng)次氯酸鈉真空處理后發(fā)芽效果評價(jià)

2.4次氯酸鈉溶液真空處理的分析

根據(jù)1.2.4，以Cr2O7-2作為指示劑顯示，經(jīng)真空處理的綠豆內(nèi)部著色明顯加深，顏色均勻(見圖6)。結(jié)果表明，真空處理可以促使消毒液有效克服表皮蠟質(zhì)層及內(nèi)部空腔的影響并滲透至綠豆內(nèi)部，充分接觸微生物從而發(fā)揮消毒效果。

圖6　加重鉻酸鉀的次氯酸鈉浸泡綠豆經(jīng)真空和常規(guī)處理后的縱剖面

3結(jié)論與討論

本研究討論了綠豆中微生物的分布規(guī)律及相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)特征，次氯酸鈉常規(guī)及真空處理綠豆全豆、表皮及內(nèi)部消毒效果的評價(jià)及機(jī)理分析。結(jié)果證明，綠豆全豆、表皮及內(nèi)部的菌落總數(shù)分別為8.41×105cfu/g，6.70×103cfu/g及8.30×105cfu/g，經(jīng)有效氯濃度為3 000～33 000 mg/kg的次氯酸鈉溶液，1h常規(guī)浸種處理后綠豆全豆、表皮及內(nèi)部菌落總數(shù)分別下降(0.93～2.22) logcfu/g，(0.92～2.20) logcfu/g及(0.94～2.09)log cfu/g，真空度0.05 MPa下，經(jīng)有效氯濃度3 000～33 000 mg/kg的次氯酸鈉溶液1h浸泡后，綠豆全豆、表皮及內(nèi)部菌落總數(shù)分別下降(1.67～4.15) logcfu/g，(1.15～2.38) logcfu/g及(1.62～4.11) logcfu/g。

通過數(shù)據(jù)分析，次氯酸鈉具有良好的消毒效果。但綠豆在田間等自然環(huán)境中干燥時(shí)，除綠豆表面外，內(nèi)部空隙及存在于子葉與胚軸之間的生物膜容易積累大量微生物[9,10]。采用次氯酸鈉常規(guī)浸種消毒時(shí)，消毒液的表面張力、綠豆表面的蠟質(zhì)層及空腔結(jié)構(gòu)使次氯酸鈉難以與微生物有效接觸，故而極大降低了微生物的殺滅率。真空能使次氯酸鈉溶液克服其表面張力、綠豆表面蠟質(zhì)層的疏水作用并滲透至綠豆內(nèi)部，從而使次氯酸鈉溶液充分接觸綠豆外部和內(nèi)部的微生物，起到良好的消毒效果。本研究證實(shí)了采用高濃度次氯酸鈉真空條件下浸種能有效除菌，考慮到芽菜發(fā)芽周期一般為5 d～7 d，按一般工藝發(fā)芽過程中會(huì)保持充足的淋水，故消毒劑最后的殘留應(yīng)較少。為確定最后成品的安全性，后續(xù)的研究應(yīng)進(jìn)一步探討次氯酸鈉在成品芽菜中的殘留。且本試驗(yàn)只在工藝路線上進(jìn)行了初步改良，消毒劑的選擇及復(fù)配，工藝參數(shù)的優(yōu)化，相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)及應(yīng)用，以及沙門氏菌、致病性大腸桿菌和李斯特菌等為代表的致病菌的殺滅率與菌落總數(shù)下降規(guī)律之間的關(guān)系，還需進(jìn)一步探討。

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doi:10.3969 /j.issn.1001-6678.2016.03.009

作者簡介：趙燕楠(1992～)，女，碩士研究生，E-mail:390102493@qq.com。 *通訊作者:傅亮(1968～),男,工學(xué)博士,副教授,主要從事食品工藝研究。E-mail:263473549@qq.com。

Effect evaluation and mechanism on sodium hypochlorite vacuum treating mung bean

ZHAO Yan-nan, FU Liang, LUO Xin, ZHOU Mei-yu

Food Science and EngineeringDepartment ofJinan University, Guangzhou 510632, China

AbstractThe structure characteristics and bacterial distribution of mung bean, effect evaluation and mechanism on convention and vacuum treatment with sodium hypochlorite were discussed. The results showed that total bacterial numbers of seed, epidermis and inward of mung bean was 8.41×105 cfu/g, 6.70×103 cfu/g and 8.30×105cfu/g, respectively. Colony counts of seed, epidermis and inward of mung bean, soaked in sodium hypochlorite (3 000～33 000 mg/kg, 1 h), were reduced by (0.93～2.22) log cfu/g, (0.92～2.20) log cfu/g and (0.94～2.09) log cfu/g, respectively. Colony counts of seed, epidermis and inward of mung bean, soaked in sodium hypochlorite (3 000～33 000 mg/kg, 0.05 MPa, 1 h), were reduced by (1.67～4.15) log cfu/g, (1.15～2.38) log cfu/g and (1.62～4.11) log cfu/g, respectively. By the analysis, the vacuum treatment could force sodium hypochlorite to overcome the influence of wax layer of epidermis and innercavity structure of mung bean, contact bacteria effectively and improve the effect of sterilization.

Key wordsmung bean; sodium hypochlorite; vacuum treatment; colony count