鮮切哈密瓜貯藏期間微生物生長(zhǎng)模型的研究

姬華，王偉偉，付煜，張凱莉，袁筠，李培

（1.石河子大學(xué)食品學(xué)院，新疆石河子832000；2.新市區(qū)衛(wèi)生局，新疆烏魯木齊830011）

鮮切哈密瓜貯藏期間微生物生長(zhǎng)模型的研究

姬華1，王偉偉1，付煜2，*，張凱莉1，袁筠1，李培1

（1.石河子大學(xué)食品學(xué)院，新疆石河子832000；2.新市區(qū)衛(wèi)生局，新疆烏魯木齊830011）

研究不同貯藏溫度下鮮切哈密瓜中微生物的生長(zhǎng)趨勢(shì)及其與感官質(zhì)量的關(guān)系。測(cè)定在4、10、25℃下鮮切哈密瓜中的微生物總數(shù)，利用修正的Gompertz模型研究微生物生長(zhǎng)規(guī)律，并通過(guò)微生物數(shù)目和感官得分探討鮮切哈密瓜的貨架期。結(jié)果表明，試驗(yàn)中所建立的修正Gompertz模型能有效地?cái)M合在不同貯藏溫度下鮮切哈密瓜中微生物總數(shù)的動(dòng)態(tài)變化，鮮切哈密瓜的最佳貯藏溫度為4℃。當(dāng)微生物總數(shù)≤104cfu/g，鮮切哈密瓜保持新鮮狀態(tài)，無(wú)明顯的褐變和腐敗發(fā)生。

鮮切哈密瓜；微生物；生長(zhǎng)模型；貯藏

新疆哈密瓜有“瓜中之王”的美稱，風(fēng)味獨(dú)特，暢銷國(guó)內(nèi)外。哈密瓜不但風(fēng)味佳，而且富有營(yíng)養(yǎng)。哈密瓜含蛋白質(zhì)、膳食纖維、胡蘿卜素、果膠、糖類、維生素A、維生素B、維生素C、磷、鈉、鉀等營(yíng)養(yǎng)素，哈密瓜具有較高的食療價(jià)值，有清涼消暑、除煩熱、生津止渴的作用，是夏季解暑的佳品。鮮切果蔬是對(duì)新鮮水果進(jìn)行分級(jí)、清洗、整理、去皮（去核）、切分、浸泡、包裝等處理，使產(chǎn)品保持生鮮狀態(tài)的食品[1]。隨著生活節(jié)奏的加快，鮮切果蔬因具有新鮮、方便、營(yíng)養(yǎng)和無(wú)公害等優(yōu)點(diǎn)，深受人們青睞[2-3]。鮮切果蔬因在生產(chǎn)過(guò)程中去皮、切分等加工將使組織損傷，導(dǎo)致色澤改變、果實(shí)軟化、木質(zhì)化、易腐爛等現(xiàn)象，增加了微生物對(duì)果蔬的污染機(jī)會(huì)[4-5]。鮮切哈密瓜營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，易受微生物污染。因此，研究不同貯藏溫度下鮮切哈密瓜中微生物的生長(zhǎng)趨勢(shì)和感官質(zhì)量的變化，建立鮮切哈密瓜在貯藏期間微生物生長(zhǎng)模型，為有效預(yù)測(cè)鮮切哈密瓜的貨架期提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

“伽師”哈密瓜：新疆石河子市金馬市場(chǎng)。

1.2 主要試劑及儀器

1.2.1 培養(yǎng)基

PCA平板計(jì)數(shù)瓊脂：青島海博生物技術(shù)有限公司，pH調(diào)至7.0，121℃滅菌15 min。

1.2.2 儀器

YL-48-145500D電子天平：北京賽多利斯天平有限公司；DNP-927電熱恒溫培養(yǎng)箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；SW-CJ型超凈工作臺(tái)：上海智城分析儀器制造有限公司；DZLX-40Ⅱ型自動(dòng)滅菌鍋：上海申安醫(yī)療器械廠；PHS-10B pH計(jì)：上海精科雷磁儀器廠。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程

哈密瓜→清洗→75%的酒精消毒→切條、去籽、去皮、切片→包裝（無(wú)菌保鮮袋，每袋10 g）→貯藏→測(cè)定微生物菌落總數(shù)。

1.3.2 操作步驟

1.3.2.1 樣品的處理

將盛有哈密瓜樣品的無(wú)菌均質(zhì)袋袋口密封，分別貯藏在4、10、25℃的生化培養(yǎng)箱內(nèi)。按時(shí)取出樣品，用無(wú)菌剪刀剪碎，放入裝有90 mL無(wú)菌生理鹽水的均質(zhì)袋內(nèi)，使用均質(zhì)機(jī)充分拍打90 s，連續(xù)10倍稀釋均質(zhì)液，選取3個(gè)合適濃度的菌液，各吸取菌液100 μL涂布PCA平板，每個(gè)稀釋梯度涂布2個(gè)平板，37℃培養(yǎng)（48±2）h后計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)方法參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[6]。

1.3.2.2 微生物生長(zhǎng)曲線擬合

利用在4、10、25℃條件下測(cè)得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到4、10、25℃鮮切哈密瓜貯藏的微生物總數(shù)增值動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，采用修正的Gompertz方程描述其生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)[7]，試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Origin8.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行擬合。修正的Gompertz方程如下：

式中：Nt為 t時(shí)的微生物數(shù)量，lg（cfu/g）；N0為初始微生物數(shù)量，lg（cfu/g）；t為時(shí)間（4、10 ℃時(shí)單位為 d，25 ℃時(shí)單位為 h）；a、b、c均為模型系數(shù)；e為 2.718 2。

1.3.2.3 模型的驗(yàn)證

為評(píng)價(jià)所建模型的可靠性，采用偏差度（Bf）和準(zhǔn)確度（Af）來(lái)評(píng)價(jià)已經(jīng)建立的微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型的可靠性。應(yīng)用建立的修正Gompertz模型求得4、10、25℃貯藏時(shí)的預(yù)測(cè)值，與試驗(yàn)中實(shí)際測(cè)得的微生物生長(zhǎng)數(shù)值進(jìn)行比較；計(jì)算預(yù)測(cè)方程的偏差度（Bf）和準(zhǔn)確度（Af）[8]。

式中：N實(shí)測(cè)值為試驗(yàn)實(shí)際測(cè)得的微生物數(shù)量，lg（cfu/g）；N預(yù)測(cè)值為應(yīng)用微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算的與N實(shí)測(cè)值同一時(shí)間的微生物數(shù)量，lg（cfu/g）；n為試驗(yàn)次數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 4、10、25℃貯藏溫度下鮮切哈密瓜中微生物生長(zhǎng)曲線

鮮切哈密瓜在4、10、25℃下所測(cè)的微生物總數(shù)擬合曲線圖如圖1～圖3所示。

圖1 4℃貯藏時(shí)鮮切哈密瓜中微生物生長(zhǎng)曲線Fig.1 The microbial growth curve in fresh-cut Hami melon at 4℃

圖2 10℃貯藏時(shí)鮮切哈密瓜中微生物生長(zhǎng)曲線Fig.2 The microbial growth curve in fresh-cut Hami melon at 10℃

圖3 25℃貯藏時(shí)鮮切哈密瓜中微生物生長(zhǎng)曲線Fig.3 The microbial growth curve in fresh-cut Hami melon at 25℃

從圖1～圖3中可知，不同的貯藏時(shí)間微生物總數(shù)的數(shù)量級(jí)不同。在4℃和10℃下貯藏時(shí)，鮮切哈密瓜的微生物遲滯期延長(zhǎng)，4℃條件下，微生物遲滯期為4 d；10℃條件下，微生物遲滯期為3 d。這是由于鮮切哈密瓜中的一些嗜溫菌不能耐受低溫而被抑制甚至死亡，同時(shí)一些嗜冷菌要經(jīng)歷一個(gè)適應(yīng)期。隨著貯藏期的延長(zhǎng)，鮮切哈密瓜中的嗜冷菌利用其營(yíng)養(yǎng)成分開(kāi)始生長(zhǎng)、繁殖，從而使微生物總數(shù)又呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。25℃貯藏時(shí)，鮮切哈密瓜中的微生物遲滯期為5 h，微生物呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，這是由于在該溫度下，鮮切哈密瓜中的嗜溫菌、冷菌均能夠生長(zhǎng)繁殖，從而使微生物總數(shù)一直呈增加趨勢(shì)。隨著微生物總數(shù)的增加，組織褐變和腐爛的程度加重，到36 h時(shí)，鮮切哈密瓜已完全腐爛。

2.2 鮮切哈密瓜微生物生長(zhǎng)模型的建立

采用Origin8.0統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù)，4、10℃時(shí)為貯藏時(shí)間t（d）；25℃時(shí)為貯藏時(shí)間t（h），見(jiàn)表1。

表1 不同溫度下修正的Gompertz模型方程與偏差度、準(zhǔn)確度Table 1 The modified Gompertz model equation at different temperature and its Bias factor（Bf）and accuracy factor（Af）

偏差度衡量預(yù)測(cè)值是否過(guò)高或過(guò)低估計(jì)了實(shí)測(cè)值，表示模型的結(jié)構(gòu)偏差。準(zhǔn)確度衡量預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的平均誤差，該值等于1表明預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值完全吻合，預(yù)測(cè)很準(zhǔn)確。Ross建議病原性細(xì)菌Bf的范圍在0.90～1.05為最好；0.70～0.90 或 1.06～1.15能夠接受；Bf＜0.70 或者 Bf＞1.15 不能接受[9]。Lebert認(rèn)為 Bf不能提供全面的模型準(zhǔn)確性預(yù)測(cè)，Af顯示預(yù)測(cè)值與觀測(cè)值的接近程度，Af越接近1，模型越好[10]。由表1可知，修正的Gompertz模型擬合微生物的生長(zhǎng)在4、10、25℃比較理想，其偏差度分別為 1.001、1.001、1.003，準(zhǔn)確度分別為 1.033、1.033、1.023，接近 1，模型能夠被接受。

表2所建立的回歸方程方差分析結(jié)果表明：4℃時(shí)，F(xiàn)=1943 ＞ F0.01(4，8)=5.921；10 ℃時(shí)，F(xiàn)=1 920 ＞ F0.01(4，11)=5.723；25 ℃時(shí)，F(xiàn)=2 309＞ F0.01(4，6)=6.93，表明所建模型在3個(gè)貯溫下均達(dá)到了顯著水平（α＜0.01），從而能有效地?cái)M合在4、10、25℃貯藏期間鮮切哈密瓜中微生物總數(shù)的動(dòng)態(tài)變化。

表2 修正的Gompertz模型方差分析表Table 2 The variance analysis results of modified Gompertz model

表2 修正的Gompertz模型方差分析表Table 2 The variance analysis results of modified Gompertz model

2.3 鮮切哈密瓜的感官質(zhì)量變化

鮮切哈密瓜感官質(zhì)量評(píng)定采用數(shù)字化評(píng)分方法。7分～9分為極好、新鮮、無(wú)褐變；5分～7分為較好、新鮮、稍有褐變跡象；3分～5分為尚好、明顯褐變；1分～3分為褐變較重，不可食用；1分以下為極差，不可食用。

鮮切哈密瓜在4、10、25℃下貯藏的感官質(zhì)量評(píng)價(jià)得分見(jiàn)表3。

表3 鮮切哈密瓜在貯藏期間感官質(zhì)量評(píng)分表Table 3 The sensory quality of fresh cut melon during storage

4℃下，貯藏9 d，鮮切哈密瓜未發(fā)生褐變現(xiàn)象，可以食用；10℃下貯藏3 d，鮮切哈密瓜未發(fā)生褐變現(xiàn)象，可以食用，貯藏4 d，開(kāi)始發(fā)生褐變現(xiàn)象；25℃下貯藏20 h，鮮切哈密瓜發(fā)生褐變，哈密瓜腐敗并失去食用價(jià)值。根據(jù)圖1～圖3，當(dāng)微生物總數(shù)≤104cfu/g時(shí)，鮮切哈密瓜不會(huì)發(fā)生明顯的褐變現(xiàn)象，建議將鮮切哈密瓜貨架期控制在微生物遲滯期，即微生物對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期之前。在4、10、25℃貯藏條件下，鮮切哈密瓜的貨架期分別為 4 d、3 d、5 h。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

根據(jù)貯藏期間所檢測(cè)的微生物總數(shù)，采用Origin8.0統(tǒng)計(jì)軟件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，建立的4、10、25℃下鮮切哈密瓜中微生物的一級(jí)生長(zhǎng)模型，修正的Gompertz模型可以較好地?cái)M合鮮切哈密瓜中微生物的生長(zhǎng)趨勢(shì)。4℃下，鮮切哈密瓜貯藏9 d，未出現(xiàn)褐變現(xiàn)象，可以食用。貯藏3 d，鮮切哈密瓜未發(fā)生褐變現(xiàn)象，可以食用。25℃下貯藏20 h，鮮切哈密瓜出現(xiàn)褐變現(xiàn)象并腐敗。當(dāng)微生物總數(shù)≤104cfu/g時(shí)，鮮切哈密瓜不會(huì)發(fā)生明顯的褐變現(xiàn)象。建議在4、10、25℃貯藏條件下，鮮切哈密瓜的貨架期分別為4 d、3 d、5 h。

3.2 討論

國(guó)內(nèi)有報(bào)道利用Gompertz模型對(duì)不同貯藏溫度下鮮切蘋(píng)果、鮮切生菜、鮮切蓮藕中的微生物生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行研究[1，11-13]。引起鮮切水果腐爛變質(zhì)的微生物除細(xì)菌以外，霉菌、酵母菌數(shù)量相對(duì)較多，病毒和寄生蟲(chóng)也能污染鮮切水果。常見(jiàn)的細(xì)菌主要有歐文氏菌屬（Erwinia spp）、假單孢菌屬（Pseudomonas spp）、黃單胞菌屬（Xanthomonas spp）、棒桿菌屬（Corynebacteriurn spp）、芽孢桿菌屬（Bacillus spp）、梭狀芽孢桿菌屬（Clostridium spp）等，尤以歐文氏菌屬、假單胞菌屬常見(jiàn)[14]。鮮切果蔬中的食源性致病菌為致病性大腸桿菌（Escherichia coli）、沙門(mén)氏菌（salmonella spp）、單增李斯特菌（Listeria monocytogenes）等，通過(guò)對(duì)鮮切果蔬進(jìn)行清洗、加工處理、氣調(diào)包裝延長(zhǎng)其貨架期，可以利用二氧化氯、鹵素（氯溴、碘）、磷酸三鈉、酸、臭氧、硝酸銀、雙氧水處理鮮切果蔬，最近研發(fā)的新方法利用電離水、脈沖光、靜電噴涂法、精油、細(xì)菌素、噬菌體處理鮮切果蔬以延長(zhǎng)其貨架期[15-16]。溫度是影響鮮切果蔬貨架期的關(guān)鍵因素，低溫能夠降低鮮切水果的呼吸強(qiáng)度，減少酶促褐變的速率，抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖，從而保證其安全性，提高鮮切水果的品質(zhì)及延長(zhǎng)其貨架期。Mohammad等在14℃～15℃條件下貯藏鮮切哈密瓜，微生物數(shù)量控制在較低水平，使貨架期延長(zhǎng)到4 d[17]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，4℃下，貯藏9 d，鮮切哈密瓜未發(fā)生褐變現(xiàn)象，可以食用；10℃下貯藏3 d，鮮切哈密瓜未發(fā)生褐變現(xiàn)象，可以食用。當(dāng)微生物總數(shù)≤104cfu/g時(shí)，鮮切哈密瓜不會(huì)發(fā)生褐變現(xiàn)象。因此，鮮切哈密瓜推薦在4℃保藏，減少由微生物引起的品質(zhì)變化，可有效抑制微生物生長(zhǎng)。

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Study on Microorganism Growth Model during Storage of Fresh-cut Hami Melon

JI Hua1，WANG Wei-wei1，F(xiàn)U Yu2，*，ZHANG Kai-li1，YUAN Jun1，LI Bei1
（1.Food College of Shihezi University，Shihezi 832000，Xinjiang，China；2.Municipal Health Bureau of New City District，Urumqi 830011，Xinjiang，China）

The relationship of microorganism growth and sensory quality of fresh-cut Hami melon were studied in this paper.The number of microorganism was counted during storage of Fresh-cut Hami Melon at 4，10，25 ℃.The modified Gompertz models were established to study the pattern of microorganism growth in fresh-cut Hami melon.The number of microbes and the sensory score of fresh cut melon were key indices to study shelf life of fresh-cut Hami melon.The results showed that modified Gompertz models were effective to demonstrate the changes of microorganism number in fresh-cut Hami melon at different temperature fluctuation.The optimum storage temperature was 4℃.The total number of microorganism was less than 104cfu/g，fresh-cut Hami melon maintained fresh，without serious browning and obvious corruption.

fresh-cut Hami melon；microorganism；growth model；storage

2016-09-07

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.11.036

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31301469）；石河子大學(xué)高層次人才啟動(dòng)項(xiàng)目（RCZX201225）；國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201610759045）

姬華（1980—），女（漢），副教授，博士，研究方向：食品微生物學(xué)。

*通信作者：付煜（1973—），女，主管醫(yī)師，本科，研究方向：食品衛(wèi)生學(xué)。