噴澆臭氧水對果實(shí)表面微生物數(shù)量的影響

唐超+史驥+王帥+王秋成+楊洪兵+董春海+楊建明+馮濤+易曉華

摘要：果實(shí)表面微生物的種群和數(shù)量是影響其貯藏時間和品質(zhì)的原因之一。為探討臭氧水在果實(shí)貯藏方面的應(yīng)用效果，本試驗(yàn)采用稀釋涂布平板法進(jìn)行果實(shí)表面微生物的分離與培養(yǎng)，研究噴澆臭氧水前后草莓、番茄、黃瓜表面細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量的變化規(guī)律。結(jié)果表明：果實(shí)表面細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量因臭氧水濃度而發(fā)生變化，臭氧水濃度越高，微生物數(shù)量越低；以噴澆無菌水處理組作為對照，高濃度臭氧水處理組在草莓、番茄和黃瓜中對細(xì)菌的抑制率分別為67.96%、80.30%和85.45%，對真菌的抑制率分別為79.17%、69.70%和56.52%，對放線菌的抑制率分別為46.15%、53.13%和56.25%，由此可知，臭氧水對果實(shí)表面細(xì)菌的抑制作用最強(qiáng)，真菌次之；其抑菌效果與果實(shí)種類也有一定關(guān)系，果實(shí)表面越光滑，其對微生物抑制作用越明顯。綜上，噴澆臭氧水可以有效降低果實(shí)表面微生物的數(shù)量，進(jìn)而具有延長果實(shí)貯藏時間，提高果實(shí)品質(zhì)的潛力。

關(guān)鍵詞：臭氧水；果實(shí)；微生物；數(shù)量

中圖分類號：S609+.3文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2017）11-0059-05

Effects of Spraying Ozone Water on Microbial

Quantity of Fruit Surface

Tang Chao1， Shi Ji1，Wang Shuai1，Wang Qiucheng1， Yang Hongbing1，

Dong Chunhai1，Yang Jianming1， Feng Tao2， Yi Xiaohua1

（1.College of Life Sciences， Qingdao Agricultural University/Key Laboratory of Biotechnology of

Colleges and Universities in Shandong Province， Qingdao 266109， China；

2.Gaomi Wulonghe Farm Agricultural Science and Technology Co.， Ltd.， Gaomi 261512， China）

AbstractThe population and quantity of microorganisms on the surface of fruits is one of the reasons that affect their storage time and quality. In this experiment， to explore the application of ozone water in the storage of fruits， the method of dilution coating plate was used to isolate and culture microbes on fruit surface. The changes of the number of bacteria， fungi and actinomycetes on the surface of strawberry， tomato and cucumber were studied before and after spraying ozone water. The results showed that the number of bacteria， fungi and actinomycetes on the fruit surface changed due to the concentration of ozone water. The higher the ozone water concentration was， the lower the microbial quantity was. With the sterile water as a control， the inhibitory rates of high concentration ozone water on the bacteria on strawberry， tomato and cucumber were 67.96%， 80.30% and 85.45%， respectively； the inhibitory rates on the fungi were 79.17%， 69.70% and 56.52%， respectively； the inhibitory rates on the actinomycetes were 46.15%， 53.13% and 56.25%， respectively. It can be seen that the strongest inhibitory effect by spraying ozone water was on bacteria on the fruit surface， followed by fungi. Moreover， the inhibitory effect had a certain relationship with fruit species. The smoother the fruit surface was， the more obvious the inhibitory effect was. Above all， spraying ozone water could effectively reduce the number of microorganisms on the surface of fruits， and had the potential to improve the storage time and quality of fruits.endprint

KeywordsOzone water； Fruit； Microorganism； Quantity

近年來隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及作物單一種植，果蔬大棚內(nèi)高溫、潮濕、空氣不流通等環(huán)境因素導(dǎo)致植物根際土壤及果實(shí)表面積累大量微生物，其中不乏多種植物和人體致病菌?；瘜W(xué)農(nóng)藥是最主要的植物病害防治手段，然而用傳統(tǒng)農(nóng)藥殺菌不易控制藥量，進(jìn)而造成農(nóng)藥的過度使用，導(dǎo)致土壤板結(jié)、水土污染及果實(shí)農(nóng)藥殘留，影響了果實(shí)的品質(zhì)及貯藏時間。為了延長果實(shí)的貯藏時間及提高果實(shí)食用安全性，建立一種高效、安全[1]、無殘留的能夠殺滅或抑制微生物生長發(fā)育的方法是當(dāng)務(wù)之急。

臭氧是存在于地球臭氧層中的淡藍(lán)色氣體，常被制備成臭氧水，并廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、工業(yè)等各個領(lǐng)域。其作用原理是臭氧在水中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生具有極強(qiáng)氧化能力的單原子氧（O）和羥基（-OH），從而對各種微生物產(chǎn)生極強(qiáng)的殺滅作用。另外，溶于水中的臭氧還能有效去除水中的有毒物質(zhì)，如有機(jī)毒物、硫化物、重金屬離子、氧化樂果、氰化物、馬拉硫酸等[2，3]；同時臭氧極不穩(wěn)定，不會造成殘留和積累。

目前臭氧水在農(nóng)業(yè)上主要應(yīng)用于植物病蟲害防治[4]及各種畜牧產(chǎn)品、水產(chǎn)品和農(nóng)產(chǎn)品[5]的加工保鮮。在果實(shí)保鮮領(lǐng)域，主要應(yīng)用于鮮切產(chǎn)品的冷藏保鮮[6-8]，但噴澆臭氧水對不同果實(shí)保鮮過程中微生物數(shù)量變化的研究報道較少，因此，本試驗(yàn)通過設(shè)計(jì)不同的臭氧水濃度，探討了噴澆臭氧水對草莓、番茄、黃瓜果實(shí)表面微生物數(shù)量的影響，以期篩選出適合三種果實(shí)的臭氧濃度，確定臭氧濃度與果實(shí)種類和微生物類別間的作用關(guān)系，從而建立一種高效、安全的提高果實(shí)貯藏時間和品質(zhì)的新方法。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

三種果實(shí)材料分別為新鮮的番茄（“至尊三號”番茄）、草莓（“甜寶”牛奶草莓）和黃瓜（“3966”水果黃瓜），均采自高密五龍河農(nóng)場。同種果實(shí)的成熟度和體積大小基本一致。

臭氧水利用臭氧發(fā)生機(jī)制備，并用臭氧含量測定儀確定其濃度。臭氧發(fā)生機(jī)和臭氧含量測定儀均購自青島派尼爾環(huán)保技術(shù)有限公司。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)所用臭氧發(fā)生機(jī)成本低、安裝和使用方便，適合農(nóng)場和農(nóng)民使用，但其缺點(diǎn)是不能根據(jù)需要制造一定濃度的臭氧水，而只能在制備結(jié)束后用臭氧含量測定儀檢測其濃度。因此，我們進(jìn)行了一系列預(yù)試驗(yàn)，并根據(jù)抑菌率將臭氧水濃度劃分為高、中、低三檔，三個檔次內(nèi)的抑菌率無顯著差異。據(jù)此，本研究設(shè)置4組臭氧水濃度處理[9]：高濃度處理組，臭氧濃度區(qū)間為3.0～3.5 mg/L；中濃度處理組，臭氧濃度區(qū)間為1.0～1.5 mg/L；低濃度處理組，臭氧濃度區(qū)間為0.1～0.5 mg/L；空白對照組，使用不含臭氧的無菌水噴澆果實(shí)表面。各處理組臭氧含量見表1。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1噴澆臭氧水將試驗(yàn)樣品置于鋪了三層無菌紗布的托盤中，根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)用噴壺以霧狀立即噴澆新制備的臭氧水，使其表面均勻布滿臭氧水而不成股流下為宜，噴澆后保持5 min，然后翻轉(zhuǎn)果實(shí)噴澆另一面，同樣保持5 min，立即取樣。

1.3.2取樣及微生物數(shù)量統(tǒng)計(jì)于無菌培養(yǎng)皿中注入10 mL無菌水，取無菌棉沾取無菌水擦拭噴澆過臭氧水的全果表面，重復(fù)5次后混勻，即得原液。以稀釋涂布平板法[10]統(tǒng)計(jì)噴澆臭氧水前后果實(shí)表面的微生物數(shù)量。每處理重復(fù)6次，取平均值進(jìn)行微生物計(jì)數(shù)。

每毫升原液中菌落形成單位數(shù)：

CFU/mL=同一稀釋度平均菌落數(shù)×稀釋倍數(shù)×5。

2結(jié)果與分析

2.1噴澆臭氧水對果實(shí)表面細(xì)菌數(shù)量的影響

2.1.1噴澆臭氧水對草莓表面細(xì)菌數(shù)量的影響臭氧水對草莓表面的微生物具有較強(qiáng)的抑制作用（圖1）。隨著臭氧水濃度的增加草莓表面細(xì)菌數(shù)量逐漸下降，無菌水對照組草莓表面細(xì)菌數(shù)量分別是高、中、低濃度臭氧水處理組的3.1倍、2.4倍和1.2倍；高濃度臭氧水對細(xì)菌的抑制作用最強(qiáng)，與無菌水對照組相比抑制率達(dá)到67.96%。

2.1.2噴澆臭氧水對番茄表面細(xì)菌數(shù)量的影響噴澆臭氧水對番茄表面細(xì)菌數(shù)量的影響趨勢與草莓相同，也是隨著臭氧水濃度的增加番茄表面細(xì)菌數(shù)量逐漸下降（圖2）。無菌水對照組番茄表面細(xì)菌數(shù)量分別是高、中、低濃度臭氧水處理組的5.1倍、3.8倍和1.8倍；高濃度臭氧水對細(xì)菌的抑制作用最強(qiáng)，與無菌水對照組相比抑制率達(dá)到80.30%，高于對草莓表面細(xì)菌的抑制率。

2.1.3噴澆臭氧水對黃瓜表面細(xì)菌數(shù)量的影響噴澆臭氧水對黃瓜表面細(xì)菌數(shù)量的影響趨勢與前兩種果實(shí)相同（圖3）。無菌水對照組黃瓜表面細(xì)菌數(shù)量分別是高、中、低濃度臭氧水處理組的6.9倍、4.4倍和1.7倍；高濃度臭氧水對細(xì)菌的抑制作用最強(qiáng)，與無菌水對照組相比抑制率達(dá)到85.45%。

從上述分析可以看出，不論番茄還是黃瓜，高、中、低濃度臭氧水對其表面細(xì)菌的抑制作用都明顯高于草莓，可見果實(shí)表面的物理性狀也是影響臭氧水作用的重要因素，具有表面光滑、無絨毛、無凸起等特征的果實(shí)更易受臭氧水作用。

2.2噴澆臭氧水對果實(shí)表面真菌數(shù)量的影響

2.2.1噴澆臭氧水對草莓表面真菌數(shù)量的影響由圖4可知，隨著臭氧水濃度的增加，草莓表面真菌數(shù)量逐漸下降，無菌水對照組草莓表面真菌數(shù)量分別是高、中、低濃度臭氧水處理組的4.8倍、2.8倍和2.4倍；高濃度臭氧水對真菌的抑制作用最強(qiáng)，與無菌水對照組相比抑制率達(dá)到79.17%。

2.2.2噴澆臭氧水對番茄表面真菌數(shù)量的影響噴澆臭氧水對番茄表面真菌數(shù)量的影響具有與草莓相同的作用趨勢（圖5）。隨著臭氧水濃度的增加番茄表面真菌數(shù)量逐漸下降，無菌水對照組番茄表面真菌數(shù)量分別是高、中、低濃度臭氧水處理組的3.3倍、1.4倍和1.1倍；高濃度臭氧水對真菌的抑制作用最強(qiáng)，與無菌水對照組相比抑制率達(dá)到69.70%。endprint

2.2.3噴澆臭氧水對黃瓜表面真菌數(shù)量的影響由圖6可以看出，高、中、低濃度臭氧水對黃瓜表面真菌都有一定的抑制作用，無菌水對照組真菌數(shù)最高，分別是其2.3倍、1.8倍和1.5倍。高濃度臭氧水對真菌的抑制作用最強(qiáng)，與無菌水對照組相比抑制率達(dá)到56.52%。

2.3噴澆臭氧水對果實(shí)表面放線菌數(shù)量的影響

2.3.1噴澆臭氧水對草莓表面放線菌數(shù)量的影響果實(shí)表面細(xì)菌數(shù)量最多，其次是放線菌。噴澆臭氧水不僅能夠抑制果實(shí)表面細(xì)菌和真菌的生長發(fā)育，同時也能抑制放線菌的生長。由圖7可知，草莓表面放線菌數(shù)量約為585 CFU，噴澆臭氧水后放線菌數(shù)量明顯下降，臭氧水濃度越高放線菌數(shù)量越少，其抑制率越高。無菌水對照組草莓表面放線菌數(shù)量分別是高、中、低濃度臭氧水處理組的1.9倍、1.4倍和1.3倍；高濃度臭氧水對放線菌的生長抑制作用最強(qiáng)，與無菌水對照組相比抑制率達(dá)到46.15%。

2.3.2噴澆臭氧水對番茄表面放線菌數(shù)量的影響由圖8可知，無菌水對照組番茄表面放線菌數(shù)量分別是高、中、低濃度臭氧水處理組的2.1倍、1.3倍和1.3倍；高濃度臭氧水對放線菌的抑制作用最強(qiáng)，與無菌水對照組相比抑制率達(dá)到53.13%。

2.3.3噴澆臭氧水對黃瓜表面放線菌數(shù)量的影響黃瓜表面較光滑，易于與臭氧水相互作用，因此其對黃瓜表面放線菌的抑制率略高于草莓。無菌水對照組黃瓜表面放線菌數(shù)量分別是高、中、低濃度臭氧水處理組的2.3倍、1.9倍和1.3倍；高濃度臭氧水對放線菌的抑制作用最強(qiáng)，與無菌水對照組相比抑制率達(dá)到56.25%。

3討論與結(jié)論

噴澆臭氧水能有效抑制果實(shí)表面微生物的生長發(fā)育，甚至將其殺滅，這與臭氧的強(qiáng)氧化性有較大關(guān)系。它能破壞分解微生物的細(xì)胞膜，很快地擴(kuò)散透進(jìn)細(xì)胞內(nèi)，氧化分解細(xì)菌內(nèi)部氧化葡萄糖所必須的葡萄糖氧化酶等；也可以直接與細(xì)菌、病毒發(fā)生作用，破壞細(xì)胞，分解核糖核酸，脫氧核糖核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)類和多糖等大分子聚合物，使細(xì)菌的代謝和繁殖過程遭到破壞[11]。果實(shí)表面噴澆臭氧水的濃度與微生物的抑制作用有明顯的相關(guān)性，例如草莓無菌水對照組表面細(xì)菌數(shù)量分別是高、中、低濃度臭氧水處理組的3.1倍、2.4倍和1.2倍；真菌數(shù)量分別是其4.8倍、2.8倍和2.4倍；放線菌數(shù)量分別是其1.9倍、1.4倍和1.3倍。由此可見，隨著噴澆臭氧水濃度的升高，果實(shí)表面細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量不斷下降，其對微生物的抑制率不斷增加，高濃度處理組的抑制率最高，其中最高抑制率為85.45%，這與安玥琦[12]、喬彩云[13]等的研究結(jié)果一致。但是因?yàn)槌粞鯓O不穩(wěn)定，濃度越大揮發(fā)的可能性越大，因此，找到一個既能有效抑制果實(shí)表面微生物又能控制好臭氧劑量的平衡點(diǎn)至關(guān)重要。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，雖然臭氧水對果實(shí)表面微生物具有廣泛的抑制作用，但對不同種類微生物的抑制作用存在差異，例如高劑量臭氧水對番茄表面細(xì)菌、真菌和放線菌的抑制率分別為80.30%、69.70%和53.13%，其他處理組研究數(shù)據(jù)也有相似的結(jié)果，可以得出結(jié)論臭氧水對細(xì)菌的抑制作用最強(qiáng)，其次是真菌。這可能與細(xì)菌和真菌的種屬差異有關(guān)：細(xì)菌是原核細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器較少，絕大多數(shù)生化反應(yīng)都在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)進(jìn)行，因此臭氧相關(guān)分子一旦擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，就會大量破壞細(xì)胞內(nèi)的各種活性物質(zhì)和生化反應(yīng)；而真菌是真核細(xì)胞，除了細(xì)胞膜還有大量單層和雙層膜包被的細(xì)胞器，雖然臭氧相關(guān)分子能擴(kuò)散入細(xì)胞，只要達(dá)不到破壞細(xì)胞器膜的程度，真菌仍然可以進(jìn)行部分生化反應(yīng)，進(jìn)而完成生長和繁殖。

果實(shí)的外部形態(tài)特征也是影響臭氧水對微生物抑制效果的一個重要因素。果實(shí)表面凹凸不平或者有絨毛等附屬物，其表面微生物的數(shù)量相對來說較高，而臭氧水需要噴澆到果實(shí)表面在水環(huán)境中才能起作用，因此相對來說果實(shí)表面越平坦、無附屬物其抑制效果越佳。Khadre等[14]也認(rèn)為表面比較平滑的果實(shí)，是適合臭氧水作用的優(yōu)良材料。

綜上所述，噴澆臭氧水能夠有效抑制果實(shí)表面的細(xì)菌、真菌和放線菌，其抑制效率隨臭氧水濃度的增加而增加；同時對細(xì)菌的抑制作用明顯強(qiáng)于真菌和放線菌；果實(shí)表面特性不同也會影響臭氧水抑菌功能的發(fā)揮，對番茄和黃瓜表面微生物的抑制效果明顯好于對草莓的。

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收稿日期：2017-03-24

基金項(xiàng)目：山東省科技重大專項(xiàng)（2015ZDXX0502B02）；中國博士后基金項(xiàng)目（2015M582121）；校企聯(lián)合基金項(xiàng)目（史丹利集團(tuán)）

作者簡介：李玉菲（1989—），女，在讀碩士研究生，主要從事環(huán)境微生物學(xué)研究。E-mail：fangfei20092009@126.com

通訊作者：丁延芹（1973—），教授，主要從事環(huán)境微生物學(xué)研究。E-mail：dingyq6885@163.comendprint