乙醇-超聲清洗無(wú)核白葡萄干工藝研究

智 頡，黃文書,2,*，麥爾哈巴·艾合麥提，杜彬花

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)博士后流動(dòng)站，新疆 烏魯木齊 830052；3.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052）

葡萄干被認(rèn)為是一種健康的零食，其保留了葡萄中的多種營(yíng)養(yǎng)與功效，含有豐富的碳水化合物及礦物質(zhì)[1-2]。無(wú)核白葡萄干是新疆著名特產(chǎn)之一，在制干過(guò)程中葉綠素得到部分保留，也基本保持了新鮮葡萄的天然風(fēng)味[3]，因此所制得的葡萄干色澤碧綠，果肉柔軟，味道酸甜。綠色葡萄干主要是采用蜂眼式透風(fēng)晾房陰干的傳統(tǒng)干制方法[4]，因此成品衛(wèi)生質(zhì)量較差，除了有較多的泥沙、灰塵等雜質(zhì)外，葡萄干表面還會(huì)有微生物、蟲(chóng)卵附著以及促干劑殘留[5]。紅色葡萄干經(jīng)粗加工、清洗烘干和分裝處理后，其安全衛(wèi)生品質(zhì)得到提高，有利于進(jìn)一步加工和銷售[6]。但對(duì)于綠葡萄干，由于水洗過(guò)程中葡萄皮破損吸水，易導(dǎo)致褐變，尤其在后期的貯藏過(guò)程中褐變速度大大加快，難以保綠[7]，因此綠色葡萄干通常不進(jìn)行清洗，泥沙、塵土、微生物含量較高。由于衛(wèi)生質(zhì)量差，新疆綠葡萄干雖為特色產(chǎn)品，卻始終在中低端市場(chǎng)徘徊，難以進(jìn)入高端市場(chǎng)和國(guó)外市場(chǎng)，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值無(wú)法充分實(shí)現(xiàn)。合適的清洗方式對(duì)葡萄干特別是綠葡萄干的精加工起著決定性作用。因此找到一種既能提高產(chǎn)品衛(wèi)生品質(zhì)同時(shí)又能保持產(chǎn)品綠色特征的清洗方式，是提升新疆無(wú)核白綠葡萄干產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵。目前，果蔬清洗方式主要是水洗，常常輔助氣泡清洗或毛刷清洗。但清洗后機(jī)械損傷大，耗水量大，水分浸入細(xì)胞內(nèi)不易去除[8]。超聲波清洗已在工業(yè)、制造業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、精密儀器等方面廣泛應(yīng)用[9]。較傳統(tǒng)水清洗，超聲波清洗有著明顯的優(yōu)勢(shì)，利用超聲波空化作用及伴隨的熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)[10-11]等能對(duì)物件進(jìn)行快速有效的清洗，對(duì)果蔬的損傷小，對(duì)形狀規(guī)則、表面不平的果蔬也有較好的清洗效果，因此超聲清洗在果蔬和中草藥清洗上均有應(yīng)用[12-17]，并且超聲波具有一定降解有機(jī)農(nóng)藥[18-20]、殺菌[10,21-24]及防治果蔬病蟲(chóng)害的作用[25]。

本試驗(yàn)將超聲清洗技術(shù)應(yīng)用于表皮褶皺較多的葡萄干，同時(shí)以高濃度乙醇溶液作為清洗介質(zhì)對(duì)綠葡萄干進(jìn)行快速清洗，通過(guò)研究在不同條件下乙醇-超聲清洗對(duì)無(wú)核白葡萄干清洗、殺菌效果的影響，為綠色葡萄干新的清洗技術(shù)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

無(wú)核白葡萄干：購(gòu)自烏魯木齊市北園春干果批發(fā)市場(chǎng)，具有無(wú)核白葡萄干固有的風(fēng)味、無(wú)異味，無(wú)蟲(chóng)蛀，無(wú)霉變。

無(wú)水乙醇：分析純，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；苯酚、蔗糖、濃硫酸：均為分析純，購(gòu)自天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司；平板計(jì)數(shù)瓊脂、孟加拉紅培養(yǎng)基：均為生物試劑，購(gòu)自北京奧博星生物試劑有限公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備

SK2200H型超聲波清洗器，KQ-250DE型超聲波清洗器，JPCQ1028型超聲波清洗器，F(xiàn)A2104N型電子天平，N-1001型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，TU-1810型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，LDZX-50KB型立式壓力蒸汽滅菌鍋。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

清洗次數(shù)：在室溫，85%乙醇，59 kHz，液料比 1.5∶1（mL/g），每次超聲時(shí)間0.25 min的條件下，分別在清洗次數(shù)為第1次、第2次、第3次、第4次、第5次時(shí)取樣，進(jìn)行潔凈度分級(jí)；對(duì)同一樣品清洗5次，分別單獨(dú)收集每一次清洗后的乙醇溶液，測(cè)定可溶性糖含量，每個(gè)處理重復(fù)3次。

超聲溫度：在 85%乙醇，59 kHz，液料比 1.5∶1（mL/g），清洗2次，每次超聲時(shí)間1.75 min的條件下，分別在超聲溫度為 10、20、30、40、50 ℃時(shí)取樣，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，每個(gè)處理重復(fù)3次。

超聲時(shí)間：在室溫，85%乙醇，59 kHz，液料比 1.5∶1（mL/g），清洗2次的條件下，分別在每次超聲時(shí)間為0.25、1.00、1.75、2.50、3.25 min 時(shí)取樣，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，每個(gè)處理重復(fù)3次。

超聲頻率：在室溫，85%乙醇，液料比 1.5∶1（mL/g），清洗2次，每次超聲時(shí)間1.75 min的條件下，分別在超聲頻率為28、40、59 kHz時(shí)取樣，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，每個(gè)處理重復(fù)3次。

液料比：在室溫，85%乙醇，59 kHz，清洗2次，每次超聲時(shí)間1.75 min的條件下，分別在液料比為1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1、3∶1（mL/g）時(shí)取樣，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，每個(gè)處理重復(fù)3次。

乙醇濃度：在室溫，59 kHz，液料比 1.5∶1（mL/g），清洗2次，每次超聲時(shí)間1.75 min的條件下，分別在乙醇濃度為80%、85%、90%、95%、100%時(shí)取樣，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，每個(gè)處理重復(fù)3次。

本試驗(yàn)中無(wú)核白葡萄干清洗效果通過(guò)潔凈度指數(shù)來(lái)表示。清洗效果越好，潔凈度指數(shù)越高。但超聲波對(duì)植物細(xì)胞和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)有破壞作用[26-27]，隨著超聲波作用的增強(qiáng)，葡萄干表皮破損程度增加，使葡萄干內(nèi)的可溶性糖溶出增加。因此利用超聲波將葡萄干表面泥沙清除，同時(shí)應(yīng)控制超聲波處理?xiàng)l件，盡量減少超聲波對(duì)葡萄干表皮的破損。

1.2.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.2.1 可溶性糖含量

參考文獻(xiàn)[28]修改如下：取50 g無(wú)核白葡萄干用一定體積的乙醇溶液超聲清洗后，用較大孔徑的篩網(wǎng)過(guò)濾，得到的濾液用于可溶性糖的測(cè)定。取濾液1.25 mL旋蒸干，用蒸餾水復(fù)溶至50mL，從中取0.5 mL測(cè)定可溶性糖含量。

1.2.2.2 潔凈度指數(shù)

每個(gè)處理隨機(jī)抽取10顆無(wú)核白葡萄干，用60~100倍放大鏡觀察其表面灰塵顆粒和皮渣殘留量，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)表1。

表1 乙醇-超聲清洗綠葡萄干潔凈度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Grading standard of cleanliness for ethanol-ultrasound cleaning of green raisins

1.2.2.3 殺菌率

根據(jù)GB4789.2—2016[29]測(cè)定菌落總數(shù)和GB4789.15—2016[30]測(cè)定霉菌數(shù)，修改如下：稱取25 g樣品置于盛有225 mL生理鹽水的無(wú)菌錐形瓶中，充分混勻，對(duì)無(wú)核白葡萄干表面微生物進(jìn)行測(cè)定。無(wú)核白葡萄干表面微生物的殺菌效果用殺菌率表示。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS19軟件進(jìn)行差異顯著性分析，Origin8.5軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 超聲波清洗對(duì)無(wú)核白葡萄干清洗效果的影響

2.1.1 超聲波次數(shù)對(duì)無(wú)核白葡萄干清洗效果的影響

由圖1可得，第1次超聲清洗綠葡萄干潔凈度指數(shù)為0.9，從第2次起潔凈度指數(shù)均為0.95。清洗綠葡萄干的同時(shí)也使葡萄干內(nèi)部的可溶性物質(zhì)溶出，以可溶性糖作為衡量可溶性物質(zhì)溶出的指標(biāo)。綠葡萄干第2次清洗的乙醇溶液中可溶性糖含量最高，并與第1次有極顯著差異（P＜0.01），因此選擇清洗2次可以達(dá)到較好的清洗效果，同時(shí)盡可能減少綠葡萄干內(nèi)部可溶物質(zhì)的溶出量。

2.1.2 超聲波溫度對(duì)綠葡萄干清洗效果的影響

由圖2可知，不同超聲溫度處理下綠葡萄干潔凈度指數(shù)均在0.9以上，且不同溫度下清洗的葡萄干潔凈度無(wú)顯著差異。因此超聲清洗時(shí)介質(zhì)溫度在10~50℃對(duì)葡萄干潔凈效果無(wú)影響。而介質(zhì)溫度在10~30℃間溶出的可溶性糖含量無(wú)顯著性差異，40℃時(shí)可溶性糖含量極顯著提高（P＜0.01），此試驗(yàn)結(jié)果與林啟訓(xùn)等[31]的研究結(jié)果趨勢(shì)一致。因此超聲清洗時(shí)介質(zhì)溫度為室溫即可。

2.1.3 超聲波時(shí)間對(duì)綠葡萄干清洗效果的影響

由圖3可以看出，每次超聲時(shí)間為0.25 min時(shí)，清洗效果最差，每次超聲時(shí)間大于1 min時(shí)清洗效果較好，僅有少量的皮渣和塵土顆粒存在于葡萄干較深的褶皺中。每次超聲時(shí)間與溶出的可溶性糖含量成正相關(guān)，各超聲時(shí)間之間均有極顯著差異（P＜0.01），林啟訓(xùn)等[31]和趙鵬[32]的研究也表明在較短時(shí)間內(nèi)可溶性糖隨著超聲時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。因此每次超聲時(shí)間1 min較好。

2.1.4 超聲波頻率對(duì)綠葡萄干清洗效果的影響

如圖4所示，超聲頻率為40 kHz時(shí)，潔凈度指數(shù)最高為0.975，幾乎所有葡萄干表面及褶皺深處的皮渣和灰塵顆粒都被清洗干凈；29 kHz清洗后的葡萄干在褶皺深處還有少量泥沙；相對(duì)29 kHz，59 kHz對(duì)葡萄干較窄較深的褶皺清洗效果表現(xiàn)更好。較高的超聲頻率更利于清除細(xì)小縫隙及微孔內(nèi)的污物[33]。28 kHz與40 kHz的超聲條件下可溶性糖含量具有顯著性差異（P＜0.05），但無(wú)極顯著性差異，超聲頻率為59 kHz時(shí)可溶性糖含量最高，為423.67 mg/100 g，極顯著高于其他處理（P＜0.01）。因此采用40 kHz超聲清洗綠葡萄干較好。

2.1.5 液料比對(duì)綠葡萄干清洗效果的影響

由圖5可得，不同液料比處理下綠葡萄干潔凈度指數(shù)均大于0.9，其表面灰塵顆粒及皮渣幾乎全被洗出，因此葡萄干潔凈效果不受液料比的影響。隨著液料比的增加可溶性糖含量也隨之升高，當(dāng)液料比超過(guò)2∶1（mL/g）后，可溶性糖含量極顯著增加（P＜0.01）。趙鵬[32]用超聲提取款冬花多糖時(shí)，提取率隨液料比增加呈先上升再趨于平緩。本試驗(yàn)中可溶性糖含量呈上升趨勢(shì)，可能是液料比小且超聲時(shí)間短所致。當(dāng)液料比為1∶1（mL/g）時(shí)乙醇溶液剛剛浸沒(méi)葡萄干，因此液料比（1.5~2）∶1（mL/g）較好。

2.1.6 乙醇濃度對(duì)綠葡萄干清洗效果的影響

根據(jù)圖6可得，乙醇濃度為80%時(shí)，潔凈度指數(shù)最高，為0.95，但清洗后葡萄干表面明顯變軟；85%和90%乙醇清洗后葡萄干褶皺中有極少量的皮渣和灰塵顆粒，整體清洗效果較好。隨著乙醇濃度的升高，清洗液中可溶性糖含量降低，85%乙醇和90%乙醇之間無(wú)顯著性差異，陳宏陽(yáng)等[34]研究表明，乙醇濃度越低越有利于可溶性糖的溶出。因此采用85%乙醇溶液清洗較好。

2.2 超聲波清洗對(duì)殺菌效果的影響

2.2.1 超聲波溫度對(duì)殺菌效果的影響

未清洗的綠葡萄干表面菌落總數(shù)為3.36lg(CFU/g)，霉菌數(shù)為3.47 lg(CFU/g)。由表2可知，在不同溫度處理下各菌落總數(shù)及霉菌數(shù)間均不具有顯著差異，殺菌率均高于95%，因此各超聲溫度對(duì)微生物殺菌效果的影響無(wú)顯著性差異。

表2 超聲溫度對(duì)綠葡萄干表面微生物數(shù)及殺菌率的影響Table 2 Effect of ultrasonic temperature on microbial number and sterilization rate on green raisins

2.2.2 每次超聲波時(shí)間對(duì)殺菌效果的影響

由表3可知，在不同處理時(shí)間下經(jīng)乙醇-超聲清洗后葡萄干表面的菌落總數(shù)、霉菌數(shù)均無(wú)顯著差異，菌落總數(shù)和霉菌數(shù)的殺菌率均達(dá)到99%以上，所以每次超聲時(shí)間對(duì)殺菌效果的影響無(wú)顯著性差異。

表3 每次超聲時(shí)間對(duì)綠葡萄干表面微生物數(shù)及殺菌率的影響Table 3 Effect of ultrasonic time on microbial number and sterilization rate on green raisins

2.2.3 超聲波頻率對(duì)綠葡萄干清洗效果的影響

根據(jù)表4可見(jiàn)，超聲頻率為28 kHz時(shí)，葡萄干表面的菌落總數(shù)與59 kHz間有顯著性差異（P＜0.05）；霉菌數(shù)與其他超聲頻率間均有顯著性差異（P＜0.05）。超聲頻率為40 kHz和59 kHz時(shí)，菌落總數(shù)和霉菌數(shù)間無(wú)顯著差異，并有較好的殺菌效果。因此超聲頻率對(duì)葡萄干表面微生物的殺菌效果影響較大，隨著超聲頻率的升高，殺菌率也隨之升高，與Phull等[35]的研究結(jié)果一致。

表4 超聲頻率對(duì)綠葡萄干表面微生物數(shù)及殺菌率的影響Table 4 Effect of ultrasonic frequency on microbial number and sterilization rate on green raisins

2.2.4 液料比對(duì)殺菌效果的影響

由表5可知，不同液料比處理后葡萄干表面的菌落總數(shù)及霉菌數(shù)無(wú)顯著性差異。在液料比為1.5∶1（mL/g）時(shí)，菌落總數(shù)為 1.4 lg(CFU/g)，而霉菌并未檢出，可能是因?yàn)槲⑸镌谥苽渚褐蟹植疾痪隆?/p>

2.2.5 乙醇濃度對(duì)殺菌效果的影響

根據(jù)表6可得，不同乙醇濃度處理后葡萄干表面的菌落總數(shù)和霉菌數(shù)的殺菌效果無(wú)顯著性差異，且菌落總數(shù)殺菌率均大于96%，霉菌殺菌率均大于98%。由此可得，在乙醇濃度80%~100%范圍內(nèi)，葡萄干表面的殺菌率不受乙醇濃度的影響。

表5 液料比對(duì)綠葡萄干表面微生物數(shù)及殺菌率的影響Table 5 Effect of liquid-material ratio on microbial number and sterilization rate on green raisins

表6 乙醇濃度對(duì)綠葡萄干表面微生物數(shù)及殺菌率的影響Table 6 Effect of ethanol concentration on microbial number and sterilization rate on green raisins

3 結(jié)論

（1）超聲次數(shù)對(duì)綠葡萄干的清洗效果具有影響，第2次開(kāi)始潔凈度指數(shù)不再變化，因此選擇清洗2次為最佳清洗次數(shù)。

（2）超聲介質(zhì)的溫度對(duì)綠葡萄干潔凈效果無(wú)顯著影響，10~30℃時(shí)溶出的可溶性糖較少，故超聲清洗綠葡萄干采用室溫最佳。

（3）超聲時(shí)間對(duì)綠葡萄干表皮破損影響較大，而每次超聲處理1 min時(shí)即達(dá)到較好的潔凈效果，因此選擇1 min為最佳每次超聲時(shí)間。

（4）超聲頻率對(duì)綠葡萄干殺菌效果有顯著影響，40 kHz與59 kHz殺菌效果較好，但40 kHz頻率下綠葡萄干潔凈度指數(shù)最高，表皮破損最小，故選擇40 kHz為最佳超聲頻率。

（5）綠葡萄干潔凈效果不受液料比影響，液料比與可溶性糖呈正相關(guān)，故液料比為 1.5∶1（mL/g）時(shí)，乙醇消耗量較少，可達(dá)到較好的清洗效果，同時(shí)可溶性糖溶出也較少。因此1.5∶1（mL/g）為最佳液料比。

（6）乙醇濃度為85%和90%時(shí)清洗效果較好，但90%乙醇揮發(fā)性更強(qiáng)，因此85%乙醇為最佳乙醇濃度。

綜上所述，乙醇-超聲清洗無(wú)核白葡萄干的最佳條件為：室溫，85%乙醇溶液，液料比 1.5∶1（mL/g），超聲頻率40 kHz，清洗2次，每次超聲時(shí)間1 min，在此條件下綠色葡萄干衛(wèi)生質(zhì)量得到顯著提高，同時(shí)造成表皮的破損、內(nèi)容物的溶出也較小。