果蔬洗滌鹽對(duì)大腸桿菌殺菌效果的研究

楊 振，崔志強(qiáng)

(中鹽國本鹽業(yè)有限公司，天津 300459)

在人類膳食結(jié)構(gòu)中，蔬菜和水果是重要的兩大類植物性食物。自20世紀(jì)80年代以來，大量的流行病學(xué)調(diào)查資料顯示，蔬菜、水果的攝入量與心腦血管疾病、Ⅱ型糖尿病以及一些腫瘤的發(fā)病率、死亡率呈負(fù)相關(guān)[1]。有研究表明，增加水果和蔬菜的攝入可有效預(yù)防或緩解心臟病、癌癥、糖尿病等多種疾病，甚至可能降低患抑郁癥的幾率。WHO建議每人每天攝入不少于400 g的水果和蔬菜。然而，新鮮的水果和蔬菜表面寄生了許多致病菌、果木傳染病菌，可直接傳染給人類，造成人類患病甚至大規(guī)模傳染病的流行[2]。

目前，市場(chǎng)上可見的果蔬洗滌劑基本是以表面活性劑、消毒殺菌劑等成分組合制得的果蔬洗滌劑產(chǎn)品，所用的表面活性劑(如烷基苯磺酸鹽ABS)和消毒殺菌劑為化學(xué)合成物品，多數(shù)用于沐浴產(chǎn)品中作為乳化劑和殺菌劑，用于洗滌瓜果蔬菜后，如果沖洗不完全，其殘留又會(huì)對(duì)人的身體造成影響[3]。鹽本身具有較好的消毒、殺菌功效，并且在中國傳統(tǒng)方法上也常用食鹽水浸泡來清洗果蔬，以達(dá)到殺滅微生物和細(xì)菌的功效。該研究所采用的果蔬洗滌鹽是以食用鹽為主料，添加某種堿性物質(zhì)，并輔以其他成分進(jìn)行合理配比研制而成，并研究其對(duì)大腸桿菌的殺菌效果。

1 主要實(shí)驗(yàn)材料

果蔬洗滌鹽、大腸桿菌8099、營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基、卵磷脂、甘氨酸、吐溫80等。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 果蔬洗滌鹽的配制

根據(jù)堿性物質(zhì)的添加比例不同，配制五種配方的果蔬洗滌鹽，并分別命名為配方1、配方2、配方3、配方4和配方5。

2.2 中和劑的選擇

根據(jù)QB/T 2738-2012[4]中7.2.3中和劑鑒定試驗(yàn)方法：為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)所測(cè)樣品對(duì)微生物的殺滅作用，殺菌試驗(yàn)中要求選擇適當(dāng)中和劑。所選中和劑不僅能及時(shí)中止抗菌洗劑對(duì)微生物的抑殺作用，且中和劑本身與所測(cè)樣品的反應(yīng)產(chǎn)物(即中和產(chǎn)物)對(duì)微生物無抑制或殺滅作用，對(duì)培養(yǎng)基無不良影響。

幾種常見的中和劑有：

(1) 硫代硫酸鈉、蒸餾水。

(2) 磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、卵磷脂、甘氨酸、吐溫、蒸餾水。

(3) 磷酸二氫鉀、磷酸氫二鈉、卵磷脂、吐溫、蒸餾水。

(4) 吐溫、硫代硫酸鈉、磷酸鹽緩沖溶液。

作用時(shí)間15 min，選擇配方1和配方5，作用濃度分別為0.5%和0.2%，以誤差率為指標(biāo)，試驗(yàn)不同中和劑對(duì)果蔬洗滌鹽樣品和大腸桿菌的中和作用。誤差率公式見公式(1)，三組平均數(shù)為3組、4組、5組的平均數(shù)；中和劑鑒定試驗(yàn)原則見表1；試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。

(1)

表1 中和劑鑒定試驗(yàn)原則Tab.1 Principle of neutralizer identification test

表2 中和劑選擇試驗(yàn)設(shè)計(jì)Tab.2 Test design of nurtralizxer selection

2.3 果蔬洗滌鹽對(duì)大腸桿菌殺菌條件的篩選

根據(jù)QB/T 2738-2012《日化產(chǎn)品抗菌抑菌效果的評(píng)價(jià)方法》，以大腸桿菌為試驗(yàn)菌種，通過單因素和正交試驗(yàn)，評(píng)價(jià)果蔬洗滌鹽的殺菌效果，并篩選出最優(yōu)作用條件組合。根據(jù)QB/T 2738-2012中的7.2.7 抗菌效果評(píng)價(jià)表，殺菌率≥90%，表明樣品具有殺菌作用。

2.3.1 果蔬洗滌鹽對(duì)大腸桿菌殺菌作用條件的單因素實(shí)驗(yàn)

2.3.1.1 配方篩選

在作用濃度1%、0.5%、0.33%，作用時(shí)間15 min條件下，以殺菌率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，試驗(yàn)五組配方樣品對(duì)大腸桿菌的殺菌效果。殺菌率公式見公式(2)。

(2)

式中：Ⅰ——對(duì)照樣品平均菌落數(shù)；Ⅱ——試驗(yàn)樣品平均菌落數(shù)。

2.3.1.2 作用濃度篩選

在作用時(shí)間15 min條件下，試驗(yàn)濃度分別為0.2%、0.5%、1%、1.5%和2%，以殺菌率為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行效果實(shí)驗(yàn)。

2.3.1.3 作用時(shí)間篩選

在作用濃度0.5%和0.2%條件下，作用時(shí)間分別為3 min、5 min、10 min和15 min，以殺菌率為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行效果實(shí)驗(yàn)。

2.3.2 正交試驗(yàn)

選用L9(34)正交表，以配方、作用濃度和作用時(shí)間為三個(gè)因素，以殺菌率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，篩選樣品對(duì)大腸桿菌殺菌作用的最優(yōu)條件。

3 結(jié)果與討論

3.1 中和劑的選擇

大腸桿菌中和劑的選擇實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3，中和劑試驗(yàn)要求誤差率不超15%。由表3可知，1號(hào)中和劑(硫代硫酸鈉)對(duì)樣品幾乎無中和作用，可能是因?yàn)榱虼蛩徕c適合于氯型、強(qiáng)氧化型的消毒劑，說明該果蔬洗滌鹽并非氧化作用殺菌；2號(hào)中和劑(卵磷脂、甘氨酸、吐溫80)由于含有甘氨酸，會(huì)改變混合液的等電點(diǎn)，使吐溫80+卵磷脂+PBS的組合作用大大降低，因此2號(hào)中和劑中和效果很差；4號(hào)中和劑(吐溫80)不完全適用于此果蔬洗滌鹽，由于4號(hào)中和劑中含有和1號(hào)中和劑相同的硫代硫酸鈉，并且含有表面活性劑吐溫80，因此可能是表面活性劑吐溫80起主要作用，所以中和劑4號(hào)并不完全適合于此樣品。3號(hào)中和劑(卵磷脂、吐溫80)的中和效果最好，兩組實(shí)驗(yàn)誤差率都在15%以內(nèi)，因此最終選擇3號(hào)中和劑。

表3 大腸桿菌殺菌實(shí)驗(yàn)四種中和劑的平均誤差率Tab.3 The average error rate of four neutralizers experiment of E.coil %

3.2 果蔬洗滌鹽對(duì)大腸桿菌殺菌條件的篩選

3.2.1 果蔬洗滌鹽對(duì)大腸桿菌殺菌作用條件的單因素實(shí)驗(yàn)

3.2.1.1 配方篩選

選擇3號(hào)中和劑為實(shí)驗(yàn)用中和劑，在作用濃度1%，作用時(shí)間15 min條件下試驗(yàn)五組配方的殺菌效果，由于五組實(shí)驗(yàn)平均殺菌率都為100%，因此將樣品濃度進(jìn)行稀釋。在作用濃度1%、0.5%、0.33%，作用時(shí)間15 min條件下，以殺菌率為指標(biāo)，進(jìn)行殺菌效果實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 五組配方的殺菌率Tab.4 Bactericidal rate of five groups of formula %

由表4可知，各樣品對(duì)大腸桿菌的殺菌效果都很好，隨著濃度的降低，配方1樣品的殺菌率有降低趨勢(shì)，其余樣品平均殺菌率均為100%；此外，在濃度為0.5%條件下，配方1和配方2兩組樣品的溶解性相似，并且優(yōu)于其它三組配方的溶解性。綜合考慮，選擇對(duì)大腸桿菌殺菌效果較好的配方2進(jìn)行后續(xù)的單因素實(shí)驗(yàn)。

3.2.1.2 作用濃度篩選

選擇3號(hào)中和劑，配方2，作用時(shí)間15 min條件下，試驗(yàn)濃度分別為0.2%、0.5%、1%、1.5%和2%，以平均殺菌率為指標(biāo)，進(jìn)行殺菌效果實(shí)驗(yàn)。結(jié)果見表5。由表可知，在濃度為0.5%、1%、1.5%以及2%時(shí)，對(duì)大腸桿菌的平均殺菌率為100%，濃度為0.2%時(shí)對(duì)大腸桿菌的平均殺菌率為99.44%。因此，選擇濃度0.2%和0.5%進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

表5 在不同濃度下配方2樣品對(duì)大腸桿菌的平均殺菌率Tab.5 Average bactericidal rate of formula 2 sample to E.coil at different concentrations

3.2.1.3 作用時(shí)間篩選

選擇3號(hào)中和劑，配方2，在濃度0.5%和0.2%條件下，作用3 min、5 min、10 min和15 min，以平均殺菌率為指標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6和表7。

表6 0.5%濃度條件下的平均殺菌率Tab.6 Average bactericidal rate of 0.5% concentration

表7 0.2%濃度條件下的平均殺菌率Tab.7 Average bactericidal rate of 0.2% concentration

由表6、表7可知，同一樣品，在相同作用濃度下，隨著作用時(shí)間的延長(zhǎng)，殺菌率逐漸增大。在濃度0.5%條件下，作用5 min、10 min和15 min均達(dá)到很好效果；在作用濃度0.2%條件下，作用10min和15 min均能達(dá)很好的效果。

3.2.2 果蔬洗滌鹽對(duì)大腸桿菌殺菌作用條件的正交試驗(yàn)

對(duì)大腸桿菌殺菌作用條件的正交試驗(yàn)選用L9(34)正交表，以配方、作用濃度和作用時(shí)間為三個(gè)因素，殺菌率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定最優(yōu)條件。正交因素水平見表8，正交試驗(yàn)結(jié)果見表9，方差分析結(jié)果見表10。

表8 正交因素水平表Tab.8 Level table of orthogonal factors

表9 正交試驗(yàn)直觀分析表Tab.9 Visual analysis table of orthogonal test

依據(jù)方差分析方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯著的因素應(yīng)當(dāng)選擇其最佳水平，其余不具有顯著性的因素應(yīng)當(dāng)結(jié)合其他因素考慮。從以上分析的差異可以看出，三種因素的變化對(duì)殺菌率均無顯著影響。

依據(jù)直觀的分析方法，極差差異越大，表明該因素的變化對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響越大，反之對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響較小。從以上直觀分析來看，條件的變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響從大到小依次為：作用濃度>樣品配方>作用時(shí)間。在正交試驗(yàn)表中，最佳殺菌條件組合為A3B1C3，即配方3，作用濃度1%，作用時(shí)間10 min，經(jīng)驗(yàn)證該條件組合的殺菌率為100%。

表10 方差分析表Tab.10 Analysis of variance

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)研究開發(fā)的果蔬洗滌鹽產(chǎn)品是以食用鹽為主料，加入某種堿性物質(zhì)，并輔以其他成分按一定配比混合制備而成，無添加化學(xué)合成的表面活性劑和殺菌劑，是一種綠色、安全、環(huán)保的果蔬洗滌鹽。經(jīng)單因素和正交試驗(yàn)，最終篩選出配方3，作用濃度1%，作用時(shí)間10 min為最優(yōu)作用條件，此條件下，對(duì)大腸桿菌的殺菌率為100%。