超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理提高鮮切生菜的保鮮效果

孟祥慧，馬鑫敏，谷恒梅，徐琳琳，孫 睿，陳 萍

（吉林農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，吉林長春 130118）

生菜，又稱萵苣，屬菊科萵苣屬，葉片是其主要食用部位。生菜中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)常食用可以降低膽固醇、抗癌和緩解神經(jīng)衰弱等[1?2]。如今鮮切生菜更是受到人們的歡迎，它是一種即食的蔬菜加工產(chǎn)品，食用方便且具有較高的營養(yǎng)價值，在口感和風味方面也深受廣大消費者的喜愛[2]。但新鮮農(nóng)產(chǎn)品經(jīng)過加工后表面細胞會受到破壞，比未加工的農(nóng)產(chǎn)品更容易受到病原菌和微生物污染而導致腐敗[3]。加工后的果蔬也容易因微生物污染導致其品質(zhì)低下和貯藏期變短。

清洗是控制果蔬加工過程中微生物污染的關(guān)鍵點之一[4]。近年來，國內(nèi)外常用的清洗方式包括次氯酸鈉、有機酸、臭氧、超聲波等[5?7]。Inatsu 等[8]發(fā)現(xiàn)次氯酸鈉結(jié)合植酸處理能夠更有效地控制鮮切蔬菜表面的微生物。次氯酸鈉規(guī)定用于清洗果蔬的有效氯含量在100～200 mg/L 之間，由于其顯著的抑菌作用被大家廣泛應(yīng)用[9]。植酸溶液具有較高的螯合活性和較低的pH，細菌細胞由于強酸的作用受損，而強酸與螯合化合物的偶聯(lián)又進一步增強了這種作用[10?11]。一般安全的化學清洗劑可控制鮮切果蔬褐變，提高產(chǎn)品品質(zhì)和貨架期[12]。超聲波是一種由于液體介質(zhì)中的空化效應(yīng)導致微生物失活的新型安全技術(shù)，在食品加工和保鮮中得到廣泛應(yīng)用[13?15]。Fan等[16]采用400 W 超聲波處理鮮切黃瓜，Yin 等[17]研究240 W 超聲波清洗鮮切生菜，結(jié)果均表明可以有效抑制微生物。有效的清洗方法可以降低鮮切果蔬因微生物污染而引起的病害風險和延長鮮切果蔬貯藏期[18]。因此，研究安全且更有效的清洗方法對鮮切果蔬的保鮮具有重要意義。目前，國內(nèi)外對鮮切果蔬的清洗已進行大量研究，但效果仍有待提高。本實驗采用自來水、超聲波、微酸性電解水、超聲波結(jié)合微酸性電解水、超聲波結(jié)合植酸、次氯酸鈉結(jié)合植酸、超聲-次氯酸鈉-微酸性電解水聯(lián)合處理和超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理8 種方法清洗鮮切生菜，從中選出了抑菌效果最優(yōu)的方法超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理，研究該方法對鮮切生菜貯藏品質(zhì)的影響，為新型清洗方式提高鮮切果蔬的保鮮效果提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮生菜 長春吉林農(nóng)業(yè)大學菜市場；大腸桿菌O157:H7（Escherichia coliO157:H7，E.coliO157:H7） 長春軍事獸醫(yī)研究所；胰蛋白胨大豆肉湯、山梨醇麥康凱瓊脂基礎(chǔ)、山梨醇麥康凱添加劑、緩沖蛋白胨水（Buffered Peptone Water，BPW）、無菌均質(zhì)袋、次氯酸鈉、植酸 華益生物有限公司；微酸性電解水（pH(5.87±0.04)） 煙臺方心水處理設(shè)備有限公司。

KQ-300E 型超聲波清洗機 昆山市超聲儀器有限公司；TDL-8M 臺式大容量冷凍離心機 上海盧湘儀離心機儀器有限公司；85-2 恒溫磁力攪拌器國華（常州）儀器制造有限公司；XY-05 拍打式均質(zhì)器 上海凈信實業(yè)發(fā)展有限公司；UV-1800 紫外分光光度計 日本島津公司；PFXi995 全自動分光色度儀 東南科儀公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 菌懸液制備 將大腸桿菌O157:H7 在胰蛋白胨大豆肉湯中37 ℃培養(yǎng)24 h。培養(yǎng)后在6000 r/min離心機中離心10 min。將100 mL 培養(yǎng)物的沉淀在無菌去離子水中洗滌2 次，然后重懸于1 L 無菌去離子水中。最終獲得的菌液濃度為108CFU/mL。

1.2.2 樣品處理 將挑選出的顏色翠綠、無機械損傷、新鮮的生菜作為實驗材料，放入4 ℃冰箱預冷。然后在自來水下沖洗2 min，自然晾干。選擇顏色和大小相同的生菜葉子，切掉它們的中脈，把剩下的葉子切成2～2.5 cm 寬的條狀，以10 g 鮮切生菜作為樣品單位。將10 g 鮮切生菜浸泡在裝有300 mL菌懸液和磁力攪拌棒的無菌燒杯中，樣品浸泡30 min 后，室溫下干燥，然后37 ℃放置在無菌粗濾紙上12 h 備用。

1.2.3 實驗分組及方法 將樣品室溫浸泡于300 mL以下溶液中：A 組：自來水清洗10 min；B 組：超聲波(40 kHz，240 W)清洗10 min；C 組：微酸性電解水(pH(5.87±0.04))清洗10 min；D 組：超聲波結(jié)合微酸性電解水清洗10 min；E 組：超聲波結(jié)合3 g/L 植酸清洗10 min；F 組：100 mg/L 次氯酸鈉結(jié)合植酸分別清洗5 min；G 組：超聲-次氯酸鈉-微酸性電解水聯(lián)合處理：超聲波+次氯酸鈉清洗5 min，然后超聲波+微酸性電解水清洗5 min；H 組：超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理：超聲波+次氯酸鈉清洗5 min，然后超聲波+植酸清洗5 min。經(jīng)消毒劑處理后，用無菌蒸餾水沖洗樣品，置于無菌粗濾紙上30 min，最后進行菌落總數(shù)的測定。同時清洗結(jié)束后，將抑菌效果最好的方法和無菌蒸餾水處理（作為對照組，記作CK 組）的鮮切生菜分別在4 ℃貯藏14 d，每2 d 測定品質(zhì)指標，每組實驗重復3 次。

1.2.4 菌落總數(shù)的測定 10 g 處理后的樣品裝入含有90 mL BPW的無菌袋內(nèi)，用均質(zhì)器均質(zhì)3 min。然后將均質(zhì)后的樣品取0.1 mL 用0.9 mL 無菌BPW連續(xù)稀釋，分別在選擇培養(yǎng)基上鋪平0.1 mL 稀釋液。以含抑菌劑的山梨醇麥康基瓊脂作為選擇培養(yǎng)基，在37 ℃條件下培養(yǎng)大腸桿菌O157:H7 24 h，計數(shù)大腸桿菌O157:H7的活菌數(shù)量，以log CFU/g表示。所有實驗重復3 次。

1.2.5 品質(zhì)指標的測定 質(zhì)量損失率：采用稱量法進行測定，計算公式如下。

總色差（ΔE）：參照Lu 等[19]方法進行測定；過氧化物酶（peroxidases，POD）、多酚氧化酶（polyphenoloxidase，PPO）活性、Vc、葉綠素、水分含量：參照《果蔬采后生理生化實驗指導》[20]方法進行測定；總酚含量：參照Wang 等[21]方法進行測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有實驗均重復3 次，以“平均值±標準誤差”來表示結(jié)果。采用SPSS23.0 軟件進行差異顯著分析（P<0.05 表示差異顯著），以及制圖采用Origin 2018軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同清洗方式對鮮切生菜表面大腸桿菌O157:H7抑菌效果的影響

微生物是影響鮮切果蔬品質(zhì)安全的關(guān)鍵，而清洗是減少微生物不可或缺的環(huán)節(jié)。從圖1 可以看出，比較了自來水、超聲波、微酸性電解水、超聲波結(jié)合微酸性電解水、超聲波結(jié)合植酸、次氯酸鈉結(jié)合植酸、超聲-次氯酸鈉-微酸性電解水聯(lián)合處理和超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理8 種方法對鮮切生菜表面大腸桿菌O157:H7的抑菌效果。清洗前鮮切生菜表面大腸桿菌O157:H7的數(shù)量是7.42 lg CFU/g，清洗后分別是6.93、6.57、5.19、4.85、4.49、4.11、4.26、3.62 lg CFU/g。與其他處理相比，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理對大腸桿菌O157:H7的抑制作用最顯著（P<0.05），大腸桿菌O157:H7的數(shù)量減少了3.80 lg CFU/g，抑菌率達到了99.97%。因此，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理能更有效地抑制大腸桿菌O157:H7的生長。張曉芳等[22]也進一步證實了研究多種清洗技術(shù)協(xié)同作用的必要性。

圖1 不同清洗方式對鮮切生菜表面大腸桿菌O157:H7抑菌效果的影響Fig.1 Effect of different cleaning methods on E.coli O157:H7 bacteriostatic effect of fresh-cut lettuce

2.2 超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理對鮮切生菜質(zhì)量損失率和ΔE的影響

質(zhì)量損失表明果蔬在貯藏期間水分流失，質(zhì)量損失率越大，果蔬萎蔫程度越明顯[23?24]。從圖2a 中可以看出，隨著貯藏時間的延長，處理后的鮮切生菜質(zhì)量損失率逐步增加，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的樣品質(zhì)量損失率更是明顯低于CK 組。貯藏14 d后，CK 組和超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理導致樣品的質(zhì)量損失率分別為7.39%和3.45%。與CK 組相比，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的樣品質(zhì)量損失率降低了3.94%。這可能由于超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理保留了水分子和大分子之間的氫鍵，從而減少了樣品的呼吸代謝，導致水分流失的減少[25]。結(jié)果表明，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理降低了鮮切生菜的失水率和提高了其保鮮效果。

圖2 超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理對鮮切生菜質(zhì)量損失率（a）和ΔE（b）的影響Fig.2 Effect of US-NaClO-phytic acid on weight loss (a)and ΔE (b) of fresh-cut lettuce

ΔE是重要的品質(zhì)指標之一[26]，它也是鮮切生菜品質(zhì)下降的主要表現(xiàn)之一。由圖2b 可看出，在貯藏期間，處理后的樣品ΔE 不斷升高。在第14 d，CK組的ΔE達到8.53，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的ΔE僅為5.39，比CK 組減少了3.14。由此可見，與CK 組相比，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的鮮切生菜ΔE顯著降低，保持了較好的顏色。這是因為超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理延遲了色素的降解速率，比如葉綠素[27]。Inatsu 等[8]也證實了次氯酸鈉聯(lián)合植酸處理能有效抑制卷心菜和豆芽的顏色變化。

2.3 超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理對鮮切生菜POD和PPO 活性的影響

與褐變相關(guān)的POD 和PPO 活性會影響鮮切果蔬的貯藏品質(zhì)[25]。POD 和PPO 活性越高會導致褐變越嚴重，加速鮮切生菜的腐爛。圖3 表明，貯藏14 d期間，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理對鮮切生菜的POD 和PPO 活性均有影響。圖3a 中POD 活性先升高后降低。與CK 組相比，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的樣品POD 活性顯著下降。在貯藏第6 d 時，CK 組的POD 活性達到最大值，為121.33 U/kg·s。超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的POD 活性貯藏第8 d 時最高，達到106.67 U/kg·s。這可能是因為超聲波的機械和化學作用產(chǎn)生的自由基能與酶結(jié)構(gòu)中的氨基酸反應(yīng)抑制POD 活性[28]。由此可見，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理對抑制鮮切生菜的POD 活性有積極影響，并抑制了其發(fā)生褐變的速率。該結(jié)果與超聲波結(jié)合ε-PL 處理可以明顯抑制鮮切生菜POD 活性相一致[29]。

圖3 超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理對鮮切生菜POD（a）和PPO（b）活性的影響Fig.3 Effect of US-NaClO-phytic acid on POD activity (a) and PPO activity (b) of fresh-cut lettuce

從圖3b 中可看出，貯藏期間PPO 活性處于先升高后降低的趨勢，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的樣品在貯藏過程中PPO 活性顯著低于CK 組。第6 d，CK 組和超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的PPO 活性均達到高峰，分別為228.00 U/kg·s 和192.00 U/kg·s。這可能是由于超聲波產(chǎn)生了抑制PPO 活性的機械和化學效應(yīng)[25]。因此，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理對鮮切生菜的PPO 活性有較大的抑制作用，可以延緩鮮切生菜腐爛。這與超聲波結(jié)合ε-PL 處理對鮮切生菜PPO 活性的影響相同[29]。

2.4 超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理對鮮切生菜Vc 和葉綠素含量的影響

Vc 和葉綠素含量屬于果蔬中重要的營養(yǎng)指標[30]。鮮切生菜中含有豐富的Vc 和葉綠素，但Vc 極易因被氧化而損失，葉綠素則易被分解至使葉片變黃，所以維持較高的Vc 和葉綠素含量對鮮切生菜尤為重要。圖4 顯示CK 組和超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理對鮮切生菜Vc 和葉綠素含量的影響。在圖4a中，隨著貯藏時間的延長，Vc 含量逐漸降低。與CK 組相比，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理明顯降低Vc 含量的損失。在第14 d，CK 組的Vc 含量下降了81.38%，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的Vc 含量下降了69.73%。由此可見，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的鮮切生菜Vc 含量在第14 d 高于CK 組，表明該聯(lián)合處理對鮮切生菜的Vc 含量有較好的保護作用。這可能因為超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理中超聲波的空化作用導致溶解氧的消除和微生物的失活[31]。Martínez-Flores 等[32]研究證實了超聲波能顯著減少胡蘿卜汁Vc的損失。

圖4 超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理對鮮切生菜Vc（a）和葉綠素（b）含量的影響Fig.4 Effect of US-NaClO-phytic acid on Vc content (a) and chlorophyll content (b) of fresh-cut lettuce

從圖4b 可以看出，貯藏期間葉綠素含量處于持續(xù)下降趨勢，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的鮮切生菜葉綠素含量明顯高于CK 組。第14 d CK 組和超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的葉綠素含量分別降到0.43 mg/g 和0.56 mg/g。與CK 組相比，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的葉綠素含量提高15.32%，樣品綠色度明顯維持地更好，表明更新鮮。這可能由于超聲波的機械和化學作用抑制了酶和底物的反應(yīng)，延緩了葉綠素的降解速率[33]。因此，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的鮮切生菜葉綠素含量保持在較高的水平。這與李小衛(wèi)等[34]的研究結(jié)果一致，次氯酸鈉對鮮切黃瓜有保綠作用。

2.5 超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理對鮮切生菜總酚含量的影響

總酚含量是衡量新鮮果蔬品質(zhì)的重要指標。由圖5 可看出，在整個貯藏期總酚含量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。CK 組的總酚含量在第6 d 達到最大值0.24 mg/g，而超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的總酚含量在第8 d 達到最大值0.34 mg/g。與CK 組相比，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的鮮切生菜在貯藏期間總酚含量明顯升高?？偡雍康脑黾涌梢詺w因于超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理使結(jié)合酚釋放導致在貯藏期間總酚含量較高。該結(jié)果與超聲波處理的青檸汁總酚含量增加相一致[31]。

圖5 超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理對鮮切生菜總酚含量的影響Fig.5 Effect of US-NaClO-phytic acid on total phenolics content of fresh-cut lettuce

2.6 超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理對鮮切生菜水分含量的影響

水分含量是鮮切果蔬衰老的主要體現(xiàn)之一。鮮切生菜由于葉片有損傷很容易失去水分，導致質(zhì)量減少、萎蔫等現(xiàn)象。從圖6 可以看出，隨著貯藏時間的延長，水分含量逐漸降低。與CK 組相比，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理顯著降低了樣品在貯藏期間的水分損失（P<0.05）。在第14 d，CK 組水分含量下降了10.85%，而超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的水分含量只下降了8.90%。因此，在14 d的貯藏期，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理能有效降低鮮切生菜水分含量的損失，減緩萎蔫的速率，延長其貨架期。

圖6 超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理對鮮切生菜水分含量的影響Fig.6 Effect of US-NaClO-phytic acid on moisture content of fresh-cut lettuce

3 結(jié)論

各種清洗處理對大腸桿菌O157:H7 均有不同的抑菌效果。本文提出了新型清洗方法超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理，實驗結(jié)果表明，自來水、超聲波、微酸性電解水、超聲波結(jié)合微酸性電解水、超聲波結(jié)合植酸、次氯酸鈉結(jié)合植酸、超聲-次氯酸鈉-微酸性電解水聯(lián)合處理和超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理的8 種方法中，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理能更有效抑制大腸桿菌O157:H7的生長。與對照組相比，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理具有減輕鮮切生菜的質(zhì)量損失和顏色變化，抑制POD 和PPO 活性，維持Vc、葉綠素、總酚和水分含量的作用。綜上所述，超聲-次氯酸鈉-植酸聯(lián)合處理能有效提高鮮切生菜表面大腸桿菌O157:H7的抑菌效果和貯藏品質(zhì)，對鮮切生菜的保鮮有重大意義。