脈沖強(qiáng)光技術(shù)在果蔬儲(chǔ)藏及微生物安全中的應(yīng)用

馮 悅，尚久舒

（河北省唐山市食品藥品綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心，河北 唐山 063000）

脈沖強(qiáng)光滅菌是一項(xiàng)通過使用脈沖強(qiáng)白光閃爍達(dá)到滅菌目的的技術(shù)。利用可見光、紅外線輻射及紫外輻射增效作用在微生物，借助閃光過程中瞬時(shí)的高強(qiáng)度脈沖光能，微生物細(xì)胞壁蛋白和核酸的活性結(jié)構(gòu)的作用可引發(fā)細(xì)胞變性，喪失其生物學(xué)活性，并達(dá)到有效控制其滋生繁殖的效果，這是殺滅細(xì)菌的必要手段。

1 脈沖強(qiáng)光技術(shù)特點(diǎn)

1.1 快速高效

惰性氣體燈可以在不提前加熱的情況下就發(fā)出比紫外燈超過200倍強(qiáng)度的脈沖強(qiáng)光，并且效率是可以達(dá)到微秒級(jí)的，經(jīng)這種強(qiáng)度的脈沖強(qiáng)光照射能夠達(dá)到顯著滅菌的效果。紫外燈發(fā)射出104J·m-2能量的紫外線的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3個(gè)小時(shí)，對(duì)比由惰性氣體燈發(fā)射的光線僅需要40秒就能達(dá)到效果。Cheigh等通過對(duì)比脈沖光強(qiáng)光和連續(xù)短波紫外線C對(duì)單核增生李氏菌及大腸埃希菌O157：H7的脫氧核糖核酸分解及構(gòu)成生物體基本單位的影響。研究結(jié)果顯示，比起連續(xù)短波紫外線，脈沖強(qiáng)光對(duì)DNA損傷效果更顯著，連續(xù)短波紫外線C照射后的李斯特菌和大腸埃希菌O157：H7的細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)與對(duì)照組相似度極高，而脈沖強(qiáng)光會(huì)對(duì)致病菌的細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)膜構(gòu)成破壞，分解細(xì)胞組織。

1.2 安全無殘留

鑒于脈沖強(qiáng)光屬于波譜中的非電離范疇，因此，沒有放射性物質(zhì)殘留在經(jīng)過消毒的食物中。使用無汞且無毒性惰性氣體燈對(duì)食品不會(huì)造成任何傷害，因此惰性氣體燈的環(huán)保性及安全性更高。在以往的連續(xù)紫外光照射以及熱滅菌等殺菌方式中，可能會(huì)造成諸如食品內(nèi)的脂類氧化作用及引發(fā)蛋白質(zhì)變性之類的無法挽回的結(jié)果，從而導(dǎo)致食品內(nèi)部組織成分發(fā)生改變。不同于以往的，食物中部分化學(xué)成分及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不會(huì)由于脈沖強(qiáng)光的照射而造成威脅。

2 脈沖強(qiáng)光技術(shù)在果蔬貯藏及微生物安全中的應(yīng)用

2.1 脈沖強(qiáng)光技術(shù)在抑制微生物中的應(yīng)用

2.1.1 大腸埃希菌 大腸埃希菌原本是腸道中的常見的細(xì)菌，但其中還包括一些能夠?qū)е氯梭w嘔吐甚至全身性感染的致病性大腸埃希菌O157：H7，因此必須要注意到遏制消滅這種大腸埃希菌的必要性及緊迫性。因此，是否能有效消滅大腸埃希菌就成為了工業(yè)化生產(chǎn)上滅菌方式的重要指標(biāo)，江天寶等通過對(duì)鮮切雪蓮薯片進(jìn)行脈沖強(qiáng)光處理發(fā)現(xiàn)，15秒后脈沖強(qiáng)光對(duì)相隔15厘米的鮮切雪蓮薯片中的大腸埃希菌達(dá)到了完全消滅的效果。除此之外，方強(qiáng)等研究了新鮮西紅柿在脈沖光處理后的作用觀察到，脈沖強(qiáng)光照射后的新鮮西紅柿儲(chǔ)藏在冰箱30天后不影響其食用品質(zhì)；但腐敗變質(zhì)的西紅柿是未經(jīng)過脈沖光照射的。馬鳳鳴等通過照射寬度20微秒、能量644J的自制脈沖強(qiáng)光滅菌設(shè)備對(duì)大腸埃希菌進(jìn)行研究，結(jié)出脈沖強(qiáng)光滅菌決定性原因。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，經(jīng)2500伏的脈沖強(qiáng)光電壓照射4次后使病原體數(shù)量得到明顯變化，能夠完全殺滅大腸桿菌。經(jīng)過對(duì)各因素的對(duì)比總結(jié)出脈沖次數(shù)對(duì)滅菌效果最為明顯，其次就是電壓、菌液透光率、菌液厚度。值得一提的是，菌液的物理性質(zhì)也能夠影響其殺菌效果且效果很大。

2.1.2 桃軟腐病菌 致病菌存在于生物界中屬普遍現(xiàn)象，而桃軟腐病菌對(duì)近成熟階段到貯運(yùn)階段的果蔬造成了極大威脅。該病早期階段患病果實(shí)表皮會(huì)生成一種呈圓狀或接近圓狀的黃棕色腐爛病斑，由于病菌的生長(zhǎng)，腐爛部位表層生成白色的霉菌層，該霉菌層逐漸變?yōu)樯钭厣?，最終在霉菌層表皮上形成很小的黑斑，病斑覆蓋范圍快速加大，直到整個(gè)果實(shí)變軟變?yōu)辄S棕色。該病晚期階段，病灶表皮覆蓋著深棕色菌絲層。該病發(fā)生主要是由于果蔬切割受到損害所導(dǎo)致的，過熱環(huán)境運(yùn)輸果蔬大大加重了該病的發(fā)病率。陳秋平等通過將桃軟腐病菌孢子接種于PDA平板上對(duì)其進(jìn)行脈沖強(qiáng)光照射，采用不同強(qiáng)度的脈沖強(qiáng)光照射后的桃軟腐病菌孢子。結(jié)果表明，脈沖強(qiáng)光能夠有效滅活桃軟腐病菌且滅菌效果與輻照劑量呈正相關(guān)。

2.1.3 金黃色葡萄球菌金黃色葡萄球菌又叫作“金葡菌”，從分類學(xué)上講屬于革蘭氏陽性細(xì)菌的一種，普遍存在于食物中的食源性致病菌。25%左右的食源性食物中毒事故是由金葡菌誘發(fā)的，金葡菌是除沙門氏菌屬、副溶血性弧菌以外的排名第三的微生物病原菌。張佰清等通過單因素和正交實(shí)驗(yàn)，研究脈沖強(qiáng)光對(duì)金黃色葡萄球菌的殺菌效果，得出脈沖強(qiáng)光殺滅金黃色葡萄球菌的最佳參數(shù)組合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，脈沖強(qiáng)光能有效殺滅金黃色葡萄球菌，且照射頻率對(duì)其影響最大，而高電壓脈沖、透光率、菌液量等多種因素也會(huì)影響其結(jié)果。當(dāng)電壓達(dá)到3000伏后，6毫升的菌液在16次照射后幾乎完全消滅，其致死率高達(dá)99%。

2.1.4 其他細(xì)菌 藍(lán)莓在完全成熟后保質(zhì)期很短，容易受到各種病原體的污染。曹新剛等通過干法脈沖強(qiáng)光處理和水輔助脈沖強(qiáng)光處理研究了脈沖強(qiáng)光對(duì)藍(lán)莓上沙門氏菌滅活的影響。結(jié)果證明水輔助脈沖強(qiáng)光處理可以更有效的凈化藍(lán)莓上的沙門氏菌。徐文清等調(diào)查了脈沖強(qiáng)光對(duì)新鮮樹莓10天內(nèi)的沙門氏菌和大腸埃希菌O157：H7的滅活效果，同時(shí)研究了樹莓表面細(xì)菌的附著以及脈沖強(qiáng)光處理效果。經(jīng)研究表明，在冷藏10天期間保持較低的病原體存活率，但這些樹莓顏色和質(zhì)地在儲(chǔ)藏10天后發(fā)生了負(fù)面的變化，同時(shí)在掃描電子顯微鏡下，脈沖強(qiáng)光顯示出對(duì)光滑表面的細(xì)胞膜的嚴(yán)重破壞。

2.2 脈沖強(qiáng)光技術(shù)在果蔬儲(chǔ)藏中的應(yīng)用

在植物、真菌、昆蟲的葉綠體及土壤中殘留物內(nèi)均可以檢測(cè)出多酚氧化酶活性。作為一種金屬蛋白酶，因?yàn)槠浞植挤秶鷱V、易于檢測(cè)的特點(diǎn)，所以它是首批研究的酶類之一。周婷婷等使用不同強(qiáng)度的脈沖強(qiáng)光對(duì)新鮮雙孢蘑菇進(jìn)行輻照處理，觀察其在25℃貯藏環(huán)境下其生理指標(biāo)及質(zhì)量的變化。經(jīng)研究得出結(jié)論，貯藏期越長(zhǎng)，脈沖強(qiáng)光處理雙孢蘑菇開傘、質(zhì)量損失、褐變及脂膜氧化等問題效果越明顯，并對(duì)果蔬硬度在一定程度上起到維持作用。綜上所述，脈沖強(qiáng)光照射對(duì)雙抱蘑菇中過氧化物酶和多酚氧化酶活性有十分顯著的抑制效應(yīng)，并使其總酚和維生素C含量下降速度減低，從而減緩雙抱蘑菇的褐變衰老。

Dunn等用3J·cm-2的脈沖光處理鮮切馬鈴薯2～5次后，避免出現(xiàn)馬鈴薯片表面褐變的情況，未經(jīng)任何處理的馬鈴薯褐變程度最為嚴(yán)重。Florence Charles等通過使用8J·cm-2的脈沖強(qiáng)光照射鮮切芒果，對(duì)多酚氧化酶及苯丙氨酸解氨酶進(jìn)行分析，經(jīng)研究表明，脈沖強(qiáng)光處理對(duì)鮮切芒果的褐變起到了控制作用，并提高了鮮切芒果的品質(zhì)。