臭氧水處理對鮮切茄子保鮮效果的研究

王 肽，謝 晶

(上海海洋大學食品學院，上海201306)

鮮切蔬菜是我國近幾年興起的新興蔬菜加工產業，與普通蔬菜相比，具有方便快捷、品質新鮮和可以100%食用等特點［1］。但是鮮切蔬菜在加工過程的機械傷害會誘發其產生一系列的不利于貯藏的生理生化反應，如呼吸強度升高、乙烯的產生加速、酶促和非酶促褐變加重，同時切分過程中會破壞蔬菜組織細胞，大量營養汁液外流，降低了蔬菜組織抵御微生物的能力，易被微生物污染［2－4］，而酶促褐變是鮮切茄子最主要問題。目前國內外關于鮮切茄子的研究報道還不是很多，徐庭巧等［5］用納米碳酸鈣改性殼聚糖涂膜處理鮮切茄子，可有效抑制褐變，延長貨架期。Bibhht等［6］研究發現，自來水浸泡處理10min的鮮切茄子相比不采取任何措施處理的鮮切茄子，有效抑制鮮切茄子的褐變，10℃下貯藏，貨架期達12d。臭氧具有很強的氧化性［7］，對新鮮蔬菜具有廣譜殺菌效果，殺菌速度是氯氣的600～3000倍［8］。臭氧能使乙烯快速分解，從而延長了果蔬的貨架期［9］。此外，臭氧可以降解殘留在果蔬上的農藥，誘導果蔬產生抗病性［10］。臭氧水是將臭氧通過大功率的臭氧發生器溶解到水中，制成高效殺菌液，同時臭氧水處理后沒有二次污染，不會對環境造成危害，是一種理想的綠色保鮮劑［11］。本實驗采用臭氧水以不同浸泡時間處理鮮切茄子，探討臭氧對鮮切茄子貯藏品質的影響，希望對鮮切茄子貯藏保鮮提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

成熟度適宜的新鮮茄子，品種為上海條茄 購于上海市南匯古棕路農貿市場;包裝材料PP保鮮盒萬聚塑料制品廠;PE聚乙烯保鮮膜(食品包裝用，厚度約為0.11mm，CO2透過率:134500±40%［cm3/(m2·24h·atm)］，透濕量:33 ±40%［g/(m2·24h)］)，脫普日用化學品有限公司;碘化鉀、H2SO4溶液、硫代硫酸鈉、可溶性淀粉、鄰苯二酚、平板計數瓊脂、NaCl 均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司;實驗用水 為蒸餾水。OZ－6000活氧水機 昆山芳成金屬科技有限公司;H－2050R－1高速冷凍離心機 長沙湘儀離心機有限公司;UV－1102型分光光度計 尤尼柯儀器有限公司;PrecisaAG8953電子分析天平 瑞士Precisa公司;DHP－9162型恒溫培養箱、LRH－250型電熱鼓風干燥箱 上海一恒科技有限公司;數控精密恒溫水浴鍋 寧波天恒儀器廠;LDZX－50KBS全自動立式壓力蒸汽滅群器上海申安醫療器械廠;CR－400色差儀 柯尼卡美能達公司;WYT－32型手持式折光儀 泉州光學儀器廠;GXH－3051H型果蔬呼吸儀 北京均方理化科技研究所;SANYO－MIR554型低溫恒溫培養箱 西化儀(北京)科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 切分茄子加工工藝流程 挑選無機械損傷、色澤均勻、無病害、生熟度適宜的新鮮上海條茄作為實驗原料，用自來水沖洗茄子表面的灰塵和泥土，用手拭干，用事先消毒過的不銹鋼刀將茄子橫截切分成約8mm，進行5個不同處理，見表1，所有處理在浸泡后撈出瀝干，放入保鮮盒中，再用PE薄膜封口，每盒包裝大約為100g，在10℃下貯藏，每次實驗的不同處理組采取隨機取樣，每次每個實驗組隨機取3盒，定期對各指標進行測定，重復3次。第0d的測定值為切分后2h的測定值。

1.2.2 鮮切茄子的處理方法 見表1。

表1 不同處理方式Table 1 Different processing method

1.2.3 臭氧水的制備和水中臭氧濃度的測定 本實驗采用活氧水機制備出的臭氧水來浸泡鮮切茄片。根據 GB/T 5750.11－2006 中的碘量法［12］測定水中臭氧的濃度。經測量臭氧水濃度為1.8mg/L。

1.2.4 測定指標與方法

1.2.4.1 呼吸強度 每個處理組取樣10g，用果蔬呼吸儀測定其呼吸強度。每隔10min測定一次，測定1h，通過單位時間內樣品呼出二氧化碳量的多少來計算鮮切茄子的呼吸強度，單位為mg/(kg·h)。

1.2.4.2 失重率測定

式中:貯藏前稱重每個樣品的質量(M0)，貯藏到第n天時每個樣品的質量(M1)。

1.2.4.3 褐變度(browning degree，BD)的測定 采用色差計(CR－400)測量鮮切茄片切口的L*值(0=黑色，100=白色)，每次選取鮮切茄片的正中央部位測量，每個處理組隨機選取20片，并測量正反面(n=40)，求其平均值，L*越小說明褐變越嚴重［13］。

1.2.4.4 多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)活性的測定

a.茄子多酚氧化粗酶液的提取

參考Zhou等［14］的方法，略有修改，稱取剪碎的5g茄片組織，加入已預冷的0.1 mol/L磷酸緩沖液(pH6.0，含 2.5%PVP)10mL，冰浴研磨成均漿，在10000r/min(4℃)冷凍離心15min，將得到的上清液作為酶的提取液。

b.多酚氧化酶活測定方法

先取2.5mL在30℃保溫5min的0.05mol/L兒茶酚溶液(用0.05mol/L，pH6.5磷酸緩沖液配制)，再加入0.5mL酶液，在420nm下進行測定，記錄A420的變化。一個活力單位(U)定義為在測定條件下每15s引起吸光度改變0.01所需的酶量，測定1.5min。

1.2.4.5 可溶性固形物(total soluble solid，TSS)含量的測定參照GB/T 12295－90用手持式折光儀進行測定。

1.2.4.6 細菌總數的測定 采用GB/T 4789.2－2010進行測定。

1.2.4.7 數據分析 實驗數據采用Excel 2010進行計算，運用SPSS Statistics 19軟件進行差異性顯著分析，p＜0.01為差異性極顯著，p＜0.05為差異性顯著，p＞0.05為差異性不顯著。

2 結果與分析

2.1 臭氧水不同處理時間對鮮切茄子呼吸強度和質量損失率的影響

呼吸強度作為檢驗耐貯性的一個重要指標。果蔬的呼吸強度大小和不良刺激如冷、熱及機械損傷密切相關，呼吸作用越低，營養成分消耗越少，越有利于保持果蔬新鮮和耐貯藏性。臭氧產生的負氧離子因具有較強的穿透力，可阻礙糖代謝的正常進行，使果蔬的代謝水平有所降低，抑制果蔬體內呼吸作用［15］。在0～2d，各處理組呼吸強度呈直線上升，這主要是因為切分會對新鮮果蔬的組織結構造成破壞，從而使呼吸強度快速上升，這是植物的應急反應，到第2d，對照組呼吸強度最高，其次是B、C、D，臭氧處理時越長，呼吸強度越低。第2～4d，各處理的呼吸強度開始逐漸下降，這是因為植物組織逐漸適應。到第4d，A、B、C處理呼吸趨于平緩，而D處理組和對照組的呼吸強度開始快速上升，這可能是因為D處理組的臭氧水處理時間過長，超過了茄子的耐受力，釋放的新生態氧會破壞茄子的組織細胞，呼吸強度再一次變大;而對照組是因在貯藏末期，微生物大量繁殖，組織腐敗變質，呼吸強度開始快速升高。整個貯藏過程中，臭氧處理顯著抑制了鮮切茄子的呼吸作用，A、B、C三個處理組之間差異性不顯著(p＞0.05)如果考慮延長貯藏期和保持鮮切茄子品質，其中臭氧5min效果最為顯著。

鮮切茄子經過切分后，大部分的組織暴露于外界環境中，很容易因為蒸騰作用和呼吸作用而失去大量的水分，從而影響果蔬的感官品質，質量損失率可以直觀的反映果蔬采后品質的變化。貯藏期間臭氧處理的鮮切茄子和對照處理質量損失率變化如圖2所示，鮮切茄子的失重率都呈現上升趨勢，但是臭氧處理組的失重率均低于對照組處理，且臭氧水濃度越高，失重率增加越緩慢，這與王宏延等［11］的研究結果相似。到第8d時，A、B、C、D的質量損失率分別比同期對照組低19.3%、23.8%、41.1%、52.8%，差異性顯著(p＜0.05)。其中臭氧水處理10min的效果最明顯。臭氧可以顯著減小果蔬失重率的原因主要有:一方面，臭氧可以抑制果實的呼吸作用，減少營養物質的消耗［16］;另一方面:臭氧水可以去除大量微生物，減少了組織腐敗，保持了鮮切果蔬的完整性，減少了水分蒸騰［17］。

2.2 臭氧水不同處理時間對鮮切茄子褐變度和多酚氧化酶PPO活性的影響

通過測定鮮切茄子表面色澤的L*值，來反映貯藏過程中鮮切茄子褐變程度。從圖3中可以看出隨著貯藏時間的延長，5個處理組的鮮切茄子L*值都是逐漸下降，L*越小說明褐變程度越嚴重。C處理在貯藏期間L*值下降趨勢最緩慢，其次是B、D、A，對照組(CK)褐變最為嚴重，L*值下降最快，其L*值顯著低于其他4個處理組。到第8d時，A、B、C、D四種處理 L*值分別比對照組高了 10.1%、12.8%、15.2%、11.0%，其中臭氧水5min處理效果最好，但A、B、D三個處理組之間差異性不顯著(p＞0.05)，說明臭氧水處理可以有效抑制鮮切茄子褐變，但是臭氧水處理時間越長不一定越有利于抑制鮮切茄子的褐變。臭氧水可以有效抑制鮮切茄子的褐變主要是因為一方面臭氧水處理可以有效抑制多酚氧化酶的活性，從而抑制了酶促褐變;另一方面，臭氧水有很強的氧化性，具有一定的殺菌作用，減少了微生物對組織結構造成的腐敗變質，降低了褐變速度。

圖1 臭氧水不同處理時間對鮮切茄子呼吸強度的影響Fig.1 Effect of ozonated water with different time on respiration intensity of fresh－cut eggplant

酶促褐變是果蔬在加工過程中普遍存在的一種現象，產生的主要原因是由于當果蔬受到機械損傷、冷害或者受熱等不良環境時，果蔬組織內的多酚類物質在多酚氧化酶的催化下氧化成褐色的醌類物質［18］。如圖4所示，貯藏期間，所有處理的多酚氧化酶的活性總體上呈現先升高后下降的趨勢，但對照組(CK)的活性明顯高于其它處理組。切割造成的機械損傷使得氧氣大量侵入，組織細胞內的酶原被激活，并導致多酚氧化酶的活性快速升高［19］。當到達PPO的活性高峰后又回落。實驗結果表明，臭氧水處理都可以有效抑制PPO的活性作用，其中臭氧水5min處理的PPO活性變化最為平緩并且值也維持在較低水平，第6d達到峰值后下降，PPO下降可能是因為在PPO與酚類物質氧化的過程中，PPO的活性會逐漸降低，最終會發生不可逆失活，這是自然衰老的過程［17］，另外PPO催化的褐變產物的逐漸積累也會對PPO有一個抑制作用［20］。

圖2 臭氧水不同處理時間對鮮切茄子質量損失率的影響Fig.2 Effect of ozonated water with different time on the weight loss of fresh－cut eggplant

2.3 臭氧水不同處理時間對鮮切茄子可溶性固形物和細菌總數的影響

在貯藏期間，各個處理組的可溶性固形物的含量隨著貯藏時間的延長都是逐漸下降的，主要是由于切割造成的機械損傷會增加鮮切茄子組織的呼吸強度，加快了鮮切茄子組織消耗營養物質特別是糖類物質的速度，從圖5中可以看出，C處理組的可溶性固形物的下降最為緩慢。其次是D、B、A，對照組(CK)下降最快。到第8d，對照組的可溶性固形物遠遠低于臭氧處理組的樣品，這可能是因到了貯藏末期，對照組的微生物大量繁殖，組織腐敗變質，組織呼吸作用增強，消耗糖分物質增加［21］。A、B處理之間差異性不顯著(p＞0.05)，可能是B處理時間太短，臭氧水濃度不夠高。

圖3 臭氧水不同處理時間對鮮切茄子褐變度的影響Fig.3 Effect of ozonated water with different time on browning degree of fresh－cut eggplant

處理前，鮮切茄子的最初菌落總數為4.47lg CFU/g，臭氧水處理組相比對照組的細菌總數明顯下降，分別下降1～2個數量級，貯藏期間，鮮切茄子表面微生物迅速增加，在0～2d，微生物呈直線生長，這是因為切分會對新鮮果蔬的組織結構造成破壞，使得大量營養汁液外流，而且大部分蔬菜為低酸性食品，為微生物繁殖提供了有利環境［22］。在2～4d微生物生長趨于緩和，這可能是微生物自身適應環境的過程，4d后又快速增加。在整個貯藏過程中，臭氧水處理時間越長，殺菌效果越明顯。A、B處理之間差異性不顯著(p＞0.05)，可能是B處理組時間太短，殺菌效果不明顯。到第8d，C和D兩種處理組分別比對照組低18.46%和21.23%，且C和D兩種處理之間差異性不顯著(p＞0.05)。

圖4 臭氧水不同處理時間對鮮切茄子多酚氧化酶活性的影響Fig.4 Effect of ozonated water with different time on PPO activity of fresh－cut eggplant

圖5 臭氧水不同處理時間對鮮切茄子可溶性固形物的影響Fig.5 Effect of ozonated water with different time on soluble solid contents of fresh－cut eggplant

圖6 臭氧水不同處理時間對鮮切茄子細菌總數活性的影響Fig.6 Effect of ozonated water with different time on total bacterial count on surface of fresh－cut eggplant

3 結論

本實驗中，臭氧水5min處理的鮮切茄子保鮮效果最佳，10℃下貯藏8d，有效抑制了鮮切茄子品質劣變，延長了貨架期。臭氧水處理能有效延減少鮮切茄子的褐變度，降低鮮切茄子的質量損失率，降低多酚氧化酶的活性，減少可溶性固形物的下降，并且對微生物有明顯的殺滅作用。臭氧水應用到鮮切工業的關鍵點是臭氧水的濃度和處理時間，而且臭氧易揮發，不同環境下臭氧在水中溶解度大小與水的溫度有關，如果臭氧水濃度的控制和處理時間不當，會導致果蔬細胞組織，細胞內營養物質外滲，造成果蔬品質下降。臭氧2min處理組由于處理時間較短，臭氧水濃度過低，保鮮效果并不是很明顯;雖然臭氧10min處理組在減少鮮切茄子質量損失率的效果最為顯著，但是其在貯藏末期增加了鮮切茄子的呼吸強度，不利于鮮切茄子的貯藏。

目前國內關于臭氧及臭氧水應用到鮮切工業的報道還不是很多，臭氧水可以簡化鮮切產品的加工工藝，因為臭氧水浸泡不但可以清洗果蔬表面的雜質，還可以殺滅有害微生物，同時可以很好的保持鮮切產品的品質，并且沒有有害物質的殘留，是一種高效、綠色、環保的冷殺菌技術，對于鮮切果蔬的貯藏保鮮具有很大的應用前景。

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