臭氧水处理对鲜切茄子保鲜效果的研究

王 肽，谢 晶

(上海海洋大学食品学院，上海201306)

鲜切蔬菜是我国近几年兴起的新兴蔬菜加工产业，与普通蔬菜相比，具有方便快捷、品质新鲜和可以100%食用等特点［1］。但是鲜切蔬菜在加工过程的机械伤害会诱发其产生一系列的不利于贮藏的生理生化反应，如呼吸强度升高、乙烯的产生加速、酶促和非酶促褐变加重，同时切分过程中会破坏蔬菜组织细胞，大量营养汁液外流，降低了蔬菜组织抵御微生物的能力，易被微生物污染［2－4］，而酶促褐变是鲜切茄子最主要问题。目前国内外关于鲜切茄子的研究报道还不是很多，徐庭巧等［5］用纳米碳酸钙改性壳聚糖涂膜处理鲜切茄子，可有效抑制褐变，延长货架期。Bibhht等［6］研究发现，自来水浸泡处理10min的鲜切茄子相比不采取任何措施处理的鲜切茄子，有效抑制鲜切茄子的褐变，10℃下贮藏，货架期达12d。臭氧具有很强的氧化性［7］，对新鲜蔬菜具有广谱杀菌效果，杀菌速度是氯气的600～3000倍［8］。臭氧能使乙烯快速分解，从而延长了果蔬的货架期［9］。此外，臭氧可以降解残留在果蔬上的农药，诱导果蔬产生抗病性［10］。臭氧水是将臭氧通过大功率的臭氧发生器溶解到水中，制成高效杀菌液，同时臭氧水处理后没有二次污染，不会对环境造成危害，是一种理想的绿色保鲜剂［11］。本实验采用臭氧水以不同浸泡时间处理鲜切茄子，探讨臭氧对鲜切茄子贮藏品质的影响，希望对鲜切茄子贮藏保鲜提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

成熟度适宜的新鲜茄子，品种为上海条茄 购于上海市南汇古棕路农贸市场;包装材料PP保鲜盒万聚塑料制品厂;PE聚乙烯保鲜膜(食品包装用，厚度约为0.11mm，CO2透过率:134500±40%［cm3/(m2·24h·atm)］，透湿量:33 ±40%［g/(m2·24h)］)，脱普日用化学品有限公司;碘化钾、H2SO4溶液、硫代硫酸钠、可溶性淀粉、邻苯二酚、平板计数琼脂、NaCl 均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司;实验用水 为蒸馏水。OZ－6000活氧水机 昆山芳成金属科技有限公司;H－2050R－1高速冷冻离心机 长沙湘仪离心机有限公司;UV－1102型分光光度计 尤尼柯仪器有限公司;PrecisaAG8953电子分析天平 瑞士Precisa公司;DHP－9162型恒温培养箱、LRH－250型电热鼓风干燥箱 上海一恒科技有限公司;数控精密恒温水浴锅 宁波天恒仪器厂;LDZX－50KBS全自动立式压力蒸汽灭群器上海申安医疗器械厂;CR－400色差仪 柯尼卡美能达公司;WYT－32型手持式折光仪 泉州光学仪器厂;GXH－3051H型果蔬呼吸仪 北京均方理化科技研究所;SANYO－MIR554型低温恒温培养箱 西化仪(北京)科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 切分茄子加工工艺流程 挑选无机械损伤、色泽均匀、无病害、生熟度适宜的新鲜上海条茄作为实验原料，用自来水冲洗茄子表面的灰尘和泥土，用手拭干，用事先消毒过的不锈钢刀将茄子横截切分成约8mm，进行5个不同处理，见表1，所有处理在浸泡后捞出沥干，放入保鲜盒中，再用PE薄膜封口，每盒包装大约为100g，在10℃下贮藏，每次实验的不同处理组采取随机取样，每次每个实验组随机取3盒，定期对各指标进行测定，重复3次。第0d的测定值为切分后2h的测定值。

1.2.2 鲜切茄子的处理方法 见表1。

表1 不同处理方式Table 1 Different processing method

1.2.3 臭氧水的制备和水中臭氧浓度的测定 本实验采用活氧水机制备出的臭氧水来浸泡鲜切茄片。根据 GB/T 5750.11－2006 中的碘量法［12］测定水中臭氧的浓度。经测量臭氧水浓度为1.8mg/L。

1.2.4 测定指标与方法

1.2.4.1 呼吸强度 每个处理组取样10g，用果蔬呼吸仪测定其呼吸强度。每隔10min测定一次，测定1h，通过单位时间内样品呼出二氧化碳量的多少来计算鲜切茄子的呼吸强度，单位为mg/(kg·h)。

1.2.4.2 失重率测定

式中:贮藏前称重每个样品的质量(M0)，贮藏到第n天时每个样品的质量(M1)。

1.2.4.3 褐变度(browning degree，BD)的测定 采用色差计(CR－400)测量鲜切茄片切口的L*值(0=黑色，100=白色)，每次选取鲜切茄片的正中央部位测量，每个处理组随机选取20片，并测量正反面(n=40)，求其平均值，L*越小说明褐变越严重［13］。

1.2.4.4 多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)活性的测定

a.茄子多酚氧化粗酶液的提取

参考Zhou等［14］的方法，略有修改，称取剪碎的5g茄片组织，加入已预冷的0.1 mol/L磷酸缓冲液(pH6.0，含 2.5%PVP)10mL，冰浴研磨成均浆，在10000r/min(4℃)冷冻离心15min，将得到的上清液作为酶的提取液。

b.多酚氧化酶活测定方法

先取2.5mL在30℃保温5min的0.05mol/L儿茶酚溶液(用0.05mol/L，pH6.5磷酸缓冲液配制)，再加入0.5mL酶液，在420nm下进行测定，记录A420的变化。一个活力单位(U)定义为在测定条件下每15s引起吸光度改变0.01所需的酶量，测定1.5min。

1.2.4.5 可溶性固形物(total soluble solid，TSS)含量的测定参照GB/T 12295－90用手持式折光仪进行测定。

1.2.4.6 细菌总数的测定 采用GB/T 4789.2－2010进行测定。

1.2.4.7 数据分析 实验数据采用Excel 2010进行计算，运用SPSS Statistics 19软件进行差异性显著分析，p＜0.01为差异性极显著，p＜0.05为差异性显著，p＞0.05为差异性不显著。

2 结果与分析

2.1 臭氧水不同处理时间对鲜切茄子呼吸强度和质量损失率的影响

呼吸强度作为检验耐贮性的一个重要指标。果蔬的呼吸强度大小和不良刺激如冷、热及机械损伤密切相关，呼吸作用越低，营养成分消耗越少，越有利于保持果蔬新鲜和耐贮藏性。臭氧产生的负氧离子因具有较强的穿透力，可阻碍糖代谢的正常进行，使果蔬的代谢水平有所降低，抑制果蔬体内呼吸作用［15］。在0～2d，各处理组呼吸强度呈直线上升，这主要是因为切分会对新鲜果蔬的组织结构造成破坏，从而使呼吸强度快速上升，这是植物的应急反应，到第2d，对照组呼吸强度最高，其次是B、C、D，臭氧处理时越长，呼吸强度越低。第2～4d，各处理的呼吸强度开始逐渐下降，这是因为植物组织逐渐适应。到第4d，A、B、C处理呼吸趋于平缓，而D处理组和对照组的呼吸强度开始快速上升，这可能是因为D处理组的臭氧水处理时间过长，超过了茄子的耐受力，释放的新生态氧会破坏茄子的组织细胞，呼吸强度再一次变大;而对照组是因在贮藏末期，微生物大量繁殖，组织腐败变质，呼吸强度开始快速升高。整个贮藏过程中，臭氧处理显著抑制了鲜切茄子的呼吸作用，A、B、C三个处理组之间差异性不显著(p＞0.05)如果考虑延长贮藏期和保持鲜切茄子品质，其中臭氧5min效果最为显著。

鲜切茄子经过切分后，大部分的组织暴露于外界环境中，很容易因为蒸腾作用和呼吸作用而失去大量的水分，从而影响果蔬的感官品质，质量损失率可以直观的反映果蔬采后品质的变化。贮藏期间臭氧处理的鲜切茄子和对照处理质量损失率变化如图2所示，鲜切茄子的失重率都呈现上升趋势，但是臭氧处理组的失重率均低于对照组处理，且臭氧水浓度越高，失重率增加越缓慢，这与王宏延等［11］的研究结果相似。到第8d时，A、B、C、D的质量损失率分别比同期对照组低19.3%、23.8%、41.1%、52.8%，差异性显著(p＜0.05)。其中臭氧水处理10min的效果最明显。臭氧可以显著减小果蔬失重率的原因主要有:一方面，臭氧可以抑制果实的呼吸作用，减少营养物质的消耗［16］;另一方面:臭氧水可以去除大量微生物，减少了组织腐败，保持了鲜切果蔬的完整性，减少了水分蒸腾［17］。

2.2 臭氧水不同处理时间对鲜切茄子褐变度和多酚氧化酶PPO活性的影响

通过测定鲜切茄子表面色泽的L*值，来反映贮藏过程中鲜切茄子褐变程度。从图3中可以看出随着贮藏时间的延长，5个处理组的鲜切茄子L*值都是逐渐下降，L*越小说明褐变程度越严重。C处理在贮藏期间L*值下降趋势最缓慢，其次是B、D、A，对照组(CK)褐变最为严重，L*值下降最快，其L*值显著低于其他4个处理组。到第8d时，A、B、C、D四种处理 L*值分别比对照组高了 10.1%、12.8%、15.2%、11.0%，其中臭氧水5min处理效果最好，但A、B、D三个处理组之间差异性不显著(p＞0.05)，说明臭氧水处理可以有效抑制鲜切茄子褐变，但是臭氧水处理时间越长不一定越有利于抑制鲜切茄子的褐变。臭氧水可以有效抑制鲜切茄子的褐变主要是因为一方面臭氧水处理可以有效抑制多酚氧化酶的活性，从而抑制了酶促褐变;另一方面，臭氧水有很强的氧化性，具有一定的杀菌作用，减少了微生物对组织结构造成的腐败变质，降低了褐变速度。

图1 臭氧水不同处理时间对鲜切茄子呼吸强度的影响Fig.1 Effect of ozonated water with different time on respiration intensity of fresh－cut eggplant

酶促褐变是果蔬在加工过程中普遍存在的一种现象，产生的主要原因是由于当果蔬受到机械损伤、冷害或者受热等不良环境时，果蔬组织内的多酚类物质在多酚氧化酶的催化下氧化成褐色的醌类物质［18］。如图4所示，贮藏期间，所有处理的多酚氧化酶的活性总体上呈现先升高后下降的趋势，但对照组(CK)的活性明显高于其它处理组。切割造成的机械损伤使得氧气大量侵入，组织细胞内的酶原被激活，并导致多酚氧化酶的活性快速升高［19］。当到达PPO的活性高峰后又回落。实验结果表明，臭氧水处理都可以有效抑制PPO的活性作用，其中臭氧水5min处理的PPO活性变化最为平缓并且值也维持在较低水平，第6d达到峰值后下降，PPO下降可能是因为在PPO与酚类物质氧化的过程中，PPO的活性会逐渐降低，最终会发生不可逆失活，这是自然衰老的过程［17］，另外PPO催化的褐变产物的逐渐积累也会对PPO有一个抑制作用［20］。

图2 臭氧水不同处理时间对鲜切茄子质量损失率的影响Fig.2 Effect of ozonated water with different time on the weight loss of fresh－cut eggplant

2.3 臭氧水不同处理时间对鲜切茄子可溶性固形物和细菌总数的影响

在贮藏期间，各个处理组的可溶性固形物的含量随着贮藏时间的延长都是逐渐下降的，主要是由于切割造成的机械损伤会增加鲜切茄子组织的呼吸强度，加快了鲜切茄子组织消耗营养物质特别是糖类物质的速度，从图5中可以看出，C处理组的可溶性固形物的下降最为缓慢。其次是D、B、A，对照组(CK)下降最快。到第8d，对照组的可溶性固形物远远低于臭氧处理组的样品，这可能是因到了贮藏末期，对照组的微生物大量繁殖，组织腐败变质，组织呼吸作用增强，消耗糖分物质增加［21］。A、B处理之间差异性不显著(p＞0.05)，可能是B处理时间太短，臭氧水浓度不够高。

图3 臭氧水不同处理时间对鲜切茄子褐变度的影响Fig.3 Effect of ozonated water with different time on browning degree of fresh－cut eggplant

处理前，鲜切茄子的最初菌落总数为4.47lg CFU/g，臭氧水处理组相比对照组的细菌总数明显下降，分别下降1～2个数量级，贮藏期间，鲜切茄子表面微生物迅速增加，在0～2d，微生物呈直线生长，这是因为切分会对新鲜果蔬的组织结构造成破坏，使得大量营养汁液外流，而且大部分蔬菜为低酸性食品，为微生物繁殖提供了有利环境［22］。在2～4d微生物生长趋于缓和，这可能是微生物自身适应环境的过程，4d后又快速增加。在整个贮藏过程中，臭氧水处理时间越长，杀菌效果越明显。A、B处理之间差异性不显著(p＞0.05)，可能是B处理组时间太短，杀菌效果不明显。到第8d，C和D两种处理组分别比对照组低18.46%和21.23%，且C和D两种处理之间差异性不显著(p＞0.05)。

图4 臭氧水不同处理时间对鲜切茄子多酚氧化酶活性的影响Fig.4 Effect of ozonated water with different time on PPO activity of fresh－cut eggplant

图5 臭氧水不同处理时间对鲜切茄子可溶性固形物的影响Fig.5 Effect of ozonated water with different time on soluble solid contents of fresh－cut eggplant

图6 臭氧水不同处理时间对鲜切茄子细菌总数活性的影响Fig.6 Effect of ozonated water with different time on total bacterial count on surface of fresh－cut eggplant

3 结论

本实验中，臭氧水5min处理的鲜切茄子保鲜效果最佳，10℃下贮藏8d，有效抑制了鲜切茄子品质劣变，延长了货架期。臭氧水处理能有效延减少鲜切茄子的褐变度，降低鲜切茄子的质量损失率，降低多酚氧化酶的活性，减少可溶性固形物的下降，并且对微生物有明显的杀灭作用。臭氧水应用到鲜切工业的关键点是臭氧水的浓度和处理时间，而且臭氧易挥发，不同环境下臭氧在水中溶解度大小与水的温度有关，如果臭氧水浓度的控制和处理时间不当，会导致果蔬细胞组织，细胞内营养物质外渗，造成果蔬品质下降。臭氧2min处理组由于处理时间较短，臭氧水浓度过低，保鲜效果并不是很明显;虽然臭氧10min处理组在减少鲜切茄子质量损失率的效果最为显著，但是其在贮藏末期增加了鲜切茄子的呼吸强度，不利于鲜切茄子的贮藏。

目前国内关于臭氧及臭氧水应用到鲜切工业的报道还不是很多，臭氧水可以简化鲜切产品的加工工艺，因为臭氧水浸泡不但可以清洗果蔬表面的杂质，还可以杀灭有害微生物，同时可以很好的保持鲜切产品的品质，并且没有有害物质的残留，是一种高效、绿色、环保的冷杀菌技术，对于鲜切果蔬的贮藏保鲜具有很大的应用前景。

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