乙醇-超声清洗无核白葡萄干工艺研究

智 颉，黄文书,2,*，麦尔哈巴·艾合麦提，杜彬花

（1.新疆农业大学食品科学与药学学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.新疆农业大学园艺学博士后流动站，新疆 乌鲁木齐 830052；3.新疆农业大学科学技术学院，新疆 乌鲁木齐 830052）

葡萄干被认为是一种健康的零食，其保留了葡萄中的多种营养与功效，含有丰富的碳水化合物及矿物质[1-2]。无核白葡萄干是新疆著名特产之一，在制干过程中叶绿素得到部分保留，也基本保持了新鲜葡萄的天然风味[3]，因此所制得的葡萄干色泽碧绿，果肉柔软，味道酸甜。绿色葡萄干主要是采用蜂眼式透风晾房阴干的传统干制方法[4]，因此成品卫生质量较差，除了有较多的泥沙、灰尘等杂质外，葡萄干表面还会有微生物、虫卵附着以及促干剂残留[5]。红色葡萄干经粗加工、清洗烘干和分装处理后，其安全卫生品质得到提高，有利于进一步加工和销售[6]。但对于绿葡萄干，由于水洗过程中葡萄皮破损吸水，易导致褐变，尤其在后期的贮藏过程中褐变速度大大加快，难以保绿[7]，因此绿色葡萄干通常不进行清洗，泥沙、尘土、微生物含量较高。由于卫生质量差，新疆绿葡萄干虽为特色产品，却始终在中低端市场徘徊，难以进入高端市场和国外市场，其经济价值无法充分实现。合适的清洗方式对葡萄干特别是绿葡萄干的精加工起着决定性作用。因此找到一种既能提高产品卫生品质同时又能保持产品绿色特征的清洗方式，是提升新疆无核白绿葡萄干产业的关键。目前，果蔬清洗方式主要是水洗，常常辅助气泡清洗或毛刷清洗。但清洗后机械损伤大，耗水量大，水分浸入细胞内不易去除[8]。超声波清洗已在工业、制造业、医疗卫生、精密仪器等方面广泛应用[9]。较传统水清洗，超声波清洗有着明显的优势，利用超声波空化作用及伴随的热效应、机械效应[10-11]等能对物件进行快速有效的清洗，对果蔬的损伤小，对形状规则、表面不平的果蔬也有较好的清洗效果，因此超声清洗在果蔬和中草药清洗上均有应用[12-17]，并且超声波具有一定降解有机农药[18-20]、杀菌[10,21-24]及防治果蔬病虫害的作用[25]。

本试验将超声清洗技术应用于表皮褶皱较多的葡萄干，同时以高浓度乙醇溶液作为清洗介质对绿葡萄干进行快速清洗，通过研究在不同条件下乙醇-超声清洗对无核白葡萄干清洗、杀菌效果的影响，为绿色葡萄干新的清洗技术的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

无核白葡萄干：购自乌鲁木齐市北园春干果批发市场，具有无核白葡萄干固有的风味、无异味，无虫蛀，无霉变。

无水乙醇：分析纯，天津市致远化学试剂有限公司；苯酚、蔗糖、浓硫酸：均为分析纯，购自天津市光复科技发展有限公司；平板计数琼脂、孟加拉红培养基：均为生物试剂，购自北京奥博星生物试剂有限公司。

1.1.2 仪器与设备

SK2200H型超声波清洗器，KQ-250DE型超声波清洗器，JPCQ1028型超声波清洗器，FA2104N型电子天平，N-1001型旋转蒸发仪，TU-1810型紫外-可见分光光度计，LDZX-50KB型立式压力蒸汽灭菌锅。

1.2 方法

1.2.1 试验方案设计

清洗次数：在室温，85%乙醇，59 kHz，液料比 1.5∶1（mL/g），每次超声时间0.25 min的条件下，分别在清洗次数为第1次、第2次、第3次、第4次、第5次时取样，进行洁净度分级；对同一样品清洗5次，分别单独收集每一次清洗后的乙醇溶液，测定可溶性糖含量，每个处理重复3次。

超声温度：在 85%乙醇，59 kHz，液料比 1.5∶1（mL/g），清洗2次，每次超声时间1.75 min的条件下，分别在超声温度为 10、20、30、40、50 ℃时取样，测定各项指标，每个处理重复3次。

超声时间：在室温，85%乙醇，59 kHz，液料比 1.5∶1（mL/g），清洗2次的条件下，分别在每次超声时间为0.25、1.00、1.75、2.50、3.25 min 时取样，测定各项指标，每个处理重复3次。

超声频率：在室温，85%乙醇，液料比 1.5∶1（mL/g），清洗2次，每次超声时间1.75 min的条件下，分别在超声频率为28、40、59 kHz时取样，测定各项指标，每个处理重复3次。

液料比：在室温，85%乙醇，59 kHz，清洗2次，每次超声时间1.75 min的条件下，分别在液料比为1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1、3∶1（mL/g）时取样，测定各项指标，每个处理重复3次。

乙醇浓度：在室温，59 kHz，液料比 1.5∶1（mL/g），清洗2次，每次超声时间1.75 min的条件下，分别在乙醇浓度为80%、85%、90%、95%、100%时取样，测定各项指标，每个处理重复3次。

本试验中无核白葡萄干清洗效果通过洁净度指数来表示。清洗效果越好，洁净度指数越高。但超声波对植物细胞和细胞膜结构有破坏作用[26-27]，随着超声波作用的增强，葡萄干表皮破损程度增加，使葡萄干内的可溶性糖溶出增加。因此利用超声波将葡萄干表面泥沙清除，同时应控制超声波处理条件，尽量减少超声波对葡萄干表皮的破损。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 可溶性糖含量

参考文献[28]修改如下：取50 g无核白葡萄干用一定体积的乙醇溶液超声清洗后，用较大孔径的筛网过滤，得到的滤液用于可溶性糖的测定。取滤液1.25 mL旋蒸干，用蒸馏水复溶至50mL，从中取0.5 mL测定可溶性糖含量。

1.2.2.2 洁净度指数

每个处理随机抽取10颗无核白葡萄干，用60~100倍放大镜观察其表面灰尘颗粒和皮渣残留量，分级标准详见表1。

表1 乙醇-超声清洗绿葡萄干洁净度分级标准Table 1 Grading standard of cleanliness for ethanol-ultrasound cleaning of green raisins

1.2.2.3 杀菌率

根据GB4789.2—2016[29]测定菌落总数和GB4789.15—2016[30]测定霉菌数，修改如下：称取25 g样品置于盛有225 mL生理盐水的无菌锥形瓶中，充分混匀，对无核白葡萄干表面微生物进行测定。无核白葡萄干表面微生物的杀菌效果用杀菌率表示。

1.2.3 数据处理

采用SPSS19软件进行差异显著性分析，Origin8.5软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 超声波清洗对无核白葡萄干清洗效果的影响

2.1.1 超声波次数对无核白葡萄干清洗效果的影响

由图1可得，第1次超声清洗绿葡萄干洁净度指数为0.9，从第2次起洁净度指数均为0.95。清洗绿葡萄干的同时也使葡萄干内部的可溶性物质溶出，以可溶性糖作为衡量可溶性物质溶出的指标。绿葡萄干第2次清洗的乙醇溶液中可溶性糖含量最高，并与第1次有极显著差异（P＜0.01），因此选择清洗2次可以达到较好的清洗效果，同时尽可能减少绿葡萄干内部可溶物质的溶出量。

2.1.2 超声波温度对绿葡萄干清洗效果的影响

由图2可知，不同超声温度处理下绿葡萄干洁净度指数均在0.9以上，且不同温度下清洗的葡萄干洁净度无显著差异。因此超声清洗时介质温度在10~50℃对葡萄干洁净效果无影响。而介质温度在10~30℃间溶出的可溶性糖含量无显著性差异，40℃时可溶性糖含量极显著提高（P＜0.01），此试验结果与林启训等[31]的研究结果趋势一致。因此超声清洗时介质温度为室温即可。

2.1.3 超声波时间对绿葡萄干清洗效果的影响

由图3可以看出，每次超声时间为0.25 min时，清洗效果最差，每次超声时间大于1 min时清洗效果较好，仅有少量的皮渣和尘土颗粒存在于葡萄干较深的褶皱中。每次超声时间与溶出的可溶性糖含量成正相关，各超声时间之间均有极显著差异（P＜0.01），林启训等[31]和赵鹏[32]的研究也表明在较短时间内可溶性糖随着超声时间的延长而增加。因此每次超声时间1 min较好。

2.1.4 超声波频率对绿葡萄干清洗效果的影响

如图4所示，超声频率为40 kHz时，洁净度指数最高为0.975，几乎所有葡萄干表面及褶皱深处的皮渣和灰尘颗粒都被清洗干净；29 kHz清洗后的葡萄干在褶皱深处还有少量泥沙；相对29 kHz，59 kHz对葡萄干较窄较深的褶皱清洗效果表现更好。较高的超声频率更利于清除细小缝隙及微孔内的污物[33]。28 kHz与40 kHz的超声条件下可溶性糖含量具有显著性差异（P＜0.05），但无极显著性差异，超声频率为59 kHz时可溶性糖含量最高，为423.67 mg/100 g，极显著高于其他处理（P＜0.01）。因此采用40 kHz超声清洗绿葡萄干较好。

2.1.5 液料比对绿葡萄干清洗效果的影响

由图5可得，不同液料比处理下绿葡萄干洁净度指数均大于0.9，其表面灰尘颗粒及皮渣几乎全被洗出，因此葡萄干洁净效果不受液料比的影响。随着液料比的增加可溶性糖含量也随之升高，当液料比超过2∶1（mL/g）后，可溶性糖含量极显著增加（P＜0.01）。赵鹏[32]用超声提取款冬花多糖时，提取率随液料比增加呈先上升再趋于平缓。本试验中可溶性糖含量呈上升趋势，可能是液料比小且超声时间短所致。当液料比为1∶1（mL/g）时乙醇溶液刚刚浸没葡萄干，因此液料比（1.5~2）∶1（mL/g）较好。

2.1.6 乙醇浓度对绿葡萄干清洗效果的影响

根据图6可得，乙醇浓度为80%时，洁净度指数最高，为0.95，但清洗后葡萄干表面明显变软；85%和90%乙醇清洗后葡萄干褶皱中有极少量的皮渣和灰尘颗粒，整体清洗效果较好。随着乙醇浓度的升高，清洗液中可溶性糖含量降低，85%乙醇和90%乙醇之间无显著性差异，陈宏阳等[34]研究表明，乙醇浓度越低越有利于可溶性糖的溶出。因此采用85%乙醇溶液清洗较好。

2.2 超声波清洗对杀菌效果的影响

2.2.1 超声波温度对杀菌效果的影响

未清洗的绿葡萄干表面菌落总数为3.36lg(CFU/g)，霉菌数为3.47 lg(CFU/g)。由表2可知，在不同温度处理下各菌落总数及霉菌数间均不具有显著差异，杀菌率均高于95%，因此各超声温度对微生物杀菌效果的影响无显著性差异。

表2 超声温度对绿葡萄干表面微生物数及杀菌率的影响Table 2 Effect of ultrasonic temperature on microbial number and sterilization rate on green raisins

2.2.2 每次超声波时间对杀菌效果的影响

由表3可知，在不同处理时间下经乙醇-超声清洗后葡萄干表面的菌落总数、霉菌数均无显著差异，菌落总数和霉菌数的杀菌率均达到99%以上，所以每次超声时间对杀菌效果的影响无显著性差异。

表3 每次超声时间对绿葡萄干表面微生物数及杀菌率的影响Table 3 Effect of ultrasonic time on microbial number and sterilization rate on green raisins

2.2.3 超声波频率对绿葡萄干清洗效果的影响

根据表4可见，超声频率为28 kHz时，葡萄干表面的菌落总数与59 kHz间有显著性差异（P＜0.05）；霉菌数与其他超声频率间均有显著性差异（P＜0.05）。超声频率为40 kHz和59 kHz时，菌落总数和霉菌数间无显著差异，并有较好的杀菌效果。因此超声频率对葡萄干表面微生物的杀菌效果影响较大，随着超声频率的升高，杀菌率也随之升高，与Phull等[35]的研究结果一致。

表4 超声频率对绿葡萄干表面微生物数及杀菌率的影响Table 4 Effect of ultrasonic frequency on microbial number and sterilization rate on green raisins

2.2.4 液料比对杀菌效果的影响

由表5可知，不同液料比处理后葡萄干表面的菌落总数及霉菌数无显著性差异。在液料比为1.5∶1（mL/g）时，菌落总数为 1.4 lg(CFU/g)，而霉菌并未检出，可能是因为微生物在制备菌液中分布不均所致。

2.2.5 乙醇浓度对杀菌效果的影响

根据表6可得，不同乙醇浓度处理后葡萄干表面的菌落总数和霉菌数的杀菌效果无显著性差异，且菌落总数杀菌率均大于96%，霉菌杀菌率均大于98%。由此可得，在乙醇浓度80%~100%范围内，葡萄干表面的杀菌率不受乙醇浓度的影响。

表5 液料比对绿葡萄干表面微生物数及杀菌率的影响Table 5 Effect of liquid-material ratio on microbial number and sterilization rate on green raisins

表6 乙醇浓度对绿葡萄干表面微生物数及杀菌率的影响Table 6 Effect of ethanol concentration on microbial number and sterilization rate on green raisins

3 结论

（1）超声次数对绿葡萄干的清洗效果具有影响，第2次开始洁净度指数不再变化，因此选择清洗2次为最佳清洗次数。

（2）超声介质的温度对绿葡萄干洁净效果无显著影响，10~30℃时溶出的可溶性糖较少，故超声清洗绿葡萄干采用室温最佳。

（3）超声时间对绿葡萄干表皮破损影响较大，而每次超声处理1 min时即达到较好的洁净效果，因此选择1 min为最佳每次超声时间。

（4）超声频率对绿葡萄干杀菌效果有显著影响，40 kHz与59 kHz杀菌效果较好，但40 kHz频率下绿葡萄干洁净度指数最高，表皮破损最小，故选择40 kHz为最佳超声频率。

（5）绿葡萄干洁净效果不受液料比影响，液料比与可溶性糖呈正相关，故液料比为 1.5∶1（mL/g）时，乙醇消耗量较少，可达到较好的清洗效果，同时可溶性糖溶出也较少。因此1.5∶1（mL/g）为最佳液料比。

（6）乙醇浓度为85%和90%时清洗效果较好，但90%乙醇挥发性更强，因此85%乙醇为最佳乙醇浓度。

综上所述，乙醇-超声清洗无核白葡萄干的最佳条件为：室温，85%乙醇溶液，液料比 1.5∶1（mL/g），超声频率40 kHz，清洗2次，每次超声时间1 min，在此条件下绿色葡萄干卫生质量得到显著提高，同时造成表皮的破损、内容物的溶出也较小。