超声-次氯酸钠-植酸联合处理提高鲜切生菜的保鲜效果

孟祥慧，马鑫敏，谷恒梅，徐琳琳，孙 睿，陈 萍

（吉林农业大学食品科学与工程学院，吉林长春 130118）

生菜，又称莴苣，属菊科莴苣属，叶片是其主要食用部位。生菜中含有丰富的营养物质，经常食用可以降低胆固醇、抗癌和缓解神经衰弱等[1−2]。如今鲜切生菜更是受到人们的欢迎，它是一种即食的蔬菜加工产品，食用方便且具有较高的营养价值，在口感和风味方面也深受广大消费者的喜爱[2]。但新鲜农产品经过加工后表面细胞会受到破坏，比未加工的农产品更容易受到病原菌和微生物污染而导致腐败[3]。加工后的果蔬也容易因微生物污染导致其品质低下和贮藏期变短。

清洗是控制果蔬加工过程中微生物污染的关键点之一[4]。近年来，国内外常用的清洗方式包括次氯酸钠、有机酸、臭氧、超声波等[5−7]。Inatsu 等[8]发现次氯酸钠结合植酸处理能够更有效地控制鲜切蔬菜表面的微生物。次氯酸钠规定用于清洗果蔬的有效氯含量在100～200 mg/L 之间，由于其显著的抑菌作用被大家广泛应用[9]。植酸溶液具有较高的螯合活性和较低的pH，细菌细胞由于强酸的作用受损，而强酸与螯合化合物的偶联又进一步增强了这种作用[10−11]。一般安全的化学清洗剂可控制鲜切果蔬褐变，提高产品品质和货架期[12]。超声波是一种由于液体介质中的空化效应导致微生物失活的新型安全技术，在食品加工和保鲜中得到广泛应用[13−15]。Fan等[16]采用400 W 超声波处理鲜切黄瓜，Yin 等[17]研究240 W 超声波清洗鲜切生菜，结果均表明可以有效抑制微生物。有效的清洗方法可以降低鲜切果蔬因微生物污染而引起的病害风险和延长鲜切果蔬贮藏期[18]。因此，研究安全且更有效的清洗方法对鲜切果蔬的保鲜具有重要意义。目前，国内外对鲜切果蔬的清洗已进行大量研究，但效果仍有待提高。本实验采用自来水、超声波、微酸性电解水、超声波结合微酸性电解水、超声波结合植酸、次氯酸钠结合植酸、超声-次氯酸钠-微酸性电解水联合处理和超声-次氯酸钠-植酸联合处理8 种方法清洗鲜切生菜，从中选出了抑菌效果最优的方法超声-次氯酸钠-植酸联合处理，研究该方法对鲜切生菜贮藏品质的影响，为新型清洗方式提高鲜切果蔬的保鲜效果提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜生菜 长春吉林农业大学菜市场；大肠杆菌O157:H7（Escherichia coliO157:H7，E.coliO157:H7） 长春军事兽医研究所；胰蛋白胨大豆肉汤、山梨醇麦康凯琼脂基础、山梨醇麦康凯添加剂、缓冲蛋白胨水（Buffered Peptone Water，BPW）、无菌均质袋、次氯酸钠、植酸 华益生物有限公司；微酸性电解水（pH(5.87±0.04)） 烟台方心水处理设备有限公司。

KQ-300E 型超声波清洗机 昆山市超声仪器有限公司；TDL-8M 台式大容量冷冻离心机 上海卢湘仪离心机仪器有限公司；85-2 恒温磁力搅拌器国华（常州）仪器制造有限公司；XY-05 拍打式均质器 上海净信实业发展有限公司；UV-1800 紫外分光光度计 日本岛津公司；PFXi995 全自动分光色度仪 东南科仪公司。

1.2 实验方法

1.2.1 菌悬液制备 将大肠杆菌O157:H7 在胰蛋白胨大豆肉汤中37 ℃培养24 h。培养后在6000 r/min离心机中离心10 min。将100 mL 培养物的沉淀在无菌去离子水中洗涤2 次，然后重悬于1 L 无菌去离子水中。最终获得的菌液浓度为108CFU/mL。

1.2.2 样品处理 将挑选出的颜色翠绿、无机械损伤、新鲜的生菜作为实验材料，放入4 ℃冰箱预冷。然后在自来水下冲洗2 min，自然晾干。选择颜色和大小相同的生菜叶子，切掉它们的中脉，把剩下的叶子切成2～2.5 cm 宽的条状，以10 g 鲜切生菜作为样品单位。将10 g 鲜切生菜浸泡在装有300 mL菌悬液和磁力搅拌棒的无菌烧杯中，样品浸泡30 min 后，室温下干燥，然后37 ℃放置在无菌粗滤纸上12 h 备用。

1.2.3 实验分组及方法 将样品室温浸泡于300 mL以下溶液中：A 组：自来水清洗10 min；B 组：超声波(40 kHz，240 W)清洗10 min；C 组：微酸性电解水(pH(5.87±0.04))清洗10 min；D 组：超声波结合微酸性电解水清洗10 min；E 组：超声波结合3 g/L 植酸清洗10 min；F 组：100 mg/L 次氯酸钠结合植酸分别清洗5 min；G 组：超声-次氯酸钠-微酸性电解水联合处理：超声波+次氯酸钠清洗5 min，然后超声波+微酸性电解水清洗5 min；H 组：超声-次氯酸钠-植酸联合处理：超声波+次氯酸钠清洗5 min，然后超声波+植酸清洗5 min。经消毒剂处理后，用无菌蒸馏水冲洗样品，置于无菌粗滤纸上30 min，最后进行菌落总数的测定。同时清洗结束后，将抑菌效果最好的方法和无菌蒸馏水处理（作为对照组，记作CK 组）的鲜切生菜分别在4 ℃贮藏14 d，每2 d 测定品质指标，每组实验重复3 次。

1.2.4 菌落总数的测定 10 g 处理后的样品装入含有90 mL BPW的无菌袋内，用均质器均质3 min。然后将均质后的样品取0.1 mL 用0.9 mL 无菌BPW连续稀释，分别在选择培养基上铺平0.1 mL 稀释液。以含抑菌剂的山梨醇麦康基琼脂作为选择培养基，在37 ℃条件下培养大肠杆菌O157:H7 24 h，计数大肠杆菌O157:H7的活菌数量，以log CFU/g表示。所有实验重复3 次。

1.2.5 品质指标的测定 质量损失率：采用称量法进行测定，计算公式如下。

总色差（ΔE）：参照Lu 等[19]方法进行测定；过氧化物酶（peroxidases，POD）、多酚氧化酶（polyphenoloxidase，PPO）活性、Vc、叶绿素、水分含量：参照《果蔬采后生理生化实验指导》[20]方法进行测定；总酚含量：参照Wang 等[21]方法进行测定。

1.3 数据处理

所有实验均重复3 次，以“平均值±标准误差”来表示结果。采用SPSS23.0 软件进行差异显著分析（P<0.05 表示差异显著），以及制图采用Origin 2018软件。

2 结果与分析

2.1 不同清洗方式对鲜切生菜表面大肠杆菌O157:H7抑菌效果的影响

微生物是影响鲜切果蔬品质安全的关键，而清洗是减少微生物不可或缺的环节。从图1 可以看出，比较了自来水、超声波、微酸性电解水、超声波结合微酸性电解水、超声波结合植酸、次氯酸钠结合植酸、超声-次氯酸钠-微酸性电解水联合处理和超声-次氯酸钠-植酸联合处理8 种方法对鲜切生菜表面大肠杆菌O157:H7的抑菌效果。清洗前鲜切生菜表面大肠杆菌O157:H7的数量是7.42 lg CFU/g，清洗后分别是6.93、6.57、5.19、4.85、4.49、4.11、4.26、3.62 lg CFU/g。与其他处理相比，超声-次氯酸钠-植酸联合处理对大肠杆菌O157:H7的抑制作用最显著（P<0.05），大肠杆菌O157:H7的数量减少了3.80 lg CFU/g，抑菌率达到了99.97%。因此，超声-次氯酸钠-植酸联合处理能更有效地抑制大肠杆菌O157:H7的生长。张晓芳等[22]也进一步证实了研究多种清洗技术协同作用的必要性。

图1 不同清洗方式对鲜切生菜表面大肠杆菌O157:H7抑菌效果的影响Fig.1 Effect of different cleaning methods on E.coli O157:H7 bacteriostatic effect of fresh-cut lettuce

2.2 超声-次氯酸钠-植酸联合处理对鲜切生菜质量损失率和ΔE的影响

质量损失表明果蔬在贮藏期间水分流失，质量损失率越大，果蔬萎蔫程度越明显[23−24]。从图2a 中可以看出，随着贮藏时间的延长，处理后的鲜切生菜质量损失率逐步增加，超声-次氯酸钠-植酸联合处理的样品质量损失率更是明显低于CK 组。贮藏14 d后，CK 组和超声-次氯酸钠-植酸联合处理导致样品的质量损失率分别为7.39%和3.45%。与CK 组相比，超声-次氯酸钠-植酸联合处理的样品质量损失率降低了3.94%。这可能由于超声-次氯酸钠-植酸联合处理保留了水分子和大分子之间的氢键，从而减少了样品的呼吸代谢，导致水分流失的减少[25]。结果表明，超声-次氯酸钠-植酸联合处理降低了鲜切生菜的失水率和提高了其保鲜效果。

图2 超声-次氯酸钠-植酸联合处理对鲜切生菜质量损失率（a）和ΔE（b）的影响Fig.2 Effect of US-NaClO-phytic acid on weight loss (a)and ΔE (b) of fresh-cut lettuce

ΔE是重要的品质指标之一[26]，它也是鲜切生菜品质下降的主要表现之一。由图2b 可看出，在贮藏期间，处理后的样品ΔE 不断升高。在第14 d，CK组的ΔE达到8.53，超声-次氯酸钠-植酸联合处理的ΔE仅为5.39，比CK 组减少了3.14。由此可见，与CK 组相比，超声-次氯酸钠-植酸联合处理的鲜切生菜ΔE显著降低，保持了较好的颜色。这是因为超声-次氯酸钠-植酸联合处理延迟了色素的降解速率，比如叶绿素[27]。Inatsu 等[8]也证实了次氯酸钠联合植酸处理能有效抑制卷心菜和豆芽的颜色变化。

2.3 超声-次氯酸钠-植酸联合处理对鲜切生菜POD和PPO 活性的影响

与褐变相关的POD 和PPO 活性会影响鲜切果蔬的贮藏品质[25]。POD 和PPO 活性越高会导致褐变越严重，加速鲜切生菜的腐烂。图3 表明，贮藏14 d期间，超声-次氯酸钠-植酸联合处理对鲜切生菜的POD 和PPO 活性均有影响。图3a 中POD 活性先升高后降低。与CK 组相比，超声-次氯酸钠-植酸联合处理的样品POD 活性显著下降。在贮藏第6 d 时，CK 组的POD 活性达到最大值，为121.33 U/kg·s。超声-次氯酸钠-植酸联合处理的POD 活性贮藏第8 d 时最高，达到106.67 U/kg·s。这可能是因为超声波的机械和化学作用产生的自由基能与酶结构中的氨基酸反应抑制POD 活性[28]。由此可见，超声-次氯酸钠-植酸联合处理对抑制鲜切生菜的POD 活性有积极影响，并抑制了其发生褐变的速率。该结果与超声波结合ε-PL 处理可以明显抑制鲜切生菜POD 活性相一致[29]。

图3 超声-次氯酸钠-植酸联合处理对鲜切生菜POD（a）和PPO（b）活性的影响Fig.3 Effect of US-NaClO-phytic acid on POD activity (a) and PPO activity (b) of fresh-cut lettuce

从图3b 中可看出，贮藏期间PPO 活性处于先升高后降低的趋势，超声-次氯酸钠-植酸联合处理的样品在贮藏过程中PPO 活性显著低于CK 组。第6 d，CK 组和超声-次氯酸钠-植酸联合处理的PPO 活性均达到高峰，分别为228.00 U/kg·s 和192.00 U/kg·s。这可能是由于超声波产生了抑制PPO 活性的机械和化学效应[25]。因此，超声-次氯酸钠-植酸联合处理对鲜切生菜的PPO 活性有较大的抑制作用，可以延缓鲜切生菜腐烂。这与超声波结合ε-PL 处理对鲜切生菜PPO 活性的影响相同[29]。

2.4 超声-次氯酸钠-植酸联合处理对鲜切生菜Vc 和叶绿素含量的影响

Vc 和叶绿素含量属于果蔬中重要的营养指标[30]。鲜切生菜中含有丰富的Vc 和叶绿素，但Vc 极易因被氧化而损失，叶绿素则易被分解至使叶片变黄，所以维持较高的Vc 和叶绿素含量对鲜切生菜尤为重要。图4 显示CK 组和超声-次氯酸钠-植酸联合处理对鲜切生菜Vc 和叶绿素含量的影响。在图4a中，随着贮藏时间的延长，Vc 含量逐渐降低。与CK 组相比，超声-次氯酸钠-植酸联合处理明显降低Vc 含量的损失。在第14 d，CK 组的Vc 含量下降了81.38%，超声-次氯酸钠-植酸联合处理的Vc 含量下降了69.73%。由此可见，超声-次氯酸钠-植酸联合处理的鲜切生菜Vc 含量在第14 d 高于CK 组，表明该联合处理对鲜切生菜的Vc 含量有较好的保护作用。这可能因为超声-次氯酸钠-植酸联合处理中超声波的空化作用导致溶解氧的消除和微生物的失活[31]。Martínez-Flores 等[32]研究证实了超声波能显著减少胡萝卜汁Vc的损失。

图4 超声-次氯酸钠-植酸联合处理对鲜切生菜Vc（a）和叶绿素（b）含量的影响Fig.4 Effect of US-NaClO-phytic acid on Vc content (a) and chlorophyll content (b) of fresh-cut lettuce

从图4b 可以看出，贮藏期间叶绿素含量处于持续下降趋势，超声-次氯酸钠-植酸联合处理的鲜切生菜叶绿素含量明显高于CK 组。第14 d CK 组和超声-次氯酸钠-植酸联合处理的叶绿素含量分别降到0.43 mg/g 和0.56 mg/g。与CK 组相比，超声-次氯酸钠-植酸联合处理的叶绿素含量提高15.32%，样品绿色度明显维持地更好，表明更新鲜。这可能由于超声波的机械和化学作用抑制了酶和底物的反应，延缓了叶绿素的降解速率[33]。因此，超声-次氯酸钠-植酸联合处理的鲜切生菜叶绿素含量保持在较高的水平。这与李小卫等[34]的研究结果一致，次氯酸钠对鲜切黄瓜有保绿作用。

2.5 超声-次氯酸钠-植酸联合处理对鲜切生菜总酚含量的影响

总酚含量是衡量新鲜果蔬品质的重要指标。由图5 可看出，在整个贮藏期总酚含量均呈现先升高后降低的趋势。CK 组的总酚含量在第6 d 达到最大值0.24 mg/g，而超声-次氯酸钠-植酸联合处理的总酚含量在第8 d 达到最大值0.34 mg/g。与CK 组相比，超声-次氯酸钠-植酸联合处理的鲜切生菜在贮藏期间总酚含量明显升高。总酚含量的增加可以归因于超声-次氯酸钠-植酸联合处理使结合酚释放导致在贮藏期间总酚含量较高。该结果与超声波处理的青柠汁总酚含量增加相一致[31]。

图5 超声-次氯酸钠-植酸联合处理对鲜切生菜总酚含量的影响Fig.5 Effect of US-NaClO-phytic acid on total phenolics content of fresh-cut lettuce

2.6 超声-次氯酸钠-植酸联合处理对鲜切生菜水分含量的影响

水分含量是鲜切果蔬衰老的主要体现之一。鲜切生菜由于叶片有损伤很容易失去水分，导致质量减少、萎蔫等现象。从图6 可以看出，随着贮藏时间的延长，水分含量逐渐降低。与CK 组相比，超声-次氯酸钠-植酸联合处理显著降低了样品在贮藏期间的水分损失（P<0.05）。在第14 d，CK 组水分含量下降了10.85%，而超声-次氯酸钠-植酸联合处理的水分含量只下降了8.90%。因此，在14 d的贮藏期，超声-次氯酸钠-植酸联合处理能有效降低鲜切生菜水分含量的损失，减缓萎蔫的速率，延长其货架期。

图6 超声-次氯酸钠-植酸联合处理对鲜切生菜水分含量的影响Fig.6 Effect of US-NaClO-phytic acid on moisture content of fresh-cut lettuce

3 结论

各种清洗处理对大肠杆菌O157:H7 均有不同的抑菌效果。本文提出了新型清洗方法超声-次氯酸钠-植酸联合处理，实验结果表明，自来水、超声波、微酸性电解水、超声波结合微酸性电解水、超声波结合植酸、次氯酸钠结合植酸、超声-次氯酸钠-微酸性电解水联合处理和超声-次氯酸钠-植酸联合处理的8 种方法中，超声-次氯酸钠-植酸联合处理能更有效抑制大肠杆菌O157:H7的生长。与对照组相比，超声-次氯酸钠-植酸联合处理具有减轻鲜切生菜的质量损失和颜色变化，抑制POD 和PPO 活性，维持Vc、叶绿素、总酚和水分含量的作用。综上所述，超声-次氯酸钠-植酸联合处理能有效提高鲜切生菜表面大肠杆菌O157:H7的抑菌效果和贮藏品质，对鲜切生菜的保鲜有重大意义。