冰箱紫外杀菌技术对蔬菜贮藏效果的研究

宣萍 刘鹏 阚苗 张启花

（1.安徽省产品质量监督检验研究院 安徽合肥 230051；2.合肥美菱股份有限公司 安徽合肥 230601）

冰箱紫外杀菌技术对蔬菜贮藏效果的研究

宣萍1刘鹏2阚苗2张启花2

（1.安徽省产品质量监督检验研究院 安徽合肥 230051；2.合肥美菱股份有限公司 安徽合肥 230601）

本研究通过在冰箱里安装紫外LED灯，利用风循环对冰箱冷藏室内的空气进行杀菌，净化了食品存储环境。本文选取新鲜菠菜、韭菜在具有紫外杀菌模块的冰箱中贮藏，通过叶绿素、Vc含量、可溶性蛋白的测定，验证该研究对于蔬菜的保鲜效果。实验表明，安装有紫外杀菌模块的冰箱能减缓菠菜和韭菜叶绿素含量的降低，减少量比贮藏在普通冰箱中的样品低10.1%与9.4%；能减缓菠菜和韭菜的Vc的损耗，在贮藏期内是普通冰箱中的样品的1.91倍与1.67倍；能减少菠菜和韭菜可溶性蛋白含量的降低，减少量比贮藏在普通冰箱中的样品低13.2%与17.9%，较好地维持了菠菜、韭菜的贮藏品质。

紫外线；菠菜；韭菜；贮藏品质

1 引言

随着经济的发展和人们生活水平的不断提高，冰箱已走进千家万户，成为日常生活不可缺少的家用电器。冰箱是人为制造低温环境来保存食品的设备。早期的冰箱没有抗菌和杀菌的功能，仅仅依靠低温来保鲜食物，这种冰箱内的食品，尤其是冷藏室中的食品时间长了仍然会腐败变质，这是因为在低温环境下仍然有细菌存在。

新鲜果蔬含水量高，营养丰富，生长过程中易侵染病原微生物，因此，采收以后从田间到消费者餐桌的整个流通过程中，常由于腐烂、衰老变质等造成大量的损失。在发达国家，果蔬的产后损失率为1.7%~5%，而我国的损失率达20%~30%[1]。防止果蔬采后流通中损失的主要途径是调节流通过程的温度、湿度、气体等环境条件，目前生产中还结合化学手段如化学杀菌剂的使用防止腐烂损失[2]。但杀菌剂残留已被发现会对消费者的身体健康带来潜在威胁，尤其对于儿童[3]。因此，新的保鲜技术和手段的研究受到科技人员的普遍重视。γ-射线（60Co或137Cs）辐照处理作为一种非热物理杀菌技术，已被用

于果蔬的贮藏保鲜[4]。但由于γ-射线辐照装置投资较高，需要高标准的安全防护设施，运行成本较高，而且离子辐射源存在一定的安全隐患，使其在果蔬保鲜的应用方面受到了很大的限制。与γ-射线相比，紫外线容易获得（只需紫外线灯即可），无离子辐射源安全隐患，设备便宜，操作简单，运行成本低，因此近年来紫外线在果蔬保鲜中的应用越来越受到人们的关注。

紫外线是太阳光线的一种，是电磁波谱中波长从10nm到400nm 辐射的总称。依据紫外线自身波长的不同，可将紫外线分为长波紫外线（315~400nm，UV-A）、中波紫外线（280~315 nm，UV-B）、短波紫外线（200~280nm，UVC）、真空紫外线（100~200nm）。短波紫外线属于可杀菌波段范围，能杀死细菌和病毒[5]。波长200～280nm的短波紫外线能穿透微生物的细胞膜，破坏核酸（DNA）结构，在DNA分子中产生嘧啶二聚体，引发突变，使细胞遗传物质的活性丧失，导致微生物失去繁殖能力或死亡。因此，短波紫外线目前被广泛应用于医疗卫生、食品、水处理及一些工业领域的消毒杀菌。姜天甲等[6]研究了短波紫外线处理对香菇采后品质的影响，结果表明，香菇经短波紫外线处理后，较好地保持了感官品质和营养价值，延长了贮藏保鲜期。雷屈文等[7]研究了紫外线处理对鲜切菜品质的影响。结果表明，照射时间为30min，可有效控制鲜切豇豆中微生物的生长和繁殖，并能有效杀灭（甚至彻底清除）大肠杆菌，对真菌、乳酸菌、肠杆菌也有明显的抑制作用；鲜切菜中亚硝酸盐含量最低，Vc含量与其他处理相比保存最好，感官品质良好。

传统产生短波紫外线的方法是使用低压汞灯，其原理是通电时灯内产生一定强度的电场，使水银蒸气电离而产生紫外线。因存在一些弊端，逐渐被紫外LED灯取代。在冰箱中使用紫外LED灯，具有以下优点：①无热辐射，紫外LED灯相对于紫外汞灯，属于冷光源，在冰箱低温环境中使用，不会影响温度；②环保无污染，无重金属泄露，无臭氧产生；③使用寿命长；④能耗低。

早前有冰箱厂家推出紫外杀菌冰箱，但是多选用紫外汞灯。也有选用紫外LED灯，但出于成本考虑都选择长波紫外LED灯，灭菌效果甚微。本研究通过在冰箱里安装短波长紫外LED灯，通过控制系统控制LED灯的工作状态，利用风循环对冰箱冷藏室内的空气进行杀菌，净化了食品存储环境。本文通过新鲜菠菜、韭菜的贮藏实验，评价蔬菜在本项目研究成果的贮藏条件下的保鲜效果。

2 材料与方法

2.1 材料与仪器

新鲜菠菜、韭菜，购自农贸市场；普通冰箱、紫外杀菌冰箱；研钵；高速组织捣碎机；离心机；恒温水浴锅；分光光度计。

2.2 方法

将新鲜菠菜、韭菜分成两等份，一份放置于普通冰箱的冷藏室中，一份放置于紫外杀菌冰箱冷藏室中，两份放在两台冰箱中的相同位置，两台冰箱冷藏室温度均设置为2℃，并于贮藏后的第0、1、3、5、7天取样，进行保鲜效果评定。

2.2.1 叶绿素含量的测定

图1 不同冰箱对菠菜叶绿素含量的影响

图2 不同冰箱对韭菜叶绿素含量的影响

图3 不同冰箱对菠菜Vc含量的影响

图4 不同冰箱对韭菜Vc含量的影响

图5 不同冰箱对菠菜可溶性蛋白含量的影响

图6 不同冰箱对韭菜可溶性蛋白含量的影响

采用分光光度计法。均匀称取菠菜、韭菜样品5g于研钵中，加入少许玻璃砂（约0.5~1g），

充分研磨后倒入100ml容量瓶中，然后用丙酮分几次洗涤研钵并倒入容量瓶中，用丙酮定容至100ml。充分振摇后，用滤纸过滤。取滤液用分光光度计于652nm波长下，测定其光密度。以95%丙酮做空白对照实验。将测定记录数据列表，分别计算菠菜、韭菜样品组织中总叶绿素的含量。计算按式（1）：

式中：D——表示在所指定波长下，叶绿素提取液的光密度度数；

V——为叶绿素丙酮提取液的最终体积（ml）；

W——为所用果蔬组织鲜重（g）。

2.2.2 维生素C的测定

采用2,6-二氯靛酚滴定法，称取样品10g，加入2%草酸溶液少许，研碎；注入100mL容量瓶中，加2%草酸稀释至刻度，用高岭土脱色，过滤；吸取滤液20mL于三角瓶中，用已标定的2,6-二氯靛酚钠盐溶液滴定，至桃红色15秒不褪为止，记下染料的用量（V）。吸取2%草酸溶液10mL，用染料作空白滴定记下用量（V1）。计算按式（2）：

式中：W——100克样品含的抗坏血酸毫克数（mg/100g）；

V——滴定样品所用的染料毫升数（mL）；

V1——空白滴定所用的染料毫升数（mL）；

A——1毫升染料溶液相当的抗坏血酸毫克数（mg/mL）；

B——滴定时吸取的样品溶液毫升数（mL）；

b——样品液稀释后毫升数（mL）；

a——样品质量（g）。

2.2.3 可溶性蛋白的测定

采用考马斯亮蓝法，称取鲜样0.5g，加入2ml蒸馏水研磨，磨成匀浆后用6ml蒸馏水冲洗研钵，洗涤液收集在同一离心管中，在4000r/min下离心10min，弃去沉淀，上清液转入容量瓶，以蒸馏水定容至10ml，摇匀后待测。吸取样品提取液0.1ml，放入具塞试管中（每个样品重复2次），加入5ml考马斯亮蓝G-250溶液，充分混合，放置2min后在595nm下比色，测定吸光度，并通过标准曲线查得蛋白质含量。计算按式（3）。

式中：C——查的标准曲线值（µg）；

VT——提取液总体积（ml）；

WF——样品鲜重（g）；

VS——测定时加样量（ml）。

3 结果与分析

3.1 不同冰箱对菠菜、韭菜叶绿素含量的影响

影响结果见图1、图2。

由图1、图2可知，新鲜菠菜、韭菜在冰箱贮藏过程中伴随着叶绿素的损失，储存于紫外杀菌冰箱中的菠菜与韭菜的叶绿素含量下降的速率低于储存于普通冰箱中的样品。到存储第7天，储存于紫外杀菌冰箱中的样品叶绿素含量分别下降了14.8、28.1%，而普通冰箱中的样品叶绿素含量分别下降了24.9%、37.5%。由此可知紫外LED灯处理可以减少蔬菜贮藏过程中叶绿素的损失。

3.2 不同冰箱对菠菜、韭菜Vc含量的影响

影响结果见图3、图4。

从图3、图4可以看出，储存于紫外杀菌冰箱和普通冰箱中菠菜与韭菜的Vc含量在贮藏过程中都呈下降趋势。储存7天后，紫外杀菌冰箱中的样品Vc含量分别为0.21mg/g与0.1mg/g，是普通冰箱中样品的1.91倍与1.67倍。说明紫外LED灯处理能够有效地保持菠菜与韭菜叶片中Vc的含量，延缓贮藏期间的损失。

3.3 不同冰箱对菠菜、韭菜可溶性蛋白含量的影响

影响结果见图5、图6。

从图5与图6中可以看出，可溶性蛋白含量的变化表现出与叶绿素、Vc含量类似的变化，在贮藏期间随着贮藏时间的延长，可溶性蛋白的含量逐渐减少。储存于紫外杀菌冰箱中样品可溶性蛋白含量下降了35.3%与28.8%，而普通冰箱中的样品下降了48.5%与46.7%。由此可知，紫外LED灯处理可以减少蔬菜可溶性蛋白的损失。

4 结论

紫外LED灯照射处理之后，菠菜与韭菜的贮藏品质和营养成分得到了良好的保持。叶绿素含量的改变是叶片衰老的典型特征，伴随叶片衰老，组织中的叶绿素含量明显下降。本研究发现紫外线处理可以延缓菠菜与韭菜叶片中叶绿素含量的下降。由于在植物衰老和储藏过程中，酶能引起叶绿素的分解破坏。紫外线照射可抑制酶类的活力，缓解叶绿素分解速率，提高了叶绿素的保存率。

由于蔬菜本身含有促使Vc氧化的酶，因而在贮藏过程中Vc会逐渐氧化减少，而减少的速率和贮藏条件有很大关系。加之Vc本身的不稳定性，致使Vc损失严重，而紫外线照射可抑制氧化酶的活力，缓解Vc的氧化速率，提高Vc的保存率。

同样，蔬菜中可溶性蛋白质含量的变化也与酶类活动、呼吸强度有关，如过氧化物酶能分解破坏蛋白质，影响蔬菜的营养价值。因此紫外线照射抑制了酶类的活力，压制蔬菜的呼吸强度，降低了可溶性蛋白等营养物质的消耗，延长了保质期。

由以上分析可知，紫外LED灯处理提高了菠菜与韭菜的贮藏品质以及延长其货架期，同时也说明紫外线处理是极具开发潜力的冷杀菌技术，可以较好地应用于冰箱领域。

[1] 赵永飞. 果蔬保鲜大有可为[J]. 农家参谋，2004(4):25.

[2] 关文强，李淑芬. 天然植物提取物在果蔬保鲜中应用研究进展[J]. 农业工程学报,2006,22(7):200-204.

[3] Gonzalez-Aguilar G, Wang CY，Buta GJ. UV-C irradiation reduces breakdown and chilling injury of peaches during cold storage[J]. J Sci Food Agric,2004,84:415-422.

[4] 卢菲，南海娟，孙俊良等. 短波紫外线照射在果蔬和食用菌保鲜中的应用研究[J]. 食品工业科技，2013,34(22):355-357.

[5] Koutchma T N, Forney L J, Moraru C I. Ultraviolet light in food technology: Principles and applications [M]. NW, Suite, USA: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2009.

[6] 姜天甲，陆仙英，蒋振晖等. 短波紫外线处理对香菇采后品质的影响[J]. 农业机械学报，2010,41(2):108-112.

[7] 雷屈文，王青，燕平梅等. 紫外线处理对鲜切菜品质的影响[J]. 农产品加工，2010(2)：75-78.

Research on fresh-keeping effect of ultraviolet sterilization in refrigerator

XUAN Ping1LIU Peng2KAN Miao2ZHANG Qihua2
（1.Anhui Province Product Quality Supervision And Inspection Institute Anhui 230051; 2. Hefei Meiling Co.,Ltd. Anhui 230601）

In this paper, ultraviolet LED was installed in the refrigerator, and the air in the fridge was sterilized and cleaned by wind circulation. To researching the effect of ultraviolet sterilization refrigerator on fresh-keeping of vegetable, this paper selected fresh spinach, leek in the ordinary refrigerator and the ultraviolet sterilization refrigerator and measured the content of chlorophyll, the content of Vc and the content of soluble protein. The results showed that the content of chlorophyll could be maintained, the decrement of chlorophyll in the ultraviolet sterilization refrigerator were 10.1% and 9.4% lower than that in the ordinary refrigerator in the storage time. Moreover, Vitamin C contents of spinach and leek could be maintained, which were 1.91 times and 1.67 times more than that in the ordinary refrigerator in the storage time. The content of soluble protein also could be maintained, the decrement of soluble protein in the ultraviolet sterilization refrigerator were 13.2% and 17.9% lower than that in the ordinary refrigerator. So this ultraviolet sterilization refrigerator maintained the fresh-keeping and storage quality of spinach and leek.

Ultraviolet; Spinach; Leek; Storage quality