鲜切哈密瓜贮藏期间微生物生长模型的研究

姬华，王伟伟，付煜，张凯莉，袁筠，李培

（1.石河子大学食品学院，新疆石河子832000；2.新市区卫生局，新疆乌鲁木齐830011）

鲜切哈密瓜贮藏期间微生物生长模型的研究

姬华1，王伟伟1，付煜2，*，张凯莉1，袁筠1，李培1

（1.石河子大学食品学院，新疆石河子832000；2.新市区卫生局，新疆乌鲁木齐830011）

研究不同贮藏温度下鲜切哈密瓜中微生物的生长趋势及其与感官质量的关系。测定在4、10、25℃下鲜切哈密瓜中的微生物总数，利用修正的Gompertz模型研究微生物生长规律，并通过微生物数目和感官得分探讨鲜切哈密瓜的货架期。结果表明，试验中所建立的修正Gompertz模型能有效地拟合在不同贮藏温度下鲜切哈密瓜中微生物总数的动态变化，鲜切哈密瓜的最佳贮藏温度为4℃。当微生物总数≤104cfu/g，鲜切哈密瓜保持新鲜状态，无明显的褐变和腐败发生。

鲜切哈密瓜；微生物；生长模型；贮藏

新疆哈密瓜有“瓜中之王”的美称，风味独特，畅销国内外。哈密瓜不但风味佳，而且富有营养。哈密瓜含蛋白质、膳食纤维、胡萝卜素、果胶、糖类、维生素A、维生素B、维生素C、磷、钠、钾等营养素，哈密瓜具有较高的食疗价值，有清凉消暑、除烦热、生津止渴的作用，是夏季解暑的佳品。鲜切果蔬是对新鲜水果进行分级、清洗、整理、去皮（去核）、切分、浸泡、包装等处理，使产品保持生鲜状态的食品[1]。随着生活节奏的加快，鲜切果蔬因具有新鲜、方便、营养和无公害等优点，深受人们青睐[2-3]。鲜切果蔬因在生产过程中去皮、切分等加工将使组织损伤，导致色泽改变、果实软化、木质化、易腐烂等现象，增加了微生物对果蔬的污染机会[4-5]。鲜切哈密瓜营养物质丰富，易受微生物污染。因此，研究不同贮藏温度下鲜切哈密瓜中微生物的生长趋势和感官质量的变化，建立鲜切哈密瓜在贮藏期间微生物生长模型，为有效预测鲜切哈密瓜的货架期提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

“伽师”哈密瓜：新疆石河子市金马市场。

1.2 主要试剂及仪器

1.2.1 培养基

PCA平板计数琼脂：青岛海博生物技术有限公司，pH调至7.0，121℃灭菌15 min。

1.2.2 仪器

YL-48-145500D电子天平：北京赛多利斯天平有限公司；DNP-927电热恒温培养箱：上海精宏实验设备有限公司；SW-CJ型超净工作台：上海智城分析仪器制造有限公司；DZLX-40Ⅱ型自动灭菌锅：上海申安医疗器械厂；PHS-10B pH计：上海精科雷磁仪器厂。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

哈密瓜→清洗→75%的酒精消毒→切条、去籽、去皮、切片→包装（无菌保鲜袋，每袋10 g）→贮藏→测定微生物菌落总数。

1.3.2 操作步骤

1.3.2.1 样品的处理

将盛有哈密瓜样品的无菌均质袋袋口密封，分别贮藏在4、10、25℃的生化培养箱内。按时取出样品，用无菌剪刀剪碎，放入装有90 mL无菌生理盐水的均质袋内，使用均质机充分拍打90 s，连续10倍稀释均质液，选取3个合适浓度的菌液，各吸取菌液100 μL涂布PCA平板，每个稀释梯度涂布2个平板，37℃培养（48±2）h后计数，计数方法参照国家标准[6]。

1.3.2.2 微生物生长曲线拟合

利用在4、10、25℃条件下测得的试验数据，得到4、10、25℃鲜切哈密瓜贮藏的微生物总数增值动态数据，采用修正的Gompertz方程描述其生长动态[7]，试验数据用Origin8.0统计软件进行拟合。修正的Gompertz方程如下：

式中：Nt为 t时的微生物数量，lg（cfu/g）；N0为初始微生物数量，lg（cfu/g）；t为时间（4、10 ℃时单位为 d，25 ℃时单位为 h）；a、b、c均为模型系数；e为 2.718 2。

1.3.2.3 模型的验证

为评价所建模型的可靠性，采用偏差度（Bf）和准确度（Af）来评价已经建立的微生物生长动力学模型的可靠性。应用建立的修正Gompertz模型求得4、10、25℃贮藏时的预测值，与试验中实际测得的微生物生长数值进行比较；计算预测方程的偏差度（Bf）和准确度（Af）[8]。

式中：N实测值为试验实际测得的微生物数量，lg（cfu/g）；N预测值为应用微生物生长动力学模型计算的与N实测值同一时间的微生物数量，lg（cfu/g）；n为试验次数。

2 结果与分析

2.1 4、10、25℃贮藏温度下鲜切哈密瓜中微生物生长曲线

鲜切哈密瓜在4、10、25℃下所测的微生物总数拟合曲线图如图1～图3所示。

图1 4℃贮藏时鲜切哈密瓜中微生物生长曲线Fig.1 The microbial growth curve in fresh-cut Hami melon at 4℃

图2 10℃贮藏时鲜切哈密瓜中微生物生长曲线Fig.2 The microbial growth curve in fresh-cut Hami melon at 10℃

图3 25℃贮藏时鲜切哈密瓜中微生物生长曲线Fig.3 The microbial growth curve in fresh-cut Hami melon at 25℃

从图1～图3中可知，不同的贮藏时间微生物总数的数量级不同。在4℃和10℃下贮藏时，鲜切哈密瓜的微生物迟滞期延长，4℃条件下，微生物迟滞期为4 d；10℃条件下，微生物迟滞期为3 d。这是由于鲜切哈密瓜中的一些嗜温菌不能耐受低温而被抑制甚至死亡，同时一些嗜冷菌要经历一个适应期。随着贮藏期的延长，鲜切哈密瓜中的嗜冷菌利用其营养成分开始生长、繁殖，从而使微生物总数又呈现增加的趋势。25℃贮藏时，鲜切哈密瓜中的微生物迟滞期为5 h，微生物呈增长趋势，这是由于在该温度下，鲜切哈密瓜中的嗜温菌、冷菌均能够生长繁殖，从而使微生物总数一直呈增加趋势。随着微生物总数的增加，组织褐变和腐烂的程度加重，到36 h时，鲜切哈密瓜已完全腐烂。

2.2 鲜切哈密瓜微生物生长模型的建立

采用Origin8.0统计软件分析数据，4、10℃时为贮藏时间t（d）；25℃时为贮藏时间t（h），见表1。

表1 不同温度下修正的Gompertz模型方程与偏差度、准确度Table 1 The modified Gompertz model equation at different temperature and its Bias factor（Bf）and accuracy factor（Af）

偏差度衡量预测值是否过高或过低估计了实测值，表示模型的结构偏差。准确度衡量预测值与实测值的平均误差，该值等于1表明预测值与实测值完全吻合，预测很准确。Ross建议病原性细菌Bf的范围在0.90～1.05为最好；0.70～0.90 或 1.06～1.15能够接受；Bf＜0.70 或者 Bf＞1.15 不能接受[9]。Lebert认为 Bf不能提供全面的模型准确性预测，Af显示预测值与观测值的接近程度，Af越接近1，模型越好[10]。由表1可知，修正的Gompertz模型拟合微生物的生长在4、10、25℃比较理想，其偏差度分别为 1.001、1.001、1.003，准确度分别为 1.033、1.033、1.023，接近 1，模型能够被接受。

表2所建立的回归方程方差分析结果表明：4℃时，F=1943 ＞ F0.01(4，8)=5.921；10 ℃时，F=1 920 ＞ F0.01(4，11)=5.723；25 ℃时，F=2 309＞ F0.01(4，6)=6.93，表明所建模型在3个贮温下均达到了显著水平（α＜0.01），从而能有效地拟合在4、10、25℃贮藏期间鲜切哈密瓜中微生物总数的动态变化。

表2 修正的Gompertz模型方差分析表Table 2 The variance analysis results of modified Gompertz model

表2 修正的Gompertz模型方差分析表Table 2 The variance analysis results of modified Gompertz model

2.3 鲜切哈密瓜的感官质量变化

鲜切哈密瓜感官质量评定采用数字化评分方法。7分～9分为极好、新鲜、无褐变；5分～7分为较好、新鲜、稍有褐变迹象；3分～5分为尚好、明显褐变；1分～3分为褐变较重，不可食用；1分以下为极差，不可食用。

鲜切哈密瓜在4、10、25℃下贮藏的感官质量评价得分见表3。

表3 鲜切哈密瓜在贮藏期间感官质量评分表Table 3 The sensory quality of fresh cut melon during storage

4℃下，贮藏9 d，鲜切哈密瓜未发生褐变现象，可以食用；10℃下贮藏3 d，鲜切哈密瓜未发生褐变现象，可以食用，贮藏4 d，开始发生褐变现象；25℃下贮藏20 h，鲜切哈密瓜发生褐变，哈密瓜腐败并失去食用价值。根据图1～图3，当微生物总数≤104cfu/g时，鲜切哈密瓜不会发生明显的褐变现象，建议将鲜切哈密瓜货架期控制在微生物迟滞期，即微生物对数生长期之前。在4、10、25℃贮藏条件下，鲜切哈密瓜的货架期分别为 4 d、3 d、5 h。

3 结论与讨论

3.1 结论

根据贮藏期间所检测的微生物总数，采用Origin8.0统计软件统计数据，建立的4、10、25℃下鲜切哈密瓜中微生物的一级生长模型，修正的Gompertz模型可以较好地拟合鲜切哈密瓜中微生物的生长趋势。4℃下，鲜切哈密瓜贮藏9 d，未出现褐变现象，可以食用。贮藏3 d，鲜切哈密瓜未发生褐变现象，可以食用。25℃下贮藏20 h，鲜切哈密瓜出现褐变现象并腐败。当微生物总数≤104cfu/g时，鲜切哈密瓜不会发生明显的褐变现象。建议在4、10、25℃贮藏条件下，鲜切哈密瓜的货架期分别为4 d、3 d、5 h。

3.2 讨论

国内有报道利用Gompertz模型对不同贮藏温度下鲜切苹果、鲜切生菜、鲜切莲藕中的微生物生长规律进行研究[1，11-13]。引起鲜切水果腐烂变质的微生物除细菌以外，霉菌、酵母菌数量相对较多，病毒和寄生虫也能污染鲜切水果。常见的细菌主要有欧文氏菌属（Erwinia spp）、假单孢菌属（Pseudomonas spp）、黄单胞菌属（Xanthomonas spp）、棒杆菌属（Corynebacteriurn spp）、芽孢杆菌属（Bacillus spp）、梭状芽孢杆菌属（Clostridium spp）等，尤以欧文氏菌属、假单胞菌属常见[14]。鲜切果蔬中的食源性致病菌为致病性大肠杆菌（Escherichia coli）、沙门氏菌（salmonella spp）、单增李斯特菌（Listeria monocytogenes）等，通过对鲜切果蔬进行清洗、加工处理、气调包装延长其货架期，可以利用二氧化氯、卤素（氯溴、碘）、磷酸三钠、酸、臭氧、硝酸银、双氧水处理鲜切果蔬，最近研发的新方法利用电离水、脉冲光、静电喷涂法、精油、细菌素、噬菌体处理鲜切果蔬以延长其货架期[15-16]。温度是影响鲜切果蔬货架期的关键因素，低温能够降低鲜切水果的呼吸强度，减少酶促褐变的速率，抑制微生物的生长繁殖，从而保证其安全性，提高鲜切水果的品质及延长其货架期。Mohammad等在14℃～15℃条件下贮藏鲜切哈密瓜，微生物数量控制在较低水平，使货架期延长到4 d[17]。本试验结果表明，4℃下，贮藏9 d，鲜切哈密瓜未发生褐变现象，可以食用；10℃下贮藏3 d，鲜切哈密瓜未发生褐变现象，可以食用。当微生物总数≤104cfu/g时，鲜切哈密瓜不会发生褐变现象。因此，鲜切哈密瓜推荐在4℃保藏，减少由微生物引起的品质变化，可有效抑制微生物生长。

[1] 刘新有,南海娟,郝亚勤,等.鲜切苹果贮藏期间微生物生长模型研究[J].河南农业科学,2007(3):88-90

[2] 郑林彦,韩涛,李丽萍.国内切割果蔬的保鲜研究现状[J].食品科学,2005,26(s1):125-127

[3] 陈言楷,陆东和.切割果蔬保鲜研究现状及发展趋势[J].福建果树,2003(1):24-27

[4] 廖小军,胡小松.果蔬的最少加工处理及研究现状[J].食品与发酵业,1998,24(6):39-41

[5] 范贤贤,田密霞,姜爱丽,等.鲜切果蔬表面微生物侵染途径及控制[J].保鲜与加工,2009(2):15-17

[6]中国国家标准化管理委员会.GB/T 4789.2-2010食品卫生微生物学检验-菌落总数测定[S].北京:中国标准出版社,2010

[7] 姬华.对虾中食源性弧菌预测模型建立及风险评估[D].无锡:江南大学,2012

[8] Ross T.Indices for performance evaluation of predictive models in food microbiology[J].Journal of Applied Microbiology,1996,81(5):501-508

[9] Ross T.Predictive food microbiology models in the meat industry MSRC.003)[M].Sydney:Meat and Livestock Australia,1999:196

[10]Lebert I,Robles-Olvera V,Lebert A.Application of polynomial models to predict growth of mixed cultures of Pseudomonas spp.and Listeria in meat[J].International Journal of Food Microbiology,2000,61(1):27-39

[11]韩巍巍,刘程惠,胡文忠,等.鲜切苹果微生物生长模型研究及货架期预期[J].食品工业科技,2010,31(12):104-109

[12]张立奎,陆兆新,汪宏喜.鲜切生菜在贮藏期间的微生物生长模型[J].食品与发酵工业,2004,30(2):107-110

[13]樊振江,郝亚勤,张素君,等.鲜切莲藕微生物模型的建立及货架寿命预测[J].中国农学通报,2007,23(1):326-329

[14]关新强.鲜切果蔬的微生物控制[J].新疆化工,2004(3):51-53

[15]Francis G A,Gallone A,Nychas G J,et al.Factors affecting quality and safety of fresh-cut produce[J].Critical Reviews in Food Science and Nutrition,2012(52):595-610

[16]Goodburn C,Wallace C A.The microbiological efficacy of decontamination methodologies for fresh produce:A review[J].Food Control,2013(32):418-427

[17]Falah M A F,Nadine M D,Suryandono A.Effects of storage conditions on quality and shelf-life of fresh-cut melon(Cucumis melo L.)and papaya(Carica papaya L.)[J].Procedia Food Science,2015(3):313-322

Study on Microorganism Growth Model during Storage of Fresh-cut Hami Melon

JI Hua1，WANG Wei-wei1，FU Yu2，*，ZHANG Kai-li1，YUAN Jun1，LI Bei1
（1.Food College of Shihezi University，Shihezi 832000，Xinjiang，China；2.Municipal Health Bureau of New City District，Urumqi 830011，Xinjiang，China）

The relationship of microorganism growth and sensory quality of fresh-cut Hami melon were studied in this paper.The number of microorganism was counted during storage of Fresh-cut Hami Melon at 4，10，25 ℃.The modified Gompertz models were established to study the pattern of microorganism growth in fresh-cut Hami melon.The number of microbes and the sensory score of fresh cut melon were key indices to study shelf life of fresh-cut Hami melon.The results showed that modified Gompertz models were effective to demonstrate the changes of microorganism number in fresh-cut Hami melon at different temperature fluctuation.The optimum storage temperature was 4℃.The total number of microorganism was less than 104cfu/g，fresh-cut Hami melon maintained fresh，without serious browning and obvious corruption.

fresh-cut Hami melon；microorganism；growth model；storage

2016-09-07

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.11.036

国家自然科学基金项目（31301469）；石河子大学高层次人才启动项目（RCZX201225）；国家大学生创新创业训练计划项目（201610759045）

姬华（1980—），女（汉），副教授，博士，研究方向：食品微生物学。

*通信作者：付煜（1973—），女，主管医师，本科，研究方向：食品卫生学。