喷浇臭氧水对果实表面微生物数量的影响

唐超+史骥+王帅+王秋成+杨洪兵+董春海+杨建明+冯涛+易晓华

摘要：果實表面微生物的种群和数量是影响其贮藏时间和品质的原因之一。为探讨臭氧水在果实贮藏方面的应用效果，本试验采用稀释涂布平板法进行果实表面微生物的分离与培养，研究喷浇臭氧水前后草莓、番茄、黄瓜表面细菌、真菌和放线菌数量的变化规律。结果表明：果实表面细菌、真菌和放线菌数量因臭氧水浓度而发生变化，臭氧水浓度越高，微生物数量越低；以喷浇无菌水处理组作为对照，高浓度臭氧水处理组在草莓、番茄和黄瓜中对细菌的抑制率分别为67.96%、80.30%和85.45%，对真菌的抑制率分别为79.17%、69.70%和56.52%，对放线菌的抑制率分别为46.15%、53.13%和56.25%，由此可知，臭氧水对果实表面细菌的抑制作用最强，真菌次之；其抑菌效果与果实种类也有一定关系，果实表面越光滑，其对微生物抑制作用越明显。综上，喷浇臭氧水可以有效降低果实表面微生物的数量，进而具有延长果实贮藏时间，提高果实品质的潜力。

关键词：臭氧水；果实；微生物；数量

中图分类号：S609+.3文献标识号：A文章编号：1001-4942（2017）11-0059-05

Effects of Spraying Ozone Water on Microbial

Quantity of Fruit Surface

Tang Chao1， Shi Ji1，Wang Shuai1，Wang Qiucheng1， Yang Hongbing1，

Dong Chunhai1，Yang Jianming1， Feng Tao2， Yi Xiaohua1

（1.College of Life Sciences， Qingdao Agricultural University/Key Laboratory of Biotechnology of

Colleges and Universities in Shandong Province， Qingdao 266109， China；

2.Gaomi Wulonghe Farm Agricultural Science and Technology Co.， Ltd.， Gaomi 261512， China）

AbstractThe population and quantity of microorganisms on the surface of fruits is one of the reasons that affect their storage time and quality. In this experiment， to explore the application of ozone water in the storage of fruits， the method of dilution coating plate was used to isolate and culture microbes on fruit surface. The changes of the number of bacteria， fungi and actinomycetes on the surface of strawberry， tomato and cucumber were studied before and after spraying ozone water. The results showed that the number of bacteria， fungi and actinomycetes on the fruit surface changed due to the concentration of ozone water. The higher the ozone water concentration was， the lower the microbial quantity was. With the sterile water as a control， the inhibitory rates of high concentration ozone water on the bacteria on strawberry， tomato and cucumber were 67.96%， 80.30% and 85.45%， respectively； the inhibitory rates on the fungi were 79.17%， 69.70% and 56.52%， respectively； the inhibitory rates on the actinomycetes were 46.15%， 53.13% and 56.25%， respectively. It can be seen that the strongest inhibitory effect by spraying ozone water was on bacteria on the fruit surface， followed by fungi. Moreover， the inhibitory effect had a certain relationship with fruit species. The smoother the fruit surface was， the more obvious the inhibitory effect was. Above all， spraying ozone water could effectively reduce the number of microorganisms on the surface of fruits， and had the potential to improve the storage time and quality of fruits.endprint

KeywordsOzone water； Fruit； Microorganism； Quantity

近年来随着设施农业的发展以及作物单一种植，果蔬大棚内高温、潮湿、空气不流通等环境因素导致植物根际土壤及果实表面积累大量微生物，其中不乏多种植物和人体致病菌。化学农药是最主要的植物病害防治手段，然而用传统农药杀菌不易控制药量，进而造成农药的过度使用，导致土壤板结、水土污染及果实农药残留，影响了果实的品质及贮藏时间。为了延长果实的贮藏时间及提高果实食用安全性，建立一种高效、安全[1]、无残留的能够杀灭或抑制微生物生长发育的方法是当务之急。

臭氧是存在于地球臭氧层中的淡蓝色气体，常被制备成臭氧水，并广泛应用于农业、医疗、工业等各个领域。其作用原理是臭氧在水中发生氧化还原反应，产生具有极强氧化能力的单原子氧（O）和羟基（-OH），从而对各种微生物产生极强的杀灭作用。另外，溶于水中的臭氧还能有效去除水中的有毒物质，如有机毒物、硫化物、重金属离子、氧化乐果、氰化物、马拉硫酸等[2，3]；同时臭氧极不稳定，不会造成残留和积累。

目前臭氧水在农业上主要应用于植物病虫害防治[4]及各种畜牧产品、水产品和农产品[5]的加工保鲜。在果实保鲜领域，主要应用于鲜切产品的冷藏保鲜[6-8]，但喷浇臭氧水对不同果实保鲜过程中微生物数量变化的研究报道较少，因此，本试验通过设计不同的臭氧水浓度，探讨了喷浇臭氧水对草莓、番茄、黄瓜果实表面微生物数量的影响，以期筛选出适合三种果实的臭氧浓度，确定臭氧浓度与果实种类和微生物类别间的作用关系，从而建立一种高效、安全的提高果实贮藏时间和品质的新方法。

1材料与方法

1.1试验材料

三种果实材料分别为新鲜的番茄（“至尊三号”番茄）、草莓（“甜宝”牛奶草莓）和黄瓜（“3966”水果黄瓜），均采自高密五龙河农场。同种果实的成熟度和体积大小基本一致。

臭氧水利用臭氧发生机制备，并用臭氧含量测定仪确定其浓度。臭氧发生机和臭氧含量测定仪均购自青岛派尼尔环保技术有限公司。

1.2试验设计

试验所用臭氧发生机成本低、安装和使用方便，适合农场和农民使用，但其缺点是不能根据需要制造一定浓度的臭氧水，而只能在制备结束后用臭氧含量测定仪检测其浓度。因此，我们进行了一系列预试验，并根据抑菌率将臭氧水浓度划分为高、中、低三档，三个档次内的抑菌率无显著差异。据此，本研究设置4组臭氧水浓度处理[9]：高浓度处理组，臭氧浓度区间为3.0～3.5 mg/L；中浓度处理组，臭氧浓度区间为1.0～1.5 mg/L；低浓度处理组，臭氧浓度区间为0.1～0.5 mg/L；空白对照组，使用不含臭氧的无菌水喷浇果实表面。各处理组臭氧含量见表1。

1.3试验方法

1.3.1喷浇臭氧水将试验样品置于铺了三层无菌纱布的托盘中，根据试验设计用喷壶以雾状立即喷浇新制备的臭氧水，使其表面均匀布满臭氧水而不成股流下为宜，喷浇后保持5 min，然后翻转果实喷浇另一面，同样保持5 min，立即取样。

1.3.2取样及微生物数量统计于无菌培养皿中注入10 mL无菌水，取无菌棉沾取无菌水擦拭喷浇过臭氧水的全果表面，重复5次后混匀，即得原液。以稀释涂布平板法[10]统计喷浇臭氧水前后果实表面的微生物数量。每处理重复6次，取平均值进行微生物计数。

每毫升原液中菌落形成单位数：

CFU/mL=同一稀释度平均菌落数×稀释倍数×5。

2结果与分析

2.1喷浇臭氧水对果实表面细菌数量的影响

2.1.1喷浇臭氧水对草莓表面细菌数量的影响臭氧水对草莓表面的微生物具有较强的抑制作用（图1）。随着臭氧水浓度的增加草莓表面细菌数量逐渐下降，无菌水对照组草莓表面细菌数量分别是高、中、低浓度臭氧水处理组的3.1倍、2.4倍和1.2倍；高浓度臭氧水对细菌的抑制作用最强，与无菌水对照组相比抑制率达到67.96%。

2.1.2喷浇臭氧水对番茄表面细菌数量的影响喷浇臭氧水对番茄表面细菌数量的影响趋势与草莓相同，也是随着臭氧水浓度的增加番茄表面细菌数量逐渐下降（图2）。无菌水对照组番茄表面细菌数量分别是高、中、低浓度臭氧水处理组的5.1倍、3.8倍和1.8倍；高浓度臭氧水对细菌的抑制作用最强，与无菌水对照组相比抑制率达到80.30%，高于对草莓表面细菌的抑制率。

2.1.3喷浇臭氧水对黄瓜表面细菌数量的影响喷浇臭氧水对黄瓜表面细菌数量的影响趋势与前两种果实相同（图3）。无菌水对照组黄瓜表面细菌数量分别是高、中、低浓度臭氧水处理组的6.9倍、4.4倍和1.7倍；高浓度臭氧水对细菌的抑制作用最强，與无菌水对照组相比抑制率达到85.45%。

从上述分析可以看出，不论番茄还是黄瓜，高、中、低浓度臭氧水对其表面细菌的抑制作用都明显高于草莓，可见果实表面的物理性状也是影响臭氧水作用的重要因素，具有表面光滑、无绒毛、无凸起等特征的果实更易受臭氧水作用。

2.2喷浇臭氧水对果实表面真菌数量的影响

2.2.1喷浇臭氧水对草莓表面真菌数量的影响由图4可知，随着臭氧水浓度的增加，草莓表面真菌数量逐渐下降，无菌水对照组草莓表面真菌数量分别是高、中、低浓度臭氧水处理组的4.8倍、2.8倍和2.4倍；高浓度臭氧水对真菌的抑制作用最强，与无菌水对照组相比抑制率达到79.17%。

2.2.2喷浇臭氧水对番茄表面真菌数量的影响喷浇臭氧水对番茄表面真菌数量的影响具有与草莓相同的作用趋势（图5）。随着臭氧水浓度的增加番茄表面真菌数量逐渐下降，无菌水对照组番茄表面真菌数量分别是高、中、低浓度臭氧水处理组的3.3倍、1.4倍和1.1倍；高浓度臭氧水对真菌的抑制作用最强，与无菌水对照组相比抑制率达到69.70%。endprint

2.2.3喷浇臭氧水对黄瓜表面真菌数量的影响由图6可以看出，高、中、低浓度臭氧水对黄瓜表面真菌都有一定的抑制作用，无菌水对照组真菌数最高，分别是其2.3倍、1.8倍和1.5倍。高浓度臭氧水对真菌的抑制作用最强，与无菌水对照组相比抑制率达到56.52%。

2.3喷浇臭氧水对果实表面放线菌数量的影响

2.3.1喷浇臭氧水对草莓表面放线菌数量的影响果实表面细菌数量最多，其次是放线菌。喷浇臭氧水不仅能够抑制果实表面细菌和真菌的生长发育，同时也能抑制放线菌的生长。由图7可知，草莓表面放线菌数量约为585 CFU，喷浇臭氧水后放线菌数量明显下降，臭氧水浓度越高放线菌数量越少，其抑制率越高。无菌水对照组草莓表面放线菌数量分别是高、中、低浓度臭氧水处理组的1.9倍、1.4倍和1.3倍；高浓度臭氧水对放线菌的生长抑制作用最强，与无菌水对照组相比抑制率达到46.15%。

2.3.2喷浇臭氧水对番茄表面放线菌数量的影响由图8可知，无菌水对照组番茄表面放线菌数量分别是高、中、低浓度臭氧水处理组的2.1倍、1.3倍和1.3倍；高浓度臭氧水对放线菌的抑制作用最强，与无菌水对照组相比抑制率达到53.13%。

2.3.3喷浇臭氧水对黄瓜表面放线菌数量的影响黄瓜表面较光滑，易于与臭氧水相互作用，因此其对黄瓜表面放线菌的抑制率略高于草莓。无菌水对照组黄瓜表面放线菌数量分别是高、中、低浓度臭氧水处理组的2.3倍、1.9倍和1.3倍；高浓度臭氧水对放线菌的抑制作用最强，与无菌水对照组相比抑制率达到56.25%。

3讨论与结论

喷浇臭氧水能有效抑制果实表面微生物的生长发育，甚至将其杀灭，这与臭氧的强氧化性有较大关系。它能破坏分解微生物的细胞膜，很快地扩散透进细胞内，氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶等；也可以直接与细菌、病毒发生作用，破坏细胞，分解核糖核酸，脱氧核糖核酸、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的代谢和繁殖过程遭到破坏[11]。果实表面喷浇臭氧水的浓度与微生物的抑制作用有明显的相关性，例如草莓无菌水对照组表面细菌数量分别是高、中、低浓度臭氧水处理组的3.1倍、2.4倍和1.2倍；真菌数量分别是其4.8倍、2.8倍和2.4倍；放线菌数量分别是其1.9倍、1.4倍和1.3倍。由此可见，随着喷浇臭氧水浓度的升高，果实表面细菌、真菌和放线菌数量不断下降，其对微生物的抑制率不断增加，高浓度处理组的抑制率最高，其中最高抑制率为85.45%，这与安玥琦[12]、乔彩云[13]等的研究结果一致。但是因为臭氧极不稳定，浓度越大挥发的可能性越大，因此，找到一个既能有效抑制果实表面微生物又能控制好臭氧剂量的平衡点至关重要。

本试验结果表明，虽然臭氧水对果实表面微生物具有广泛的抑制作用，但对不同种类微生物的抑制作用存在差异，例如高剂量臭氧水对番茄表面细菌、真菌和放线菌的抑制率分别为80.30%、69.70%和53.13%，其他处理组研究数据也有相似的结果，可以得出结论臭氧水对细菌的抑制作用最强，其次是真菌。这可能与细菌和真菌的种属差异有关：细菌是原核细胞，细胞内细胞器较少，绝大多数生化反应都在细胞质内进行，因此臭氧相关分子一旦扩散进入细胞内，就会大量破坏细胞内的各种活性物质和生化反应；而真菌是真核细胞，除了细胞膜还有大量单层和双层膜包被的细胞器，虽然臭氧相关分子能扩散入细胞，只要达不到破坏细胞器膜的程度，真菌仍然可以进行部分生化反应，进而完成生长和繁殖。

果实的外部形态特征也是影响臭氧水对微生物抑制效果的一个重要因素。果实表面凹凸不平或者有绒毛等附属物，其表面微生物的数量相对来说较高，而臭氧水需要喷浇到果实表面在水环境中才能起作用，因此相对来说果实表面越平坦、无附属物其抑制效果越佳。Khadre等[14]也认为表面比较平滑的果实，是适合臭氧水作用的优良材料。

综上所述，喷浇臭氧水能够有效抑制果实表面的细菌、真菌和放线菌，其抑制效率随臭氧水浓度的增加而增加；同时对细菌的抑制作用明显强于真菌和放线菌；果实表面特性不同也会影响臭氧水抑菌功能的发挥，对番茄和黄瓜表面微生物的抑制效果明显好于对草莓的。

参考文献：

[1]Miller F A， Silva C L M， Brandao T R S. A review on ozone-based treatments for fruits and vegetables preservation[J]. Food Engineering Reviews， 2013，5（2）：77-106.

[2]王新颖，江志伟，方龙音，等. 氯化物与臭氧水果保鲜方法及杀菌效果探究[J]. 食品工业，2014（3）：1-4.

[3]何迪，李明浩，李晓东. 蔬菜中有机磷农药残留降解方法的研究进展[J]. 包装与食品机械，2012，30（5）：44-46.

[4]Boonkorn P， Gemma H， Sugaya S， et al. Impact of high-dose， short periods of ozone exposure on green mold and antioxidant enzyme activity of tangerine fruit [J]. Postharvest Biology and Technology， 2012，67：25-28.

[5]侯玉婷，施威，孔令云，等. 采后水果保鲜技术研究进展[J].食品工业，2015（8）： 226-231.

[6]王肽，谢晶. 臭氧水处理对鲜切茄子保鲜效果的研究[J]. 食品工业科技，2013，34（15）：324-328.

[7]富新華. 鲜切南瓜的微生物污染及臭氧水杀菌效果研究[J].保鲜与加工，2013，13（4）：11-14.endprint

[8]王宏延，曾凯芳，贾凝，等. 臭氧水在鲜切蔬菜贮藏保鲜中应用的研究进展[J]. 食品科学，2012，33（21）：355-358.

[9]Ramos B， Miller F A， Brandao T R S， et al. Fresh fruits and vegetables—an overview on applied methodologies to improve its quality and safety[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies， 2013， 20：1-15.

[10]沈萍，陈向东. 微生物学实验[M]. 北京：高等教育出版社，2010：30-31.

[11]Huang S W， Wang L， Liu L M， et al. Nanotechnology in agriculture， livestock， and aquaculture in China [J]. Agronomy for Sustainable Development， 2015， 35（2）：369-400.

[12]安玥琦，郭丹婧，贾磊，等. 臭氧水浓度对鳙鱼头减菌效果及鲜度品质的影响[J]. 食品安全质量检测学报，2015，6（11）：4571-4577.

[13]乔彩云，梁俊，李建科，等. 不同浓度臭氧水对苹果轮纹菌的杀灭效果[J]. 食品与发酵工业，2012，38（3）：185-189.

[14]Khadre M A， Yousef A E， Kim J G. Microbiological aspects of ozone applications in food： a view[J]. Journal of Food Science， 2001， 66： 1242-1252.山 東 农 业 科 学2017，49（11）：64～68Shandong Agricultural Sciences山 东 农 业 科 学第49卷第11期李玉菲，等：铁载体产生菌Paenibacillus illinoisensis YZ29在花生根际定殖能力研究DOI：10.14083/j.issn.1001-4942.2017.11.012

收稿日期：2017-03-24

基金项目：山东省科技重大专项（2015ZDXX0502B02）；中国博士后基金项目（2015M582121）；校企联合基金项目（史丹利集团）

作者简介：李玉菲（1989—），女，在读硕士研究生，主要从事环境微生物学研究。E-mail：fangfei20092009@126.com

通讯作者：丁延芹（1973—），教授，主要从事环境微生物学研究。E-mail：dingyq6885@163.comendprint