微波处理对鲜切哈密瓜中菌落总数的影响

董建军 周全

摘 要：本文进行了微波作用下鲜切哈密瓜的杀菌实验研究，考察了脉冲微波功率、复合微波处理时间及初始菌落总数对鲜切哈密瓜中菌落总数的影响。研究结果表明：连续微波和脉冲微波对鲜切哈密瓜都有一定的杀菌效果，但脉冲微波的杀菌效果比连续微波的杀菌效果好；在280～700W范围内，降低脉冲微波功率有利于菌落总数的减少。复合微波处理可以进一步提高鲜切哈密瓜的杀菌效果，菌落总数的最大杀菌率可以达到99.7%；在0-180s范围内，随着处理时间的增加，鲜切哈密瓜中的菌落总数逐渐降低。初始菌落总数的增加有利于连续微波和脉冲微波对鲜切哈密瓜的杀菌效果提高。

关键词：微波；菌落总数；鲜切哈密瓜

基金项目：江西省科技支撑计划项目（项目编号：20121BBF60046）。

鲜切果蔬是一种快捷方便食品，需对其进行杀菌处理以延长保质期[1]。冷杀菌技术能够将食品本身的损害降到最低[2]。55℃以下的热处理既可以保证杀菌效果又可以使营养品质不下降很多[3]。微波杀菌效果随微波杀菌时间的延长越显著，但这也明显的会使鲜切果蔬的温度升高，较大的破坏鲜切果蔬所应有的品质，大大降低其可接受性。因此，将连续微波和脉冲微波组合在一起可以更有效地控制鲜切果蔬中细菌的数量，改善鲜切果蔬产品的质量，同时控制了鲜切果蔬的温度。为此，本文利用短时的连续微波处理使鲜切果蔬升温，然后在利用脉冲微波进行杀菌处理，研究了不同的脉冲微波功率、复合微波处理时间及初始菌落数量下鲜切哈密瓜中菌落总数的变化规律。

1 实验

1.1 实验材料

实验材料主要为鲜切哈密瓜、培养基和生理盐水等。鲜切哈密瓜由超市购买，4℃冰箱冷藏备用。

1.2 实验设备

实验主要设备为微波发生装置，高压灭菌锅，恒温培养箱，电子天平及高速组织捣碎机等。脉冲微波发生装置由700W的微波炉加脉冲时间开关改造而成，通过调整连续微波的通/断时间比例，来控制脉冲微波的功率。

1.3 实验过程

将15g鲜切哈密瓜装入试管，然后放入微波装置中，进行杀菌处理。首先研究了不同功率（280W，350W和525W）的脉冲微波和700W的连续微波对鲜切哈密瓜杀菌效果的影响；当脉冲微波功率为210W时，在12s/700W连续微波处理的基础上，研究了不同的复合微波处理时间（45s，90s，135s和180s）对鲜切哈密瓜中菌落总数的影响；对比研究了不同的初始菌落总数对700W的连续微波和280W的脉冲微波杀菌效果的影响。处理后的样品先进行捣碎，再进行稀释和平板培养，以测定杀菌效果。鲜切哈蜜瓜中菌落总数的测定参照GB/T4789.2-2003《食品中菌落总数测定》。每个样品检测6个稀释度，每个数据进行3次实验，取其平均值作為最后结果。

2 实验结果与分析

2.1 脉冲微波功率的影响

表1为不同功率的脉冲微波下的杀菌参数和结果。由于脉冲微波的功率比连续微波的功率低，所以加热至相同温度时，微波累计时间增加。一般来说微波炉的功率调节也是通过调整放电管的通/断时间比例完成的，但是微波炉的功率调节是为了更好的加热，而杀菌实验中是为了达到更好的杀菌效果，同时还能控制物料的温度不能超过55℃，所以实验中对微波炉的通/断时间比例进行了重新设定。无论是连续微波还是脉冲微波都具有一定的杀菌效果；脉冲微波的杀菌效果比连续微波的杀菌效果好；在280～700W范围内，随着脉冲微波功率的降低，鲜切哈密瓜中菌落总数逐渐减少。

微波杀菌分为热效应和非热生物效应。微波的热效应是指微波导致食品内微生物的温度升高和死亡。连续微波处理主要利用了微波的热效应对鲜切果蔬进行了杀菌，但由于微波作用时间短，物料升温不明显，所以杀菌效果较差。非热生物效应是指微波改变或扰乱了细胞膜内外的电位差，使细菌需要的营养物质运输异常，最终死亡[4]。脉冲微波处理主要利用了微波的非热生物效应进行杀菌。脉冲微波由于功率比连续微波的低，所以加热至相同温度时，微波的作用时间相对较长，因此杀菌效果比连续微波好。微波功率越小，作用时间越长，微波的非热生物效应越显著，杀菌效果越好。

2.2 处理时间的影响

表2为复合微波处理时，不同脉冲微波处理时间下鲜切哈密瓜的杀菌参数和结果。从表中可以看出，12s的连续微波处理，可以使15g物料快速升温至54℃。通1s/断2s，功率为210W的脉冲微波，对鲜切果蔬没有升温作用，只能对鲜切果蔬起到保温作用。因此通过采用脉冲微波可以降低微波功率，在物料不升温的前提下，增加微波的累计作用时间。在0-180s范围内，随着处理时间的增加，鲜切哈密瓜中的菌落总数逐渐降低；当脉冲微波处理时间为180s时，鲜切哈密瓜中的菌落总数由21×103下降到70，总的杀菌率为99.7%。

在连续微波的作用下，鲜切哈密瓜和莲藕吸收电磁波，因此温度升高，同时内部细菌的温度也升高，使细菌蛋白质变性和破坏了其正常的体内生理代谢环境，导致死亡。此外，电磁波的非热生物效应也可以使细菌数量下降。有研究表明温度与电磁场对微生物的杀灭有协同性，随着温度的升高，细胞内生化反应加快[5]。由于温度升高，微生物的细胞流动性增强，从而使细胞膜变得更为脆弱，击穿所需能量变小，微生物更易于死亡[6，7]。微波的非热效应和温度有关，温度升高时，电磁效应迅速增大，表现为微波—温度协同效应。因此，连续微波预处理下菌落总数的下降和物料温度的提高，都为脉冲微波下鲜切果蔬的杀菌创造了有利条件。随着脉冲微波作用时间的增加，鲜切果蔬在微波中的实际暴露时间增加，在微波的各种非热效应下，被杀死的细菌数量增多。

2.3 初始菌落总数的影响

表3为初始菌落总数对结果的影响。可以看出，当初始菌落总数为21×103cfu/g时，连续微波的杀菌率为74.3%，脉冲微波的杀菌率为89%，而上述连续微波和脉冲微波复合处理的最大杀菌率为99.7%；当初始菌落总数为117×105cfu/g时，连续微波的杀菌率为89.9%，脉冲微波的杀菌率为96.9%。因此，菌落总数的提高有利于连续微波和脉冲微波处理杀菌效果的提高。

因为细菌本身带有电荷，在外加电磁波的作用下，细胞膜产生相应的极化。初始菌落总落很多的情况下，细菌易于凝聚成团[5]。凝聚成团的细菌所受的微波作用增强，膜更易于破裂，因此细菌密度大时，更易于被微波杀死。相反如果菌落总数很少时，这种效果被削弱，微波的杀菌效果下降。

3 结论

1）连续微波和脉冲微波都有一定的杀菌效果，但脉冲微波的杀菌效果比连续微波的杀菌效果好；在280～700W范围内，脉冲微波功率的降低有利于鲜切哈密瓜中菌落总数的减少。

2）连续微波和脉冲微波的复合处理可以进一步提高鲜切哈密瓜的杀菌效果，菌落总数的最大杀菌率可以达到99.7%；在0-180s范围内，随着处理时间的增加，鲜切哈密瓜中的菌落总数逐渐降低。

3）初始菌落总数的越高，微波杀菌效果越好。

参考文献

[1]Robert C， Soliva-Fortuny， Olga Martin-Belloso. New advances in extending the shelf-life of fresh-cut fruits：A review[J]. Trends in Food Science and Technology， 2003， 14（9）： 341-353.

[2]張甫生，李蕾，陈芳，等. 非热加工在鲜切果蔬安全品质控制中的应用进展[J]. 食品科学，2011，32（09）：329-334.

[3]白露露，胡文忠，刘程惠，等.鲜切果蔬非热杀菌技术的研究与应用[J].食品工业科技，2013，34（15）：362-364.

[4]蒋宇飞，芮汉明.白切鸡微波杀菌后在冷藏过程中的品质变化[J].食品工业科技，2008，29（4）：258-261.

[5]马海乐，高梦祥.介质特性参数对脉冲磁场杀菌效果的影响[J].食品科学，2004，25（8）：42-46.

[6]彭梦勇，陈树德，乔登江，等.荧光光谱法研究蛋白质构象的电磁，温度协同效应[J].光谱学与光谱分析，2002，22（6）：879-882.

[7]Corlett，D.A.Brown，M.H.pH and acidity.In Microbial Ecology of foods.Volume 1.Factors Affecting the Life and Death of Microbiological Specifications for foods[J].Acdemic Press， NewYork l997.

作者简介

董建军（1979-），女，图书馆馆员，南昌航空大学图书馆。