不同清洗剂对鲜切黄瓜杀菌效果和生理指标的影响

李小卫，李宜霖，侯茂书，谭 锋*，James M.Monaghan

(1a.北京农学院食品科学与工程学院，1b.北京农学院国际学院，北京102206，中国；2. Harper Adams University, Newport, Shropshire TF10NB Britain)

鲜切果蔬食用方便，符合现代快节奏的生活方式，近年来需求量不断增长[1]。黄瓜口感爽脆，是人们普遍食用的蔬菜，也是鲜切果蔬产品主要原材料之一。由于黄瓜表皮布满瘤状突起的果刺，在采摘和贮运过程中，果实之间的摩擦和碰撞容易造成机械损伤，有利于微生物的附着和侵入，影响清洗剂的杀菌效果[2]。且鲜切加工后，大面积果肉外露，为腐败菌和病原菌提供了良好的生存和增殖环境[3-4]。

清洗是降低鲜切果蔬产品微生物数量和延长果蔬货架期的重要加工环节，但普通清洗方法无法完全杀灭鲜切果蔬中的微生物，近年来，由黄瓜引起的食品安全事件时有发生[5]。次氯酸钠(NaClO)是鲜切果蔬加工过程中最常用的清洗剂,但其杀菌效果有限以及清洗过程中会产生对人体有害的副产物[6-7]。近年来一直在探索更安全高效的杀菌方法，同时，对果蔬品质的影响也是评价清洗剂优劣的重要标准。柠檬酸(C6H8O7)是一种传统的环境友好型清洗剂，可作为生鲜果蔬的清洗剂[8]；Fan等[9]的研究表明二氧化氯清洗后的生菜中三氯甲烷的含量远低于次氯酸钠；电解水作为一种新型的清洗剂，具有成本低廉、杀菌效果好和环境友好等多种优点[10]；Singh等[11]研究表明过氧乙酸可有效清洗多种果蔬表面的致病菌，防止果蔬加工过程中的交叉污染。本研究选用柠檬酸(C6H8O7)、次氯酸钠(NaClO)、液态二氧化氯(Liquid ClO2)、氯化酸性电解水(Chlorinated acid electrolyzed water, CAEW)和过氧乙酸(CH3COOOH)5种不同的清洗剂，以鲜切黄瓜为试验对象，研究各清洗剂在不同清洗条件下对鲜切黄瓜的杀菌效果，以及在达到相同杀菌效果的清洗条件下，对比各清洗剂对黄瓜生理指标和货架期内菌落总数的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

黄瓜(CucumissativusL.)采购于北京农学院附近果蔬超市，品种为‘严津一号’，选择成熟饱满，无机械损伤的果实，贮于实验室10 ℃恒温箱中备用(不超过24 h)。

柠檬酸(C6H8O7)、9%次氯酸钠(NaClO)(北京化工厂)；稳定性二氧化氯消毒粉 (山东华实药业有限公司)；过氧乙酸(CH3COOOH)消毒液 (山东瑞泰奇洗涤消毒科技有限公司)；抗坏血酸(天津市福晨化学试剂厂)；2,6-二氯酚靛酚(西陇化工有限公司)；考马斯亮蓝G-250(上海迈坤化工有限公司)。

S-3C型pH/ORP检测仪(上海仪电科学仪器股份有限公司)； TGL-16G-A高速冷冻离心机(广州晟龙实验仪器有限公司)；DDS-307A电导率仪(上海精密科学仪器有限公司)；UV 759S紫外-可见分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)。

1.2 试验方法

1.2.1 清洗剂制备与测定 选取柠檬酸(C6H8O7)、次氯酸钠(NaClO)、液态二氧化氯(Liquid ClO2)、氯化酸性电解水(CAEW)和过氧乙酸(CH3COOOH)5种清洗剂设计出15种不同的清洗条件，以无菌去离子水作为对照组，各清洗条件详情见表1。

柠檬酸(C6H8O7)溶液用食品级柠檬酸(C6H8O7)与无菌去离子水配制；次氯酸钠(NaClO)清洗剂是有效氯为9%的原液用无菌去离子水稀释制得；液态二氧化氯(Liquid ClO2)溶液是稳定性二氧化氯A剂(主成分为碳酸钠与二氧化氯)与B剂(主成分为盐酸)混合得到母液，然后用无菌去离子水稀释至所需质量浓度；用1%NaCl溶液电解制备酸性电解水，其氧化还原电位为1110，pH为2.5，初始有效氯质量浓度为30 mg/L，然后用9%的次氯酸钠(NaClO)调整酸性电解水的有效氯质量浓度，得到氯化酸性电解水(CAEW)；过氧乙酸(CH3COOOH)由乙酸溶液与过氧化氢反应得到原液，然后用无菌去离子水配制。

二氧化氯、过氧乙酸(CH3COOOH)和有效氯用碘量法测定；氯化酸性电解水(CAEW)的氧化还原电位和pH用S-3C型pH/ORP检测仪测定。

1.2.2 样品准备与清洗 用自来水清除黄瓜表面尘土与碎屑，除去非食用部分的花蒂(20.0 mm±5.0 mm)与果柄(45.0 mm±10.0 mm)，用75%乙醇消毒的不锈钢刀将黄瓜横切成薄片(3.0 mm±0.5 mm)，作为试验所用的鲜切黄瓜材料，置于无菌操作台中备用。

称取鲜切黄瓜25 g分别置于500 mL无菌烧杯中，加入按照表1配置的清洗剂225 mL(225 mL无菌去离子水作为对照组)，用磁力搅拌器搅拌清洗(150 r/min)，然后分别用225 mL无菌去离子水漂洗1 min，在无菌操作台中沥干，然后放入无菌均质袋中，将均质袋置于4 ℃恒温箱中，在2 h内完成菌落总数的检测[12]。分别进行3次重复试验。杀菌效果计算公式：

杀菌效果= (清洗前菌落总数-清洗后菌落总数)/清洗前菌落总数×100%

表1 各清洗剂的清洗条件Tab.1 Washing conditions of each washing agent

注：次氯酸钠(NaClO)与氯化酸性电解水(CAEW)是指有效氯质量浓度。编号1，7，13均为无菌去离子水，作为对照组。

Note: The concentration unit of SH and CAEW was available chlorine concentration. No. 1, 7 and 13 were all sterile deionized water as the control group.

根据清洗试验结果，选出杀菌效果接近90%时各清洗剂的剂量和清洗时间，进一步检测不同清洗剂对鲜切黄瓜各项生理指标的影响。

1.2.3 鲜切黄瓜生理指标测定 用不同清洗剂(按照1.2.1中选出杀菌效果相同的清洗条件)处理鲜切黄瓜，分别检测处理后鲜切黄瓜(含果皮)的叶绿素、抗坏血酸、可溶性蛋白、丙二醛的含量以及细胞膜渗透率。

叶绿素的测定用分光光度法(测定结果为叶绿素a与叶绿素b之和)[13]；抗坏血酸的测定用2,6-二氯酚靛酚滴定法[14]；细胞膜渗透率用DDS-307A电导率仪分别测定黄瓜切片圆片浸提液和加热煮沸后的电导，细胞渗透率为2次测定值的百分比；可溶性蛋白的测定用考马斯亮蓝染色法[15]；丙二醛用TBA法测定[14]。

1.2.4 货架期菌落总数的变化 鲜切果蔬最佳保藏温度为0～4 ℃[16]。为研究不同清洗剂对鲜切黄瓜货架期菌落总数的影响，将清洗剂清洗后的鲜切黄瓜，放入无菌均质袋中，封口后置于4 ℃恒温培养箱中，第0天、第1天、第3天、第5天、第7天取样，检测鲜切黄瓜中的菌落总数[12]。

1.2.5 统计分析 用Microsoft Office 2019记录试验数据和制作表格；用IBM SSPS 23软件分析清洗剂剂量和清洗时间与杀菌效果的Spearmen相关系数，以及各清洗剂杀菌效果的差异显著性；用Origin2017作图。

2 结 果

2.1 不同清洗剂对鲜切黄瓜的杀菌效果

5种清洗剂在不同清洗条件下的杀菌效果如图1所示。250 mg/L(有效氯剂量)的氯化酸性电解水(CAEW)清洗鲜切黄瓜15 min时杀菌效果最强，达到98.77%，与相同有效氯剂量的次氯酸钠(NaClO)相比具有极显著差异(P<0.01)；当柠檬酸(C6H8O7)剂量为5%和7%时，具有较强的杀菌效果，分别为97.01%和98.14%，仅次于氯化酸性电解水(CAEW)；当液态二氧化氯(Liquid ClO2)为25～125 mg/L时，杀菌效果强于柠檬酸(C6H8O7)、次氯酸钠(NaClO)和过氧乙酸(CH3COOOH)，且在125 mg/L时杀菌效果最好，为92.10%；过氧乙酸(CH3COOOH)在各剂量条件下杀菌效果均优于次氯酸钠(NaClO)，分别为94.47%和92.57%。

图1 各清洗剂在不同清洗条件下的杀菌效果Fig.1 The sterilization effect of each sanitizer under different washing conditions

对鲜切黄瓜杀菌效果接近90%的清洗条件如表2所示。

表2 各清洗剂对鲜切黄瓜杀菌效果同为90%的清洗时间

Tab.2 Washing time when the sterilization effect of each sanitizer on fresh-cut cucumber reached 90%

清洗剂清洗时间/min5%柠檬酸(C6H8O7)5250 mg/L次氯酸钠(NaClO)1050 mg/L液态二氧化氯(Liquid ClO2)15150 mg/L氯化酸性电解水(CAEW)5200 mg/L过氧乙酸(CH3COOOH)15

注：次氯酸钠(NaClO)与氯化酸性电解水(CAEW)是指有效氯质量浓度。

Note: The concentration unit of SH and CAEW was available chlorine concentration.

各清洗剂杀菌效果与剂量和清洗时间之间的相关性分析结果如表3所示，剂量与杀菌效果的Spearman相关系数记为S剂量，清洗时间与杀菌效果的Spearman相关系数记为S时间。次氯酸钠(NaClO)和氯化酸性电解水(CAEW)的S剂量与S时间均为极显著差异(P<0.01)，说明有效氯剂量与清洗时间都是影响其杀菌效果的关键因素；柠檬酸(C6H8O7)和过氧乙酸(CH3COOOH)的S时间未达到极显著差异(0.01

表3 各清洗剂剂量与杀菌效果和清洗时间与杀菌效果之间的Spearman相关系数

Tab.3 Spearman correlation coefficient between the concentration of each sanitizer or the washing time with the sterilization effect

清洗剂S剂量S时间柠檬酸(C6H8O7)0.832**0.350*次氯酸钠(NaClO)0.794**0.403**液态二氧化氯(Liquid ClO2)0.339*0.790**氯化酸性电解水(CAEW)0.737**0.602**过氧乙酸(CH3COOOH)0.839**0.332*

注：*表示在0.05级别(双尾)，相关性显著；**表示在0.01级别(双尾)，相关性显著；剂量与杀菌效果的Spearman相关系数记为S剂量，清洗时间与杀菌效果的Spearman相关系数记为S时间。

Note:*indicates significant correlation at level 0.05 (double tail),**indicates significant correlation at level 0.01 (double tail); Spearman correlation coefficient between concentration level and sterilization effect is denoted as S剂量, while Spearman correlation coefficient between washing time and sterilization effect is denoted as S时间.

2.2 不同清洗剂对鲜切黄瓜生理指标的影响

叶绿素、抗坏血酸、可溶性蛋白、丙二醛含量和细胞渗透率是黄瓜品质的重要指标。各清洗剂对鲜切黄瓜生理指标的影响见表4。与对照组相比，柠檬酸(C6H8O7)使鲜切黄瓜叶绿素含量降低13.6%，而对抗坏血酸具有显著保护作用，其他生理指标无显著差异；次氯酸钠(NaClO)清洗后的鲜切黄瓜叶绿素与抗坏血酸分别减少11.5%和13.9%；液态二氧化氯(Liquid ClO2)处理后各项生理指标均产生显著性影响(P<0.05)，叶绿素、抗坏血酸、细胞渗透率、可溶性蛋白和丙二醛分别改变24.8%、20.6%、14.7%、4.9%和9.6%；氯化酸性电解水(CAEW)对鲜切黄瓜的抗坏血酸无显著影响，而对叶绿素、细胞渗透率、可溶性蛋白与丙二醛均影响显著(P<0.05)，分别改变19.3%、11.4%、12.8%和8.6%。过氧乙酸(CH3COOOH)仅对抗坏血酸和可溶性蛋白影响显著，分别比对照组减少8.5%和9.8%。

2.3 不同清洗剂对鲜切黄瓜货架期菌落总数的影响

贮藏温度为4 ℃时，在清洗剂处理后的7 d货架期内，前3 d清洗剂处理后的鲜切黄瓜菌落总数少于对照组；3 d后，只有过氧乙酸(CH3COOOH)清洗后的鲜切黄瓜中菌落总数低于对照组，且在7 d时的菌落总数与对照组和其他试验组均具有显著性差异(P<0.05)，见图2。

表4 各清洗剂对鲜切黄瓜生理指标的影响Tab.4 Effects of washing agents on physiologica lindexes of fresh-cut cucumber

注：表内数字后不同字母表示具有显著性差异(P<0.05)

Note: Different letters after the numbers in the table represent significant differences(P<0.05).

图2 鲜切黄瓜中菌落总数在4 ℃贮藏条件下的变化Fig.2 Changes of total bacterial colonies in fresh-cut cucumber at 4 ℃ storage

3 讨 论

各清洗剂对鲜切黄瓜的生理指标均具有不同程度的影响。柠檬酸(C6H8O7)与氯化酸性电解水(CAEW)清洗后的鲜切黄瓜中抗坏血酸含量超过对照组，可能因为低pH值的清洗剂对果蔬中抗坏血酸具有保护作用，减少了其在清洗过程中的流失[17]。Vandekinderen等[18]研究结果表明高剂量的二氧化氯气体和中性电解水处理可使鲜切生菜色度指标发生显著变化，与本试验结果中液态二氧化氯(Liquid ClO2)和氯化酸性电解水(CAEW)对叶绿素产生不利影响具有相似性；Nguyen等[19]在杀菌剂对鲜切菠菜货架期影响的研究中，结果显示二氧化氯具有最强的杀菌效果，但会对鲜切菠菜的贮藏品质产生不利影响；Lopez-Galvez等[20]表示过氧乙酸(CH3COOOH)对鲜切生菜的品质无显著影响。另外，Allende等[21]在不同商用清洗剂对鲜切莴苣和生菜中微生物影响的研究中，同样出现了试验组微生物数量超过对照组，可能是由于清洗剂清洗过程对鲜切果蔬的生理造成不利影响导致的。

虽然柠檬酸(C6H8O7)具有较好的杀菌效果且对鲜切黄瓜生理指标影响小，但是作为常用的酸度调节剂，本试验中具有较好杀菌效果的柠檬酸(C6H8O7)已经达到了很高的剂量，很可能影响产品的感官品质；在本试验中二氧化氯对鲜切黄瓜的生理指标产生了显著性影响，二氧化氯是一种公认的安全高效的饮用水消毒剂和农产品的保鲜剂，然而与气态二氧化氯相比，液态二氧化氯(Liquid ClO2)具有较强腐蚀性[22]；氯化酸性电解水(CAEW)与相同有效氯质量浓度的次氯酸钠(NaClO)相比，杀菌效果显著增强，却对鲜切黄瓜的生理指标产生了显著的不良影响；与其他清洗剂相比，过氧乙酸(CH3COOOH)对鲜切黄瓜的生理指标影响较小，杀菌效果比同剂量的次氯酸钠(NaClO)强，并能显著抑制货架期菌落总数的生长。

4 结 论

在本试验所选用的清洗条件下，柠檬酸(C6H8O7)、次氯酸钠(NaClO)、液态二氧化氯(Liquid ClO2)、氯化酸性电解水(CAEW)和过氧乙酸(CH3COOOH)最佳杀菌效果分别为98.14%、92.57%、92.10%、98.77%和94.47%。在杀菌效果同为90%时，各清洗剂对黄瓜生理指标产生显著(P<0.05)影响的有：柠檬酸(C6H8O7)使鲜切黄瓜叶绿素含量降低13.6%；次氯酸钠(NaClO)清洗后的鲜切黄瓜叶绿素与抗坏血酸分别减少11.5%和13.9%；液态二氧化氯(Liquid ClO2)处理后，叶绿素、抗坏血酸、细胞渗透率、可溶性蛋白和丙二醛分别改变24.8%、20.6%、14.7%、4.9%和9.6%；氯化酸性电解水(CAEW)使叶绿素、细胞渗透率、可溶性蛋白与丙二醛分别改变19.3%、11.4%、12.8%和8.6%；过氧乙酸(CH3COOOH)仅使抗坏血酸和可溶性蛋白分别减少8.5%和9.8%。此外，在清洗后7 d的贮藏期内，仅过氧乙酸(CH3COOOH)可显著(P<0.05)抑制菌落总数的增长。综合分析，过氧乙酸(CH3COOOH) 杀菌效果优于相同剂量的次氯酸钠(NaClO)，对鲜切黄瓜的生理指标影响最小，且能够有效抑制货架期菌落总数的增长。