果蔬洗涤盐对大肠杆菌杀菌效果的研究

杨 振，崔志强

(中盐国本盐业有限公司，天津 300459)

在人类膳食结构中，蔬菜和水果是重要的两大类植物性食物。自20世纪80年代以来，大量的流行病学调查资料显示，蔬菜、水果的摄入量与心脑血管疾病、Ⅱ型糖尿病以及一些肿瘤的发病率、死亡率呈负相关[1]。有研究表明，增加水果和蔬菜的摄入可有效预防或缓解心脏病、癌症、糖尿病等多种疾病，甚至可能降低患抑郁症的几率。WHO建议每人每天摄入不少于400 g的水果和蔬菜。然而，新鲜的水果和蔬菜表面寄生了许多致病菌、果木传染病菌，可直接传染给人类，造成人类患病甚至大规模传染病的流行[2]。

目前，市场上可见的果蔬洗涤剂基本是以表面活性剂、消毒杀菌剂等成分组合制得的果蔬洗涤剂产品，所用的表面活性剂(如烷基苯磺酸盐ABS)和消毒杀菌剂为化学合成物品，多数用于沐浴产品中作为乳化剂和杀菌剂，用于洗涤瓜果蔬菜后，如果冲洗不完全，其残留又会对人的身体造成影响[3]。盐本身具有较好的消毒、杀菌功效，并且在中国传统方法上也常用食盐水浸泡来清洗果蔬，以达到杀灭微生物和细菌的功效。该研究所采用的果蔬洗涤盐是以食用盐为主料，添加某种碱性物质，并辅以其他成分进行合理配比研制而成，并研究其对大肠杆菌的杀菌效果。

1 主要实验材料

果蔬洗涤盐、大肠杆菌8099、营养琼脂培养基、卵磷脂、甘氨酸、吐温80等。

2 实验方法

2.1 果蔬洗涤盐的配制

根据碱性物质的添加比例不同，配制五种配方的果蔬洗涤盐，并分别命名为配方1、配方2、配方3、配方4和配方5。

2.2 中和剂的选择

根据QB/T 2738-2012[4]中7.2.3中和剂鉴定试验方法：为了准确评价所测样品对微生物的杀灭作用，杀菌试验中要求选择适当中和剂。所选中和剂不仅能及时中止抗菌洗剂对微生物的抑杀作用，且中和剂本身与所测样品的反应产物(即中和产物)对微生物无抑制或杀灭作用，对培养基无不良影响。

几种常见的中和剂有：

(1) 硫代硫酸钠、蒸馏水。

(2) 磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、卵磷脂、甘氨酸、吐温、蒸馏水。

(3) 磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、卵磷脂、吐温、蒸馏水。

(4) 吐温、硫代硫酸钠、磷酸盐缓冲溶液。

作用时间15 min，选择配方1和配方5，作用浓度分别为0.5%和0.2%，以误差率为指标，试验不同中和剂对果蔬洗涤盐样品和大肠杆菌的中和作用。误差率公式见公式(1)，三组平均数为3组、4组、5组的平均数；中和剂鉴定试验原则见表1；试验设计见表2。

(1)

表1 中和剂鉴定试验原则Tab.1 Principle of neutralizer identification test

表2 中和剂选择试验设计Tab.2 Test design of nurtralizxer selection

2.3 果蔬洗涤盐对大肠杆菌杀菌条件的筛选

根据QB/T 2738-2012《日化产品抗菌抑菌效果的评价方法》，以大肠杆菌为试验菌种，通过单因素和正交试验，评价果蔬洗涤盐的杀菌效果，并筛选出最优作用条件组合。根据QB/T 2738-2012中的7.2.7 抗菌效果评价表，杀菌率≥90%，表明样品具有杀菌作用。

2.3.1 果蔬洗涤盐对大肠杆菌杀菌作用条件的单因素实验

2.3.1.1 配方筛选

在作用浓度1%、0.5%、0.33%，作用时间15 min条件下，以杀菌率为评价指标，试验五组配方样品对大肠杆菌的杀菌效果。杀菌率公式见公式(2)。

(2)

式中：Ⅰ——对照样品平均菌落数；Ⅱ——试验样品平均菌落数。

2.3.1.2 作用浓度筛选

在作用时间15 min条件下，试验浓度分别为0.2%、0.5%、1%、1.5%和2%，以杀菌率为评价指标进行效果实验。

2.3.1.3 作用时间筛选

在作用浓度0.5%和0.2%条件下，作用时间分别为3 min、5 min、10 min和15 min，以杀菌率为评价指标进行效果实验。

2.3.2 正交试验

选用L9(34)正交表，以配方、作用浓度和作用时间为三个因素，以杀菌率为评价指标，筛选样品对大肠杆菌杀菌作用的最优条件。

3 结果与讨论

3.1 中和剂的选择

大肠杆菌中和剂的选择实验结果见表3，中和剂试验要求误差率不超15%。由表3可知，1号中和剂(硫代硫酸钠)对样品几乎无中和作用，可能是因为硫代硫酸钠适合于氯型、强氧化型的消毒剂，说明该果蔬洗涤盐并非氧化作用杀菌；2号中和剂(卵磷脂、甘氨酸、吐温80)由于含有甘氨酸，会改变混合液的等电点，使吐温80+卵磷脂+PBS的组合作用大大降低，因此2号中和剂中和效果很差；4号中和剂(吐温80)不完全适用于此果蔬洗涤盐，由于4号中和剂中含有和1号中和剂相同的硫代硫酸钠，并且含有表面活性剂吐温80，因此可能是表面活性剂吐温80起主要作用，所以中和剂4号并不完全适合于此样品。3号中和剂(卵磷脂、吐温80)的中和效果最好，两组实验误差率都在15%以内，因此最终选择3号中和剂。

表3 大肠杆菌杀菌实验四种中和剂的平均误差率Tab.3 The average error rate of four neutralizers experiment of E.coil %

3.2 果蔬洗涤盐对大肠杆菌杀菌条件的筛选

3.2.1 果蔬洗涤盐对大肠杆菌杀菌作用条件的单因素实验

3.2.1.1 配方筛选

选择3号中和剂为实验用中和剂，在作用浓度1%，作用时间15 min条件下试验五组配方的杀菌效果，由于五组实验平均杀菌率都为100%，因此将样品浓度进行稀释。在作用浓度1%、0.5%、0.33%，作用时间15 min条件下，以杀菌率为指标，进行杀菌效果实验。实验结果见表4。

表4 五组配方的杀菌率Tab.4 Bactericidal rate of five groups of formula %

由表4可知，各样品对大肠杆菌的杀菌效果都很好，随着浓度的降低，配方1样品的杀菌率有降低趋势，其余样品平均杀菌率均为100%；此外，在浓度为0.5%条件下，配方1和配方2两组样品的溶解性相似，并且优于其它三组配方的溶解性。综合考虑，选择对大肠杆菌杀菌效果较好的配方2进行后续的单因素实验。

3.2.1.2 作用浓度筛选

选择3号中和剂，配方2，作用时间15 min条件下，试验浓度分别为0.2%、0.5%、1%、1.5%和2%，以平均杀菌率为指标，进行杀菌效果实验。结果见表5。由表可知，在浓度为0.5%、1%、1.5%以及2%时，对大肠杆菌的平均杀菌率为100%，浓度为0.2%时对大肠杆菌的平均杀菌率为99.44%。因此，选择浓度0.2%和0.5%进行后续实验。

表5 在不同浓度下配方2样品对大肠杆菌的平均杀菌率Tab.5 Average bactericidal rate of formula 2 sample to E.coil at different concentrations

3.2.1.3 作用时间筛选

选择3号中和剂，配方2，在浓度0.5%和0.2%条件下，作用3 min、5 min、10 min和15 min，以平均杀菌率为指标进行实验。实验结果见表6和表7。

表6 0.5%浓度条件下的平均杀菌率Tab.6 Average bactericidal rate of 0.5% concentration

表7 0.2%浓度条件下的平均杀菌率Tab.7 Average bactericidal rate of 0.2% concentration

由表6、表7可知，同一样品，在相同作用浓度下，随着作用时间的延长，杀菌率逐渐增大。在浓度0.5%条件下，作用5 min、10 min和15 min均达到很好效果；在作用浓度0.2%条件下，作用10min和15 min均能达很好的效果。

3.2.2 果蔬洗涤盐对大肠杆菌杀菌作用条件的正交试验

对大肠杆菌杀菌作用条件的正交试验选用L9(34)正交表，以配方、作用浓度和作用时间为三个因素，杀菌率为评价指标，确定最优条件。正交因素水平见表8，正交试验结果见表9，方差分析结果见表10。

表8 正交因素水平表Tab.8 Level table of orthogonal factors

表9 正交试验直观分析表Tab.9 Visual analysis table of orthogonal test

依据方差分析方法，对实验结果显著的因素应当选择其最佳水平，其余不具有显著性的因素应当结合其他因素考虑。从以上分析的差异可以看出，三种因素的变化对杀菌率均无显著影响。

依据直观的分析方法，极差差异越大，表明该因素的变化对试验结果的影响越大，反之对实验结果的影响较小。从以上直观分析来看，条件的变化对实验结果的影响从大到小依次为：作用浓度>样品配方>作用时间。在正交试验表中，最佳杀菌条件组合为A3B1C3，即配方3，作用浓度1%，作用时间10 min，经验证该条件组合的杀菌率为100%。

表10 方差分析表Tab.10 Analysis of variance

4 结论

实验研究开发的果蔬洗涤盐产品是以食用盐为主料，加入某种碱性物质，并辅以其他成分按一定配比混合制备而成，无添加化学合成的表面活性剂和杀菌剂，是一种绿色、安全、环保的果蔬洗涤盐。经单因素和正交试验，最终筛选出配方3，作用浓度1%，作用时间10 min为最优作用条件，此条件下，对大肠杆菌的杀菌率为100%。