羟基水处理对鲜切甜瓜杀菌效果及贮藏品质的影响

尚海涛，王程安，朱 麟，夏 杰，宣晓婷，凌建刚

（1.宁波市农业科学研究院宁波市农产品保鲜工程重点实验室国家蔬菜加工技术研发专业中心，浙江宁波 315040；2.宁波市海曙区农业技术管理服务站，浙江宁波 315153；3.宁波果忆果品有限公司，浙江宁波 315100）

鲜切水果又称轻加工水果、最少加工水果，是指新鲜水果经分级、清洗、去皮、修整、切分、包装等处理后，供消费者或餐饮业食用的水果加工产品[1]。鲜切水果具有新鲜、营养、卫生、方便、可食率达100%等优点。随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，鲜切水果店、外卖配送、食堂配送的需求剧增[2]。鲜切甜瓜是鲜切产业重要的组成部分。甜瓜（Cucumis meloL.） 是葫芦科甜瓜属一年生蔓性草本植物，在我国栽培历史悠久，素有“瓜中之王”的美称，其营养丰富、脆甜多汁、爽嫩细滑、果香浓郁，含有大量人体所需的维生素及矿物质，深受广大消费者的青睐。

新鲜果蔬鲜切处理后，失去真皮层的保护，汁液外溢，大面积的表面暴露及丰富的营养为微生物的侵染和滋生提供了有利的环境条件。如何控制鲜切果蔬的微生物是确保质量安全的关键。我国食品安全国家标准《即食鲜切果蔬加工卫生规范》 （GB 31652—2021）[3]规定了即食鲜切果蔬的消毒处理，但只适用于企业生产，并不适用于超市、餐饮、便利店等自制现售鲜切果蔬加工。随着安全意识的提高，人们不仅对鲜切水果的品质要求越来越高，对化学消毒剂也越来越敏感。近年来，绿色、安全的消毒方式受到人们的高度关注，如羟基水、臭氧水[4]、UV-C[5]、酸性氧化电位水[6]、弱酸性电位水[7]、低温等离子体[8]、低温等离子体活化水[9]等杀菌技术。

羟基水技术，又称水羟基技术（Water hydroxyl technology）、水触媒技术或羟基水离子技术，为不添加任何形式的化学物质，仅以自来水为原料，通过发生装置通电后产生粒子簇射使水分子裂解为羟基自由基（·OH） 等，是高效、安全降解农残、杀灭细菌的技术[10]。羟基水是除臭氧、超声波外的第3 类清洗技术，具有制备简单、杀菌高效、无残留毒性、对人体无害等特点，是近年来业内推崇的新技术方向[11]。张东峰等人[12]优化·OH 处理葡萄表面条件，理论上霉菌最高杀菌率为95.813%，酵母菌最高杀菌率为96.673%。伍惠仪[13]研究表明，·OH 处理对蔬菜的杀菌效果能达到与氯酸钠接近的良好水平，对大肠杆菌展现出良好的杀灭能力，杀菌率可达99.75%。

采用羟基水处理鲜切后的甜瓜，研究其对鲜切甜瓜微生物、营养成分的影响，探索鲜切水果绿色杀菌技术，以期为鲜切水果加工和贮藏过程中的微生物控制提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

西州蜜瓜、一次性塑料碗、一次性手套、PE 保鲜膜，均购自当地超市。

主要试剂：PCA 培养基、PDA 培养基，杭州微生物试剂有限公司提供；DNS 试剂、福林酚试剂，北京索莱宝科技有限公司提供；2,2- 联苯基-1- 苦基肼基（DPPH），上海麦克林生化科技有限公司提供；2- 硫代巴比妥酸、L- 抗坏血酸、邻苯二酚、1,10- 菲啰啉、三氯乙酸、碳酸钠等均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司提供。

1.2 仪器设备

76792T-NA 型果蔬清洗机，科勒（中国） 投资有限公司产品；X-rite 型色差仪，爱色丽（上海） 色彩科技有限公司产品；UV1600 型紫外可见光分光光度计，上海赫尔普国际贸易有限公司产品；H1850R型台式高速冷冻离心机，湖南湘仪离心机仪器有限公司产品；PAL-BX/ACID F5 型糖酸度计，日本爱拓（ATAGO） 公司产品；PB-10 型数显pH 计，德国赛多利斯公司产品；Titrette-50 mL 型数字瓶口滴定器，德国Brand 有限公司产品；TA.XT Plus 型质构仪，英国Stable Micro System 公司产品；Scientz-09 型无菌均质器，宁波新芝生物科技股份有限公司产品；XDZ175-LC5B 型消毒柜，广东康宝电器股份有限公司产品。

1.3 处理方法

1.3.1 鲜切处理

刀具、砧板等预先消毒柜消毒处理。选择新鲜、无病虫害的甜瓜，清洗后，切去哈密瓜两端并去除果皮和瓜瓤，将瓜肉切分为大小一致的梯形块。

1.3.2 羟基水处理

将切好的甜瓜块随机分为2 组。一组不作杀菌处理，直接装入到一次性塑料碗中，碗口包裹保鲜膜，作为对照组（CK）。一组置于果蔬清洗机中，并添加1 倍质量的自来水，启动果蔬清洗机，处理12 min。捞出，沥干水分，装碗，裹保鲜膜，作为羟基水处理组（HW），和对照组一起置于4 ℃冰箱中，冷藏6 d，每天取样测定指标，平行试验3 次。

1.4 测定方法

1.4.1 感官评价

参考孙琰[14]的方法，5 人组成评分小组根据色泽、香气、滋味和质地4 个方面按表1 进行评分。

表1 感官评价标准

感官评价标准见表1。

1.4.2 菌落总数

按照《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》 （GB 4789.2—2022）[15]进行测定。于（36±1） ℃下培养48 h。

1.4.3 霉菌和酵母计数

按照《食品安全国家标准 食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》 （GB 4789.15—2016）[16]进行测定。采用PDA 培养基。于（28±1） ℃培养箱中培养，观察并记录培养至第5 天的结果，分别对霉菌和酵母计数。

1.4.4 硬度的测定

使用质构仪进行测定。选用p/5 探头，测试速度2 mm/s，测试距离3 mm，触发力5 g。测定部位为鲜切甜瓜梯形块中心位置。

1.4.5 色泽的测定

参照Rana S S 等人[17]的方法，采用色差计测定L*、a*、b*值，测定模式：反射。测定部位为鲜切甜瓜梯形块中心位置。按公式（1） 计算色差值（ΔE）。

式中：L0*、a0*、b0*——对照组初始值；

Lt*、at*、bt*——贮藏时间t时的测量值。

1.4.6 可溶性固形物含量的测定

取样品约15 g，装入带过滤网的均质袋中，以转速8 r/s 均质5 min。取滤液，采用糖度计进行测定。

1.4.7 pH 值的测定

取1.4.6 滤液，采用pH 计进行测定。

1.4.8 可滴定酸含量的测定

采用氢氧化钠滴定法进行测定[18]。结果以苹果酸进行折算，其折算系数为0.067 g/mmol。

1.4.9 还原糖含量的测定

参照曹建康等人[18]方法，取1 g 样品，加入25 mL蒸馏水，在80 ℃水浴30 min 条件下提取还原糖，定容至100 mL。采用DNS 法进行测定，以葡萄糖制作标准曲线。

1.4.10 抗坏血酸含量的测定

采用分光光度法进行测定[18]，以L- 抗坏血酸制作标准曲线，结果以mg/100 g 计。

1.4.11 总酚含量的测定

采用福林酚法测定[19]。称量1 g 样品，加入5 mL蒸馏水，冰浴匀浆。以转速12 000 r/min 在4 ℃条件下离心15 min，取1 mL 上清液，加1 mL福林酚试剂，质量分数为20%的无水碳酸钠溶液3 mL。于50 ℃条件下保温30 min，测定波长765 nm 处吸光度。以邻苯二酚制作标准曲线，结果以mg/100 g 表示。

1.4.12 DPPH 自由基清除率的测定

DPPH 自由基清除率的测定参照Brand-Williams W M等人[20]方法。将2 g哈密瓜冻样用体积分数为90%的甲醇溶液5 mL 充分研磨，低温离心20 min 得到上清液。取0.1 mL 上清液与浓度为120 μmol/L 的DPPH- 甲醇溶液1.9 mL，混匀后，室温下避光放置30 min 后测定波长515 nm 下吸光度。

1.4.13 丙二醛含量的测定

采用硫代巴比妥酸法进行测定[18]，结果以nmol/g计。

1.5 数据分析

各指标至少平行测定3 次，结果以平均值±标准差表示，使用Origin 8 软件作图。数据统计分析采用SPSS18.0 统计软件，差异显著性检验采用Duncan多重比较法，差异显著性水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 微生物的变化

羟基水处理对鲜切甜瓜菌落总数的影响见图1。

图1 羟基水处理对鲜切甜瓜菌落总数的影响

菌落总数是常用的质量安全评价指标之一。由图1 可知，起始点对照组菌落总数为3.637 lgCFU/g，羟基水处理组为2.948 lgCFU/g。羟基水处理可减少微生物0.689 lgCFU/g，对微生物的杀菌率为79.5%。对于鲜切水果菌落总数，我国目前还未有统一的限量标准，但企业标准中常以5 lgCFU/g 作为可接受水平限量值[21-22]。贮藏过程中，对照组和羟基水处理组菌落总数都会快速上升，冷藏6 d 菌落总数分别上升至7.445，5.518 lgCFU/g。以5 lgCFU/g 作为限量标准，对照组贮藏期为3 d，羟基水处理组贮藏期为5 d。考虑到消费者购买、配送和食用的时间，因而对照组有效贮藏期为2 d，羟基水处理组有效贮藏期为4 d。羟基水处理组有效贮藏期延长了1 倍。

羟基水处理对鲜切甜瓜霉菌数的影响见图2。

图2 羟基水处理对鲜切甜瓜霉菌数的影响

由图2 可知，起始点对照组霉菌数为2.130 lgCFU/g，羟基水处理组为1.544 lgCFU/g。羟基水处理可减少霉菌0.586 lgCFU/g，对霉菌的杀菌率为74.1%。贮藏过程中霉菌数也会逐渐上升，但上升的速度要远低于菌落总数。贮藏结束时，对照组霉菌数上升至3.146 lgCFU/g，羟基水处理组上升至2.160 lgCFU/g。表明羟基水对霉菌也具有良好的杀菌效果，并在贮藏期保持在较低水平。

羟基水处理对鲜切甜瓜酵母数的影响见图3。

图3 羟基水处理对鲜切甜瓜酵母数的影响

由图3 可知，起始点对照组酵母数为2.653 lgCFU/g，羟基水处理组为2.362 lgCFU/g。羟基水处理可减少酵母0.291 lgCFU/g，对酵母的杀菌率为48.8%。相对而言，羟基水处理杀菌效果依次为菌落总数、霉菌和酵母。贮藏过程中，对照组前5 d 缓慢上升，第6 天快速上升。羟基水处理组酵母数一直保持在较低的水平。贮藏结束时，羟基水处理组上升至2.648 lgCFU/g，远低于对照组霉菌数3.756 lgCFU/g。羟基水处理对鲜切甜瓜不同微生物杀菌效果和贮藏期的影响各不相同，但总体上都表现出良好的杀菌效果，贮藏期内可维持在相对的低水平，有效提高鲜切甜瓜的质量安全。

2.2 感官品质的变化

羟基水处理对鲜切甜瓜感官评分的影响见图4。

图4 羟基水处理对鲜切甜瓜感官评分的影响

由图4 可知，羟基水处理对鲜切甜瓜感官评分影响不大。随着贮藏时间的延长，未见明显的下降。冷藏可有效保持其感官品质，贮藏6 d 未见明显的水渍透明状、软化、香味丧失、酸腐味等鲜切甜瓜腐败症状。结果与成善汉等人[23]研究相类似，认为鲜切甜瓜在4 ℃条件下的保鲜效果在1 个星期之内最优，贮藏1 个星期后开始软化，果实品质急剧下降。对照图1 可知，鲜切甜瓜菌落总数超标时，人们却很难从感官上分辨其品质优劣。因此，存在极大安全性风险。

2.3 色泽和硬度的变化

羟基水处理对鲜切甜瓜色泽的影响见表2。

表2 羟基水处理对鲜切甜瓜色泽的影响

色泽是评价园艺作物品质的重要感官指标之一，色泽的优良直接影响到消费者的选择[24]。L*、a*、b*值可反映鲜切甜瓜色泽的变化。L*值代表亮度的变化，a*值代表红绿变化，a*值越大越偏红色，b*值代表黄蓝变化，b*值越大越偏黄色。由表2 可知，羟基水处理对L*值的影响不大，但是会导致a*值和b*值的显著下降。a*值和b*值的下降与处理过程中色素物质随汁液流入水中有关。羟基水处理后的水呈橘红色也侧面反映了色素物质的流失。类胡萝卜素是形成橘色甜瓜果肉颜色的主要色素类物质，属脂溶性色素，不溶于水，因此羟基水处理的影响相对较小。同时发现贮藏过程中，L*、a*和b*都在缓慢下降，表明鲜切甜瓜色泽逐渐地变暗变淡。由色差值可知，随着贮藏时间的延长，色差值逐渐上升。人肉眼可感觉到有点差异的色差值为1.5[25]。羟基水处理相较对照组，其差值都小于1.5，致使虽然色差仪检测出不同，但从感官上却很难分辨其差异。

羟基水处理对鲜切甜瓜硬度的影响见图5。

图5 羟基水处理对鲜切甜瓜硬度的影响

硬度是果蔬重要的质地特征之一，硬度下降会导致甜瓜绵软而不脆。由图5 可知，羟基水处理对鲜切甜瓜硬度的影响不大（p＞0.05）。贮藏过程中硬度除最后一天下降，其他时间变化不是很大。有研究认为，鲜切甜瓜易于软化。王艳等人[26]研究表明对照组鲜切甜瓜硬度下降最快，前2 d 无显著差异，之后每2 d 的硬度有显著下降。但也有人认为鲜切甜瓜的硬度变化与品种关系较大，不同品种鲜切甜瓜硬度下降幅度不同[27]。硬度保持良好表明了西州蜜甜瓜较适宜于鲜切加工。

2.4 可溶性固形物和还原糖含量的变化

羟基水处理对鲜切甜瓜可溶性固形含量的影响见图6。

图6 羟基水处理对鲜切甜瓜可溶性固形含量的影响

甜瓜中可溶性固形物主要是糖类物质，是甜瓜营养和风味的重要成分，其含量决定甜度的高低，影响消费者的喜爱度。由图6 可知，起始点对照组可溶性固形物含量为9.2%，而羟基水处理组仅为7.3%，下降了20.7%。按理，感官评价人员应该可以发现其甜度的变化，造成这一结果的原因可能与羟基水处理对表面的影响大，对内部的影响小，而鲜切甜瓜品尝通常从中间开始。贮藏过程中，2 个处理可溶性固性物含量未发生明显的变化，保持相对稳定（p＞0.05）。

羟基水处理对鲜切甜瓜还原糖含量的影响见图7。

图7 羟基水处理对鲜切甜瓜还原糖含量的影响

甜瓜还原性糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖等。还原糖含量是影响其食用品质的重要指标之一。由图7 可知。与可溶性固形物含量一样，羟基水处理会导致还原糖含量大幅下降。起始点对照组还原糖含量为6.04%，羟基水处理组为4.50%，下降了25.5%，贮藏过程中对照组还原糖含量先上升后下降，而羟基水处理组会保持持续的上升。还原糖是由复杂的水解过程生成的，因此含量高低也能够从侧面说明代谢与衰老的程度[28]。由还原糖含量变化幅度可以推测羟基水处理组代谢活性更高。

2.5 可滴定酸含量和pH 值的变化

羟基水处理对鲜切甜瓜可滴定酸含量的影响见图8。

图8 羟基水处理对鲜切甜瓜可滴定酸含量的影响

可滴定酸和可溶性固形物一样，是影响甜瓜的感官品质的重要因素。由图8 可知，起始点对照组可滴定酸含量为0.082 7%，羟基水处理组为0.058 1%，下降了29.7%。贮藏过程中对照组可滴定酸含量缓慢下降，第5 天开始突然上升。羟基水处理组贮藏过程中可滴定酸含量保持相对稳定。前期可滴定酸含量的下降可能与贮藏过程中汁液缓慢渗出有关，后期含量的上升可能与乳酸菌或者后续导致腐败的微生物有关。

羟基水处理对鲜切甜瓜pH 值的影响见图9。

图9 羟基水处理对鲜切甜瓜pH 值的影响

由图9 可知，甜瓜的pH 值接近于中性，与较低的可滴定酸含量相一致。起始点对照组pH 值为6.66，羟基水处理组为6.76，pH 值上升了0.10。随着贮藏时间的延长，两者pH 值都缓慢上升，而在第6 天对照组pH 值突然下降，下降至6.56，羟基水处理组为6.97，两者之间的差异达到0.41。同可滴定酸的变化，可能与微生物作用有关。

2.6 抗坏血酸和总酚含量的变化

羟基水处理对鲜切甜瓜抗坏血酸含量的影响见图10。

图10 羟基水处理对鲜切甜瓜抗坏血酸含量的影响

由图10 可知，超始点对照组抗坏血酸含量为3.72 mg/100 g，而羟基水处理组为2.30 mg/100 g，下降了38.2%，羟基水处理组只有对照组的61.8%。羟基水处理对抗坏血酸的影响高于对可溶性固形物和可滴定酸的影响，可能与抗坏血酸不仅为水溶性，还具有抗氧化性有关。在处理过程中不仅溶出，还可能被羟基自由基氧化，造成大量损失。还有一点不同的是，贮藏过程中羟基水处理组可溶性固形物和可滴定酸含量保持相对稳定或者下降，而抗坏血酸含量却会明显回升，第3 天回升到对照组的71.4%，第4 天回升到对照组的79.3%。大多数研究认为鲜切水果抗坏血酸含量会持续地下降，也有研究表明抗坏血酸含量会上升，林师森等人[29]研究表明随着贮藏时间的延长，抗坏血酸呈现先小幅上升后下降的趋势。

羟基水处理对鲜切甜瓜总酚含量的影响见图11。

图11 羟基水处理对鲜切甜瓜总酚含量的影响

由图11 可知，羟基水处理会使总酚含量大幅度降低，起始点对照组总酚含量为13.86 mg/100 g，羟基水处理组总酚含量为9.43 mg/100 g，下降了32.0%，羟基水处理组总酚含量仅有对照组的68.0%。贮藏期间，对照组总酚含量先上升后下降，与游万里等人[30]研究相一致，切分处理组总酚含量呈现先上升后下降的趋势，在24 h 达到峰值，且损伤强度越大，酚类物质积累越多。鲜切处理造成的机械损伤能刺激果蔬机体迅速产生应答反应，产生大量多酚类和黄酮等次生代谢物[31]。可推测鲜切处理后，总酚含量一方面受多酚氧化酶和空气（氧） 的氧化作用而减少；另一方面鲜切处理也会促进甜瓜中酚类物质的合成积累。由于羟基水处理组总酚含量远低于正常水平，因而合成积累的影响时间更长。相比抗坏血酸含量，总酚含量的回升速度更快，第3 天总酚含量达到对照组的82.0%，第4 天达到对照组的98.2%。

2.7 DPPH 自由基清除率和丙二醛含量的变化

羟基水处理对鲜切甜瓜DPPH 自由基清除率的影响见图12。

图12 羟基水处理对鲜切甜瓜DPPH 自由基清除率的影响

由图12 可知，羟基水处理也会很大程度使鲜切甜瓜的DPPH 自由基清除率下降，对照组DPPH 自由基清除率为11.4%，羟基水处理组只有7.1%，下降了37.7%。抗坏血酸和总酚都是重要的抗氧化物质。抗坏血酸含量和总酚含量的下降，自然也会导致DPPH 自由基清除率的下降。同理，贮藏过程中羟基水处理组DPPH 自由基清除率逐渐回升。第3天DPPH 自由基清除率达到对照组的77.1%，第4 天达到对照组的94.2%。羟基水处理组起始点的抗氧化成分大幅度降低，而在贮藏过程中的抗氧化成分上升时间更长，幅度更大。这一特殊的代谢现象有待于进一步研究。

羟基水处理对鲜切甜瓜丙二醛含量的影响见图13。

图13 羟基水处理对鲜切甜瓜丙二醛含量的影响

丙二醛是膜脂过氧化作用的主要产物之一，通常利用其含量作为脂质过氧化指标，反映细胞膜脂过氧化的程度。羟基自由基是一种无选择性的强氧化剂，氧化还原电位高达2.8 V（仅次于氟），是臭氧的1.35 倍，氯的2.06 倍，在水中会诱发一系列的自由基链反应，氧化分解几乎所有的有机物质、生物体[32]。理论上羟基水处理应该会加重膜脂过氧化，导致丙二醛含量的上升，但是丙二醛属于水溶性物质，在羟基水处理过程中，也会随水溶出而下降。由图13 可知，起始点对照组丙二醛含量为7.717 nmol/g，而羟基水处理组为6.306 nmol/g，两者之间存在着显著性差异（p＜0.05），表明羟基水处理的氧化作用增加程度低于溶出外渗作用减少的程度。贮藏过程中2 组丙二醛含量均显著增加，但羟基水处理组丙二醛含量保持在相对较低的水平。

3 结论

鲜切甜瓜冷藏6 d 感官品质一直保持良好，但是微生物却会快速繁殖，存在食用安全性风险。羟基水处理对鲜切甜瓜微生物具有良好的杀菌效果，可有效延长贮藏期。但是，羟基水处理会导致水溶性的营养成分大幅度降低，其中，对抗氧化成分的影响更大。流失的营养成分（如可溶性固形物和可滴定酸） 贮藏过程中无法恢复，但是抗氧化成分（如抗坏血酸、总酚及DPPH 自由基） 清除率会逐渐回升。

综合考虑，对于目标贮藏期为1～2 d 的鲜切甜瓜，宜直接冷藏，而对于目标贮藏期3～4 d 的鲜切甜瓜，宜采用羟基水杀菌处理，损失部分营养成分而确保质量安全。羟基水技术，还有待进一步工艺优化，提高杀菌效率，缩短处理时间，减少水溶性营养成分的损耗。同时，还应进一步提升鲜切水果机械化加工水平，先采用羟基水整果消毒，再在无菌环境下机械化鲜切加工，避免二次污染，提高质量安全性。