鮮切果蔬中致腐微生物污染及其非熱殺菌的研究進展

宋曉雪，胡文忠，畢 陽，姜愛麗，鄧淑玲，姜燕蓉

（1.甘肅農業大學食品科學與工程學院，甘肅蘭州730070；2.大連民族學院生命科學學院，遼寧大連116600）

隨著現代人們生活水平和生活節奏的提高，鮮切果蔬產品作為新鮮、營養、快捷的新型鮮活加工農產品，受到消費者和餐飲行業的青睞，市場對這類產品的需求在不斷增加，其市場發展前景廣闊。鮮切果蔬由于受到切割傷害，組織細胞中的汁液大量外流，為微生物的生長提供了具有營養的天然培養基，進而造成微生物的大量生長和繁殖，使鮮切果蔬迅速腐爛變質[1]，這嚴重影響了鮮切果蔬的感官品質并且也會大大縮減其貨架期。微生物污染是鮮切果蔬貯藏與運輸中的一大難題，嚴重阻礙了鮮切果蔬行業的發展，控制鮮切產品中微生物的生長和繁殖成為亟待解決的關鍵問題。近年來隨著人們對食品安全越來越重視，鮮切果蔬的市場需求日益增大，應用安全、快速有效的防控方法來減少鮮果蔬由于切割傷害造成的微生物大量生長和繁殖，確保產品質量并延長其貨架期成為新的研究熱點。本文主要通過綜述污染鮮切果蔬的致腐微生物種類以及國內外采用非熱殺菌來控制致腐微生物的技術方法，以期為致腐微生物污染導致的鮮切果蔬腐爛變質的研究提供更多參考依據。

1 鮮切果蔬的主要致腐微生物種類

一方面加工處理鮮切果蔬會對新鮮果蔬造成不可修復的機械損傷，營養汁液的外流給微生物提供了有力的生長條件，促進了微生物的生長繁殖，另一方面在加工的過程中，產品清洗、去皮后暴露于空氣中，易受到微生物的污染[2]。在鮮切果蔬表面一般只存在腐敗菌而無致病菌，這是因為歐式桿菌（Erwinia）、假單胞桿菌（Pseudomonas）等細菌對大腸桿菌（E.coli）、沙門氏菌（Salmonella）、李斯特氏菌（Listeria）和耶爾森氏菌（Yersinia）等致病菌有競爭優勢[3]。

由于大多數水果的pH較低，低于細菌的最適生長pH，所以能引起鮮切水果腐爛變質的微生物主要為霉菌和酵母菌[4]。常見的能引起水果腐爛變質的霉菌有青霉屬（Penicillium）、灰葡萄孢霉（Botrytis cinerea）、黑曲霉（Aspergillus niger）、匍枝根霉（Rhizopus stolonifer）等[5]。細菌是污染鮮切蔬菜的主要微生物，蔬菜上常見的細菌主要是歐文氏菌屬（Erwinia）、假單胞菌屬（Pseudomonas）、芽孢桿菌屬（Paenibacillus），這些菌可以引起蔬菜發生細菌性軟化腐爛[6]。蔬菜中假單胞菌屬（Pseudomonas）一般可以占總菌數的50%～90%[7]，是主要的致腐菌。

但是不同種類和不同品種的水果的生理環境不同，其感染的微生物也有很大的差異，不同的蔬菜也是因為品種的不同，其細菌群落差別很大，如新鮮葉菜類中主要微生物是歐文氏菌屬（Erwinia）、假單胞菌屬（Pseudomonas），新鮮番茄果實中主要的微生物是黃單胞菌（Xanthomonas）、假單胞菌（Pseudomonas）[8]。

2 鮮切果蔬表面致腐微生物的控制

鮮切果蔬防止微生物的生長和繁殖主要是通過控制水分活度和酸度，應用防腐劑及低溫冷藏等影響因子[9]。傳統的化學殺菌劑等方法雖然已經得到了廣泛的應用，但是隨著人們消費意識和水平的提高，對食品質量和安全的要求也越來越高。非熱殺菌技術是指在加工過程中食品溫度正價不顯著，非常適合果蔬的加工，除了有可以顯著的殺菌鈍酶效果，還能更好地保持產品的營養成分、風味和新鮮度，具有更好地應用前景[10]。

2.1 物理殺菌

物理殺菌是指通過物理的方法殺滅鮮切果蔬中的微生物，與化學殺菌等方法相比，物理殺菌最大的優點是不會產生化學副產物，是健康、安全的殺菌技術[11]。

2.1.1 短波紫外殺菌 紫外線可根據波長不同分為短波紫外線（280～180nm）、中波紫外線（320～280nm）、長波紫外線（400～320nm），在這三種波長中短波紫外線生物學效應最明顯[12]。紫外輻照殺菌對細菌、霉菌、酵母菌等微生物通過抑制DNA復制導致微生物突變或者死亡來達到殺菌效果，雖然短波的紫外線的穿透力較弱，只能進行表面殺菌，但作為一種傳統有效的殺菌技術，短波紫外線殺菌的安全性和有效性更有保障[10，13]。Benito[14]等研究用短波紫外線處理鮮切花椰菜，結果顯示對照組在5℃貯藏條件下第0、9d的霉菌和酵母菌檢測數分別為3.1、3.0lgCFU·g-1，而經過短波紫外線處理的在相同條件貯藏下的霉菌和酵母菌檢測數則分別為2.9lgCFU·g-1和2.4lgCFU·g-1。劉玲[15]用紫外線處理鮮切辣椒的結果表明未經紫外線照射的鮮切辣椒的細菌總數總是多于紫外線處理過的鮮切辣椒的細菌總數，并且經過15min紫外線處理的鮮切辣椒微生物下降的最快，為最佳殺菌時間。Lara[16]等的研究也報道過與對照相比低劑量的紫外線處理可以充分降低鮮切蘋果片的微生物生長。

2.1.2 臭氧殺菌 臭氧是一種強氧化劑，可以較好地殺滅鮮切果蔬表面的各類微生物，并且臭氧有來源廣、無二次污染和高效性等優點[17]，所以說臭氧殺菌是保持果蔬生鮮品質的理想方法。臭氧能殺滅鮮切果蔬表面的細菌、霉菌類微生物，是通過作用于微生物的細胞膜，破壞細胞膜結構，導致微生物新陳代謝障礙而抑制其生長，臭氧再繼續滲透破壞細胞膜內的組織，直至微生物死亡[18]。富新華[19]用臭氧水處理鮮切西蘭花的研究表明臭氧水可以有效地降低鮮切西蘭花的微生物污染，使鮮切西蘭花酵母菌和霉菌總數降低一個數量級，細菌總數降低2～3個數量級。黃春秋[20]等的研究也顯示了相似的結果，鮮切菠蘿菌落總數隨著貯藏時間的增加而增加，用臭氧處理鮮切菠蘿對細菌有明顯的殺滅作用，處理當天，臭氧水處理2、4、6、8min的鮮切菠蘿的菌落總數分別為8.31×104、3.66×103、2.24×103、1.68×103CFU/g，分別是對照組菌落總數的36.6%、1.6%、0.98%和0.74%，由此可以看出臭氧殺菌效果顯著。

2.1.3 酸性電解水殺菌 酸性電解水也叫酸性氧化電位水，具有低的pH、高氧化還原電位和一定的有效氯含量，其殺菌后可完全還原成無毒、無殘留的普通水，排放后對生態環境沒有污染，并且使用電解水的成本低，是一種安全、高效的殺菌劑[21]。李華貞[22]等的研究表明微酸性電解水（有效氯濃度為31.73mg/L、pH為5.92、氧化還原電位為836.5mV）處理鮮切菠菜的殺菌效果比相同有效氯濃度的次氯酸鈉溶液的殺菌效果好。A.Tomás-Callejas[23]等的研究也顯示出了相似的結果，對照組鮮切日本沙拉菜幼葉的酵母菌和霉菌初始量為3.19logCFUg-1，而用酸性電解水處理過的鮮切日本沙拉菜幼葉與對照相比菌量下降了大約1logCFUg-1，并且菌量在整個貨架期都保持恒定。

此外，其他的物理殺菌技術如超聲殺菌[24]、高靜壓殺菌[25]、脈沖強光殺菌[26]等也可以有效降低鮮切果蔬的微生物數量。

2.2 植物源殺菌

植物天然提取液具有廣譜、高效抑菌和無毒、無化學殘留等特性，已經成為一種新型的天然防腐保鮮劑，常應用于果蔬的保鮮[27]。目前，有較多的研究報道顯示中草藥、香辛料的提取物，薄荷、橘皮、檸檬等天然物質中提取的植物精油等都可以有效殺滅鮮切果蔬表面微生物數量。

2.2.1 提取液殺菌 目前在果蔬保鮮上使用較多的中草藥和香辛料主要包括黃連、大黃、甘草、魚腥草、大青葉、玄參、連翹、蒲公英、烏梅、丁香、肉桂、生姜等[28]。中草藥是我國的寶貴遺產，具有顯著地抑菌作用，已有大量研究證實了中草藥的殺菌成分可以對果蔬起到很好的保鮮作用，烏梅屬于藥食同源對果蔬的保鮮起到積極的作用，耿飛[29]等的實驗表明在整個鮮切皇冠梨保鮮貯藏期間，經過烏梅提取液浸泡過的鮮切皇冠梨的菌落總數比沒有用烏梅提取液浸泡的對照組菌落總數少一個數量級，這說明烏梅提取液對鮮切皇冠梨的致腐菌有較強的抑制作用。另外李偉峰[30]的研究也顯示了相似的結果，分別用0.02、0.05、0.1、0.2g·mL-1的生姜提取液對鮮切紅富士蘋果進行浸泡處理，以無菌蒸餾水為對照處理，結果表明生姜提取液可以顯著減少微生物對鮮切富士蘋果的侵染，較好地保持了鮮切蘋果的品質，并且0.1g·mL-1的生姜提取液效果最佳。

2.2.2 精油殺菌 植物精油是植物體內具有一定芳香氣味的次生代謝物質，有較小分子量的簡單化合物組成，在常溫下即能揮發的油狀液體物質[31]。潘磊慶[32]等的研究就表明用從丁香精油處理櫻桃番茄可以顯著地抑制根霉、灰霉的生長，有效降低櫻桃番茄果實的腐爛指數，并且120μL/L的丁香精油熏蒸對櫻桃番茄的防腐保鮮效果最好，貯藏19d后的腐爛指數比對照組降低了70.6%。也有研究表明結合可食性涂膜比單一采用植物精油對于果蔬的殺菌效果要更好，可食性涂膜可以作為載體承載植物精油，它們可以延長產品的貨架期并且減少食品表面的病原菌的生長[33]。A Perdones[34]等人研究表明經過3d的低溫貯藏，單獨應用殼聚糖涂膜的處理組與沒有涂膜的對照相比可以降低草莓的真菌侵染，但是對草莓應用殼聚糖-檸檬精油涂膜處理后可以更加顯著地增加殼聚糖的抗真菌活性有效降低草莓的腐爛。

2.3 生物拮抗菌殺菌

生物拮抗菌殺菌是近年來鮮切果蔬產品殺菌的研究熱點，它主要是采用微生物和其代謝物來延長產品的貨架期，保證產品安全、綠色、健康的一種方法[35]。目前研究人員發現的拮抗菌抑菌機理主要有：靠產生抗菌素抑制病菌生長、與病菌競爭營養和空間、誘導記住產生抗性、直接與病原菌作用，但在生物防治過程中并不是只有一種機理起主導作用，而是在拮抗菌、寄主、病菌和果蔬組織上其他微生物群落的相互作用下，不同的拮抗機理共同作用完成的[36]。

袁兵兵[37]等采用由擬威克酵母菌產生的糖脂類生物表面活性劑-槐糖脂抑制水果致腐真菌的作用，包括抑菌圈直徑、抑菌率和對菌絲蔓延，結果顯示槐糖脂對9株致腐真菌有很好的抑制作用，濃度達到2.0g/L時，致腐菌抑制率達到了75%以上，并且3.0g/L的槐糖脂能夠明顯抑制菌絲蔓延。Bai[38]等人的研究顯示用腐生酵母Cryptococcus infirmo-miniatum處理接種M.fructicola分生孢子、在1℃條件下貯藏的鮮切甜櫻桃可以完全控制其褐腐現象的發生，并且也可以抑制在20℃條件下貯藏、自然受微生物污染的鮮切甜櫻桃的褐腐現象。

3 展望

目前研究的主要目的就是通過非熱殺菌的方式減輕或延緩鮮切果蔬腐爛變質的發生，確保鮮切產品的營養以及保持鮮切果蔬的外觀品質并且延長其貨架期。為了確保鮮切果蔬的最佳品質，更有效地控制微生物的污染，未來將兩種或者兩種以上的非熱殺菌技術聯合應用于鮮切果蔬產品中將有著廣闊的研究前景。系統研究影響致使鮮切果蔬腐爛的關鍵微生物，明確不同果蔬中致腐微生物的種類和特點，明確各種非熱殺菌的抑制機理和效果，這為更好的保持鮮切產品的質量提供了有力的依據。

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