鮮切哈密瓜貯藏期間微生物生長模型的研究

姬華，王偉偉，付煜，張凱莉，袁筠，李培

（1.石河子大學食品學院，新疆石河子832000；2.新市區衛生局，新疆烏魯木齊830011）

鮮切哈密瓜貯藏期間微生物生長模型的研究

姬華1，王偉偉1，付煜2，*，張凱莉1，袁筠1，李培1

（1.石河子大學食品學院，新疆石河子832000；2.新市區衛生局，新疆烏魯木齊830011）

研究不同貯藏溫度下鮮切哈密瓜中微生物的生長趨勢及其與感官質量的關系。測定在4、10、25℃下鮮切哈密瓜中的微生物總數，利用修正的Gompertz模型研究微生物生長規律，并通過微生物數目和感官得分探討鮮切哈密瓜的貨架期。結果表明，試驗中所建立的修正Gompertz模型能有效地擬合在不同貯藏溫度下鮮切哈密瓜中微生物總數的動態變化，鮮切哈密瓜的最佳貯藏溫度為4℃。當微生物總數≤104cfu/g，鮮切哈密瓜保持新鮮狀態，無明顯的褐變和腐敗發生。

鮮切哈密瓜；微生物；生長模型；貯藏

新疆哈密瓜有“瓜中之王”的美稱，風味獨特，暢銷國內外。哈密瓜不但風味佳，而且富有營養。哈密瓜含蛋白質、膳食纖維、胡蘿卜素、果膠、糖類、維生素A、維生素B、維生素C、磷、鈉、鉀等營養素，哈密瓜具有較高的食療價值，有清涼消暑、除煩熱、生津止渴的作用，是夏季解暑的佳品。鮮切果蔬是對新鮮水果進行分級、清洗、整理、去皮（去核）、切分、浸泡、包裝等處理，使產品保持生鮮狀態的食品[1]。隨著生活節奏的加快，鮮切果蔬因具有新鮮、方便、營養和無公害等優點，深受人們青睞[2-3]。鮮切果蔬因在生產過程中去皮、切分等加工將使組織損傷，導致色澤改變、果實軟化、木質化、易腐爛等現象，增加了微生物對果蔬的污染機會[4-5]。鮮切哈密瓜營養物質豐富，易受微生物污染。因此，研究不同貯藏溫度下鮮切哈密瓜中微生物的生長趨勢和感官質量的變化，建立鮮切哈密瓜在貯藏期間微生物生長模型，為有效預測鮮切哈密瓜的貨架期提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

“伽師”哈密瓜：新疆石河子市金馬市場。

1.2 主要試劑及儀器

1.2.1 培養基

PCA平板計數瓊脂：青島海博生物技術有限公司，pH調至7.0，121℃滅菌15 min。

1.2.2 儀器

YL-48-145500D電子天平：北京賽多利斯天平有限公司；DNP-927電熱恒溫培養箱：上海精宏實驗設備有限公司；SW-CJ型超凈工作臺：上海智城分析儀器制造有限公司；DZLX-40Ⅱ型自動滅菌鍋：上海申安醫療器械廠；PHS-10B pH計：上海精科雷磁儀器廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

哈密瓜→清洗→75%的酒精消毒→切條、去籽、去皮、切片→包裝（無菌保鮮袋，每袋10 g）→貯藏→測定微生物菌落總數。

1.3.2 操作步驟

1.3.2.1 樣品的處理

將盛有哈密瓜樣品的無菌均質袋袋口密封，分別貯藏在4、10、25℃的生化培養箱內。按時取出樣品，用無菌剪刀剪碎，放入裝有90 mL無菌生理鹽水的均質袋內，使用均質機充分拍打90 s，連續10倍稀釋均質液，選取3個合適濃度的菌液，各吸取菌液100 μL涂布PCA平板，每個稀釋梯度涂布2個平板，37℃培養（48±2）h后計數，計數方法參照國家標準[6]。

1.3.2.2 微生物生長曲線擬合

利用在4、10、25℃條件下測得的試驗數據，得到4、10、25℃鮮切哈密瓜貯藏的微生物總數增值動態數據，采用修正的Gompertz方程描述其生長動態[7]，試驗數據用Origin8.0統計軟件進行擬合。修正的Gompertz方程如下：

式中：Nt為 t時的微生物數量，lg（cfu/g）；N0為初始微生物數量，lg（cfu/g）；t為時間（4、10 ℃時單位為 d，25 ℃時單位為 h）；a、b、c均為模型系數；e為 2.718 2。

1.3.2.3 模型的驗證

為評價所建模型的可靠性，采用偏差度（Bf）和準確度（Af）來評價已經建立的微生物生長動力學模型的可靠性。應用建立的修正Gompertz模型求得4、10、25℃貯藏時的預測值，與試驗中實際測得的微生物生長數值進行比較；計算預測方程的偏差度（Bf）和準確度（Af）[8]。

式中：N實測值為試驗實際測得的微生物數量，lg（cfu/g）；N預測值為應用微生物生長動力學模型計算的與N實測值同一時間的微生物數量，lg（cfu/g）；n為試驗次數。

2 結果與分析

2.1 4、10、25℃貯藏溫度下鮮切哈密瓜中微生物生長曲線

鮮切哈密瓜在4、10、25℃下所測的微生物總數擬合曲線圖如圖1～圖3所示。

圖1 4℃貯藏時鮮切哈密瓜中微生物生長曲線Fig.1 The microbial growth curve in fresh-cut Hami melon at 4℃

圖2 10℃貯藏時鮮切哈密瓜中微生物生長曲線Fig.2 The microbial growth curve in fresh-cut Hami melon at 10℃

圖3 25℃貯藏時鮮切哈密瓜中微生物生長曲線Fig.3 The microbial growth curve in fresh-cut Hami melon at 25℃

從圖1～圖3中可知，不同的貯藏時間微生物總數的數量級不同。在4℃和10℃下貯藏時，鮮切哈密瓜的微生物遲滯期延長，4℃條件下，微生物遲滯期為4 d；10℃條件下，微生物遲滯期為3 d。這是由于鮮切哈密瓜中的一些嗜溫菌不能耐受低溫而被抑制甚至死亡，同時一些嗜冷菌要經歷一個適應期。隨著貯藏期的延長，鮮切哈密瓜中的嗜冷菌利用其營養成分開始生長、繁殖，從而使微生物總數又呈現增加的趨勢。25℃貯藏時，鮮切哈密瓜中的微生物遲滯期為5 h，微生物呈增長趨勢，這是由于在該溫度下，鮮切哈密瓜中的嗜溫菌、冷菌均能夠生長繁殖，從而使微生物總數一直呈增加趨勢。隨著微生物總數的增加，組織褐變和腐爛的程度加重，到36 h時，鮮切哈密瓜已完全腐爛。

2.2 鮮切哈密瓜微生物生長模型的建立

采用Origin8.0統計軟件分析數據，4、10℃時為貯藏時間t（d）；25℃時為貯藏時間t（h），見表1。

表1 不同溫度下修正的Gompertz模型方程與偏差度、準確度Table 1 The modified Gompertz model equation at different temperature and its Bias factor（Bf）and accuracy factor（Af）

偏差度衡量預測值是否過高或過低估計了實測值，表示模型的結構偏差。準確度衡量預測值與實測值的平均誤差，該值等于1表明預測值與實測值完全吻合，預測很準確。Ross建議病原性細菌Bf的范圍在0.90～1.05為最好；0.70～0.90 或 1.06～1.15能夠接受；Bf＜0.70 或者 Bf＞1.15 不能接受[9]。Lebert認為 Bf不能提供全面的模型準確性預測，Af顯示預測值與觀測值的接近程度，Af越接近1，模型越好[10]。由表1可知，修正的Gompertz模型擬合微生物的生長在4、10、25℃比較理想，其偏差度分別為 1.001、1.001、1.003，準確度分別為 1.033、1.033、1.023，接近 1，模型能夠被接受。

表2所建立的回歸方程方差分析結果表明：4℃時，F=1943 ＞ F0.01(4，8)=5.921；10 ℃時，F=1 920 ＞ F0.01(4，11)=5.723；25 ℃時，F=2 309＞ F0.01(4，6)=6.93，表明所建模型在3個貯溫下均達到了顯著水平（α＜0.01），從而能有效地擬合在4、10、25℃貯藏期間鮮切哈密瓜中微生物總數的動態變化。

表2 修正的Gompertz模型方差分析表Table 2 The variance analysis results of modified Gompertz model

表2 修正的Gompertz模型方差分析表Table 2 The variance analysis results of modified Gompertz model

2.3 鮮切哈密瓜的感官質量變化

鮮切哈密瓜感官質量評定采用數字化評分方法。7分～9分為極好、新鮮、無褐變；5分～7分為較好、新鮮、稍有褐變跡象；3分～5分為尚好、明顯褐變；1分～3分為褐變較重，不可食用；1分以下為極差，不可食用。

鮮切哈密瓜在4、10、25℃下貯藏的感官質量評價得分見表3。

表3 鮮切哈密瓜在貯藏期間感官質量評分表Table 3 The sensory quality of fresh cut melon during storage

4℃下，貯藏9 d，鮮切哈密瓜未發生褐變現象，可以食用；10℃下貯藏3 d，鮮切哈密瓜未發生褐變現象，可以食用，貯藏4 d，開始發生褐變現象；25℃下貯藏20 h，鮮切哈密瓜發生褐變，哈密瓜腐敗并失去食用價值。根據圖1～圖3，當微生物總數≤104cfu/g時，鮮切哈密瓜不會發生明顯的褐變現象，建議將鮮切哈密瓜貨架期控制在微生物遲滯期，即微生物對數生長期之前。在4、10、25℃貯藏條件下，鮮切哈密瓜的貨架期分別為 4 d、3 d、5 h。

3 結論與討論

3.1 結論

根據貯藏期間所檢測的微生物總數，采用Origin8.0統計軟件統計數據，建立的4、10、25℃下鮮切哈密瓜中微生物的一級生長模型，修正的Gompertz模型可以較好地擬合鮮切哈密瓜中微生物的生長趨勢。4℃下，鮮切哈密瓜貯藏9 d，未出現褐變現象，可以食用。貯藏3 d，鮮切哈密瓜未發生褐變現象，可以食用。25℃下貯藏20 h，鮮切哈密瓜出現褐變現象并腐敗。當微生物總數≤104cfu/g時，鮮切哈密瓜不會發生明顯的褐變現象。建議在4、10、25℃貯藏條件下，鮮切哈密瓜的貨架期分別為4 d、3 d、5 h。

3.2 討論

國內有報道利用Gompertz模型對不同貯藏溫度下鮮切蘋果、鮮切生菜、鮮切蓮藕中的微生物生長規律進行研究[1，11-13]。引起鮮切水果腐爛變質的微生物除細菌以外，霉菌、酵母菌數量相對較多，病毒和寄生蟲也能污染鮮切水果。常見的細菌主要有歐文氏菌屬（Erwinia spp）、假單孢菌屬（Pseudomonas spp）、黃單胞菌屬（Xanthomonas spp）、棒桿菌屬（Corynebacteriurn spp）、芽孢桿菌屬（Bacillus spp）、梭狀芽孢桿菌屬（Clostridium spp）等，尤以歐文氏菌屬、假單胞菌屬常見[14]。鮮切果蔬中的食源性致病菌為致病性大腸桿菌（Escherichia coli）、沙門氏菌（salmonella spp）、單增李斯特菌（Listeria monocytogenes）等，通過對鮮切果蔬進行清洗、加工處理、氣調包裝延長其貨架期，可以利用二氧化氯、鹵素（氯溴、碘）、磷酸三鈉、酸、臭氧、硝酸銀、雙氧水處理鮮切果蔬，最近研發的新方法利用電離水、脈沖光、靜電噴涂法、精油、細菌素、噬菌體處理鮮切果蔬以延長其貨架期[15-16]。溫度是影響鮮切果蔬貨架期的關鍵因素，低溫能夠降低鮮切水果的呼吸強度，減少酶促褐變的速率，抑制微生物的生長繁殖，從而保證其安全性，提高鮮切水果的品質及延長其貨架期。Mohammad等在14℃～15℃條件下貯藏鮮切哈密瓜，微生物數量控制在較低水平，使貨架期延長到4 d[17]。本試驗結果表明，4℃下，貯藏9 d，鮮切哈密瓜未發生褐變現象，可以食用；10℃下貯藏3 d，鮮切哈密瓜未發生褐變現象，可以食用。當微生物總數≤104cfu/g時，鮮切哈密瓜不會發生褐變現象。因此，鮮切哈密瓜推薦在4℃保藏，減少由微生物引起的品質變化，可有效抑制微生物生長。

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Study on Microorganism Growth Model during Storage of Fresh-cut Hami Melon

JI Hua1，WANG Wei-wei1，FU Yu2，*，ZHANG Kai-li1，YUAN Jun1，LI Bei1
（1.Food College of Shihezi University，Shihezi 832000，Xinjiang，China；2.Municipal Health Bureau of New City District，Urumqi 830011，Xinjiang，China）

The relationship of microorganism growth and sensory quality of fresh-cut Hami melon were studied in this paper.The number of microorganism was counted during storage of Fresh-cut Hami Melon at 4，10，25 ℃.The modified Gompertz models were established to study the pattern of microorganism growth in fresh-cut Hami melon.The number of microbes and the sensory score of fresh cut melon were key indices to study shelf life of fresh-cut Hami melon.The results showed that modified Gompertz models were effective to demonstrate the changes of microorganism number in fresh-cut Hami melon at different temperature fluctuation.The optimum storage temperature was 4℃.The total number of microorganism was less than 104cfu/g，fresh-cut Hami melon maintained fresh，without serious browning and obvious corruption.

fresh-cut Hami melon；microorganism；growth model；storage

2016-09-07

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.11.036

國家自然科學基金項目（31301469）；石河子大學高層次人才啟動項目（RCZX201225）；國家大學生創新創業訓練計劃項目（201610759045）

姬華（1980—），女（漢），副教授，博士，研究方向：食品微生物學。

*通信作者：付煜（1973—），女，主管醫師，本科，研究方向：食品衛生學。