微波處理對鮮切哈密瓜中菌落總數的影響

董建軍 周全

摘 要：本文進行了微波作用下鮮切哈密瓜的殺菌實驗研究，考察了脈沖微波功率、復合微波處理時間及初始菌落總數對鮮切哈密瓜中菌落總數的影響。研究結果表明：連續微波和脈沖微波對鮮切哈密瓜都有一定的殺菌效果，但脈沖微波的殺菌效果比連續微波的殺菌效果好；在280～700W范圍內，降低脈沖微波功率有利于菌落總數的減少。復合微波處理可以進一步提高鮮切哈密瓜的殺菌效果，菌落總數的最大殺菌率可以達到99.7%；在0-180s范圍內，隨著處理時間的增加，鮮切哈密瓜中的菌落總數逐漸降低。初始菌落總數的增加有利于連續微波和脈沖微波對鮮切哈密瓜的殺菌效果提高。

關鍵詞：微波；菌落總數；鮮切哈密瓜

基金項目：江西省科技支撐計劃項目（項目編號：20121BBF60046）。

鮮切果蔬是一種快捷方便食品，需對其進行殺菌處理以延長保質期[1]。冷殺菌技術能夠將食品本身的損害降到最低[2]。55℃以下的熱處理既可以保證殺菌效果又可以使營養品質不下降很多[3]。微波殺菌效果隨微波殺菌時間的延長越顯著，但這也明顯的會使鮮切果蔬的溫度升高，較大的破壞鮮切果蔬所應有的品質，大大降低其可接受性。因此，將連續微波和脈沖微波組合在一起可以更有效地控制鮮切果蔬中細菌的數量，改善鮮切果蔬產品的質量，同時控制了鮮切果蔬的溫度。為此，本文利用短時的連續微波處理使鮮切果蔬升溫，然后在利用脈沖微波進行殺菌處理，研究了不同的脈沖微波功率、復合微波處理時間及初始菌落數量下鮮切哈密瓜中菌落總數的變化規律。

1 實驗

1.1 實驗材料

實驗材料主要為鮮切哈密瓜、培養基和生理鹽水等。鮮切哈密瓜由超市購買，4℃冰箱冷藏備用。

1.2 實驗設備

實驗主要設備為微波發生裝置，高壓滅菌鍋，恒溫培養箱，電子天平及高速組織搗碎機等。脈沖微波發生裝置由700W的微波爐加脈沖時間開關改造而成，通過調整連續微波的通/斷時間比例，來控制脈沖微波的功率。

1.3 實驗過程

將15g鮮切哈密瓜裝入試管，然后放入微波裝置中，進行殺菌處理。首先研究了不同功率（280W，350W和525W）的脈沖微波和700W的連續微波對鮮切哈密瓜殺菌效果的影響；當脈沖微波功率為210W時，在12s/700W連續微波處理的基礎上，研究了不同的復合微波處理時間（45s，90s，135s和180s）對鮮切哈密瓜中菌落總數的影響；對比研究了不同的初始菌落總數對700W的連續微波和280W的脈沖微波殺菌效果的影響。處理后的樣品先進行搗碎，再進行稀釋和平板培養，以測定殺菌效果。鮮切哈蜜瓜中菌落總數的測定參照GB/T4789.2-2003《食品中菌落總數測定》。每個樣品檢測6個稀釋度，每個數據進行3次實驗，取其平均值作為最后結果。

2 實驗結果與分析

2.1 脈沖微波功率的影響

表1為不同功率的脈沖微波下的殺菌參數和結果。由于脈沖微波的功率比連續微波的功率低，所以加熱至相同溫度時，微波累計時間增加。一般來說微波爐的功率調節也是通過調整放電管的通/斷時間比例完成的，但是微波爐的功率調節是為了更好的加熱，而殺菌實驗中是為了達到更好的殺菌效果，同時還能控制物料的溫度不能超過55℃，所以實驗中對微波爐的通/斷時間比例進行了重新設定。無論是連續微波還是脈沖微波都具有一定的殺菌效果；脈沖微波的殺菌效果比連續微波的殺菌效果好；在280～700W范圍內，隨著脈沖微波功率的降低，鮮切哈密瓜中菌落總數逐漸減少。

微波殺菌分為熱效應和非熱生物效應。微波的熱效應是指微波導致食品內微生物的溫度升高和死亡。連續微波處理主要利用了微波的熱效應對鮮切果蔬進行了殺菌，但由于微波作用時間短，物料升溫不明顯，所以殺菌效果較差。非熱生物效應是指微波改變或擾亂了細胞膜內外的電位差，使細菌需要的營養物質運輸異常，最終死亡[4]。脈沖微波處理主要利用了微波的非熱生物效應進行殺菌。脈沖微波由于功率比連續微波的低，所以加熱至相同溫度時，微波的作用時間相對較長，因此殺菌效果比連續微波好。微波功率越小，作用時間越長，微波的非熱生物效應越顯著，殺菌效果越好。

2.2 處理時間的影響

表2為復合微波處理時，不同脈沖微波處理時間下鮮切哈密瓜的殺菌參數和結果。從表中可以看出，12s的連續微波處理，可以使15g物料快速升溫至54℃。通1s/斷2s，功率為210W的脈沖微波，對鮮切果蔬沒有升溫作用，只能對鮮切果蔬起到保溫作用。因此通過采用脈沖微波可以降低微波功率，在物料不升溫的前提下，增加微波的累計作用時間。在0-180s范圍內，隨著處理時間的增加，鮮切哈密瓜中的菌落總數逐漸降低；當脈沖微波處理時間為180s時，鮮切哈密瓜中的菌落總數由21×103下降到70，總的殺菌率為99.7%。

在連續微波的作用下，鮮切哈密瓜和蓮藕吸收電磁波，因此溫度升高，同時內部細菌的溫度也升高，使細菌蛋白質變性和破壞了其正常的體內生理代謝環境，導致死亡。此外，電磁波的非熱生物效應也可以使細菌數量下降。有研究表明溫度與電磁場對微生物的殺滅有協同性，隨著溫度的升高，細胞內生化反應加快[5]。由于溫度升高，微生物的細胞流動性增強，從而使細胞膜變得更為脆弱，擊穿所需能量變小，微生物更易于死亡[6，7]。微波的非熱效應和溫度有關，溫度升高時，電磁效應迅速增大，表現為微波—溫度協同效應。因此，連續微波預處理下菌落總數的下降和物料溫度的提高，都為脈沖微波下鮮切果蔬的殺菌創造了有利條件。隨著脈沖微波作用時間的增加，鮮切果蔬在微波中的實際暴露時間增加，在微波的各種非熱效應下，被殺死的細菌數量增多。

2.3 初始菌落總數的影響

表3為初始菌落總數對結果的影響。可以看出，當初始菌落總數為21×103cfu/g時，連續微波的殺菌率為74.3%，脈沖微波的殺菌率為89%，而上述連續微波和脈沖微波復合處理的最大殺菌率為99.7%；當初始菌落總數為117×105cfu/g時，連續微波的殺菌率為89.9%，脈沖微波的殺菌率為96.9%。因此，菌落總數的提高有利于連續微波和脈沖微波處理殺菌效果的提高。

因為細菌本身帶有電荷，在外加電磁波的作用下，細胞膜產生相應的極化。初始菌落總落很多的情況下，細菌易于凝聚成團[5]。凝聚成團的細菌所受的微波作用增強，膜更易于破裂，因此細菌密度大時，更易于被微波殺死。相反如果菌落總數很少時，這種效果被削弱，微波的殺菌效果下降。

3 結論

1）連續微波和脈沖微波都有一定的殺菌效果，但脈沖微波的殺菌效果比連續微波的殺菌效果好；在280～700W范圍內，脈沖微波功率的降低有利于鮮切哈密瓜中菌落總數的減少。

2）連續微波和脈沖微波的復合處理可以進一步提高鮮切哈密瓜的殺菌效果，菌落總數的最大殺菌率可以達到99.7%；在0-180s范圍內，隨著處理時間的增加，鮮切哈密瓜中的菌落總數逐漸降低。

3）初始菌落總數的越高，微波殺菌效果越好。

參考文獻

[1]Robert C， Soliva-Fortuny， Olga Martin-Belloso. New advances in extending the shelf-life of fresh-cut fruits：A review[J]. Trends in Food Science and Technology， 2003， 14（9）： 341-353.

[2]張甫生，李蕾，陳芳，等. 非熱加工在鮮切果蔬安全品質控制中的應用進展[J]. 食品科學，2011，32（09）：329-334.

[3]白露露，胡文忠，劉程惠，等.鮮切果蔬非熱殺菌技術的研究與應用[J].食品工業科技，2013，34（15）：362-364.

[4]蔣宇飛，芮漢明.白切雞微波殺菌后在冷藏過程中的品質變化[J].食品工業科技，2008，29（4）：258-261.

[5]馬海樂，高夢祥.介質特性參數對脈沖磁場殺菌效果的影響[J].食品科學，2004，25（8）：42-46.

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[7]Corlett，D.A.Brown，M.H.pH and acidity.In Microbial Ecology of foods.Volume 1.Factors Affecting the Life and Death of Microbiological Specifications for foods[J].Acdemic Press， NewYork l997.

作者簡介

董建軍（1979-），女，圖書館館員，南昌航空大學圖書館。