電生功能水對三種蔬菜質構及營養(yǎng)品質的影響

朱旭冉，程銘，邢維海，楊立亭，曲麗潔，王健,,3*，劉媛,,3*

1(河北北方學院，河北省農(nóng)產(chǎn)品食品質量安全分析檢測重點實驗室，河北 張家口， 075000)2(河北北方學院 食品安全研究中心，河北 張家口， 075000)3(河北北方學院，張家口市特色農(nóng)產(chǎn)品質量安全重點實驗室,河北 張家口， 075000)

張家口壩上地區(qū)因其優(yōu)越的地理位置成為我國重要的夏秋錯季蔬菜生產(chǎn)基地之一，蔬菜種植面積廣，種類多，產(chǎn)量大，出口多，營養(yǎng)價值高，口感好[1-4]。然而無論是外銷還是內(nèi)供蔬菜，大多為毛菜，不但浪費嚴重，而且食用品質與安全性也較差，凈菜加工是解決該問題的有效途徑。凈菜加工中除機械損傷、生理性衰老、微生物污染、農(nóng)藥殘留超標等可導致凈菜產(chǎn)品質量下降外，質構劣變以及營養(yǎng)物質損失也是影響凈菜產(chǎn)品質量的原因。

清洗是凈菜加工的關鍵環(huán)節(jié)之一,對蔬菜的品質至關重要[5]。清洗方式可分為水流式、氣泡式、超聲波、超靜壓等物理方式，以及用弱酸性的消毒劑或堿性化學試劑等的化學方式，常用清洗劑有NaClO、ClO2、CH3COOOH、H2O2、NaOH、NaCl、O3等[6-10]。以上清洗方式在去除蔬菜表面有害雜質的同時,會不同程度地影響凈菜產(chǎn)品的感官與營養(yǎng)品質，部分化學試劑殘留還會對人體健康造成危害[11-12]。梁東妮等[13]研究表明，經(jīng)過過氧化氫處理，大白菜感官品質較差，維生素C(VC)流失嚴重；侯田瑩等[14]研究發(fā)現(xiàn),次氯酸鈉清洗效果較好，但由于有余氯，不僅會有殘留的臭氣，還可能形成“三致”物質。

電生功能水(electrolyzed functional water，EFW)又稱電解水或離子水，是將水在一種特殊裝置中經(jīng)電場處理后，使水的pH值、氧化還原電位(oxidation-reduction potential，ORP)、有效氯含量(available chlorine content，ACC)等指標發(fā)生改變而產(chǎn)生的具有特殊功能的酸性離子水(acid electrolyzed water，AcEW)和堿性離子水(alkaline electrolyzed water，AlEW)的總稱[15-18]。近年來，EFW清洗技術被應用于凈菜加工的相關研究，EFW可有效去除蔬菜表面大部分農(nóng)藥殘留，無毒無副作用，而且易制取、成本低，且有利于保持蔬菜的質構和營養(yǎng)品質[19-25]。

在前期對EFW去除張家口壩上地區(qū)甘藍、西蘭花、彩椒3種特色蔬菜中甲拌磷、毒死蜱、高效氯氟氰菊酯、氟氯氰菊酯、腐霉利、百菌清6種農(nóng)藥殘留規(guī)律研究的基礎上，本實驗繼續(xù)探究EFW對甘藍、西蘭花、彩椒質構特性以及營養(yǎng)成分含量的影響，以確定EFW凈菜加工清洗條件，為提高凈菜產(chǎn)品安全、營養(yǎng)、感官品質提供理論依據(jù)與技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

無水乙醇(95%)、冰乙酸，分析純，天津市大茂化學試劑廠；磷酸(98%，分析純)，西隴科學股份有限公司；草酸(分析純)，天津市化學試劑供銷公司；鹽酸(分析純)，永飛化學試劑有限公司；無水CuSO4、酒石酸鉀鈉、乙酸鋅、亞鐵氰化鉀、甲基紅指示劑，分析純，天津市風船化學試劑科技有限公司；NaOH(分析純)，天津市天力化學試劑有限公司；Na2CO3(分析純)，天津市永大化學試劑有限公司；2,6-二氯靛酚鈉(分析純)，天津市光復精細化學研究所；G-250考馬斯亮藍,上海榕柏生物技術有限公司；牛血清白蛋白(純度≥99.0%)，武漢純度生物科技有限公司；抗壞血酸標準品(純度≥99%)，上海甄準生物科技有限公司；葡萄糖標準品(純度≥99%)，青島捷世康生物科技有限公司；亞甲基藍指示劑,天津市天新精細化工開發(fā)中心；甘藍、西蘭花、彩椒，均購自超市；試驗用水，如未特殊說明，均為超純水。

1.2 儀器與設備

Texture Exponent 32 TA.XT plus質地分析儀，英國Stable Micro System公司；XYS-C-12電生功能滅菌水生成器，寶雞新宇光機電有限責任公司；舜科2000潛水泵，廣州世承五金機電有限公司；LE225D精密電子天平，德國sartorius；SHH.W21.600智能恒溫水箱，北京市長風儀器儀表公司；Thermo Scientific Heraeus Multifuge X1R離心機，美國Thermo Fisher Scientific公司；Lambda 365紫外可見分光光度計，美國PerkinElmer公司；KQ-500DE數(shù)控超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；XYJ-H帕恩特實驗室中央超純水系統(tǒng)，北京湘順源科技有限公司；SX721 pH/ORP電位計，上海三信儀表廠。

1.3 實驗方法

1.3.1 電生功能水的制備

以0.5 g/L NaCl溶液為電解質，電生功能滅菌水生成器通10.0 V交流電壓，電流變化范圍為2.8～4.3 A，時間為10 min，制得pH值為(2.9±0.1)、ORP為(1160±10)mV、ACC為(100±10)mg/L的AcEW和pH為(11.4±0.1)、ORP為(-890±10)mV的AlEW。pH值和ORP值用pH/ORP氧化還原電位計檢測，ACC采用碘量法滴定測定。低溫避光保存，現(xiàn)制現(xiàn)用。

1.3.2 清洗工藝參數(shù)

對甘藍、西蘭花、彩椒均分別作0、5、10、15、20、25 min清洗處理，洗后立即測定每種蔬菜質構和營養(yǎng)成分含量，均以鮮重(m鮮)表示。其中0 min為不對蔬菜進行清洗，即對照組。試驗重復3次，工藝參數(shù)見表1。其中間歇振蕩200 r/min，振蕩30 s、靜置30 s，循環(huán)；連續(xù)振蕩200 r/min。

表1 清洗工藝參數(shù)Table 1 Cleaning process parameters

1.3.3 質構分析與測定

試驗中T.A. Settings選擇Return To Start模式，采用A/MORS探頭，剪切試驗模式對甘藍、西蘭花、彩椒進行質構測定，曲線記錄方式為Target，測試參數(shù)設置見表2。甘藍測定:分別對葉和莖進行剪切，得平均硬度、緊實度、脆性；西蘭花測定:對花、莖進行剪切，得皮硬度、內(nèi)部平均硬度、緊實度、脆性；彩椒測定：分別對正面(表皮朝上)和反面(表皮朝上)進行剪切，得緊實度、硬度、脆性。試驗5次平行，去除偏差較大的數(shù)據(jù)后取3次平行進行分析，結果以平均值表示。

表2 TA-XT plus 測試參數(shù)設置Table 2 Test parameter of TA-XT plus

1.3.4 營養(yǎng)成分含量分析與測定

VC測定參照GB 5009.86—2016《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》中第三法(2,6-二氯靛酚滴定法)；可溶性蛋白測定參照SNT 3926—2014《出口乳、蛋、豆類食品中蛋白質含量的測定》(考馬斯亮藍法)；可溶性總糖測定參照GB 5009.7—2016《食品安全國家標準 食品中還原糖的測定》中第一法(直接滴定法)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Texture exponent 32軟件對質地分析儀測定結果進行圖表分析，Microsoft office excel 2010 軟件和SPSS 22.0統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析，使用Origin 9.0 軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 蔬菜質構特性隨時間變化規(guī)律

2.1.1 甘藍質構特性隨時間變化規(guī)律

2.1.1.1 平均硬度

通過質地分析儀剪切試驗對甘藍葉和莖進行質構測定，由圖1可知，甘藍葉未清洗時的平均硬度為236.46 g，隨清洗時間延長，葉的平均硬度先變大后減小，15 min平均硬度最大為256.04 g，相對于未清洗時提高8.28%，25 min時平均硬度為249.24 g，仍大于未清洗時平均硬度，20 min時平均硬度為252.36 g，相對于未清洗時增加5.40%。隨清洗時間延長，甘藍莖的平均硬度緩慢減小， 20、25 min時幾乎保持不變；未清洗時莖的平均硬度為495.13 g，20 min時為470.47 g，相對于未清洗時減小4.93%。

圖1 不同清洗時間對甘藍葉和莖平均硬度的影響Fig.1 Effect of different cleaning time on the averagehardness of cabbage leaves and stems

2.1.1.2 緊實度

由圖2可知，甘藍莖的緊實度約為葉的3倍，且隨清洗時間的延長，葉和莖的緊實度均有稍稍變大。未清洗時，葉的緊實度為123.62 g·s，莖的緊實度為381.77 g·s；清洗20 min時，葉的緊實度為134.21 g·s，相對于未清洗時提高8.57%，莖的緊實度為398.97 g·s，相對于未清洗時提高4.51%。

圖2 不同清洗時間對甘藍葉和莖緊實度的影響Fig.2 Effect of different cleaning time on leaf and stemcompactness of cabbage

2.1.1.3 脆性

由圖3可知，甘藍莖的脆性大于葉的脆性。未清洗時與清洗10、20 min時，葉的脆性值均為2，清洗5、15、25 min時葉的脆性值均為3，清洗后葉的脆性值不低于未清洗時葉的脆性值。未清洗時莖的脆性值為12，清洗5、15、20 min時莖的脆性值均為13，清洗10、25 min時莖的脆性值均為14，清洗后莖的脆性值大于未清洗時莖的脆性值。因此清洗時間長短對甘藍葉和莖的脆性無明顯影響，但清洗可提高甘藍莖的脆性值1～2。

圖3 不同清洗時間對甘藍葉和莖脆性的影響Fig.3 Effect of different cleaning time on the brittleness ofcabbage leaves and stems

2.1.2 西蘭花質構特性隨時間變化規(guī)律

2.1.2.1 皮硬度

通過質地分析儀剪切試驗對西蘭花花莖進行質構測定，根據(jù)3次平行試驗得到的平均值來比較不同清洗時間的質構差異，由圖4可知，西蘭花花莖的皮硬度隨清洗時間的延長而緩慢減小并趨于穩(wěn)定，清洗15、20、25 min時皮硬度幾乎無變化。未清洗時花莖皮硬度為430.30 g，清洗20 min時為401.43 g，相對于未清洗時降低了6.71%。

圖4 不同清洗時間對西蘭花花莖皮硬度的影響Fig.4 Effect of different cleaning time on the hardness ofbroccoli stems

2.1.2.2 內(nèi)部平均硬度

由圖5可知，西蘭花花莖的內(nèi)部平均硬度隨清洗時間延長而緩慢增大，5、10 min增大速度較快，10～25 min增大速度較慢，15、20、25 min幾乎無變化。未清洗時西蘭花花莖的內(nèi)部平均硬度為343.39 g，清洗20 min時為373.93 g，相對于未清洗時增加了8.89%。

圖5 不同清洗時間對西蘭花花莖內(nèi)部平均硬度的影響Fig.5 Effect of different cleaning time on the averagehardness of broccoli stems

2.1.2.3 緊實度

由圖6可知，西蘭花花莖的緊實度隨清洗時間延長而緩慢減小，0～10 min減小速度較快，10～25 min減小速度較慢， 20、25 min幾乎無變化。未清洗時西蘭花花莖的緊實度為238.02 g·s，清洗20 min時為210.75 g·s，相對于未清洗時減小了11.46%。

圖6 不同清洗時間對西蘭花花莖緊實度的影響Fig.6 Effect of different cleaning time on the compactnessof broccoli stems

2.1.2.4 脆性

由圖7可知，在0～25 min的AcEW清洗條件下，未清洗時西蘭花花莖的脆性值為11，清洗5、15、20 min時花莖的脆性值為12，清洗10、25 min時花莖的脆性值為13，清洗后花莖的脆性值與未清洗時相比提高1～2，與甘藍莖的清洗結果趨勢一致。

圖7 不同清洗時間對西蘭花花莖脆性的影響Fig.7 Effect of different cleaning time on brittleness ofbroccoli stems

2.1.3 彩椒質構特性隨時間變化規(guī)律

2.1.3.1 緊實度

由圖8可知，在AlEW清洗條件下，彩椒正面和反面的緊實度隨清洗時間延長均呈現(xiàn)出緩慢變大趨勢，但清洗20、25 min時，正、反面的緊實度幾乎無變化。未清洗時，正、反面的緊實度分別為111.55、18.76 g·s，清洗20 min時，正面、反面的緊實度分別為118.59、22.01 g·s，相對于未清洗時分別增加6.31%、17.32%。

圖8 不同清洗時間對彩椒正面和反面緊實度的影響Fig.8 Effect of different cleaning time on the compactnessof the front and the back of bell pepper

2.1.3.2 硬度和脆性

由圖9可知，在AlEW清洗條件下，彩椒正面硬度隨著清洗時間的延長呈現(xiàn)出緩慢增大趨勢，0～10 min增大趨勢較快，10～25 min增大趨勢較緩，20、25 min幾乎無變化。未清洗時彩椒正面硬度為504.24 g，清洗20 min時正面硬度為532.35 g，相對于未清洗時增加了5.57%。未清洗時彩椒反面的脆性值為9，清洗5、15 min時脆性值為10，清洗10、20、25 min時脆性值為11，清洗后彩椒反面的脆性值與未清洗時相比，提高1～2。

圖9 不同清洗時間對彩椒正面硬度和反面脆性的影響Fig.9 The effect of different cleaning time on the hardnessand brittleness of bell pepper

2.1.4 蔬菜質構檢測結果單因素方差分析

由表3、表4和表5可知，甘藍、西蘭花和彩椒3種蔬菜各自質構特性在不同清洗時間均無顯著差異(P>0.05)，說明各蔬菜在特定清洗條件下，5～25 min清洗時間對3種蔬菜質構特性無顯著影響，即用EFW清洗蔬菜，可保持蔬菜質構特性。

2.2 蔬菜營養(yǎng)成分含量隨時間變化規(guī)律

2.2.1 VC含量測定

由圖10可知，未清洗時，VC含量最高，為131.59 mg/100 g，西蘭花和甘藍較為接近，分別為88.49和87.73 mg/100 g。

表3 甘藍剪切試驗結果方差分析表Table 3 Variance analysis of cabbage shear test results

表4 西蘭花剪切試驗結果方差分析表Table 4 Variance analysis of broccoli shear test results

表5 彩椒剪切試驗結果方差分析表Table 5 Variance analysis of bell pepper shear test results

圖10 不同清洗時間對甘藍、西蘭花和彩椒中VC含量的影響Fig.10 Effect of different cleaning time on vitamin C contentof cabbage,broccoli and bell pepper

在3種蔬菜各自清洗參數(shù)條件下，隨時間延長,甘藍、西蘭花、彩椒3種蔬菜VC含量整體均呈現(xiàn)出不同下降趨勢，VC均有不同程度地損失。清洗5 min時，甘藍、西蘭花、彩椒VC含量分別為76.01、79.03、116.09 mg/100 g，相對于未清洗時分別降低了13.36%、10.68%、11.78%。3種蔬菜在清洗15、20、25 min時，各自VC含量變化微小，20 min時，甘藍、西蘭花、彩椒VC含量分別為69.96、75.18、106.26 mg/100 g，相對于未清洗時分別降低了20.26%、15.04%、19.25%。

果蔬中的VC比較脆弱，水、光、熱、氧氣、堿和鹽都會造成其損失。本試驗中3種蔬菜中VC損失的原因可能是：①試驗過程中，3種蔬菜均在切分狀態(tài)下進行清洗，由于機械損傷，蔬菜的細胞壁被嚴重破壞，細胞液外流，其中VC也隨之外流損失；②由于切面使蔬菜內(nèi)部直接暴露，致VC更易被EFW洗去；③蔬菜中VC與空氣以及酸性EFW中的氧氣接觸，發(fā)生氧化反應從而導致?lián)p失；④彩椒中VC還可能因為堿性EFW的堿性環(huán)境使VC被破壞；⑤VC被EFW中未被完全電解的NaCl破壞等。

2.2.2 可溶性蛋白含量測定

在595 nm波長下，以牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)為橫坐標、吸光值為縱坐標繪制標準曲線。標準曲線方程為y=0.008 2x+0.002(R2=0.998 5)。

由圖11可知，西蘭花可溶性蛋白含量豐富，甘藍、彩椒較少。3種蔬菜可溶性蛋白含量隨清洗時間延長均減少，說明清洗均造成蔬菜中可溶性蛋白損失，但甘藍和彩椒損失較少，而西蘭花損失較大。清洗5 min時，甘藍、西蘭花、彩椒可溶性蛋白含量相對于未清洗時分別降低了10.84%、17.44%、5.50%。甘藍在清洗15、20、25 min時，可溶性蛋白含量變化微小；彩椒在清洗10、15、20、25 min時，可溶性蛋白含量幾乎無變化；不同清洗時間，西蘭花可溶性蛋白含量變化明顯。清洗20 min時，甘藍、西蘭花、彩椒可溶性蛋白相對于未清洗時分別降低了17.07%、32.23%、9.51%。

3種蔬菜可溶性蛋白損失的原因可能是：①機械損傷使可溶性蛋白隨細胞汁液外流；②溶解在EFW中從而被洗去；③蛋白質在EFW的酸性或堿性環(huán)境下發(fā)生變性等。

圖11 不同清洗時間對甘藍、西蘭花和彩椒可溶性蛋白含量的影響Fig.11 Effect of different cleaning time on soluble proteincontent of cabbage,broccoli and bell pepper

2.2.3 可溶性總糖含量的測定

由圖12可知，3種蔬菜中，甘藍和彩椒可溶性總糖含量極為接近，且均高于西蘭花。未清洗時，甘藍、西蘭花、彩椒可溶性總糖質量分數(shù)分別為4.24、2.98、4.13 g/100 g。整體來看，3種蔬菜可溶性總糖含量在各自清洗參數(shù)條件下，隨時間延長均呈現(xiàn)出下降趨勢，說明清洗過程均造成蔬菜中可溶性總糖的損失。清洗5 min時，甘藍、西蘭花、彩椒可溶性總糖含量相對于未清洗時分別降低了6.54%、4.10%、5.17%。3種蔬菜在清洗15、20、25 min時，各自可溶性總糖含量變化微小，20 min時，甘藍、西蘭花、彩椒可溶性總糖含量相對于未清洗時分別降低了13.11%、10.88%、11.66%。由此可看出，20 min的清洗時間對3種蔬菜可溶性總糖質量分數(shù)影響較小。

圖12 不同清洗時間對甘藍、西蘭花和彩椒可溶性總糖含量的影響Fig.12 Effect of different cleaning time on total soluble sugarcontent of cabbage,broccoli and bell pepper

3種蔬菜可溶性糖損失的原因可能是：①機械損傷使可溶性糖隨細胞汁液外流；②溶解在EFW中從而被洗去等。

3 結論

在5～25 min清洗時間內(nèi)，甘藍、西蘭花和彩椒各自質構特性參數(shù)與未清洗時無顯著差異(P>0.05)，即EFW清洗過程對3種蔬菜質構特性無顯著不良影響。

EFW清洗過程對甘藍、西蘭花和彩椒中VC、可溶性蛋白、可溶性總糖造成不同程度損失，除西蘭花的可溶性蛋白和甘藍的VC損失較為嚴重外，其余損失較小，清洗20 min損失量均在20%以下。

基于以上結果與分析，采用EFW清洗甘藍、西蘭花、彩椒3種蔬菜，能保持蔬菜質構特性及大部分營養(yǎng)物質，表明該清洗方式具有良好的應用潛力和推廣價值。