微酸性電解水對藍(lán)莓保鮮效果的影響

黃麗萍 靳學(xué)遠(yuǎn) 李 勇 薛 靜

藍(lán)莓(Blueberry)學(xué)名越橘(Vacciniumssp．)，屬杜鵑花科(Ericaseae)越橘屬(Vaccinium)植物，富含微量元素、花青素和維生素等功能和營養(yǎng)成分[1]。藍(lán)莓果實皮薄汁多，采摘后容易失水軟化，且容易受病原菌侵染而腐爛變質(zhì)[2]。

程欣等[3]發(fā)現(xiàn)茉莉酸甲酯復(fù)合涂膜可使藍(lán)莓失重率和腐爛指數(shù)明顯降低，糖、酸和花青素含量變化減緩，果實可保持較高的硬度和彈性；孫貴寶[4]研究發(fā)現(xiàn)，高壓靜電場下的藍(lán)莓果的貯藏保鮮度明顯提高，呼吸量減小，新鮮物重的減少明顯受到抑制； 張紅等[5]采用紫外線照射結(jié)合保鮮膜挽口包裝對藍(lán)莓進(jìn)行保鮮處理，可降低藍(lán)莓腐爛率，延緩其可溶性固形物、花青素含量和微生物水平的下降，增加過氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性；于剛等[6]研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)莓采摘后進(jìn)行適當(dāng)時長的UV-C處理，對控制病變、延長貯藏期、保障品質(zhì)具有良好的效果。果蔬的腐爛與其表面的微生物數(shù)量密切相關(guān)。酸性電解水(slightly acidic electrolyzed water, SAEW)是將電解質(zhì)溶液經(jīng)電解后，得到具有氧化能力的水[7-8]，具有低pH、高氧化還原電位的特性，且含有一定量的有效氯，可發(fā)揮氧化作用而殺滅細(xì)菌，具有安全、無殘留、對環(huán)境無污染、價格低廉等優(yōu)點，已被應(yīng)用于果蔬的保鮮中[9-11]。研究擬以藍(lán)莓果實為原料，優(yōu)化SAEW對藍(lán)莓表面殺菌的工藝條件，并對貯藏期間藍(lán)莓的壞果率、硬度、呼吸強(qiáng)度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、花青素含量和丙二醛(MDA)含量等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，以探究其對藍(lán)莓的保鮮效果，為藍(lán)莓的保鮮提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

藍(lán)莓：選取成熟度一致、大小均一、無機(jī)械損傷和病蟲害的新鮮藍(lán)莓，市售；

氯化鈉、無水乙醇等：分析純，河南省華豐化學(xué)試劑有限公司；

酸性氧化電位水生成器：HRW-1500型，火人京創(chuàng)(北京)醫(yī)療器材有限公司；

質(zhì)構(gòu)儀：TMS-Pro型，美國FTC公司；

紫外可見分光光度計：T6 型，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；

氣相色譜儀：SP-9890型，山東金普分析儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 藍(lán)莓SAEW處理及貯藏 將藍(lán)莓浸泡于SAEW中，取出晾干后用聚乙烯薄膜袋包裝，于(25±1) ℃恒溫箱中貯藏，每7 d 取樣測定藍(lán)莓的壞果率、硬度、呼吸強(qiáng)度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、花青素含量、MDA含量，以蒸餾水浸泡樣品為對照。

1.2.2 藍(lán)莓SAEW處理單因素試驗 以浸泡菌液后的藍(lán)莓為試驗材料，于不同處理溫度(5，10，15，20，25 ℃)下，將藍(lán)莓分別置于不同有效氯質(zhì)量濃度(60，80，100，120，140 mg/L)的SAEW中分別浸泡5，10，15，20，25 min，測定SAEW對藍(lán)莓表面微生物的殺菌率；固定各因素水平為有效氯質(zhì)量濃度120 mg/L、處理溫度20 ℃、浸泡時間20 min。

1.2.3 藍(lán)莓SAEW處理工藝優(yōu)化 在單因素試驗基礎(chǔ)上，以有效氯質(zhì)量濃度、處理溫度和浸泡時間為因素，采用L9(3)3正交試驗對SAEW處理工藝進(jìn)行優(yōu)化。

1.2.4 殺菌率測定 藍(lán)莓經(jīng)表面噴涂75%酒精消毒后用無菌水去除酒精；制備金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的混合菌懸液，將藍(lán)莓浸泡于菌懸液中，得到菌落總數(shù)為4～5 lg(CFU/g)的樣品；采用SAEW處理，測定處理后的菌落總數(shù)，并按式(1)計算殺菌率。

(1)

式中：

S——殺菌率，%；

C1——殺菌前菌落總數(shù)，lg(CFU/g)；

C2——殺菌后菌落總數(shù)，lg(CFU/g)。

1.2.5 壞果率測定 按式(2)計算壞果率。

(2)

式中：

R——壞果率，%；

m1——殺菌前貯藏果數(shù)，lg(CFU/g)；

m2——貯藏后壞果數(shù)，lg(CFU/g)。

1.2.6 呼吸強(qiáng)度測定 采用氣相色譜法(GC)，將藍(lán)莓果實置于密封容器中，于常溫條件下密閉1 h 后，抽取1 mL氣體，采用GC測定CO2產(chǎn)生量。呼吸強(qiáng)度表示為單位質(zhì)量、單位時間產(chǎn)生的CO2體積[12]。

1.2.7 理化指標(biāo)測定

(1) 果實硬度：采用質(zhì)構(gòu)儀測定。

(2) 總可溶性固形物(TSS)含量：采用手持糖度儀測定。

(3) 花青素含量：采用比色法[13]。

(4) 丙二醛(MDA)含量：采用硫代巴比妥酸法[14]。

(5) 可滴定酸含量：根據(jù)GB/T 12456—2008。

1.2.8 數(shù)據(jù)處理 每組數(shù)據(jù)測定3次，以N±SD表示。采用Excel 2007軟件繪圖，SPSS 18.0軟件進(jìn)行顯著性分析，P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 SAEW處理單因素試驗

由圖1可知，隨著酸性電解水有效氯質(zhì)量濃度的增加，殺菌率增加，但達(dá)到120 mg/L后，殺菌率增加不顯著，可能是酸性電解水殺菌主要是由于其中有效氯生成次氯酸，形成殺菌作用[15]。有效氯濃度越大，次氯酸生成量大，但達(dá)到一定濃度后，耐受力弱的細(xì)菌基本被殺滅，其余耐受力強(qiáng)的芽孢菌等很難被繼續(xù)殺滅。隨著處理溫度的升高，殺菌率增加，但達(dá)到20 ℃后，殺菌率增加不顯著，是由于處理溫度升高，有利于氯離子向細(xì)胞內(nèi)的滲透，達(dá)到20 ℃后，滲透已經(jīng)可以迅速完成。隨著浸泡時間的延長，殺菌率增加，但達(dá)到20 min后，殺菌率增加不顯著，是由于浸泡20 min后，滲透已達(dá)到平衡。綜上，選用有效氯質(zhì)量濃度120 mg/L、處理溫度20 ℃、浸泡時間20 min為適宜的殺菌條件。

2.2 SAEW處理工藝優(yōu)化

在單因素基礎(chǔ)上，選擇有效氯質(zhì)量濃度、處理溫度和浸泡時間為影響因素，以殺菌率為指標(biāo)進(jìn)行正交試驗，各因素水平見表1，正交試驗設(shè)計及結(jié)果見表2。

由表2可知，各因素對SAEW殺菌處理影響大小為處理溫度>有效氯質(zhì)量濃度>浸泡時間。最佳殺菌條件為 A2B2C2，即有效氯質(zhì)量濃度120 mg/L、處理溫度20 ℃、浸泡時間20 min。

由表3可知，處理溫度和有效氯質(zhì)量濃度對SAEW殺菌處理影響顯著，浸泡時間對SAEW殺菌處理影響不顯著，采用SAEW殺菌最佳條件進(jìn)行重復(fù)3次處理，平均殺菌率為92.6%。

2.3 SAEW處理對藍(lán)莓貯藏品質(zhì)特性的影響

2.3.1 壞果率 由圖2可知，隨著貯藏時間的延長，SAEW處理組和對照組處理的藍(lán)莓果實壞果率均呈上升趨勢，但經(jīng)SAEW處理的藍(lán)莓壞果率的增加幅度小于對照組。貯藏第35天，SAEW處理組的壞果率是對照組的34.1%，差異顯著(P<0.05)。SAEW處理使用的酸性電解水pH低、氧化還原電位高，并且含有一定量的有效氯，可發(fā)揮氧化作用而殺滅細(xì)菌，防止果實腐敗。

圖1 SAEW處理對殺菌率的影響Figure 1 Effects of the SAEW treatment on the sterilization rate

表1 因素水平表Table 1 Factor and level table

表2 正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 2 Results of orthogonal test design

表3 方差分析Table 3 Analyses of variance

圖2 貯藏過程中藍(lán)莓壞果率的變化Figure 2 Changes of bad fruit rate of blueberries during storage

2.3.2 硬度 由圖3可知，隨著貯藏時間的延長，SAEW處理組和對照組的硬度均呈下降趨勢，但經(jīng)SAEW處理的藍(lán)莓硬度變化幅度小于對照組。貯藏第35天，SAEW處理組的硬度是對照組的1.42倍，差異顯著(P<0.05)。果實硬度降低是由于果實內(nèi)部的果膠酶將果實細(xì)胞之間的果膠分解，而SAEW處理可以抑制酶活性，減緩果膠的分解，保持果實的硬度。

圖3 貯藏過程中藍(lán)莓硬度的變化Figure 3 Changes of hardness of blueberries during storage

2.3.3 呼吸強(qiáng)度 由圖4可知，貯藏0～7 d，隨著貯藏時間的延長，藍(lán)莓果實的呼吸強(qiáng)度增加，但再延長貯藏時間，呼吸強(qiáng)度反而下降。經(jīng)SAEW處理的藍(lán)莓呼吸強(qiáng)度變化幅度小于對照組。貯藏第35天，SAEW處理組的呼吸強(qiáng)度是對照組的56.7%，差異顯著(P<0.05)。藍(lán)莓在貯藏過程中仍具有生理代謝能力，但SAEW處理可改變細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境和細(xì)胞膜的通透性，影響其呼吸作用。

圖4 貯藏過程中藍(lán)莓呼吸強(qiáng)度的變化Figure 4 Changes of respiration strength of blueberries during storage

2.3.4 可滴定酸含量 由圖5可知，貯藏0～14 d，SAEW處理組和對照組處理的藍(lán)莓果實可滴定酸含量下降，但繼續(xù)延長貯藏時間，可滴定酸含量開始增加。經(jīng)SAEW處理的藍(lán)莓可滴定酸含量下降幅度小于對照組，貯藏第35天，SAEW處理組的可滴定酸含量是對照組的1.17倍。藍(lán)莓貯藏過程中，呼吸作用會消耗藍(lán)莓果實中的總酸。

圖5 貯藏過程中藍(lán)莓可滴定酸含量的變化Figure 5 Changes of titratable acid content in blueberries during storage

2.3.5 可溶性固形物含量 由圖6可知，貯藏0～7 d，藍(lán)莓果實的TSS含量增加，但繼續(xù)延長貯藏時間，TSS含量開始下降。經(jīng)SAEW處理的藍(lán)莓TSS含量變化幅度小于對照組，貯藏第35天，SAEW處理組的TSS含量是對照組的1.29倍，差異顯著(P<0.05)。藍(lán)莓貯藏過程中，由于仍有呼吸作用會將其他成分轉(zhuǎn)化為TSS，貯藏7 d后，呼吸作用轉(zhuǎn)為消耗藍(lán)莓果實內(nèi)在儲存物質(zhì)，使TSS含量下降。

2.3.6 花青素含量 由圖7可知，貯藏0～14 d，SAEW處理組和對照組處理的藍(lán)莓果實花青素含量增加，但繼續(xù)延長貯藏時間，花青素含量開始下降。經(jīng)SAEW處理的藍(lán)莓花青素含量變化幅度小于對照組，貯藏第35天，SAEW處理組的花青素含量是對照組的1.23倍，差異顯著(P<0.05)。藍(lán)莓貯藏過程中，由于發(fā)生呼吸作用，會將其他成分轉(zhuǎn)化為花青素，貯藏14 d后，呼吸作用轉(zhuǎn)為消耗藍(lán)莓果實內(nèi)在儲存物質(zhì)，使花青素含量下降。

圖6 貯藏過程中藍(lán)莓TSS含量的變化Figure 6 Changes of TSS in blueberries during storage

圖7 SAEW處理的藍(lán)莓在貯藏過程中花青素含量的變化Figure 7 Changes of anthocyanin content in blueberries treated with SAEW during storage

2.3.7 MDA含量 由圖8可知，隨著貯藏時間的延長，SAEW處理組和對照組處理的MDA含量增加。經(jīng)SAEW處理的藍(lán)莓MDA含量增加幅度小于對照組，貯藏第35天，SAEW處理組MDA含量是對照組的54.8%，差異顯著(P<0.05)。MDA含量是果實貯藏過程中膜脂的過氧化程度指標(biāo)。貯藏過程中，藍(lán)莓果實會通過酶系統(tǒng)與非酶系統(tǒng)產(chǎn)生氧自由基攻擊生物膜，導(dǎo)致膜脂的過氧化，SAEW處理能有效抑制藍(lán)莓的采后呼吸作用，減緩氧化現(xiàn)象的發(fā)生。

圖8 貯藏過程中藍(lán)莓MDA的變化Figure 8 Changes of MDA in blueberries during storage

3 結(jié)論

研究發(fā)現(xiàn)，微酸性電解水處理藍(lán)莓的最佳殺菌條件為有效氯質(zhì)量濃度120 mg/L、處理溫度20 ℃、浸泡時間20 min，該條件下殺菌率為92.6%。微酸性電解水處理能有效抑制藍(lán)莓呼吸作用，殺滅果實表面微生物，延緩其貯藏過程中果實硬度、可溶性固形物含量和花青素含量等成分下降，減少丙二醛生成，防止藍(lán)莓爛果及品質(zhì)指標(biāo)下降。微酸性電解水對果蔬具有較好的殺菌效果，同時，克服了傳統(tǒng)的化學(xué)殺菌方法對環(huán)境的不友好，且制備方便，成本低廉；在殺菌的同時，還可改善果蔬的貯藏品質(zhì)，在果蔬保鮮領(lǐng)域具有很大開發(fā)價值。后續(xù)可進(jìn)一步加強(qiáng)微酸性電解水對果蔬殺菌及品質(zhì)影響機(jī)理的研究，進(jìn)一步提高其對果蔬的殺菌和保鮮效果。