乙醇-超聲清洗無核白葡萄干工藝研究

智 頡，黃文書,2,*，麥爾哈巴·艾合麥提，杜彬花

（1.新疆農業大學食品科學與藥學學院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆農業大學園藝學博士后流動站，新疆 烏魯木齊 830052；3.新疆農業大學科學技術學院，新疆 烏魯木齊 830052）

葡萄干被認為是一種健康的零食，其保留了葡萄中的多種營養與功效，含有豐富的碳水化合物及礦物質[1-2]。無核白葡萄干是新疆著名特產之一，在制干過程中葉綠素得到部分保留，也基本保持了新鮮葡萄的天然風味[3]，因此所制得的葡萄干色澤碧綠，果肉柔軟，味道酸甜。綠色葡萄干主要是采用蜂眼式透風晾房陰干的傳統干制方法[4]，因此成品衛生質量較差，除了有較多的泥沙、灰塵等雜質外，葡萄干表面還會有微生物、蟲卵附著以及促干劑殘留[5]。紅色葡萄干經粗加工、清洗烘干和分裝處理后，其安全衛生品質得到提高，有利于進一步加工和銷售[6]。但對于綠葡萄干，由于水洗過程中葡萄皮破損吸水，易導致褐變，尤其在后期的貯藏過程中褐變速度大大加快，難以保綠[7]，因此綠色葡萄干通常不進行清洗，泥沙、塵土、微生物含量較高。由于衛生質量差，新疆綠葡萄干雖為特色產品，卻始終在中低端市場徘徊，難以進入高端市場和國外市場，其經濟價值無法充分實現。合適的清洗方式對葡萄干特別是綠葡萄干的精加工起著決定性作用。因此找到一種既能提高產品衛生品質同時又能保持產品綠色特征的清洗方式，是提升新疆無核白綠葡萄干產業的關鍵。目前，果蔬清洗方式主要是水洗，常常輔助氣泡清洗或毛刷清洗。但清洗后機械損傷大，耗水量大，水分浸入細胞內不易去除[8]。超聲波清洗已在工業、制造業、醫療衛生、精密儀器等方面廣泛應用[9]。較傳統水清洗，超聲波清洗有著明顯的優勢，利用超聲波空化作用及伴隨的熱效應、機械效應[10-11]等能對物件進行快速有效的清洗，對果蔬的損傷小，對形狀規則、表面不平的果蔬也有較好的清洗效果，因此超聲清洗在果蔬和中草藥清洗上均有應用[12-17]，并且超聲波具有一定降解有機農藥[18-20]、殺菌[10,21-24]及防治果蔬病蟲害的作用[25]。

本試驗將超聲清洗技術應用于表皮褶皺較多的葡萄干，同時以高濃度乙醇溶液作為清洗介質對綠葡萄干進行快速清洗，通過研究在不同條件下乙醇-超聲清洗對無核白葡萄干清洗、殺菌效果的影響，為綠色葡萄干新的清洗技術的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

無核白葡萄干：購自烏魯木齊市北園春干果批發市場，具有無核白葡萄干固有的風味、無異味，無蟲蛀，無霉變。

無水乙醇：分析純，天津市致遠化學試劑有限公司；苯酚、蔗糖、濃硫酸：均為分析純，購自天津市光復科技發展有限公司；平板計數瓊脂、孟加拉紅培養基：均為生物試劑，購自北京奧博星生物試劑有限公司。

1.1.2 儀器與設備

SK2200H型超聲波清洗器，KQ-250DE型超聲波清洗器，JPCQ1028型超聲波清洗器，FA2104N型電子天平，N-1001型旋轉蒸發儀，TU-1810型紫外-可見分光光度計，LDZX-50KB型立式壓力蒸汽滅菌鍋。

1.2 方法

1.2.1 試驗方案設計

清洗次數：在室溫，85%乙醇，59 kHz，液料比 1.5∶1（mL/g），每次超聲時間0.25 min的條件下，分別在清洗次數為第1次、第2次、第3次、第4次、第5次時取樣，進行潔凈度分級；對同一樣品清洗5次，分別單獨收集每一次清洗后的乙醇溶液，測定可溶性糖含量，每個處理重復3次。

超聲溫度：在 85%乙醇，59 kHz，液料比 1.5∶1（mL/g），清洗2次，每次超聲時間1.75 min的條件下，分別在超聲溫度為 10、20、30、40、50 ℃時取樣，測定各項指標，每個處理重復3次。

超聲時間：在室溫，85%乙醇，59 kHz，液料比 1.5∶1（mL/g），清洗2次的條件下，分別在每次超聲時間為0.25、1.00、1.75、2.50、3.25 min 時取樣，測定各項指標，每個處理重復3次。

超聲頻率：在室溫，85%乙醇，液料比 1.5∶1（mL/g），清洗2次，每次超聲時間1.75 min的條件下，分別在超聲頻率為28、40、59 kHz時取樣，測定各項指標，每個處理重復3次。

液料比：在室溫，85%乙醇，59 kHz，清洗2次，每次超聲時間1.75 min的條件下，分別在液料比為1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1、3∶1（mL/g）時取樣，測定各項指標，每個處理重復3次。

乙醇濃度：在室溫，59 kHz，液料比 1.5∶1（mL/g），清洗2次，每次超聲時間1.75 min的條件下，分別在乙醇濃度為80%、85%、90%、95%、100%時取樣，測定各項指標，每個處理重復3次。

本試驗中無核白葡萄干清洗效果通過潔凈度指數來表示。清洗效果越好，潔凈度指數越高。但超聲波對植物細胞和細胞膜結構有破壞作用[26-27]，隨著超聲波作用的增強，葡萄干表皮破損程度增加，使葡萄干內的可溶性糖溶出增加。因此利用超聲波將葡萄干表面泥沙清除，同時應控制超聲波處理條件，盡量減少超聲波對葡萄干表皮的破損。

1.2.2 測定項目與方法

1.2.2.1 可溶性糖含量

參考文獻[28]修改如下：取50 g無核白葡萄干用一定體積的乙醇溶液超聲清洗后，用較大孔徑的篩網過濾，得到的濾液用于可溶性糖的測定。取濾液1.25 mL旋蒸干，用蒸餾水復溶至50mL，從中取0.5 mL測定可溶性糖含量。

1.2.2.2 潔凈度指數

每個處理隨機抽取10顆無核白葡萄干，用60~100倍放大鏡觀察其表面灰塵顆粒和皮渣殘留量，分級標準詳見表1。

表1 乙醇-超聲清洗綠葡萄干潔凈度分級標準Table 1 Grading standard of cleanliness for ethanol-ultrasound cleaning of green raisins

1.2.2.3 殺菌率

根據GB4789.2—2016[29]測定菌落總數和GB4789.15—2016[30]測定霉菌數，修改如下：稱取25 g樣品置于盛有225 mL生理鹽水的無菌錐形瓶中，充分混勻，對無核白葡萄干表面微生物進行測定。無核白葡萄干表面微生物的殺菌效果用殺菌率表示。

1.2.3 數據處理

采用SPSS19軟件進行差異顯著性分析，Origin8.5軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 超聲波清洗對無核白葡萄干清洗效果的影響

2.1.1 超聲波次數對無核白葡萄干清洗效果的影響

由圖1可得，第1次超聲清洗綠葡萄干潔凈度指數為0.9，從第2次起潔凈度指數均為0.95。清洗綠葡萄干的同時也使葡萄干內部的可溶性物質溶出，以可溶性糖作為衡量可溶性物質溶出的指標。綠葡萄干第2次清洗的乙醇溶液中可溶性糖含量最高，并與第1次有極顯著差異（P＜0.01），因此選擇清洗2次可以達到較好的清洗效果，同時盡可能減少綠葡萄干內部可溶物質的溶出量。

2.1.2 超聲波溫度對綠葡萄干清洗效果的影響

由圖2可知，不同超聲溫度處理下綠葡萄干潔凈度指數均在0.9以上，且不同溫度下清洗的葡萄干潔凈度無顯著差異。因此超聲清洗時介質溫度在10~50℃對葡萄干潔凈效果無影響。而介質溫度在10~30℃間溶出的可溶性糖含量無顯著性差異，40℃時可溶性糖含量極顯著提高（P＜0.01），此試驗結果與林啟訓等[31]的研究結果趨勢一致。因此超聲清洗時介質溫度為室溫即可。

2.1.3 超聲波時間對綠葡萄干清洗效果的影響

由圖3可以看出，每次超聲時間為0.25 min時，清洗效果最差，每次超聲時間大于1 min時清洗效果較好，僅有少量的皮渣和塵土顆粒存在于葡萄干較深的褶皺中。每次超聲時間與溶出的可溶性糖含量成正相關，各超聲時間之間均有極顯著差異（P＜0.01），林啟訓等[31]和趙鵬[32]的研究也表明在較短時間內可溶性糖隨著超聲時間的延長而增加。因此每次超聲時間1 min較好。

2.1.4 超聲波頻率對綠葡萄干清洗效果的影響

如圖4所示，超聲頻率為40 kHz時，潔凈度指數最高為0.975，幾乎所有葡萄干表面及褶皺深處的皮渣和灰塵顆粒都被清洗干凈；29 kHz清洗后的葡萄干在褶皺深處還有少量泥沙；相對29 kHz，59 kHz對葡萄干較窄較深的褶皺清洗效果表現更好。較高的超聲頻率更利于清除細小縫隙及微孔內的污物[33]。28 kHz與40 kHz的超聲條件下可溶性糖含量具有顯著性差異（P＜0.05），但無極顯著性差異，超聲頻率為59 kHz時可溶性糖含量最高，為423.67 mg/100 g，極顯著高于其他處理（P＜0.01）。因此采用40 kHz超聲清洗綠葡萄干較好。

2.1.5 液料比對綠葡萄干清洗效果的影響

由圖5可得，不同液料比處理下綠葡萄干潔凈度指數均大于0.9，其表面灰塵顆粒及皮渣幾乎全被洗出，因此葡萄干潔凈效果不受液料比的影響。隨著液料比的增加可溶性糖含量也隨之升高，當液料比超過2∶1（mL/g）后，可溶性糖含量極顯著增加（P＜0.01）。趙鵬[32]用超聲提取款冬花多糖時，提取率隨液料比增加呈先上升再趨于平緩。本試驗中可溶性糖含量呈上升趨勢，可能是液料比小且超聲時間短所致。當液料比為1∶1（mL/g）時乙醇溶液剛剛浸沒葡萄干，因此液料比（1.5~2）∶1（mL/g）較好。

2.1.6 乙醇濃度對綠葡萄干清洗效果的影響

根據圖6可得，乙醇濃度為80%時，潔凈度指數最高，為0.95，但清洗后葡萄干表面明顯變軟；85%和90%乙醇清洗后葡萄干褶皺中有極少量的皮渣和灰塵顆粒，整體清洗效果較好。隨著乙醇濃度的升高，清洗液中可溶性糖含量降低，85%乙醇和90%乙醇之間無顯著性差異，陳宏陽等[34]研究表明，乙醇濃度越低越有利于可溶性糖的溶出。因此采用85%乙醇溶液清洗較好。

2.2 超聲波清洗對殺菌效果的影響

2.2.1 超聲波溫度對殺菌效果的影響

未清洗的綠葡萄干表面菌落總數為3.36lg(CFU/g)，霉菌數為3.47 lg(CFU/g)。由表2可知，在不同溫度處理下各菌落總數及霉菌數間均不具有顯著差異，殺菌率均高于95%，因此各超聲溫度對微生物殺菌效果的影響無顯著性差異。

表2 超聲溫度對綠葡萄干表面微生物數及殺菌率的影響Table 2 Effect of ultrasonic temperature on microbial number and sterilization rate on green raisins

2.2.2 每次超聲波時間對殺菌效果的影響

由表3可知，在不同處理時間下經乙醇-超聲清洗后葡萄干表面的菌落總數、霉菌數均無顯著差異，菌落總數和霉菌數的殺菌率均達到99%以上，所以每次超聲時間對殺菌效果的影響無顯著性差異。

表3 每次超聲時間對綠葡萄干表面微生物數及殺菌率的影響Table 3 Effect of ultrasonic time on microbial number and sterilization rate on green raisins

2.2.3 超聲波頻率對綠葡萄干清洗效果的影響

根據表4可見，超聲頻率為28 kHz時，葡萄干表面的菌落總數與59 kHz間有顯著性差異（P＜0.05）；霉菌數與其他超聲頻率間均有顯著性差異（P＜0.05）。超聲頻率為40 kHz和59 kHz時，菌落總數和霉菌數間無顯著差異，并有較好的殺菌效果。因此超聲頻率對葡萄干表面微生物的殺菌效果影響較大，隨著超聲頻率的升高，殺菌率也隨之升高，與Phull等[35]的研究結果一致。

表4 超聲頻率對綠葡萄干表面微生物數及殺菌率的影響Table 4 Effect of ultrasonic frequency on microbial number and sterilization rate on green raisins

2.2.4 液料比對殺菌效果的影響

由表5可知，不同液料比處理后葡萄干表面的菌落總數及霉菌數無顯著性差異。在液料比為1.5∶1（mL/g）時，菌落總數為 1.4 lg(CFU/g)，而霉菌并未檢出，可能是因為微生物在制備菌液中分布不均所致。

2.2.5 乙醇濃度對殺菌效果的影響

根據表6可得，不同乙醇濃度處理后葡萄干表面的菌落總數和霉菌數的殺菌效果無顯著性差異，且菌落總數殺菌率均大于96%，霉菌殺菌率均大于98%。由此可得，在乙醇濃度80%~100%范圍內，葡萄干表面的殺菌率不受乙醇濃度的影響。

表5 液料比對綠葡萄干表面微生物數及殺菌率的影響Table 5 Effect of liquid-material ratio on microbial number and sterilization rate on green raisins

表6 乙醇濃度對綠葡萄干表面微生物數及殺菌率的影響Table 6 Effect of ethanol concentration on microbial number and sterilization rate on green raisins

3 結論

（1）超聲次數對綠葡萄干的清洗效果具有影響，第2次開始潔凈度指數不再變化，因此選擇清洗2次為最佳清洗次數。

（2）超聲介質的溫度對綠葡萄干潔凈效果無顯著影響，10~30℃時溶出的可溶性糖較少，故超聲清洗綠葡萄干采用室溫最佳。

（3）超聲時間對綠葡萄干表皮破損影響較大，而每次超聲處理1 min時即達到較好的潔凈效果，因此選擇1 min為最佳每次超聲時間。

（4）超聲頻率對綠葡萄干殺菌效果有顯著影響，40 kHz與59 kHz殺菌效果較好，但40 kHz頻率下綠葡萄干潔凈度指數最高，表皮破損最小，故選擇40 kHz為最佳超聲頻率。

（5）綠葡萄干潔凈效果不受液料比影響，液料比與可溶性糖呈正相關，故液料比為 1.5∶1（mL/g）時，乙醇消耗量較少，可達到較好的清洗效果，同時可溶性糖溶出也較少。因此1.5∶1（mL/g）為最佳液料比。

（6）乙醇濃度為85%和90%時清洗效果較好，但90%乙醇揮發性更強，因此85%乙醇為最佳乙醇濃度。

綜上所述，乙醇-超聲清洗無核白葡萄干的最佳條件為：室溫，85%乙醇溶液，液料比 1.5∶1（mL/g），超聲頻率40 kHz，清洗2次，每次超聲時間1 min，在此條件下綠色葡萄干衛生質量得到顯著提高，同時造成表皮的破損、內容物的溶出也較小。