電生功能水對三種蔬菜質構及營養品質的影響

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，河北省農產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，張家口市特色農產品質量安全重點實驗室,河北 張家口， 075000)

張家口壩上地區因其優越的地理位置成為我國重要的夏秋錯季蔬菜生產基地之一，蔬菜種植面積廣，種類多，產量大，出口多，營養價值高，口感好[1-4]。然而無論是外銷還是內供蔬菜，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、農藥殘留超標等可導致凈菜產品質量下降外，質構劣變以及營養物質損失也是影響凈菜產品質量的原因。

清洗是凈菜加工的關鍵環節之一,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品的感官與營養品質，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]研究發現,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)等指標發生改變而產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品質[19-25]。

在前期對EFW去除張家口壩上地區甘藍、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種農藥殘留規律研究的基礎上，本實驗繼續探究EFW對甘藍、西蘭花、彩椒質構特性以及營養成分含量的影響，以確定EFW凈菜加工清洗條件，為提高凈菜產品安全、營養、感官品質提供理論依據與技術支撐。

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，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，現制現用。

1.3.2 清洗工藝參數

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，工藝參數見表1。其中間歇振蕩200 r/min，振蕩30 s、靜置30 s，循環；連續振蕩200 r/min。

表1 清洗工藝參數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，去除偏差較大的數據后取3次平行進行分析，結果以平均值表示。

表2 TA-XT plus 測試參數設置Table 2 Test parameter of TA-XT plus

1.3.4 營養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 數據處理

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統計軟件對試驗數據進行分析，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律

2.1.1 甘藍質構特性隨時間變化規律

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 內部平均硬度

由圖5可知，西蘭花花莖的內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 蔬菜營養成分含量隨時間變化規律

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，發生氧化反應從而導致損失；④彩椒中VC還可能因為堿性EFW的堿性環境使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的酸性或堿性環境下發生變性等。

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條件下，隨時間延長均呈現出下降趨勢，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，甘藍、西蘭花和彩椒各自質構特性參數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物質，表明該清洗方式具有良好的應用潛力和推廣價值。