等離子體活化水對大腸桿菌及染菌鮮切青椒品質的影響

李海藍，李 湃，吳 迪，劉舒彥，宮雅婷，鉏曉艷,*

（1.湖北省農業科學院農產品加工與核農技術研究院，湖北 武漢 430071；2.浙江大學農業與生物技術學院，浙江 杭州 310058；3.武漢設計工程學院，湖北 武漢 430205）

青椒（Capsicum annuumL.）屬茄科辣椒屬，別名燈籠椒、柿子椒、菜椒，原產于南美洲，20世紀初引入我國，主要集中于東北、華北、華東以及東南沿海各省種植[1]。作為大宗蔬菜之一，青椒顏色翠綠，富含VC、VB和胡蘿卜素等營養成分，廣受消費者青睞。青椒是一種冷敏型蔬菜，在采后貯藏、流通和銷售等環節中容易發生失水干癟、軟爛和變紅等現象，使其商品價值和食用品質降低[2-3]。為解決流通和銷售環節的不必要損失，切分蔬菜工藝技術逐步開始普及。切分蔬菜是以新鮮蔬菜為原料，經清洗、切分、包裝等加工過程而制成可直接食用或烹飪的產品[4]，是蔬菜加工領域的重要方向之一。青椒作為最常見的鮮切蔬菜之一，容易受到凍害，并且由于鮮切過程中的機械損傷導致其更容易被微生物侵染，因此鮮切青椒保鮮難度大，貨架期不穩定[5]。傳統蔬菜保鮮和殺菌方法（如二氧化硫熏蒸、紫外線、臭氧處理、氣調包裝等）存在化學物質殘留、殺菌效果不理想等缺點[6]。新興的蔬菜保鮮方法如輻照保鮮[7]、高壓處理[8]等存在成本高昂、難以規?；僮鞯葐栴}。因此，如何選用適宜的滅菌方法來保證鮮切青椒的品質，并延長其貯藏期，對鮮切青椒保鮮有極其重要的意義。

低溫等離子體活化水（Plasma-activatedwater，PAW）是通過在水中或水表面進行等離子體放電而得到的液體[9]，具有低pH、高電導率和高氧化還原電位值等特性，對食品腐敗菌和食源性致病菌具有抑制作用[10-11]。已有研究表明，PAW對杭白菜腐敗微生物[12]、雙孢菇腐敗真菌[13]、草莓金黃色葡萄球菌[14]和葡萄釀酒酵母[15]等均有良好的抑制作用，且抑菌的同時能夠保持被處理食品的新鮮度和品質。

目前，PAW在鮮切青椒上的應用尚未見研究報道。因此，本研究對鮮切青椒進行了大腸桿菌染菌和PAW噴霧處理，通過測定鮮切青椒的菌落總數、感官評分、失重率、硬度、色度和VC含量等指標，探究PAW對大腸桿菌及鮮切青椒品質的影響，為PAW在鮮切青椒保鮮中的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

新鮮青椒80個，武漢市洪山區武商量販（農科城店）提供；大腸桿菌（Escherichia coli）凍干管，中國典型培養物保藏中心（China center for type culture collection，CCTCC）提供，保藏號CCTCCAB93154。PDA培養基、PDB培養基，青島科園博生物技術有限公司提供；無水乙醇、氯化鈉、氫氧化鈉、鹽酸標準溶液、抗壞血酸、丙酮等分析純試劑，國藥集團化學試劑有限公司提供。

1.1.2 儀器與設備

PG-3000型低溫等離子液體處理發生器，南京蘇曼等離子科技有限公司；CRH-150型生化培養箱箱，上海一恒科技有限公司；IX7型OLYMPUS顯微成像系統，日本奧林巴斯株式會社；UH5300型紫外分光光度計，日本日立公司；TA.XTPlus型質構儀，英國SMS公司；CR-400型色彩色差儀，柯尼卡美能達光學公司。

1.2 方法

1.2.1 PAW的制備

使用低溫等離子液體處理發生器制備PAW。準備娃哈哈純凈水30 L，采用6.3 A外加電流分別循環放電0、15、30、45、60 min，制備獲得的PAW分別記為PAW0、PAW15、PAW30、PAW45和PAW60，冷卻至室溫備用。

1.2.2 PAW對大腸桿菌的抑制作用

吸取濃度為1×106CFU/mL的大腸桿菌菌液0.5 mL，與不同制備時間PAW 2 mL于10 mL離心管中混勻，放置5 min，然后再次混勻。吸取0.1 mL混合液在PDA培養基平板上進行涂布，37℃培養18 h，觀察大腸桿菌生長情況并計數。參照楊轉琴等[16]的液體培養比濁法，準備PDB培養基5瓶，50 mL/瓶，高溫滅菌后分別加入不同制備時間的PAW 50 mL搖勻，接種3 mL菌液，37℃、90 r/min的恒溫搖床培養18 h。使用紫外分光光度計在波長410 nm處測定菌液吸光度值，空白管為1∶1混合的無菌液體培養基和PAW，重復測定3次。按下列公式計算抑菌率。

式中：A0為PAW0組吸光度值；At為PAW15、PAW30、PAW45、PAW60組吸光度值。

1.2.3 PAW對染菌鮮切青椒菌落總數的影響

制備濃度為107CFU/mL的大腸桿菌菌液。將新鮮青椒洗凈，用無菌手術刀切成2 cm×2 cm的塊狀，用酒精噴壺對其表面進行殺菌消毒，晾干。取25塊青椒于菌液中浸泡5 min，取出后于37℃下培養6 h。用PAW對染菌青椒分別進行0、30、60、90、120 min噴霧處理，每5 min噴1次，每組5個平行，總質量為10 g。將噴霧處理好的青椒塊放入無菌袋中用10 mL生理鹽水沖洗，取0.1 mL洗液在PDA平板上進行涂布，37℃下培養18 h，觀察菌落生長情況并計數。

1.2.4 PAW對貯藏期染菌鮮切青椒品質的影響

染菌鮮切青椒塊用最優PAW分別進行0、30、60、90、120 min噴霧處理。置于托盤中，并用普通的PE保鮮膜覆蓋密封，25℃貯藏5 d，每天取樣進行感官評價，并進行失重率、硬度、色度和VC含量的測定，每個處理3個平行。

1.2.5 測定項目與方法

1.2.5.1 感官評價

以青椒的色澤、鮮嫩度、腐爛程度以及氣味為指標制定感官評分標準。邀請8名具有品評經驗的人員組成評定小組，對樣品進行打分，評分標準見表1。

表1 鮮切青椒感官評分標準Table1 Sensory evaluation standardsof fresh cut green peppers

1.2.5.2 失重率

采用差重法測定。

式中：W0為貯藏前青椒質量，g；W1為調查取樣青椒質量，g。

1.2.5.3 硬度和色度

使用質構儀測定青椒的硬度，其硬度會隨貯藏時間延長而變化。條件：P/2探頭，形變為75%，測試前速度3 mm/s,測試速度3 mm/s，測試后速度10 mm/s。使用色差儀分別測定青椒切塊表皮的L（亮度）、a（紅度）和b（黃度）值，每處理3個平行。

1.2.5.4 VC含量

參考馬宏飛等[17]的方法進行VC標準曲線繪制和青椒VC含量的測定，標準曲線為y=0.093x+0.068（R2=0.999 7）。稱取青椒10 g，加入1%HCl 10 mL，研磨勻漿。用蒸餾水稀釋，過濾得待測青椒提取液。移取青椒提取液1 mL，加入2 mL 10%HCl，用蒸餾水定容至50 mL，搖勻。以蒸餾水為參比，在244 nm處測定其吸光度。再移取待測青椒提取液1 mL，加入4 mL 1 mol/L NaOH和10 mL蒸餾水，混勻后靜置20 min，加入4 mL 10%HCl，定容至50 mL。在244 nm處測定堿處理青椒提取液的吸光度，待測青椒提取液與堿處理青椒提取液吸光度之差為青椒樣品吸光度。根據標準曲線和公式可算出青椒VC含量。

式中：C為根據VC標準曲線方程計算的青椒VC濃度，μg/mL；V1為吸取青椒提取液的體積，mL；V總為吸取青椒提取液后定容總體積，mL；V待測總為待測青椒提取液總體積，mL；W總為青椒質量，g。

1.2.6 數據處理

應用Microsoft Excel 2010和SASSystem 8.0軟件對數據進行整理、制圖及統計，結果以平均值±標準偏差表示。運用單因素Anova法Duncan’s法進行多組間顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 PAW對大腸桿菌的抑制效果

由表2可以看出，隨著PAW制備時間的延長，其抑菌效果逐漸增強；其中，PAW60組的菌落總數最少，抑菌率可達95.52%，顯著高于其他各組（P＜0.05）。PAW的抑菌作用與其低pH、高電導率和高氧化還原電位有關[18]，PAW中含有的帶電粒子、自由基、氮氧化物等活性成分可以破壞微生物細胞壁，引起菌體表面蛋白的變性和核酸的水解[19-20]。

表2 不同制備時間PAW對大腸桿菌的抑制作用Table 2 Inhibitory effectsof PAWat different preparation timeson Escherichia coli

2.2 PAW對染菌鮮切青椒菌落總數的影響

由表3可知，隨著制備時間和噴霧時間的延長，PAW對染菌鮮切青椒的抑菌效果增強，菌落總數減少；其中，PAW60對青椒噴霧90min時，其菌落總數顯著低于噴霧0～60 min組（P＜0.05），但與噴霧120 min組相比無顯著差異。根據上述結果，選擇PAW60對鮮切青椒進行處理，考察在貯藏過程中PAW噴霧時間對鮮切青椒品質的影響。

表3 PAW對染菌鮮切青椒大腸桿菌總數的影響Table 3 Effectsof PAWon the total numbersof Escherichia coli in infected fresh cut green peppers 單位：×102 CFU/g

2.3 PAW60對染菌鮮切青椒感官評分的影響

根據表4結果可知，隨著貯藏時間的延長，未染菌組和染菌組鮮切青椒的色澤、鮮嫩度、腐敗程度以及氣味均有劣變，綜合感官評分降低。PAW60噴霧時間延長，染菌鮮切青椒的感官評分先上升后下降；貯藏5 d時，噴霧30～90 min組鮮切青椒的感官評分與對照組相比分別提高了28.05%、22.23%和9.62%；噴霧120 min組鮮切青椒的感官評分比未染菌組下降了25.96%，比對照組下降了12.85%。說明噴霧時間過長，PAW對鮮切青椒感官品質有一定的負面影響，會導致青椒色澤變黃，出現軟爛狀態，且有腐敗性氣味。因此，較理想的噴霧時間為30～90 min。

表4 貯藏期間鮮切青椒的感官評分Table 4 Sensory scores of fresh cut green peppers duringstorage 單位：分

2.4 PAW對染菌鮮切青椒失重率的影響

由表5可知，鮮切青椒失重率與貯藏時間呈正相關，呈現出持續上升的趨勢；其中貯藏3 d時，鮮切青椒失重率大部分顯著高于第2天（P＜0.05）；這與蔬菜切塊后細胞結構被破壞、水分更容易從蔬菜內部遷移至創口進而蒸發有關[12]。隨著噴霧時間的延長，染菌組鮮切青椒的失重率波動較大，總體呈上升趨勢，但與未染菌組相比差異均不顯著。

表5 貯藏期間鮮切青椒的失重率Table 5 Weight lossrates of fresh cut green peppersduring storage 單位：%

2.5 PAW對染菌鮮切青椒硬度的影響

根據表6結果可知，隨著貯藏時間的延長，對照組及染菌組鮮切青椒的硬度持續下降，貯藏1 d的硬度值均顯著低于初值（P＜0.05）。隨著噴霧時間的延長，染菌鮮切青椒的硬度呈上升趨勢；整個貯藏期間，PAW60噴霧60 min時，染菌青椒硬度與對照組大部分無顯著性差異（P＜0.05）；噴霧90～120 min時，染菌鮮切青椒硬度與對照組相比顯著提高（P＜0.05）。以上結果說明，大腸桿菌雖然不是植物源性腐敗菌，但依然可以導致青椒品質下降，硬度降低，而PAW60在噴霧時間達到60～120 min時可以抑制大部分大腸桿菌，保持甚至提高染菌青椒的硬度。

表6 貯藏期間鮮切青椒的硬度Table 6 Firmnessof fresh cut green peppers during storage 單位：g

2.6 PAW對染菌鮮切青椒色度的影響

L表示顏色的明亮度；a值為正表示紅色，為負表示綠色；b值為正表示黃色，為負表示藍色[21]。由表7可知，隨著貯藏時間的增加，各組鮮切青椒的亮度和綠度下降，黃度上升。隨著噴霧時間的上升，染菌組鮮切青椒亮度下降，黃度上升，綠度變化波動較大。與對照組（未噴霧）相比，噴霧30～60 min可顯著提高染菌鮮切青椒的亮度（P＜0.05），提高青椒綠度，降低青椒黃度。在貯藏的中后期，噴霧120 min可顯著降低染菌青椒的亮度（P＜0.05），增加染菌青椒的黃度。說明PAW60對保持染菌青椒的色度有明顯作用，但噴霧時間過長對色度會有不利影響，這與Go等[21]和Vleugels等[22]利用大氣等離子體處理辣椒的研究結果相似。

表7 貯藏期間青椒的色度Table 7 Colors of green peppers during storage

續表7 貯藏期間青椒的色度Continue table 7 Firmness of fresh cut green peppersduring storage

2.7 PAW對染菌鮮切青椒VC含量的影響

由表8可以看出，各組鮮切青椒VC含量均隨著貯藏時間的延長而下降；其中PAW60噴霧60～120 min時的青椒VC含量顯著高于對照組（P＜0.05）。隨著PAW60噴霧時間的延長，貯藏0～1 d時，染菌組鮮切青椒的VC含量呈上升趨勢；貯藏2～5 d時則呈先上升后下降的趨勢。貯藏4 d時，PAW60噴霧60 min的鮮切青椒VC含量高于30 min處理的染菌組，顯著高于對照組、90 min和120 min處理的染菌組（P＜0.05）。以上結果表明，大腸桿菌侵染和貯藏時間的延長均會導致青椒VC含量下降，PAW60噴霧時間過長會在貯藏后期對鮮切青椒VC產生不利影響，這與PAW中大量的過氧化離子（O2、NOO-）及含氧自由基對VC的氧化破壞有關[12]。綜合考慮，PAW60噴霧染菌鮮切青椒時間控制在60 min效果較好。

表8 貯藏期間鮮切青椒的VC含量Table 8 VCcontentsof fresh cut green peppersduring storage 單位：mg/100 g

3 結論

本試驗結果表明：隨著PAW制備時間的延長，抑菌效果逐漸增強，PAW60的抑菌率可達95.52%，且對染菌鮮切青椒的菌落總數有顯著抑制作用。貯藏過程中，與對照組（未噴霧）相比，PAW60噴霧30～60 min可顯著提高染菌鮮切青椒的亮度和綠度，降低青椒黃度。貯藏4 d時，PAW60噴霧60 min組青椒的VC含量高于或顯著高于其他染菌組；噴霧時間過長時，青椒菌落總數較少，但會影響其色度及VC含量，降低品質。綜合考慮，PAW制備時間和噴霧時間均控制在60 min對鮮切青椒的抑菌及品質保持效果較好。