羥基水處理對鮮切甜瓜殺菌效果及貯藏品質的影響

尚海濤，王程安，朱 麟，夏 杰，宣曉婷，凌建剛

（1.寧波市農業科學研究院寧波市農產品保鮮工程重點實驗室國家蔬菜加工技術研發專業中心，浙江寧波 315040；2.寧波市海曙區農業技術管理服務站，浙江寧波 315153；3.寧波果憶果品有限公司，浙江寧波 315100）

鮮切水果又稱輕加工水果、最少加工水果，是指新鮮水果經分級、清洗、去皮、修整、切分、包裝等處理后，供消費者或餐飲業食用的水果加工產品[1]。鮮切水果具有新鮮、營養、衛生、方便、可食率達100%等優點。隨著人們生活水平的提高和生活節奏的加快，鮮切水果店、外賣配送、食堂配送的需求劇增[2]。鮮切甜瓜是鮮切產業重要的組成部分。甜瓜（Cucumis meloL.） 是葫蘆科甜瓜屬一年生蔓性草本植物，在我國栽培歷史悠久，素有“瓜中之王”的美稱，其營養豐富、脆甜多汁、爽嫩細滑、果香濃郁，含有大量人體所需的維生素及礦物質，深受廣大消費者的青睞。

新鮮果蔬鮮切處理后，失去真皮層的保護，汁液外溢，大面積的表面暴露及豐富的營養為微生物的侵染和滋生提供了有利的環境條件。如何控制鮮切果蔬的微生物是確保質量安全的關鍵。我國食品安全國家標準《即食鮮切果蔬加工衛生規范》 （GB 31652—2021）[3]規定了即食鮮切果蔬的消毒處理，但只適用于企業生產，并不適用于超市、餐飲、便利店等自制現售鮮切果蔬加工。隨著安全意識的提高，人們不僅對鮮切水果的品質要求越來越高，對化學消毒劑也越來越敏感。近年來，綠色、安全的消毒方式受到人們的高度關注，如羥基水、臭氧水[4]、UV-C[5]、酸性氧化電位水[6]、弱酸性電位水[7]、低溫等離子體[8]、低溫等離子體活化水[9]等殺菌技術。

羥基水技術，又稱水羥基技術（Water hydroxyl technology）、水觸媒技術或羥基水離子技術，為不添加任何形式的化學物質，僅以自來水為原料，通過發生裝置通電后產生粒子簇射使水分子裂解為羥基自由基（·OH） 等，是高效、安全降解農殘、殺滅細菌的技術[10]。羥基水是除臭氧、超聲波外的第3 類清洗技術，具有制備簡單、殺菌高效、無殘留毒性、對人體無害等特點，是近年來業內推崇的新技術方向[11]。張東峰等人[12]優化·OH 處理葡萄表面條件，理論上霉菌最高殺菌率為95.813%，酵母菌最高殺菌率為96.673%。伍惠儀[13]研究表明，·OH 處理對蔬菜的殺菌效果能達到與氯酸鈉接近的良好水平，對大腸桿菌展現出良好的殺滅能力，殺菌率可達99.75%。

采用羥基水處理鮮切后的甜瓜，研究其對鮮切甜瓜微生物、營養成分的影響，探索鮮切水果綠色殺菌技術，以期為鮮切水果加工和貯藏過程中的微生物控制提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

西州蜜瓜、一次性塑料碗、一次性手套、PE 保鮮膜，均購自當地超市。

主要試劑：PCA 培養基、PDA 培養基，杭州微生物試劑有限公司提供；DNS 試劑、福林酚試劑，北京索萊寶科技有限公司提供；2,2- 聯苯基-1- 苦基肼基（DPPH），上海麥克林生化科技有限公司提供；2- 硫代巴比妥酸、L- 抗壞血酸、鄰苯二酚、1,10- 菲啰啉、三氯乙酸、碳酸鈉等均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司提供。

1.2 儀器設備

76792T-NA 型果蔬清洗機，科勒（中國） 投資有限公司產品；X-rite 型色差儀，愛色麗（上海） 色彩科技有限公司產品；UV1600 型紫外可見光分光光度計，上海赫爾普國際貿易有限公司產品；H1850R型臺式高速冷凍離心機，湖南湘儀離心機儀器有限公司產品；PAL-BX/ACID F5 型糖酸度計，日本愛拓（ATAGO） 公司產品；PB-10 型數顯pH 計，德國賽多利斯公司產品；Titrette-50 mL 型數字瓶口滴定器，德國Brand 有限公司產品；TA.XT Plus 型質構儀，英國Stable Micro System 公司產品；Scientz-09 型無菌均質器，寧波新芝生物科技股份有限公司產品；XDZ175-LC5B 型消毒柜，廣東康寶電器股份有限公司產品。

1.3 處理方法

1.3.1 鮮切處理

刀具、砧板等預先消毒柜消毒處理。選擇新鮮、無病蟲害的甜瓜，清洗后，切去哈密瓜兩端并去除果皮和瓜瓤，將瓜肉切分為大小一致的梯形塊。

1.3.2 羥基水處理

將切好的甜瓜塊隨機分為2 組。一組不作殺菌處理，直接裝入到一次性塑料碗中，碗口包裹保鮮膜，作為對照組（CK）。一組置于果蔬清洗機中，并添加1 倍質量的自來水，啟動果蔬清洗機，處理12 min。撈出，瀝干水分，裝碗，裹保鮮膜，作為羥基水處理組（HW），和對照組一起置于4 ℃冰箱中，冷藏6 d，每天取樣測定指標，平行試驗3 次。

1.4 測定方法

1.4.1 感官評價

參考孫琰[14]的方法，5 人組成評分小組根據色澤、香氣、滋味和質地4 個方面按表1 進行評分。

表1 感官評價標準

感官評價標準見表1。

1.4.2 菌落總數

按照《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》 （GB 4789.2—2022）[15]進行測定。于（36±1） ℃下培養48 h。

1.4.3 霉菌和酵母計數

按照《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數》 （GB 4789.15—2016）[16]進行測定。采用PDA 培養基。于（28±1） ℃培養箱中培養，觀察并記錄培養至第5 天的結果，分別對霉菌和酵母計數。

1.4.4 硬度的測定

使用質構儀進行測定。選用p/5 探頭，測試速度2 mm/s，測試距離3 mm，觸發力5 g。測定部位為鮮切甜瓜梯形塊中心位置。

1.4.5 色澤的測定

參照Rana S S 等人[17]的方法，采用色差計測定L*、a*、b*值，測定模式：反射。測定部位為鮮切甜瓜梯形塊中心位置。按公式（1） 計算色差值（ΔE）。

式中：L0*、a0*、b0*——對照組初始值；

Lt*、at*、bt*——貯藏時間t時的測量值。

1.4.6 可溶性固形物含量的測定

取樣品約15 g，裝入帶過濾網的均質袋中，以轉速8 r/s 均質5 min。取濾液，采用糖度計進行測定。

1.4.7 pH 值的測定

取1.4.6 濾液，采用pH 計進行測定。

1.4.8 可滴定酸含量的測定

采用氫氧化鈉滴定法進行測定[18]。結果以蘋果酸進行折算，其折算系數為0.067 g/mmol。

1.4.9 還原糖含量的測定

參照曹建康等人[18]方法，取1 g 樣品，加入25 mL蒸餾水，在80 ℃水浴30 min 條件下提取還原糖，定容至100 mL。采用DNS 法進行測定，以葡萄糖制作標準曲線。

1.4.10 抗壞血酸含量的測定

采用分光光度法進行測定[18]，以L- 抗壞血酸制作標準曲線，結果以mg/100 g 計。

1.4.11 總酚含量的測定

采用福林酚法測定[19]。稱量1 g 樣品，加入5 mL蒸餾水，冰浴勻漿。以轉速12 000 r/min 在4 ℃條件下離心15 min，取1 mL 上清液，加1 mL福林酚試劑，質量分數為20%的無水碳酸鈉溶液3 mL。于50 ℃條件下保溫30 min，測定波長765 nm 處吸光度。以鄰苯二酚制作標準曲線，結果以mg/100 g 表示。

1.4.12 DPPH 自由基清除率的測定

DPPH 自由基清除率的測定參照Brand-Williams W M等人[20]方法。將2 g哈密瓜凍樣用體積分數為90%的甲醇溶液5 mL 充分研磨，低溫離心20 min 得到上清液。取0.1 mL 上清液與濃度為120 μmol/L 的DPPH- 甲醇溶液1.9 mL，混勻后，室溫下避光放置30 min 后測定波長515 nm 下吸光度。

1.4.13 丙二醛含量的測定

采用硫代巴比妥酸法進行測定[18]，結果以nmol/g計。

1.5 數據分析

各指標至少平行測定3 次，結果以平均值±標準差表示，使用Origin 8 軟件作圖。數據統計分析采用SPSS18.0 統計軟件，差異顯著性檢驗采用Duncan多重比較法，差異顯著性水平為0.05。

2 結果與分析

2.1 微生物的變化

羥基水處理對鮮切甜瓜菌落總數的影響見圖1。

圖1 羥基水處理對鮮切甜瓜菌落總數的影響

菌落總數是常用的質量安全評價指標之一。由圖1 可知，起始點對照組菌落總數為3.637 lgCFU/g，羥基水處理組為2.948 lgCFU/g。羥基水處理可減少微生物0.689 lgCFU/g，對微生物的殺菌率為79.5%。對于鮮切水果菌落總數，我國目前還未有統一的限量標準，但企業標準中常以5 lgCFU/g 作為可接受水平限量值[21-22]。貯藏過程中，對照組和羥基水處理組菌落總數都會快速上升，冷藏6 d 菌落總數分別上升至7.445，5.518 lgCFU/g。以5 lgCFU/g 作為限量標準，對照組貯藏期為3 d，羥基水處理組貯藏期為5 d。考慮到消費者購買、配送和食用的時間，因而對照組有效貯藏期為2 d，羥基水處理組有效貯藏期為4 d。羥基水處理組有效貯藏期延長了1 倍。

羥基水處理對鮮切甜瓜霉菌數的影響見圖2。

圖2 羥基水處理對鮮切甜瓜霉菌數的影響

由圖2 可知，起始點對照組霉菌數為2.130 lgCFU/g，羥基水處理組為1.544 lgCFU/g。羥基水處理可減少霉菌0.586 lgCFU/g，對霉菌的殺菌率為74.1%。貯藏過程中霉菌數也會逐漸上升，但上升的速度要遠低于菌落總數。貯藏結束時，對照組霉菌數上升至3.146 lgCFU/g，羥基水處理組上升至2.160 lgCFU/g。表明羥基水對霉菌也具有良好的殺菌效果，并在貯藏期保持在較低水平。

羥基水處理對鮮切甜瓜酵母數的影響見圖3。

圖3 羥基水處理對鮮切甜瓜酵母數的影響

由圖3 可知，起始點對照組酵母數為2.653 lgCFU/g，羥基水處理組為2.362 lgCFU/g。羥基水處理可減少酵母0.291 lgCFU/g，對酵母的殺菌率為48.8%。相對而言，羥基水處理殺菌效果依次為菌落總數、霉菌和酵母。貯藏過程中，對照組前5 d 緩慢上升，第6 天快速上升。羥基水處理組酵母數一直保持在較低的水平。貯藏結束時，羥基水處理組上升至2.648 lgCFU/g，遠低于對照組霉菌數3.756 lgCFU/g。羥基水處理對鮮切甜瓜不同微生物殺菌效果和貯藏期的影響各不相同，但總體上都表現出良好的殺菌效果，貯藏期內可維持在相對的低水平，有效提高鮮切甜瓜的質量安全。

2.2 感官品質的變化

羥基水處理對鮮切甜瓜感官評分的影響見圖4。

圖4 羥基水處理對鮮切甜瓜感官評分的影響

由圖4 可知，羥基水處理對鮮切甜瓜感官評分影響不大。隨著貯藏時間的延長，未見明顯的下降。冷藏可有效保持其感官品質，貯藏6 d 未見明顯的水漬透明狀、軟化、香味喪失、酸腐味等鮮切甜瓜腐敗癥狀。結果與成善漢等人[23]研究相類似，認為鮮切甜瓜在4 ℃條件下的保鮮效果在1 個星期之內最優，貯藏1 個星期后開始軟化，果實品質急劇下降。對照圖1 可知，鮮切甜瓜菌落總數超標時，人們卻很難從感官上分辨其品質優劣。因此，存在極大安全性風險。

2.3 色澤和硬度的變化

羥基水處理對鮮切甜瓜色澤的影響見表2。

表2 羥基水處理對鮮切甜瓜色澤的影響

色澤是評價園藝作物品質的重要感官指標之一，色澤的優良直接影響到消費者的選擇[24]。L*、a*、b*值可反映鮮切甜瓜色澤的變化。L*值代表亮度的變化，a*值代表紅綠變化，a*值越大越偏紅色，b*值代表黃藍變化，b*值越大越偏黃色。由表2 可知，羥基水處理對L*值的影響不大，但是會導致a*值和b*值的顯著下降。a*值和b*值的下降與處理過程中色素物質隨汁液流入水中有關。羥基水處理后的水呈橘紅色也側面反映了色素物質的流失。類胡蘿卜素是形成橘色甜瓜果肉顏色的主要色素類物質，屬脂溶性色素，不溶于水，因此羥基水處理的影響相對較小。同時發現貯藏過程中，L*、a*和b*都在緩慢下降，表明鮮切甜瓜色澤逐漸地變暗變淡。由色差值可知，隨著貯藏時間的延長，色差值逐漸上升。人肉眼可感覺到有點差異的色差值為1.5[25]。羥基水處理相較對照組，其差值都小于1.5，致使雖然色差儀檢測出不同，但從感官上卻很難分辨其差異。

羥基水處理對鮮切甜瓜硬度的影響見圖5。

圖5 羥基水處理對鮮切甜瓜硬度的影響

硬度是果蔬重要的質地特征之一，硬度下降會導致甜瓜綿軟而不脆。由圖5 可知，羥基水處理對鮮切甜瓜硬度的影響不大（p＞0.05）。貯藏過程中硬度除最后一天下降，其他時間變化不是很大。有研究認為，鮮切甜瓜易于軟化。王艷等人[26]研究表明對照組鮮切甜瓜硬度下降最快，前2 d 無顯著差異，之后每2 d 的硬度有顯著下降。但也有人認為鮮切甜瓜的硬度變化與品種關系較大，不同品種鮮切甜瓜硬度下降幅度不同[27]。硬度保持良好表明了西州蜜甜瓜較適宜于鮮切加工。

2.4 可溶性固形物和還原糖含量的變化

羥基水處理對鮮切甜瓜可溶性固形含量的影響見圖6。

圖6 羥基水處理對鮮切甜瓜可溶性固形含量的影響

甜瓜中可溶性固形物主要是糖類物質，是甜瓜營養和風味的重要成分，其含量決定甜度的高低，影響消費者的喜愛度。由圖6 可知，起始點對照組可溶性固形物含量為9.2%，而羥基水處理組僅為7.3%，下降了20.7%。按理，感官評價人員應該可以發現其甜度的變化，造成這一結果的原因可能與羥基水處理對表面的影響大，對內部的影響小，而鮮切甜瓜品嘗通常從中間開始。貯藏過程中，2 個處理可溶性固性物含量未發生明顯的變化，保持相對穩定（p＞0.05）。

羥基水處理對鮮切甜瓜還原糖含量的影響見圖7。

圖7 羥基水處理對鮮切甜瓜還原糖含量的影響

甜瓜還原性糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖等。還原糖含量是影響其食用品質的重要指標之一。由圖7 可知。與可溶性固形物含量一樣，羥基水處理會導致還原糖含量大幅下降。起始點對照組還原糖含量為6.04%，羥基水處理組為4.50%，下降了25.5%，貯藏過程中對照組還原糖含量先上升后下降，而羥基水處理組會保持持續的上升。還原糖是由復雜的水解過程生成的，因此含量高低也能夠從側面說明代謝與衰老的程度[28]。由還原糖含量變化幅度可以推測羥基水處理組代謝活性更高。

2.5 可滴定酸含量和pH 值的變化

羥基水處理對鮮切甜瓜可滴定酸含量的影響見圖8。

圖8 羥基水處理對鮮切甜瓜可滴定酸含量的影響

可滴定酸和可溶性固形物一樣，是影響甜瓜的感官品質的重要因素。由圖8 可知，起始點對照組可滴定酸含量為0.082 7%，羥基水處理組為0.058 1%，下降了29.7%。貯藏過程中對照組可滴定酸含量緩慢下降，第5 天開始突然上升。羥基水處理組貯藏過程中可滴定酸含量保持相對穩定。前期可滴定酸含量的下降可能與貯藏過程中汁液緩慢滲出有關，后期含量的上升可能與乳酸菌或者后續導致腐敗的微生物有關。

羥基水處理對鮮切甜瓜pH 值的影響見圖9。

圖9 羥基水處理對鮮切甜瓜pH 值的影響

由圖9 可知，甜瓜的pH 值接近于中性，與較低的可滴定酸含量相一致。起始點對照組pH 值為6.66，羥基水處理組為6.76，pH 值上升了0.10。隨著貯藏時間的延長，兩者pH 值都緩慢上升，而在第6 天對照組pH 值突然下降，下降至6.56，羥基水處理組為6.97，兩者之間的差異達到0.41。同可滴定酸的變化，可能與微生物作用有關。

2.6 抗壞血酸和總酚含量的變化

羥基水處理對鮮切甜瓜抗壞血酸含量的影響見圖10。

圖10 羥基水處理對鮮切甜瓜抗壞血酸含量的影響

由圖10 可知，超始點對照組抗壞血酸含量為3.72 mg/100 g，而羥基水處理組為2.30 mg/100 g，下降了38.2%，羥基水處理組只有對照組的61.8%。羥基水處理對抗壞血酸的影響高于對可溶性固形物和可滴定酸的影響，可能與抗壞血酸不僅為水溶性，還具有抗氧化性有關。在處理過程中不僅溶出，還可能被羥基自由基氧化，造成大量損失。還有一點不同的是，貯藏過程中羥基水處理組可溶性固形物和可滴定酸含量保持相對穩定或者下降，而抗壞血酸含量卻會明顯回升，第3 天回升到對照組的71.4%，第4 天回升到對照組的79.3%。大多數研究認為鮮切水果抗壞血酸含量會持續地下降，也有研究表明抗壞血酸含量會上升，林師森等人[29]研究表明隨著貯藏時間的延長，抗壞血酸呈現先小幅上升后下降的趨勢。

羥基水處理對鮮切甜瓜總酚含量的影響見圖11。

圖11 羥基水處理對鮮切甜瓜總酚含量的影響

由圖11 可知，羥基水處理會使總酚含量大幅度降低，起始點對照組總酚含量為13.86 mg/100 g，羥基水處理組總酚含量為9.43 mg/100 g，下降了32.0%，羥基水處理組總酚含量僅有對照組的68.0%。貯藏期間，對照組總酚含量先上升后下降，與游萬里等人[30]研究相一致，切分處理組總酚含量呈現先上升后下降的趨勢，在24 h 達到峰值，且損傷強度越大，酚類物質積累越多。鮮切處理造成的機械損傷能刺激果蔬機體迅速產生應答反應，產生大量多酚類和黃酮等次生代謝物[31]。可推測鮮切處理后，總酚含量一方面受多酚氧化酶和空氣（氧） 的氧化作用而減少；另一方面鮮切處理也會促進甜瓜中酚類物質的合成積累。由于羥基水處理組總酚含量遠低于正常水平，因而合成積累的影響時間更長。相比抗壞血酸含量，總酚含量的回升速度更快，第3 天總酚含量達到對照組的82.0%，第4 天達到對照組的98.2%。

2.7 DPPH 自由基清除率和丙二醛含量的變化

羥基水處理對鮮切甜瓜DPPH 自由基清除率的影響見圖12。

圖12 羥基水處理對鮮切甜瓜DPPH 自由基清除率的影響

由圖12 可知，羥基水處理也會很大程度使鮮切甜瓜的DPPH 自由基清除率下降，對照組DPPH 自由基清除率為11.4%，羥基水處理組只有7.1%，下降了37.7%。抗壞血酸和總酚都是重要的抗氧化物質。抗壞血酸含量和總酚含量的下降，自然也會導致DPPH 自由基清除率的下降。同理，貯藏過程中羥基水處理組DPPH 自由基清除率逐漸回升。第3天DPPH 自由基清除率達到對照組的77.1%，第4 天達到對照組的94.2%。羥基水處理組起始點的抗氧化成分大幅度降低，而在貯藏過程中的抗氧化成分上升時間更長，幅度更大。這一特殊的代謝現象有待于進一步研究。

羥基水處理對鮮切甜瓜丙二醛含量的影響見圖13。

圖13 羥基水處理對鮮切甜瓜丙二醛含量的影響

丙二醛是膜脂過氧化作用的主要產物之一，通常利用其含量作為脂質過氧化指標，反映細胞膜脂過氧化的程度。羥基自由基是一種無選擇性的強氧化劑，氧化還原電位高達2.8 V（僅次于氟），是臭氧的1.35 倍，氯的2.06 倍，在水中會誘發一系列的自由基鏈反應，氧化分解幾乎所有的有機物質、生物體[32]。理論上羥基水處理應該會加重膜脂過氧化，導致丙二醛含量的上升，但是丙二醛屬于水溶性物質，在羥基水處理過程中，也會隨水溶出而下降。由圖13 可知，起始點對照組丙二醛含量為7.717 nmol/g，而羥基水處理組為6.306 nmol/g，兩者之間存在著顯著性差異（p＜0.05），表明羥基水處理的氧化作用增加程度低于溶出外滲作用減少的程度。貯藏過程中2 組丙二醛含量均顯著增加，但羥基水處理組丙二醛含量保持在相對較低的水平。

3 結論

鮮切甜瓜冷藏6 d 感官品質一直保持良好，但是微生物卻會快速繁殖，存在食用安全性風險。羥基水處理對鮮切甜瓜微生物具有良好的殺菌效果，可有效延長貯藏期。但是，羥基水處理會導致水溶性的營養成分大幅度降低，其中，對抗氧化成分的影響更大。流失的營養成分（如可溶性固形物和可滴定酸） 貯藏過程中無法恢復，但是抗氧化成分（如抗壞血酸、總酚及DPPH 自由基） 清除率會逐漸回升。

綜合考慮，對于目標貯藏期為1～2 d 的鮮切甜瓜，宜直接冷藏，而對于目標貯藏期3～4 d 的鮮切甜瓜，宜采用羥基水殺菌處理，損失部分營養成分而確保質量安全。羥基水技術，還有待進一步工藝優化，提高殺菌效率，縮短處理時間，減少水溶性營養成分的損耗。同時，還應進一步提升鮮切水果機械化加工水平，先采用羥基水整果消毒，再在無菌環境下機械化鮮切加工，避免二次污染，提高質量安全性。