吉仙枝，王華芳

(三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 食品園林學(xué)院，河南 三門峽 472000)

黃秋葵[Abelmoschusesculentus(L.)Moench]是一年生草本植物，屬錦葵科，廣泛生長(zhǎng)在熱帶和亞熱帶國(guó)家[1]。因其特有的高維生素C、膳食纖維、鈣以及低飽和脂肪酸特性，被認(rèn)為是理想的健康食品[2-3]。然而新鮮黃秋葵采摘后不及時(shí)處理會(huì)發(fā)生一系列生理及形態(tài)上的變化，導(dǎo)致腐敗變質(zhì)，影響產(chǎn)品品質(zhì)[4]。因此，產(chǎn)品保鮮、延長(zhǎng)貨架期，是黃秋葵進(jìn)一步深加工的重要前提。

傳統(tǒng)的熱殺菌方法，如高壓滅菌和巴氏殺菌等，可以有效抑制微生物的生長(zhǎng)，但由于黃秋葵水分含量高，質(zhì)地脆弱，熱殺菌通常會(huì)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失和風(fēng)味的改變[5]。因此，有必要開(kāi)發(fā)新的殺菌技術(shù)，以延長(zhǎng)黃秋葵貨架期，同時(shí)盡量減少營(yíng)養(yǎng)流失及感官和風(fēng)味品質(zhì)的劣變。納米技術(shù)可以提供新的材料和技術(shù)來(lái)延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期，是新興的研究領(lǐng)域。納米尺寸的顆?？梢燥@著改變特定材料的物理和化學(xué)性質(zhì)，例如機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、導(dǎo)電性等[6-8]。在各種納米金屬中，ZnO納米粒子由于具有穩(wěn)定性好、成本低、易獲得、無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)而受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。與普通金屬材料連續(xù)能帶結(jié)構(gòu)不同，納米ZnO的能帶是由低能價(jià)帶和高能導(dǎo)帶組成的非連續(xù)結(jié)構(gòu)，且能帶與導(dǎo)帶之間存在帶隙。在紫外光照射下，可吸收波長(zhǎng)小于387.5 nm的紫外光，然后，ZnO價(jià)帶上的電子被激發(fā)到其傳導(dǎo)帶上，產(chǎn)生光電子和空穴，ZnO納米粒子表面的H2O和O2可以捕獲光電子和空穴，生成高活性的羥基自由基和氧負(fù)離子自由基，活性自由基能穿透細(xì)胞壁，破壞細(xì)胞質(zhì)，殺死細(xì)菌[9]。Zn是人體必需的微量元素，納米ZnO在果蔬殺菌保鮮領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。YU等[10]采用紫外聯(lián)合納米ZnO對(duì)方便蔬菜菜肴進(jìn)行殺菌處理，得到了貨架期長(zhǎng)、產(chǎn)品硬度高、顏色鮮亮以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保留率高的產(chǎn)品；洪英等[11]采用殼聚糖納米ZnO涂膜對(duì)蘋果進(jìn)行保鮮處理，發(fā)現(xiàn)復(fù)合薄膜能夠顯著延長(zhǎng)新鮮蘋果貨架期，同時(shí)避免產(chǎn)品品質(zhì)劣變。目前,尚未發(fā)現(xiàn)將納米ZnO協(xié)同紫外照射協(xié)同保鮮應(yīng)用于新鮮黃秋葵的研究。

本研究以黃秋葵為對(duì)象，采用納米ZnO協(xié)同紫外照射方式對(duì)新鮮黃秋葵進(jìn)行保鮮處理，研究協(xié)同保鮮方法對(duì)新鮮黃秋葵保鮮特性的影響，以期為納米ZnO協(xié)同紫外照射處理方法在黃秋葵保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

新鮮黃秋葵：購(gòu)自河南省漯河市丹尼斯超市。

無(wú)水乙醇、瓊脂和蛋白胨均由漯河鼎盛化工科技有限公司提供；高純納米氧化鋅(粒徑：50 nm)，購(gòu)自上海鑫鼎冶金材料有限公司；微生物培養(yǎng)用牛肉提取物，購(gòu)自上海長(zhǎng)陽(yáng)生化制藥廠。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 將所購(gòu)黃秋葵清洗干凈、瀝干。每組試驗(yàn)物料量為2 kg，結(jié)合前期預(yù)試驗(yàn)，黃秋葵保鮮試驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：1)固定紫外強(qiáng)度200 V，照射時(shí)長(zhǎng)為15 min，將新鮮黃秋葵浸泡于不同納米ZnO添加量(0、0.01、0.03、0.05 g/kg)的懸浮液中10 min；2)固定納米ZnO添加量為0.03 g/kg，將浸泡過(guò)納米ZnO的新鮮黃秋葵置于不同紫外強(qiáng)度下(0、180、200、220 V)照射15 min；3)固定納米ZnO添加量為0.03 g/kg，將浸泡過(guò)納米ZnO的新鮮黃秋葵置于200 V紫外燈下進(jìn)行不同時(shí)長(zhǎng)的照射(0、10、15、20 min)。處理后的黃秋葵密封保存于4 ℃環(huán)境下。整個(gè)保鮮試驗(yàn)過(guò)程中，每隔5 d取樣進(jìn)行各指標(biāo)測(cè)定，直至最后一批樣品細(xì)菌總數(shù)超過(guò)3 log(cfu/g)時(shí)停止試驗(yàn)。每組試驗(yàn)設(shè)置3組平行。

1.2.2 細(xì)菌總數(shù)的測(cè)定 樣品細(xì)菌總數(shù)采用GB 4789.2—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 菌落總數(shù)測(cè)定》中平板計(jì)數(shù)法測(cè)定[12]。

1.2.3 蛋白質(zhì)含量的測(cè)定 黃秋葵蛋白質(zhì)含量采用GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》中分光光度法測(cè)定[13]。

1.2.4 維生素C含量的測(cè)定 黃秋葵維生素C含量采用GB 5009.86—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中抗壞血酸的測(cè)定》中2，6-二氯酚靛酚滴定法測(cè)定[14]。

1.2.5 色相角的測(cè)定 采用色差儀測(cè)定黃秋葵a*、b*值。其中a*表示產(chǎn)品顏色紅(正值)和綠(負(fù)值)的程度；b*表示產(chǎn)品顏色黃(正值)和藍(lán)(負(fù)值)的程度。產(chǎn)品色相角(h*)值采用式(1)計(jì)算[15]：

(1)

1.2.6 加權(quán)綜合評(píng)價(jià) 加權(quán)綜合評(píng)價(jià)參考段續(xù)等[16]的方法，結(jié)合本試驗(yàn)，選取貨架期、細(xì)菌總數(shù)、蛋白質(zhì)含量、維生素C含量以及色相角為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)不同條件下黃秋葵納米ZnO-紫外照射協(xié)同保鮮過(guò)程進(jìn)行加權(quán)綜合評(píng)價(jià)，通過(guò)層次分析法[17]，得出與貨架期、細(xì)菌總數(shù)、蛋白質(zhì)含量、維生素C含量以及色相角相對(duì)應(yīng)的權(quán)重分別為0.30、0.27、0.10、0.11、0.22。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

使用DPS 7.05對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差及逐步回歸分析，試驗(yàn)中顯著水平定為P<0.05。利用SPSS 22.0軟件對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析。每組試驗(yàn)重復(fù)3 次，取其平均值進(jìn)行各指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同保鮮處理對(duì)新鮮黃秋葵保鮮特性的影響

不同保鮮處理下黃秋葵貯藏過(guò)程中細(xì)菌總數(shù)變化如表1所示。新鮮黃秋葵細(xì)菌總數(shù)為1.760 1 lg(cfu/g)，當(dāng)僅采用紫外照射時(shí)(200 V、15 min)，細(xì)菌總數(shù)降低至1.644 5 lg(cfu/g)；當(dāng)僅使用納米ZnO(0.03 g/kg)懸浮液浸泡時(shí)，細(xì)菌總數(shù)降低至1.695 0 lg(cfu/g)。以上結(jié)果說(shuō)明，紫外照射和納米ZnO均能起到滅菌的效果。當(dāng)采用200 V、15 min紫外照射聯(lián)合0.03 g/kg納米ZnO對(duì)新鮮黃秋葵保鮮處理時(shí)，細(xì)菌總數(shù)下降至1.296 0 lg(cfu/g)，對(duì)比納米ZnO和紫外照射單獨(dú)處理，聯(lián)合保鮮處理能夠降低黃秋葵細(xì)菌總數(shù)，表明聯(lián)合處理對(duì)在抑制細(xì)菌總數(shù)方面有著協(xié)同效應(yīng)。這一現(xiàn)象可能與納米ZnO的光催化效應(yīng)有關(guān)。固定紫外強(qiáng)度和照射時(shí)長(zhǎng)，改變納米ZnO添加量分別為0、0.01、0.03、0.05 g/kg時(shí)，相應(yīng)的黃秋葵貯藏至15、25、25、30 d時(shí)，產(chǎn)品細(xì)菌總數(shù)才超過(guò)3 lg(cfu/g)(GB 29921—2013)，這表明提升納米ZnO添加量能夠延長(zhǎng)新鮮黃秋葵的貨架期，且相對(duì)對(duì)照，增加納米粒子添加量能夠?qū)ⅫS秋葵貨架期最大延長(zhǎng)至30 d，延長(zhǎng)率為500%；當(dāng)固定紫外照射時(shí)長(zhǎng)和納米粒子添加量為15 min和0.03 g/kg，改變紫外強(qiáng)度為0、180、200、220 V時(shí)，相應(yīng)的黃秋葵貯藏至20、25、25、40 d后產(chǎn)品細(xì)菌總數(shù)才超過(guò)3 lg(cfu/g)(GB 29921—2013)，這表明提升紫外照射強(qiáng)度能夠延長(zhǎng)新鮮黃秋葵的貨架期，且相對(duì)對(duì)照，提升紫外照射強(qiáng)度能夠?qū)ⅫS秋葵貨架期最大延長(zhǎng)700%。從以上結(jié)果能夠看出，相對(duì)于納米ZnO添加量，紫外照射處理對(duì)黃秋葵保鮮效果的影響更大。

表1 不同保鮮處理對(duì)黃秋葵貯藏過(guò)程中細(xì)菌總數(shù)的影響

2.2 不同保鮮處理對(duì)黃秋葵貯藏產(chǎn)品品質(zhì)的影響

不同保鮮條件下黃秋葵貯藏產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量如圖1所示。

A：0 V紫外照射0 min+0 g/kg ZnO；B：200 V紫外照射15 min+0 g/kg ZnO；C:200 V紫外照射15 min+0.01 g/kg ZnO；D:200 V紫外照射15 min+0.03 g/kg ZnO；E：200 V紫外照射15 min+0.05 g/kg ZnO；F:0 V紫外照射15 min+0.03 g/kg ZnO；G：180 V紫外照射15 min+0.03 g/kg ZnO；H：220 V紫外照射15 min+0.03 g/kg ZnO；I：200 V紫外照射0 min+0.03 g/kg ZnO；J：200 V紫外照射10 min+0.03 g/kg ZnO；K：200 V紫外照射20 min+0.03 g/kg ZnO

相對(duì)于未經(jīng)保鮮處理的黃秋葵，當(dāng)僅采取紫外照射時(shí)(200 V、15 min)，黃秋葵貯藏產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量、維生素C含量及色相角分別提升了25.83%、87.30%和29.55%；當(dāng)僅使用納米ZnO(0.03 g/kg)懸浮液浸泡時(shí)，黃秋葵貯藏產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量、維生素C含量及色相角分別提升了5.27%、124.31%和35.33%；當(dāng)采用聯(lián)合保鮮處理方式時(shí)，黃秋葵貯藏產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量、維生素C含量及色相角最大分別提升了56.89%(220 V紫外照射15 min+0.03 g/kg ZnO)、238.75%(200 V紫外照射20 min+0.03 g/kg ZnO)以及51.80%(200 V紫外照射20 min+0.03 g/kg ZnO)。以上結(jié)果表明，紫外照射、納米ZnO均能提升黃秋葵貯藏產(chǎn)品的品質(zhì)，且聯(lián)合保鮮處理方式在提升黃秋葵貯藏產(chǎn)品品質(zhì)方面有著協(xié)同效應(yīng)。通過(guò)對(duì)不同保鮮處理下黃秋葵貯藏產(chǎn)品品質(zhì)同細(xì)菌總數(shù)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，黃秋葵貯藏產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量、維生素C含量及色相角均同細(xì)菌總數(shù)呈現(xiàn)出顯著相關(guān)，其對(duì)應(yīng)的相關(guān)性系數(shù)分別為0.912 2、0.873 1和0.909 5，這可能是因?yàn)?，一方面保鮮處理殺死細(xì)菌的同時(shí)，減少了細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中對(duì)黃秋葵營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗；另一方面，保鮮處理抑制細(xì)菌繁殖的同時(shí)，降低因繁殖所需的黃秋葵營(yíng)養(yǎng)成分，最終結(jié)果導(dǎo)致保鮮處理在降低黃秋葵細(xì)菌總數(shù)、抑制細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖延長(zhǎng)貨架期的同時(shí)，提升貯藏產(chǎn)品品質(zhì)。通過(guò)加權(quán)綜合評(píng)分可知，當(dāng)ZnO添加量為0.03 g/kg，紫外強(qiáng)度為220 V，紫外照射時(shí)長(zhǎng)為15 min時(shí)，黃秋葵保鮮加權(quán)綜合評(píng)分值最高，為0.65，黃秋葵貨架期延長(zhǎng)至40 d，試驗(yàn)范圍下，該條件最適合應(yīng)用于新鮮黃秋葵保鮮。

3 結(jié)論與討論

當(dāng)紫外照射至納米ZnO時(shí)，納米粒子價(jià)帶上的電子被激發(fā)到其傳導(dǎo)帶上，產(chǎn)生光電子和空穴，進(jìn)而生成高活性的羥基自由基和氧負(fù)離子自由基，從而具有更強(qiáng)的破壞細(xì)菌結(jié)構(gòu)的效應(yīng)[18-23]，因此納米ZnO與紫外聯(lián)用有進(jìn)一步延長(zhǎng)新鮮黃秋葵貨架期的可能。本試驗(yàn)通過(guò)研究不同保鮮處理對(duì)黃秋葵貯藏特性及貯藏產(chǎn)品品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，納米ZnO-紫外照射聯(lián)合處理方式能夠?qū)S秋葵細(xì)菌總數(shù)的抑制、貨架期的延長(zhǎng)及貯藏產(chǎn)品品質(zhì)的提升有協(xié)同效應(yīng)。采取220 V紫外燈照射15 min，聯(lián)合0.03 g/kg納米ZnO懸浮液浸泡處理所得到的加權(quán)綜合評(píng)分值最高，為0.65，此時(shí)黃秋葵貨架期能夠延長(zhǎng)至40 d，試驗(yàn)范圍下，該條件最適合應(yīng)用于新鮮黃秋葵保鮮。劉瑾瑾等[18]在研究納米ZnO對(duì)采摘后蘋果致病菌影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，進(jìn)行過(guò)納米粒子溶液涂膜過(guò)的蘋果致病菌數(shù)量降低了49.6%；YU等[10]在研究納米ZnO與紫外聯(lián)用提升即食素菜肴貨架期時(shí)發(fā)現(xiàn)，紫外照射能夠?qū)⒉穗燃?xì)菌總數(shù)降低，以上結(jié)果與本研究類似。

新鮮黃秋葵貯藏過(guò)程中持續(xù)進(jìn)行著一些生理代謝反應(yīng)，因此在今后的研究中有必要在協(xié)同保鮮前期采用不同滅酶手段(如射頻滅酶、微波滅酶)對(duì)黃秋葵進(jìn)行預(yù)處理，研究其對(duì)新鮮黃秋葵納米ZnO-紫外照射聯(lián)合保鮮產(chǎn)品品質(zhì)的影響，從而進(jìn)一步提升貯藏產(chǎn)品的品質(zhì)。