果蔬清洗杀菌技术研究新进展.pdf

文章编号: 1001 - 7658(2006) 05 - 0452 - 03 【 综 述 】 果蔬清洗杀菌技术研究新进展 齐 正 李保国 王 欣 孟 祥 吴亚卿 (上海理工大学低温与食品技术研究所,上海 200093) 关键词 果蔬;保鲜;杀菌 中图分类号: R187 文献标识码:A 近年来,与农产品相关的传染病不断发生,人们越来越 关注农产品微生物安全问题。爆发传染病涉及的农产品大 致有:叶菜、 西红柿、 西瓜、 浆果和未经高温消毒的果汁。常 见的病原菌有:肠出血性大肠杆菌O157: H7、 沙门菌、 李斯特 菌、 甲型肝炎病毒 1 。因此,通过清洗杀菌技术,清除或杀灭 果蔬中的病原微生物,达到预防和控制果蔬引起的传染病, 对果蔬进行保鲜非常重要。 据报道,某些传统的清洗杀菌方法的杀菌率不到99% , 有的甚至不足90% 2,此类消毒效果还不足以保证食品安 全。传统的清洗方法对除去果蔬中的泥土效果较好,但对微 生物不明显。高水平的杀菌剂(二氧化氯、 臭氧、 过氧乙酸) 若不能正确使用,也达不到良好的消毒效果。因此,减少果 蔬微生物污染的根本在于开发种植与加工新技术,而不能仅 依靠清洗杀菌技术。 1限制清洗效果的因素 1. 1果蔬污染情况 在果蔬的种植、 收割、 加工、 包装、 销售环节中,只要有人 或动物存在,来自人类或动物体病原微生物的污染就可能发 生。通常在这些环节中污染发生的越早,清洗杀菌的效果就 越不明显。因为病原微生物越早与果蔬接触,附着在杀菌剂 难以接触区域的可能性就越大。有的还可能溶入生物膜,甚 至渗入果蔬内部。Riodan等 3 指出,在牧场或饲养场附近的 种植园,在喷淋或灌溉果蔬时,风吹来的尘土、 昆虫和鸟类都 有可能成为病原菌的污染源。病原菌可能嵌入果蔬体内,或 使其附着在杀菌剂难以接触的区域,如:苹果的花萼、 茎干以 及表面微孔。由于这些区域环境湿润,营养充足,很容易形 成生物膜,从而使清洗杀菌剂的作用降低。 1. 2污染与清洗处理的时间间隔 通过对人工接种大肠杆菌的苹果进行实验发现,污染与 清洗处理时间间隔的长短对清洗杀菌的效果也有影响。实 验结果表明,间隔30 min,用水可清掉90%的细菌;间隔24 h,很难清洗掉污染细菌。同样,用人工接种大肠杆菌或斯坦 利沙门菌的香瓜进行实验表明,在接种后即刻用含有效氯 1000 mg/L的次氯酸钠或5%的双氧水清洗,清洗掉的细菌 数约为3个log10,然而,间隔72 h后进行处理,清洗掉的斯 坦利沙门菌的数量不到1个log10。 1. 3在杀菌剂难以接触区域附着现象 研究表明,果蔬表面上的细菌,易在小孔、 裂纹和其它天 然不规则的地方附着。在人工接种大肠杆菌的苹果的实验 中,发现在苹果的花萼和茎干处接种的大肠杆菌附着更牢 固。在用含50 g/L过氧化氢于50 条件下清洗消毒1 min, 相对其它表面,这些区域的细菌更加不易与杀菌剂接触,除 菌效果就差一些(表 1) 。Riordan等 3 指出,正是花萼和茎 干处附着的高密度的细菌损坏了苹果品质。 有关文献也指出在苹果的切面上,沙门菌更易生长,因 为正是切割面为细菌滋长提供了有利条件。像苹果、 生菜等 果蔬表面通常都有小孔、 切口和裂纹,这些都是微生物易于 附着的地方。研究发现在高酸性条件下,即使在接种大肠杆 菌的苹果上,小孔处的大肠杆菌还是在不断生长。Ja2 nisiewicz等 4 指出在腐烂的苹果上大肠杆菌也是在不断生 长,在小孔处的细菌一旦存活即很难杀死。用含50 g/L过 氧化氢在50 条件下清洗消毒1 min,对接种在苹果无小孔 处的大肠杆菌清除对数值达到2. 34,对小孔处清除对数值 只有0. 58。 表1 接种大肠杆菌的苹果不同表面清洗消毒结果 苹果表面位置 接种菌量对数值 ( log10) 处理后存活菌对数值 ( log10) 花萼端果核表皮处6. 794. 46 茎干端果核表皮处5. 614. 89 其它区域4. 371. 63 注:结果基于整个表面积计算;实验条件为接种与清洗处理的时间为 72 h。 1. 4生物膜 在果蔬类产品中,生物膜通常由细胞外的多糖基质构 成。Somers等 6 指出作为人类病原体的肠出血性大肠杆菌 0157: H7、 沙门菌、 李斯特菌、 假单胞菌和欧文菌都很容易形 成生物膜。生物膜一旦形成,杀菌措施的作用就被削弱。 1. 5细菌的内化 在果蔬的包装或加工过程中,很可能发生细菌的内化。 如将体内留有气体的温度适中的果蔬放入料槽中,随着果蔬 体内气体的冷却和收缩,其体内就形成部分真空环境,以至 254Chinese Journal ofDisinfection 2006; 23(5) 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 于微生物可以通过微孔渗入果蔬体内。在西红柿表面的欧 文菌和沙门菌都有内化的报道 7 。在果蔬开花和结果期,细 菌的内化也可能发生。在发芽的萝卜和生菜中的大肠杆菌 O157: H7,从黄瓜和西红柿中也分离出其它菌种都有报道; Sapers等 5 也报道从牧场附近的苹果核中分离出一种非病 原的大肠杆菌。 2果蔬类产品的清洗杀菌剂 用于果蔬类产品的清洗杀菌剂较多,但仍有一部分处于 实验阶段。由于接种菌种、 测定有机物、 接种与清洗的时间 间隔、 清洗条件(如:温度、 搅拌程度)、 测定方法等不同使得 实验结果差异较大。 2. 1含氯消毒剂 含氯消毒剂在允许的浓度条件下,可以清洗掉果蔬表皮 上细菌数为12 log10,主要原因是有效氯能快速分解泥土 中和果蔬表皮中的有机成分。有文献指出,通过增加湿润因 素可以提高杀菌效果 8 。 近年,电解水作为杀菌剂已引起关注,这实际上是一种 氯化处理技术。因为电解水中含有少量的氯化钠,通过电解 作用,可产生含10100 mg/L有效氯。Park等 9 指出,采用 电解水处理生菜叶上的大肠杆菌O157: H7和李斯特菌,清 洗掉的细菌数超过2. 49 log10, Horton等 10 报道电解水在处 理大肠杆菌O157: H7时,清洗掉的细菌数在3. 74. 6 log10,对鲜切蔬菜中的细菌,电解水清洗掉的细菌数只有1 个log10 9 。 随着科学技术的发展,含氯消毒剂残留问题越来越受到 人们的关注,因为氯的残留物中含有潜在的诱导机体突变物 质和致癌物质,因此,研究新的替代品已是当务之急。 2. 2洗涤剂和其它商用清洁剂 果蔬可以选用的清洁剂较多,如表面活性剂、 与有机物 和矿物酸混合的表面活性剂、 碱性清洁剂等。对接种细菌的 苹果实验发现,清洁剂对大肠杆菌的除菌能力与氯相当,除 菌数量都在12 log10。若清洁剂的温度为50,除菌数量 将提高0. 5 log10。W right等 11 报道在接种大肠杆菌O157: H7的苹果中,商用磷酸水果清洁剂与含200 mg/L有效氯的 次氯酸盐溶液有相同的清洗效果。 2. 3可替代的杀菌剂 臭氧是近年来推广的杀菌剂,在清洗和淘洗系统中,臭 氧的杀菌效果非常好。但在预防梨的腐烂时,臭氧效果不 佳。Kim等 12 对接种了荧光假单胞菌的生菜进行实验时发 现,臭氧的除菌数量不到1个log10。 二氧化氯能有效减少料槽和洗涤水中的微生物数量,但 对果蔬表面细菌的除菌数量不足1 log10,对大肠杆菌O157: H7的除菌能力也不好。 过氧乙酸也是被关注的替代品。但实验表明, 80 mg/L 的过氧乙酸在去除鲜切芹菜、 卷心菜和土豆片中的杆菌、 大 肠菌、 酵母和霉斑时,除菌数量不到1. 5 log10。W righ等 1 在接种大肠杆菌O157: H7的苹果的实验中发现,使用80 mg/L的过氧乙酸,接种与清洗的时间间隔为30 min,除菌数 量为2 log10;间隔24 h时,除菌数量不足1 log10。在接种大 肠杆菌的苹果实验中发现,过氧乙酸浓度提高到1000 mg/L 时,除菌数量能达到2 log10。 这些氯的替代品像氯一样,由于细菌在果蔬表面的附着 而达不到理想的效果。在实际生产中若要使除菌数量达到 12 log10,必须使用更有效的杀菌剂,采用适宜的清洗方 法,即必须使杀菌剂与果蔬表面的细菌充分接触。这些消毒 剂在去除水中悬浮微生物的效果非常好,在水冲洗系统和水 槽系统中有加大使用的趋势,但使用范围的增加也为果蔬的 交叉污染提供了条件。 3果蔬产品消毒新技术 3. 1过氧化氢杀菌剂 过氧化氢蒸气可用来控制葡萄、 西瓜和其它果蔬的收后 腐烂状况,也可用于梅干消毒,但像蘑菇、 草莓等需要较长时 间 (15 60 min)处理,会对其造成损伤。过氧化氢溶液对蘑 菇的清洗和蔬菜收后防腐效果较好,可延长鲜切菜和西瓜的 保质期,也可削弱大肠杆菌对苹果的损坏 13 。实验室条件 下,分别对5060 的接种大肠杆菌的苹果和7080 的 香瓜进行实验发现,经浸渍、 均匀搅拌,用含50 g/L过氧化 氢除菌数高达3 log10。过氧化氢对大多数食品都适用。由 于过氧化酶的分解作用,过氧化氢几乎没有任何残留,但Sa2 pers等 14 指出过氧化氢在高于60时,对苹果表面可以造 成损伤,对机械损伤浆果的花青素具有漂白作用。 3. 2杀菌剂使用新技术 3. 2. 1真空渗入法 该方法曾被用于提高切割苹果棕色阻 聚剂的摄入量,进而提高清洗效果。使用化学消毒剂清洗消 毒苹果时,也采用该技术,其目的是通过除去其表面上阻碍 杀菌剂与之接触的气体或液体,进而使杀菌剂更好的发挥作 用。在真空条件下,采用50 g/L过氧化氢对接种大肠杆菌 的苹果进行处理,在花萼附近(杀菌剂不易接触区)的除菌 数量可达到45 log10。采用真空渗入的过氧化氢对苹果几 乎没有任何损伤,亦无残留。这种方法在鲜果生产中应用前 景较好。 3. 2. 2气相处理法 这是增加杀菌剂与果蔬表面充分接触 的方法。通过对接种大肠杆菌O157: H7的绿芹实验发现, 二氧化氯蒸气的除菌数量可达6. 45 log10,采用乙酸气相方 法可用于葡萄、 卷心菜的杀菌和收后防腐处理。在真空或有 压力的环境下,采用乙酸蒸气对接种大肠杆菌的苹果进行处 理,发现除菌数量可以超过3 log10 15,但发现苹果有褐变现 象发生,这可能在贮藏处理中有损伤。目前,对采用气相处 理法的抗微生物剂挥发问题还处于研究阶段。 3. 2. 3表面巴氏消毒法 对果蔬采用巴氏消毒法进行处理 (通常用热水冲洗果蔬表面)足以将热量传递至表面下或微 生物附着的区域,但不可避免的要造成热损伤(改变果蔬的 风味、 色泽、 质地、 甚至影响果蔬贮藏)。为此在实际操作中, 选择适宜的温度和处理时间来避免热损伤。通过对香瓜实 验发现,无论即刻处理还是在4 条件下贮藏26 d后再处 理,在80 水或50 g/L过氧化氢水冲洗3 min,不会对香瓜 造成热损伤。用80 热水或50 g/L过氧化氢处理接种大肠 杆菌或沙门菌的香瓜3 min,除菌数量也达到4 log10。试验 证明,这种处理技术可以防止病原菌在切割加工中从果蔬表 皮进入果肉内。 354中国消毒学杂志2006年第23卷第5期 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 4结语 在减少新鲜果蔬中微生物数量和提高产品质量的问题 上,清洗和杀菌措施的优劣十分重要。目前,在实验室条件 下,传统的清洗杀菌措施的除菌数量在12 log10;采用商用 清洗设备,杀菌效果更差一些。因为传统清洗设备中,杀菌 剂或刷板不能与果蔬表面的细菌充分接触;使之不能达到预 期的杀菌效果。影响清洗效果的因素主要是细菌与果蔬表 皮的粘结强度,细菌附着量的多少,抗阻生物膜形成的面积 大小、 微生物内化等。 采用清洗杀菌新技术效果虽好,但必须要得到相关部门 的批准才可使用,同时要与现行的技术兼容。目前,过氧化 氢清洗技术,都是通过真空渗入过氧化氢技术和表面巴氏消 毒法媒介的过氧化氢技术,已得到实际应用。 参 考 文 献 1 Beuchat LR.Pathogenic microorganis ms associated fresh produce J . J.Food Prot, 1996; (59) : 204. 2 Brackett RE.Incidence, contributing factors, and control of bac2 terial pathogens in produce J . PostharvestBiology and Technol2 ogy, 1999; (15) : 305. 3 Riordan DC, Sapers G M, Hankinson TH, et al . A Study ofU. S . Orchards To Identify Potential Sources of Escherichia coli O157: H7 J . J.Food Prot, 2001; (64) : 1320. 4 Janisiewicz WJ, ConwayWS, Leverentz B. Biological Control of Postharvest Decays of Apple Can Prevent Growth of Escherichia coliO157: H7 in AppleWounds J . J. 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