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重庆蔬菜配送公司新鲜蔬菜清洗技术研究进展

    新鲜蔬菜富含维生素、微量元素、纤维素等,是人们日常生活中必不可少的食物来源。随着生活水平的提高和生活节奏的加快,人们越来越重视生活品质,方便卫生的小包装蔬菜也日益受到消费者的欢迎,越来越多的消费者开始接受生食蔬菜的习惯,因此对新鲜蔬菜的清洗、包装、保鲜等加工工艺提出了更高的要求[1]。
    目前我国已成为世界蔬菜第一生产大国,总产量连续多年稳居世界首位,2013年我国蔬菜总产量高达7.35亿t,但由于我国蔬菜产业发展缓慢,技术比较落后,除发达城市外,大部分地区仍采用原菜直接销售或初加工的方式[2—3]。据统计,我国蔬菜腐烂损耗率高达30%左右,而发达国家采后蔬菜的利用率高达97%[4]。我国农产品产后的价值与采摘时的自然产值比为0.38∶1,而日本和美国分别达到了2.2∶1和3.7∶1,可见蔬菜在采收、贮藏和运输过程中存在大量的损耗和浪费,造成我国蔬菜采后商品化率低[5],其主要原因是初加工及保鲜技术落后[6]。新鲜蔬菜经过去皮、切分等初加工后容易被微生物侵染,造成品质劣化,直接影响蔬菜的货架期,造成巨大的经济损失[7]。清洗是新鲜蔬菜生产加工中的重要环节,其目的是清除蔬菜表面污泥和采后残留的汁液,同时结合清洗剂处理,可抑止微生物生长繁殖,减少微生物的数量,控制由微生物引起的腐败变质,延长微加工蔬菜的货架期[8]。良好的清洗方式不仅可以减少病原微生物的数量,而且可以保持蔬菜品质,延长蔬菜货架期,因此加工过程中清洗工艺至关重要[9]。目前,用于蔬菜清洗的清洗消毒剂主要有次氯酸钠、二氧化氯、过氧化氢、臭氧和电解水等[10—11],机械清洗方式主要包括水流式清洗技术、气泡式清洗技术和超声波气泡清洗技术等。
    1 重庆蔬菜配送公司清洗剂和消毒剂
    清洗和消毒一般是同时进行的,蔬菜先通过含有消毒剂的水进行机械清洗,再用饮用水冲洗。目前在蔬菜清洗中应用最广泛的是次氯酸钠、二氧化氯、过氧化氢等弱酸消毒剂以及臭氧和电解水,这些消毒剂能够抑制微生物生长繁殖,同时也可以改善新鲜蔬菜的感官品质和保持其营养价值[12]。虽然弱酸类消毒剂可以减少并抑制微生物,但也有人认为其对人体健康可能造成危害,例如次氯酸钠清洗后会有三氯甲烷,对人的健康造成潜在的危害[13—14]。
    1.1 含氯化合物
    含氯杀菌剂是指能在水中产生次氯酸的一类杀菌剂的总称。目前在蔬菜产业中,由于次氯酸钠杀菌迅速、价格低廉、应用范围广,所以在世界范围内得到广泛应用[15]。唐偲雨等[16]研究清洗方式对马铃薯品质的影响,发现经次氯酸钠和二氧化氯水溶液浸泡处理的马铃薯在贮藏12 d后,细菌菌落总数≤106cfu/g,符合我国其他食品微生物安全标准,对于大肠杆菌,次氯酸钠清洗效果优于二氧化氯,其中经100 mg/L次氯酸钠水溶液浸泡10 min后杀菌效果最好。二氧化氯和次氯酸钠都有少量的三氯甲烷残留,但次氯酸钠清洗后残留量低于同质量浓度二氧化氯清洗后的残留量。林永艳等[17]以生菜为实验对象,研究清洗方式对其保鲜效果的影响,实验中用有效氯质量浓度为100 mg/L的次氯酸钠溶液清洗5 min,对微生物的抑制效果较好,当生菜贮藏到第8天时,其菌落总数仍然低于106cfu/g,且具有良好的感官品质,而自来水清洗5 min的样品,贮藏4 d后其菌落总数就高于106cfu/g。张立奎等[18]的研究表明,当细菌总数≤106cfu/g时,鲜切生菜的细胞组织不会腐烂。郑月[19]研究了不同清洗消毒方法对鲜切生菜表面微生物的影响,研究发现,鲜切蔬菜的保鲜与抑制微生物的生长繁殖有着密切的关系,其中采用质量浓度为100 mg/L的次氯酸钠溶液处理鲜切生菜可以很好地抑制微生物生长,同时细菌菌落总数低于法国规定的新鲜蔬菜保持良好品质的微生物标准,且可保持感官品质的优良达6 d。侯田莹等[20]研究发现次氯酸钠清洗效果较好,但由于有余氯,不仅会有残留的臭气,还可能形成“三致(致癌、致畸、致突变)物质”,对人体健康造成危害,而且对蔬菜的保鲜效果不及臭氧。用含氯化合物溶液清洗蔬菜可以达到抑菌效果,使其微生物数量控制在我国食品微生物安全标准之内,但含氯化物清洗最大的缺点就是会有三氯甲烷残留,对消费者的健康可能造成危害[21]。
    1.2 二氧化氯
    二氧化氯作为清洗消毒剂,具有高效、应用范围广、无残留毒性的特点,已被国际上作为含氯化合物的有效代替物[22]。Mahmoud等[23]以鲜切生菜为研究对象,用不同质量浓度的二氧化氯水溶液处理10 min,研究表明,用5 mg/L的二氧化氯处理可以明显降低生菜表面的致病菌,沙门氏菌的D值(在一定的环境和一定的热力致死温度条件下,某细菌数群中90%的原有残存活菌被杀死所需的时间)降低到(3.8±0.5)min。Hodges[24]通过研究不同质量浓度二氧化氯对鲜切菠菜贮藏品质的影响,结果表明5 mg/L的二氧化氯可以有效延缓菠菜中叶绿素、丙二醛、维生素C含量的降低。Vicente等[25]研究发现,用低质量浓度的二氧化氯可以显著地抑制生菜的褐变,但不能延长其货架期。与含氯化物相比,二氧化氯的处理更安全有效,是理想的含氯化合物替代物。
    1.3 过氧化氢
    过氧化氢是一种强氧化剂,可以破坏微生物的细胞,抑制其生长和繁殖,但其强氧化性对蔬菜的外观品质和营养成分都有很大的破坏,例如强氧化性会破坏蔬菜中的维生素C,造成维生素C流失严重[26]。周会玲等[27]以生菜为研究对象,观察其通过不同清洗剂处理后品质的变化,结果表明经体积分数为1%的过氧化氢处理后,可以将生菜表面的菌落总数控制在106cfu/g以内,比对照组的效果好,虽然贮藏8 d后还可以食用,但其感官品质较差。董雷等[28]研究清洗方法对鲜切山药贮藏效果的影响发现,随着过氧化氢体积分数的增加,其表面的菌落总数呈下降趋势,在第9天用体积分数为1%的过氧化氢处理的鲜切山药表面的菌落总数仍小于106cfu/g,但感官品质较差,失去了商品价值,抑菌效果和感官品质不如次氯酸钠。梁东妮等[29]以大白菜为研究对象,研究不同清洗剂对其品质的影响,结果表明经过氧化氢处理后,其菌落总数小于106cfu/g,但贮藏7 d后,对照组已经失去商业价值。相较于对照组,过氧化氢对微生物具有较好的抑制作用,但抑菌效果不如次氯酸钠,通过过氧化氢处理,蔬菜感官品质较差,维生素C的流失严重。
    1.4 臭氧
    臭氧作为一种新型清洗剂,因其具有很高的安全性,已经被广泛地应用在果蔬产业中[30],其主要是通过臭氧发生器将臭氧溶解到清水中,制成高效杀菌液。经臭氧水的处理可以明显延长蔬菜的货架期,臭氧是一种理想的绿色保鲜剂[31]。同时,臭氧水的处理还能够氧化乙烯、降低呼吸强度,延缓蔬菜后熟、有效降低质量损失率和营养物质的消耗[32],此外还能有效降解蔬菜上残留的农药、化肥、洗涤剂等有机物[33]。
    富新华[34]研究了不同质量浓度臭氧水及处理时间对鲜切西兰花表面微生物的影响,结果表明,臭氧水处理可以有效抑制西兰花表面微生物的生长,随着质量浓度的升高和处理时间的延长,菌落总数显著下降。与清水清洗处理相比,臭氧水处理可使其细菌菌落总数降低2~3个数量级。同时不同质量浓度臭氧水处理样品贮藏到第8天时,感官品质较好,未出现腐烂变质现象,但对照组此时已腐烂变质严重,失去商品价值。王肽等[35]以新鲜茄子为研究对象,研究臭氧水处理对其保鲜效果的影响,研究发现臭氧水处理5 min后的杀菌效果较好,鲜切茄子在第8天时细菌菌落总数仍小于106cfu/g,但臭氧水质量浓度和处理时间不当,会导致其细胞内营养物质外渗,造成感官品质的下降。高翔[36]在研究鲜切菜冷杀菌技术中发现利用臭氧水替代传统的消毒剂在新鲜蔬菜初加工行业中具有巨大的优越性,较低质量浓度的臭氧水对霉菌和细菌可以起到很好的抑制效果,用0.3 mg/L臭氧水处理样品1 min可以杀灭90%以上的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌。林永艳等[37]在研究鲜切生菜不同清洗方式中,发现对于细菌菌落总数,通过臭氧水处理的效果最好,贮藏8 d后,细菌总数仍低于106cfu/g,而对照组贮藏4 d后,细菌总数就已经高于106cfu/g,失去了商品价值;并且经臭氧处理后生菜中维生素C的损失速率明显慢于其他4种处理,对维生素C有很好的保护作用,感官品质也较好。
    相对于次氯酸钠清洗方式,臭氧水清洗是一种较为安全的处理方式,没有余氯残留,还可以降低农药的残留,同时抑菌效果较好,使菌落总数控制在106cfu/g以内,但臭氧质量浓度和处理时间不当时,会降低其感官品质。将微生物数量控制在106cfu/g以内时,应重点研究臭氧水处理的理想质量浓度和处理时间,从而维持其感官品质。
    1.5 电解水
    重庆蔬菜配送公司电解水是电解质溶液通过特定电解槽电解后,取得具有氧化能力的酸性电解水作为杀菌液,其中包含高活性氧气、氯气、次氯酸及高含量的氢离子,可以有效地杀灭细菌,但电解水清洗也会有余氯残留,对人体健康存在潜在的危害。朱军伟等[38]研究电解水处理对黄瓜品质的影响,结果表明,贮藏12 d后,对照组已经失去商业价值,而电解水处理组菌落总数仍小于106cfu/g,同时在维持感官品质、维生素C等方面效果也较好。何萌等[39]研究不同清洗剂对鲜切马铃薯品质变化的影响,发现马铃薯通过电解水处理后,在贮藏7 d后,菌落总数仍控制在106cfu/g以内,其抑菌效果不如次氯酸钠。Abadias等[40]用每千克中含有效氯约为50 mg、pH值为8.6的中性电解水来清洗新鲜莴苣,可以抑制其表面的微生物的生长,例如将大肠杆菌O157:H7、沙门氏菌和欧文氏菌降低1~2个对数,抑菌效果相当于每千克中含有效氯120 mg的次氯酸钠。Koseki等[41]先用碱性电解水处理鲜切莴苣5 min,然后再用酸性电解水处理5 min,可使其细菌总数减少1.8个对数级,抑菌效果明显优于单一水处理。Liu等[42]以黄瓜为研究对象,通过电解水处理后,发现电解水可以很好地抑制微生物的生长,与对照组相比,更能维持黄瓜的感官品质。Li等[43]研究发现,用强电解水处理菠菜可以明显降低微生物数量,使其控制在106cfu/g以内,同时还可以抑制亚硝酸盐的积累,在5 ℃贮藏9 d仍可以维持菠菜的营养品质。
    不同的电解水抑菌效果不同,但同时也会有余氯残留,对人体健康可能造成危害,因此在抑菌效果和余氯残留方面,今后的研究应该对电解水清洗方式进行优化。次氯酸钠是目前蔬菜产业广泛使用的清洗消毒剂,抑菌效果较好,但容易与蔬菜中的有机物反应生成氯化物残留,对人体健康造成危害;二氧化氯是次氯酸钠的有效替代物,高效安全;过氧化氢处理虽然有抑菌效果,但蔬菜感官品质较差;臭氧和电解水作为新型清洗剂,与次氯酸钠处理相比,电解水清洗虽然抑菌效果和感官品质较好,但通过电解水处理后蔬菜也会有余氯残留,对人体健康可能造成危害;臭氧水清洗不但可以杀死有害微生物,而且其分解产生的氧气可以维持蔬菜的新陈代谢,从而降低蔬菜中维生素C的损失,因此合理使用臭氧可以有效地保证新鲜蔬菜的清洗效果和维持其感官品质。
    2 机械清洗
    目前果蔬清洗的主流技术为水流式清洗和气泡式清洗以及超声波气泡清洗技术,相较于传统手工清洗,大大提高了清洗效率。
    2.1 水流式清洗技术
    水流清洗主要是靠射流的冲击力来破坏蔬菜上的污物,使其脱离蔬菜表面。水流式清洗技术分为涡旋式和直线式,在生产实际中应用广泛。Ball等[44]研究发现,与直线式相比,涡旋清洗通过射流冲击力对流场内的蔬菜进行作用,增强其在清洗过程中的摩擦作用,延长清洗时间,提高清洗效率。王莉等[45]对淹没水射流方式对清洗蔬菜的种类、清洗能力、清洗效果等进行了研究,研究发现当长叶菜长度不超过200 mm,扁叶菜边长不超过120 mm,根茎类切割菜边长不超过40 mm时都可以用该方式清洗,且不会对组织造成损伤,但不适合整个马铃薯和卷心菜的整叶清洗。吴燕等[46]对淹没水射流的涡旋式水流清洗进行了优化,并设计了具有U型清洗槽的单涡旋式水流清洗机,通过模拟得出宏观射流冲击力和微观摩擦力越佳,清洗效果越好。
    2.2 气泡式清洗技术
    气泡式清洗技术主要是通过气泡溃灭回弹时产生的瞬间压力将蔬菜表面的污垢和泥沙等随水流除去,该技术对叶菜类蔬菜损伤较小[47]。吴玉发等[48]研制的水气浴清洗机不仅解决了人工清洗叶菜工作强度大、效率低的难题,而且可以保证叶菜类蔬菜烂叶断茎少,外观漂亮。丁小明等[49]研究发现,对于整棵蔬菜气泡清洗率较低,很难洗净,而散叶比较容易清晰,气泡清洗3 min可使净菜率达到70%。陈勤超[50]以叶菜为研究对象,研究发现虽然气泡清洗工作量大,净菜率高,但除菌效果有限,甚至微生物有上升的趋势。
    2.3 超声波气泡清洗技术
    目前超声波是一种传统的技术,在工业上被广泛应用,并被人们所接受[51]。超声波对浸入液体中的物体表面的清洗作用主要是通过 “空化”作用来实现的。超声波空化作用会使吸附在表面的污物分散到清洗液中,从而达到清洗目的。与传统清洗方法相比,超声波在果蔬清洗中具有很大的优势,不仅清洗速度快、效率高且不易造成机械损伤,也不会影响其营养价值与感官品质,同时更加安全环保,但超声波清洗技术消毒不彻底,使得新鲜蔬菜的带菌数量较多[52]。
    张学杰等[53]研究不同频率、功率、时间的超声波清洗对胡萝卜和普通白菜洁净度的影响,结果显示,26 kHz,0.28 W/cm2的条件下清洗2 min,可以改善普通白菜的洁净度和外观品质。赵跃萍等[54]研究30 ℃下用50 W功率超声波处理不同时间时对鲜切芹菜品质的影响,检测各样品中细菌和大肠杆菌的数量变化,结果表明,超声波清洗处理10 min时,可以有效降低细菌菌落总数、大肠杆菌和真菌的数量,延长货架期,同时维持新鲜蔬菜的营养价值,不会对其造成机械损伤。尹晓婷等[55]的研究表明,超声波清洗生菜10 min时抑菌效果显著,贮藏第9天时其表面总菌落数仍小于106cfu/g,并且可以很好地改善生菜的感官品质,也没有机械损伤。有研究[56—57]表明,随着超声清洗时间的增加,超声波的杀菌效果也显著增加,但再继续延长超声时间,杀菌效果则不会明显增加,而是保持平稳,因此,一般杀菌时间都定在10 min内。
    机械清洗技术大大提高了蔬菜的清洗效率,但各有利弊。水流式清洗技术应用广泛,适合大多数蔬菜,清洗效率较高;气泡清洗技术和超声波气泡清洗技术对蔬菜的机械损伤小,可以保证其漂亮的外观。机械清洗技术最大的弊端在于消毒杀菌不彻底,需要其他清洗消毒剂辅助才能达到清洗消毒的作用。
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