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凈菜(蔬菜)加工中常用的消毒殺菌劑
【發(fā)布時間：2014/2/13】
蔬菜是我國的重要經(jīng)濟(jì)作物，近些年我國果品和蔬菜生產(chǎn)突飛猛進(jìn)。目前全國蔬菜產(chǎn)量已達(dá)3 億多噸，人均占有300 多千克，產(chǎn)值2 500億～2 800億元。在種植業(yè)中蔬菜生產(chǎn)是僅次于糧食生產(chǎn)的第二大產(chǎn)業(yè)，同時也是我國現(xiàn)代城郊型農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)，有力地推動了農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。由于實施凈菜工程可以減少采后損失、減少城市垃圾，實行源頭減量化、減少農(nóng)藥殘留、減少無效物流和潛在的高成本、提高蔬菜銷售量和附加值、以及減少家庭和城市勞動力浪費等諸多優(yōu)點，所以凈菜加工被認(rèn)為是今后蔬菜業(yè)發(fā)展的方向之一而受到人們的重視,因此，研究作為凈菜生產(chǎn)的必要環(huán)節(jié)清洗技術(shù)具有十分重要的意義。
1 使用消毒殺菌劑的目的
目前蔬菜上存在的主要致病菌有李斯特菌（Listeria monocytogenes）、沙門氏菌屬（Salmonella）、志賀氏菌屬（Shigella）、大腸桿菌（Escherichia coli O157：H7）、肉毒桿菌（Clostridium botulinum）、肝炎等。雖然蔬菜的菌數(shù)因種類不同而有很大差異，但芽菜類生菌數(shù)較高，約為107～109 CFU/g，葉菜類106～107 CFU/g。發(fā)達(dá)國家已將凈菜清洗殺菌作為危險分析關(guān)鍵控制點（HACCP），結(jié)合良好生產(chǎn)措施（GMPs）以減少由這些病原引起的疾病,而且更是延長蔬菜貯藏壽命的有效方法。
2 理想殺菌劑
挑選消毒殺菌劑應(yīng)考慮下列因素：對主要病原菌（細(xì)菌、真菌、酵母菌）具殺菌作用，常見的病原菌如：李斯特菌、金黃色葡萄球菌（Staphlococcus aureus）及大腸桿菌等；安全性要高；無有害物質(zhì)殘留；不會影響產(chǎn)品品質(zhì)。
3 常用消毒殺菌劑
3.1 鹵素及鹵素化合物
3.1.1 氯
3.1.1.1 液體氯和次氯酸鹽
氯是果蔬采收、采后處理以及加工設(shè)備表面的有效消毒殺菌劑。最常見的形式為液體氯（Cl2）、次氯酸鈉和次氯酸鈣。其中：氯氣最便宜，但使用僅限于大型包裝廠，并需要自動氯氣注入系統(tǒng)和pH檢測設(shè)備檢測設(shè)備，其可將清洗水pH降低到6.5以下。次氯酸鈣最常用，有效成分含量為65％或68%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），以顆粒、片劑或緩釋片劑銷售。使用時用少量溫水溶解再加清洗系統(tǒng)中避免植物毒性如漂白、燒傷產(chǎn)生。次氯酸鈉 一般在小型包裝廠使用，有效成分含量為5.25％或12.75 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。相比前兩種而言價格較高，使用次氯酸鈉也會將清洗水pH增加到7.5。
雖然氯具有價格便宜、反應(yīng)快、殺菌譜廣、無色、易配和易用等優(yōu)點但其效果受作用時間、溶液溫度、濃度和pH等因子影響。
與其他消毒殺菌劑相比，氯在蔬菜上的研究最多。Mazollier（1988）研究了氯濃度對沙拉用葉菜上厭氧微生物和大腸桿菌的影響，結(jié)果表明，50 mg/L的氯大大降低了總菌的含量，但是用200 mg/L進(jìn)一步降低的效果不太明顯。在另一研究中，用自來水方法洗滌萵苣使微生物（Ca.107/g）減少92%，而用100 mg/L有效自由氯（pH ＝ 9）減少97.8%，其殺菌效果不太明顯，但加入無機(jī)酸和有機(jī)酸將pH從9降低到4.5～5.0后，微生物大量減少。在次氯酸鹽中加入100 mg/L表面活性劑（Tween80）雖能增加了殺菌效果但影響萵苣的感官品質(zhì)。Garg等（1990）發(fā)現(xiàn)在300 mg/L氯的水中浸泡減少萵苣微生物總量達(dá)3 log10 CFU/g，但對蘿卜或紅大白菜沒有效果。抱子甘藍(lán)經(jīng)200 mg/L氯溶液浸泡10 s后，單核細(xì)胞增生李斯特氏菌（log10 6.1 CFU/g）減少100倍（2 log10 2），其中以200 mg/L處理切割萵苣和大白菜處理10 min的效果最好，減少分別達(dá)到1.3～1.7 log10 CFU/g和0.9～1.2 log10 CFU/g,而且在22 ℃的效果比4 ℃更好,這可能是由于萵苣和番茄的溫度介于4～22 ℃的結(jié)果。而且氯的作用主要在前30 s，處理時間從1～10 min的殺菌效果無太大差異。但Nguyen-the 和Carlin（1994）經(jīng)研究得出結(jié)論：用氯消除蔬菜表面單核細(xì)胞增生利斯特氏菌的效果有限而且不易預(yù)測。
在一研究氯處理減少沙門氏桿菌的研究中，經(jīng)60 mg/L或110 mg/L氯浸泡2 min的成熟綠番茄，其果實表面以及莖的沙門氏菌顯著下降。然而，用含320 mg/L氯處理也沒有使該菌完全失活。Wei等（1995）的研究表明，100 mg/L處理對成熟番茄上接種了沙門氏桿菌的減少無效。
而且氯可能與有機(jī)質(zhì)形成三鹵素甲烷（THM）、氯仿和鹵酸（HAA）可能致癌的物質(zhì)而限制了其進(jìn)一步推廣使用。
3.1.1.2 二氧化氯 （ClO2）
ClO2系黃綠色氣體，作為水的消毒殺菌劑已有70多年的歷史，現(xiàn)在廣泛地用于肉類、果蔬、奶、造紙和廢水處理等的消毒殺菌、除臭及清洗。ClO2極易溶于水，有以下優(yōu)點：能消除苯酚、腐殖酸及硫化物引起的異味；有效防止似隱子囊孢子；不易形成三鹵甲烷（THM’ s）；不易與溴化物形成致癌物質(zhì)溴或溴酸鹽；與氨不發(fā)生反應(yīng)；在一般濃度下不與氯化脂肪酸鹽形成鹵—乙酸；可以去除錳、鐵、Mn2+—Mn4+、Fe2+—Fe3+。
而且，ClO2殺菌效力是氯的2.5倍，ClO2在pH 6～10的殺菌效力都比較強(qiáng)，它的作用機(jī)制在于使細(xì)胞蛋白合成中斷和膜透性失控。常用濃度為1～5 mg/L。通常在3～5 mg/L時便有很好的殺菌效力，有資料顯示二氧化氯殺死大腸桿菌的效果比氯好（pH8.5）。但與氯相比，受pH和有機(jī)質(zhì)影響小，不腐蝕不銹鋼。因此，最近幾年越來越受到人們重視，很有可能成為消毒殺菌劑。缺點是在高濃度下不穩(wěn)定，當(dāng)超過10%或溫度超過130 ℃易發(fā)生爆炸。
有關(guān)二氧化氯作為果蔬消毒殺菌劑效力研究的報道很少。在一用二氧化氯處理黃瓜微生物累積的試驗中，2.5 mg/L二氧化氯有效地減少了新鮮黃瓜的微生物，但105 mg/L濃度處理對進(jìn)一步減少的效果不明顯。因而得出結(jié)論：由于有很多微生物與黃瓜緊密結(jié)合，它們不受氯和二氧化氯的影響。在另一用二氧化氯控制切割萵苣和大白菜表面李斯特菌的研究中，與對照自來水（0 mg/L二氧化氯）相比，用5 mg/L二氧化氯處理10 min，在4 ℃和22 ℃下細(xì)菌分別減低1.1和0.8 log10，但總的說來，22 ℃下的效果比4 ℃好。在高達(dá)5 mg/L二氧化氯下減低細(xì)菌的量僅約大于90%,這證實了二氧化氯對黃瓜里面和表面微生物缺乏有效性。因此，Beuchat（1999）認(rèn)為二氧化氯對特定果蔬的殺菌效力值得進(jìn)一步研究。
在果蔬加工設(shè)備上FDA所允許的最高濃度為200 mg/L,它也用于新鮮未去皮果蔬、豆的消毒，但濃度不能超過5 mg/L。對去皮馬鈴薯最大濃度不能超過1 mg/L。FDA不允許二氧化氯用于其他鮮切果蔬的消毒。美國空氣中允許的濃度為0.1 mg/L（OSHA）。
3.2 離子化合物質(zhì)
3.2.1 磷酸鈉（TSP）
FDA允許在家禽上使用磷酸三鈉以減少沙門氏桿菌和其他微生物。已知道這種堿性物質(zhì)可有效殺滅家禽和紅肉的沙門氏桿菌。Zhuang和Beuchat（1996）研究了TSP對成熟綠番茄上S. montevideo的殺菌效果,結(jié)果表明番茄用15%TPS（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）溶液浸泡15 s后，使具有5.18 log10 CFU/cm2的沙門氏桿菌完全失活，另用1%溶液處理15 s也可以使其顯著下降（P ＝ 0.05）。用4％～15%TSP處理番茄可以顯著降低細(xì)菌數(shù)量（5.58 log10 CFU/g），但高濃度15%處理也只能使細(xì)菌減少2 log10。成熟時番茄色澤和亮度不受TSP影響。說明TSP作為消毒殺菌劑很有希望消除成熟綠番茄上沙門氏桿菌，但未見商業(yè)上使用的研究報道。
用TSP去除李斯特菌的效果不佳。Zhang和Farber（1996）的研究表明，2%TSP處理對切割萵苣減少李斯特菌的數(shù)量幾乎無影響。而且若TSP使用濃度超過10%對萵苣的感官品質(zhì)有影響。其他研究者發(fā)現(xiàn)李斯特菌抗TSP，但大腸桿菌O 157：H7對1%的TSP敏感，在室溫或10 ℃下處理30 s，106 CFU/mL的或105 CFU/cm2李斯特菌被殺滅。彎曲桿菌（Campylobacter jejuni）對TSP的抗性稍大于大腸桿菌 O 157： H7。由于TSP的pH為11～12，所以其作為商業(yè)果蔬消毒殺菌劑受到限制。
3.2.2 季銨化合物（Quats）
季銨化合物系陽離子表面活性劑，無色、無味，對設(shè)備無腐蝕、不會對皮膚造成損傷、在有機(jī)質(zhì)存在、高溫條件下穩(wěn)定，稀釋溶液主要用于果蔬加工廠地板、墻、排水系統(tǒng)、設(shè)備及其他與食品相接觸表面的消毒。若處理溶液濃度未超過200 mg/L可以不用水沖洗。它們對酵母、霉菌和革蘭氏陽性菌如李斯特菌的殺菌效果比氯強(qiáng)，對革蘭氏陰性菌如沙門氏桿菌、大腸桿菌、假單胞桿菌和歐文氏菌（Erwinia）殺菌效果稍次（后兩種是新鮮蔬菜主要的腐生菌）。不過也有報道因Quats處理的對象不同其抗菌活性大不一樣。由于Quats具有表面活性，所以其穿透性強(qiáng)并形成抗菌膜。其有效性在pH 6～10范圍內(nèi)最高，因而在高酸性環(huán)境條件下作為消毒殺菌劑受限制。Quats與皂及陰離子洗滌劑不能混溶。
盡管這類化合物在國外還沒有被批準(zhǔn)在直接接觸的食品上使用，也未見在蔬菜上應(yīng)用的報道，但在消費前去皮的非切割類果蔬上作為消毒殺菌劑具有應(yīng)用前景。
3.3 有機(jī)酸
應(yīng)用有機(jī)酸沖洗果蔬表面減少微生物也具有應(yīng)用前景。有資料表明，用檸檬汁（主要含檸檬酸）能有效殺滅或抑制病原的生長。Castillo和Escartin（1994）調(diào)查了用檸檬汁對接種了彎曲桿菌的西瓜（pH 5.5）和番木瓜（pH5.6）的影響，6 h后未處理的菌數(shù)量為7.7%～61.8%,而處理的僅為0%～14.3%。
也有人研究了酸對沙拉蔬菜的效果。Shapiro 和Holder（1960）觀察到在10 ℃下1 500 mg/L（0.15%）檸檬酸處理，在貯藏的4 d里，對菌無影響，但用1 500 mg/L酒石酸減少菌的數(shù)量卻高達(dá)10倍。Karapinar 和Gonul（1992）將歐芹在2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）醋酸或40%醋中清洗15 min，耶耳森氏菌（Yersinia enterocolitica）從107 CFU/g減少到＜1 CFU/g。用5%醋酸浸泡處理30 min未發(fā)現(xiàn)厭氧細(xì)菌重新出現(xiàn)，用醋浸泡因其濃度和處理時間不一可以使厭氧菌下降3～6 log10，用其處理的歐芹感官品質(zhì)沒有出現(xiàn)下降。在21 ℃下經(jīng)醋（7.6%醋酸）處理5 min的歐芹，宋內(nèi)氏志賀氏菌（S. sonnei）數(shù)量減少超過7 log/g。
Zhang和Farber（1996）研究了乳酸和醋酸加和不加氯對處理李斯特菌的影響進(jìn)行了研究。與用自來水沖洗的處理相比，僅1%乳酸、0.5%乳酸及1%乳酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）加100 mg/L氯均有效地減少了切割蔬菜萵苣的李斯特菌數(shù)量，但乳酸（0.75%或1%）與100 mg/L氯混用的效果均比乳酸或氯單用要好。醋酸的效果與乳酸的效果相似，但有必要酸處理后立即進(jìn)行離心以減少感官品質(zhì)如質(zhì)地的下降。
有機(jī)酸的抗菌活性因種類不同而有變化，在蔬菜上檸檬酸的抗菌效果不如酒石酸，有研究顯示，在10 ℃ 下，經(jīng)1 500 mg/L檸檬酸處理4 d對細(xì)菌的生長無影響，但1500 mg/L的酒石酸使細(xì)菌總數(shù)降低10倍。Priepke 等（1976）報道，在4.4 ℃經(jīng)2 000 mg/L 山梨酸鹽或10 000 mg/L抗壞血酸鹽處理的萵苣、菊苣、蘿卜、芹菜及大蔥，其上的微生物數(shù)量未受明顯影響，而用1%乳酸處理的沙拉蔬菜大腸桿菌下降1～2 log/g。
綜上所述，以醋或檸檬汁作家庭消毒殺菌劑具有簡單、便宜的特點。這些處理可能減少果蔬由于污染所引起的危險，但其可能的缺點在于這些處理會改變果蔬的風(fēng)味與香味。
3.4 活性氧化合物
3.4.1 過氧化氫（H2O2）
Juven 和Pierson（1996）認(rèn)為在一定的pH、溫度和其他環(huán)境條件下，過氧化氫對微生物有殺滅或抑制效應(yīng)。過氧化氫作為氧還原的中間體，其可以產(chǎn)生能破壞細(xì)胞核酸、蛋白和磷脂的羥基自由基（HO）達(dá)到殺菌目的。
經(jīng)H2O2（3%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）單獨或與2％或 5%乙酸處理的青椒，果實志賀氏菌數(shù)量減少約5 log，單獨用水清洗的僅減少1 log。經(jīng)相同處理的青花菜或番茄，對大腸桿菌的殺菌效果也佳，而且對感官影響極小。
有研究表明，經(jīng)過氧化氫浸泡處理的甜椒、黃瓜、南瓜、楊桃和蜜露瓜，細(xì)菌總數(shù)減少，其外觀、風(fēng)味、質(zhì)地未受影響，同類處理卻引起切割萵苣的嚴(yán)重褐變。在用過氧化氫減少P. tolaasii菌引起的腐爛時，引起了蘑菇的褐化，也引起草莓和懸鉤子的發(fā)白。浸泡處理可以顯著減少假單胞桿菌的數(shù)量，但對酵母和霉菌無明顯影響。
在果蔬上有限的研究使過氧化氫有希望作為消毒殺菌劑。美國允許其在空氣中的濃度為1 mg/L（OSHA）。
3.4.2 過氧乙酸（PAA）
該消毒殺菌劑是乙酸與過氧化氫在催化劑作用下形成的，能夠有效減少洗果液及果實表面的病菌數(shù)量。40%的PAA 具有強(qiáng)烈氣味，且對人體有毒性，用40～80 mg/L的過氧乙酸處理過的楊桃和蜜瓜沙門氏桿菌數(shù)量顯著下降。經(jīng)90 mg/L 過氧乙酸或100 mg/L氯處理的沙拉大腸菌減少到數(shù)量甚微 。在另一試驗中經(jīng)60 mg/L 過氧乙酸加上一表面活性劑處理的番茄，與清水對照相比，沙門氏桿菌、大腸桿菌、李斯特菌分別減少96%、99.96% 和 99.5%。用
40 mg/L過氧乙酸加表面活性劑處理所得結(jié)果相似。
FDA將過氧乙酸定為非沖洗食品接觸表面消毒殺菌劑。盡管過氧乙酸的酸性不及羰基酸消毒劑，但其具有抗菌和酸洗作用，在大的pH范圍內(nèi)的殺菌譜廣，可以達(dá)到pH7.5，其在pH3.5～7之間的效果最佳，加之過氧乙酸化合物沒有氣泡和殘留、不與有機(jī)質(zhì)反應(yīng)，對金屬沒有腐蝕，所以其有望成為果蔬的消毒殺菌劑。高溫及金屬離子會降低PAA的殺菌活性，但目前幾乎未見在蔬菜上應(yīng)用的報道。
3.4.3 臭氧
3.4.3.1 臭氧的形成
臭氧是目前最強(qiáng)的氧化劑和消毒殺菌劑之一，臭氧是在氧氣高能的作用下氧分子分解形成單分子氧（O）后再與氧分子（O2）結(jié)合形成的。自然條件下臭氧是由太陽185 nm紫外線（UV）經(jīng)閃電作用形成的。商業(yè)上基于UV臭氧發(fā)生器將含21%氧的空氣通過UV（＜210 nm）光源產(chǎn)生，通過這種系統(tǒng)生產(chǎn)的臭氧成本低，但是產(chǎn)量不及將干氧氣經(jīng)高壓（＞5 000 V）生產(chǎn)的電暈放電發(fā)生器。過多的臭氧一定要通過254 nm的UV結(jié)合催化劑處理避免腐蝕器具和人體傷害。常用濃度為5 mg/L。
3.4.3.2 水質(zhì)對殺菌效果的影響
與氯相似，水中有機(jī)質(zhì)、無機(jī)質(zhì)、鐵、錳、銅、鎳、硫化氫和氨均會影響臭氧的殺菌效果，在雜質(zhì)過多或處理濃度低、時間短的情況下，僅能降低一定（1 log）的數(shù)量，而有過濾系統(tǒng)則可能將菌減少3～4 log。
3.4.3.3 臭氧與氯的比較
據(jù)報道臭氧氧化力極強(qiáng)，無論是以水或氣體均能有效殺滅或抑制細(xì)菌、霉菌、酵母菌、寄生物和病毒,它的氧化效力比氯高1.5倍，而且殺菌譜比其他所有的消毒殺菌劑都廣 ,果蔬經(jīng)處理后無殘留[12]。
總的看來，殺菌效力臭氧＞二氧化氯＞次氯酸＞,若從受pH影響看二氧化氯＞臭氧＞次氯酸，從腐蝕性比較臭氧＞氯氣＞次氯酸＞二氧化氯。
3.4.3.4 在凈菜上的應(yīng)用
臭氧氧化力極強(qiáng)，用臭氧處理飲用水以殺滅微生物已有100多年的歷史，在潔凈水中臭氧的有效濃度為1～3 mg/L。無論是以水或氣體均能有效殺滅或抑制細(xì)菌、霉菌、酵母菌、寄生物和病毒，它的效力比氯高1.5倍，即使在＜1 mg/L的濃度也有很強(qiáng)的殺菌效力，而且殺菌譜比其他所有的消毒殺菌劑都廣,而且在有有機(jī)質(zhì)存在的情況下反應(yīng)速度是氯的3 000倍，在產(chǎn)品上無殘留,但不清楚具體的殺菌機(jī)理,在作為殺菌劑屬于GRAS后，在果品表面消毒上應(yīng)用研究的報道逐漸增加，但在蔬菜上應(yīng)用的報道并不多。據(jù)報道，臭氧可以防止青花菜、蘿卜的腐爛。Han等（2002）研究了臭氧濃度2～8 mg/L、RH 60％～90%、處理時間10～40 min對青椒大腸桿菌的影響，結(jié)果表明臭氧濃度的影響最大，而且發(fā)現(xiàn)臭氧濃度和濕度之間有互作。Kim等（1999）發(fā)現(xiàn)4.9%臭氧（體積比，0.5 L）、超聲波、高速轉(zhuǎn)動對萵苣的消毒效果最佳，在5 min內(nèi)使病菌減少1.9 log。FDA允許用臭氧處理飲用水和循環(huán)水，但濃度不能超過0.1 mg/L（21CFR184.156 3），當(dāng)臭氧濃度超過4 mg/L時對設(shè)備有較強(qiáng)的腐蝕能力，而且對人也極不安全。美國允許在空氣中使用的濃度為0.1 mg/L（OSHA）。但從目前的報道看，其效果還不太穩(wěn)定，在水中分解特別快，清水中20 min以及在含有機(jī)質(zhì)（土壤）的水中不到1 min后活性下降一半，而且臭氧的殺菌效力沒有超過3 log。因此，有關(guān)不同蔬菜使用臭氧最佳的殺菌濃度、殺菌時間、殺菌條件值得進(jìn)一步研究。
