次氯酸钠真空处理绿豆消毒效果评价及机理研究

赵燕楠，　傅　亮，　罗　欣，　周美玉

暨南大学理工学院食品科学与工程系，广东广州 510632



次氯酸钠真空处理绿豆消毒效果评价及机理研究

赵燕楠，傅亮*，罗欣，周美玉

暨南大学理工学院食品科学与工程系，广东广州 510632

摘要：本研究讨论了绿豆中微生物的分布规律及相关联的结构特征，次氯酸钠常规及真空处理绿豆全豆、表皮及内部消毒效果的评价及机理分析。结果证明，绿豆全豆、表皮及内部的菌落总数分别为8.41×105cfu/g、6.70×103 cfu/g及8.30×105cfu/g，经有效氯浓度为(3 000～33 000)mg/kg的次氯酸钠溶液，1 h常规浸种处理后绿豆全豆、表皮及内部菌落总数分别下降(0.93～2.22)log cfu/g、(0.92～2.20)log cfu/g及(0.94～2.09)log cfu/g。真空度0.05 MPa下，经有效氯浓度(3 000～33 000)mg/kg的次氯酸钠溶液1 h浸泡后，绿豆全豆、表皮及内部菌落总数分别下降(1.67～4.15)log cfu/g、(1.15～2.38)log cfu/g及(1.62～4.11)log cfu/g。经分析，真空处理能使次氯酸钠克服绿豆表皮蜡质层及内部空腔结构的影响，有效接触微生物从而提高消毒效果。

关键词：绿豆； 次氯酸钠； 真空处理； 菌落总数

绿豆芽营养丰富，口感好，广受消费者喜爱。绿豆芽的安全卫生一直广受业内关注，绿豆本身含有相当数量的微生物，保温淋水生产芽菜时，微生物的繁殖会导致烂菜和缩短保质期。同时，可能含有致病菌繁殖甚至会导致的恶性食品安全事故。1973年，美国德克萨斯州暴发过芽菜中毒事件[1]。1996年，日本出现了感染大肠杆菌O157：H7的小萝卜芽[2]。2011年，德国爆发了肠出血性大肠杆菌污染芽菜事件，30人死亡[3]。芽菜食源性疾病中，污染种子被认为是病原菌的主要来源[4,5]。

绿豆的消毒主要有热和消毒剂处理两种方法[6]。热处理容易损害胚轴，严重降低发芽率，化学处理采用常规的消毒剂效果不好，导致某些厂商采用违禁消毒剂或抗生素。如何采用常规消毒剂消毒并达到良好效果，相关报道见之甚少。消毒剂使用的安全性、消毒效果及发芽率的保证的确很难平衡。本文采用常规的次氯酸钠溶液作为消毒剂，研究了绿豆中微生物的分布特征，并采用真空法进行改进，探讨了提高消毒效果的可行性并初步分析其机理。期望试验结果对芽菜行业的技术进步有一定的推动作用。

1材料与方法

1.1试验材料

绿豆：吉林产小粒芽豆；平板计数琼脂培养基(PCA)：广东环凯；次氯酸钠、冰乙酸、氯化钠、碘化钾、硫代硫酸钠、重铬酸钾等，天津福晨，均为分析纯。

SHZ-DⅢ循环水真空泵：巩义予华；HR-120电子天平：上海精密；PYX-190-A生化培养箱：上海跃进；SW-CJ-1BU超净工作台：苏州安泰；YQX-SG46-280S蒸汽灭菌锅：上海博讯；DS-1高速组织捣碎机：上海标本；DYJ-A01豆芽机：荣威电器。

1.2试验方法

1.2.1绿豆结构观察

取新鲜绿豆，用刀片进行横纵向切割，观察其结构并拍照。

1.2.2绿豆全豆、表皮及内部菌落总数的测定

绿豆全豆、表皮及内部经以下所述的不同方式处理后，按照GB 4789.2-2010[7]的方法测定菌落总数，全部以全粒绿豆克重为基准计。所有试验均进行三次平行并取平均值。

1.2.2.1原绿豆菌落总数测定

取绿豆20 g，无菌条件下用刀片分离表皮，将分离的表皮及剩余部分、20 g绿豆全豆，分别置于180 mL的无菌生理盐水中，浸泡1h后匀浆，静置10 min，取上清液测定菌落总数。

1.2.2.2次氯酸钠常规处理绿豆及菌落总数测定

取绿豆20 g，无菌条件下用刀片分离表皮，将分离的表皮及剩余部分，20 g绿豆全豆，于有效氯浓度为3 000 mg/kg的次氯酸钠溶液中浸泡1 h，无菌水洗涤三次后，与180 mL无菌生理水混合匀浆，静置10 min，取上清液测定菌落总数。按照相同方法，调整有效氯浓度为9 000 mg/kg、15 000 mg/kg、21 000 mg/kg、27 000 mg/kg和33 000 mg/kg的次氯酸钠溶液处理绿豆，测定菌落总数。消毒效果用处理前后菌落总数的指数变化量表示。

1.2.2.3次氯酸钠真空处理绿豆及菌落总数测定

处理方法同1.2.2.2，处理过程中同时维持真空度为0.05 MPa浸泡，测定菌落总数。消毒效果用处理前后菌落总数的指数变化量表示。

1.2.3发芽效果评价

取一定粒数经上述不同方法处理的绿豆，置于豆芽机发芽，24 h后检查发芽种子数(胚根露出表皮生长露白即认为发芽)，发芽率为发芽种子数和种子总数的比值。芽长、轴径和芽豆质量比发芽96 h后统计测定。

1.2.4机理分析

将适量饱和重铬酸钾溶液加入消毒剂，按照1.2.2.2及1.2.2.3的方式浸泡绿豆，1 h后取出，纵切剖面观察染色并评判消毒剂的渗透效果。

1.2.5次氯酸钠溶液有效氯浓度的测定

选用碘量法[8]。将1g碘化钾完全溶解于75 mL去离子水中，加2 mL乙酸和V1mL待测次氯酸钠溶液，摇匀，置暗处10 min，用已经标定好的0.1 mol/L硫代硫酸钠溶液对上述混合液滴定，当颜色由深紫色变为浅黄色时，加2 mL～3 mL 1%淀粉溶液，继续滴定，待紫色刚好消失为止，记录消耗硫代硫酸钠溶液的体积V2。按下列公式计算：

式中V1——待测次氯酸钠的体积(mL)

V2——消耗硫代硫酸钠溶液的体积(mL)

M——硫代硫酸钠溶液的浓度(mol/L)

2结果与分析

2.1绿豆的结构分析及微生物分布

由图1，图2可知，胚轴与胚芽夹于两片子叶之间，在胚轴与子叶之间，两片子叶之间存在明显可见的空隙，空隙的存在容易富集微生物。根据1.2.2.1，绿豆表皮菌落总数为6.70×103cfu/g，内部菌落总数为8.30×105cfu/g，全豆菌落总数为8.41×105cfu/g，绿豆内部微生物数量是表皮的124倍。

图1　绿豆横向剖面图

图2　绿豆纵向剖面图

2.2消毒剂常规浸泡及真空处理消毒效果比较

由图3，4，5可知，绿豆经次氯酸钠常规处理后表皮菌落总数降低(0.92～2.20)log cfu/g，内部菌落总数降低(0.94～2.09)log cfu/g，全豆菌落总数降低(0.93～2.22)log cfu/g。绿豆表皮菌落总数下降数据证明了次氯酸钠消毒的有效性，但内部及全豆菌落总数下降数据显示次氯酸钠难以对绿豆内部有效消毒。绿豆经真空处理后绿豆表皮的菌落总数降低(1.15～2.38)log cfu/g，内部菌落总数降低(1.62～4.11)log cfu/g，绿豆全豆菌落总数降低(1.67～4.15)log cfu/g。真空度0.05 MPa下，绿豆经次氯酸钠溶液浸泡后内部和全豆菌落总数明显下降是因为真空使次氯酸钠溶液克服绿豆表皮蜡质层及内部空腔结构的影响，促使次氯酸钠有效接触微生物，从而提高了消毒效果。

图3　次氯酸钠不同浓度两种方法处理对绿豆表皮消毒效果的影响

图4　次氯酸不同浓度两种方法处理对绿豆内部消毒效果的影响

图5　次氯酸钠不同浓度两种方法处理对绿豆全豆消毒效果的影响

2.3绿豆经次氯酸钠真空处理后发芽效果评价

用次氯酸钠溶液处理绿豆，有效氯33 000 mg/kg，时间1 h，真空度0.05 MPa，绿豆的发芽率仍然高达91%，后续的发芽至芽菜生长完成与未经过次氯酸钠处理的绿豆比，发芽率、产量和产品质量都无显著差异。表1说明绿豆经次氯酸钠高浓度长时间的真空处理不会影响生产。这也表明，以上试验选取不同浓度的次氯酸钠及真空处理绿豆对生产无不良影响，为进一步消毒参数的优化提供了充足的可能性。

表1　绿豆经次氯酸钠真空处理后发芽效果评价

2.4次氯酸钠溶液真空处理的分析

根据1.2.4，以Cr2O7-2作为指示剂显示，经真空处理的绿豆内部着色明显加深，颜色均匀(见图6)。结果表明，真空处理可以促使消毒液有效克服表皮蜡质层及内部空腔的影响并渗透至绿豆内部，充分接触微生物从而发挥消毒效果。

图6　加重铬酸钾的次氯酸钠浸泡绿豆经真空和常规处理后的纵剖面

3结论与讨论

本研究讨论了绿豆中微生物的分布规律及相关联的结构特征，次氯酸钠常规及真空处理绿豆全豆、表皮及内部消毒效果的评价及机理分析。结果证明，绿豆全豆、表皮及内部的菌落总数分别为8.41×105cfu/g，6.70×103cfu/g及8.30×105cfu/g，经有效氯浓度为3 000～33 000 mg/kg的次氯酸钠溶液，1h常规浸种处理后绿豆全豆、表皮及内部菌落总数分别下降(0.93～2.22) logcfu/g，(0.92～2.20) logcfu/g及(0.94～2.09)log cfu/g，真空度0.05 MPa下，经有效氯浓度3 000～33 000 mg/kg的次氯酸钠溶液1h浸泡后，绿豆全豆、表皮及内部菌落总数分别下降(1.67～4.15) logcfu/g，(1.15～2.38) logcfu/g及(1.62～4.11) logcfu/g。

通过数据分析，次氯酸钠具有良好的消毒效果。但绿豆在田间等自然环境中干燥时，除绿豆表面外，内部空隙及存在于子叶与胚轴之间的生物膜容易积累大量微生物[9,10]。采用次氯酸钠常规浸种消毒时，消毒液的表面张力、绿豆表面的蜡质层及空腔结构使次氯酸钠难以与微生物有效接触，故而极大降低了微生物的杀灭率。真空能使次氯酸钠溶液克服其表面张力、绿豆表面蜡质层的疏水作用并渗透至绿豆内部，从而使次氯酸钠溶液充分接触绿豆外部和内部的微生物，起到良好的消毒效果。本研究证实了采用高浓度次氯酸钠真空条件下浸种能有效除菌，考虑到芽菜发芽周期一般为5 d～7 d，按一般工艺发芽过程中会保持充足的淋水，故消毒剂最后的残留应较少。为确定最后成品的安全性，后续的研究应进一步探讨次氯酸钠在成品芽菜中的残留。且本试验只在工艺路线上进行了初步改良，消毒剂的选择及复配，工艺参数的优化，相关设备的设计及应用，以及沙门氏菌、致病性大肠杆菌和李斯特菌等为代表的致病菌的杀灭率与菌落总数下降规律之间的关系，还需进一步探讨。

参考文献

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doi:10.3969 /j.issn.1001-6678.2016.03.009

作者简介：赵燕楠(1992～)，女，硕士研究生，E-mail:390102493@qq.com。 *通讯作者:傅亮(1968～),男,工学博士,副教授,主要从事食品工艺研究。E-mail:263473549@qq.com。

Effect evaluation and mechanism on sodium hypochlorite vacuum treating mung bean

ZHAO Yan-nan, FU Liang, LUO Xin, ZHOU Mei-yu

Food Science and EngineeringDepartment ofJinan University, Guangzhou 510632, China

AbstractThe structure characteristics and bacterial distribution of mung bean, effect evaluation and mechanism on convention and vacuum treatment with sodium hypochlorite were discussed. The results showed that total bacterial numbers of seed, epidermis and inward of mung bean was 8.41×105 cfu/g, 6.70×103 cfu/g and 8.30×105cfu/g, respectively. Colony counts of seed, epidermis and inward of mung bean, soaked in sodium hypochlorite (3 000～33 000 mg/kg, 1 h), were reduced by (0.93～2.22) log cfu/g, (0.92～2.20) log cfu/g and (0.94～2.09) log cfu/g, respectively. Colony counts of seed, epidermis and inward of mung bean, soaked in sodium hypochlorite (3 000～33 000 mg/kg, 0.05 MPa, 1 h), were reduced by (1.67～4.15) log cfu/g, (1.15～2.38) log cfu/g and (1.62～4.11) log cfu/g, respectively. By the analysis, the vacuum treatment could force sodium hypochlorite to overcome the influence of wax layer of epidermis and innercavity structure of mung bean, contact bacteria effectively and improve the effect of sterilization.

Key wordsmung bean; sodium hypochlorite; vacuum treatment; colony count