俞静芬，尚海涛，林旭东，卢超儿，陈曙颖

（1. 宁波市农业科学研究院，浙江宁波 315040；2. 宁波市绿盛菜篮子商品配送有限公司，浙江宁波 315100）

鲜切果蔬又称最小加工果蔬或轻加工果蔬，是对新鲜果蔬进行清洗、去皮、去核、切分、保鲜、包装等处理得到的可直接食用的产品[1-2]。鲜切果蔬因加工工序简单、新鲜、方便等优点而深受消费者的青睐。但与新鲜果蔬相比，机械切割等加工工序会产生较大的表面，为微生物污染提供了生长条件和营养物质，鲜切果蔬在生产和流通过程中极易污染微生物，造成营养和感官品质的降低，甚至引发食源性疾病[3]。因此，研发鲜切果蔬杀菌保鲜新技术是当前食品工程领域的重要研究内容之一。

紫外线是一种常用的非热杀菌技术，广泛应用于食品表面杀菌及食品加工设备、食品加工用水等的消毒[4]。目前，在民用和工业领域消毒杀菌应用的紫外光源大多是汞灯，存在体积大、能耗高、寿命短、易碎并造成汞污染等缺点。近年来，作为传统紫外光源的替代品，紫外发光二极管（UV lightemitting diodes，UV-LEDs） 具有体积小、无杂波、安全环保、瞬间启动、寿命长、能耗低等诸多优点，其在食品、医疗等领域的应用受到广泛关注[5]。研究证实，UV-LEDs 能够有效杀灭肉制品、果蔬汁、面粉、水产品等表面的食源性致病菌和致腐菌，从而显著延长产品货架期[6-7]。然而，UVC-LEDs 处理在鲜切果蔬杀菌保鲜领域的研究报道尚不充分。因此，研究了UVC-LEDs 处理对鲜切黄瓜表面大肠杆菌O157∶H7 的杀灭效果及其对理化指标的影响，以期为该技术在鲜切果蔬保鲜领域的实际应用提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

黄瓜（Cucumis sativusL.），购自附近超市，选择成熟饱满、大小均匀、无机械损伤、颜色相近、无腐烂的果实，于10 ℃的冷库中贮藏，24 h 内进行试验；大肠杆菌O157∶H7（CICC 10907），中国工业微生物菌种保藏管理中心（CICC） 提供；胰酪大豆胨液体培养基（Tryptic soy broth，TSB）、胰酪大豆胨琼脂培养基（Tryptic soy agar，TSA），青岛海博生物技术有限公司提供；三氯乙酸、没食子酸、福林酚、2,6 - 二氯靛酚等，上海阿拉丁生化科技股份有限公司提供。

1.2 仪器与设备

UVC-LEDs 处理装置，湖北深紫科技有限公司产品；LS125 型紫外辐照计，深圳市林上科技有限公司产品；YXQ-LS 50A 型立式压力蒸汽灭菌锅，上海博迅医疗生物股份有限公司产品；SW-CJ 型超净工作台，苏州安泰空气技术有限公司产品；JSM-700IF 型场发射扫描电镜，日本JEOL 公司产品；TA.XT.Plus 型质构分析仪，英国Stable Micro System 公司产品；HX-4M 型拍打式匀浆机，上海沪析实业有限公司产品；WSC-80C 型全自动色差计，北京北光世纪仪器有限公司产品；NanoDrop 2000 型超微量分光光度计，美国Thermo 公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 菌悬液制备

将E.coliO157∶H7 从-80 ℃冰箱中取出，分别在TSA 培养基中活化2 次，挑取单菌落接种于TSB 培养基中，置于37 ℃条件下，以转速120 r/min 培养12 h，离心收集菌体，弃去上清液，所得菌体用0.85%无菌生理盐水洗涤2 次（离心同上） 后，用0.85%无菌生理盐水重悬并调整菌落含量至108CFU/mL。

1.3.2 UVC- LEDs 处理

黄瓜用流动水清洗干净后，在超净工作台内晾干，切片（0.9 cm）。吸取100 μL 菌悬液均匀接种至鲜切黄瓜片的一面，晾干15 min，置于UVC-LEDs处理不同剂量（0，1，2，3，4 J/cm2）。UVC-LEDs处理剂量的计算公式如下：

式中：UVC275——UVC-LEDs 处理剂量，J/cm2；

T——UVC-LEDs 处理时间，s；

I——UVC-LEDs 的处理强度，μW/cm2。

1.3.3 菌落计数

取UVC-LEDs 处理后的样品（10 g） 置于装有90 mL 0.9%（m/V） 无菌生理盐水溶液的无菌袋中，HX-4M型拍打式匀浆机拍打2 min。取1 mL 上述混合液，然后用无菌生理盐水梯度稀释，取100 μL 合适梯度的稀释液均匀涂布与TSA，30 ℃下培养48 h，进行菌落计数，试验结果表示为log10 CFU/g[8]。

1.3.4 UVC- LEDs失活大肠杆菌O157∶H7 机制研究

（1） 扫描电镜。参考Wang D 等人[9]的方法采用场发射扫描电镜（Field Emission Scanning Electron Microscopy，FE-SEM） 观察大肠杆菌O157∶H7 形态变化。E. coliO157∶H7 菌悬液经UVC-LEDs 处理0 和4 J/cm2后，用预冷的2.5%戊二醛溶液在4 ℃下固定4 h，弃去固定液，然后用0.1 mol/L，pH 值7.2 的磷酸盐缓冲液洗涤样品3 次，之后用30%，50%，70%，90%和100%（V/V） 乙醇溶液对样品逐次脱水各1 次，乙酸异戊酯置换乙醇2 次（以上每步操作完成后以转速6 000 r/min 离心10 min），混匀后滴在洗净的硅片上，过夜烘干，真空蒸镀仪喷金120 s，处理后的样品经JSM-700IF 型FE-SEM 观察并采集图像。

（2） 细胞膜通透性。E. coliO157∶H7 菌悬液经UVC-LEDs 处理不同剂量（0，1，2，3，4 J/cm2）后，以转速12 000 r/min 在4 ℃下离心2 min 并收集上清液，采用NanoDrop 2000 型超微量分光光度计于波长260 nm 和280 nm 处测定上清液中的核酸和蛋白含量[10]。

1.4 鲜切黄瓜理化指标测定

鲜切黄瓜片经紫外线处理后，测定如下理化指标。

1.4.1 色泽测定

采用WSC-80C 型全自动色差计测定鲜切黄瓜的L*，a*和b*值，所有测定均重复3 次。

1.4.2 总酚含量测定

参考郝佳诗等人[11]的方法测定鲜切黄瓜中总酚含量，结果表示为每1 g 鲜切黄瓜中没食子酸当量（Gallic acid equivalent，GAE） （mg GAE/g FW）。

1.4.3 叶绿素含量测定

参考赵磊等人[12]的方法测定鲜切黄瓜中叶绿素含量，测定结果为叶绿素a与叶绿素b之和（mg/100 g FW）。

1.4.4 维C 含量测定

采用GB 5009.86—2016《食品中抗坏血酸的测定》中的2,6 - 二氯靛酚滴定法测定维C 含量[13]。采用2,6 - 二氯靛酚滴定法测定抗坏血酸质量分数。

1.4.5 丙二醛含量测定

采用郑鄢燕等人[14]的方法测定鲜切黄瓜中丙二醛含量，测定结果表示为μmol/g。

1.4.6 硬度测定

参考赵磊等人[12]的方法，采用TA.XT.Puls 型质构仪（英国Stable Micro System 公司） 测定黄瓜片硬度，具体参数如下：选择TPA 模式进行测定，测试探头为P/2 探头，测试前速度10 mm/s，测试速度2 mm/s，测试后速度10 mm/s，压缩程度50%，触发力3 g，2 次下压时间间隔5 s，每组试验重复15 次。

1.5 数据统计处理

试验结果表示为平均值±标准差, 采用Prism 软件（Graphpad 8.0） 绘图，IBM SPSS 18.0 软件进行数据分析。采用单因素方差分析（ANOVA） 中的最小显著差异法（LSD） 进行显著性分析（p＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 UVC-LEDs 处理对鲜切黄瓜表面大肠杆菌O157∶H7 的杀灭效果

UVC-LEDs 处理对鲜切黄瓜表面大肠杆菌O157∶H7 的杀灭效果见图1。

图1 UVC-LEDs 处理对鲜切黄瓜表面大肠杆菌O157∶H7 的杀灭效果

由图1 可知，鲜切黄瓜表面大肠杆菌O157∶H7的初始数量为6.20 log10 CFU/g，UVC-LEDs 能够有效杀菌接种于鲜切黄瓜表面的大肠杆菌O157∶H7，且杀灭效果随处理剂量的升高而增强。经剂量为1，2，3，4 J/cm-2的UVC-LEDs 处理后，鲜切黄瓜表面大肠杆菌O157 ∶H7 分别降低0.68，1.08，1.88，2.64 log10 CFU/g。上述研究结果与已有的文献报道相一致。Manzocco L 等人[15]发现经UVC 处理（1 200 J/m2） 后，鲜切甜瓜表面菌落总数和大肠菌群数分别降低2.16 log10 CFU/g 和2.61 log10 CFU/g。Fan L M等人[16]发现，UVC-LEDs 能够有效杀灭接种于金枪鱼片表面的沙门氏菌、单增李斯特菌和大肠杆菌O157∶H7。经剂量为4 J/cm2的UVC-LEDs 处理后，金枪鱼片表面沙门氏菌、单增李斯特菌和大肠杆菌O157∶H7 分别降低1.31，1.86，1.77 log10 CFU/g2。

2.2 UVC-LEDs 处理对大肠杆菌O157∶H7 细胞形态的影响

UVC-LEDs 处理对大肠杆菌O157∶H7 细胞形态的影响见图2。

图2 UVC-LEDs 处理对大肠杆菌O157∶H7 细胞形态的影响

由图2 可知，对照组的E. coliO157∶H7 呈短棒状，形态完好，表面光滑，外形规则；而经4 J/cm2的UVC-LEDs 处理后，E. coliO157∶H7 细胞形态与未处理组相比发生明显变化，细胞皱缩，表面粗糙并塌陷，细胞膜结构发生变化，可能导致细胞内物质泄露，影响微生物的正常代谢。Wan Q Q 等人[17]也观察到经UV-LEDs（280 nm，140 mJ/cm2） 处理后，黑曲霉孢子发生不同程度的皱缩。

2.3 UVC-LEDs 处理对大肠杆菌O157∶H7 细胞膜通透性的影响

通过测定上清液中的核酸和蛋白含量来研究UVC-LEDs 处理对大肠杆菌O157∶H7 细胞膜完整性的影响。

UVC-LEDs 处理对大肠杆菌O157∶H7 胞外核酸和蛋白含量的影响见图3。

图3 UVC-LEDs 处理对大肠杆菌O157∶H7 胞外核酸和蛋白含量的影响

由图3 可知，与对照组相比，随着UVC-LEDs处理剂量的增加，大肠杆菌O157∶H7 细胞外的核酸含量显著增加，且呈良好的剂量- 效应关系。当UVC-LEDs 处理剂量为4 J/cm2时，大肠杆菌O157∶H7 胞外核酸含量11.1 μg/mL，为对照组的7.3 倍（p＜0.05）。胞外蛋白含量也出现类似的变化。综上所述，UVC-LEDs 处理后导致细胞膜通透性增加，胞内核酸和蛋白质等物质外泄，进而导致细胞死亡。

2.4 UVC-LEDs 处理对鲜切黄瓜色泽的影响

UVC-LEDs 处理对鲜切黄瓜色泽参数的影响见表1。

表1 UVC-LEDs 处理对鲜切黄瓜色泽参数的影响

由表1 可知，与对照组相比，随着UVC-LEDs处理剂量的增加，鲜切黄瓜L*值降低，b*值增加。而经UVC-LEDs 分别处理1，2，3，4 J/cm2后，与对照组相比，鲜切黄瓜a*值无显著变化。赵磊等人[14]研究发现，鲜切黄瓜片经短波紫外线处理（18 kJ/m2）后，其L*值降低，与试验结果相一致。

2.5 UVC-LEDs 处理对鲜切黄瓜理化指标的影响

UVC-LEDs 处理对鲜切黄瓜理化指标的影响见表2。

表2UVC-LEDs 处理对鲜切黄瓜理化指标的影响

?

总酚、叶绿素、抗坏血酸和硬度是评价果蔬的主要理化指标。由表2 可知，与对照组相比，经UVC-LEDs 处理后，鲜切黄瓜的叶绿素、抗坏血酸、丙二醛和硬度均未发生显著性的变化，而总酚含量随处理剂量（1，2，3，4 J/cm2） 的增加而显著性升高。梁敏华等人[18]发现，经UVC 处理后导致桃果实酚类物质的增加，是因为紫外线诱导了果实内苯丙氨酸解氨酶活性的升高，增强了果实贮藏初期苯丙烷代谢强度，进而导致酚类物质的积累。与此同时，紫外线处理显著抑制多酚氧化酶和过氧化物酶的酶活性，减少了酚类物质的氧化。

3 结论

UVC-LEDs 能够有效杀灭接种于鲜切黄瓜表面的大肠杆菌O157∶H7，且失活效果随处理剂量的升高而增强。当处理剂量为4 J/cm2时，鲜切黄瓜表面大肠杆菌O157∶H7 由初始的6.20 log10 CFU/g 降低至3.56 log10 CFU/g。经UVC-LEDs 处理后，大肠杆菌O157∶H7 细胞形态发生显著变化，细胞膜通透性增强，造成胞内物质泄漏，这可能是导致其失活的原因。当剂量为1~4 J/cm2时，UVC-LEDs 处理未对鲜切黄瓜的色泽、叶绿素、抗坏血酸、丙二醛和硬度等指标造成显著影响，总酚含量显著升高。在今后的研究中应系统评价UVC-LEDs 处理对鲜切黄瓜货架期的影响，并研发适用于鲜切果蔬保鲜的UVCLEDs 装备，推动该技术在食品加工领域的实际应用。