酸性氧化电位水处理对鲜参切片的杀菌效果及色泽的影响

徐艳阳; 鲁海玲; 陈云洁; 查宏晓

doi:10.13386/j.issn1002-0306.2021120211

酸性氧化电位水处理对鲜参切片的杀菌效果及色泽的影响

吉林大学食品科学与工程学院，吉林长春 130062

基金项目: 吉林省科技发展计划项目（20200402064NC）。

详细信息

作者简介:
徐艳阳（1972−），女，博士，副教授，研究方向：农产品加工及贮藏，E-mail：xuyy@jlu.edu.cn

中图分类号: TS201；TS255
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出版历程
- 收稿日期: 2021-12-19
- 网络出版日期: 2022-09-18
- 刊出日期: 2022-11-14

Influences of Acidic Electrolyzed-Oxidizing Water Treatment on Sterilization Effects and Surface Color of Fresh-cut Ginseng Slices

College of Food Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130062, China

摘要

摘要: 目的：探讨酸性氧化电位水处理对鲜参切片微生物的杀菌效果，以及对鲜参切片色泽的影响，获得优化杀菌工艺条件，为鲜人参的保鲜贮藏提供新方法。方法：首先，以鲜参切片微生物的杀菌率为指标，考察料液比、浸泡时间、浸泡温度和pH四个因素对杀菌效果的影响，然后采用三因素三水平响应面优化试验设计优化杀菌工艺，并测定酸性氧化电位水处理鲜参切片的色泽。结果：酸性氧化电位水处理鲜参切片的最佳工艺条件为：料液比1:10 g/mL、浸泡温度25 ℃、浸泡时间11 min，此条件下的杀菌率为94.40%±0.61%，影响因素的显著性大小顺序为浸泡时间>料液比>浸泡温度，酸性氧化电位水处理前后的鲜参切片色泽无明显变化。与其他常用杀菌剂相比，酸性氧化电位水的杀菌率提高了24.5%~30.7%。结论：酸性氧化电位水处理技术对鲜参切片微生物的杀菌效果显著，可以为人参的保鲜贮藏和加工提供一种更有效、更安全和高品质的非热杀菌方法。
- 鲜参切片 /
- 酸性氧化电位水 /
- 杀菌 /
- 保鲜 /
- 响应面法
Abstract: Objective: To investigate the bactericidal effect of acidic electrolyzed-oxidizing water treatment on the surface of fresh-cut ginseng slices and the effect on the surface color of fresh-cut ginseng slices, so as to obtain the optimal sterilization process conditions and provide a new method for fresh ginseng preservation. Method: Firstly, the bactericidal rate of fresh-cut ginseng slices was taken as the index to investigate the influence of four factors (solid-liquid ratio, soaking time, soaking temperature and pH) on the bactericidal effect. Then, a three-factor and three-level response surface optimization experiment was used to optimize the bactericidal process, and the color and luster of fresh-cut ginseng slices treated with acidic electrolyzed-oxidizing water were measured. Results: The best technological conditions for treating fresh ginseng slices with acidic oxidizing potential water were as follows: Solid-liquid ratio 1:10 g/mL, soaking temperature 25 ℃ and soaking time 11 min. Under these conditions, the bactericidal rate was 94.40%±0.61%. The significance order of the influencing factors was soaking time >solid-liquid ratio > soaking temperature. The surface color of fresh-cut ginseng slices had no obvious change before and after acidic electrolyzed-oxidizing water treatment. Compared with other common fungicides, the fungicide efficiency of acidic electrolyzed-oxidizing water increased by 24.5%~30.7%. Conclusion: Acidic electrolyzed-oxidizing water treatment technology had a significant bactericidal effect on the surface of fresh-cut ginseng slices, which could provide a more effective, safer and high-quality non-thermal sterilization method for the preservation and processing of ginseng.
- fresh-cut ginseng slices /
- acidic electrolyzed-oxidizing water /
- sterilization /
- preservation /
- response surface methodology

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人参（Panax ginseng C.A. Meyer）是五加科（Araliaceae）人参属多年生草本植物的根和根茎，其根为纺锤形或圆柱形，是我国传统名贵的中药材，被誉为“百草之王”^[1]。人参的生长对气候条件要求较严格，世界只有少部分地区适合种植人参。长白山区属于温带大陆性季风气候，年均气温−7~3 ℃，降水量700~1400 mm，特别适宜人参生长，是其道地产区。吉林省长白山人参的产量占全国总产量的85%、世界总产量的70%^[2]。2012年人参（人工种植5年及5年以下）被列为新资源食品，为吉林省人参产业的跨越式发展提供了新契机。人参的收获和加工季节性很强，鲜参采收后不耐储藏，极易出现“烧热”、“跑浆”、发霉、黑腐、软化等现象，由于保鲜技术落后以及冷藏链建设的不完善，导致损失率可达25%~30%。因此研究开发新型保鲜技术尤为必要。

杀菌是食品加工中的重要操作单元。在传统的热杀菌技术基础上，现代非热杀菌技术已经成为研究的热点，如超高压、辐照、超声波、脉冲强光技术及酸性电解水杀菌技术等^[3-5]。其中酸性电解水杀菌技术是20世纪80年代日本首先研制的，我国于1994年引进。酸性电解水（Acidic Electrolyzed Water，AEW）是电解氯化钠和（或）盐酸水溶液后，生成以次氯酸为主要杀菌成分的酸性水溶液^[6]，分为酸性氧化电位水（Acidic Electrolyzed-Oxidizing Water，AEOW）和微酸性电解水（Slightly Acidic Electrolyzed Water，SAEW），pH分别为2.0~3.0、5.0~6.5。酸性电解水因能够有效杀灭微生物^[7]；生产中无有害化学物质，使用无残留^[8]；对多种酶有抑制作用^[9]；以及生产成本相对便宜、便于工业化应用^[10]等优点，已被用于食品加工^[11-15]、医疗器械、公共环境卫生等行业的清洗杀菌^[16-17]。

近年来，酸性电解水在生鲜果蔬杀菌方面有一定的应用。如Keatsirirote^[18]、Liu等^[19-23]分别用酸性电解水对鲜姜黄、西兰花、豆芽、橘柚、余甘子、鲜切积雪草叶进行杀菌研究；另外，Zhao^[24]、Song^[25]、Saravanakumar等^[26-28]应用微酸性电解水处理了鲜切猕猴桃、卷心菜、甜椒、野生菌和莴苣等果蔬，结果均表明酸性电解水在杀灭微生物、延缓果蔬腐败的同时，对果蔬中的营养物质含量无显著影响。鉴于人参产业的保鲜技术需求，以及目前未见酸性氧化电位水在人参杀菌保鲜加工方面的研究，因此，本文以长白山人参为研究对象，应用酸性氧化电位水进行杀菌，探讨其对鲜切参片的处理工艺条件及颜色的影响，以期为酸性氧化电位水在人参保鲜加工中的应用奠定基础。

1. 材料与方法

1.1 材料与仪器

三年生鲜人参　每支人参重量约为30~50 g，珲春华瑞参业生物工程股份有限公司；胰蛋白胨、酵母浸粉　均为生物制剂，北京奥博星生物技术有限责任公司；柠檬酸、乳酸、葡萄糖、磷酸二氢钾　均为分析纯，北京化工厂；琼脂粉　生物制剂，广州塞国生物科技有限公司；二氧化氯泡腾片　潍坊市佰特消毒剂有限责任公司。

ZS-AEOW-1500酸性氧化电位水生成器　长春云卫科技有限公司；SX721 pH/ORP测量仪　上海三信仪表厂；AL104型电子分析天平　梅特勒-托利多仪器有限公司；BXM-30R立式压力蒸汽灭菌器、HPX-9272数显电热培养箱　上海博讯实业有限公司医疗设备厂；SW-CJ-1FD洁净工作台　苏州安泰空气技术有限公司；VOSHIN-800R无菌均质器　无锡沃信仪器有限公司；CR-400色差计　深圳市三恩时科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 酸性氧化电位水（AEOW）的制备

应用酸性氧化电位水生成器电解饱和氯化钠溶液15 min，制得酸性氧化电位水。其主要理化指标包括有效氯含量（Available Chlorine Concentration，ACC）为61.3~66.7 mg/L、pH为2.43~2.58和氧化还原电位（Oxidation Reduction Potential，ORP）为1134~1183 mV。其中pH和ORP由pH/ORP测定仪测得；ACC采用碘量法进行测定^[29]，测定过程为：准确量取10.0 mL酸性氧化电位水，置于250 mL碘量瓶中，加入2 moL/L硫酸溶液10 mL，100 g/L碘化钾溶液10 mL，此时溶液出现棕色。盖上盖并振摇摇匀，并加数滴蒸馏水于碘量瓶盖缘，置暗处5 min。打开盖，让盖缘蒸馏水流入瓶内。用硫代硫酸钠溶液（1 moL/L）滴定游离碘，边滴边摇匀，待溶液呈现浅黄色时加入5 g/L淀粉指示剂10滴，溶液立即变蓝色，继续滴定至蓝色消失，即为滴定终点。记录消耗的硫代硫酸钠溶液总量，并将滴定结果用空白试验校正。1 moL/L硫代硫酸钠标准溶液1 mL相当于0.03545 g有效氯，按下面公式计算有效氯含量。

$\rm X=C\times {V}_{1}\times 0.03545\times 1000/{V}_{2}$

(1)

式中：X为有效氯含量，mg/L；C为硫代硫酸钠标准滴定溶液的浓度，moL/L；V₁为滴定消耗硫代硫酸钠溶液体积（减空白），mL；V₂为碘量瓶中酸性氧化电位水的体积，mL。

1.2.2 液体培养基的制备

分别称取胰蛋白胨5.0 g、酵母浸粉2.5 g、葡萄糖1.0 g，加入1000 mL蒸馏水溶解，混匀后用1.0 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至7.0±0.2，于121 ℃高压灭菌20 min，备用。

1.2.3 菌悬液的制备

称取25.0 g鲜人参置于盛有225 mL磷酸盐缓冲溶液的无菌均质袋中，均质3 min，制成1:10的样品匀液。然后吸取25 mL 1:10的样品匀液于盛有225 mL液体培养基的锥形瓶中，在(36±1) ℃、120 r·min⁻¹条件下进行摇床培养48 h。取培养液5 mL于盛有一定体积磷酸盐缓冲溶液的锥形瓶中混匀，即为菌悬液，其浓度为8~9 lg CFU·mL⁻¹。

1.2.4 鲜参切片的染菌

鲜参用自来水清洗，在超净工作台内沥干，切成1.0~1.5 mm鲜参切片，在80 ℃热水中漂烫1 min，迅速冷却至室温，按鲜参切片:菌悬液=1:3 g/mL浸泡20 min后，取出鲜参切片静置1 h，鲜参切片菌落总数控制在7~8 lg CFU·g⁻¹。

1.2.5 单因素实验设计

影响酸性氧化电位水杀菌效果的因素有电解氯化钠浓度、电解时间、料液比、浸泡温度、浸泡时间、pH、有效氯浓度、重复使用次数等，根据预实验结果和实验仪器的实际情况，选择浸泡时间、料液比、浸泡温度、pH四个因素进行单因素实验。

1.2.5.1 浸泡时间对酸性氧化电位水杀菌率的影响

分别取染菌的鲜参切片5份，每份10.0 g，在AEOW中浸泡3、6、9、12、15 min，固定其他因素AEOW体积为80 mL、浸泡温度20 ℃、pH2.5±0.1，测定鲜参切片菌落总数并计算杀菌率。

1.2.5.2 料液比对酸性氧化电位水杀菌率的影响

分别取染菌的鲜参切片5份，每份10.0 g，按照料液比为1:4、1:8、1:12、1:16、1:20 g/mL在AEOW中浸泡，固定其他因素为浸泡时间9 min、浸泡温度20 ℃、pH2.5±0.1，然后测定鲜参切片菌落总数并计算杀菌率。

1.2.5.3 浸泡温度对酸性氧化电位水杀菌率的影响

分别取染菌的鲜参切片5份，每份10.0 g。在浸泡温度为4、10、15、20、25、30 ℃条件下，于AEOW中浸泡，固定其他因素为浸泡时间为9 min、料液比为1:8 g/mL、pH2.5±0.1，然后测定鲜参切片菌落总数并计算杀菌率。

1.2.5.4 pH对酸性氧化电位水杀菌率的影响

分别取染菌的鲜参切片5份，每份10.0 g，在pH为2.5、3.5、4.5、5.5、6.5 AEOW中浸泡，固定其他因素为时间9 min、料液比1:8 g/mL、浸泡温度20 ℃，然后测定鲜参切片菌落总数并计算杀菌率。不同pH的AEOW由加入不同体积1 mol/L氢氧化钠溶液调配制得。

1.2.6 响应面优化试验设计

在单因素实验的基础上，应用Design-Expert 7.0软件，按照Box-Behnken设计原理，以浸泡时间、料液比、浸泡温度为自变量，杀菌率（%）为考察指标进行三因素三水平的响应面优化试验，因素及水平设计见表1。

表 1 响应面设计的因素与水平

Table 1. Factors and levels of response surface design

因素	水平
因素	−1	0	1
X₁浸泡时间（min）	6	9	12
X₂料液比（g/mL）	1:4	1:8	1:12
X₃浸泡温度（℃）	15	20	25

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1.2.7 菌落总数的测定和杀菌率的计算

按照GB 4789.2-2016《食品微生物学检验：菌落总数测定》的方法^[30]测定鲜参切片的菌落总数，经过AEOW浸泡杀菌处理后，按下列公式计算其杀菌率：

$\rm Y(\text{%})=\frac{{N}_{0}-{\text{N}}_{\text{1}}}{{\text{N}}_{\text{0}}}\times \text{100}$

(2)

式中：Y为杀菌率，%； ${\mathrm{N}}_{0}$ 为未浸泡处理的鲜参切片残留菌落总数，CFU·g⁻¹； ${\mathrm{N}}_{1}$ 为酸性氧化电位水浸泡处理过的鲜参切片残留菌落总数，CFU·g⁻¹。

1.2.8 色差的测定

利用色差计测定鲜参切片的颜色，测定参数主要包括亮度值（L^*）、红度值（a^*）和黄度值（b^*）。总色差 $\Delta E$ 值按如下公式计算：

${\Delta E}=\sqrt{{\Delta L}^{*2}+{\Delta a}^{*2}+{\Delta b}^{*2}}$

(3)

式中：L^*表示亮度，L^*=0表示黑色，L^*=100表示白色；a^*>0表示红度，相反则为绿度；b^*>0表示黄度，相反则为蓝度。

1.2.9 对比试验的设计

二氧化氯、柠檬酸和乳酸是食品加工中常用的杀菌剂，应用酸性氧化电位水与100 mg/L二氧化氯溶液、0.5%柠檬酸溶液、0.5%乳酸溶液分别浸泡鲜参切片，即称取4份10.0 g鲜参切片，分别在酸性氧化电位水、100 mg/L二氧化氯溶液、0.5%柠檬酸溶液和0.5%乳酸溶液溶液中浸泡11 min，料液比为1:10 g/mL、浸泡温度为25 ℃，然后测定鲜参切片菌落总数和计算杀菌率。

1.3 数据处理

每组试验重复三次，结果以 $\overline{\mathrm{X}}$ ±SD的形式表示，应用SPSS 17.0软件进行单因素方差分析及Duncan多重比较分析，Design-Exper 7.0软件进行响应面优化试验，Origin 2020软件作图，并进行数据分析，图中不同小写字母代表差异显著（P<0.05）。

2. 结果与分析

2.1 单因素实验结果

2.1.1 浸泡时间对鲜参切片微生物杀菌效果的影响

由图1可知，在3~15 min浸泡时间内，酸性氧化电位水的杀菌率随着浸泡时间的延长而增大，鲜参切片的初始菌落总数为7.47 lg（CFU/g），经过不同的浸泡时间处理后，菌落总数都不同程度地降低。浸泡时间在3~9 min范围，随着浸泡时间的延长，杀菌率显著增大（P<0.05），由88.1%增加至92.0%，菌落总数从6.54 lg（CFU/g）减小到6.31 lg（CFU/g）；浸泡时间在9~15 min范围，杀菌率的变化不显著（P>0.05）。超过9 min后，杀菌率无显著变化，随着浸泡时间的延长会增加有效氯的损失，因此确定9 min为进一步响应面优化试验的0水平。Huang等^[31]用AEOW浸泡处理罗非鱼、Liao等^[32]用微酸性氧化电位水处理金黄色葡萄球菌与大肠杆菌，发现在一定浸泡时间范围内，时间越长，杀菌效果越好，这与本研究结果一致。

图 1 浸泡时间对鲜参切片微生物杀菌效果的影响

注：同一指标，不同字母表示具有显著性差异（P<0.05）；图2~图4同。

Figure 1. Effects of soaking time on microbial germicidal efficacy of fresh-cut ginseng slices

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2.1.2 料液比对鲜参切片微生物杀菌效果的影响

由图2可知，料液比在1:4~1:20 g/mL范围内，杀菌率随着AEOW用量的增多而提高。初始菌落总数为7.46 lg（CFU/g），经过不同体积的AEOW浸泡处理后，菌落总数都有不同程度的降低。料液比从1:4 g/mL变化到1:8 g/mL时，杀菌率显著提高（P<0.05），由83.8%增大到92.9%，菌落总数从6.66 lg（CFU/g）减小到6.31 lg（CFU/g）；料液比从1:8 g/mL变化到1:20 g/mL，杀菌率变化不显著（P>0.05）。当AEOW用量减少时，人参片与酸性氧化电位水的接触不充分，所以杀菌效果减弱；当AEOW用量增多时，人参片与其充分接触，杀菌效果增强；但是人参片与AEOW的接触面积有限，当料液比在1:8 g/mL以后，再增加AEOW的用量，杀菌率变化并不显著，这与王潇等^[33]用酸性氧化电位水浸泡中华管鞭虾、赵德锟等^[34]将微酸性氧化电位水用于宣威火腿上的研究结果一致，因此确定料液比1:8 g/mL为响应面试验进一步优化的0水平。

图 2 料液比对鲜参切片微生物杀菌效果的影响

Figure 2. Effect of material-liquid ratio on microbial germicidal efficacy of fresh-cut ginseng slices

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2.1.3 浸泡温度对鲜参切片微生物杀菌效果的影响

由图3可知，在4~30 ℃范围内，经过不同温度的AEOW浸泡处理后，鲜参切片的菌落总数有不同程度的降低，杀菌率随着浸泡温度的升高而增大。鲜参切片的初始菌落总数为6.43 lg（CFU/g），浸泡温度在4~20 ℃范围内，浸泡9 min后，杀菌率由90.1%逐渐增大到93.7%，菌落总数从6.43 lg（CFU/g）减小到6.28 lg（CFU/g）。当浸泡温度从20 ℃升高到30 ℃，杀菌率稍有减小，但变化不显著（P>0.05），此结果与詹苑等^[27]关于微酸性电解水对鲜野生菌的杀菌效果一致。可因此确定浸泡温度20 ℃为响应面试验进一步优化的0水平。

图 3 浸泡温度对鲜参切片微生物杀菌效果的影响

Figure 3. Effects of soaking temperature on microbical germicidal efficacy of fresh-cut ginseng slices

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2.1.4 pH对鲜参切片微生物杀菌效果的影响

由图4可知，pH在2.5~6.5内，随着pH的增大，杀菌率显著减小（P<0.05），从91.9%降低到43.4%，菌落总数从6.36 lg（CFU/g）增加到7.20 lg（CFU/g）。pH范围为4.0~9.0大部分细菌能够存活，当pH为2.5±0.1时，严重破坏了细菌表面结构中的两性物质（如脂多糖等），导致细胞壁和细胞膜的通透性增大，使胞内物质溢出，破坏了细胞的代谢机能^[35]。pH2.5±0.1时的杀菌率最大，因此不将pH作为响应面试验进一步优化的因素。

图 4 pH对鲜参切片微生物杀菌效果的影响

Figure 4. Effect of pH value on microbical germicidal efficacy of fresh-cut ginseng slices

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2.2 响应面优化试验

2.2.1 回归模型的建立及显著性分析

在单因素实验结果的基础上，确定浸泡时间（X₁）、料液比（X₂）、浸泡温度（X₃）三个因素为Box-Behnken试验的自变量，鲜参切片微生物的杀菌率（Y）为响应值，进行三因素三水平响应面优化试验设计，方案及结果见表2。

表 2 响应面试验设计及结果

Table 2. Design and results for response surface experiment

实验号		编码值		Y（%）
实验号	X₁	X₂	X₃	Y（%）
1	−1	0	1	87.09
2	0	0	0	92.31
3	0	0	0	92.19
4	−1	0	−1	84.47
5	1	−1	0	87.91
6	0	−1	−1	84.73
7	1	0	−1	91.76
8	−1	1	0	88.15
9	1	1	0	92.26
10	0	1	1	92.74
11	0	−1	1	86.46
12	−1	−1	0	76.77
13	1	0	1	93.31
14	0	1	−1	88.74
15	0	0	0	91.47
16	0	0	0	91.25
17	0	0	0	88.97

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应用Design-Expert7.0软件对试验数据进行分析，结果见表3。方差分析结果表明：因素X₁、X₂、X₂²极显著（P<0.01）；因素X₃、X₁X₂、X₁²显著（P<0.05）；因素X₁X₃、X₂X₃、X₃²不显著，因此得到杀菌率对浸泡时间、料液比、浸泡温度的二次多项回归模型如下：

表 3 回归模型的方差分析

Table 3. Variance analysis of the regression model

方差来源	平方和	自由度	均方	F	P
模型	271.53	9	30.17	18.15	0.0005^**
X₁	103.39	1	103.39	62.20	<0.0001^**
X₂	84.63	1	84.63	50.92	0.0002^**
X₃	12.25	1	12.25	7.37	0.0300^*
X₁X₂	12.36	1	12.36	7.43	0.0295^*
X₁X₃	0.29	1	0.29	0.17	0.6906
X₂X₃	1.29	1	1.29	0.78	0.4079
X₁²	16.64	1	16.64	10.01	0.0158^*
X₂²	37.33	1	37.33	22.46	0.0021^**
X₃²	0.036	1	0.036	0.022	0.8868
残差	11.64	7	1.66
失拟项	4.38	3	1.46	0.81	0.5528
纯误差	7.25	4	1.81
总和	283.17	16
注：表示差异显著，P<0.05；*表示差异极显著，P<0.01。

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$\begin{split} \mathrm{Y}\;=\;\;& 91.24+3.60{\mathrm{X}}_{1}\;+\;3.25{\mathrm{X}}_{2}\;+\;1.24{\mathrm{X}}_{3}-1.76{\mathrm{X}}_{1}{\mathrm{X}}_{2}-\\ & 1.99{\mathrm{X}}_{1}^{2}-2.89{\mathrm{X}}_{2}^{2} \\[-15pt]\end{split}$

(4)

各因素的F值可以反映出各因素对试验指标的重要性，F值越大，表明对试验指标的影响越大，即重要性越大。因此，各因素的影响程度大小顺序为浸泡时间>料液比>浸泡温度。

该模型P=0.0005<0.01，差异极显著；失拟项P=0.5528>0.05，差异不显著；决定系数R²为0.9589大于0.9，说明该模型与实际拟合良好，自变量与响应值之间的线性关系显著，可用于AEOW对鲜参切片微生物杀菌工艺试验的预测；模型的校正决定系数R_Adj²=0.9061，表明试验拟合程度良好，可以用来确定和预测酸性氧化电位水的杀菌工艺条件。

2.2.2 响应曲面分析

利用Design-Expert 7.0软件对回归模型构建响应面及其等高线图，分析各因素对杀菌率的影响，从等高线图可以看出两个自变量之间交互作用的显著程度，其中圆形表示交互作用不明显，椭圆形表示两个自变量之间交互作用明显。由图5可知，浸泡时间和料液比的等高线图为椭圆形，表明浸泡时间和料液比的交互作用显著，其他交互作用不显著。

图 5 各因素间交互作用对酸性氧化电位水杀菌率影响的响应面图

Figure 5. Response surface diagram of the interaction of various factors on sterilization rate of acidic electrolyzed-oxidizing water

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2.2.3 最佳杀菌条件的确定及验证试验

由回归模型表达式（4）得到酸性氧化电位水的最佳杀菌条件为料液比为1:9.81 g/mL、浸泡时间为10.91 min、浸泡温度为25 ℃，在此条件下的杀菌率为94.3%。综合考虑到实际操作条件，将最佳杀菌条件调整为料液比为1:10 g/mL、浸泡时间为11 min、浸泡温度为25 ℃，在此条件下进行三次验证试验，杀菌率为94.4%±0.6%。实际测定值与理论预测值的相对误差为0.13%，说明试验结果与模型拟合良好，该响应面法得到的酸性氧化电位水最佳杀菌工艺条件可靠，可用于鲜参切片的杀菌工艺。

2.3 酸性氧化电位水处理对鲜参切片色泽的影响

鲜参切片经酸性氧化电位水处理前后的L^*、a^*、b^*如表4所示，均无显著差异（P>0.05）；浸泡处理后ΔE值为2.75±0.91，表示浸泡处理后总色差值变化较小。综上证明酸性氧化电位水浸泡处理后的人参片色泽无明显变化。

表 4 鲜参切片在酸性氧化电位水中浸泡前后的色差

Table 4. Color difference of fresh-cut ginseng slices soaked in acidic electrolyzed-oxidizing water

色差值	${L}^{*}$	${a}^{*}$	${b}^{*}$	${\Delta E}$
浸泡处理前	85.14±1.23^a	−1.28±0.13^a	14.59±0.40^a	−
浸泡处理后	83.29±1.14^a	−0.77±0.19^a	12.86±1.88^a	2.75±0.91
注：同列不同小写字母表示具有显著性差异（P<0.05）；表5同。

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经酸性氧化电位水浸泡处理前后，鲜参切片的表面色泽如图6所示，可以看出无明显差别。

图 6 酸性氧化电位水浸泡前后鲜参切片的色泽

注：a：浸泡处理前；b：浸泡处理后。

Figure 6. Color of fresh-cut ginseng slices soaked in acidic electrolyzed-oxidizing water

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2.4 对比试验结果

应用100 mg/L的二氧化氯溶液、0.5%的柠檬酸溶液、0.5%的乳酸溶液在浸泡时间11 min、料液比1:10 g/mL、浸泡温度25 ℃条件下对鲜参切片进行杀菌，不同处理的杀菌效果的对比结果如表5所示。由表5可知，与其他三种杀菌剂相比，AEOW的杀菌率分别提高了24.5%、27.8%、30.7%，说明AEOW的杀菌效果显著。

表 5 不同杀菌剂处理鲜参切片的杀菌效果

Table 5. Sterilization effects of fresh-cut ginseng slices treated by different bactericides

杀菌剂	ORP（mV）	pH	ACC（100 mg/L）	杀菌率（%）
酸性氧化电位水	1170	2.5	63.5	94.4±0.61^a
100 mg/L二氧化氯	730	5.9	100.0	71.3±1.15^b
0.5%柠檬酸	900	2.5	0	68.2±0.92^c
0.5%乳酸	800	2.4	0	65.4±0.98^d

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3. 结论

本文应用酸性氧化电位水对鲜参切片进行了杀菌试验研究，以浸泡时间、料液比和浸泡温度为影响因子，杀菌率为评价指标，进行三因素三水平的响应面优化试验，得到酸性氧化电位水的最佳杀菌条件，并建立了鲜参切片微生物杀菌的二次多项式数学模型。酸性氧化电位水的最佳杀菌条件为: 料液比1:10 g/mL、浸泡时间11 min、浸泡温度25 ℃，在此优化条件下的杀菌率为94.40%±0.61%，且浸泡处理后鲜参切片色泽无显著变化。与其他常用的杀菌剂相比，酸性氧化电位水的杀菌率显著提高了24.5%~30.7%（P<0.05）。同时酸性氧化电位水的制备工艺简单，现制现用，成本低廉；而且安全无毒、无残留；对环境无污染，适合工业化应用。因此，酸性氧化电位水处理是一种有效的杀菌方式，能够为人参、果蔬类农产品的深加工和保鲜贮藏提供一种非热加工方法。

图 1 浸泡时间对鲜参切片微生物杀菌效果的影响

注：同一指标，不同字母表示具有显著性差异（P<0.05）；图2~图4同。

Figure 1. Effects of soaking time on microbial germicidal efficacy of fresh-cut ginseng slices

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图 2 料液比对鲜参切片微生物杀菌效果的影响

Figure 2. Effect of material-liquid ratio on microbial germicidal efficacy of fresh-cut ginseng slices

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图 3 浸泡温度对鲜参切片微生物杀菌效果的影响

Figure 3. Effects of soaking temperature on microbical germicidal efficacy of fresh-cut ginseng slices

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图 4 pH对鲜参切片微生物杀菌效果的影响

Figure 4. Effect of pH value on microbical germicidal efficacy of fresh-cut ginseng slices

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图 5 各因素间交互作用对酸性氧化电位水杀菌率影响的响应面图

Figure 5. Response surface diagram of the interaction of various factors on sterilization rate of acidic electrolyzed-oxidizing water

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图 6 酸性氧化电位水浸泡前后鲜参切片的色泽

注：a：浸泡处理前；b：浸泡处理后。

Figure 6. Color of fresh-cut ginseng slices soaked in acidic electrolyzed-oxidizing water

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表 1 响应面设计的因素与水平

Table 1 Factors and levels of response surface design

因素	水平
因素	−1	0	1
X₁浸泡时间（min）	6	9	12
X₂料液比（g/mL）	1:4	1:8	1:12
X₃浸泡温度（℃）	15	20	25

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表 2 响应面试验设计及结果

Table 2 Design and results for response surface experiment

实验号		编码值		Y（%）
实验号	X₁	X₂	X₃	Y（%）
1	−1	0	1	87.09
2	0	0	0	92.31
3	0	0	0	92.19
4	−1	0	−1	84.47
5	1	−1	0	87.91
6	0	−1	−1	84.73
7	1	0	−1	91.76
8	−1	1	0	88.15
9	1	1	0	92.26
10	0	1	1	92.74
11	0	−1	1	86.46
12	−1	−1	0	76.77
13	1	0	1	93.31
14	0	1	−1	88.74
15	0	0	0	91.47
16	0	0	0	91.25
17	0	0	0	88.97

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表 3 回归模型的方差分析

Table 3 Variance analysis of the regression model

方差来源	平方和	自由度	均方	F	P
模型	271.53	9	30.17	18.15	0.0005^**
X₁	103.39	1	103.39	62.20	<0.0001^**
X₂	84.63	1	84.63	50.92	0.0002^**
X₃	12.25	1	12.25	7.37	0.0300^*
X₁X₂	12.36	1	12.36	7.43	0.0295^*
X₁X₃	0.29	1	0.29	0.17	0.6906
X₂X₃	1.29	1	1.29	0.78	0.4079
X₁²	16.64	1	16.64	10.01	0.0158^*
X₂²	37.33	1	37.33	22.46	0.0021^**
X₃²	0.036	1	0.036	0.022	0.8868
残差	11.64	7	1.66
失拟项	4.38	3	1.46	0.81	0.5528
纯误差	7.25	4	1.81
总和	283.17	16
注：表示差异显著，P<0.05；*表示差异极显著，P<0.01。

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表 4 鲜参切片在酸性氧化电位水中浸泡前后的色差

Table 4 Color difference of fresh-cut ginseng slices soaked in acidic electrolyzed-oxidizing water

色差值	${L}^{*}$	${a}^{*}$	${b}^{*}$	${\Delta E}$
浸泡处理前	85.14±1.23^a	−1.28±0.13^a	14.59±0.40^a	−
浸泡处理后	83.29±1.14^a	−0.77±0.19^a	12.86±1.88^a	2.75±0.91
注：同列不同小写字母表示具有显著性差异（P<0.05）；表5同。

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表 5 不同杀菌剂处理鲜参切片的杀菌效果

Table 5 Sterilization effects of fresh-cut ginseng slices treated by different bactericides

杀菌剂	ORP（mV）	pH	ACC（100 mg/L）	杀菌率（%）
酸性氧化电位水	1170	2.5	63.5	94.4±0.61^a
100 mg/L二氧化氯	730	5.9	100.0	71.3±1.15^b
0.5%柠檬酸	900	2.5	0	68.2±0.92^c
0.5%乳酸	800	2.4	0	65.4±0.98^d

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1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.2 实验方法
1.2.1 酸性氧化电位水（AEOW）的制备
1.2.2 液体培养基的制备
1.2.3 菌悬液的制备
1.2.4 鲜参切片的染菌
1.2.5 单因素实验设计
1.2.5.1 浸泡时间对酸性氧化电位水杀菌率的影响
1.2.5.2 料液比对酸性氧化电位水杀菌率的影响
1.2.5.3 浸泡温度对酸性氧化电位水杀菌率的影响
1.2.5.4 pH对酸性氧化电位水杀菌率的影响
1.2.6 响应面优化试验设计
1.2.7 菌落总数的测定和杀菌率的计算
1.2.8 色差的测定
1.2.9 对比试验的设计
1.3 数据处理
2. 结果与分析
2.1 单因素实验结果
2.1.1 浸泡时间对鲜参切片微生物杀菌效果的影响
2.1.2 料液比对鲜参切片微生物杀菌效果的影响
2.1.3 浸泡温度对鲜参切片微生物杀菌效果的影响
2.1.4 pH对鲜参切片微生物杀菌效果的影响
2.2 响应面优化试验
2.2.1 回归模型的建立及显著性分析
2.2.2 响应曲面分析
2.2.3 最佳杀菌条件的确定及验证试验
2.3 酸性氧化电位水处理对鲜参切片色泽的影响
2.4 对比试验结果
3. 结论

1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
1.2 实验方法
1.2.1 酸性氧化电位水（AEOW）的制备
1.2.2 液体培养基的制备
1.2.3 菌悬液的制备
1.2.4 鲜参切片的染菌
1.2.5 单因素实验设计
1.2.5.1 浸泡时间对酸性氧化电位水杀菌率的影响
1.2.5.2 料液比对酸性氧化电位水杀菌率的影响
1.2.5.3 浸泡温度对酸性氧化电位水杀菌率的影响
1.2.5.4 pH对酸性氧化电位水杀菌率的影响
1.2.6 响应面优化试验设计
1.2.7 菌落总数的测定和杀菌率的计算
1.2.8 色差的测定
1.2.9 对比试验的设计
1.3 数据处理
2. 结果与分析
2.1 单因素实验结果
2.1.1 浸泡时间对鲜参切片微生物杀菌效果的影响
2.1.2 料液比对鲜参切片微生物杀菌效果的影响
2.1.3 浸泡温度对鲜参切片微生物杀菌效果的影响
2.1.4 pH对鲜参切片微生物杀菌效果的影响
2.2 响应面优化试验
2.2.1 回归模型的建立及显著性分析
2.2.2 响应曲面分析
2.2.3 最佳杀菌条件的确定及验证试验
2.3 酸性氧化电位水处理对鲜参切片色泽的影响
2.4 对比试验结果
3. 结论

参考文献(35)

施引文献

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酸性氧化电位水处理对鲜参切片的杀菌效果及色泽的影响

作者简介: 徐艳阳（1972−），女，博士，副教授，研究方向：农产品加工及贮藏，E-mail：xuyy@jlu.edu.cn

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