无花果防腐保鲜的电解式臭氧水工艺技术研究

张 露，刘腊梅，叶 莉，尹 盼，朱东兴

（常熟理工学院 生物与食品工程学院，江苏 常熟 215500）

无花果属硒、钙和纤维素含量较高果品，营养与药用价值高［1］. 然而受果实结构等影响，采后极易受微生物感染而腐烂变质［2］，制约其运销及产业发展．采用物理、化学、生物、复合技术等［3］保鲜无花果均有一定报道，其中臭氧（臭氧水）作为一种物理保鲜技术，具有广谱防腐灭菌性和抑制果蔬衰老的作用［3］，在欧美等国已商业应用［4］. 我们前期用电晕法产生的臭氧结合乙烯吸收剂［5］、不同频次臭氧处理无花果［6］均取得一定效果．在臭氧产生方法中，（去离子水）电解法较紫外照射法和化学放射法所获臭氧浓度高，且没有电晕法产生的有害副产物氮化物问题，应用前景较好［7］. 目前尚未见电解法产生的臭氧水保鲜无花果的研究报道. 本研究拟以电解法臭氧水对无花果进行处理，确定最佳的处理浓度与时间，旨在为高效安全的电解法臭氧水用于无花果保鲜及常温物流贮运提供应用参考.

1 材料与方法

1.1 试验材料

无花果品种为‘玛斯义·陶芬’，2018年7月28日采自本地区生态果园. 选择新鲜无损伤、7～8成成熟度、大小一致的果实及时运回实验室处理.

1.2 主要仪器

TW-PWP200型纯水处理系统（上海沃迪自动化装备股份有限公司）；QCQJ-1-3型电解式臭氧气机（武汉威蒙环保科技有限公司）；HPSJ-25型臭氧气液混配机（武汉威蒙环保科技有限公司）.

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程

果实筛选并分组→不同浓度臭氧水制备→果实臭氧水防腐保鲜处理→晾干包装→常温贮藏→样品定期评估.

1.3.2 操作要点

（1）果实筛选并分组：筛选成熟度一致、大小相当的无花果果实，每试验组取15个进行处理.

（2）不同浓度臭氧水制备：严格按照QCQJ-1-3型电解式臭氧气机操作说明，以新型质子交换膜（PEM）用低压直流电电解电导率小于3.0 μS/cm的高纯去离子水，产生的臭氧以HPSJ-25型臭氧气液混配机制成相应浓度，臭氧水现制现用.

（3）果实臭氧水防腐保鲜处理：在超净操作间，将分选好的每组无花果迅速浸泡在相应浓度的臭氧水中一段时间. 影响臭氧水保鲜效果的主要因素为处理浓度与时间，因此以这两个因素作为试验因素，以果实腐烂率、贮藏寿命为评价指标，确定每个单因素的优化中心，在此基础上，以果实腐烂率和贮藏寿命的综合评分为评估指标，以臭氧水处理时间（A）、处理浓度（B）为考查变量，设置空列误差项（C）， 进行三因素三水平L9（33）空列正交设计及其优化分析（见表1、表2、表3），确定无花果防腐保鲜的最佳工艺条件.

（4）晾干包装、常温贮藏及效果评估：在超净工作间，将处理的无花果常温晾干，（PE）塑料袋分装并热合封口，每组处理分3袋，单袋5个果实，置室温（30 ℃±5 ℃）模拟常温物流贮运条件，定期测定果实腐烂率、贮藏寿命及其保鲜综合分值.

1.3.3 指标及测定方法

（1）腐烂率测定 ：参照欧高政等［8］的方法 .

腐烂率=∑(腐烂级别×该级别果实数量)/(最高腐烂级别×总果实数)×100%

（2）贮藏寿命测定

借鉴陈蔚辉等［9］、杜传来等［10］的评定标准与方法.

（3）防腐保鲜综合评分

以腐烂率和贮藏寿命两个指标（权重系数分别为0.5，0.5）的综合评分作为评定指标，以优化无花果臭氧水处理的最佳工艺条件，综合评分越接近1为效果越好.

式中：Xmin——正交设计各试验组中腐烂率的最低值，Xi——各组腐烂率的测定值；Zmax——正交设计各试验组中贮藏寿命的最大值，Zi——各组贮藏寿命的测定值.

1.4 数据统计与分析

本试验测定指标取样以各处理包装袋为单位，重复3次，取平均值，所得数据均采用Excel软件进行处理、分析与作图，采用SPSS 17.0统计软件进行差异显著性检验.

2 结果与分析

2.1 单因素试验

2.1.1 电解式臭氧水处理浓度对无花果防腐保鲜效果的影响

在电解式臭氧水处理时间为7 min 时，研究臭氧水不同浓度（11，14，18，22，26 mg/L）对无花果防腐保鲜效果的影响，结果见图1与图2. 由图1可知，随着臭氧水处理浓度的增加，果实腐烂率呈先下降后略微上升的趋势，在浓度为22 mg/L时腐烂率最低. 由图2可知，无花果的贮藏寿命随臭氧水处理浓度的增加，呈先增加后降低的规律，在浓度为22 mg/L时，果实贮藏寿命值最大，与腐烂率抑制的最佳中心点浓度一致（图1）. 可能是臭氧水浓度过高（高于22 mg/L）会加速氧化衰老，因此，取22 mg/L臭氧水浓度为后续优化试验中心点.

2.1.2 电解式臭氧水处理时间对无花果防腐保鲜效果的影响

在电解式臭氧水处理浓度为18 mg/L的条件下，探讨电解式臭氧水不同处理时间（1.25，3.5，7，15，30 min）对无花果防腐保鲜效果的影响，结果如图3、图4所示.随着臭氧水处理时间的延长，无花果腐烂率总体呈现先下降后上升的规律，处理7 min时果实腐烂率最低（图3）；果实贮藏寿命则随臭氧水处理时间增加，呈现先增加后降低的趋势，处理时间为7 min时果实贮藏寿命亦最大（图4）. 电解式臭氧水防腐处理时间7 min后存在腐烂率上升、贮藏寿命下降的原因，可能是处理时间过长导致无花果内部出现未知的不可逆氧化损伤. 所以选择处理时间为7 min作为后续优化试验的中心点.

2.2 无花果防腐保鲜的电解式臭氧水处理工艺参数优化

根据上述单因素结果，采用正交试验研究臭氧水处理时间与浓度因素对无花果防腐保鲜的影响，正交因素水平设计见表1，试验结果见表2、表3，方差分析见表4．

图1 不同浓度臭氧水处理无花果腐烂率变化

图2 不同浓度臭氧水处理无花果贮藏寿命变化

由表3可知，臭氧水各处理因素对果实腐烂率、贮藏寿命及其防腐保鲜综合分值影响的主次顺序一致，均为A（臭氧水处理时间）＞B（臭氧水处理浓度）＞C（空列误差项）. 控制腐烂率较好的臭氧水处理条件为A2B1，控制果实贮藏寿命较好的臭氧水处理条件为A1B3，而对果实防腐保鲜综合分值最佳的臭氧水处理条件为A1B3, 即浓度为24 mg/L的电解式臭氧水处理无花果5 min. 该组合正好出现在试验结果表2中，是其综合评分最高的第3组．

由表4方差分析可知，臭氧水处理浓度、处理时间对无花果果实腐烂率、贮藏寿命、防腐保鲜综合评分的影响，在各自因素内不同处理水平间均达到了显著性差异程度（F＞F0.05). 其中臭氧水处理时间的不同水平对腐烂率和贮藏寿命的影响达到了极显著差异程度（F＞F0.01)，说明臭氧水浓度与时间各因素内水平的选取对上述评估指标影响较大，需严格控制处理水平.

图3 不同时间臭氧水处理无花果腐烂率的变化

图4 不同时间臭氧水处理无花果贮藏寿命变化

表1 正交试验因素水平表

表2 正交试验与结果

2.3 验证实验

根据上述单因素与正交试验确定的无花果电解式臭氧水防腐保鲜最佳处理条件，进行3次重复验证实验，得到果实腐烂率平均值为29.95%、贮藏寿命为6 d，防腐保鲜综合分值优于正交表中其他各组，证实了此优化结果的可靠性. 此外，与未处理的对照组相比，该臭氧水最佳条件处理的果实，腐烂率显著降低55.67%，贮藏寿命提高1倍，对果实防腐保鲜效果较好.

3 结论

表3 正交试验极差分析结果

从引起无花果腐烂导致贮藏寿命减少的诱因入手，采用安全、高效的电解式臭氧水物理防腐手段，兼顾对果实防腐品质与寿命两方面评估，研究了处理浓度与时间对模拟常温物流贮运期果实贮藏寿命、腐烂率及其综合分值的影响．通过单因素与正交试验及方差分析，获得无花果防腐保鲜的电解式臭氧水最佳处理条件. 即无花果在超净工作间中，以浓度为24 mg/L的臭氧水处理5 min，无菌环境自然晾干，再PE袋包装，可使其常温贮藏寿命较对照组提高1倍、腐烂率降低55.67%，防腐保鲜综合效果较好，对该品种无花果电商销售等常温物流贮运具有重要的应用参考价值.

表4 腐烂率、贮藏寿命及综合评分方差分析结果