紀淑娟，王晨陽，陳 雪

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽110161）

固體二氧化氯果疏保鮮劑適宜配方的研究

紀淑娟，王晨陽，陳 雪

（沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽110161）

主要研究了酸化劑、粘合劑、吸水劑等因素對固體二氧化氯釋放速率的影響。實驗結(jié)果表明，酸化劑作為釋放助劑能活化固體二氧化氯，使其釋放出氣態(tài)二氧化氯，其中，酸化劑D的效果好于其他種類酸化劑；粘合劑和吸水劑A作為緩釋助劑可以有效控制二氧化氯的釋放速度；緩釋效果最佳的藥劑配方為：二氧化氯與酸化劑D的質(zhì)量配比為3∶7，二氧化氯與全部助劑的質(zhì)量配比為1∶3。

二氧化氯，緩慢釋放，粘合劑，吸水劑

二氧化氯（ClO2）是一種具有刺激性的不穩(wěn)定的黃綠色氣體，其微生物殺菌能力是氯氣的2.5倍，對多種細菌都有很好的殺菌效果，且不產(chǎn)生致癌性，是聯(lián)合國衛(wèi)生組織確認的A1級理想消毒殺菌劑［1］，在飲用水處理、空氣凈化中廣泛應(yīng)用。在我國，二氧化氯已被列入食品添加劑范疇（GB-2760）［2-3］，用于食品防霉，主要用于水果蔬菜以及魚類的加工保鮮中。目前使用的二氧化氯產(chǎn)品可分為穩(wěn)定性二氧化氯溶液和二氧化氯固體制劑兩大類，其中，二氧化氯溶液是一種液體制劑，其中的二氧化氯含量較低，應(yīng)用在食品處理方面常帶來諸多不便。相對之下，固體二氧化氯制劑除了具有操作簡單，二氧化氯含量高、性質(zhì)穩(wěn)定、運輸及使用方便等優(yōu)點外，有時也具有一些特殊功能，例如緩釋功能等［4］。固體二氧化氯制劑只有經(jīng)活化處理后才能釋放出具有殺菌作用的氣態(tài)二氧化氯，而用于果蔬保鮮的固體二氧化氯制劑若釋放速度過快，又會造成短時間內(nèi)二氧化氯濃度過高，對保鮮的果蔬造成傷害。因此，既能釋放又適當(dāng)控制其釋放速度是固體二氧化氯用于果蔬保鮮的關(guān)鍵。本文以固體二氧化氯為主要制劑，通過研究復(fù)配不同種類和比例的酸活化劑、粘合劑和吸水劑對二氧化氯釋放效果的影響，確定固體二氧化氯果蔬保鮮劑的適宜配方。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

二氧化氯 購于北京博邦食品配料有限公司；灰霉（Botrytis cinerea） 由葡萄分離，鑒定參照相關(guān)真菌鑒定手冊；PDA培養(yǎng)基 馬鈴薯200g、葡萄糖20g、瓊脂20g、水1000mL，121℃滅菌30min；酸化劑（A、B、C、D分別為草酸、檸檬酸、偏磷酸、酒石酸）、粘合劑（硬脂酸鈉）、吸水劑（A、B分別為氯化鈣、碳酸鈣）、甲基橙、溴化鉀、鹽酸 均為化學(xué)純。

TU-1810紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；水浴鍋，無菌操作臺。

1.2 實驗方法

1.2.1 二氧化氯濃度的測定方法 將固體二氧化氯與全部助劑混合包裝，放入500mL玻璃瓶中，瓶中加入1mL水，不要使藥包接觸到水。蓋上膠塞，膠塞上插入連有膠皮的玻璃管，用夾子將膠皮口夾緊，放入0℃的冰柜中，測定時用針管取50mL氣體注入10mL水中，制成二氧化氯溶液。采用退色型間接分光光度法測定ClO2含量［5］。

1.2.2 病原菌懸浮液的制備 將灰霉菌接種于PDA培養(yǎng)基上，在25℃條件下培養(yǎng)3d，取活化好的菌種，用無菌水制成106～107cfu/mL的菌懸液，備用。

1.2.3 平板抑菌方法 在無菌的條件下，將滅菌后的PDA培養(yǎng)基倒入直徑9cm的培養(yǎng)皿中，取另外在PDA培養(yǎng)基上生長5～7d（菌絲均勻布滿培養(yǎng)基表面）的供試菌種，用直徑為5mm的無菌的打孔器在上述菌落邊緣切下帶菌培養(yǎng)基，待上述培養(yǎng)基冷凝后，用接種針每皿一餅分別移入培養(yǎng)基中，將滅菌后的藥包黏貼在平板蓋上，用保鮮膜將平板封口，置于0℃的冰柜中培養(yǎng)，每個藥品濃度重復(fù)3個，對照為空白不加藥。每5d分別測量處理組和對照組菌落直徑，待對照組培養(yǎng)皿中的菌絲體長滿后，停止測量。按照十字交叉法測量處理組和對照組菌落直徑，取其平均值為菌落的大小［6］。

1.2.4 活體抑菌實驗 選擇外觀整齊、無病蟲害和機械損傷害的葡萄果實，用自來水沖洗干凈，晾干后在超凈工作臺上用紫外燈照射30min，備用。

用接種針在葡萄上刺3mm（寬）×4mm（深）的傷口，將傷口表面晾干，接種灰霉菌懸液15μL。待傷口晾干后將其放在0.04mm厚度的塑料袋中，加入一定量的固體二氧化氯保鮮劑，密封，然后轉(zhuǎn)入0℃冷庫中存放。7d后每隔5d統(tǒng)計果實病斑直徑，一次處理接種15個果實，3次重復(fù)。對照為不加藥處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同酸化劑對二氧化氯釋放效果的影響

固體二氧化氯本身性質(zhì)穩(wěn)定，添加酸化劑后才能釋放出氣態(tài)二氧化氯，從而達到抑菌保鮮的效果。

圖1 不同酸化劑對二氧化氯釋放效果的影響

實驗中未添加酸化劑的固體二氧化氯本身不能釋放，選用的四種酸化劑均能活化固體二氧化氯，使之完全釋放出來，但添加的酸化劑種類不同，二氧化氯氣體的釋放速率不同，其中，添加A和C酸化劑的處理釋放速度很快，在處理后第10d二氧化氯氣體濃度達到高峰，但在高峰后二氧化氯氣體濃度迅速降低。添加B酸化劑的處理，前期二氧化氯釋放速率很低，15d后速率迅速提高，在處理20d時二氧化氯氣體濃度達到高峰，之后濃度迅速降低。添加D酸化劑的處理，在反應(yīng)前期，二氧化氯氣體濃度始終平穩(wěn)升高，在25d時釋放量達到較高水平，之后釋放量緩慢降低?？紤]到果蔬保鮮劑對二氧化氯釋放速率的要求，選擇持續(xù)以一定水平釋放的處理為宜。因此，本實驗選擇添加D酸化劑為最佳處理。

2.2 酸化劑添加量對二氧化氯釋放效果的影響

對于選定的D酸化劑設(shè)置5種添加量配比，觀察添加量不同的酸化劑對二氧化氯釋放效果的影響，以選出二氧化氯與酸化劑的適宜配比。

當(dāng)二氧化氯含量一定時，不同添加量的酸化劑使二氧化氯的釋放濃度有所不同。如圖2所示，釋放濃度的穩(wěn)定性0.7g＞0.6g＞0.8g＞0.5g＞0.4g，其原因是固體二氧化氯的活化是靠固體顆粒表面的酸活化劑由外及里逐步擴散，與內(nèi)部穩(wěn)定的二氧化氯起活化反應(yīng)進行的。由實驗可知，隨著活化的進行，當(dāng)擴散至顆粒內(nèi)部的酸活化劑量超過穩(wěn)定性二氧化氯充分活化所需要的量時，酸活化劑量增加，而活化反應(yīng)的速率不再增加，反而會使二氧化氯氣體反向擴散的阻力增加，導(dǎo)致二氧化氯氣體宏觀釋放速率下降。因此在不影響二氧化氯釋放濃度的情況下，二氧化氯與酸化劑的適宜配比為3∶7。

圖2 酸化劑添加量對二氧化氯釋放效果的影響

2.3 緩釋助劑對二氧化氯釋放效果的影響

僅添加酸化劑的處理使得二氧化氯釋放速度過快，短時間內(nèi)氣體濃度過高，容易對保鮮的果蔬造成傷害，因此需加入緩釋助劑使保鮮劑能夠維持穩(wěn)定適宜的釋放速率。

2.3.1 粘合劑對二氧化氯緩釋效果的影響 此粘合劑具有良好的粘合性和潤滑性，溶液水解呈堿性，因為二氧化氯在酸性條件下釋放速度較快，因此添加此粘合劑可減緩二氧化氯的釋放速度。從圖3可知，添加粘合劑處理的二氧化氯的釋放高峰低于單獨添加酸化劑的處理，但其釋放高峰出現(xiàn)的時間晚于未添加粘合劑的處理。由此可見，添加粘合劑可以有效地減緩二氧化氯的釋放速度。添加不同比例的粘合劑對釋放速率無明顯影響，因此，選擇最小劑量0.1g即可。

圖3 粘合劑對二氧化氯緩釋效果的影響

2.3.2 兩種吸水劑對二氧化氯緩釋效果的比較 隨著反應(yīng)的進行，二氧化氯的釋放速度也會隨之減弱，但二氧化氯易與水反應(yīng)，因此通過添加具有吸水性的緩釋助劑，吸收空氣中的水分，可以使固體二氧化氯在反應(yīng)后期仍維持一定的釋放濃度，以達到長期抑菌的目的。

從圖4可見，當(dāng)二氧化氯及酸化劑含量相同時，添加吸水劑A處理的二氧化氯的釋放高峰略高于添加吸水劑B的處理。原因是由于兩種填充物質(zhì)的分子物性以及空隙率不同，使得與二氧化氯分子之間相互作用力不同，從而影響了其釋放速度。此外，吸水劑A的性質(zhì)更加穩(wěn)定，且價格較吸水劑B低，因此，考慮到滿足緩慢釋放且節(jié)約成本的目的，選擇添加0.1g的吸水劑A為宜。

圖4 兩種吸水劑緩釋效果的比較

綜合上述實驗結(jié)果可知，添加粘合劑和吸水劑可有效地控制二氧化氯的釋放速率，使得二氧化氯能較長時間維持一定的氣體濃度。固體二氧化氯果蔬保鮮劑的適宜配方為：二氧化氯與酸化劑D的質(zhì)量配比為3∶7，二氧化氯與全部助劑的質(zhì)量配比為1∶3。

2.4 固體二氧化氯保鮮劑的抑菌效果

將上述實驗篩選確定的適宜保鮮劑進行平板抑菌實驗，以未加保鮮劑的處理作為對照，研究適宜保鮮劑的抑菌效果。

如圖5所示，篩選確定的適宜保鮮劑對灰霉有較好的抑制作用，但不能完全抑制其生長。

圖5 固體二氧化氯保鮮劑的緩釋規(guī)律及抑菌效果

2.5 固體二氧化氯保鮮劑對葡萄的抑菌效果

固體二氧化氯對葡萄有傷接種灰霉后引起的病斑直徑的抑制效果參見圖6。40d時，處理有傷接種葡萄的病斑直徑為2.3cm，而對照（ck）的直徑為3.5cm，說明實驗所加入的一定量的保鮮劑能較好地抑制灰霉對葡萄的侵染。

圖6 固體二氧化氯保鮮劑對葡萄的抑菌效果

3 結(jié)論與討論

本實驗研究結(jié)果表明，單純的固體二氧化氯無法釋放，添加活化劑后可以使其釋放，比較分析結(jié)果表明，酸化劑D為最適宜選擇，添加粘合劑和吸水劑可以有效地控制二氧化氯的釋放速率，達到緩慢釋放、持久保鮮的效果。二氧化氯與酸化劑的適宜質(zhì)量配比為3∶7，粘合劑用量選擇最低劑量0.1g，果蔬保鮮劑的適宜配方為固體二氧化氯與全部助劑按1∶3比例混合所得。此保鮮劑對葡萄灰霉有一定的抑制作用。

二氧化氯是新型消毒殺菌劑，在美國、加拿大、日本等國家己得到廣泛應(yīng)用。但由于價格較高、穩(wěn)定性較差、使用不便等原因，在我國還未得到普及［7］，因此研究穩(wěn)定性固體二氧化氯的釋放規(guī)律及抑菌效果可以為其開發(fā)利用提供一些依據(jù)。

［1］盛瑋，薛建平，張愛民，等.二氧化氯在葡萄保鮮中的應(yīng)用研究［J］.生物學(xué)雜志，2005，22（2）：43-44.

［2］Du J H，F(xiàn)U M R，LI M M，et al.Effects of Chlorine Dioxide Gas on Postharvest Physiology and Storage Quality of Green Bell Pepper［J］.Agricultural Sciences in China，2007，6（2）：214-219.

［3］Fu M R，Du J H.The application of chlorine dioxide in food fresh-keeping［J］.Food and Fermentation Industries，2004，30（8）：113-116.

［4］賀啟環(huán)，冀周英，索娜.二氧化氯固體制劑的開發(fā)研究進展［J］.化工標準計量質(zhì)量，2004（9）：25-29.

［5］趙金玉，張鑫.退色型間接分光光度法測定水中二氧化氯含量［N］.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1994，21（2）：206-209.

［6］關(guān)文強，李淑芬.丁香油對果蔬菜后病原菌抑制效應(yīng)研究［J］.食品科學(xué)，2005，26（12）：227-230.

［7］高磊紅，雷和穩(wěn)，郭光美，等.固體二氧化氯的制備方法和穩(wěn)定性研究［J］.河北化工，2003（4）：29-30.

Study on the formula of immobilized chlorine dioxide preservative

JI Shu-juan，WANG Chen-yang，CHEN Xue
（College of Food Science，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110161，China）

The effects of such factors as acidic activator，bond and absorbent etc on the release rate of immobilized chlorine dioxide were studied.The results showed that acidic reagent could activate immobilized and made it release chlorine dioxide.Acidic reagent D was the best one among four types of acidic reagent used.The release rate could be effectively controlled by adding bond and absorbent reagent A.The optimum formula was that immobilized chlorine dioxide mixed with releaser at the ratio of 3∶7.The optimum ratio of immobilized chlorine dioxide to aid reagent was 1∶3.

chlorine dioxide；slow-release；bond；absorbent

TS255.3

A

1002-0306（2010）07-0327-03

2009-12-15

紀淑娟（1960-），女，教授，博士，主要從事食品質(zhì)量控制方向的教學(xué)與科研工作。

十一五國家科技支撐計劃項目（2006BAD30B01）。