果蔬保鲜新技术研究进展_励建荣

果蔬保鲜新技术研究进展 励建荣 朱丹实 渤海大学 化学化工与食品安全学院 辽宁 锦州 辽宁省食品安全重点实验室 辽宁 锦州 辽宁省 食品贮藏加工及质量安全控制工程技术研究中心 辽宁 锦州 摘要 近年来 中国的果蔬产业取得了巨大成就 果蔬保鲜技术也得到了长足发展 然而随着人 们生活水平的不断提高以及对食品安全问题的普遍关注 对果蔬保鲜产业也提出了新的要求 即 天然 安全 营养 因而果蔬保鲜新技术研究很受关注 作者分析了国内外果蔬保鲜技术的综合 情况和安全状况 提出了中国果蔬保鲜新技术的研究方向 旨在为同行提供一定的借鉴和参考 关键词 果蔬 保鲜 新技术 研究进展 中图分类号 文献标志码 文章编号 收稿日期 基金项目 国家杰出青年科学基金项目 辽宁省教育厅项目 作者简介 励建荣 男 浙江慈溪人 工学博士 教授 博士生研究导师 主要从事果蔬 水产品贮藏加工与安全控制 食品生物技 术等方面的研究 中国是果蔬生产大国 近 年来水果产量一 直稳居世界第一 水果总产量连年攀升 由 年 的 万 上升到 年的 亿 同比上 升 倍 蔬菜产业也已成为中国农业和农村经 济发展的支柱产业 种植面积仅次于粮食 成为中 国第二大农作物 据农业部统计 年中国蔬菜 播种面积和产量分别占世界的 和 均居世 界第一 虽然中国果蔬产量很高 然而果蔬采收前后由 于生理衰老 微生物侵害及机械损伤等多种原因 易腐烂变质 不耐贮藏 据相关统计 现阶段中国 新鲜果蔬的腐烂损耗率较高 水果为 左右 蔬 菜为 而 发 达 国 家 平 均 损 耗 率 不 到 因此加强果蔬保鲜技术的研究和应用 对 发展农业 提高人民生活水平有重要意义 目前国内外的果蔬采后贮藏保鲜技术方法主 要分为 类 即物理方法 化学方法和生物方法 其中物理方法可分为两类 一是针对微生物控 制的手段 主要包括热处理 冷激 脉冲光 超高压 减压 辐照 超声波 臭氧等 另一类是控制环境条 件的物理手段 目的是保持果蔬采后较佳品质 如 控制温度方面的冰温贮藏 低温胁迫和变温贮藏 控制气体成分的 以及控制湿度的窖藏 聚 乙烯薄膜等高阻湿材料的包装贮藏等 化学方法保鲜果蔬是目前国内采用较多的一 种手段 化学保鲜剂种类繁多 采用较多的有 硅酸钠 钾 次氯酸等 虽然化学 保鲜效果显著 但会带来潜在的健康危害和环境污 染等问题 因此在选择保鲜剂的种类和剂量方面需 要慎重 生物保鲜技术具有贮藏环境小 贮藏条件易控 制 处理费用低 污染小等优点 目前受到人们的 普遍关注 生物保鲜技术总体可分为 类 一是利 用拮抗菌来保鲜 微生物拮抗保鲜主要利用菌体 次生代谢产物或直接利用微生物菌体和抗菌肽对 食品进行保鲜 二是利用天然提取物质及仿生 保鲜剂进行保鲜处理 主要利用中草药植物浸提 液保鲜 利用天然植物精油的防腐保鲜以及利用动 物源提取物的防腐保鲜 如壳聚糖 蜂胶 等 三是利用基因工程将果蔬采前与采后相结合的保 鲜技术 例如 采前和采后的抗性诱导 采前利用转 基因技术抑制采后乙烯的合成 利用转基因技术 控制果蔬细胞壁降解酶的活性等技术 由于果蔬品种多样 生理差异性显著 应针对 不同的原料结合不同的技术手段 采取相应的保鲜 处理 才能达到最佳的保鲜效果 国内外关于果蔬保鲜技术的研究较多 研究方 向已逐渐向材料学 食品化学 有机化学 遗传生物 学 机械工程学等诸多领域发展 为提高保鲜效 果 延长保鲜时间 降低成本 提高综合效益 果蔬 保鲜技术正在由单一技术向复合技术方向发展 研究各种保鲜技术的综合应用是国际保鲜的流行 趋势 同时 采用安全 有效 无害的果蔬保鲜技术 将是今后的发展趋势 临界低温高湿保鲜技术 果蔬在贮藏期间发生的生理生化变化与环境 条件密切相关 温度 湿度作为最主要的环境 因子 应受到普遍关注 世纪 年代 日本北海 道大学率先开展了临界低温高湿保鲜研究 此后国 内外研究和开发的趋势是采用临界点低温高湿贮 藏 即控制在果蔬冷害点温度以上 左右和相对湿度为 左右的环境中贮 藏保鲜果蔬 采用 保鲜巨峰 葡萄取得了良好的效果 临界点低温高湿贮 藏的保鲜作用体现在两个方面 果蔬在不发生冷 害的前提下 采用尽量低的温度可以有效地控制果 蔬在保鲜期内的呼吸强度 使某些易腐烂的果蔬品 种达到休眠状态 采用湿度相对高的环境可以有 效降低果蔬水分蒸发 减少失重 从原理上说 既可以防止果蔬在保鲜期内的腐烂变质 又 可以抑制果蔬的衰老 是一种较为理想的安全保鲜 手段 临界低温高湿环境下结合其他保鲜手段仍 今后安全保鲜的一个研究方向 结构化水保鲜技术 结构化水技术是指利用一些非极性分子 如 某些惰性气体 在一定的温度和压力条件下 与游 离水结合的技术 通过结构化水技术可使果蔬 组织细胞间水分参与形成结构化水 使整个体系中 的溶液黏度升高 从而产生两个效应 酶促反应 速率减慢 实现对有机体生理活动的控制 果蔬 水分蒸发过程受抑制 这为植物的短期保鲜贮藏 提供了一种全新的原理和方法 世纪 年 代 日本东京大学学者用氙气制备甘蓝 花卉的结 构化水 并对其保鲜工艺进行了探索 获得了较为 满意的保鲜效果 用氙气保鲜茄子 励建荣 等 果蔬保鲜新技术研究进展 可以明显降低其呼吸速率和腐败 褐变的程度 但使用高纯度氙气成本太高 研究者往往通过 惰性气体的混合加压来另寻其保鲜方法 以降低其 成本 詹仲刚采用氮气 氦气和氪气与氙气的对 照 结果表明 这几种惰性气体对黄瓜的多酚氧化 酶和过氧化物酶活性的影响差异性不大 单良 研究了低氧条件下 加压 混合气体对 芦笋的保鲜效果 优化了保鲜条件 并进一步对其 保鲜机制进行了初步探讨 采用氩气 和氙气的混合气体保鲜芦笋取得了良好的效果 可 以有效的延长芦笋的保鲜期至 结构化水 保鲜技术作为一种新型保鲜手段 在技术和机理方 面仍需要进行更加深入的研究 气调及气调包装保鲜技术 气调贮藏是指在一定的温度和湿度条件下 通 过调节贮藏环境中气体成分来达到保持果蔬品质 延长果蔬贮藏保鲜期的方法 通常是增加 体积 分数和降低 体积分数以及根据需要调节其气体 成分体积分数 改善和控制气氛包装也称气调包 装 是很有发展前景的食品保鲜包装技术 根据包 装后对材料内部气氛的控制程度可分为 和 等人在 年研究表明 低 和高 对呼吸速率的抑制作用是低 下呼吸链中氧 化酶活性降低的缘故 等人发现 气调贮藏 可以减少果蔬中氨基酸 果胶物质等的损失 等人认为 气调也影响着许多参与新陈 代谢的酶系统 低 和高 可以抑制与后熟有 关的酶 这些酶与有机酸 糖类 脂肪酸等的代谢有 关 决定着植物的衰老进程 气调保鲜能够在维 持果蔬采后正常生理活动前提下 有效抑制其呼吸 作用和蒸发作用 最大限度减少激素和微生物作用 等不良影响 延缓果蔬的生理代谢过程 推迟后熟 衰老和腐败变质发生 延长保鲜期 对于易腐果 蔬的保鲜方面 气调 贮 藏取 得 了显著 效果 和 等研究了 对草莓 平 菇 香菇 芦笋等易腐果蔬进行保鲜研究 探讨了包 装材料的影响 建立了相应的呼吸速率模型 得到 了各种易腐果蔬的最佳气调保鲜条件 取得了良好 的保鲜效果 包装膜材料是气调保鲜包装的基础 为保持或 维持包装容器内的气氛状态 对包装材料提出不同 的要 求 小 型 充 气 包装材料通 常选用 等为基材的复合包装薄膜 目前 采用的新型硅橡胶膜做成气体交换窗 镶嵌在气调 库的墙上或封闭塑料薄膜上用于果蔬贮藏 由于 其较高的选择透气性 可以起到容器内外自动调气 的作用 相对稳定容器内气调组成 李铁华等用硅 窗气调保鲜贮藏茶树菇 有硅窗和没有硅窗存在对 茶树菇的呼吸强度 含量 总酸 可溶性固形物 含量 电导率及蛋白质含量等检测指标有显著差 异 硅窗有良好的气体交换性能 能保证茶树菇贮 藏在适宜的气体环境中 化学和生理变化缓慢 有 利于茶树菇品质的保存 气调保鲜作为一种安全有效的保鲜手段 在国 外发达国家已得到广泛应用 而在中国尚处于起步 阶段 近年来 经过中国科研工作者的不断努力 某些新鲜食品采用气调包装已可达到 保鲜 期 基本达到国外同类食品气调包装的保鲜期 但大范围的推广应用还需要进一步的技术支撑 总体来看气调包装在中国具有广阔的应用前景 可食性涂膜保鲜技术 可食膜是指以天然可食性物质 如多糖 蛋白 质等 为原料 添加可食性增塑剂 交联剂等物质 通过不同分子间相互作用而形成的无毒可食的薄 膜 果蔬的涂膜技术是在果蔬的表面通过喷 涂或浸渍等手段以形成一层极薄的膜 以此来抑制 果蔬的呼吸作用 阻止果蔬水分散失 防止外界氧 气与果蔬内部成分发生氧化作用 提高果蔬抗机 械损伤的能力及抵御病菌侵蚀的能力 从而提高 果蔬的贮藏性能 进而保护果蔬的营养成分 色 香 味 形 延长果蔬的货架期 可食性涂膜保鲜技术的关键是涂膜剂的选择 它是影响涂膜效果的首要因素 各国已经开发出 多种新型可食性膜材料 已被确认具有良好涂膜效 果的涂膜剂有淀粉 果胶 壳聚糖 乳清蛋白 醇溶 蛋白等 它们在涂膜保鲜中具有各自的特点并 且应用安全 目前 可食性膜正在由过去的单一 膜逐渐向复合膜的方向发展 可食性涂膜保鲜技 术作为一种无污染 安全 简单易行的保鲜技术 越 来越受到国内外同行的关注 真空预冷及减压保鲜技术 减压保鲜技术的一般过程是将果蔬置于密闭 容器内 抽出容器内部分空气 使内部气压降到一 定程度 同时经压力调节器输送新鲜湿空气 整个 系统不断地进行气体交换 以维持贮藏容器内压力 的动态恒定和保持一定的湿度环境 由于降低 了空气的压力 使果蔬长期处于休眠状态 因此能 够降低果蔬的呼吸强度 并抑制乙烯 二氧化碳 乙 醛 乙醇的生物合成 从而可以达到延长果蔬货架 期的效果 真空预冷技术的工作原理是将被果 蔬原料放在真空室内 通过抽真空 造成一个低压 环境 使物料内部的水分迅速蒸发 由于水分的蒸 发吸热导致物料本身温度迅速下降 一般在 陶菲研究了白蘑菇的真空预冷的工艺并对 白蘑菇进行保鲜研究 结果表明 真空预冷可以有 效抑制了白蘑菇相关生理指标的变化 改善白蘑菇 的感官品质 并延长期的货架期 将真空预冷和减压保鲜联用 保鲜效果进一步 提升 李文香对水蜜桃和绿芦笋进行不同过程的 真空预冷后 进行三阶段减压贮藏保鲜试验 在贮 藏初期绝对压力较低 可以达到快速降温和减少田 间热的目的 贮藏中期采用中度真空度 减少乙烯 积累和水分散失 贮藏后期 进一步提高绝对压力 进步一减少失水并恢复果蔬的鲜味状态和风味物 质 这种分阶段减压贮藏工艺 能明显抑制果 实呼吸强度 膜透性的增加 减缓果实相关生理指 标的变化 而且能很好的很好的控制普通减压贮藏 的失水严重和风味减少的问题 明显提升了保鲜效 果 真空预冷及减压贮藏对果蔬原料无污染及残 留 是一种理想的安全保鲜手段 国内已研制成功 真空冷却气调保鲜设备 其保鲜技术装备在杨梅 黄桃 龙眼 荔枝 河北鸭梨 山东大樱桃 辽西冬枣 等特色果品保鲜中 取得了理想效果 应用该技术 后 最难保存的江浙杨梅第一次批量进入美国 法 国 意大利和新加坡市场 使用真空保鲜装置保 鲜 一般可以比冷藏延长保鲜时间至少 倍 臭氧保鲜技术 臭氧 是一种常温下不稳定的淡蓝色气体 易分解产生具有强氧化能力的原子氧 其在水中的 氧化还原电位为 仅次于氟 因此具有很强 的消毒 灭菌功能 同时 臭氧气体能快速氧化分 解果蔬呼吸释放的乙烯 延缓果蔬的成熟 减慢生 理老化过程 从而起到果蔬保鲜作用 臭氧作为 一种高活性 无残留 高渗透性的强氧化剂 已在果 蔬贮藏的应用中受到重视并迅速发展 等 对番茄 草莓 葡萄 李子接种灰葡萄孢菌 分别保存于空气 对照 和低浓度的臭氧富集气 体 中 臭氧保存可以有效减少孢子 数量 对罗马甜瓜进行水热激处理后再进行臭氧 处理 能有效减少果皮表面总菌数 而且保留了甜 瓜最初的质构和芳香物 臭氧处理时要注意通过一些环境条件来提高 处理效果 当贮藏温度低于 时 杀菌能力较 强 因为在高温条件下 臭氧易分解成氧气 臭氧 杀菌能力在空气中比在水中明显减弱 所以应在相 对湿度较高的贮藏环境中进行 果蔬利用臭氧保鲜 处理的最佳