水果保鲜技术进展

苏记

(云南大学生化学院应用化学系)

 

摘要

简单扼要地从食品化学角度分析了水果等食品的化学组成,比较系统地归纳总结了水果保鲜技术的方方面面,既有传统的工业化的保鲜方法,也有许多新型的--刚投入运用或正处于研制阶段的许多新的保鲜方法。

关键词 水果 保鲜

1.引言

水果是人们日常生活中不可缺少的食品之一,不仅含有丰富的碳水化合物蛋白质和脂肪,更富有多种维生素及无机盐,是人类重要的营养源。此外,水果还以其特有的色泽,香味刺激人们的食欲,促进消化,增强人体健康。但是,水果生产存在着较强的季节性,区域性以及水果保鲜本身的易腐性,与当前广大消费者对水果需求的多样性及淡季调节的迫切性相矛盾,使果品的贮运保鲜问题日趋突出,因此有必要对比果品的贮运保鲜问题有一个比较全面的了解,以加深我们对水果保鲜重要性的认识,也希望大家能从中地到一些实际可行的水果保鲜知识。 2.水果贮藏保鲜的基本原理

2.1水果的主要成分及在贮运中的变化

2.1.1水分

新鲜水果中水分含量一般在80%--90%之间,水分不仅是水果生命活动的必要条件,也是影响水果鲜度,风味的重要因素。水分在水果中以自由水和结合水两种形式存在:自由水以游离状态存在于水果组织细胞中,显示出水的性质,易蒸发散失;结合水在水果体内形成包围在胶体微粒周围的一层水膜,常与蛋白质、多糖类、胶体等结合比较牢固而难以分离。 在贮运中影响水果水分的因素有贮藏环境的温度,相对湿度及通风速度等。

2.1.2碳水化合物

碳水化合物在水果体内种类繁多,大致包括以下几类:

1.葡萄糖。可以游离态存在于水果体内,对水果生命活动的呼吸基质有极其重要的意义。在贮藏中,水果体内葡萄糖因呼吸消耗而不断下降。

2.果糖。与葡萄糖能结合成蔗糖,气甜度是葡萄糖的两倍。 3.蔗糖。广泛存在于水果之中,在甘蔗和甜菜中含量更高。

4.淀粉。是以葡萄糖为基元而成长链的多糖,作为贮存物质存在于水果之中,未成熟果实中含量更高。贮存中会消失,而使水果发绵,失去脆性。

5.纤维素。是由葡萄糖构成的多糖类,大量广泛存在于水果的细胞壁中,构成水果骨架。形成以后,就不再被代谢过程所利用。

6.果胶物质。是构成细胞壁的重要物质,分为原果胶、果胶、果胶酸、低分子果胶酸4种。未成熟果实中,细胞壁上积累大量的原果胶。原果胶又称为不溶性果胶,伴随着纤维素而存在,使果实坚实脆硬。随着果实成熟,在原果胶酶的作用下分解为水溶性果胶,与纤维素分离;同时果胶酸盐从果胶层消失,使细胞间结合松弛,果实变软。

2.1.3无机成分

水果中所含营养成分(元素)按含量可分为大量元素(如N,P、K、Ca、Mg等)和微量元素(如Fe、Zn、Mn、Cu、等)。这些矿物质元素构成的盐使水果成为一种酸性食品,因而可中和鱼、肉、蛋等食物产生的酸,以维持人体血液正常的pH值,避免血液酸性中毒。

2.1.4 有机酸

水果中所含有机酸包括苹果酸、柠檬酸、酒石酸,不同水果所含酸的种类及数量均不同,因而表现不同的风味。随着储藏时间的延长,各种有机酸含量都有所下降,但下降的速度因储藏情况而异。

2.1.5 含氮物质

水果中含氮物质主要以蛋白质形式存在,其次是氨基酸、酰氨及胺盐,其中氨基酸大约14-15种之多。

2. 1. 6 维生素

水果中含维生素A、B、C、E、K、P以及叶酸、尼克酸等丰富的维生素,这些是维持人体正常生命所必需的,而又是肉类、粮食类食品中所缺乏的营养成分。在贮藏中,维生素很容易损失,尤其维生素C 极易被氧化,而低温和二氧化碳条件下有利于保存Vc。

2. 1. 7 色素

叶绿素是光合作用必须的色素,也是果实贮藏和成熟过程中的重要指标,花色素包括花黄素和花青素等。

2. 1. 8 芳香物质

芳香物质是水果特殊气味的主要来源,与其它营养成分一起决定果实品质,也是判断果实成熟的重要标志之一。芳香物质的主要成分一般为酸类、酯类、醛类、酮类、烃类等挥发性油,另外还有酚类、含硫及含氮化合物。这些物质若在果实内积累过多,会加速果实的成熟与衰老。

2. 1. 9 涩味物质

水果中涩味成分主要是单宁类物质,是多酚类化合物,其中以茶酚和无色花青素为主。此成分能使舌头粘膜蛋白质凝固,令人有收敛性味感。若把可溶性单宁变成不溶性单宁即可脱涩。 2. 1. 10 酶

水果中含有多种多样的酶,但酶需要在一定的温度条件下才具有活性。因此调节温度,控制酶活性是延长水果贮藏寿命的重要手段。

2. 2 呼吸作用

2. 2. 1 呼吸作用的基本概念

1.采摘后的水果并不意味着生命的结束,而是又踏上了生命道路上的另一种旅程,它们仍进行着呼吸作用:、水果从外界贮藏环境中吸取氧,并在许多酶的作用下来氧化分解其本身存在的有机物,如碳水化合物、蛋白质、有机酸]等。特别是碳水化合物在氧气充足情况下分解出维持生命活动的能量和水,放出二氧化碳,若用葡萄糖C6H12O6来代表水果体内存在的碳水化合物,那幺呼吸作用就可简单用下式表示:

CH12O6+6O2——6CO2+6H2O+674千卡

呼吸作用全过程是一系列酶促氧化还原反应,所放能量一部分供给果实本身进行新陈代谢,以维持生命活动所需要的能量;另一部分仪热的形式从果实散发出来,这种散发到果实周围环境的热能被称作呼吸热。往往水果堆放时,发现堆中发热,温度升高,从而导致腐烂现象。尤其在通风不良情况下更为严重。

2. 水果的呼吸过程可分为两部分:一是不需要分子状态的氧参加的过程,为无氧呼吸或发酵;另一部分必须有分子状态的氧参加的过程,叫有氧呼吸。无氧呼吸可用式子简单的表示如下: C6H12O6--2C2H5OH+2CO2+28千卡

显然,无氧呼吸所产生的能量是有氧呼吸的1/24。在无氧条件下水果为了维持生命活动就必须消耗贮存的营养物质以产生足够的能量,同时产生大量的乙烯和已醇。这些物质的大量积累必然要毒害水果组织,使之品质变劣。因此,长时间的无氧呼吸对水果贮藏室有害的。

2. 2. 2贮藏环境对水果呼吸作用的影响

1.温度:与呼吸作用密切相关。通常增加温度则呼吸强度增加。但当温度大于35度时,再增加温度时,会引起催化反应的酶活性降低以及变性。反之, 降温可减弱呼吸强度, 延长贮藏寿命。但是,不是温度越低越好。不同品种水果对低温适应能力不同,但有一个限度,温度过高或过低都会影响水果的正常生命活动,甚至会阻碍正常的后熟过程造成生理损伤和死亡。因此, 贮存要选适宜的温度。同时,贮存温度应保持稳定,因为温度的起伏会加速呼吸作用,增加物质的消耗,不利于延长贮藏寿命。

2.气体成分

(1)氧气:环境中氧气会影响水果的呼吸强度及呼吸作用途径。一般水果呼吸作用随环境中氧气浓度降低而减弱,时呼吸跃边期推迟,贮藏寿命延长。当氧气浓度小于2%时,已缺氧呼吸为主,易造成伤害。 (2)二氧化碳:直接影响水果呼吸作用,并影响其贮藏寿命。当二氧化碳浓度过高时,呼吸收到抑制,不断进行无氧呼吸,以至在果实内积累的已醇、已醛过多,会毒害果实,造成生理损伤,导致果实的死亡。这种损伤比缺氧造成的生理损害来的更快,更严重。适当的二氧化碳浓度不仅可抑制呼吸作用,减少营养物质的损耗,还能抑制叶绿素水解酶和果胶水酶活性,从而对水果保绿保硬保鲜有显着效果。同时,二氧化碳还抑制乙烯的催化作用,对延迟水果的成熟衰老起着良好的保护。

(3)乙烯:是一种气态植物激素,可增加呼吸强度,催化水果早熟造衰。

3.机械损伤:挤压、碰撞、刺扎等损伤会使果实的呼吸强度增增加,因而 减短 贮藏寿命,加快受伤果实的成熟和衰老。易受病原微生物侵染而腐烂。

4.湿度:对水果的蒸发起决定性作用。

2. 3蒸发作用

采收后的水果由于蒸发作用而使体内水分减少,使酶的活动趋势向水解作用,从而消耗水果体内的营养物质,降低其耐贮性。同时因失水萎嫣而失去商品价值。

3. 水果的采摘及贮运程序

水果从果园采摘摘后进入销售网点之前,需要经过加工、贮藏和运输,为保持水果的商品价值,必须建立一整套有效的贮运设备。通常顺序如下:采摘--加工处理--冷冻贮藏--销售前的运输。

3. 1采摘

水果的保鲜比区全面,不只是采摘后的事情,在采摘时就应该着手、做起,否则,以后的工作就不不好展开。水果的采摘主要依据品种特性、果实的成熟度、贮藏气的长短和气候状况而有早晚不同。采收过早,果实尚未发育完全,个小,着色差,糖分积累少,未形成品种固有的风味和品质,在贮藏期间容易失水,果皮易皱缩,有时还会增加某生理病的发病率。采收过晚,有些品种会大量落果,果实发软发绵,运输时碰压伤率高。同时,果实衰老快,缩短贮藏期。因此要适时采收。采收期一般要从以下几个方面判断:A、果实大小和形状;b、果实硬度;C、果实颜色:果实成熟时,果皮颜色有明显变化,呈现该品种的典型色泽;D、果实内在的化学物质的变化:如淀粉的含量。

采收:果实的表面结构是一个良好的保护层。损伤破坏了这种保护层,就会降低果实的贮藏性,使其易感染病菌而至腐烂。因此,要掌握正确的采摘技术,尽量避免机械损伤。只有认真做到轻摘、轻放、轻装、轻卸,避免造成指甲伤、碰雅伤和摩擦伤,才能达到保证品质和减少损耗的目的。采摘时应从树冠下部和外围开始,而后再采收内膛和树冠上部的果实,即采用“先下后上、先外后内“的顺序。

3 .2 采摘后处理程序清洗、脱水、分级、打蜡、包装

3 .2. 1清洗

水果采收后,由于其表面粘带泥土,药物及其它残留物,为便于保鲜和以后工序,要首先对水果进行清洗。

3 .2 .2脱水

水洗后的水果要进行脱水。可用自然晾干法,也可用脱水器或加热蒸发器进行脱水。

3 .2 .3分级

水果再采摘过程中一般都是优劣果实混杂地放在一起。为了提高产品的优质率及满足消费者的心理要求,也为了更好的保鲜,应该根据水果的质量和大小讲他们区分开来。一般经过清洗、脱水的产品再进行分级就比较容易。通常,产品首先进行质量分级,然后进行大小分级。 1 . 质量分级:目的是将不适和上市的产品剔出,而将合适的产品根据色泽、形状及缺陷等,分为二积及数级。分级设备有:A、传送带式分选台;B、反转式分选台;C、自动分选台:以果实表面颜色为基础来分选。

2 . 大小分级:依据大小标准,使自然生长的水果分为几个登级;可以满足顾客的特殊需要,并且在包装、销售时也很方便。分选设备主要有:A、尺寸分选机;B、重量分选机。

3 .2 . 4打蜡

水果产品在菜收后对其表面进行打蜡或敷其它材料的目的,是为了在贮存和销售期间减少水分损失,控制呼吸强度,并且表面涂剂可以增加果实表面光泽,改进其外观。在涂剂中加入杀菌剂可以提高贮藏质量。打蜡材料常为天然紫虫胶、棕榈蜡、植物油类、石油类、石蜡及它们的组合物。但应注意,它们必须使国家规定的许可食品添加剂。 打蜡设备通常讲可挥发性涂剂或溶剂经喷嘴喷射成雾状或泡沫状,产品在打蜡机的容腔中翻滚时就会被均匀的涂上一层溶剂。传送装置将其向前移,容腔中喷气装置喷出热气,将果实表面涂层干燥。在打蜡机出口前装有带毛刷的滚轴,产品从滚轴下通过时,毛刷与产品表面摩擦,使产品的蜡层被擦得光亮,美化了产品的外观。

3 . 2. 5包装

为保护产品在销售前不受损伤,便于贮藏和运输中管理、操作,同时使产品具有较准确的重量、数量和容积,必须对产品进行包装加工。水果在贮藏运输前,一般先进行小包装,再装入包装箱中。

1 .小包装:通常是为满足产品目中特殊需要而进行的袋包装,如防止水分的蒸发或霉菌的传播等。主要采用的包装材料为塑料薄膜,如聚乙烯、无毒聚氯乙烯、聚丙烯、、聚苯乙烯等。对材料性能要求:对产品有良好的可见度;对水蒸气、二氧化碳等气体有一定限度渗透性,使袋内产品不至水损失过多,也不至水蒸气过多而沤坏产品,或是高浓度的二氧化碳而损坏产品;有一定的抗拉强度;无毒、无副作用。主要包装方式有:a、塑料袋包装;b、收缩袋包装;c、深展膜包装。

2. 包装箱:由于小包装所能承受的重量及外界破坏强度有限,带来管理不便,因此要用包装箱来放小包装的产品,以便搬运和贮藏。

3.包装机装:主要分为装袋机和装箱机。

3. 3常规冷藏库设备

3 .3 .1冷藏库

大多数水果在较冷的低温下才不易腐烂。所以冷藏库等大规模冷藏建筑不可避免的出现了。主要分为:土建冷藏室;装配式冷藏库;山洞(或地下)风凉库。它们结构各异,但目的作用是一致的:即能降低其内温度,防止热传递,当然,里面不可避免的少不了制冷设备--以保持里面的低温状况。

3 . 4气调库

由于水果采摘后的生命活动--呼吸作用强弱受其周围环境气体的影响很大,特别是氧气和二氧化碳的浓度,所以通过建气调贮藏市及其相应设备,达到控制氧气及二氧化碳浓度的目的,从而保证水果在贮藏时较弱的呼吸作用,从而达到保鲜效果.主要手段有:干石灰洗涤装置;碳酸钾洗涤装置;活性炭洗涤装置;分子筛洗涤装置;氮气发生器等.

3 . 5预冷

在收获季节,水果在田间的果实温度一般是20--25度,未经过冷却的水果即使在短期贮藏或加工,运输过程中,都会因产品温度过高而产生一定程度的损害。有关研究资料证实,冷却时间推迟10--20小时就会对产品的品质和外观产生不良影响。因此,快速移去产品的田间热,使之降至一定的低温是非常有必要的。预冷装置的作用就是在产品收获后

迅速将其田间热移走,保证产品不至因此环节而变质。预冷的方法有三种:

1. 水预冷。产品用冷水(接近0度)淹泡喷淋或沉浸的方法冷却,使其快速地降低温度,此种预冷特点:设备简单,适用面广,但存在着损伤产品,引起病害污染,设备占地面积大的问题。

2. 差压式空气预冷。利用空气的压力梯度,强制冷空气从产品包装箱的缝隙中通过,使产品快速降温.

   3. 真空预冷。根据水的蒸发温度与压力成正比的理论而设计的。由于压力在4.6mmHg压力下的容器内,一部分水很快吸热而被蒸发为水蒸气,而剩余的水因放热而降温至0度,维持容器内温度为4。6mmHg而使水维持在0度,从而达到预冷的目的。特点:冷却时间短(20--30分钟),并却非常均匀。

3 . 6运输

水果产品从冷库取出后,在运往销售点的过程中,有时需要经历好几个的昼夜的时间,显然,在这一段时间里如果不采取有效的贮藏运输措施,那么产品的质量和架货存放时间就会大大降低,造成产品贬值。运输途径,可以是公路货车,铁路火车,空中飞机或水上船舶等交通工具。因此必须对这些运输设备进行适当的改造,达到满足产品运输的要求。车或船上一般用专用的保鲜车,冰冷藏车,机械制冷式冷藏车,冷藏集装箱等手段达到降温的目的。

4. 其他水果保鲜方法简介

以上所述水果保鲜方法是可以大规模运用于工业化、批量生产的水果保鲜方法基本原理,其他保鲜方法也无外呼上述系统保鲜方法在某一环节上的深入研究而已,现在就介绍一下比较新的、有发展前途的几种保鲜方法。

4. 1 水果保鲜剂

4 . 1. 1 吸附型防腐保鲜剂:

主要用于清除贮藏环境中的乙烯,降低氧气的含量,脱除过多的二氧化碳,抑制果实的后熟。主要有乙烯吸附剂、吸氧剂和二氧化碳吸附剂。乙烯吸附剂主要有高锰酸钾载体。如沸石、膨闰土、过氧化钙、铝、硅酸盐或铁、锌等。吸氧剂主要有亚硫酸氢盐、抗坏血酸、一些金属如铁粉、二氧化碳吸附剂主要有活性炭、消石灰、氧化镁等。

4 . 1. 2 溶液浸泡型防腐保鲜剂:

主要制成水溶液,通过浸泡达到方保鲜的目的。该类药剂能够杀死或控制水果表面或内部的病原微生物,有的也可以调节水果的代谢。主要有:

1. 防护型杀菌剂 : 该剂有硼沙、硫酸钠、三梨酸及其盐类、丙酸、邻苯酚(HOPP)、氯硝胺(SOPP)、氯硝胺(DCNA)、克菌丹、抑菌灵等。其主要作用是防止病原微生物侵入果实,对果实表面的微生物有杀灭作用,但对果实内部的微生物效果不大,目前主要用作洗果剂。

2. 苯丙咪唑及其衍生物:该类药剂主要有苯莱特、噻苯唑、托布津、甲基托布津、多菌灵等,是高效、广谱的内吸型杀菌剂,可以控制青霉菌丝的生长和孢子的形成。

3. 新型抑菌剂:主要有抑菌唑、双胍盐、米鲜胺、三唑灭菌剂、抑菌脲、抑 磷铝等。这类药是广谱性的,对地方霉及苯并咪唑类有抗性的菌种有效。

4. 植物生长调节剂:该剂可是果实按照人们的期望去调节和控制采后的生命活动。目前主要有生长素类、此霉素类和细胞分裂素类。

5. 中草药煎剂:中药含有杀菌成分并且具有良好的成膜特性。现在研究利用的主要有香精油、高良姜剂、魔芋提取取液、大蒜提取液、肉桂醛等。

4. 1. 3 熏蒸型防腐剂:

指在室温下能够挥发、以气体形势抑制或杀死水果表面的病原微生物,而其本身对水果毒害作用小的一类防腐剂。常见熏蒸防腐剂有仲丁胺、臭氧、二氧化硫释放剂、二氧化氯联苯等。例,二氧化硫熏蒸对葡萄的保鲜作用。

4. 1. 4 蜡和涂膜剂:

用蜡和成膜的物质涂布果实表面成膜,可以减少水果水分损失,抑制呼吸、延续后熟衰老,还能阻止微生物侵染,增加果实的光洁度,提高商品质量。

最初使用的涂抹剂主要是石蜡、松香、虫胶、蜂蜡等。现在广为利用的是水溶性涂剂,常用的油乳剂、紫胶涂料、复方卵磷脂、SM液态薄膜、CM森柏尔保鲜剂、CFW型果蜡、旭日保鲜剂、OED涂料,日本甲车超级水果蜡,英国的TAL Pro--Lang涂覆剂,前苏联用普中占客桑涂料。以及几丁质(甲壳素)、壳聚糖衍生物、可食性包装漠河国外的水果涂料semperfresh和Tonfresh等新开发的被膜都有重要研究使用价值。

4. 2 冷杀菌保鲜---保鲜的重要手段

冷杀菌剂技术是近年来研究利用较多的一种杀菌保鲜技术,由于杀菌过程中食品温度并不升高或升高很低,既有利于保持食品中功能成分的生理活性,又有利于保持色、香、味及营养成分。其作用机理是通过杀死果实内的病菌而达到保鲜作用,具有十分广阔的发展前途,主要有以下几种冷杀菌方式:

4. 2. 1 超高压杀菌;

将食品至于100--600Mpa的均衡压力(气压或水压)下,进行低温短时间加压处理,是微生物细胞膜产生断裂而抑制或杀死微生物的方法。处理后,产品的色泽和风味不变,并保持水果原有的口感,Vc含量大大提高,提高了贮藏期。

4. 2. 2 高压脉冲电场杀菌:

利用强电厂脉冲的介电阻断原理对食品微生物产生抑制作用。

4 .2. 3 磁力杀菌:

利用6000的磁力强度,将食品放在N、S极之间,经过连续摆动,不许加热,即可达到100%的杀菌效果。对食品的成分和风味无任何影响。

4. 2. 4 感应电子杀菌:

以电为能源的线性感应电子加速器所产生的电离辐射导致微生物的DNA和细胞产生变化,进而钝化和杀死有害微生物。对产品质量、风味无任何影响。

4. 2. 5 辐射杀菌:

利用电磁波中地X射线、y射线和放射性同位素(如 )射线杀死微生物的方法。基本作用是破坏菌体的脱氧核糖核酸(DNA),同时又杀虫、抑制植物发芽的作用。

4. 2. 6 脉冲强光杀菌:

用连续的宽带光波短面强的脉冲,抑制食品的包装材料表面,透明饮料,固体表面和气体中的微生物。

4. 2. 7 微波杀菌:

具有加热快、热效高、无污染等优点,有利于保持食品中的功能成分的活性。在相同条件下致死温度比常规加热灭菌低,加工中产品中Vc含量高于其他加工方法。

4. 2. 8 超声波灭菌:

超声波在极端的时间内足以起到杀死和破坏微生物的作用,而且能够对产品诸如均质、催陈、裂解大分子物质等多种作用,保持功能成分不受破坏。

4. 2. 9 紫外线杀菌:

使用紫外线照射物质,是物质表面的微生物细胞内核蛋白分子构造发生变化而引起死亡。

4. 2.10 臭氧杀菌:

主要是通过臭氧发生器产生臭氧,臭氧在水中不稳定,分解产生活泼的氧原子是一种强氧化剂,又很强的杀菌能力,不仅可以杀死细菌,还可以杀死细菌芽孢。目前这样的臭氧杀菌机已经问世!

4. 2. 11 抗生霉杀菌:

作用效果好。正在日本、美国受到重视.

4. 2.12 电阻杀菌技术:

利用电流通过食品时,食品中的极性分子在电极极性的高频变化下,不断的旋转摩擦而产生热量,达到杀死活菌体的作用。 结束语:以上冷杀菌技术在水果保鲜上有的已经大规模应用,有的还没有开始应用,但可以想象,随着技术的成熟,用在水果保鲜上的冷杀菌技术会越来越多!并且,将会有更多新型、更加经济的保鲜技术面世。

参考资料

1. 桂耀林主编 《水果蔬菜贮藏保鲜技术》P1--61 科学出版社 1990.5

2. 蒙盛华,胡晓松,赵华,杨映辉 《水果蔬菜贮藏保鲜实用技术手册》P11--12 科学普及出版社 1991。9

3.《食品工业科技〉 Vol.20,No.4,1999;张天华,陈琦昌,陈玉江 《冷杀菌技术在食品加工保藏中的应用》 4.《食品科学》 1998Vol.19,No.6《果蔬防腐保鲜剂的类型,应用及发展方向》关文强,刘兴华,马永昆,西北农大食品系

5.《食品科技》1996,(6),16

6.《食品科学》 1991,(12),57--59

7.《食品科学》 1993,11,69--72 《可食性食品包装膜》李洪军,贺稚非,陈宗道,王光慈,张雄西南农大食品系

8.《食品科技》1996,(2),18


网页制作:
刘长军 杜霖
策划:
赵逸云
Copyright © 2001-2002 Appl.Chem.Dept.of Yunnan Uni.All Rights Reserved
版权所有 © 2001-2002 云南大学生化学院应用化学系