蔬菜类食品保鲜技术研究进展

赵乐 林杰

(云南大学生化学院应用化学系)


一 蔬菜类食品保鲜技术——栅栏效应

蔬菜类食品保鲜最基本的原理是栅栏效应,然而栅栏效应又是食品保存的根本所在。在概要介绍栅栏技术基本原理的基础上,着重讨论了栅栏技术在鲜切果树质量控制中的应用,其中涉及鲜切果蔬各生产环节的最新知识。展望了鲜切果蔬中栅栏技术的应用前景。对于导致鲜切果蔬产品质量下降的酶及微生物的控制,人们已开始引用栅栏关念(hurdle concept),采用栅栏技术(hurdle technology)来保持鲜切果蔬产品的质量并延长其货架期。


1. 栅栏技术的基本原理

1. 1栅栏效应及栅栏技术食品

德国肉类研究中心Leistner把食品防腐的方法或原理归结为高温处理、低温冷藏、降低水分活度、酸化、氧化还原电势、防腐剂、竞争性菌群以及辐照等几种因子的作用,这些因子称为栅栏因子。栅栏因子单独或相互作用,形成特有的防止食品腐败变质的“栅栏”,决定着食品中微生物稳定性,抑制引起食品氧化变质的酶类物质的活性,既所谓的栅栏效应。

栅栏效应是食品保存的有效手段。对一种可贮而卫生安全的食品,采用其内外在的栅栏因子作为食品特有的栅栏来控制腐败变质,我们称之为栅栏技术或障碍技术。 1. 2栅栏因子和食品防腐保质


栅栏作用不仅与栅栏因子种类、强度有关,而且受其作用次序影响。某种栅栏因子的组合应用可大大降低另一种栅栏因子的使用强度或不采用另一种栅栏因子而达到同样的保存效果,这就是所谓的“魔方原理”。栅栏因子对食品中的酶类物质的栅栏效应主要是抑制或降低引起食品不宜反应的酶的活性,达到保持食品质量的目的。

2栅栏技术在鲜切果蔬中的应用

2. 1原料选择

选择易于清洗、修整的良好加工性的优质原料,辅之以加工前正确的贮存及辅助处理对于保证鲜切果蔬产品质量来说非常重要。

2. 2修整与切分

修整与切分时最理想的方法是采用锋利的切割刀具在低温下进行手工或机械操作。工业化生产中,机械化操作如去皮应尽可能的减少对植物组织细胞的破坏程度,避免大量汁液流出,损害产品质量。

2.3清洗与沥干

清洗处理是鲜切果蔬加工中不可缺少的环节,清洗可除去表面细胞汁液并减少微生物数量,防止贮存过程中微生物的生长及酶氧化褐变。清洗后还应做除水处理,如沥干工序,降低表面水分活度,否则更易腐败。通常可采用离心脱水机以除去表面少量的水分。

低温是切割果蔬保鲜成败的关键。低温可以有效减缓组织细胞新陈代谢的速率,延迟组织代谢分解,延长果蔬的保鲜期。10OC以下会发生不同程度的冷害,即使发生冷害,其程度也比因提高温度而引起的腐败变质轻得多。

切割果蔬的表面微生物可以通过良好的卫生条件、严格的温度控制及其它措施加以控制。所有加工设备的消毒及加工过程中保持低温条件等都可以阻止微生物的生长,果蔬切割后的清洗及离心脱去表面水分对提高切割果蔬的品质也是必须的。

2.4制微生物与褐变处理

褐变主要是由于使得多酚类物质流出与外界氧气接触,在多酚氧化酶的作用下氧化所致。有人建议把PAL的活性作为褐变的指标。由于Ca2+的存在,Ca2+--与细胞壁上的果胶酸作用形成果胶酸钙,增加组织的硬度,从而阻止液泡中的组织外渗到细胞质中与酶类接触,降低褐变程度。

2.5包装

鲜切果蔬的迅速发展应归功于气调包装。包装本身可作为直接栅栏起阻隔作用,防止微生物侵染,同时调节果蔬的微环境,控制湿度与气体成分。栅栏技术与食品包装的融合为鲜切果蔬的保存提供了一条新途径。

包装内部通常要维持在2%~8%O2和5%~10%CO2,以利于保持其品质,氧气浓度太低或二氧化碳浓度太高会导致果蔬的低氧或高二氧化碳伤害,造成代谢紊乱,品质下降。果蔬切割后会导致乙烯产生迅速增加,通常使用的乙烯吸收剂有高锰酸钾、活性碳加氯化钯催化剂等。 二蔬菜类食品保鲜技术的国际趋势

在国际上,日本的保鲜技术位于世界前列。日本非常重视果蔬的保鲜工作,以预冷和保鲜冷库为龙头,积极构筑、扩大和改善冷链系统,在开发和利用保鲜材料及相关技术方面作了许多研究和应用工作。

1 温湿度管理及贮藏设施

果品蔬菜收获后,靠消耗体内的养分进行呼吸作用,其呼吸强度直接影响其鲜度。因此,果品蔬菜保鲜最好的方法是从其收获到消费整个过程一直保持低温高湿条件,即保持冷链的连续性。日本1965年就开始进行果蔬预冷的研究和应用。1971年长野县小沼农协利用冷藏车将预冷后的大白菜和甘蓝首次投放东京市场,销售一举获得成功。预冷的方式主要有强制通风冷却、差压通风冷却、冷水冷却和真空冷却等。据1992年统计资料表明,韭菜、竹笋、菠菜及芹菜的预冷率分别达到50.1%、59.7%、67.7%和68.9%。许多试验已证明果蔬预冷品的货架期远比非预冷品长。最近日本开发出一种记录果温数据的小型装置,它对了解果品收获后到消费间温度变化过程及温度管理状态是非常有效的。在果蔬贮藏方面,仍以低温贮藏为主,并开发应用冰温贮藏、气调贮藏、减压贮藏、冷温高湿贮藏等许多新技术。其气调技术在苹果贮藏上的应用日趋完善,并在大蒜、西洋梨的贮藏上也有应用。新开发的冷温高湿库,库内相对湿度可高达95%,且库温变化少,温差小,无风,非常有利于果品蔬菜的贮藏。另外,松下冷机株式会社利用密闭容器内装有氧气富集膜来提高对果蔬的保鲜性能。三洋电机株式会社开发了带乙烯控制功能的低温贮藏库,利用一种装置将果蔬贮藏时产生的乙烯分解,以提高保鲜效果。三菱重工株式会社开发的生鲜食品保存库,利用含有一价铜离子的水溶液增加库内的空气湿度,降低氧气浓度,吸收乙烯的同时杀死空气中的杂菌,从而抑制了果品蔬菜的呼吸作用,达到延缓成熟及防止腐烂和失水的目的。

2 功能性膜的研究开发

日本在包装材料方面,聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯及聚氯乙烯等气体透过性较高的薄膜得到了广泛的应用。日本农水省、农业生物资源研究所与建设资材协会共同研究,将多孔质材料添加到薄膜里开发出能够吸收和透过乙烯防止农产品后熟的包装用薄膜,如“FH薄膜”在水果蔬菜抑制后熟及保鲜上效果较好。利用FH薄膜和聚乙烯薄膜对大白菜进行贮藏试验,结果表明:普通的聚乙烯薄膜贮藏只能保持品质到45d(天),而FH薄膜可保持品质达2个月。日本住友苯醛塑料会社开发出一种名为P-+的薄膜。薄膜上精确地打出直径20~100μm微细孔,开孔率为薄膜表面积的10-10~10-4,空气透过量为微细孔与薄膜自身透过量的和,气体透过性好,能够起到一定的气体调节作用,据最近研究数据表明:氧透过率为8000~20000mL.m-2.d-1.atm-1范围的薄膜对葱、豆芽菜等蔬菜保鲜具有较好效果。东洋纺织开发出的FG薄膜是将非离子界面活性剂添加到膜内,使膜表面的水滴能够变成水膜,因而具有良好的防结露效果,用其包装水果具有很高的防腐作用,因此在日本市场占据了很大的份额,目前月产达1500t左右。日本富士公司将人造氟石、纤维增强树脂和聚丙烯树脂混合加工而成薄膜,具有杀菌作用。日本东南公司以聚烯烃和聚酯为原料并添加数种无机材料,生产出阻隔紫外和红外线的薄膜,用其包装水果蔬菜能防止腐烂和萎缩。日本圣德大学的研究人员利用天然植物提取的日柏醇等抗菌、杀菌物质,加入或涂敷到薄膜里以起到保鲜防腐作用,用其进行果蔬的贮藏保鲜实验,结果表明:对以往保鲜困难的青花菜、鲜蘑菇等具有显著的保鲜效果。日本是塑料制品生产及消费大国,多年来塑料制品的任意焚烧产生的有毒气体二恶英已成为严重的公害,极大地危害了人们的身体健康。为适应新形势的需要,日本正在抓紧可降解薄膜的研究工作。近年来,已研制开发了两种可食用的包装纸。一种是以谷类或薯类的淀粉为原料做出的米纸;另一类是以壳聚糖为原料做出的包装纸。另外日本的大学和研究机关对包装薄膜的物理性质进行了较详细的研究,建立了部分果蔬包装袋内空气成分的变化模型。利用这一方法可以预测袋内空气的状态变化,为安全、有效地利用薄膜包装提供了理论依据。

3 新的杀菌方法

日本在杀菌方法研究上也获得了许多新的进展。三菱电机株式会社开发出负离子和臭氧并用的杀菌技术(负离子密度为106个.cm-3,臭氧浓度为0.03~0.05μL.L-1);利用高压静电所产生的离子雾和臭氧来处理果品蔬菜,既可达到杀菌保鲜效果,又可保证作业人员的操作安全;石川岛播磨重工业株式会社开发了适用于蔬菜的臭氧水连续杀菌系统,与原来的药剂杀菌相比具有杀菌时间短、杀菌后不需要洗净,无卤素杀菌剂残留的特点,安全性好。
  日本在果品蔬菜保鲜等方面做出的巨大努力,已经产生了巨大的经济及社会效益,日本长年来对质量孜孜以求的精神可为我国同行业借鉴。

三 蔬菜类食品保鲜技术在国内的应用

而在蔬菜类食品的保鲜技术研究方面,我国也取得了不小的成功。例如真空气调保鲜技术。

该项目包括真空预冷、气调保鲜贮藏、保鲜运输等,具有下列特点:①能在田间采摘的第一时间内消除蔬菜、水果及鲜花的田间热(这种田间热对保鲜是致命的);②真空预冷可使被保鲜物从里到外迅速冷却,加工时间短(150分钟),产品温度均匀(2℃以内),用常规预冷方法降温则需24小时;②有效地控制温度,防止大量脱水,不破坏产品的形状和外观,味道也不会改变;④真空预冷处理干净、卫生,抑制并消灭病菌,大大降低腐烂率;⑤设备投资少、用电省,加工成本低;⑧运行简单、可靠、方便,田间处理、贮藏、运输均能以高效进行;⑦视产地、季节、品种不同,保鲜期可延长3-15倍;⑧方便中短途运输,长途保鲜运输效果更佳,从而降低成本。

新疆兵团农六师一零三团的研究破解了蔬菜保鲜的难题——在最高气温31℃的情况下,经过益奇补保鲜剂处理的哈密瓜可延长贮藏寿命15天以上。众所周知,哈密瓜是极易腐烂变质的农产品,所以这一消息无疑标志着这种新型保鲜剂的应用使农产品保鲜技术登上了一个新的台阶,解决了我国水果、蔬菜、花卉储运中保鲜不良的难题。

这种被称为东恒嘉保鲜工程的新技术,是北京东恒嘉生物技术有限公司引进美国的保鲜剂效益奇补(ethyibioe),采用熏蒸法抑制植物细胞中乙烯气体,全面延迟植物的老化进程,从而达到超强保鲜的保鲜新方法。

益奇补的显著特点是:延长水果、蔬菜、花卉等农产品的常温储运时间,克服了其冷藏、冷运、空运等高成本的运作,大大降低了保鲜投入。另外,益奇补能提高或滞后商品的采摘时间,提高商品的成熟度,有效改善商品的品质,可以起到适当减缓商品淡旺季之差,有利于商品增值的作用;对部分残瓜残果有显著保鲜效果,可增加商品的上市量。益奇补还可以对同一植物及果实重复使用,适于运输、批发及零售的各个环节。困此这种产品可称是使用简便、省时省工、成本较低的保鲜新产品。

据有关资料统计,目前我国水果年产量为8000万吨左右、蔬菜31000万吨左右、鲜切花20亿支左右,产品异地销售比例平均达到40%,其中有的品种外销量达到80%以上,而且大部分产品都需要经过保鲜处理后才能运输。据此估算,全国每年需保鲜的果菜量约为15000万吨以上,随着我国农业结构的调整,优质农产品数量的增加,这一保鲜量将呈逐年大幅上升的趋势。然而,由于缺乏有效的保鲜措施,我国保鲜技术一直处于比较落后的状态,致使大量农产品腐败变质,给广大生产者和经营者带来了巨大损失。由此可以看出,东恒嘉保鲜技术的出现,给我国保鲜业带来了新的曙光。

蔬菜类食品的保鲜技术已经从理论研究转向实践应用,而且在生产中发挥了相当大的作用。相信在不久的将来,蔬菜的保鲜将得到完全解决,那时我们将在家中就可品尝到千里以外新鲜的蔬菜。


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