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    莖用萵苣生產(chǎn)及干燥加工技術(shù)研究進展

    2012-07-31 03:30:40陳亦輝葉興乾馮宇飛
    浙江農(nóng)業(yè)科學(xué) 2012年1期
    關(guān)鍵詞:萵苣萵筍熱風(fēng)

    陳亦輝,葉興乾,馮宇飛

    (1.浙江大學(xué) 加工與食品學(xué)院,浙江 杭州 310058;2.海通食品集團 余姚有限公司,浙江 余姚 315470;3.江南大學(xué) 食品學(xué)院,江蘇 無錫 214122)

    萵苣(Lactuca sativa var.angustana Irish)為菊科(compositae)萵苣屬(Lactuca L.)一年生或二年生草本植物,有葉用萵苣(簡稱萵苣)和莖用萵苣(簡稱萵筍)2類。萵筍原產(chǎn)我國華中或華北,有幾百年歷史,目前在我國南北各地廣泛栽培,在日本、美國也有少量栽培。根據(jù)萵筍葉片形狀可分為尖葉和圓葉2個類型,各類型中依莖的色澤又有白筍、青筍和紫皮筍之分,肉質(zhì)為白色、綠色等,其中以綠肉萵筍為佳。主要品種有:北京鯽瓜筍,成都掛絲紅,濟南白萵筍,陜西圓葉白筍,南京紫皮香,上海小圓葉、大圓葉,云南玉棒,福建飛橋、金銘等。萵筍肉質(zhì)細嫩,生吃熱炒均相宜。常吃萵筍可增強胃液和消化液的分泌,增進膽汁的分泌。萵筍中的鉀是鈉的27倍,有利于促進排尿,維持水分平衡,對高血壓和心臟病患者有很大的裨益。

    1 種質(zhì)資源利用及生產(chǎn)技術(shù)

    1.1 種質(zhì)資源收集、測試、保護工作

    種質(zhì)是決定生物遺傳性狀,并將遺傳信息從親代傳遞給子代的遺傳物質(zhì)。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所2007年[1]建立了萵筍種質(zhì)資源特性評價鑒定數(shù)據(jù)庫,收錄了我國各地萵筍種質(zhì)資源的特性評價和鑒定的數(shù)據(jù)信息,包括基本情況描述、農(nóng)藝性狀、品質(zhì)、抗逆、抗病蟲等方面的信息,可為作物遺傳多樣性保護和持續(xù)利用服務(wù)。劉麗娟等[2]實施對萵苣的遺傳多樣性鑒定和新品種測試與保護工作。驗證結(jié)果表明,研究建立的萵苣SRAP體系重復(fù)性好、分辨率高、多態(tài)性豐富,在萵苣屬蔬菜種質(zhì)資源評價、分子標記輔助選擇育種等多方面都有重要作用。陳海榮等[3]詳細地論述了萵苣 DUS測試(特異性、一致性和穩(wěn)定性)指南的適用對象、測試性狀的選擇與確定、性狀分級與標準品種的選用和DUS判定標準。萵苣DUS測試指南的制訂對促進中國植物新品種保護事業(yè)的發(fā)展,提高中國在國際植物新品種保護領(lǐng)域的地位等均有積極意義。

    1.2 育種、脫毒技術(shù)

    目前,國內(nèi)選育和國外引進的萵筍新品種層出不窮,但公開報道的萵筍育種技術(shù)較少。目前國內(nèi)的育種主要是通過傳統(tǒng)的株選方式進行品種的改良。如福建飛橋萵苣利用其自然變異選育,還有其他利用有性雜交,分離后代篩選。傳統(tǒng)株選時間長達幾年到十幾年。隨著物理、生物基因技術(shù)的發(fā)展,使選育轉(zhuǎn)化突破性萵筍新品種成為可能。吐爾遜·伊不拉音[4]采用離子束育種技術(shù)誘變圓葉萵筍、白尖葉萵筍,M1代變異明顯。胡贊民等[5]申報并最終獲得1項發(fā)明專利,該專利提供了一種向萵苣葉綠體中導(dǎo)入外源 DNA的方法,同時還提供了用于該方法的萵苣葉綠體 DNA片段。朱維婷[6]通過60Co-γ射線輻照處理綠萵筍種子,研究其對發(fā)芽率和幼苗的影響,選育出優(yōu)良的綠萵筍種子,對快速、高效地培育可食用植物的研究有一定參考意義。丁建剛等[7]通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法對影響萵筍遺傳轉(zhuǎn)化率諸因素的探索、分析,建立較為完善的萵筍高效遺傳轉(zhuǎn)化體系,為下一步進行萵筍轉(zhuǎn)基因分子育種提供技術(shù)和理論支持。由于一些萵筍感染病毒造成品種退化,趙博[8]以 北京鯽瓜筍、柳葉筍為研究對象進行腋芽尖和愈傷組織培養(yǎng)相結(jié)合的方法脫病毒和病毒檢測的研究,使種子傳毒的有性繁殖植物也能通過組織培養(yǎng)有效脫毒。

    1.3 育苗、種植、病蟲害、采收過程管理

    1.3.1 催芽育苗

    林辰壹等[9]研究不同濃度的青霉素溶液對萵筍種子的發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和幼苗鮮干重的影響,結(jié)果表明,對萵筍種子發(fā)芽和幼苗生長有促進作用,且達到極顯著水平;同時也表明不同濃度青霉素對萵筍老化種子活力恢復(fù)和提高有促進作用。劉彥文等[10]研究了蛭石對特耐熱二白皮和碧綠青萵筍種子在不同溫度下發(fā)芽特性和幼苗抗氧化特性的影響,結(jié)果表明,經(jīng)過引發(fā)處理的萵筍種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和幼苗干鮮重、超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶活性均高于對照。李春龍等[11]研究表明,不同溫度處理對萵筍種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均產(chǎn)生了不同程度的影響,22℃是萵筍種子的最佳萌發(fā)溫度。宋松泉等[12]公開了一種通過種子預(yù)處理吸脹,在變溫和交替光照條件下萌發(fā),使萵苣種子的萌發(fā)率和成苗率接近或達到100%的方法。萵筍一般秋冬季比較適宜播種,據(jù)報道,江西樂平[13]通過推廣催芽等新技術(shù),使育苗成功率大大提高,基本實現(xiàn)一年四季均可播種。

    1.3.2 種植管理

    郭麗琢等[14]采用水培法研究高濃度銨離子對萵筍生長及體內(nèi)氮、磷、鉀、鈣、鎂、鐵、錳、銅、鋅9種營養(yǎng)元素含量的影響,為進一步研制萵筍營養(yǎng)液配方提供理論依據(jù)。蔡開地[15]進行萵筍氮磷鉀肥最優(yōu)回歸試驗結(jié)果表明,對產(chǎn)量的作用為氮 >鉀 >磷;施用純 N 97.41 kg·hm-2,P20557.35 kg·hm-2,K2O 103.17 kg·hm-2,其比例為1∶0.589∶1.059時,商品產(chǎn)量較高,當比例為1∶0.880∶1.702時,施肥利潤較佳。范美蓉等[16]研究表明,有機無機復(fù)混肥提高了萵苣的產(chǎn)量,增加了萵苣莖、葉中維生素C、可溶性糖含量,減少了硝酸鹽和亞硝酸鹽含量,使萵苣莖葉中粗纖維含量適中,且在萵苣生長過程中,有機無機復(fù)混肥提高了萵苣功能葉中的凈光合速率和葉綠素含量,增強了萵苣功能葉中硝酸還原酶活性。李會合等[17]研究增施氮鉀和光照強度對不同品種萵筍光合特性和產(chǎn)量的效應(yīng),表明萵筍的產(chǎn)量與光合特性密切相關(guān),以Pb、Chla、Cl與產(chǎn)量間相關(guān)性較好。

    1.3.3 常見質(zhì)量缺陷原因

    許紹山[18]分析萵筍生產(chǎn)中裂口、個別發(fā)杈、未熟抽薹等問題,提出萵筍高產(chǎn)栽培技術(shù)措施。杭州龍網(wǎng)[19]專家分析造成萵筍空心的原因大致有:在生長過程中干旱缺肥;在食用莖膨大期間遇強冷空氣,使根系活力減弱,吸水、肥能力下降;采收過遲,莖部養(yǎng)分消耗過多。

    1.3.4 重金屬積累

    李傳義等[20]對重慶萵筍中重金屬的特征進行了研究,結(jié)果表明,不同地域萵筍中重金屬銅、鋅、砷、汞、鉛含量有顯著性差異;萵筍中的重金屬含量呈極顯著正相關(guān),但鉛的相關(guān)性明顯弱于其他重金屬;萵筍在生長過程中對鎳、鎘累積有一致性行為,萵筍中重金屬含量不僅同區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān),同大氣的關(guān)系也密切;萵筍中銅主要來源于土壤,而鋅、鉛、鎘、鎳、鉻、汞、砷的途徑來源復(fù)雜。

    1.3.5 病蟲害管理

    王建茂[21]針對萵筍易發(fā)生霜霉病、軟腐病、病毒病、菌核病的特點,提出以預(yù)防為主,及時清理田間病葉;采用高效低毒農(nóng)藥,切勿長期使用單一品種農(nóng)藥,要輪換用藥。凌士鵬等[22]使用植物源農(nóng)藥0.5%小檗堿400倍與化學(xué)農(nóng)藥霉多克600倍交替使用,比0.5%小檗堿400倍單用對萵筍霜霉病防效提高顯著。

    1.3.6 采收

    肖運成[23]介紹無公害萵筍采后產(chǎn)品標準化處理技術(shù),其中采收時要求規(guī)范使用化學(xué)農(nóng)藥,在安全間隔期內(nèi)嚴禁采收上市,在采收前10 d停止灌水和追施氮肥,以免組織含水量過高造成機械損傷而感染病害,也不利于貯運;在萵筍心葉高度與最高外葉相平,頂部平展的“平口”期為最佳采收期,應(yīng)選擇早晨或傍晚采收。

    1.3.7 分級、包裝

    NY/T942—2006標準規(guī)定了萵筍等級、規(guī)格、抽樣方法、包裝及標識,對萵筍標準化生產(chǎn)起到積極作用。

    1.3.8 冷藏、貯運

    楊興德等[24]探討了萵筍在冷藏條件下保鮮的技術(shù)措施,結(jié)果表明,在庫溫0~2℃時,將帶1/4~1/3葉片的萵筍用塑料薄膜帳貯藏,帳內(nèi)CO2質(zhì)量分數(shù)控制在15%左右時,貯藏40 d后的商品率仍達95%以上。肖運成[23]提出貯運時做到輕裝輕卸;最好用冷藏車進行運輸,冷藏溫度控制在1~2℃ ,相對濕度90%~95%;夏季蓬車運輸時可在包裝內(nèi)用塑料袋裝碎冰或薄冰直接冷卻的簡易方法保持低溫。

    2 干燥加工技術(shù)設(shè)備

    目前國內(nèi)萵苣的初加工研究和開發(fā)主要集中在萵苣的貯藏保鮮、萵苣醬菜、萵苣腌菜、萵苣薹干、萵苣飲料等[25],總體處于產(chǎn)業(yè)鏈低端,產(chǎn)業(yè)化規(guī)模偏小,營養(yǎng)成分流失多,對農(nóng)業(yè)增收增效拉動不明顯。

    干燥加工是延長果蔬保存期的有效方法,包括自然干燥和人工脫水。傳統(tǒng)的自然干燥萵苣薹干生產(chǎn)僅局限于農(nóng)家散戶、小作坊,受自然條件(陽光、風(fēng)力、雨季)、生產(chǎn)條件、技術(shù)等諸多因素限制,加工原料有限、產(chǎn)量低、品質(zhì)參差不一、衛(wèi)生條件差、貯藏期短。目前一些企業(yè)通過在萵筍原料主產(chǎn)區(qū)建廠,探討護色手段和利用熱空氣源,生產(chǎn)的脫水萵筍干不僅色澤保持綠色、復(fù)水性好、咬勁足、安全衛(wèi)生、貯藏期延長,而且加工量達到一定規(guī)模,成為當?shù)剞r(nóng)業(yè)增產(chǎn)、增效的主力軍。目前浙江、江蘇、山東、江西、湖北、云南等省都有脫水萵筍干上市,產(chǎn)業(yè)盡管剛剛起步,但發(fā)展前景廣闊。

    2.1 萵筍護色

    綠肉萵筍呼吸作用強、并有多種生物活性酶,切割、去皮后及在干燥和貯藏過程中很容易發(fā)生變色,使商品價值大大下降。萵筍干變色的主要原因是葉綠素的降解和褐色物質(zhì)的生成。Barth等[26]認為商品可以接受的極限為20%的葉綠素轉(zhuǎn)變成脫鎂葉綠素。

    2.1.1 葉綠素降解機理

    蔬菜為綠色是由于菜體內(nèi)含有藍綠色和黃綠色葉綠素a、b,它們是一種不穩(wěn)定的物質(zhì),不耐光、熱、酸,不溶于水,易溶于堿、乙醇和乙醚,在堿性溶液中,皂化為葉綠素堿鹽[27]。在蔬菜加工過程中,葉綠素降解是由于加工條件造成組織破壞引起的,如加熱、降低pH等引起細胞組織中化學(xué)的、酶的反應(yīng),導(dǎo)致蛋白質(zhì)一脂質(zhì)膜的崩潰及葉綠素一蛋白復(fù)合體的釋放,造成葉綠素分解。在蔬菜加工過程中,當蔬菜切割、燙漂時,細胞間釋放出的酸及酶與葉綠素-蛋白復(fù)合物發(fā)生接觸,這種接觸可能是葉綠素降解的起始階段。葉綠素a的降解途徑如圖1。

    楊曉棠[28]的研究表明,另一條葉綠素降解途徑是在過氧化物酶(POD)參與下進行的,小麥和菠菜中,POD在過氧化氫存在的條件下,能將酚類物質(zhì)氧化形成自由基,促進膜脂過氧化,破壞葉綠體穩(wěn)定,從而引起葉綠素的降解。但總的來說,POD降解葉綠素途徑尚不太明了。

    2.1.2 酶促褐變和護色工藝

    圖1 葉綠素a的降解途徑

    萵筍中存在的促進褐變的酶主要是葉綠素酶、脫鎂螯合酶、脫鎂葉綠素甲酯酸a單加氧酶、紅色葉綠素降解物還原酶,還有多酚氧化酶及過氧化物酶也會促進葉綠素的降解。酶類屬于蛋白質(zhì),經(jīng)過加熱均能使其失活。劉紀紅等[29]試驗得出萵筍的最佳的干制工藝為漂燙溫度100℃,漂燙時間3 min,食鹽溶液濃度0.5%,乳糖溶液濃度6%;烘烤的工藝條件為先用80℃烘4 h,再用70℃烘4 h。乳糖在萵筍干制中的作用有增加固體含量,改善產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)而不至于使產(chǎn)品過甜的作用;乳糖在萵筍干制加工及貯藏過程中比較穩(wěn)定,與其他糖類比較,溶解度低,受環(huán)境濕度的影響較小,可以較好地保持產(chǎn)品的色澤,對提高產(chǎn)品的復(fù)水效果也有較好的作用。江玲等[30]針對脫水萵筍片在貯藏過程中的變色問題進行研究,認為糖和鹽的滲透處理是最好的護色方法;并進一步研究了滲透處理對萵筍片的其他影響,得出滲透處理不但提高了色素的穩(wěn)定性,而且降低了水分活度,增加了產(chǎn)品的得率,提高了復(fù)水速率。

    2.2 干燥技術(shù)設(shè)備開發(fā)

    目前脫水萵苣常用的干燥方法主要是熱空氣對流干燥,但是也一直在嘗試著采用干燥效果更好的遠紅外干燥、微波干燥以及聯(lián)合干燥。

    2.2.1 熱風(fēng)干燥

    我國目前應(yīng)用比較普遍的干制方法是熱風(fēng)脫水干燥法,但這些設(shè)備普遍存在干燥速度慢、脫水時間長、能耗大、成本高、復(fù)水性差和產(chǎn)品品質(zhì)保存率低等缺陷。趙長濱等[31]介紹 XC型箱式熱風(fēng)烘干機(圖2)的工作原理及總體參數(shù)的確定。經(jīng)過蔬菜烘干試驗,該機能使熱風(fēng)和物料接觸充分、干燥強度大,具有使用范圍廣、能耗低、復(fù)水性好、操作簡便、安全可靠的特點,適用于烘干量較小、烘干地點不固定需要經(jīng)常轉(zhuǎn)移的特殊要求。

    National drying machinery 公司[32]生產(chǎn)出加工脫水蔬菜的對流空氣帶式干燥機(圖3),該設(shè)備堅固、恒定,連續(xù)化程度高,容易操控和維修,適合于 1 ~10 t·h-1的生產(chǎn)能力。

    劉曉娟等[33]設(shè)計了一種隧道式蔬菜干燥機(圖4),經(jīng)試驗,此機烘干效果好,干燥均勻,復(fù)水性好,熱效率高,操作簡便,安全可靠。

    圖2 XC型箱式熱風(fēng)烘干機

    圖3 對流空氣帶式干燥機

    圖4 隧道式蔬菜干燥機

    2.2.2 遠紅外干燥設(shè)備

    孫傳祝等[34]研制了5HY型遠紅外蔬菜脫水機(圖5)。該設(shè)備采用雙面鏈板輸送裝置,輸送鏈的松緊2段均為工作段,與普通輸送鏈相比,較大地提高了設(shè)備和空間的利用率;對于胡蘿卜等密度較大的蔬菜,生產(chǎn)率(干菜)可達 25.8 kg·h-1,單位能耗為3.2 MJ·kg-1(H20),與現(xiàn)有的熱風(fēng)對流蔬菜干燥相比可節(jié)能20%左右,維生素C損失率降低5%~8%;該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn),自動化程度高、操作方便,能夠適應(yīng)脫水蔬菜產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)需要。

    圖5 5HY型遠紅外蔬菜脫水機

    2.2.3 聯(lián)合干燥技術(shù)與設(shè)備開發(fā)

    張緒坤等[35]為了解決脫水蔬菜熱泵干燥中后期干燥效率較差的問題,進行熱泵、熱風(fēng)組合干燥試驗,結(jié)果表明:采用熱泵-熱風(fēng)組合干燥裝置生產(chǎn)脫水蔬菜,其耗能只有隧道式干燥的74.1%,網(wǎng)帶式干燥的84.7%和真空冷凍干燥的9.4%;胡蘿卜產(chǎn)品經(jīng)24 h充分復(fù)水后,組合干燥的復(fù)水性比熱泵干燥高16.6%,比熱風(fēng)干燥高24.5%;采用前期熱泵除濕干燥與后期熱風(fēng)干燥的組合干燥技術(shù),克服了單一熱泵干燥的缺點,降低了能耗,提高了產(chǎn)品質(zhì)量。顏偉強[36]研究設(shè)計的微波噴動加熱裝置(圖6),將熱風(fēng)與微波并聯(lián)式聯(lián)合,熱風(fēng)從下而上,不僅能帶來熱量,使物料加熱,還能及時的將物料蒸發(fā)出來的水氣帶出加熱區(qū),此種聯(lián)合設(shè)備最大的優(yōu)點在于使物料在加熱區(qū)不斷的震動,克服了微波加熱不均勻的問題,而且還能很靈活的控制微波加熱的階段。顏偉強用這種聯(lián)合干燥方式干燥胡蘿卜丁,大大縮短了加熱時間,僅用30 min就能使產(chǎn)品達到干燥終點,而且產(chǎn)品的胡蘿卜素、VC含量均與真空冷凍干燥接近,品質(zhì)較好。

    圖6 微波噴動加熱裝置

    3 展望

    萵筍在我國廣泛種植,隨著各地高效農(nóng)業(yè)的興起和交通運輸?shù)臅惩?,銷售半徑擴大。一些地方種植的優(yōu)良萵筍品種由于經(jīng)紀人的介入,網(wǎng)絡(luò)信息的運用,銷往全國各地,豐富了市民的“菜籃子”;在節(jié)日銷售和淡季供應(yīng)的反季節(jié)大棚萵筍,更是獲得較高的收益。但是,局部地區(qū)萵筍種植的一哄而起,造成大批量原料集中上市,保鮮不及,品質(zhì)劣化快,深加工不足,造成增產(chǎn)不增收,挫傷了農(nóng)民積極性,加工技術(shù)成為一個新的課題。

    萵筍生產(chǎn)除了傳統(tǒng)的鮮食品種外,應(yīng)大力培育加工商品價值高、營養(yǎng)成分高的品種,如莖桿直、上下粗細較一致,組織細嫩,葉綠素含量高,生化酶活力低的適宜加工的綠肉好品種。在大田生產(chǎn)環(huán)節(jié)提高科技種植水平,增加有益營養(yǎng)成分,控制萵筍硝酸鹽、亞硝酸鹽含量,農(nóng)藥殘留、重金屬污染等危害,使之風(fēng)險最小化。

    在脫水萵筍加工過程中,在著力提升護色手段的同時,應(yīng)開發(fā)高效、連續(xù)化、節(jié)能生產(chǎn)設(shè)備,如帶式干燥、聯(lián)合干燥設(shè)備的開發(fā),提高自動化水平,便于清洗消毒,節(jié)約能源,降低綜合生產(chǎn)成本,使企業(yè)具備更強的市場競爭能力,更好地服務(wù)三農(nóng)。

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