鮮切果蔬褐變控制研究進(jìn)展

許傳兵，宋麗廷

（濰坊工商職業(yè)學(xué)院，山東濰坊 262200）

鮮切果蔬，又被稱為輕度加工果蔬、半加工果蔬、最少加工果蔬等，它是指以新鮮的果蔬作為原料，經(jīng)過分級→清洗→整修→去皮→切分→保鮮→包裝工序處理之后，再經(jīng)過低溫的方式進(jìn)行運(yùn)輸，最后進(jìn)入冷柜中進(jìn)行銷售的即食或者即用的果蔬制品。既可以保持果蔬原有的新鮮狀態(tài)，又經(jīng)過加工使產(chǎn)品清潔衛(wèi)生，屬于凈菜的范疇，有新鮮營養(yǎng)、方便天然和可食率高達(dá)100%等優(yōu)點(diǎn)，可以滿足人們現(xiàn)代快節(jié)奏且追求營養(yǎng)天然的生活方式等方面的需求[1]。然而，當(dāng)新鮮果蔬進(jìn)行機(jī)械加工而受到損傷時(shí)，酚類物質(zhì)在多酚氧化酶作用下與氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生褐變反應(yīng)，直接影響鮮切果蔬的產(chǎn)品品質(zhì)，從而降低了產(chǎn)品的市場價(jià)值。因此，研究和控制其酶促褐變反應(yīng)的發(fā)生有著重大的意義。

1 鮮切果蔬褐變原理

鮮切果蔬發(fā)生的褐變包括酶促褐變與非酶促褐變兩大類，其中主要類型是酶促褐變。植物組織中含有酚類物質(zhì)，在完整的細(xì)胞中作為呼吸傳遞物質(zhì)，在正常的情況下，氧化還原反應(yīng)之間（酚和醌的互變）保持著動態(tài)平衡，當(dāng)組織破壞后氧就大量侵入，打破了氧化還原反應(yīng)的平衡，于是發(fā)生了氧化產(chǎn)物醌的積累和進(jìn)一步聚合及氧化，形成黑色素。酶促褐變的發(fā)生需要3 個(gè)必備條件：底物、氧氣和酶。底物主要是多酚類物質(zhì)，酶主要是多酚氧化酶（Polyphenol Oxidase，PPO）。

2 酶促褐變的控制

為了保證鮮切果蔬的新鮮和質(zhì)量安全，最重要就是防止果蔬切分后貯藏褐變反應(yīng)的發(fā)生以及控制微生物繁殖?，F(xiàn)在人們已經(jīng)開始采用柵欄技術(shù)來控制微生物的活動和產(chǎn)品質(zhì)量下降的速度，從而延長保鮮期，如采用防褐變劑（抗壞血酸、檸檬酸等）、氣調(diào)、低溫、輻射、化學(xué)保鮮劑（二氧化氯、臭氧等）等多種保鮮方法，通過這些方法的單獨(dú)使用或者聯(lián)合使用，從而提高產(chǎn)品的貯藏期和保證產(chǎn)品新鮮程度[2]。

2.1 物理方法

2.1.1 熱處理

熱處理是殺死體內(nèi)各種酶活性最簡單有效的方法。瞬間的高溫可以在短時(shí)間內(nèi)鈍化酶活性，從而抑制酶促褐變反應(yīng)。熱處理相對來說簡單有效，且不會殘留任何的農(nóng)藥等化學(xué)藥品，是目前最為安全的抑制方法。熱處理之所以可以減輕鮮切果蔬的褐變，是因?yàn)楣唧w內(nèi)的PPO 熱穩(wěn)定性較低，一旦溫度達(dá)到了40 ℃，PPO 就會被鈍化。張麗華[3]等研究了熱處理及與其他技術(shù)結(jié)合對鮮切果蔬感官、營養(yǎng)和安全品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱處理對鮮切果蔬的保鮮機(jī)理是抑制活性氧的產(chǎn)生和積累、產(chǎn)生熱激蛋白等。

2.1.2 臨界低溫高濕保鮮處理

臨界低溫高濕保鮮處理指在不傷害果蔬品質(zhì)的前提下，通過調(diào)節(jié)冷藏溫度在果蔬的冷凍害溫度以上0.6 ～1.2 ℃和控制空氣濕潤度在91%～97%的條件下對果蔬進(jìn)行貯藏。低溫處理能夠高效抑制新鮮果蔬的呼吸速率，降低果蔬的新陳代謝。除了對溫度的控制，果蔬體內(nèi)的水分還影響著新鮮果蔬的褐變程度。隨著貯藏時(shí)間的延長，新鮮果蔬體內(nèi)的水分逐漸蒸發(fā)，造成新鮮果蔬的干化，從而加快褐變的發(fā)生，因此，創(chuàng)造一個(gè)濕度適宜的環(huán)境能夠有效減緩新鮮果蔬的褐變反應(yīng)程度。高濕保鮮能夠抑制新鮮果蔬在短時(shí)間內(nèi)腐爛，同時(shí)有效抑制了新鮮果蔬的褐變。蔣國玲[4]等研究了鮮切果蔬在貯藏過程中發(fā)生的不良變化以及影響其品質(zhì)的因素，并對于國內(nèi)外低溫在鮮切果蔬保鮮中的作用機(jī)理做了深入研究，證實(shí)臨界低溫高濕保鮮是通過控制呼吸強(qiáng)度和降低水分蒸發(fā)來達(dá)到保鮮目的。

2.1.3 氣調(diào)

改變空氣中的氣體組成能夠延緩新鮮果蔬的衰老，減輕果蔬的褐變[5]。其中氣調(diào)中最常用的是臭氧氣調(diào)，臭氧氣調(diào)是一種使用效果很好的殺菌劑和消毒劑，而且有很強(qiáng)的氧化能力，它可以殺死新鮮果蔬表面的微生物，又可以抑制并且延緩新鮮果蔬有機(jī)物如糖類、維生素的水解，降低了原材料營養(yǎng)物質(zhì)的損失，間接提高了果蔬的保鮮時(shí)長，減輕了產(chǎn)品的褐變進(jìn)程。臭氧氣調(diào)保鮮在國內(nèi)是一種新型的保鮮技術(shù)，它能夠抑制并消除果蔬乙烯的產(chǎn)生。乙烯是一種很強(qiáng)的催熟劑，能夠使果蔬快速變熟，阻止乙烯的生成，就可以阻止原材料的后熟現(xiàn)象。李小麗[6]研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用氣調(diào)包裝進(jìn)行鮮切果蔬保鮮的顯著優(yōu)勢在于儲藏時(shí)間更長、保鮮效果更佳、貨架期更長、食物保鮮品質(zhì)更高。

2.1.4 自發(fā)性氣調(diào)包裝

自發(fā)性氣調(diào)包裝是指在密閉空間中創(chuàng)造一個(gè)良好的微生態(tài)環(huán)境，有利于果蔬的保存，抑制果蔬的褐變。在這個(gè)微環(huán)境中，O2含量被最大程度的降低，從而抑制果蔬呼吸作用，進(jìn)而減少了原材料中水分蒸發(fā)，有利于增加產(chǎn)品的保鮮時(shí)長，對鮮切產(chǎn)品褐變有著重要的抑制作用。梁惜雯[7]等研究表明，自發(fā)氣調(diào)技術(shù)不僅可以減緩鮮切果蔬的生理代謝，從而防止褐變、延長貨架期和延遲衰老；而且可以控制鮮切果蔬的水分、維持香氣，使果蔬保持良好的品質(zhì)。

2.1.5 可食性涂膜

可食性涂膜是一種半透膜，利用浸泡、涂抹等方法附著在果蔬的外表皮上，它能有選擇性地阻止果蔬自身體內(nèi)水分的蒸發(fā)，減緩了營養(yǎng)物質(zhì)的流失[8]?？墒承酝磕た梢杂行Ы档凸叩暮粑鼜?qiáng)度，抑制果蔬的后熟衰老現(xiàn)象及表面的細(xì)菌的生長，減少營養(yǎng)物質(zhì)流失及抑制褐變，從而增加其產(chǎn)品的保鮮時(shí)長。周涵夢[9]等研究表明涂膜保鮮技術(shù)的應(yīng)用能夠有效改善鮮切果蔬的新鮮度、延長貨架期。天然、高效、無毒的可食性涂膜及保鮮技術(shù)是近年來的研究熱點(diǎn)，如可食性涂膜-高能射線輻射復(fù)合保鮮技術(shù)、可食性涂膜-精油復(fù)合保鮮技術(shù)等。

2.1.6 高壓處理

高壓處理是近幾年比較常用的果蔬滅菌保鮮方法，在果蔬貯藏中施加一個(gè)253 ～404 MPa 從外向內(nèi)的壓力，從而使得果蔬外面和內(nèi)部形成一個(gè)壓力差，抑制果蔬內(nèi)部水分的向外擴(kuò)散，從而延緩營養(yǎng)成分的流失，同時(shí)使果蔬呼吸強(qiáng)度減弱，減緩了果蔬乙烯的產(chǎn)生，抑制了果蔬的后熟現(xiàn)象，因此可以達(dá)到滅菌保鮮的目的。高壓處理一般在低溫的環(huán)境中進(jìn)行，高壓處理會鈍化PPO 的活性，使得PPO 與果蔬體內(nèi)的酚類物質(zhì)無法發(fā)生反應(yīng)，間接抑制酶促褐變。高壓處理保鮮工藝與低溫冷藏保鮮工藝的結(jié)合使用會使產(chǎn)品的保鮮成效以及抑制褐變效果更加明顯。于皎雪[10]等研究證實(shí)了高壓處理作為一種環(huán)保且安全的物理方法，主要通過提高果蔬營養(yǎng)品質(zhì)和抑制其表面微生物的生長繁殖來達(dá)到延長保鮮期的目的。

2.1.7 輻照處理

低劑量的輻射處理可以有效抑制鮮切果蔬的褐變，同時(shí)對果蔬有殺菌消毒的作用，具有防止霉變、調(diào)節(jié)生理生化的效果。輻射處理會使果蔬中微生物的生理活動被限制，甚至生理結(jié)構(gòu)被破壞，間接導(dǎo)致微生物被殺死，從而增加了產(chǎn)品的貯藏保鮮時(shí)長。王佳宇[11]等研究證明紫外線殺菌技術(shù)作為一種安全綠色的鮮切果蔬保鮮技術(shù)，能夠有效抑制微生物的生長繁殖，從而減緩鮮切果蔬生理代謝、防止褐變、延長貨架期及延遲衰老，并且不會對鮮切果蔬的口感和風(fēng)味產(chǎn)生影響。

2.2 化學(xué)方法

2.2.1 4-己基間苯二酚

4-己基間苯二酚（4-hexylresorcinol，4-HR）已被證實(shí)是一種安全無公害并且有效的抗褐變劑，屬于芳香族抗氧化劑。4-HR 利用對PPO 活性的抑制來實(shí)現(xiàn)對鮮切果蔬褐變的控制，間接增加了鮮切果蔬貯藏保鮮時(shí)長。4-HR 只對PPO 起作用，而且它對果蔬的作用濃度較低，并且沒有漂白作用，不會漂白果蔬的天然色素，不影響果蔬的外觀品質(zhì)。周會玲[12]等以紅富士蘋果作為原材料，采用不同濃度4-HR 處理之后，研究其貯藏期間品質(zhì)變化及褐變情況。結(jié)果表明4-HR 能有效抑制鮮切蘋果的褐變，提高貯藏品質(zhì)，且以70 mg·kg-1的4-HR 處理效果最好。

2.2.2 酸處理

抗壞血酸能夠與被氧化的錕發(fā)生還原反應(yīng)，能夠有效抑制鮮切果蔬體內(nèi)的聚錕作用，從而破壞有色物質(zhì)的形成。異抗壞血酸與抗壞血酸類似，都對果蔬的褐變有抑制作用，能夠提高果蔬的保鮮效果。其中抗壞血酸鈣被普遍運(yùn)用，對果蔬的抗褐變效果比較顯著。果蔬中最常見的羧酸為檸檬酸、乙酸以及草酸乙酸等。羧酸具備絡(luò)合金屬離子的能力，同時(shí)能夠降低pH 值，使得PPO 的活性被鈍化，從而抑制了產(chǎn)品的酶促褐變。廖玲燕[13]等以慈姑為研究材料，研究1%抗壞血酸和0.2 g·L-1阿魏酸2 種抗褐變劑處理對鮮切慈姑冷藏（4±1）℃過程中褐變的影響，研究證實(shí)2 種抗褐變劑均能夠有效抑制鮮切慈姑的褐變。

2.2.3 含巰基（-sh）的化合物

研究表明，含巰基類化合物如半胱氨酸在抗褐變的效果上比較顯著，在馬鈴薯、哈密瓜及生菜保鮮中發(fā)揮了重要作用。半胱氨酸能夠與含錕化合物形成無色的復(fù)合物，阻止含錕化合物的聚合，從而中斷了色素物質(zhì)的合成，抑制了果蔬的褐變。額日赫木[14]等為研究L-半胱氨酸對鮮切馬鈴薯的抗褐變機(jī)制，以鮮切馬鈴薯為研究對象，采用真空浸漬技術(shù)輔助0.7 g·L-1的L-半胱氨酸溶液處理鮮切馬鈴薯，結(jié)果表明，L-半胱氨酸處理可以延緩鮮切馬鈴薯在貯藏期間的褐變。

2.2.4 鈣處理

研究表明，鈣處理能夠延緩果蔬的失水衰老，還可以控制果蔬的生理病害以及微生物的繁殖生長。鈣處理可以抑制PPO 的活性，從而保持果蔬細(xì)胞膜的完整性和穩(wěn)定性，阻止底物與酶的直接接觸，有效延緩果蔬的褐變。對果蔬進(jìn)行鈣處理一般采用乳酸鈣，乳酸鈣可以有效降低鮮切果蔬呼吸強(qiáng)度，抑制腐爛的發(fā)生，保持總酚含量及酶活性，提高切塊硬度，抑制了褐變發(fā)生及微生物的繁殖，并且有效改善了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。祝競芳[15]等探究了氯化鈣處理對鮮切萵苣貯藏期間品質(zhì)的影響，對鮮切萵苣絲分別用蒸餾水及不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯化鈣溶液處理10 min，置于10 ℃貯藏48 h，結(jié)果證實(shí)，氯化鈣處理不僅可以明顯維持鮮切萵苣貯藏期間的質(zhì)量品質(zhì)，還可以提高營養(yǎng)價(jià)值。

2.2.5 乙醇的應(yīng)用

從植物中所提取的天然活性成分如蛋白酶、乙醇等，能夠抑制鮮切果蔬褐變程度。而研究最多的就是乙醇，乙醇是果蔬生長發(fā)育中本身所自帶的天然性產(chǎn)物，具有安全可靠的特點(diǎn)，可以很好地運(yùn)用在控制果蔬褐變中。利用適量的乙醇涂抹在果蔬表皮會延緩其成熟、衰老以及后熟現(xiàn)象，同時(shí)會減輕果蔬的生理傷害、防止其受微生物影響而腐爛變質(zhì)，而且改善了果蔬的品質(zhì)，使果蔬看起來更加新鮮，在其營養(yǎng)物質(zhì)含量不受損失的情況下延長貨架保鮮期。包垠秋[16]等研究了貯藏溫度為4 ℃時(shí)乙醇浸泡對鮮切荸薺的影響。結(jié)果表明，乙醇能夠延緩荸薺褐變。

2.2.6 防褐變劑的結(jié)合運(yùn)用

亞硫酸鹽、抗壞血酸、4-HR、半胱氨酸等都稱為防褐變劑或者抑制劑。防褐變劑根據(jù)其作用的機(jī)理不同，可以分為還原劑、酸化劑、螯合劑以及底物競爭劑等。在對果蔬的抗褐變處理過程中，單一類防褐變劑的作用效果有時(shí)不是很明顯，通過對防褐變劑的結(jié)合運(yùn)用，可以使果蔬的抗褐變效果更為顯著。張鵬[17]等研究優(yōu)化防褐變劑對鮮切蓮藕品質(zhì)的影響時(shí)，將處理好的鮮切蓮藕置于冰箱中冷藏，結(jié)果表明，優(yōu)化防褐變劑（1.0%無水檸檬酸+0.1%抗壞血酸鈣+0.2% L-天門冬氨酸）結(jié)合冷藏技術(shù)，可以較好地延緩褐變發(fā)生，延長貯藏時(shí)間達(dá)4 d。

2.3 生物方法

2.3.1 乳酸菌代謝產(chǎn)物

乳酸菌屬于無芽孢陽性細(xì)菌，對碳水化合物進(jìn)行發(fā)酵的產(chǎn)物主要為乳酸。乳酸菌對果蔬的抗褐變能力體現(xiàn)在其代謝物質(zhì)有較高的抗氧化性，同時(shí)可以有效絡(luò)合金屬離子。乳酸菌能夠產(chǎn)生酸、乙醇等小分子代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物可以有效控制鮮切果蔬的酶促褐變，間接延長其產(chǎn)品的保鮮時(shí)長[18]。

2.3.2 蜂蜜處理法

蜂蜜通過其本身所含有的多肽成分來抑制PPO的活性，從而實(shí)現(xiàn)對鮮切果蔬褐變的控制。蜂蜜中也存在類黃酮、生育酚等一些抗氧化類物質(zhì)，這些物質(zhì)在抑制酶促褐變反應(yīng)的過程中也起著關(guān)鍵性的作用。已有研究發(fā)現(xiàn)蜂蜜中含有如生育酚等抗氧化成分而抑制褐變，不同花粉來源的蜂蜜因其含量差異大而具有不同的褐變抑制能力[19]。

2.3.3 酶法

蛋白酶具有導(dǎo)致PPO、過氧化氫酶等與鮮切果蔬發(fā)生酶促褐變反應(yīng)相關(guān)的酶失活的能力，因此常被用于鮮切土豆和鮮切蘋果的抗褐變處理中，已經(jīng)被證明是一種有效的褐變抑制劑，能夠有效抑制鮮切果蔬酶促褐變反應(yīng)的發(fā)生[19]。

2.3.4 基因工程法

利用基因工程的方法在DNA 鏈中插入控制PPO表達(dá)的基因，也可以達(dá)到鈍化PPO 活性的目的，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對鮮切果蔬褐變的抑制。高海生[20]運(yùn)用基因工程手段研究PPO，如反義RNA 或正義共抑制的手段控制PPO，從而培育出抗褐變品種，不僅具有理論價(jià)值，且在生產(chǎn)上可加以利用。

3 結(jié)語

鮮切果蔬具有方便快捷、營養(yǎng)豐富的優(yōu)勢特點(diǎn)，深受消費(fèi)者的喜愛。但由于鮮切果蔬不易保存，貨架期短，極易受到微生物的侵染導(dǎo)致腐爛，且產(chǎn)品容易發(fā)生酶促褐變，使得產(chǎn)品的競爭力下降。因此，尋找一種有效防止或抑制鮮切果蔬發(fā)生酶促褐變反應(yīng)的方法尤為重要。通過對鮮切果蔬褐變機(jī)理的深入了解，發(fā)現(xiàn)抑制鮮切果蔬酶促褐變的方法主要有物理方法、化學(xué)方法和生物方法。其中，物理方法更具操作性，調(diào)控能力強(qiáng)?；瘜W(xué)方法在鮮切果蔬的抗褐變處理中，化學(xué)成分會影響鮮切果蔬的口感風(fēng)味以及營養(yǎng)成分，甚至使產(chǎn)品產(chǎn)生異味；同時(shí)化學(xué)成分可能危及人體的生理健康，因此其安全性受到質(zhì)疑。生物方法是近年來有效抑制鮮切果蔬褐變的一種新興方法，但由于其成本較高，并未廣泛應(yīng)用。相較之下，物理方法優(yōu)勢明顯。隨著科技的發(fā)展和研究力度的加大，部分褐變機(jī)制將被揭示清楚，將來會有更多有效抑制褐變的技術(shù)方法被提出，以更好地推動鮮切果蔬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為社會全面發(fā)展蓄積力量。