果蔬保鮮技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀探析

任宇聰，蘇志涵，王兆然，張雪嬌

（西安醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院，陜西西安 710021）

0 引言

新鮮的水果和蔬菜富含維生素、氨基酸、纖維素、礦物質(zhì)及碳水化合物等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因而成為人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵?。采摘后的新鮮果蔬在儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，一方面會(huì)因?yàn)樗终舭l(fā)而出現(xiàn)皺縮現(xiàn)象；另一方面還可通過(guò)呼吸和細(xì)胞的新陳代謝等作用，使其出現(xiàn)腐敗變質(zhì)的現(xiàn)象，從而引起營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失，造成食物資源的浪費(fèi)。有資料顯示，我國(guó)每年果蔬腐爛超過(guò)8 000 萬(wàn)t，造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)750 億元，占整個(gè)行業(yè)產(chǎn)值的30%以上[1]。因此，尋找積極有效的保鮮技術(shù)延長(zhǎng)果蔬的貨架期，在促進(jìn)果蔬行業(yè)的良性發(fā)展和提高人民生活水平等方面都有至關(guān)重要的作用。新鮮果蔬在儲(chǔ)存期的質(zhì)量安全主要受到環(huán)境溫度、濕度及氣體成分等因素的影響，因此保鮮方法也多種多樣。根據(jù)保鮮機(jī)理的不同，對(duì)常見(jiàn)的保鮮方法的保鮮效果和存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并對(duì)殼聚糖復(fù)合涂膜保鮮技術(shù)的優(yōu)良性能和研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為果蔬產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供一定的理論依據(jù)。

1 傳統(tǒng)保鮮手段

傳統(tǒng)的保鮮方法主要包括化學(xué)保鮮、物理保鮮和生物保鮮，其保鮮機(jī)理主要表現(xiàn)在以下3 個(gè)方面：①通過(guò)調(diào)控存儲(chǔ)環(huán)境的濕度和溫度等條件，最大限度保存果蔬水分、減少內(nèi)部能量消耗；②通過(guò)抑制呼吸作用，減緩果蔬自然老化的速率；③通過(guò)抑制果蔬表面有害微生物（如腐敗菌和致病真菌） 的活性，延長(zhǎng)果蔬的貯存期。

1.1 低溫保鮮技術(shù)

低溫保鮮是日本在20 世紀(jì)60 年代進(jìn)行氣調(diào)試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的，在果蔬的運(yùn)輸或者貯藏過(guò)程利用低溫環(huán)境減緩生理生化反應(yīng)和微生物生長(zhǎng)速率，達(dá)到延長(zhǎng)貯藏時(shí)間的目的。楊艷芬[5]研究發(fā)現(xiàn)，在溫度0~1 ℃，相對(duì)濕度90%~95%的條件下，大櫻桃果實(shí)可保存30~40 d 不變質(zhì)。王紅玲等人[6]研究發(fā)現(xiàn)，在7 ℃的貯存條件下，百香果紫香1 號(hào)的果實(shí)顏色更加鮮艷，維C、可溶性糖和固形物的含量也更高，這樣就可有效地減少果實(shí)的衰老和腐爛。但百香果紫香2 號(hào)分別儲(chǔ)存在25 ℃和7 ℃條件時(shí)，在第4 天7 ℃下保存的百香果維C 含量為18.74 mg/100 g，略低于25 ℃下保存的維C 含量18.98 mg/100 g。在25 ℃的環(huán)境中，果汁中的黃酮含量會(huì)先上升，然后再下降。在12 d 時(shí)，這種變化達(dá)到最高點(diǎn)。7 ℃的環(huán)境中，這種變化波動(dòng)較大，在12 d 時(shí)達(dá)到最低點(diǎn)。除了第4 天，其他時(shí)間的黃酮含量都比25 ℃的環(huán)境低。在7 ℃的儲(chǔ)存環(huán)境中，第8 天可滴定酸的含量顯著低于25 ℃的儲(chǔ)存環(huán)境。徐雪瑩等人[7]對(duì)越南紫果西番蓮的研究結(jié)果表明，25 ℃和8 ℃貯藏條件下的蛋白含量先升高后降低（25 ℃條件下在貯藏第3 天最高，8 ℃條件下在第9 天最高），表明貯藏能力除與貯藏溫度有關(guān)外也與貯藏時(shí)間有關(guān)。目前，低溫貯藏法仍然是應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)保鮮技術(shù)，但由于其對(duì)于溫控設(shè)備的要求比較嚴(yán)格，且受物流冷鏈運(yùn)輸成本與冷藏條件的約束，在遠(yuǎn)距離運(yùn)輸方面仍有艱巨的挑戰(zhàn)[8]。

1.2 氣調(diào)保鮮技術(shù)

氣調(diào)保鮮是通過(guò)對(duì)果蔬貯藏空間內(nèi)氣體組分比例、溫度、壓強(qiáng)等因素的調(diào)控來(lái)抑制果蔬呼吸作用減緩其新陳代謝，使其處于一種休眠狀態(tài)，從而抑制微生物生命活動(dòng)。有研究表明[9]，20%~40%體積比的二氧化碳?xì)庹{(diào)方式能有效抑制冰鮮雞肉中熒光假單胞菌的生長(zhǎng)繁殖，并較好保證產(chǎn)品外觀。王欣等人[10]研究發(fā)現(xiàn)，在O2體積分?jǐn)?shù)為0.4%，CO2體積分?jǐn)?shù)為13%，N2體積分?jǐn)?shù)為86.6%時(shí)，對(duì)白玉菇的保鮮效果最好，貨架期可達(dá)7 d 以上。Vaibhav K M 等人[11]利用低密度聚乙烯和防霧膜RD45 等2 種包裝材料，對(duì)青椒進(jìn)行了保鮮貯藏研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，防霧膜RD45 能有效降低青椒的呼吸強(qiáng)度，延長(zhǎng)青椒果實(shí)的貨架期。夏秋霞等人[12]發(fā)現(xiàn)，體積分?jǐn)?shù)小于2%的O2對(duì)果蔬保鮮有著良好的作用。氣調(diào)保鮮操作簡(jiǎn)單、安全性有保障，但是氣調(diào)包裝技術(shù)對(duì)于水果采摘后的包裝環(huán)境要求較高，目前專門用于水果采摘后包裝的塑料薄膜材料在市場(chǎng)上并不多見(jiàn)[8]。

1.3 輻照保鮮技術(shù)

輻照保鮮技術(shù)是利用波長(zhǎng)極短的高能射線輻照果蔬，使果蔬內(nèi)部水和其他物質(zhì)發(fā)生電離，產(chǎn)生-H、-OH 等活性游離基團(tuán)，與核內(nèi)物質(zhì)作業(yè)，殺滅致病菌和寄生蟲(chóng)等有害物質(zhì)，抑制果蔬組織結(jié)構(gòu)的劣變，達(dá)到保鮮效果。賴宏剛[13]研究發(fā)現(xiàn)，冰鮮雞肉經(jīng)過(guò)輻照處理，能夠提高雞肉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及鮮度，同時(shí)延長(zhǎng)雞肉的貨架期。金宇東等人[14]從輻照保鮮對(duì)食用菌微生物負(fù)載、感官品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)成分和酶活性的影響，以及對(duì)其他有毒有害物質(zhì)的抑制、輻照吸收劑量等多方面對(duì)輻照保鮮技術(shù)進(jìn)行綜述，表明輻照保鮮不但能保證品質(zhì)，而且可顯著延長(zhǎng)食用菌貨架期。廖興展等人[15]通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)參數(shù)優(yōu)化，得到了在LED 光強(qiáng)度值為2 000 lux，光頻率值為0.02 s時(shí)，對(duì)果蔬有明顯的保鮮效果。Schmidt H M 等人[16]利用0.70 kGy 和0.95 kGy 的電子束照射番茄研究發(fā)現(xiàn)，該方法能有效抑制酵母菌、乳酸菌及沙門氏菌的生長(zhǎng)繁殖速率。但是輻照保鮮時(shí)，輻照劑量的控制不到位時(shí)可能會(huì)對(duì)果蔬的品質(zhì)產(chǎn)生不良影響，從而影響口感[17]。

1.4 次氯酸鈉（NaClO） 處理保鮮

NaClO 在水中水解形成的次氯酸具有強(qiáng)氧化性，可以與細(xì)胞壁、蛋白質(zhì)發(fā)生氧化作用，一方面破壞微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)使其死亡和代謝紊亂；另一方面使細(xì)菌中的蛋白質(zhì)凝固，從而抑制細(xì)菌滋生。袁東曉等人[18]研究表明，NaClO 與乳酸對(duì)冷卻豬肉有保鮮作用。莊建軍等人[19]在25 ℃條件下，桃子密封貯藏8 d 后次氯酸水振蕩浸泡處理與NaClO 振蕩浸泡處理明顯可以看出具有降低腐爛率和糊變指數(shù)，延長(zhǎng)保鮮時(shí)常作用，且兩者對(duì)桃子的保鮮效果相似。相關(guān)研究表明，目前國(guó)外通常采用NaClO 消毒劑進(jìn)行蛋源的消毒處理，但其單獨(dú)作用時(shí)，對(duì)菌體細(xì)胞的滲透性較差，殺菌效果不佳[20]。在王宏等人[21]的臭氧和Na-ClO 貯藏對(duì)比試驗(yàn)中，相同條件下，經(jīng)NaClO 處理的生菜的葉綠素含量到第5 天下降幅度為21.2%，臭氧為22.0%；相對(duì)電導(dǎo)率為18.26%，臭氧為15.35%；抗壞血酸含量下降為1.92 mg/g，臭氧為2.63 mg/g。顯示NaClO 處理貯藏生菜時(shí)，對(duì)于葉綠素含量，相對(duì)電導(dǎo)率和抗壞血酸含量效果都不理想。但NaClO 的過(guò)度使用有可能引起致癌，并產(chǎn)生新的高耐受性病原菌，從而使其在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。

2 殼聚糖復(fù)合涂膜保鮮類型

近年來(lái)，隨著對(duì)可再生和生物可降解的多糖類、蛋白質(zhì)和脂類等制成的包裝材料的需求日益增加，傳統(tǒng)的保鮮方法已經(jīng)不能滿足人們的期望，一些具有抑菌和抗氧化作用的中藥源和植物源保鮮材料的研究，特別是與一些成膜材料相結(jié)合進(jìn)行復(fù)合保鮮，逐漸受到環(huán)保人士的青睞[22]，已經(jīng)成為生物技術(shù)保鮮領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)[8-10]。其中，殼聚糖作為一種天然陽(yáng)離子多糖，具有優(yōu)異的生物相容性、抑菌性和成膜性，且來(lái)源廣泛、生物安全性高，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于食品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域[23]。

2.1 殼聚糖與有機(jī)酸類復(fù)合

有機(jī)酸具有多種生物活性，不僅可抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)，還可用于藥物的制備。此外，在禽畜水產(chǎn)養(yǎng)殖中也可起到減少環(huán)境污染、促進(jìn)消化和增強(qiáng)免疫力的作用[24-25]。Youzuo Z 等人[26]的研究發(fā)現(xiàn)，將水楊酸和殼聚糖結(jié)合在一起，可顯著降低黃瓜的寒冷損傷，同時(shí)還可維護(hù)其外觀和品質(zhì)，還可增強(qiáng)抗氧化酶的活性。涂覆殼聚糖、草酸或蘋果酸可顯著降低石榴受到的冷害，且這種效果比僅僅采用單一因素處理更為顯著[27]。

2.2 殼聚糖與生物堿類復(fù)合

生物堿在天然植物中具有多種功能，包括抗炎、抗菌和抗病毒[28]。劉開(kāi)華等人[29]通過(guò)將殼聚糖與茶多酚混合，對(duì)黃瓜進(jìn)行涂膜，風(fēng)干后貯藏于PE 保鮮袋中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，向殼聚糖中添加茶多酚可有效推遲呼吸高峰到達(dá)的時(shí)間，延長(zhǎng)其保鮮期，當(dāng)其添加量為0.3%時(shí)保鮮效果最為明顯。陶永元等人[30]發(fā)現(xiàn)，將香辛料（如丁香、八角和肉桂等） 提取液的抑菌性與殼聚糖成膜性相結(jié)合，將二者分別按照2.0%和1.5%的比例混合，對(duì)草莓進(jìn)行涂膜處理，使草莓的貨架期從1~2 d 延長(zhǎng)到3~4 d，且無(wú)化學(xué)殘留，是一種對(duì)環(huán)境友好的保鮮制劑。

2.3 殼聚糖與植物精油復(fù)合

植物精油不僅能夠提供果蔬香味、去除異味，而且還具有抗菌和抗病毒的功效，其中丁香酚、香芹酚等成分尤為突出[31]。孟金明等人[32]發(fā)現(xiàn)，將殼聚糖與木姜子精油和乳清蛋白結(jié)合在一起形成的復(fù)合膜，當(dāng)木姜子精油添加量為6%時(shí)，能有效抑制枇杷的水分流失，貯存到第25 天時(shí)，與對(duì)照組相比，出汁率提高15.35%，而丙二醛的含量減少29.62%，從而有效延長(zhǎng)枇杷的保質(zhì)期。根據(jù)李遠(yuǎn)頌等人[33]的研究結(jié)果，1%的羧化殼聚糖- 0.049%茶樹(shù)精油- 1.5%無(wú)水乙醇- 0.5%。Tween-80 組成的復(fù)合保鮮液，可顯著降低圣女果的老化程度，并且有效延長(zhǎng)保質(zhì)期。

3 結(jié)語(yǔ)

保鮮技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，現(xiàn)有保鮮技術(shù)在一定程度上有著良好的保鮮效果，但是各種保鮮技術(shù)仍存在多種問(wèn)題，如氣調(diào)保鮮不適用于小型企業(yè)、可降解保鮮材料成本高等缺點(diǎn)，還無(wú)法到達(dá)滿意的效果。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外農(nóng)產(chǎn)品加工科研機(jī)構(gòu)研發(fā)了一種可直接被人體食用的涂膜材料，其主要是由殼聚糖及其衍生物所構(gòu)成，通過(guò)使用該種可食用涂膜可有效延長(zhǎng)鮮切果蔬的貨架期。在其他科研機(jī)構(gòu)研究中也發(fā)現(xiàn)，很多以天然提取物為原料的生物保鮮劑，在涂膜保鮮方面能有效延緩食品感官品質(zhì)下降速率，最大程度上保持食品的各項(xiàng)感官品質(zhì)，對(duì)食品變質(zhì)腐敗過(guò)程能夠有效抑制，減少水分散失，能降低酶促褐變，保持食品鮮艷的色澤、口感，使香味更加持久，從而更好地保持食物的商品價(jià)值[34]。

但殼聚糖涂膜保鮮技術(shù)目前仍存在諸多問(wèn)題：殼聚糖本身分子量的多少會(huì)很大程度決定其在抑菌、消毒方面的差異等。殼聚糖的抑菌作用與其濃度基本呈正相關(guān)，但不能隨濃度增加而一直增加[35-36]。單一的殼聚糖相較于復(fù)合材料，其保鮮程度有很大差異，對(duì)不同的保鮮對(duì)象，殼聚糖選擇的復(fù)合材料也有很大區(qū)別[37]。隨著殼聚糖納米復(fù)合材料的不斷發(fā)展，其不僅拓展了復(fù)合膜的種類，而且為采后加工業(yè)提供了一種新的包裝技術(shù)，取得了顯著的成效。殼聚糖與其他功能成分的結(jié)合，可有效地改善水果在貯藏期間的品質(zhì)變化，延長(zhǎng)其保鮮期，同時(shí)降低果蔬運(yùn)輸和貯藏的成本。然而，由于水果和蔬菜的特點(diǎn)各有不同，因此必須使用多種復(fù)合膜來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的保鮮效果。未來(lái)的研究重點(diǎn)應(yīng)放在開(kāi)發(fā)新型殼聚糖復(fù)合材料上，以滿足市場(chǎng)的需求，為社會(huì)和經(jīng)濟(jì)帶來(lái)更大的收益。