我国地域辽阔,南北气候差异明显,果蔬资源丰富,但我国80%以上的果蔬以常温物流或自然状态物流为主,缺乏高效、实用、节能、安全的果蔬保鲜技术和装置,使得果蔬采后损失达生产总量的20%~30%;再加上采后商品化处理技术落后,果蔬商品化处置率不足30%,造成农副产品资源的极大浪费;另外,果蔬物流配送体系发展滞后等因素也都制约着我国果蔬的发展。因此,为了更好的维持果蔬的品质和特性,降低季节性、地域性等外界环境条件的限制,提高产品经济效益,延长产品的货架期,人们采用了各种技术方法,如低温冷藏技术、涂膜保鲜技术、气调包装、化学保鲜技术等方法,来尽可能地延长果蔬货架期的保鲜技术以满足消费者对果蔬营养、美味、安全等方面的需要。
一、气调包装
(一)概述
气调贮藏被称为农产品保鲜领域的第二次革命,其最早在农业方面应用的记载是罗马时代采用地窖贮存玉米,他们利用地窖能够形成低氧环境来抵制害虫的生存;而现代气调科学始于1819年,法国人J.E.Berdard发现低O2高CO2可延缓果品的后熟,此研究虽引起来科学界的注意但未获得商业上的应用;此后1916年和1918年,英国人F.Kidd和C.West分别研究了气体成分对白芥种子和苹果的影响并于1927年发表了称为气体贮藏的经典研究;20世纪40年代之后各国迅速发展气调贮藏果蔬。20世纪40年代,加拿大人Phinip首先将气体贮藏改为气调贮藏,简称CA贮藏(Controlled ATmosphere Storage)。后来又出现了利用包装、薄膜等材料通过呼吸降低O2升高CO2的方法即自发性气调包装贮藏,简称为MAP。目前已在世界范围内使用,如英国的MAP保鲜鱼已占MAP保鲜食品零售的10%;西欧和北欧在超市就可以买到各种MAP保鲜的新鲜鱼;美国采用气调贮藏苹果的量占整个贮藏量的44%,而英国则达到80%。我国的气调贮藏应用历史记载最早于公元11世纪用于荔枝、苹果、葡萄等竹节、坛、窖贮藏。新中国成立后,我国分别于1956年、1960年、1973年对荔枝、香蕉、苹果等方面进行了气调研究,于1978年先后在北京、大连、青岛等地建立了机械气调库,并于1988年由国家农产品保鲜工程技术中心开发了果蔬专用PVC保鲜膜,实际应用于苹果、葡萄、黄瓜、蒜薹等产品的保鲜包装。
气调保鲜包含如下两种形式。
一是气调贮藏(CA):适合果蔬大批量长期贮藏保鲜。工程表现形式是大容量的定点气调库或气调集装箱。气调贮藏是指通过对调库或气调集装箱内气体进行恒定的控制,并通过机械装置和仪器来控制混合气体的成分来实现的。经过多年的研究,目前其主要技术机理与工程应用已比较成熟。
二是气调包装(Modified ATmosphere Packaging),简称为MAP,适合长途运输或作小包装销售,其定义为“在能阻止气体进出的材料中调节食品气体环境的包装技术”。对于果蔬来说则是指根据果蔬产品的生理特性不同,采用透气和透湿率不同的塑料膜或者容器来包装果蔬,通过自发调节包装内气体的比例来达到控制果蔬的呼吸速率,延长保鲜期和货架期的目的。气调包装技术为果蔬保鲜销售开辟了新的途径。它不仅解决了高温高压、真空包装食品的品质劣化问题,而且也克服了冷藏、冷冻食品的货架期短、流通成本高等缺点,同时包装外观好,对运输保存、货架展示以及产品销售的增值能力等方面都有帮助。气调包装作为果蔬的流通包装,具有结构简单、成本低、保鲜效果良好的特点,是一般包装及其他保鲜包装无法比拟的。越来越多的产品可以使用气调包装处理。
(二)气调包装的机理和特点
目前,气调保鲜被认为是国际上最有效最先进的果蔬保鲜方法之一,其主要机理是:在维持果蔬生理状态的情况下,控制环境中气体成分。通常降低氧气浓度和提高二氧化碳浓度,来抑制果蔬的呼吸强度,减少果蔬体内物质消耗,从而达到延缓果蔬衰老,延长货架、贮藏期,使其更持久的保持新鲜和可食状态。它的主要特点如下。
(1)能够保持果蔬的稳定性。在气调贮藏环境中,通过调节各组成气体的浓度,来降低果蔬产品的呼吸强度和乙烯的生成率,达到推迟果蔬后熟和衰老的目的,从而保持了果蔬产品的稳定性。
(2)提高产品品质,延长货架期。在贮藏环境中,气调包装可以降低果蔬的生理代谢程度,减少营养物质和能量的消耗,增强果蔬抵抗微生物作用的能力,从而使被包装的果蔬能够减少营养物质的损耗,最大限度地保留原有的营养价值,提高产品质量,延长其贮藏期。
(3)可以使果蔬包装美观,便于流通,且果蔬包装方法更灵活,结构简单,成本低,从而提高经济效益。
(4)有利于无污染绿色食品的开发。产品在气调贮藏过程中,无需采用任何化学药物处理,且贮藏环境中的气体成分组成与空气相近,果蔬不会产生有害的物质,从而更适应现代人们要求的绿色食品,避免在包装过程中对产品产生的污染。
因此,近年来气调保鲜技术越来越受到人们的重视,已成为世界各国所公认的一种果蔬保鲜方法。
(三)果蔬气调包装的建立方式
果蔬气调包装内气调的建立有主动气调和被动气调两种方式。
1.主动气调
主动气调是人为地建立果蔬气调包装所需的最佳气调环境。其又分为2种:一种是将果蔬放入包装内,抽出其内部空气后再充入适合此种果蔬气调保鲜的低O2和高CO2的混合气体或充入N2稀释包装内的残余O2,得到低O2的气调环境,然后密封;另一种是在包装内充入O2、CO2、乙烯的吸附剂或含有吸收剂的功能性塑料薄膜,快速建立低O2与高CO2的气调环境,并消除乙烯气体。主动气调包装建立气调平衡是通过塑料薄膜与大气之间的气体交换来完成的。主动气调包装的优点是可根据果蔬呼吸特性,充入合适的低O2和高CO2混合气体,立即建立所需的气调环境;缺点是需要增加配气装置而使包装成本有了一定的增加。
2.被动气调
被动气调和主动气调不一样,其主要是利用果蔬呼吸作用消耗O2,产生CO2,逐渐构成低O2与高CO2的气调环境,并通过包装容器与大气之间气体交换维持包装内的气调环境。如果果蔬的呼吸速度与薄膜的透气率相匹配,包装内将会被动地建立一个有利于果蔬储藏的气调环境。如果所选择薄膜的透气率不足,包装内将能被动地建立一个有害于果蔬储藏的厌O2气调或有害的高CO2浓度。被动气调包装的优点是包装成本较低且操作简单,技术要求低,但对果蔬呼吸与塑料薄膜透气性间的配合要求高,建立最佳气调的时间较为缓慢,需在果蔬不产生厌氧呼吸或形成过高的CO2之前建立气调,才能起到相应的保护作用。
(四)影响气调包装质量的因素
气调包装的效果和质量取决于包装容器内气体成分、温湿度的调节。它受多种因素的影响,主要包括果蔬产品的物理和生理特性、外界气调包装环境、贮运环境等因素的影响。
1.果蔬产品的物理和生理特性
(1)果蔬呼吸所允许的气体浓度。气调包装目的之一是降低果蔬呼吸速率。当O2浓度降到8%以下和CO2升高到1%时果蔬呼吸速度会有敏感的变化。如果O2浓度降低或CO2浓度升高超过某种果蔬所允许的范围,将会产生厌氧呼吸或因CO2浓度升高而引起的生理损伤。无氧呼吸是果蔬在不良条件下的自救方式,呼吸产物是酒精,再进一步氧化成乙醛、乳酸等产物,若组织中这些产物积累过多,则将导致细胞中毒死亡。无氧呼吸产生的热量为有氧呼吸的2.5%,果蔬为了获得维持生命活动的足够热量就必须分解更多的有机物质,积累更多的毒副产物,从而加速组织衰老、死亡。果蔬出现无氧呼吸有两种情况,一种是贮藏环境如塑料袋内O2的浓度低于临界指标;另一种是环境不缺氧,但由于组织结构原因,也能产生无氧伤害。如薯类,内层组织处在气体交换比较困难的位置,经常缺氧。故果蔬气调包装应始终保证包装内的气体浓度不超出果蔬呼吸所允许的极限范围。表5-6为常见果蔬允许的最低O2和最高CO2浓度。
果蔬气调包装另一目的是通过降低呼吸速度使植物的基质消耗,减少O2消耗,CO2、C2H4、水的产生以及热量的释放,其结果是果蔬的新陈代谢活动缓慢,从而延长贮藏期。果蔬的呼吸速度和呼吸的新陈代谢通道受到内部和外部因素影响。呼吸速度是随着果蔬的成熟、熟化和衰老的自然过程而变化。
一般来说叶菜类和软性水果,如水蜜桃、葡萄、番茄等呼吸速度快,脱水速度也快,极易萎蔫和腐烂,对缺氧很敏感。而硬质水果和块根蔬菜,如苹果、香蕉、梨、柑橘和萝卜、马铃薯、洋葱等呼吸速度慢,不易腐烂。
(2)存在呼吸峰期的果蔬呼吸活动会产生乙烯,促使呼吸速率产生一个不可逆转的增速和快速成熟。气调的作用可减少乙烯产生,从而使此类果蔬的呼吸峰期延缓,从而延长贮藏期。对于无呼吸峰值期的果蔬,气调也可降低其乙烯敏感和呼吸速度。
(3)果蔬的机械损伤。果蔬在采收及采后处理过程中受到机械损伤会提高呼吸强度。由于伤口加大了与空气的接触,促进果蔬的呼吸。同时果蔬为了产生愈伤组织或抵抗微生物的侵入而加快合成一些物质,也需要提高呼吸强度,这样就会大大加快了果蔬内含物的损耗。
2.外界气调环境
(1)包装材料对气体的选择性透气率。由于要在包装内营造一个低O2高CO2的气体环境,包装材料的气体透过性必须适当。透气性太强,CO2很快逸出,O2比率相对增加,使呼吸作用增强,起不到保鲜作用;透气性太低,CO2很快消耗又容易产生无氧呼吸导致腐烂。
不同的薄膜材料其透气率不同,同一种材料因厚度不同,透气率也不尽相同,因此都必须根据果蔬品种的呼吸强度与生理特性来选择单膜或复合薄膜进行包装。
由塑料薄膜进行气调贮存和包装的方法,之所以能够延缓水果的熟化过程,就是因为新陈代谢的速度在很大程度上被系统内部的CO2和O2的含量所控制。经研究表明,在常温常压下,多数果蔬较适宜的气体指标为2%~5%O2,3%~6%CO2,CO2与O2的透过率(3~4):1为宜,让CO2气体能较多地逸出不致造成生理性破坏。几种果蔬气调包装用的塑料薄膜透气性能见表5-7。
目前大多数的商用薄膜不能足够地提供大气的流动和选择度以使包装内达到最佳的CO2和O2浓度。对通过设计来保持最佳O2的MAP来说,大多数渗透薄膜仅能满足低、中等呼吸率产品MAP所期望的性能。仅有复合薄膜和微孔薄膜可能能够满足那些比较高的呼吸率的产品的流动和选择度的要求。
(2)气调包装最佳平衡浓度在选用合适的包装材料的同时,还必须选择合适的气调包装的气体组成,以控制果蔬的呼吸作用。如果袋内O2含量过高会催熟,而CO2气体过高则会抑制其呼吸,造成产品腐败。确定适合某一果蔬产品气调包装的平衡气体组分需要通过对多组气体组分气调包装试验后,对其包装后的果蔬质量进行综合评价后才能确定。一般地失重率、Vc、纤维素、叶绿素及评定感官值是果蔬质量综合评价的基本特性参数。从表5-8中可以看出,当气体组成中O2为2.5%~5%、CO2为5%时,在4℃的温度下,苹果的保质期可达46w。表5-9为国外各种果蔬气调贮运的气调条件。
(3)包装内湿度。如果包装薄膜透湿性差,包装内部逐渐变为高湿状态,很容易在包装内侧产生水雾。当外部湿度低于包装内部空气露点湿度时,就会在包装薄膜内壁产生结露。这些露水在包装内多形成碳酸水,易导致产品表面湿浊,使外观变差,商品价值降低,严重的则导致微生物侵染而腐败变质。采用功能性保鲜膜,由于添加了防雾、防结露物质,用于包装可有效地防止水雾和结露现象。
研究发现目前大量单独使用的塑料薄膜包装,其包装内相对湿度不能低于100%。因此,使用水分吸收剂来控制相对湿度是一种简单有效的方法。
3.贮运环境
(1)贮藏温度。贮藏温度直接决定果蔬产品温度,对气调包装质量至关重要。通常温度升高,果蔬呼吸速率增大,而每升高10℃,会导致产品呼吸速率增强2~3倍。低温可降低呼吸速率,但每种果蔬都有允许的最低温度。低于其允许的最低温度,会发生冷伤或冻伤、呼吸速率增加、衰老加快和果蔬的价值降低。需要说明的是最完善的气调包装,也只能让某些水果和蔬菜在20℃贮存数周以上。但大环境的高温仍会导致果实的呼吸和生理代谢加快、消耗果蔬营养、降低风味品质、增加腐烂变质、降低MAP包装的保鲜效果,因此包装不能代替冷藏,好的包装只有在冷藏条件下,才能长期甚至数月保持最好的果蔬品质。
同时,贮藏温度变化对薄膜透气性有较大影响。通常塑料薄膜的透气率随着温度升高而增加,而CO2透气率比O2透气率增加幅度大。这意味适合在某种温度时的气调包装的薄膜并不一定适合另一种温度时的气调包装,因此,气调包装产品贮藏与销售时的温度控制很重要。
(2)贮藏相对湿度。目前相对湿度对果蔬呼吸强度影响的研究尚不系统,规律也不明显。对于有些果蔬品种而言,较低的相对湿度能够适当使果蔬失水,降低呼吸强度,如洋葱、大白菜、柑橘等。对这些果蔬而言,贮藏过程中的高湿度会引起呼吸强度增大、品质劣变。而对于另外一些果蔬,如甘薯、马铃薯、芋头等,干燥反而会促进呼吸,产生生理伤害。另外,据报道,香蕉在相对湿度小于80%时,不能产生呼吸跃变与正常后熟,只有90%以上的相对湿度条件才会有正常的呼吸跃变产生。
贮藏相对湿度一般情况下对包装薄膜透气性能影响不大,而若使薄膜表面有水蒸气冷凝则对包装薄膜透气性能有影响。
影响气调包装保鲜的因素较多,包括果蔬的呼吸速率、重量、体积;包装膜的性质、面积、厚度、体积;外界环境温度、压力、湿度等。目前存在的问题有膜对每种气体的渗透系数不同,且差别较大,无法同时满足气体渗透的要求,只能满足单一要求。另外,长期贮存包装内的气体会发生变化而气调包装无法实现与果蔬呼吸代谢要求的动态平衡。
二、减压贮藏保鲜
减压保鲜是通过降低环境大气压力的方法来保鲜水果、蔬菜等易腐产品。它是贮藏保鲜技术的又一新发展。减压贮藏的原理是降低气压,使空气中的各种气体组分的分压都相应降低。例如,气压降为原来的l/10时,空气中的O2、CO2、乙烯等的分压也都降为原来的1/10,也就是使O2的浓度虽仍为21%,但CO2分压已降到2.1%。因此,减压也能造成所需的气调条件,起到气调贮藏相同的作用。
减压保鲜技术的特点主要如下。
(1)迅速冷却。普通恒温库和CA气调库都没有快速冷却的功能,需要配备预冷设施;否则,进库的蔬菜、“热果”需要几十个小时甚至几天才能达到适宜的低温。减压贮藏库因能够创造较低的气压环境,降低了水分气化的条件,所以整库的产品只需20min就能冷却到预定温度,从一开始就奠定了良好的保鲜基础。
(2)快速降氧,随时净化。降氧速度快,且只要压力不变,低氧的浓度就能保持稳定。由于减压保鲜能够将有害气体随时净化,最大限度地保障了产品的生理健康,所以贮藏的产品不衰老、不发黄、不失重、不变质,商品率高达98%以上。
(3)能耗低,制冷效果好,兼有冷藏冷冻双重功能。
(4)高效杀菌,消除残留。工业化减压舱贮藏中,应用臭氧进行常压和减压两次杀菌,消除公害残留,被认为是当今较为理想的措施。臭氧是广谱、高效杀菌剂,对食品无害,不产生残留污染,在减压状态下使用臭氧,可对潜入皮层内的微生物和内吸农药残留起作用,达到彻底消毒的目的,其方法简单、成本低廉、效果良好。
采用减压保鲜技术贮藏可将食物失重、腐烂、老化程度减到最小范围。但是,减压贮藏有一个明显的缺陷,就是在减压条件下组织水分的蒸腾损失也很快。因此,必须使贮藏保持很高的空气湿度,一般需在95%以上。另一个缺点是从减压中取出的果品香味很弱,但放置一段时间后即可恢复。
减压处理基本上有两种方式:定期抽气式(静止式)和连续抽气式(气流式)。前者是将贮藏室抽气到要求的真空度后,便停止抽气,以后适时补充O2及抽气以维持稳定的低压。这种方式虽可使果蔬内乙烯扩散,但环境中的乙烯浓度仍比较高。另一种方式是在减压室的一端用抽气泵连续抽气,另一端则不断输入高湿度的新鲜空气,控制抽气和进气的流量使整个系统保持规定的真空度。减压贮藏系统的减压范围一般为0.533~53.329kPa,增湿程度为80%~100%,温度范围为2~15℃。
Co—冷却机 P—压力计 VP—真空泵 Dr—排水沟 Fr—果实 FM—流量计AI—气体取样器 CB—控制板 HIM—隔热材料 Ra—货架 H—湿度计 T—温度计WS—加湿器 Wa—水 Fi—过滤器 Re—冷冻机 AO—气窗 CRP一耐压库 Se—探头
减压贮藏气调装置具有价廉、质轻、耐高压、耐腐蚀和装卸方便等特点,从根本上解决了限制减压技术推广应用的难题。该设备可自动进行加湿,保持贮藏环境的相对湿度,防止果蔬产品因减压而失水过多,能实现自动控制和自动检测。
由于减压贮藏保鲜理论和技术上的先进性,特别是在易腐难贮的果蔬保鲜方面,比普通冷藏和气调贮藏有了明显的进步,因而被称为21世纪保鲜技术、保鲜史上的第三次革命。目前,该技术国内外尚未推广应用,市场前景大。表5-10是果蔬冷藏与减压贮藏贮藏期的比较。
三、辐射贮藏保鲜
辐射保鲜技术是用X射线、γ射线、β射线和电子束照射农产品。X射线、γ射线、电子射线中以γ射线应用最广,β射线和电子束应用较少,X射线的应用国内尚未报道。当农产品和食品上的微生物、昆虫等接受照射之后,获得了射线的能量与电荷,这种射线的能量和电荷能引起微生物、昆虫体内产生一系列的化学反应,使新陈代谢、生长发育受到抑制和破坏,而使微生物、昆虫等被杀死,同时也能使产品本身的生理活动受到抑制,以达到贮藏保鲜的目的。
(一)辐射贮藏保鲜的特点
辐射保藏属于冷加工,是利用射线的穿透力进行杀虫杀菌。它不会引起食物内部温度的明显变化,所以可以保持食品原有的风味,不破坏原有的包装、外形。尤其对于不宜加热的果蔬产品,辐照贮藏更有其独到之处。
利用射线处理食品,对其营养成分没有明显的破坏。经多年的研究证明,射线对食物的主要营养成分,如碳水化合物、脂肪、蛋白质、氨基酸等都没有明显的影响。
利用射线可处理各种不同类型的食品,如包装好的马铃薯、洋葱、大蒜等蔬菜及各种水果,还可以处理各种方便食品及熟食品。消费者购买后稍加处理即可食用。
众所周知,昆虫对农产品和食品的破坏是非常严重的。在储过程中,对农产品和食品做辐照处理,是对付害虫的有效手段。经过一定剂量的辐照,可以使昆虫死亡、缩短寿命、不育、发育迟缓等。辐照杀虫有两种方法:直接杀死法和通过辐照使害虫不育达到消灭害虫的目的。微生物尤其是致病微生物是导致食品腐败变质、引发食源性疾病、影响食品安全的主要来源。控制微生物的方法有物理法和化学法。化学法主要是在食品中加入各种防腐剂,这种方法存在的缺陷是往往会造成化学残留物而危害人体健康。而物理法中的辐照杀菌法则是一种杀菌彻底而无任何残留的方法。
利用射线辐照保藏果蔬产品还可以大幅度降低能源的消耗。据研究报道,意大利曾作过计算,马铃薯冷藏300d,每吨消耗能量为103MJ。利用辐照常温贮藏300d,每吨消耗67.4MJ,约为冷库所需能量的60%。
辐照杀菌分为选择性杀菌、针对性杀菌、辐射灭菌等几类。选择性杀菌是通过辐照减少现存细菌的数量而达到减少腐败的目的;针对性杀菌指利用电离辐射杀死除病毒以外的各种致病菌,如沙门氏菌、李斯特菌等;辐射灭菌可以消灭食品中所有的微生物,达到细菌总数和致病菌为零的目的。这种过程要求辐照的剂量很高。
研究发现,利用一定的辐照剂量,可以使植物发芽的生长点细胞在休眠期受到抑制而不发芽。辐照处理的结果,可以使诸如大蒜、马铃薯等块茎植物不致因发芽而损耗养分。另外,果蔬通过一定剂量的辐照后,新陈代谢和呼吸代谢就会受到抑制,或者推迟成熟、延长贮藏周期乃至货架期。
(二)辐射保鲜作用
适宜剂量和剂量率的辐射能不同程度地抑制果蔬的呼吸强度和内源乙烯的发生,调节果蔬生理活动,减缓衰老进程,增强抗逆能力,从而达到保鲜的目的。
较完整地保持果蔬固有品质是果蔬辐射保鲜的基础和前提。通常,只要剂量和计量率合理,辐射不会对果蔬的主要营养成分造成不良影响。不仅如此,有时辐射还能改善果蔬品质。氢氰酸是银杏胚里的一种有害物质,多食会引起不适,甚至中毒。但经1.55C/kg和3.10C/kg的60Coγ射线辐射后,氢氰酸含量显现极为显著的减少。梁山柚是四川省的优质水果,但略有苦味。研究发现,0.15关kGy的60Coγ射线辐射处理具有脱苦作用,果实中的主要苦味物质柚苷的含量明显下降。60Coγ射线辐射处理能够增加荔枝和柑橘的还原糖含量。这是由于γ射线降低了多糖和寡聚糖的键合力,使其逐步降解为单糖和蔗糖。
(三)影响辐射保鲜效果的主要因素
1.品种
品种不同,辐射剂量要求不同;目的不同,辐照剂量的大小也不同。同时不同的水果对射线的忍受力不同,根据水果对γ射线忍受力的差异,可把水果分为忍受力强、忍受力中和忍受力差三类。
2.辐射剂量
根据联合国粮农组织/国际原子能机构/世界卫生组织(FAO/IAEA/WHO)联合专家委员会的结论。总体平均吸收剂量10kGy辐射的食品没有毒理学上的危险,用此剂量处理的食品不必做毒理学试验,在营养学和微生物学上也是安全的。我国水果辐射保鲜研究中所用剂量均低于10kGy,因此一般不做毒理试验。
果蔬的辐射保鲜必须选用适宜剂量,否则达不到理想的保鲜效果。据研究报道,用于果蔬保鲜的剂量较低,一般在0.03~1.0kGy之间;用于杀虫防虫的剂量一般在0.2~4kGy之间即可;用于针对性和选择性杀菌的剂量在1~10kGy之间;用于完全灭菌的辐照剂量最低要在20kGy以上。但剂量不宜过高,否则会使水果受到辐射损伤,引起果实生理活动紊乱,出现内部组织和色泽变化、异味严重,果实软化、果肉细胞的细胞质和核质聚集成粒、细胞膜断裂、组织透性增加等不良反应。此外,值得特别一提的是,水果辐射的保鲜效果与辐射剂量率也有关系,相同射线、不同剂量的辐射也能得到不同的保鲜效果,为此许多文献都对辐射剂量率加以说明。
3.温度
辐照以后的贮藏温度对效果有明显的影响,如果果蔬在辐照后,能配合适当的低温贮藏,效果会很明显。对苹果进行试验表明,辐照后放在-2℃的低温下保存8个月,品质无不良影响,如放在室温下(一般0~25℃范围内变化)贮存6个月后,品质就会明显下降。
4.综合措施
综合措施处理比单一处理效果要好得多,当前进行的辐射食品研究和应用中,绝大多数都是综合措施处理,如低温、保鲜剂、保鲜膜、添加剂、适当高温、真空或充氨等。柑橘辐照保鲜,增加保鲜袋之后,明显提高了贮藏效果。
5.包装材料的选择
目前各国都把高分子材料作为食品的主要包装材料。由于高分子材料受辐照会引起辐照交换、辐射降解等化学变化,辐照食品包装材料以选用聚乙烯薄膜、聚对苯二甲酸乙二酯薄膜、聚苯乙烯薄膜、聚乙烯醇薄膜和尼龙复合薄膜等较好。在应用中,10kGy剂量以下的辐照食品对包装材料的材质和包装技术,一般无特殊要求;在25kGy剂量时,聚丙烯有辐射损伤;再高的剂量,包装材料需谨慎选择。
(四)辐照对营养成分的影响
1.对碳水化合物的影响
射线对糖类有影响,单糖水溶液经辐照后能分解,寡多糖和多糖经辐照后能分解成单糖及类似单糖的辐解产物,果胶等经辐照也能发生解聚作用。碳水化合物经大剂量辐照后能引起氧化和分解,从而增加单糖的含量。如淀粉纤维素经大剂量辐照后可分解成葡萄糖、麦芽糖、糊精等。但在一般情况下,它还是很稳定的。当前食品辐照使用的剂量都不高,这种低剂量的辐照对食品中碳水化合物不会产生质量变化,对其营养价值也不会发生改变。
2.对维生素的影响
维生素是食品中重要的微量营养物质,许多食品保藏方法都对维生素有一定的破坏,辐照处理也是如此。维生素有水溶性和脂溶性两种。由于不同维生素的化学结构有差异,所以各种维生素对电离辐射的反映不同,存在的条件不同,对射线的敏感性也不同。
3.对氨基酸和蛋白质产生影响
氨基酸和蛋白质经辐射能发生变化,这种变化一般表现为分解,或结构、性质的改变等,这些变化都是对它的纯品或溶液辐照后测定获得的。蛋白质经辐照后的这种变化,对食品的色、香、味,甚至物理性质都会有影响。但在食品中,辐照后测定,氨基酸和蛋白质的变化很不明显,甚至可以说没有影响,特别是低剂量辐照。
四、湿冷保鲜技术
湿冷系统是在机械制冰和蓄冷技术基础上发展起来的一项新型技术。它通过机械制冰蓄积冷量的方法,获取低温的冰水经过混合换热器,让冰水与库内空气进行传热传质,得到接近冰点温度的高湿空气来冷却果蔬。通常控制在物料冷害点温度以上(0.5~1℃),在相对湿度为90%~98%的环境中贮藏水果。临界点低温高湿贮藏的保鲜作用体现在两个方面:第一,水果在不发生冷害的前提下,采用尽量低的温度可以有效地控制果蔬在保鲜期内的呼吸强度,使某些易腐烂的水果品种达到休眠状态;第二,采用相对高湿的环境可以有效地降低水果水分蒸发,减少失重。从原理上说,低温高湿贮藏既可以防止水果在保鲜期内的腐烂变质,又可抑制水果衰老,是一种较为理想的保鲜手段。临界低温高湿环境下,结合其他保鲜方式进行基础研究,是水果中期保鲜的一个方向。
湿冷保鲜技术的主要技术特征为:
(1)压缩机配套动力比常规冷库减小30%~50%,制冷剂用量节省20%~30%;
(2)利用低谷廉价电力蓄冷,贮藏保鲜成本可下降20%~30%;
(3)免去加湿、除霜作业,库内温度、湿度稳定;
(4)采用高湿冷气流压差预冷,使其冷却果蔬的速度比一般风冷快4~6倍,并且水分损失少;
(5)产品可以随时进出库,方便连续流通。
五、化学保鲜技术
化学保鲜技术在果蔬保鲜包装上的保鲜作用主要体现在对果蔬产生的气体(如乙烯、乙醇等)进行抑制,降低果蔬的呼吸强度,对果蔬滋生的细菌进行限制,从而达到控制采后腐烂,延长贮藏期的目的。
(一)化学药剂分类
化学药剂按照功能不同分为化学防腐保鲜剂、天然防腐保鲜剂、生物防腐保鲜剂。
1.化学防腐保鲜剂
化学防腐保鲜剂又可以分为吸附型、浸泡型、熏蒸型、涂膜保鲜剂等。
(1)吸附型保鲜剂。主要用于清除贮藏环境中的乙烯,降低O2含量,控制CO2浓度,来达到抑制果蔬呼吸的作用,其主要有乙烯吸附剂、吸氧剂、CO2吸附剂,其中乙烯吸附剂利用最广泛,原因是果蔬在成熟时会产生乙烯,产生的乙烯会反过来促进果蔬加快成熟,从而导致果蔬的贮藏性能降低,因此在果蔬贮藏保鲜中需除去乙烯,而目前比较多的应用活性炭、蛭石等多孔状物质作为吸附剂;KMnO4、CaCl2等作为吸收剂;1-MCP(1-甲基环丙烯)等作为乙烯受体抑制剂来限制乙烯的产生和增加,减缓果蔬后熟。
(2)浸泡型保鲜剂。主要是通过将果蔬浸泡于保鲜剂制成水溶液中来达到防腐保鲜的目的。通过保鲜剂水溶液的浸泡能够抑制或杀死果蔬表面或内部的微生物,部分药剂还具有调节果蔬的新陈代谢过程的作用。这类保鲜剂主要有防护型杀菌剂、苯并咪唑及其衍生物、植物生产调节剂等。由于其操作简便、保鲜效果较为明显,曾得到了广泛应用,如托布津、多菌灵等,但这种保鲜剂容易出现抗药性和毒性残留,再加上人们生活水平的提高,对果蔬质量和卫生安全要求越来越高,因此这种保鲜剂越来越不符合现代饮食质量的要求。目前国内外正在研究安全性较高的防腐保鲜剂如中草药保鲜剂、肉桂精油等。
(3)熏蒸型保鲜剂。主要是通过保鲜剂的挥发,以气体形式抑制或杀死果蔬表面的病原微生物。此种类型的保鲜剂应用时需要空间密闭,将果蔬置于其中密封一段时间后再进行重新通风,因此对果蔬毒害作用较少。目前用于果蔬的熏蒸剂有仲丁胺、二氧化硫释放剂、二氧化氯等。其中应用较多的为二氧化硫、二氧化氯。二氧化硫多用于葡萄等水果的保鲜,但是二氧化硫浓度过高时易造成果蔬表面色彩消退,影响外观,同时残留量过高;二氧化氯是近年来国内外普遍关注的一种新型高效、安全无毒的消毒剂,目前广泛应用于葡萄、瓜果、蟠桃等果蔬保鲜。
(4)涂膜保鲜剂。涂膜剂保鲜法是采用涂膜技术进行保鲜的一种方法,目前广泛应用于水分较大的果蔬贮藏。涂膜技术是将蜡、脂类等成膜物质制成一定浓度的水溶液或乳液,采用浸渍、喷涂等方法将果蔬表面覆盖,干燥后形成一层无色透明的半透膜。其特点是这层膜能够将水果表面气孔和皮孔封闭,在果蔬周围形成具有严密渗透性的密闭环境,可减少病原菌对果蔬的直接侵染;阻止蒸腾引起的水分损失;保持果蔬新鲜度和硬度;推迟果蔬的后熟衰老;延长其贮藏期。采用涂膜保鲜技术可以使果蔬表面形成一个半封闭的环境,降低果蔬与外界环境的联系;提高果蔬外观效果,同时起到一定的保护作用。常用的果蔬涂膜保鲜剂的种类主要有:
①多糖类涂膜保鲜剂。其中研究较多的是植物多糖和微生物多糖,而包装上最常用的是壳聚糖、淀粉、纤维素等多糖涂膜剂。
②果腊或蜂蜡。
③蛋白质涂膜保鲜剂。蛋白质类涂膜剂主要是指植物蛋白。
④复合涂膜保鲜剂。复合膜是由脂肪、糖、蛋白质等物质经过一定的处理而形成复合性膜,能够具有更好的特性和保鲜效果。目前国内外掀起可食性膜研究热潮,其具有较好的选择透气性、阻气性,又具有无色、无味、无毒的优点。目前常用的可食用膜有:甲壳素膜,纤维素膜,淀粉膜,魔芋可食用膜,海藻酸钠膜,小麦、玉米、大豆等蛋白质膜,复合型膜及其他一些动物蛋白膜。当然,如何寻找天然抑菌剂,提高可食用膜的抑菌作用,将是涂膜保鲜剂的一个重要发展方向。
2.天然防腐保鲜剂
天然防腐保鲜剂主要来自于某些物质提取物,其毒性远低于人工合成的保鲜剂,因此受到人们的普遍欢迎。目前应用较多的有茶多酚类、香辛料提取物、植酸、壳聚糖、复合维生素C衍生物等。
3.生物防腐保鲜剂
生物防腐保鲜剂主要是利用病原菌的非致病菌株制成,使用时将其喷布到果蔬上,达到降低病害所引起的果蔬腐烂的目的。其主要特点是不污染、不残留、不产生抗药性,费用低,所需环境小等优点,如草莓采前喷布木霉菌,能明显降低草莓灰霉病的发病率等。
(二)化学保鲜技术在果蔬保鲜上的应用
在满足食品添加剂卫生标准的条件下,化学保鲜具有方法简单、易操作、成本较低等特点。在果蔬贮藏保鲜方式中,防腐保鲜剂作为一种非常有效的辅助技术可起到减缓果蔬后熟,降低呼吸强度等作用,如钙、水杨酸、聚乙烯毗咯烷酮等。其中,钙处理可推迟果蔬衰老、防止果实软化;桃经钙处理后可减少腐烂率、降低呼吸强度。近年来,随着科学技术的发展,二氧化硫、植酸、钙和1-MCP(1-甲基环丙烯)等用于果蔬采后贮藏保鲜方面的研究报道越来越多。
1.钙处理
钙是关系到植物生长发育的营养元素之一,对果蔬生理过程有着重要作用。它不仅能够延缓果蔬的后熟过程,抑制果蔬衰老相关酶活性,降低果蔬的呼吸速率和乙烯的产生,保持细胞膜的结构和功能,降低膜对水的渗透性,而且采前采后用钙处理加强了钙离子对细胞壁和细胞膜的保护作用,增强果实的强度。另外,钙离子还能够参与调节细胞内生理生化过程,抑制生理病害的发生,防止果蔬衰老,能够明显的改善果蔬贮藏品质。
2.植酸
植酸(Phytic Acid),化学名为肌醇六磷酸,是从植物中提取的一种有机磷酸类化合物。由于其具有独特的结构和化学性质,是良好的天然无毒果蔬被膜剂材料,因此植酸常被应用于果蔬包装上。植酸能够抑制果蔬的气体交换,降低呼吸强度和外界的氧化作用,减少水分的蒸发,限制微生物的生长繁殖,且生产成本低,原料丰富,使用方便,设备简单,保鲜效果好,受气候和场所的限制较小,因而得到广泛应用。按卫生部颁发《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》(GB2760—2011)中规定植酸可作为加工水果、加工蔬菜和果蔬汁饮料的抗氧剂,且最大使用量为0.2g/kg。
3.1 -MCP(1-甲基环丙烯)
1-MCP是一种结构简单、无毒、无难闻气味、高效、易合成、稳定且使用浓度极低的乙烯抑制剂。果蔬成熟后产生促进成熟和衰老的植物激素——乙烯,从而加快果蔬的衰老和死亡,但l-MCP可以抢先与乙烯受体结合,从而阻止乙烯与其受体的结合,且这种结合不会引起成熟的生化反应,因此经过1-MCP处理后可保持果实贮藏期的硬度,减缓果实可滴定酸含量的损失和Vc含量的降低,延缓果实色泽的转化以及抑制果实的呼吸强度、乙烯生成量,以及成熟衰老相关酶的活性,从而延缓果实的后熟衰老。目前1-MCP广泛应用于水果、蔬菜、花卉等产品处理。
此外,果蔬化学保鲜时,应考虑化学药剂的浓度,尽量采用无毒、无残留等环保卫生健康型药剂,因此一些天然无毒的植物保鲜剂、天然微生物拮抗剂等结合其他方式被用于果蔬保鲜,如1-MCP加气调包装、CaCl2+低温冷藏等综合保鲜。
六、其他保鲜技术
1.静电场果蔬保鲜
这是一种新颖的保鲜方法,可利用诸如电磁波、电磁场和压力场等对加工对象进行节能、高效及高品质处理。
2.臭氧及负氧离子气体保鲜法
臭氧是一种强氧化剂、消毒剂和杀菌剂,既可杀灭消除蔬果上的微生物及其分泌毒素,又能抑制并延缓蔬果有机物的水解,从而延长蔬果贮藏期。负氧离子可以使蔬果进行代谢的酶钝化,从而降低蔬果的呼吸强度,减弱果实催熟剂(乙烯)的生成。
3.生物技术保鲜
(1)生物防治在果蔬保鲜上的应用。生物防治是利用生物方法降低或防治果蔬采后腐烂损失,通常有以下4种策略,即降低病原微生物、预防或消除田间侵染、钝化伤害侵染以及抑制病害的发生和传播。
(2)利用遗传基因进行保鲜。通过遗传基因的操作从内部控制果蔬后熟;利用DNA的重组和操作技术,来修饰遗传信息;或用反DNA技术革新来抑制成熟基因的表达,进行基因改良,从而达到推迟果蔬成熟衰败,延长贮藏期的目的。
4.高温贮藏技术
英国发明了一种鳞茎类蔬菜高温贮藏技术。该技术利用高温对鳞茎类蔬菜发芽的抑制作用,把贮藏室温度控制在23℃,相对湿度维持在75%,这样就可达到长期贮藏保鲜的目的。但是在这样的温度条件下,蔬菜易产生腐生性真菌,造成病斑。目前,英国正在研究如何控制这种腐生性真菌。据报道,洋葱在这样的条件下可贮藏8个月。
5.综合保鲜技术
在果蔬保鲜技术上对于气调保鲜、低温保鲜、化学保鲜等单一保鲜技术的研究已经比较深入且取得了一定的成果,但仍不能满足果蔬产品长距离输送以及反季节销售的需要,而且单一的保鲜技术不可避免地存在着这样或那样的缺点。因此国内外很多学者开始研究综合保鲜包装技术来解决这方面的难题。
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