（食品科学专业论文）板栗贮藏保鲜影响因素及其控制技术研究.pdf

板栗贮藏保鲜影响因素及其控制技术研究 食品科学专业 研究生段飞霞指导老师卢晓黎 板栗是我国重要的食物资源，其分布广，产量大。但由于板栗贮藏困难， 给运输、销售、加工带来极大不便，并造成大量板栗原料的损耗。本文以河南 信阳油栗为研究对象，针对板栗贮藏保鲜中的灭虫、灭酶和失重等难题，研究 了板栗常温贮藏保鲜的影响因素及微波、热处理、涂膜保鲜技术等在板栗常温 贮藏中的应用。 内容一酸溶液热处理对板栗虫害及理化性质的影晌研究 对板栗进行酸溶液浸泡加热，通过单因素与正交试验研究了溶液温度、恒 温时间、酸度调节剂种类、溶液p h 等因素对板栗感官性状、p o d 活性、c a t 活性、v c 损失率的影响，以及对灭虫效果的影响。试验发现，当o h 5 5 的溶液 温度达到4 5 c ，恒温3 5 m i t t 时，即能有效杀灭板栗中寄生虫和防止虫卵孵化； 最佳酸度调节剂为柠檬酸；酸溶液浸泡加热对p o d 活性和c a t 活性抑制作用 最佳处理条件为溶液p h l 5 ，溶液温度5 5 c ，恒温时间4 5 m i n ，其中影响最大 的因素为溶液温度 对v c 保存率最高的处理条件为溶液p h l 5 ，溶液温度4 5 4 c ， 恒温时间3 5 r a i n ，其中影响最大的因素为恒温时间。 内容二酸溶液浸泡后微波处理对板栗虫害及理化性质的影响研究 板栗在柠檬酸溶液中浸泡后进行微波处理，通过单因素试验与正交试验研 究了微波处理温度、恒温时间、溶液p a 等因素对板栗感官性状、p o d 活性、 c a t 活性、v c 损失率的影响，以及对灭虫效果的影响。试验发现，当微波处理 温度达到4 0 ，恒温2 0 m i n 时，即能有效杀灭板栗中寄生虫和防止虫卵孵化； 对p o d 钝化效果最佳的处理条件为溶液p h 2 5 ，微波处理温度5 0 。c ，恒温 4 0 m i n ，其中影响最大的因素为微波处理温度；对c a t 钝化效果最佳的处理条 件为溶液p h 2 5 ，微波处理温度5 0 c ，恒温4 0 m i n ，其中影响最大的因素为微 波处理温度；对v c 保存率最高的处理条件为溶液p h 2 5 ，微波处理温度4 0 c ， 恒温2 0 r a i n ，其中影响最大的因素为恒温时间。与酸溶液浸泡热处理结果相比， 微波处理的灭虫温度低，时间短，p o d 的钝化效果好，v c 保存率亦较高。 内容三涂膜后聚乙烯膜包装对板栗常温贮藏效果的影响 经过预处理的板栗进行涂膜后，用聚乙烯薄膜包装。通过单因素与正交试 验研究了制膜添加剂种类及浓度、包装袋厚度、堆放密度、装袋密度等因素， 以及对板栗常温贮藏过程中的失重率、霉变率、出芽率、感官性状和淀粉含量 的影响。在聚乙烯薄膜装袋密度为1 6 k g m 2 ，堆放密度为1 0 0 k g m s 条件下进行 正交试验，板栗常温贮藏效果最佳的制膜条件为魔芋葡甘露聚糖浓度5 m g m l ， 大豆分离蛋白浓度7 5 m g m l ，丙三醇浓度2 5 m g m l ，丙酸钙浓度1 0 0 m g m l ：聚 乙烯薄膜包装袋厚度为0 0 2 r a m 。在此条件下，1 5 0 d 后板栗失重率1 8 3 ，无霉 变，未出芽，淀粉含量降低了1 3 0 。 本论文的研究结论，可为板栗常温贮藏保鲜技术研究与应用提供理论依据 和参考。 关键词；板栗贮藏微波技术热处理涂膜保鲜 2 s t u d y o i la f f e c t i n gf a c t o r sa n dc o n t r o l t e c h n o l o g i e s o fc h e s t n u tp r e s e r v a t i o n f o o ds c i e n c e g r a d u a t ed u a nf e i x i a s u p e r v i s o r l ux i a o l i c h e s t n u ti sa ni m p o r t a n tf o o dr e s o u r c ei nc h i n a i ti sw i d e l yg r o w na n d h e a v y - p r o d u c i n g b e c o u r s eo fp r e s e r v a t i o nd i f f i c u l t i e s ，t h et r a n s p o r t a t i o n ，s e l l i n g a n dp r o c e s s i n go fc h e s t n u ta r ea f f e c t e da n dl a r g ea m o t n l to fc h e s t n u tw a sl o s ti nt h e p r e s e r v a t i o n t h i sa r t i c l es t u d i e dt h e a f f e c t i n gf a c t o r so fc h e s t n u tp r e s e r v a t i o n ，a n dt h e e f f e c t so fm i c r o w a v et e c h n o l o g y , f i l mc o a t i n gt e c h n o l o g y , a n dh e a tt r e a t m e n t t e c h n o l o g yo nx i n g y a n gc h e s t n u ts t o r a g e ，w h i l et h es t o r a g ew e i g h tl o s s ，e n z y m a t i c a c t i v i t y , a n di n s e c tp e s t sw e r et e s t e d p a r tii n f l u e n c eo fc o n s t a n tt e m p e r a t u r ea c i ds o l u t i o nb a t ho ni n s e c tp e s t s a n dp h y s i e o c h e m i c a lp r o p e r t i e so fc h e s t n u t t h ec h e s t n u tw a sd i p p e di nt h ea c i ds o l u t i o nw i t hc o n s t a n tt e m p e r a t u r e ，t h e e f f e c to fs o a k i n gt e m p e r a t u r e ，t i m e ，a n dt h et y p e so fa c i d i t yr e g u l a t o r s ，t h ep ho f s o a k i n gl i q u i d sa n dt h es o l i d l i q u i dr a t i oo nt h ep e s t i e i d a le f f e c t ，t h es e n s o r y p r o p e r t i e s ，t h ea c t i v i t i e so fp o da n dc a t , a n d t h ev i t a m i ncl o s so fc h e s t n u t ，w a s s t u d i e db yu t i l i z i n gs i n g l ef a c t o rt e s t sa n do r t h o g o n a lt e s t s i tw a sf o u n dt h a tt h e p a r a s i t e so fc h e s t n u tw e r et o t a l l yk i l l e da n dt h ee g gh a t c h i n gw a si n h i b i t e dw h i l e b e i n gs o a k e di na c i ds o l u t i o na t4 5 c ，p ho f5 5f o r3 5m i n ；t h eo p t i m a la c i d i t y r e g u l a t o r sw a sc i t r i ca c i d ；t h eb e s tt e m p e r a t u r ea c i ds o l u t i o nb a t hc o n d i t i o no n i n h i b i t i o no f p o da n dc a tw a sp ho f1 5 ，t e m p e r a t u r ea t5 5 c ，s o a k i n gt i m e4 5 m i n ， t h es o l u t i o nt e m p e r a t u r ew a st h ep r i m ei m p o r t a n tf a c t o ra m o n gt h e m ；t h eo p t i m a 3 砖“ c o n s t a n tt e m p e r a t u r ea c i ds o l u t i o nb a t hc o n d i t i o no nt h eh i g h e s tp r e s e r v a t i o nr a t eo f v c ，w a sp ho f1 5 ，t e m p e r a t u r ea t4 5 c ，s o a k i n gt i m e3 5 m i n ，t h es o a k i n gt i m ew a s t h ep r i m ei m p o r t a n tf a c t o ra m o n gt h e m p a r ti ii n f l u e n c eo fm i c r o w a v ep r o c e s s i n ga f t e ra c i ds o l u t i o ns o a k i n go n c h e s t n u ti n s e c tp e s ta n dp h y s i c o c h e m i e a lp r o p e r t y c h e s t n u tw a sp r o c e s s e da f t e rs o a k i n gb yc i t r i ca c i ds o l u t i o n t h ei n f l u e n c eo f m i c r o w a v ep r o c e s s i n gt e m p e r a t u r e ，h o l d i n gt i m e ，t h ea c i d i t yo fs o l u t i o no nt h e o r g a n o l e p t i cc h a r a c t e r s ，a c t i v i t yo fp o d ，a c t i v i t yo fc a t , l o s sr a t eo fv ca n dt h e e f f e c to fd i s i n f e s t a t i o n sw a sr e s e a r c h e db ys i n g l e f a c t o re x p e r i m e n ta n do r t h o g o n a l e x p e r i m e n t i tw a sp r o v e dt h a th e l m i n t hc o u l db ek i l l e da n dg r a bh a t c h i n gc o u l d b e p r e v e n t e du n d e rt h ep r o c e s s i n gc o n d i t i o n st h a tm i c r o w a v ep r o c e s s i n gt e m p e r a t u r e 4 0 。ca n dc o n s t a n tt e m p e r a t u r eh e a t i n gt i m e2 0 m i n ；t h eb e s tp r o c e s s i n gc o n d i t i o no f p o di n a c t i v a t i o nw a st h a ts o l u t i o na c i d i t y1 5 ，m i c r o w a v ep r o c e s s i n gt e m p e r a t u r e 5 0 ca n dh o l d i n gt i m e4 0 m i n ，t h em o s ti m p o r t a n tf a c t o rw a sm i c r o w a v ep r o c e s s i n g t e m p e r a t u r e ；t h eb e s tp r o c e s s i n gc o n d i t i o no fc a ti n a c t i v a t i o nw a st h a ts o l u t i o n a c i d i t y2 5 ，m i c r o w a v ep r o c e s s i n gt e m p e r a t u r e5 0 = ca n dh o l d i n gt i m e4 0 m i n ，t h e m o s ti m p o r t a n tf a c t o rw a sm i c r o w a v ep r o c e s s i n gt e m p e r a t u r e ；t h eb e s tp r o c e s s i n g c o n d i t i o nt h a tt h el o s sr a t eo f v cw a sl o w e s tw a st h a ts o l u t i o na c i d i t y2 5 ，m i c r o w a v e p r o c e s s i n gt e m p e r a t u r e4 0 。ca n dh o l d i n gt i m e2 0 m i n ，t h em o s ti m p o r t a n tf a c t o rw a s h o l d i n gt i m e m i c r o w a v ew a sb e t t e rt h a n a c i dh e a t i n gs o a k i n g ，b e c a u s ei t s t e m p e r a t u r ew a sl o w , t i m ew a ss h o r t ，e f f e c to fp o d i n a c t i v a t i o nw a sg o o d ，l o s so f v c w a s l o w p a r t e f f e c to ff i l mc o a t i n ga n dp o l y e t h y l e n ep a c k a g i n go uc h e s t n u t s t o r a g ea ta m b i e u n tt e m p e r a t u r e a f t e rp r e p r o c e s s e da n df i l mc o a t e d ，c h e s t n u t sw a sp a c k a g e di np o l y e t h y l e n e b a g s t h e e f f e c t so fc o a t i n g c o m p o s i t i o n a n dc o n c e n t r a t i o n ，t h i c k n e s so f p o l y e t h y l e n e ，r a t i oo f c h e s t n u t sw e i g h ta n dp o l y e t h y l e n eb a gs q u a r e ，r a t i oo f c h e s t n u t w e i g h ta n dt h es p a c ei tt a k e so nt h es t o r a g ew e i g h tl o s s ，m o l d i n g ，b u d d i n g ，s e n s o r y v a r i m i o n sa n dt h ec o n t e n to fs t a r c hw e r es t u d i e db ys i n g l ef a c t o rt e s t sa n d 4 m u l t i i n d e xo r t h o g o n a lt e s t ，t h em u l t i i n d e xo r t h o g o n a lt e s tw a sm a d ei ns u c h c o n d i t i o na s ：r a t i oo f c h e s t n u t sw e i g h ta n dp o l y e t h y l e n eb a gs q u a r e1 6k e j m 2 ，r a t i o o f c h e s t n u tw e i g h ta n dt h es t o r a g es p a c ei tt a k e s1 0 0 k g m t h er c s u r ss h o w e dt h a t t h eb e s tp r e s e r v a t i o ne f f e c tc o u l db ea c h i e v e dw h e nc h e s t n u t sw e r ec o a t e db y c o m p l e xc o a t i n ga g e n t sc o n t a i n i n g5 m g m lk o n j a cg l u c o m a n n a n s ( k g m ) ，7 5 m g m ls o y b e a r lp r o t e i ni s o l a t e ，1 0 0 m g m lc a l c i u mp r o p i o n a t e ，a n d 2 5m g m l g l y c e r o l ，b e f o r ep a c k a g e di np o l y e t h y l e n eb a g so fo 0 2 m mt h i c k n e s s u n d e rt h e s e c o n d i t i o n s ，t h ec h e s t n u tw a ss t o r a g e dd u r i n g 1 5 0dw i t h o u tm o l d i n ga n d b u d d i n g w h i l et h es t o r a g ew e i g h tl o s sw a sd e c r e a s e d t o1 8 3 ，a n dt h ec o n t e n to f s t a r c hw a sb r o u g h tl o wb y1 3 0 t h er e s u l t so ft h i sa r t i c l ec o u l dp r o v i d et h e o r yb a s i sa n dr e f e r e n c et ot h es t u d y a n da p p l i c a t i o no f r o o mt e m p e r a t u r ep r e s e r v a t i o nt e c h n o l o g y k e yw o r d s ：c h e s t n u tp r e s e r v a t i o mm i c r o w a v e ；f i l m - - c o a t i n g ：h e a tt r e a t m e n t 5 四川大学硕士学位论文 1 前言。 板栗营养丰富，香甜可口，是重要的食物资源之一。我国是板栗的原产国， 板栗资源分布广、品种多，年产量占世界l ，3 以上【1 1 。目前板栗的贮藏以冷藏 为主，但冷库容量有限，投资耗能大，而板栗生长地多为山区，其应用受到很 大的限制，每年因贮藏造成的板栗损耗仍在3 0 以上【l - 7 1 ，不仅造成大量资源 浪费，给栗农带来经济损失，也影响了板栗的销售和加工，是我国板栗产业化 发展的瓶颈之一 微波技术与传统的加热方式相比，加热效率高，耗能少，对环境友好，而 且由于微波场的生物效应及其热量产生的方式与传统加热方法不同，可在相对 较低的温度下实现对食物成分的灭菌、灭虫、灭酶。对微波技术在板栗灭虫、 灭酶方面的应用研究，不仅可为板栗贮前预处理提供安全、节能的处理方法， 也是微波灭虫技术在高水分含量食物中应用的尝试。 涂膜保鲜技术被广泛应用于果蔬的贮藏。针对板栗种壳的多孔纤维状结构 特点，筛选优化适宜常温下贮藏的涂膜保鲜条件， 1 1 板栗简介 板栗( c a s t a n e am o l l i s i m a ) 属山毛榉科( f a g a e e a e ) 栗属坚果类植物，原 产我国，全国2 5 个省( 市、自治区) 均有栽培。板栗既可以生食，炒食和煮食， 又能制成糕点、糖果，香甜味美。中医认为板栗具有健脾止泻、补肾强筋、活 血止血等功效。文献 1 - 1 5 l 表明，板栗的贮藏物质主要是淀粉，含2 5 0 6 8 3 ， 此外还含糖6 0 2 2 5 2 3 ，蛋白质5 7 1 2 7 ，脂肪2 0 7 4 ，1 6 1 8 种氨基酸等，其中人体必需的有8 种，以天冬氨酸最高【1 - 2 2 1 ；不饱和脂肪酸对 高血压、冠心病、动脉硬化患者具有调养的功能。板栗的主要营养成分见表1 1 。 表l 板栗可食部分的主要营养成分表( m g 1 0 0g ) 四川大学硕士学位论文 1 2 板栗贮藏技术国内外应用研究现状及发展趋势 1 2 1 应用研究现状 目前国内外已有应用的板栗贮藏保鲜技术方法主要有冷藏保鲜、沙藏保鲜、 架藏保鲜等；针对板栗虫害、霉变和后期发芽主要有热水浸泡、充氮、生化试 剂熏蒸、农药浸泡等手段。现有的板栗贮藏保鲜技术研究主要包括【1 3 _ 2 5 l ： ( 1 ) 冷藏技术冷藏技术是使用最为广泛的板栗贮藏保鲜技术，方便简 单，能迅速抑制板栗采后的生理不良变化，防止板栗的腐烂，但耗能高，投资 大，板栗发生冻害损伤较大，经济效益不高。 ( 2 ) 辐照技术利用y 射线和电子束辐射果品，可抑制果实组织中酶的 活性和杀菌灭虫、防霉、防腐，延缓果品的新陈代谢，减少腐烂损失。常用射 线为钻6 0 r 射线，使用剂量为3 1 2 k g y ( 千伦琴) 。 ( 3 ) 气调保鲜气调贮藏是利用人工或机械控制库内气体的组成，从而 达到延长贮藏期的目的。气调法贮藏板栗一般要求c 0 2 含量控制在1 0 以下， 0 2 3 5 ，温度1 o ，相对湿度9 0 9 5 。气调贮藏与一般的冷藏相 比，失重率和腐烂率都大大降低少，并能有效地控制淀粉水解，保持更多的支 链淀粉含量，改善了细胞透性。 ( 4 ) 涂膜技术被膜剂能在果蔬表面形成一层均匀、透明或半透明的三 维网状结构的薄膜，此层膜不仅可以防止病菌感染，还可以起着调节蔬菜微环 境气体成分的作用，在表皮下造成一个高c 0 2 分压、低0 2 分压的小环境，从 而可以有效地阻止果实与外界的气体交换，减少内源乙烯的生成，抑制呼吸代 谢，推迟哀老。被膜剂还可以将杀菌剂、抑制剂等包裹在板栗果实表面，在贮 藏过程中缓慢放出来，起到不断杀菌和协调生理代谢的作用。 ( 5 ) 空气放电处理贮藏保鲜法运用高压放电产生的臭氧和空气负离 子可进行板栗防腐保鲜。臭氧能抑制真菌、杀死细菌，防止腐烂变质；同时还 能使果皮气孔收缩，抑制呼吸强度，消除果实贮藏时产生的乙烯、乙醇和乙醛 挥发性物质，抑制分解代谢，减少果实的生理消耗。 1 2 2 发展趋势 随着食品工业规模的扩大和人们对食品安全性、可口性、营养性要求不断 提高，寻求一种耗资小、安全性高、效果好的板栗贮藏保鲜技术，替代传统高 耗能高耗资的冷藏等保鲜技术，实现板栗常温下长期贮藏，将成为目前板栗贮 四川大学硕士学位论文 藏保鲜技术研究的趋势。一些现代食品工业技术，如微波技术、可食性膜保鲜 技术、薄膜气调保鲜技术、栅栏技术等的应用研究正好符合这一趋势，结合、 利用这些新兴的食品技术不失为板栗常温贮藏技术研究的方向。 1 3 板栗变质原因及关键控制技术 板栗在常温贮藏过程中容易出现内部腐烂、长虫、霉变、失重、后期出芽 等问题，导致板栗营养成分的丧失，降低甚至完全失去食用性。 导致板栗在常温贮藏过程中变质的因素有板栗的呼吸作用、病虫害、内部 激素水平的变化、板栗结构的特殊性等。 ( 1 ) 板栗的呼吸作用【7 1 l 】 板栗采后，新陈代谢作用继续进行，其内部的酶系统仍保持一定的活性， 呼吸作用仍然存在。植物果实的呼吸强度受到呼吸酶系，包括过氧化物酶p o d 与过氧化氢酶c a t 、超氧化物歧化酶s o d 等【6 7 1 的调控，并与组织内部生理 状态有关，酶活力的大小和组织内部呼吸作用底物的含量直接影响呼吸强度。 此外，呼吸强度还与环境温度和环境气体成分有关。板栗的呼吸强度随着贮藏 环境温度升高而旺盛，随贮藏温度降低而减弱；随着贮藏环境中的0 2 浓度的降 低和c 0 2 浓度的升高，呼吸强度可维持在较低的水平，但过低的0 2 浓度会导 致糖在缺氧的情况下分解成酒精、乙醛等，这类分解产物在栗实内积累过多， 对细胞起毒害作用，造成栗实腐烂变坏。 贮藏过程中的高呼吸强度将会大量消耗果实内部贮存的有机物质和水分， 如还原糖等，而还原糖的消耗加剧淀粉酶的水解作用，导致栗实内大量淀粉水 解转化为糖，加剧呼吸作用，最终造成板栗水分和其他营养成分的丧失，并减 弱板栗的抗病力。 因此，板栗贮藏过程中的呼吸强度与板栗的失重、霉变、病害等问题有密 切的关系 ( 2 ) 板栗病虫害0 2 - 1 7 l 板栗在田间生长时常遭到栗食象鼻虫、桃蛀螟等的侵害，侵害板栗的昆虫 因板栗品种不同而异，多在板栗开花季节进入花朵蒂部产卵，待果实成熟后， 幼虫在果实内部生长，以栗仁为食。板栗虫害是造成大量板栗直接损失的主要 原因。 病原菌吸收果实中的营养物质和水分而迅速繁殖是造成板栗腐烂、霉变的 四川大学硕士学位论文 主要原因。受到虫害的栗果相对健康果更易感染微生物腐烂变质。这些病菌一 般在采前侵入花或果实中，不发病或少发病，而在采后头一个月迅速发展。主要 病菌有：青霉菌( p e n i c i l l i u ms p ) 、镰刀菌( f u s a r i u ms p ) 、裂褶菌( s c h i z o p h y l l u m s p ) 、红粉霉菌( t r i c h o t h i c u mr o s e u m ) 、刺盘孢霉( c o l l e t o t r o c h u ms p ) 、腐霉属 0 7 y t l l i u m ) 、毛霉属( m u c o r ) 、梨头霉属( r h i z o p u s ) 、壳二孢属( a s c o c h y t a ) 、曲霉 属( a s p e r g i l l u s ) 、葡萄霉属( b o t r y t i s ) 、复端孢属( c e p h a l o t h e c i u m ) 、轮枝菌属 ( v e r t i c i l l i u m ) 等。 ( 3 ) 内源激素水平的变化 植物激素的种类和数量对种子的休眠和萌芽起着决定性的作用【9 】。内源激 素的变化是休眠期解除与否的一个重要标志。当休眠解除后生长素和细胞分裂 索含量增加，板栗进入萌芽状态，萌发板栗内i a a 、g a 3 和z t 都处在较高的 水平。板栗内源激素的水平受到贮藏中温度变化和贮藏环境中c 0 2 浓度的影响。 ( 4 ) 板栗种壳的特殊结构 板栗种壳结构在电子显微镜下观察为纤维状结构，无蜡质层覆盖，没有阻 碍水分蒸发的功能，呼吸作用和蒸腾作用下，水分极易通过纤维状结构而丧失 【1 8 】。板栗特有的种壳结构是造成板栗失重的原因之一。 1 4 微波技术相关理论 1 4 1 微波加热物理基础【4 2 4 4 】 微波加热的效果与微波加热的功率、微波加热器的设计、物料热特性、物 料介电特性、物料的几何特性、物料温度等多种因素有关系。现就与本次试验 相关的内容做简单介绍。 1 4 1 1 物料升温速度的理论计算公式 设微波功率被物料全部吸收，物料在微波场中吸收地功率大小可由式 2 2 - 2 5 j ( 1 一1 ) 表示。 p , = o 唧t 9 6 e z v ( 1 1 ) 式中：r 介电常数； t 9 0 损耗角正切； e 2 一电场强度的有效值； v - 物料体积。 四川大学硕士学位论文 如果= 勿正f 为微波功率，单位为h 眨，e 和p 的单位分别用v l c m 和 w c m 3 表示，单位体积的平均功率为 p = c o e v t g o e 2 - - - 5 5 6 1 e e v f e 2 t g o x l 0 1 4 w e r a 3 ( 1 - - 2 ) 由式( 1 - - 2 ) 可见物料在微波场中，吸收的微波功率其单位体积的热能转 换取决于微波的电场强度的平方值、频率以及物料的介电特性( 介电常数和介质 损耗) 等因素。微波频率越高，物料耗散相同功率所需的电场强度就越小。 物料温升速率与物料吸收微波能多少成正比，与微波加热物料内的电场强 度平方值成正比。 1 4 1 2 物料特性对微波加热的影响 ( 1 ) 物料介电特性的影响 微波能进入物料后，物料吸收的微波能转变为热能，微波的场强和功率不 断衰减，从而影响物料的温度升高速度和分布。不同的物料对微波能的衰减能 力是不同的，随物料的介电特性而定。微波进入物料的渗透深度可表示物料对 微波的衰减能力。 物料的介电特性常数在微波加热过程中，受到物料温度、湿度等因素的影 响而发生改变。 ( 2 ) 物料几何特性的影响 食品形状是影响微波加热的关键，最有利于微波聚焦的理想形状是球形。 物料的形状和大小还会影响微波进入物料的渗透深度，通常直径与微波波 长近似的物料在微波场中加热时，微波可到达其中心。微波的穿透能力是有限 的，随着物料直径的加大，微波要达到中心的距离就会增大，中心部位就可能 得不到微波能，而只能通过由外部向内部的传导来加热。对于频率为2 4 5 0 m h z 的微波，物料加热的直径集中在2 0 6 0 m m 之间。集中加热有个很大的缺点， 那就是热传导所建立的温度梯度不能很快消失，造成局部受热过度，出现物料 喷爆现象。加热速率慢时，物料发热较少，加热时间加长，便产生缓慢的热传 导，形成不太大的温度梯度。 此外，微波加热的速度和热分布还与物料的比表面积、相对摆放位置有关。 比表面积越大的物料加热的速度越快。 ( 2 ) 物料热特性的影响 s 四川大学硕士学位论文 物料的比热、热导率、表面传热系数、密度等也会影响物料在微波场中的 温度升高速度和温度分布情况。物料在微波场中的温升速率理论公式如式( 1 - - 3 ) 所示。 ( t - t o ) a t ： ! 坐g 型 ( 卜3 ) p c 式中：，_ 介电常数； t g o 一损耗角正切； e 2 电场强度的有效值； p 一为物料密度； c 物料比热； f 微波频率。 1 4 2 微波处理对食物成分的影响【4 3 。5 7 】 1 4 2 1 对食物营养成分的影响 与其它加热方法相比，由于微波加热效率高、时间短，保持了食品中的大 量的水分，所以对维生素的影响要较其它加热方式小。3 0 0 0 m h z ，2 k w 微波热 烫对蔬菜中维生素c 的影响如表1 2 4 3 1 所示。 表1 2 无水烹调方式下蔬菜中维生素c 的保留率 1 4 2 2 对食物中酶的影响 微波加热的作用，是使产品中心温度快速达到酶失活温度。这样既缩短加 热升温时间，又利用微波电磁场加热效应和非加热效应两种作用加速了酶失活 过程。 6 四川大学硕士学位论文 1 4 3 微波技术在食品贮藏方面的应用 1 4 3 1 微波灭菌 微波( 较高频率的电磁波) 与生物体的相互作用是一个极其复杂的过程。它 是当生物体受到微波辐射时，微波透射生物体被吸收后所产生的综合生物效应。 在微波场环境中生物体的生理活动反应和变化，不仅具有因生物体吸收微波能 量而转换的热效应，而且还存在一种非热效应，称为生物效应，即微波能破坏 微生物的机体，使活体组织变性最终导致微生物死亡。 微波场对微生物的作用问题，由于微波或高额电磁波的频率、电场强度、 作用时间与环境、微生物种类等因素不同而使结果有所不同。微波灭菌通常选 用8 0 0 2 4 5 0 m h z ，输入功率l 5 k w 。 微波灭菌处理时间短、灭菌效果好、杀菌强度易控制，且随着微波灭菌设 备技术的成熟，微波灭菌技术在食品工业中的应用已经较为广泛。尽管如此， 食品的微波灭菌效果因受到物料成分、菌种、食品包装、微波杀菌设备差异等 多种因素的影响，实际应用中仍需通过具体试验针对不同的灭菌对象确定微波 灭菌的工艺参数。 1 4 3 2 微波灭虫 微波灭虫的原理：一是利用食品与虫体介电常数和热特性的差异，使成虫 或虫卵在贮藏物温度还未显著升高的情况下自身达到致死温度，同时微波的生 物效应将加速这种致死过程，如大米等粮食的微波灭虫：二是利用微波加热速 度快的特点，在消灭虫害的同时，减少长时间热处理对食品组织和营养成分的 损害。 微波技术曾被用于谷物和谷粉中杀灭昆虫的研究，对害虫赤拟谷盗 ( t r i b o l i u mc o n f u s u m ) 、谷象( s i t o p h l u sg r a n a r i u s ) 、锈色谷盗( c r y p t o l e s t e s f e r r u f i n e u s ) 、米蛀虫( t e n e b r o i d e sm a u r i t a n i c u s ) 、美洲山核桃谷建( c a t u l i o c a r y a e ) 等的微波灭虫研究表明，微波或者高频电磁波可成功地用来改善谷物 及其制品的贮藏条件。 制品的终温在6 5 7 5 、水分较低( 小于1 2 ) 时有利于增强杀虫效果。 食品中害虫的杀灭效果与载体和虫体的介电性质密切相关，当8 血聒t a 很小，而 t 9 6t t 9 8 们很大时。采用微波杀虫最为理想。 四川大学硕士学位论文 1 4 3 3 微波灭酶 温度是影响酶活性的主要因素之一。微波灭酶的效果不比传统沸水或蒸汽 烫漂差，相反，从综合品质方面比较，微波处理曲优势更加明显。微波法加热 时间短，升温速度快、对食品品质的影响小。对平菇采用微波灭酶的研究说明， 微波处理时制品终温只需达到9 0 。c 就能达到灭酶效果，传统的烫漂用l o o 沸 水，需5 m i n 才能灭酶。热水或蒸汽烫漂后平菇中的氨基酸和可溶性团形物都 会大量损失，微波灭酶则不会出现此类不良后果。微波灭酶在谷类制品及其再 制品中的应用要比果蔬灭酶更广泛。谷类产品中主要的酶是淀粉酶，淀粉酶的 存在会严重的影响制品的品质。a 一淀粉酶对微波较敏感。 微波灭酶技术在应用时应考虑到制品的性质。根据微波加热的特点，制品 内部的温度稍高于表面。当制品内部温度达到酶失活温度时，表面温度尚不足 以杀灭所有的酶。 1 5 涂膜保鲜的相关理论 1 5 1 涂膜保鲜技术原理 果蔬涂膜保鲜是根据待贮蔬菜的采后生理及其呼吸类型，选择合适的成膜 材料，制成稳定的乳化液，再浸涂或喷涂于果蔬表面，经风干后形成一层均匀、 透明或半透明的三维网状结构的薄膜。此层膜可以封闭果蔬表面气孔，同时对 膜当中的微孔通道起着调节微环境气体成分的作用，在表皮下造成一个高c 0 2 分压、低0 2 分压的小环境，从而可以有效地阻止果实与外界的气体交换，降低 呼吸强度，从而减少营养物质的消耗，并且减少水分的蒸发损失，保持果实饱 满新鲜的外表和较高的硬度，也减少病原菌的污染而造成的腐烂损失【2 4 “j 。 1 5 2 多糖类被膜剂 以植物多糖或动物多糖为基质的可食性膜，主要有淀粉可食性膜、改性纤 维素可食性膜、动植物胶可食性膜、壳聚糖可食性膜等。 ( 1 ) 淀粉可食性膜：是一种开展研究较早、技术比较成熟的可食性被膜剂， 特别是以直链淀粉为基质，多元醇( 如甘油、山梨醇、甘油衍生物及聚乙二醇) 及脂类物质( 如脂肪酸、单甘油脂、表面活性剂等) 为增塑剂，少量动植物胶为 增强剂研制的各种淀粉可食性包装膜具有拉伸性、透明度、耐折性、水不溶性 良好和透气率低的特点【2 们。淀粉类可食性膜的膜材料主要有红薯、土豆、魔芋 四川大学硕士学位论文 等； ( 2 ) 魔芋葡甘聚糖 魔芋葡甘聚糖是从魔芋块茎中分离、提取到的一种天然高分子化合物。其 基本结构是d 葡萄糖和d 甘露糖按l ：2 比例，通过8 一i ，4 糖甘键结合而成的 复合糖根据文献【2 1 1 报道。水溶液中葡萄糖( g ) 和甘露糖( m ) 的比例( g d = l ：1 5 1 6 。 目前魔芋多糖的确切结构尚无统一的定论。文献【2 1 】的模式为： 一g g m m m m g m 或一g g m m m 一，其中g 表示葡 萄糖残基。m 表示甘露糖残基。 魔芋葡甘聚糖溶于水后，形成凝胶状溶液，具有粘度高、稳定性好、吸水 性强、成膜性好 2 2 - 2 3 1 等多种优良特性。果蔬经魔芋葡甘聚糖涂膜后，在表面形 成一层无色透明的半透膜，能有效地抑制果蔬的生理呼吸，减缓营养物质的损 耗；并能有效地减少外源微生物的侵染，减少果蔬之间的机械损伤；同时可以 减少贮藏期果蔬内部水分的蒸发，从而保持果蔬的硬度和色泽。 另外，魔芋葡甘聚糖在果蔬表而形成一层薄膜后，可以通过隔氧抑制由氧 引起的酶促褐变。果蔬的褐变大部分是由多酚氧化酶( p p o ) 引起的，而0 2 、酶、 底物( 酚类物质) 是产生酶促褐变的3 个条件删。因此，涂膜可以有效地抑制果蔬 褐变。 ( 3 ) 壳聚糖 壳聚糖是也一氨基- - d - - 葡胺糖通过b l ，4 一苷键连结成的直链状多糖， 由甲壳素通过脱乙酰制得。而甲壳素是以虾、蟹、昆虫等低等动物和菌、藻类 低等植物为原料提取出来的种天然高分子化合物。学名为无水一n 一乙酰基 一d 胺基葡萄糖的缩聚物。自然状态下呈乳白色粘稠液体。特性粘度7 0 8 m p a s 。 来源丰富，制备简单无毒，可食，p h 值呈微酸性。精制品无色无味，具有良好 的的成膜性，膜的厚度易调解，可反复溶解和成膜，并有抑制病菌生长繁殖的 防腐作用。 ( 4 ) 复合可食性膜：复合型可食性包装膜研究和应用是当前的发展趋势。 将不同配比的蛋白质、脂肪酸和多糖结合在一起，制造成一种可食用的薄膜。 由于复合膜中蛋白质、多糖的种类、含量不同，膜的透明度、机械强度、热封 性、阻气性、耐水耐湿性表现不同，因此可以满足不同食品的需要。 ( 5 ) 改性纤维素可食性膜：是用碱处理天然纤维素聚合物使其溶胀，与甲 9 四川大学硕士学位论文 氧基氯甲烷或氧化丙烯反应，制得羧甲基纤维素( c m c ) 、甲基纤维素( m c ) 、 羧丙基甲基纤维素( h p m c ) 、羧丙基纤维素( h p c ) 等有良好成膜性、透湿性 强的可食性膜。 1 5 _ 3 涂膜保鲜技术特点 涂膜保鲜有如下优点： ( 1 ) 发挥气调作用 研究显示，适当提高c 0 2 浓度，降低0 2 的浓度，都可延缓果蔬的完熟。 气调保鲜技术就是该理论的成功应用。涂膜保鲜剂在果蔬表面形成一层具选择 通透性的保护膜，由于果实自身的呼吸作用，使整个果实处于一种自发调节的 微气调环境，达到果蔬保鲜的i f l 的。 ( 2 ) 保水防蔫，提高果蔬品质，便于果蔬流通 果蔬保鲜在很大程度上可以说是保持水分。果蔬失水超过5 ，其商品和 食用价值大大降低甚至丧失。果蔬经涂膜处理后，一方面，保护膜可抑制果蔬 的蒸腾作用；另一方面，由于保护膜具有吸水保湿性能，可减少水分的散失， 使果蔬处于一个良好、稳定的湿度环境，有利于保持果蔬的新鲜度。 ( 3 ) 美化产品外观，提高果蔬的商品价值 涂膜处理后，一方面可增加果蔬的光泽，美化产品的外观，提高产品的档 次和商品价值；另一方面果蔬涂膜对减轻果蔬表皮的机械损伤有一定的保护作 用。 ( 4 ) 与普通保鲜剂相比可发挥保鲜增效作用 均匀分散于保护膜中的保鲜功能主剂，能均匀、持续地发挥保鲜功能，特 别是保护膜具备缓释功能时，将最大限度地发挥功能主剂的作用。 ( 5 ) 涂膜保鲜剂能有效防止病原微生物的侵染。 保护膜可抑制果实表面已附着的菌种的繁殖，防止果蔬由于菌类感染而腐 烂变质，同时，保护膜还能抵抗外面浮游和散落的病菌对果实的二次感染。 1 6 课题的内容和意义 板栗作为我国重要的食物资源，营养丰富，食用加工价值高。我国板栗虽 然年产量大，资源分布广泛，但由于贮藏保鲜技术不完善，贮藏好果率低，贮 后品质不高等问题，阻碍了板栗的销售、运输和加工。本课题应用单因素试验 1 0 四川大学硕士学位论文 和正交试验方法，以河南信阳油栗为研究对象。研究了板栗贮藏保鲜过程中的 影响因素及其控制技术，以及微波技术、热处理技术、涂膜保鲜技术