（农产品加工及贮藏工程专业论文）鲜切根、茎类蔬菜褐变控制技术的研究.pdf

p p o ： p o d ： p a l ： c a t ： b d ： e d t a ： p e ： 3 - f w ： w i ： r h ： c ： v c - c a ： n 2 ： e d t a 2 n a ： 符号说明 p o l y p h e n o lo x i d a s e多酚氧化酶 p e r o x i d a s e过氧化物酶 p h e n y l a l a n i n ea m m o n i al y a s e苯丙氨酸解氨酶 c a t a l a s e过氧化氢酶 b r o w n i n gd e g r e e褐变度 e t h y l e n e d i a m i n e t e t r a a c e t i ca c i d 乙二胺四乙酸 p o l y e t h y l e n e 聚乙烯 o z o n e 臭氧 f r e s hw e i g h t鲜重 w h i t e n e s si n d e x白度 r e l a t i v eh u m i d i t y相对湿度 c h r o m a色度 c a l c i u ma s c o r b a t e抗坏血酸钙 n i t r o g e n氮气 d i s o d i u l t ie t h y l e n e d i a m i n et e t r a a c e t a t e乙二胺四乙酸二钠 关于学位论文原创性和使用授权的声明 本人所呈交的学位论文，是在导师指导下，独立进行 科学研究所取得的成果。对在论文研究期间给予指导、帮 助和做出重要贡献的个人或集体，均在文中明确说明。本 声明的法律责任由本人承担。 本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文 的规定，同意学校保留和按要求向国家有关部门或机构送 交论文纸质本和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权山东农业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手 段保存论文和汇编本学位论文。 保密论文在解密后应遵守此规定。 论文作者签名：嫡溺 导师签名：王多乏阖 e l 期：嘶占“ 山东农业大学硕士论文 摘要 鲜切果蔬产品具有新鲜、洁净、卫生、安全和方便的特点，在发达国 家得到了迅速发展，我国鲜切果蔬加工起步较晚，与发达国家相比有较大 的差距，但是随着经济的发展和人民消费习惯的改变，也将得到较快的发 展。本研究以根、茎类蔬菜莲藕( n e l u m b on u c i f e r a g a e r t n ) 、菊芋( h e l i a n t h u s t u b e r o s u sl ) 、牛蒡( a r c t i u ml a p p a 厶) 为主要材料，探讨了不同材料的褐 变控制方法，研究结果表明： 1 乙醇熏蒸处理能有效推迟部分果蔬贮藏期间的褐变，且与品种和浓度 有关。4 5 贮藏条件下，乙醇熏蒸处理可使切割山药、牛蒡和菊芋在贮 藏期间表面的褐变分别比对照推迟1 2 1 5 天、2 - 4 天、9 1 0 天。乙醇 处理浓度为4 5 0 9 l l 时，鲜切菊芋褐变控制效果最佳。 2 苯丙氨酸解氨酶( p a l ) 可能是鲜切菊芋褐变的关键酶，乙醇熏蒸处理 推迟贮藏过程中鲜切菊芋的褐变可能与抑制p a l 活性的升高有关。乙醇 处理对贮藏过程中过氧化物酶( p o d ) 和多酚氧化酶( p p o ) 活性的升高 也有一定的抑制作用，而且乙醇处理浓度越高酶活性越低。 3 比较三个不同品种的莲藕在贮藏( 4 5 ) 过程中品质变化情况，从白 度变化、粗纤维含量和腐烂率情况来看，三个品种中以济南大卧龙品质最 优，从而选择大卧龙作为鲜切材料。切割后热激处理( 5 0 热水处理4 m i n , 6 m i n ，8 r a i n ，1 0 m i n ) 降低了鲜切莲藕贮藏( 4 - - 5 ) 期间的褐变程度，这 与抑制多酚氧化酶( p p o ) 活性的升高有关。切割前热激处理( 5 0 热水 处理1 5 r a i n ，2 0 m i n ，2 5 r a i n ) 、乙醇和v c c a 浸渍处理对控制鲜切莲藕表 面的褐变无明显效果。 4 真空包装结合1 5 柠檬酸+ 0 5 抗坏血酸+ 0 5 氯化钙处理能有效抑 制切割牛蒡贮藏期间的褐变，0 - - 3 条件下贮藏3 0 天，颜色、风味、质 地保持良好。 关键词：鲜切；根菜；茎菜；褐变控制；酶 鲜切根、茎类蔬菜褐变控制技术的研究 a b s t r a c t o w i n gt ot h ef r e s h n e s s ，c l e a n n e s sa n dc o n v e n i e n c e ，f r e s h c u tf r u i t sa n d v e g e t a b l e sh a v eb e e nd e v e l o p e dv e r yf a s t i nd e v e l o p e dc o u n t r i e s a l t h o u g h f r e s h - c u tf r u i t sa n dv e g e t a b l e ss t a r tr e l a t i v e l yl a t ei nc h i n aa n dh a v el a r g eg a p c o m p a r e dt od e v e l o p e dc o u n t r i e s ，t h ep r o d u c bw i l lg e tar a p i dp r o g r e s sw i t h e c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dc h a n g e so fc o n s u m p t i o nh a b i t e f f e c t so fd i f f e r e n t m e t h o d so nt h eb r o w n i n gc o n t r o lo ff r e s h c u tg r e a tb u r d o c k ，j e r u s a l e m a r t i c h o k ea n dl o t u sr o o tw e r ei n v e s t i g a t e d ，t h er e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 e t h a n o lv a p o rt r e a t m e n tc o u l dr e t a r dt h eb r o w n i n go fs o m ef r u i t sa n d v e g e t a b l e sa n di tw a s r e l a t e dw i t hv a r i e t i e so fm a t e r i a l sa n dc o n c e n t r a t i o n so f e t h a n 0 1 e t h a n o lv a p o rt r e a t m e n tc o u l dr e t a r dt h eb r o w n i n go fy a m s ，g r e a t b u r d o c k sa n dj e r u s a l e ma r t i c h o k e sf o r12t o15d a y s ，3t o4d a y sa n d9t o10 d a y sd u r i n gs t o r a g e ( 4 - - - , 5 c ) 4 5 0 1 x l lw a st h eb e s tc o n c e n t r a t i o no f e t h a n o l t oi n h i b i tt h eb r o w n i n go ff r e s h - c u tj e r u s a l e ma r t i c h o k e s 2 p a lw a sp o s s i b l yt h em a j o re n z y m er e s p o n s i b l ef o rt h eb r o w n i n go f f r e s h - c u tj e r u s a l e ma r t i c h o k e s r e t a r d i n gt h eb r o w n i n go ff l e s h c u tj e r u s a l e m a r t i c h o k e sa n di n h i b i t i o no fp a la c t i v i t i e sw a sp o s s i b l yr e l a t e d e t h a n o lv a p o r t r e a t m e n th a di n h i b i t o r ye f f e c to np o da n dp p oa c t i v i t i e s ，a n dt h eh i g h e r c o n c e n t r a t i o no fe t h a n o lt h el o w e ra c t i v i t yo ft h ee n z y m e s 3 a c c o r d i n gt ot h ec h a n g e so fw h i t e n e s s ，c r u d ef i b e rc o n t e n ta n dr o tr a t e ，i t c a m et ot h ec o n c l u s i o nt h a tj i n a nd a w o l o n gw a st h eo p t i m a lv a r i e t yo ft h e t h r e ev a r i e t i e sa n ds e l e c t e da st h ef r e s h - c u tm a t e r i a l h e a ts h o c kt r e a t m e n t a f t e rc u t t i n g ( 5 0 。ch o tw a t e rt r e a t m e n tf o r4m i n ，6 m i n ，8 m i n ，10 m i n ) r e d u c e d t h eb r o w i n gd e g r e eo ff r e s h - c u tl o t u sr o o te f f i c i e n t l ya n dt h i sh a dr e l a t i o n s h i p w i t hi n h i b i t i o no ft h ei n c r e a s ei np p oa c t i v i t y h e a ts h o c kt r e a t m e n tb e f o r e c u t t i n g ( 5 0 h o tw a t e rt r e a t m e n tf o r15m i n ，2 0 m i n ，2 5 m i n ) ，e t h a n o ls o l u t i o n a n dv c c ah a dn os i g n i f i c a n te f f e c t 4 v a c u u mp a c k a g ec o m p a n i e dw i t h1 5 c i t r i ca c i d + o 5 a s c o r b i ca c i d + o 5 c a c l 2c o u l de f f i c i e n t l yi n h i b i tt h eb r o w n i n go ff r e s h - c u tg r e a tb u r d o c k s ， a n dt h ec o l o r , f l a v o ra n dt e x t u r eo fp r o d u c t sk e p tg o o da f t e rs t o r a g ef o r3 0 d a y sa t0 , - - , 3 k e y w o r d s ：f r e s h - c u t ；r o o tv e g e t a b l e s ；t u b e rv e g e t a b l e s ；b r o w n i n g i n h i b i t i o n ；e n z y m e 2 山东农业大学硕士论文 1 引言 鲜切果蔬( f l e s h - c u tf r u i t sa n dv e g e t a b l e s ) 是以新鲜果蔬为原料，经过 严格的挑选、分级、清洗、去皮、切割或切分、修整、包装等处理工序， 再经过冷藏运输而进入冷柜销售的即食或即用果蔬制品。有人也将鲜切果 蔬加工称为“最小加工 ( m i n i m a l l yp r o c e s s e d ) 、“轻度加工( 1 i g h t l y p r o c e s s e d ) 、“部分加工 ( p a r t i a l l l yp r o c e s s e d ) 、“鲜加工”( f l e s h - p r o c e s s e d ) 和“预先加工”( p r e - p r e p a r e d ) 等，虽然意义相近但并不完全相同，但都保 持了产品的鲜活状态( 陈言楷等，2 0 0 3 ) 。 1 1 鲜切果蔬的特点及国内外发展概况 鲜切果蔬既保持了果蔬原有的新鲜状态，又经过加工使产品清洁卫 生，达到即食或即用( 如烹饪) 的目的，方便快捷；在生产中，鲜切果蔬 经过严格的清洗、消毒、包装等工序，减少了微生物侵害并降低了农药残 留，大大增加了产品的安全性；鲜切果蔬经加工后重量和体积减小，降低 了产品的运输费用；鲜切果蔬可在原料产地集中加工，一方面能促进种植， 提高农民收入，另一方面将产品运往城市销售，从而减少了城市生活垃圾 的来源，更好的保护城市环境，必将受到社会普遍的欢迎；与原料相比， 鲜切果蔬更易发生品质变化如变色、变味、衰老、软化以及由于微生物侵 染而变质，所以鲜切果蔬的生产和流通需要在冷链中进行，对整个行业的 要求较高。 鲜切果蔬最早起源于美国，当时主要是供应餐饮业和零售业。8 0 、9 0 年代后鲜切果蔬在美国、欧盟、日本等发达国家得到了迅速发展，产量不 断增加，品种不断增多，已成为果蔬产业化新的发展领域和方向之一。据 国际鲜切产品协会( i n t e r n a t i o n a lf r e s h - c u tp r o d u c e a s s o c i a t i o n - 巧p a ) 估计， 2 0 0 0 年美国鲜切产品销售额已达1 2 0 1 5 0 亿美元，近几年已达到美国生鲜 产品市场的1 5 ，而且大约以每年1 0 1 5 和2 - 5 的速度供应零售业和食 品服务业( i r t w a n g e 等，2 0 0 6 ) 。在欧洲，尤其是法国，2 0 世纪9 0 年代初 得到了发展。荷兰鲜切果蔬的品种多达2 0 0 种，且还在不断增加，市场的 零售额也迅速超过1 0 ( 郁志芳等，2 0 0 2 ) 。我国鲜切果蔬起步较晚，始 于上世纪9 0 年代初期，目前，鲜切果蔬研究和生产总体上缺乏系统性， 鲜切根、茎类蔬菜褐变控制技术的研究 生产规范化和标准化程度低，设备落后，与发达国家相比有较大的差距。 随着经济的发展、人民生活质量的不断改善以及消费习惯的改变，科技水 平的迅速提高，鲜切果蔬也将得到较快的发展，成为果蔬采后新的发展方 向。 1 2 鲜切果蔬加工中的品质变化 鲜切果蔬在加工、贮藏以及销售过程中会产生一系列不良变化，如表 面褐变、营养成分损失、腐烂等。鲜切菜在加工中因受到机械损伤而引发 一系列不利于贮藏的生理生化反应，如呼吸加快、乙烯产生加速、酶促和 非酶促褐变加快等，同时由于切割使一些营养物质流出，更易受微生物侵 染而腐烂变质，使切割后的品质下降，货架期大大缩短( 高翔等，2 0 0 4 ； 陈言楷等，2 0 0 3 ；李海林等，2 0 0 3 ；祁景瑞等，2 0 0 5 ) 。 1 2 1 褐交 褐变是果蔬本身一种正常的生理生化反应，不会影响果蔬的食用价 值。一般越易褐变的品种，越具有更高的营养价值和更多的功能性成分( 如 抗氧化成分) ，但是褐变会造成抗氧化成分的降低，并且会影响产品的外 观而降低商品价值，因此减少或抑制鲜切产品的褐变是非常重要的。褐变 包括酶促褐变和非酶促褐变，鲜切果蔬的褐变主要是酶促褐变。 1 2 1 1 褐变条件 酶促褐变的发生需要三个条件：底物、酶和氧。 褐变底物一般因果蔬的不同而各不相同，主要是一些多酚类物质，酚 类物质按酚羟基数目分为一元酚、二元酚、三元酚及多元酚。酚类物质作 为植物次生代谢产物主要是由碳水化合物代谢衍生而来，果蔬中多数酚类 物质来自共同的前提物质一苯丙氨酸，少数由乙酰c o a 经聚酮酐途径产 生( 郁志芳等，2 0 0 5 ) 。 褐变所涉及的酶类主要有多酚氧化酶( p p o ) 、苯丙氨酸解氨酶( p a l ) 、 过氧化物酶( p o d ) 、过氧化氢酶( c a t ) 等。酚类氧化酶主要是多酚氧 化酶( p p o ) 。在果蔬细胞组织中p p o 存在的位置因原料的种类、品种及 成熟度不同而有差异。氧是果蔬酶促褐变的必要条件。正常情况下，外界 的氧气不能直接作用于酚类物质和p p o 发生酶促褐变。这是因为酚类物质 分布于液泡中，p p o 贝j j 位于质体中，p p o 与底物不能相互接触。在果蔬贮 4 山东农业大学硕十论文 存、加工过程中，由于外界因素使果蔬的膜系统破坏，打破了酚类与酶类 的区域化分布，导致褐变发生。p p o 在大多数果蔬中存在，如马铃薯、黄 瓜、莴苣、梨、番木瓜、葡萄、桃、芒果、苹果、荔枝等，在擦伤、割切、 失水、细胞损伤时，易引起酶促褐变( z h a n g 等，1 9 9 7 1m a r t i n e z 等，1 9 9 5 ； j i a n g 等，1 9 9 9 ) 。p p o 催化的酶促褐变反应分两步进行：单酚羟化为二酚， 然后二酚氧化为二醌。p p o 以铜离子为辅基( m a r t i n e z 等，1 9 9 5 ) ，其活性 的最适p h 值范围为5 7 ，有定耐热性，其活性可以被有机酸、硫化物、 金属离子螯合剂、酚类底物类似物质所抑制( m c e v i l y 等，1 9 9 9 ) 。大量研 究表明，果蔬遭受切分等损伤后苯丙氨酸解氨酶( p a l ) 活力迅速上升， 它催化l 苯丙氨酸脱氨形成反式肉桂酸，增加酚代谢的底物，从而促进褐 变。果蔬切割之后，其活性显著增高，故有人提议把p a l 的活性作为褐变 的指标( m a t e o s 等，1 9 9 3 ) 。伤诱导苯丙氨酸解氨酶活力的动力学特性受 果蔬种类、品种、生理状态、环境条件等因素的影响。乙烯不管其来自于 何种渠道均可诱导其活力的增加。过氧化物酶( p o d ) ，在有h 2 0 2 存在时 也能催化酚类、类黄酮的氧化和聚合，参与酚类物质的代谢，与果蔬组织 褐变密切相关( 林植芳等，1 9 8 8 ) 。过氧化氢酶( c a t ) 是植物体内清除体 系中一种重要的酶，通过减少生物体内h 2 0 2 的含量，降低酚类物质氧化的 速度，推迟了褐变的发生( 关军锋，1 9 9 4 ) 。抗坏血酸氧化酶( a p x ) 也被 认为与果蔬的褐变有关，在不同褐变程度的荔枝果实中，a p x 的活力随着 果皮褐变程度的增加而增加( w uz 等，1 9 9 5 ) 。 1 2 1 2 酶促褐变的机理 ( 1 ) 酚、酶的区域分布假说 质膜是活细胞与环境之间的界面和屏障，能保证膜内外物质交换有效 的进行。在正常发育的植物组织中，由于多酚类物质分布在细胞液泡内， 而p p o 分布在各种质体或细胞质内，因此即使它们与氧同时存在也不会 发生褐变。一旦细胞壁和细胞膜的完整性被破胡0 酚与p p o 接触，在氧 的参与下使酚类物质氧化成醌，进行一系列的脱水、聚合反应，最后形成 黑褐色物质，从而引起褐变( 叶梅，2 0 0 5 ；m a r t i n e z 等，1 9 9 5 ) 。 ( 2 ) 自由基伤害假说 自由基袭击生物大分子和膜脂，会导致膜脂过氧化加剧，膜系统结构 5 鲜切根、茎类蔬菜褐变控制技术的研究 和功能的破坏，膜透性增大，进而导致代谢障碍以及膜系统的破坏和解体。 正常情况下，由于机体内存在防御系统，故自由基代谢保持平衡。但在干 旱、高盐分、s 0 2 、0 3 、低温或水分亏缺时，由于自由基产生过多，此时 活性氧的产生和清除平衡体系被打破，会导致植物细胞受到伤害，从而引 起褐变的发生。 ( 3 ) 保护酶系统假说 通常情况下，植物组织中有较高的还原势，正常的氧化还原代谢平衡 使氧化形成的醌类物质通过还原氧化或转化而未聚合。保护酶系统包括两 类物质：一是氧化酶系统，主要有超氧化歧化酶( s o d ) 、过氧化物酶 ( p o d ) 、过氧化氢酶( c a t ) 、谷胱甘肽过氧化物酶( g s h p x ) 等，它 们可以清除自由基、活性氧，以防止其对细胞膜的攻击，防止膜脂过氧化； 二是抗氧化酶系统，主要有谷胱甘肽还原酶( g s h ) 、抗坏血酸( a s a ) 、 维生素e ( ) ，类胡萝卜素( c a r ) 、细胞色素f ( c ”f ) 、氢醌和含硒化 合物等，它们能清除自由基和活性氧，也可以作为抗氧化剂，对酚类物质 的氧化起抑制作用。在逆境下，超氧化歧化酶( s o d ) 、过氧化物酶( p o d ) j 过氧化氢酶( c a t ) 三者作用失调，导致h 2 0 2 积累，从而引起褐变的发 生( 叶梅，2 0 0 5 ) 。 1 2 2 微生物危害 自从上世纪9 0 年代以来，与新鲜果蔬有关的食源性疾病在美国的发 生次数2 0 0 4 年比1 9 9 8 年增加了一倍，而且4 0 是与直接食用新鲜制品有 关，其中2 5 为鲜切果蔬产品。随着鲜切产品市场的逐年扩大，生产者面 临着严峻的挑战，这就是在增加种类和数量的同时要保证产品的安全性。 微生物危害是鲜切果蔬保鲜加工中的主要问题之一。鲜切果蔬加工过 程中，由于破坏了果蔬自身的保护系统而使得产品更易被微生物污染。一 旦表皮的完整性被破坏，就会加快微生物的生长繁殖。加工过程中如果没 有消毒工序，就会增加微生物的污染。在大多数鲜切果蔬加工过程中，加 工程度以及产品混合都会给污染创造条件。此外，由于切割会使植物组织 的细胞液流失，从而会为微生物的生长繁殖提供良好的培养基，并且高湿 和高营养会促进微生物在鲜切果蔬上的生长繁殖。引起鲜切果蔬危害的微 生物包括假单胞菌、肠杆菌、耶尔森氏菌、酵母菌、乳酸菌、沙门氏菌、 6 山东农业大学硕士论文 肝炎病毒、气单胞菌、肉毒梭菌、单核细胞增生李斯特菌等( m a r c h e t t ir 等1 9 9 2 ；l a i n ek 等，1 9 8 8 ) 。 1 2 3 其他品质变化 鲜切果蔬在加工中需要经过一系列处理，如整修、去皮、切分等，这 些处理不可避免的会给机体造成机械伤害。果蔬受伤后，会引起呼吸强度 和乙烯生成量的增加。根据鲜切程度和温度不同，呼吸能力增加1 1 7 0 倍，甚至更大( w i l e y 等，1 9 9 4 ) ，呼吸强度增加会加速营养成分的损失和 果蔬的衰老。而乙烯有助于与果蔬成熟有关的酶的生物合成，因此能引起 鲜切果蔬的生理变化如软化等。另外，鲜切破坏了果蔬表面的保护层，并 且使得果蔬的表面积增大，皮下组织暴露在空气中，因而更易失水。鲜切 果蔬由于在切割完成后要经过消毒和洗涤操作，一些营养成分，特别是水 溶性维生素极易损失，从而影响产品的营养质量。切碎的甘蓝在水中浸 1 h ，维生素c 的损失达7 ( 王新华，1 9 9 4 ) 。此外，贮藏中一些不利于保 藏的条件也会影响营养成分的损失，如不适合的温度、光照、气体条件、 包装材料等。切割后，各种生理生化反应加速，尤其以水解和氧化反应最 为明显，致使产品原有色、香、味和质地性状发生改变，品质降低。 1 3 鲜切菜褐变控制技术研究进展 1 3 1 鲜切菜褐变控制技术 控制褐变主要是从抑制酶活和控制氧来进行，主要途径有：钝化酶的 活性( 热处理或加抑制剂) 、改变酶的作用条件( 如最适p h 值) 、驱除氧 气或加吸氧剂、添加抗氧化剂及金属离子螯合剂等。 ( 1 ) 化学方法 目前使用较多的褐变抑制剂主要有柠檬酸、抗坏血酸、异抗坏血酸钠、 焦磷酸钠、e d t a 、氯化钙、4 己基间苯二酚( 4 网时，以及含s h 氨基酸如 l 半胱氨酸、谷胱甘肽等( a h v e n a i n e n ，1 9 9 6 ；s a p e r s 等，1 9 9 8 ；b u t a 等， 19 9 9 ；d o n g 等，2 0 0 0 ；s o l i v a - f o r t u n y 等，2 0 01 ，2 0 0 2 ；c s e v e r i n i ，2 0 0 3 ； 段泽敏等，2 0 0 5 3b o l w e l l ，g p 等，1 9 9 5 ；l a u r i l a , e 等，1 9 9 8 ：m o l n a r - p e r la n d f r i e d m a n , 1 9 9 0 ；m c e v i l y , a j 等，1 9 9 2 ：r i c h a r d 等，1 9 9 1 ；r i c h a r d - f o r g e t 等，1 9 9 2 ：b u m 等，1 9 9 9 ；g o m y 等，2 0 0 2 ；r o j a s g r a t i 等，2 0 0 6 ；o m s o l i u 等，2 0 0 6 ) ，多为两种或两种以上复合使用( 单独使用效果不理想) ，且符 7 鲜切根、茎类蔬菜褐变控制技术的研究 合食用级标准。胡小松等研究指出( 胡小松等，1 9 9 4 ) ，单独使用抗坏血酸， 褐变较严重，但在p h 3 5 条件下使用由抗坏血酸、柠檬酸、氯化钙矛d n a h s 0 3 组成的混合褐变抑制剂可控制由多酚氧化酶引起的褐变和非酶褐变。鲜切 蘑菇配合使用异抗坏血酸( e a ) 、半胱氨酸、e d t a 防褐变效果最好。 4 - h r ( 苏新国等，2 0 0 3 ；g u e r r e r o - b e l t r a n 等，2 0 0 5 ) 是苹果、马铃薯、卷 心菜、莴苣和梨切片的良好酶促褐变抑制剂。a m a n a t i d o u 等用海藻酸钠+ 0 1 柠檬酸对切割胡萝b 进行涂膜，然后经气调包装( 5 0 0 2 + 3 0 c 0 2 ) ，可使货架期延长5 7 天( g e r a l d ，m ，1 9 9 8 ) 。w e l l e r 等用1 o 或2 5 柠檬酸+ o 2 5 v c 在包装前处理杨桃片在4 4 c 贮藏2 周以上不褐变，s a p e r s 等用抗坏血酸钠、半胱氨酸、e d t a 在p h 5 5 处理能抑制m p 蘑菇褐变( 于平 等，2 0 0 1 ) 。g u n e s 等用0 5 半胱氨酸十2 柠檬酸处理能抑制鲜切土豆的褐 变。质量分数0 5 的抗坏血酸+ 质量分数0 5 的柠檬酸( r o j a s - g r a u 等， 2 0 0 7 ) 能较好地抑制莴苣的褐变。李晓雁研究涂膜材料对青椒贮藏期间烂 果率、重量、v c 、叶绿素的影响，结果表明：贮藏期间经涂膜处理青椒的综 合指标明显优于未涂膜青椒；而且在室温下，以0 5 蔗糖酯+ 1 0 壳聚糖 + o 0 0 6 u 耐羟基苯甲酸丙酯作为复合涂膜剂，青椒的综合品质最好( 李晓 雁等，2 0 0 5 ) 。 ( 2 ) 物理方法 低温贮藏由于抑制p p o 以及其他酶的活性，可以延缓褐变，延长货 架期。王莉对切割生菜的保鲜研究结果表明，贮藏温度越低，越有利于保 持切割生菜的品质( 王莉等，2 0 0 4 ) 。适宜的低温还可间接抑制与褐变有 关酶的合成或释放，保持膜的稳定性和酶与底物的区域化分布，从而减慢 褐变的发生( 郁志芳等，2 0 0 2 ) 。鲜切果蔬适合在低于8 c 下生产，0 - 4 下贮运和销售( s o l i v a - f o r t u n y 等，2 0 0 3 ) ，因而冷链是保证鲜切果蔬品质 的关键。 热处理在鲜切果蔬上应用较广泛。热处理包括热水处理、热蒸汽处理、 热空气处理等( 彭丽桃等，2 0 0 3 ) 。热处理时，通常将材料置于热水或热 的酸( 或盐) 溶液中处理几秒钟或几分钟，有时也可以经微波加热处理 ( c h e n 等，1 9 7 1 ；r a m a s w a m y 等，1 9 9 0 ；p o n n e 等，1 9 9 1 ) 。项丽霞等研 究表明( 项丽霞，2 0 0 6 ) ，4 56 c 热空气处理较好地延缓了莲藕表皮c a t 活 山东农业大学硕士论文 性的降低，抑制了莲藕表皮p p o 和p o d 活性的上升，降低了表皮褐变指数。 热处理可以抑制苹果、蘑菇、土豆、马蹄等鲜切产品的褐变。茄子经5 0 - - - , 6 5 c 热烫处理可以较好地保持其产品的硬度，从而提高产品品质( 陈德慰 等，2 0 0 2 ) 。 高压处理可以抑制酶的活性，从而在一定程度上抑制褐变( 曾庆梅等， 2 0 0 4 ) 。已有研究表明，高压处理对苹果、土豆、西瓜等的褐变有较好的 抑制效果。杨桃切片经8 0 0 m p a 高压处理后，在3 c 条件下贮藏2 , - - 4 周褐 变较轻，而对照褐变已相当严重( b o y n t o n 等，1 9 9 9 ) 。 合适的包装对抑制鲜切产品的褐变有较好的作用。抑制大多数鲜切产 品的褐变，一般要将氧气分压控制在l k p a 以下( a n n e s e 等，1 9 9 7 ) 。v i c t o r h e 等研究采用m a p 包装鲜切莴笋后发现，采用中度c 0 2 ( 1 0 、2 0 k p a ) 与低 0 2 ( 1 - - 一1 0 k p a ) 联合作用时的呼吸强度高于与高0 2 ( 2 0 - - 一1 0 0 k p a ) 联合 作用时的效果，9 c 贮藏时，1 0k p ac 0 2 可使呼吸强度降低2 0 - 4 0 ， 且必须与8 0k p a0 2 联合使用( v i c t o r h e 等，2 0 0 6 ) 。切割生菜可采用8 0 1 a r n 的聚乙烯袋进行减压包装，在5 c 下，可使生菜1 0 天内不褐变( j u h n 等， 1 9 9 5 ) 。适度真空包装( m v p ) 有助于抑制产品新陈代谢，抑制腐败微生 物的生长。研究表明，m v p 能减少红椒、苹果片、番茄片的微生物数量， 提高杏果实、黄瓜、什锦生菜的感官品质。高浓度氧的气调包装可有效地 抑制桔瓣的酶促褐变，阻止厌氧发酵。高氧包装也能够抑制莴苣、土豆、 苹果的褐变，而且1 0 0 k p a 的高氧处理比l k p a 低氧处理对抑制s p a r t a n 苹 果切片褐变更为有效( d a yb p f ，1 9 9 6 ) 。 ( 3 ) 其它方法 蛋白酶对苹果和土豆来说是有效的褐变抑制剂，无花果蛋白酶 ( f i c i n ) 、木瓜蛋白酶( p a p a i n ) 和菠萝蛋白酶( b r o m e l a i n ) 已经被证实抑 制酶促褐变很有效。乳酸菌产生许多小分子代谢物质，包括酸、乙醇、丁 二酮、h 2 0 2 和其它代谢产物，具有较强的络合金属离子能力和较高的抗 氧化性，能有效抑制酶促褐变。另外，利用基因工程方法，如反义r n a 手段控制p p o 的表达，从而培育出抗褐变品种( 孙芝杨等，2 0 0 7 ) 。 由于乙醇能够有效的抑制酶促褐变：近年来的研究多倾向于乙醇对 p p o 、p o d 、c a t 等酶活性的影响，有人认为，乙醇处理可抑制p p o 、p o d 9 鲜切根、茎类蔬菜褐变控制技术的研究 的活性，从而减少褐变的发生和品质的下降( 龚吉军等，2 0 0 6 ) ；也有人 认为乙醇处理可在一定程度上激活p o d 的活性，增强了机体的抗氧化系 统，提高了果蔬自身的抗逆能力( 李秋菊等，2 0 0 6 ；陶炜煜等，2 0 0 6 ) 。 乙醇是果蔬天然产生的次生代谢物质，在正常情况下，果蔬体内的乙醇含 量很低，但在缺氧的条件下乙醇能被大量合成。乙醇在体内的过量积累对 果蔬产生伤害，削弱本身的抗病性，增加腐烂的发生，同时还影响果蔬的 风味。早在2 0 世纪8 0 年代就有人研究了乙醇在果实采后贮藏中的作用， 乙醇可以抑制乙烯的合成，延缓番茄果实或康乃馨切花的衰老( k e l l y 等，1 9 9 8 ) 。近几年的研究也表明适当浓度的外源乙醇处理在降低果蔬的 呼吸强度和乙烯释放量、延缓叶绿素的降解、抑制纤维素的合成、减少生 理病害等方面都具有良好的效果( 佟世生等，2 0 0 25 汪峰等，2 0 0 3 ) 。但 在鲜切菜的褐变控制技术中，尚未见乙醇的研究及应用。 1 3 2 国内外鲜切地下根、茎类蔬菜的生产与研究现状 根、茎类蔬菜的可食部分大部分生长于地下，是蔬菜的营养及贮存器 官，既可以作为蔬菜食用又可以补充人体所需能量。这类蔬菜一般包括甜 菜、胡萝卜、根芹、甘薯、洋姜、马铃薯、洋葱、山药、大蒜、莲藕、姜 等。根、茎类食物中主要的成分是碳水化合物，其它一些营养有皂甙、粘 液质、淀粉酶、胆碱、蛋白质、自由氨基酸、维生素c 、甘露聚糖等。国 外这类蔬菜产品品种较少，主要是胡萝b ( 尤其是b a b y 胡萝b ) 和马铃 薯。国内已研究及生产的品种主要有马铃薯、胡萝卜、莲藕、山药、洋葱、 牛蒡、马蹄等。这类蔬菜在食用时需要经过清洗、去皮、切片或切丝等， 即繁琐又浪费时间，而消费者购买这些蔬菜的鲜切产品可直接食用或烹 饪，既省时又省力。另外，根、茎类蔬菜在我国产量大，消费量大，鲜切 根、茎类蔬菜必将有广阔的市场前景。但鲜切根、茎类蔬菜，如牛蒡、莲 藕、山药等在加工中极易褐变，这严重的影响了产品品质，从而限制了其 发展，因此，研究可行有效的褐变控制技术是至关重要的。 1 3 2 1 鲜切菊芋褐变控制技术研究进展 菊芋( h e l i a n t h u st u b e r o s u sl ) ，菊科，向日葵属，又名洋姜、鬼子 姜。原产北美，经欧洲传入我国，现在各地都有零星种植。菊芋块茎含菊 糖，有消炎、降压功效，对生疮长疥和高血压、糖尿病有辅助治疗作用。 1 0 山东农业大学硕士论文 菊糖的保健功能近年来得到了人们的重视，对于菊糖的研究也较多。菊糖 是肠内双歧杆菌的活化增殖因子，能减少和抑制病原菌、腐败菌。菊糖还 可以直接作为糖和脂肪的替代品降低食品热量( 朱宏吉等，2 0 0 1 ) 。目前， 国内对菊芋的研究开发较少。在初加工方面只限于腌制酱菜；深加工方面， 自2 0 世纪9 0 年代以来，已有不少人进行了用菊芋生产高果糖浆的研究( 孙 纪录等，2 0 0 3 ) 。但是在鲜切菊芋的保鲜方面研究较少，这在很大程度上 限制了菊芋的食用和相关产品的开发。鲜切菊芋在贮藏过程中极易发生褐 变而导致其货架期大大缩短，目前国内关于菊芋多酚氧化酶的性质已做了 一些研究，大致确定了其最适作用温度、时间、p h 值，并研究了几种褐 变抑制剂抑制菊芋褐变的情况( 杨政水等，2 0 0 6 ；刘树文等，1 9 9 8 ) 。杨 政水等( 杨政水等，2 0 0 6 ) 研究了抑制剂对菊芋酶促褐变的影响，结果表 明，0 3 柠檬酸+ 0 0 1 5 抗坏血酸+ 0 3 e d t a - 2 n a + 0 3 氯化钙+ 3 食 盐的抑制剂组合，对控制菊芋多酚氧化酶引起的酶促褐变效果最佳。 1 3 2 2 鲜切莲藕褐变控制技术研究进展 ； 莲藕( n e l u m b on u c i f e r ag a e r t n ) ，原产中国和印度，我国湖南、湖北、 浙江、江苏、福建、广东、山东普遍栽培( 于新，2 0 0 2 ；许金蓉，2 0 0 3 ) 。 莲藕含有丰富的蛋白质、碳水化合物、淀粉、钙、铁、抗坏血酸、多种氨 基酸，另外还含有生物碱、胡萝卜素、尼克酸、核黄素、硫胺素等化合物 以及锰、钛、铜等元素( 许金蓉，2 0 0 3 ) 。莲藕性平味甘，补中养神，益 气力，止渴，止血，清血，降血压，既可生食又可熟食，可以加工成藕片、 藕段、藕粉等( 李传宝，2 0 0 4 ) 。我国莲藕栽种面积很大，已达3 0 0 万亩 以上，占水生蔬菜种植总面积的1 3 以上( 郑寨生，2 0 0 5 ) ，但莲藕采后易 于腐烂，品质下降较快，特别容易褐变，因此选择优良品种进行鲜切加工 并采用有效的保鲜技术尤为重要。 用o 5 柠檬酸+ o 5 氯化钙+ o 2 4 维生素c + 0 5 焦磷酸钠处理 鲜切莲藕，再配以真空包装，品质保持最佳( 何建军等，2 0 0 2 ) 。苏新国， 蒋跃明，李月标等研究表明，0 0 1 4 h r 以及0 0 1 4 一h r 和0 5 v c 的混 合液处理对鲜切莲藕贮藏期间的褐变有抑制作用，保持了较低的褐变和腐 烂指数，同时产品保持较高的硬度和可溶性固形物( 苏新国等，2 0 0 3 ) 。 研究表明，多元复合抑制剂o 3 a a + 0 1 c a + 0 4 l c y s 也能有效控制 1 1 鲜切根、茎类蔬菜褐变控制技术的研究 鲜切莲藕的酶促褐变( 张京芳，2 0 0 5 ) 。莲藕的褐变控制问题一直是个难 点，就目前来看，主要是采用化学抑制剂结合包装来解决，但这增加了产 品的安全性问题。不利于产品的扩大生产和出口。 1 3 2 3 切割牛蒡褐变控制技术研究进展 牛蒡( a r c t i u ml a p p al ) ，别名：鼠粘草、夜叉头、蒡瓮菜，是菊科 2 3 年生草本植物，牛蒡内含5 6 种人体健康必需元素，全面补充每日所 需营养成份，是世界公认的天然活力营养植物。牛蒡被视为强身健体，防 病治病的保健蔬菜。切割牛蒡在加工中主要的质量问题是褐变，这会严重 影响果蔬外观。牛蒡中含有大量的儿茶酚和酪氨酸等酚类化合物，切割后， 这些化合物在牛蒡中存在的多酚氧化酶( p p o ) 的催化下，被空气氧化成 醌、邻醌，再进一步氧化聚合生成褐色至黑色素( 或类黑精) ( 周志才， 1 9 9 8 ) 。另外，酚类化合物也可与某些金属离子发生化学反应，这也是鲜 切牛蒡变色的主要原因之一。研究表明，以柠檬酸来调节酸度，p h 在2 7 3 2 时最好，当六偏磷酸钠浓度在0 0 7 0 1 1 ，柠檬酸浓度在0 3 0 3 5 时，热处理的牛蒡在质地、色泽、风味方面保持优良( ，王淑贞，2 0 0 1 ) 。 用2 钾明矾+ o 0 2 s s a ( 硫酸钠) 或o 6 磷酸+ o 0 2 s s a 浸泡去皮的 牛蒡，可使外观品质基本保持不变( 刘玲，1 9 9 7 ) ，山梨酸也可作为保鲜 剂，来抑制酶的活性，从而抑制酶促褐变。此外，用1 柠檬酸和2 食 盐的水溶液处理去皮牛蒡( 李建松，1 9 9 8 ) ，于室温下放置，1 2 小时内不 变色，且酸味很弱，质量较好。黄雪松等研究表明( 黄雪松等，2 0 0 4 ) ， 采用p h 4 0 4 5 或2 0 m g k g 以上二氧化硫、或4 0 m g k g 以上抗坏血酸的溶 液护色处理，或在9 0 以上烫漂1 0 m i n ，均可以防止牛蒡片的变色。目前， 对于切割牛蒡，还缺少有效的褐变控制技术，而且营养损失较严重，这都 是亟待解决的问题。 1 4 微生物危害控制措施 1 4 1 防止污染 鲜切果蔬加工及流通中通常处于低酸性和高a w 环境，切分给微生物 的侵染和繁殖带来了方便，提供了充足的水分和营养，使得这类产品极易 受到微生物的污染。因此，严格控制从田间种植、采收到运输、加工、包 装、流通等过程中的卫生条件、防止污染是至关重要的。 1 2 山东农业大学硕士论文 1 4 2 清洗及杀菌 在鲜切果蔬加工中，几乎所有工序都要用到水，包括冷却、清洗及传 送产品。虽然水清洗可有效的减少微生物污染，但有时水也可能增加或传 播污染物。使用优质水以及杀菌物质可以减少加工用水中及最终产品的微 生物污染。杀菌剂的效能及使用量要根据处理状况，如水的温度、p h 值、 硬度、作用时间、材料的数量以及有害微生物对杀菌剂的耐受力。有许多 杀菌剂已被研究应用于鲜切产品中，例如，氯水、c 1 0 2 、h 2 0 2 、有机酸、 钙盐( h a r t 等，2 0 0 0 ) 、臭氧水及天然杀菌物质( 如香草醛、安息香醛、 丁子香醛等) 。以氯水为主要成分的杀菌剂现已广泛应用于产品表面以及 减少清洗及加工等操作过程中的杀菌( d e l a q u i s 等，2 0 0 4 ) 。然而，以氯 水为主要成分的杀菌剂含有致癌物质，因此需要研究高效无害新的杀菌剂 以及新的工艺( f a w e l l ，2 0 0 0 ) 。臭氧广泛应用于饮用水杀菌，因为臭氧 对细菌、霉菌、病毒以及原生动物具有高杀死效率。此外，臭氧水可以减 少微生物数量并且延长某些鲜切果蔬的货架期。加工后的清洗也很重要， 切割后的清洗可以去除表面流出的细胞液，因为这些细胞液可作为微生物 生长的养分，控制水质并且经常更换加工用水可以阻止有机质的积聚以及 减少或阻止加工产品的污染。 1 4 3 预冷和低温贮藏 适当的预冷及冷藏为加工和加工过的新鲜产品对减少其微生物生长 和繁殖是必要的。使用强迫通风预冷可以避免污染新鲜产品，在大多数情 况下，真空预冷或使用风扇可以使微生物污染降到最低。预冷之