鲜切果蔬加工工艺及其保鲜技术.doc

鲜切果蔬加工工艺及其保鲜技术摘要：随着人们生活水平的不断提高和生活节奏的加快，即食、方便食品已经成为人们的消费时尚，鲜切果蔬将成为果蔬采后研究领域中的重要方向之一，保持品质、延长保鲜期是鲜切果蔬加工工艺的关键。本文介绍鲜切果蔬加工工艺及加工中的品质变化及影响因素, 综述了国内外鲜切果蔬保鲜技术研究现状与发展趋势，阐述了鲜切果蔬及其保鲜技术的发展前景。关键词：鲜切果蔬 品质变化 保鲜技术 现状 发展鲜切果蔬又称最少加工果蔬、半加工果蔬、轻度加工果蔬等，它是指以新鲜果蔬为原料，经分级、清洗、整修、去皮、切分、保鲜、包装等一系列处理后，再经过低温运输进入冷柜销售的即食或即用果蔬制品。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，属于净菜范畴，天然、营养、新鲜、方便以及可利用度高（100%可食用），可满足人们追求天然、营养、快节奏的生活方式等方面的需求。鲜切产品起源于美国，20 世纪50 年代美国以马铃薯为原料开始切割果蔬的研究,到60 年代,切割果蔬开始进入商业化生产。中国是农业大国，在种植业结构中蔬菜和水果产量分别位居第二和第三。然而，我国鲜切果蔬的研究起步较晚，鲜切果蔬加工兴起于上世纪90 年代，随着人们生活水平的不断提高和生活节奏的加快，即食、方便食品已经成为人们的消费时尚，鲜切果蔬将成为果蔬采后研究领域中的重要方向之一，但是与原材料相比，鲜切果蔬由于切分处理所造成的机械损伤会引发一系列生理生化变化，如变色、变味、衰老、软化以及由于微生物侵染而导致变质，且在最佳低温条件下一般有7-10d的保质期。因此，保持品质、延长保鲜期是鲜切果蔬加工工艺的关键。本文介绍鲜切果蔬加工工艺及加工中的品质变化及影响因素, 综述了国内外鲜切果蔬保鲜技术研究现状与发展趋势，阐述了鲜切果蔬及其保鲜技术的发展前景。 1. 鲜切果蔬的加工工艺原材料适时采收分级、修整清洗切分预清洗防腐处理护色一清水漂洗沥干包装贮藏鲜切果蔬的加工是一个综合的过程，要想获得高品质的鲜切产品，必须从原料的选择到运输销售全过程的每一个环节进行严格控制。其加工过程中的关键步骤如下：1.1 原料的选择果蔬原料是保证鲜切果蔬质量的基础。果蔬原料一般选择新鲜、饱满、成熟度适中、无异味、无病虫害的个体。1.2 适时采收用于鲜切果蔬的原料一般采用手工采收，采收后需立即加工。如采收后不能及时加工的果蔬，一般需在低温条件下冷藏备用。1.3 分级、修整按大小或成熟度分级，分级的同时剔除不符合要求的原料。用于生产鲜切果蔬的原料经挑选后需要进行适当的整修，如去皮、去根、去核、除去不能食用部分等。1.4 清洗、切分清洗可洗去泥沙、昆虫、残留农药等，能为下一步减菌、灭菌和提高清洗效果奠定一个良好的基础。根据原料特点和生产需要，清洗效果可采用浸渍或充气的方法使得清洗效果得以加强。清洗设备有浸泡式、搅动式、摩擦式、浮流式及各种方式的组合。鲜切果蔬的体积大小对鲜切果蔬的品质会有影响。切割程度越大，引起的伤呼吸越严重；切割的体积越小，切分面积就越大，表面水分蒸腾越快，切分面流出的酚类物质容易被氧化，发生褐变，影响了外观品质，也不利于产品的保存。切割方式的不同也会造成切割水果受创伤面积大小的差异和营养物质流失量的不同，从而影响切割水果的保鲜效果。此外，刀刃状况与所切果蔬的保存时间有着很大的关系，锋利刀切分果蔬保存时间长；钝刀切割面受伤多，容易引起变色腐败。切分的大小对鲜切果蔬的品质也有影响，切分越小，切口面积越大，越不利保存。1.5 灭菌彻底清洗果蔬是加工中的关键，经切分的果蔬表面己造成一定程度的破坏，汁液渗出，易引起腐败、变色，导致产品质量下降。不同果蔬可选用不同的清洗液，以保持其食用品质及延长其保质期。1.6 护色和漂洗一般，在去皮或切分后还要进行洗涤，清洗用水须符合饮用水标准并且最好低于5摄氏度。果品鲜切后，影响其品质的最大问题是褐变。一般在清洗水中加入一些护色保鲜剂如亚硫酸盐、抗坏血酸、柠檬酸、山梨酸钾、苯甲酸钠、半胱氨酸、CaCl2、ZnC12、乳酸钙等可以减少微生物数量并阻止酶反应，因而可以改善货架期及产品的感官品质。切割后漂洗对减缓果实组织生理衰败，防止果实软化和品质变化等都非常有效。漂洗有利于伤组织释放底物和酶，通常为 15min。温度对漂洗效果的影响非常明显，高温漂洗效果较好，但高温会提高多酚氧化酶(PPO)的酶活。一般漂洗温度不能高于 20。漂洗效果还取决于的PH值，酸性环境具有抗菌特性，所以一般用较低的PH值。有时则需pH值接近中性的漂洗液，如使用半胱氨酸护色处理，否则将导致果实组织变为桃红色。1.7 沥干漂洗后必须严格干燥，避免果蔬腐败，至少采用沥水法去除果蔬表面的水分，也可用干棉布或吹风排除产品表面的水分。 1.8包装包装可以有效地减少切割果蔬水分损耗，减轻外界气体及微生物的影响，抑制呼吸强度，延缓乙烯生成，降低生理生化反应速度，防止芳香成分挥发，从而延缓切割果蔬组织的衰老和腐败变质，提高产品的品质和稳定性。鲜切果蔬的包装有多种，常见的方式有自发调节气体包装 （MAP）、减压包装 （MVP）、活性包装（AP）、涂膜包装等。1.9 贮藏温度是影响鲜切果蔬质量的主要因子。鲜切果蔬在生产、贮运及销售过程中均应处于低温状态。最佳的贮藏温度就是稍高于果蔬材料冰点的温度;也可根据商业需要，采用5或 10的货架温度来贮藏鲜切果蔬。另外，贮藏时注意不要低于果蔬的冷害温度，以免出现冷害症状，造成鲜切果蔬不可食用。包装及贮存过程中综合利用各种保鲜措施, 可维持鲜切水果的食用品质, 延长货架期。2.鲜切果蔬加工中的品质变化及影响因素2.1生理生化变化新鲜果蔬经切割加工后果实组织会严重受损, 伤害信号立即对呼吸、酚类、乙烯等代谢产生明显的影响，例褐变、伤呼吸、伤乙烯、产生异味、失重变软。首先, 组织内的酶与底物的区域化结构被破坏, 酶与底物直接接触引起果实组织产生各种生理生化反应, 如多酚氧化酶催化酚类物质的氧化反应, 脂肪氧化酶催化膜脂反应, 纤维素酶催化细胞壁的分解反应等, 从而导致组织褐变、细胞膜破坏、细胞壁分解及果实软化且产生异味。其次, 组织受损后明显地促进果实呼吸作用增强, 同时刺激组织内源乙烯的产生, 并伴随消耗大量的营养素, 合成一系列次生代谢物而加速鲜切水果的衰老与腐败, 降低其食用价值。另外，去皮、切分等加工过程中所造成的机械损伤会极大地促进鲜切果蔬产品呼吸作用的增强，即所谓“伤呼吸”，同时会刺激果蔬组织内源乙烯的产生， 导致伤乙烯迅速增加， 并伴随一系列次生代谢产物的合成，组织的伤愈合还会改变鲜切果蔬的外观，从而降低食用价值，加速鲜切果蔬的衰老与腐败即“伤乙烯”。此外还有因微气体环境引起的腐败。鲜切果蔬通常用塑料薄膜包装,以维持天然、新鲜的品质,并防止微生物污染,但如果包装膜透气性小或贮藏温度较高,在包装袋内很容易形成低氧或高二氧化碳的微气体环境,造成低氧和高二氧化碳伤害,使产品产生异臭,导致腐败。2.2 微生物污染去皮、切分等处理损害了水果的组织结构, 果实失去真皮层的保护作用, 汁液外溢, 大面积的表面暴露及丰富的营养为微生物的侵染和生长繁殖提供了有利的环境条件, 更易受到各种污染的侵袭。引起鲜切水果腐烂变质的微生物主要是细菌和真菌, 微生物的污染与繁殖是导致鲜切水果质量下降的主要原因。鲜切果蔬具有较高的水分活度（AW0.85）和 pH值（pH4.6），且切割处理又使组织保护层遭到破坏、营养物质外渗，非常容易受到微生物的污染。微生物对鲜切果蔬品质的影响主要表现在2个方面：一方面，微生物的生长繁殖会消耗蔬菜体内贮藏的营养物质，导致品质下降；另一方面，病原微生物的生长繁殖直接影响鲜切果蔬的食用安全性。贮藏初期，鲜切果蔬的表面一般无致病菌，而只有腐败菌，如欧文氏菌、假单孢菌等，但是随着环境条件的改变 ，微生物菌落种类和数量会发生变化，使致病菌的生长占主导优势。2.3 营养素损失鲜切果蔬在加工及贮藏过程中会使一些营养成分流失, 如切割会导致维生素的氧化损失, 在浸泡过程中, 水果可溶性固形物等水溶性营养成分会随浸泡而流失。加工贮藏过程中的温度、光照、空气中的氧气及组织自身的代谢作用及包装都会导致鲜切果蔬营养成分的损失。3. 国内外鲜切果蔬保鲜技术研究现状与发展趋势3.1褐变抑制和保鲜剂的选择果蔬褐变反应有酶促褐变和非酶促褐变两种；酶促褐变是在氧化酶催化下的多酚类物质发生氧化和抗坏血酸发生氧化下的褐变，非酶促褐变比酶促褐变复杂的多。鲜切果蔬的褐变主要是酶促褐变。前者的发生必须同时有多酚类物质、多酚氧化酶和氧气；要防止酶促褐变的发生，就必须对这3方面因素进行适当控制。有效方法是抑制多酚氧化酶的活性，如利用化学保鲜剂(如抗坏血酸、柠檬酸、EDTA)、低温或热烫处理、调节pH值(PPO酶的最佳pH为 6.07.0)等。抗坏血酸能够将O-苯醌还原成酚类,柠檬酸可降低果实表面pH值,抑制微生物数量。半胱氨酸对鲜切果蔬也有较好的保鲜效果。这些物质虽都能有效抑制鲜切果蔬的褐变,但其协同作用效果更佳。L-半胱氨酸、抗坏血酸和柠檬酸均能降低鲜切莲藕PPO活性和抑制酶褐变,但其联合使用(0.3%Vc+0.1%柠檬酸+0.4%L-半胱氨酸)的效果更佳。许多天然提取物也有利于鲜切果蔬的保鲜。采用丁香提取物处理鲜切茄子,可很好的解决贮藏过程中的失重和褐变。姜黄、虎杖、艾叶、丁香提取物对切割蔬菜中常见微生物大肠杆菌、荧光假单胞菌、啤酒酵母均有一定的抑制作用。另外,许多天然物如苯酚、乙醛、有机酸等以及从薄荷、香兰草、欧芹、柑橘果皮中提取的精油也具有抗菌作用。3.2低温冷链保藏切割果蔬品质保持十分关键的一点是低温保藏。低温能抑制切割果蔬的呼吸强度,降低体内的各种生理生化反应速度,延缓衰老和抑制褐变,延长果蔬的保鲜期。低温也能抑制微生物的生理代谢,从而抑制微生物的生长与繁殖。一般温度每降低 10,代谢速率会下降 23 倍, 因此鲜切果蔬在低温下操作可以将乙烯和呼吸速率的上升及其它劣变的生理代谢减到最低，从而延长果蔬的保鲜期。Sonia等发现MP芹菜在0冷藏21 d后仍能保持其初始的抗氧化能力。孙伟等研究切割甘蓝在 0、5和 10条件下贮藏的品质变化，观察褐变和分析表面微生物的生长，结果表明，0和 5条件下贮藏的甘蓝至少在 10d内没有发生明显的褐变，也没有发现表面微生物数量有明显上升，但 10下贮藏的甘蓝在第 4d即发生明显的褐变，贮藏第 3 d后，微生物数量就开始急剧上升。张学杰等认为切割果蔬包装后,应立即放入冷库中贮藏,冷库温度必须5才能获得足够的货架期及确保产品食用安全,并利用冷链(温度5)进行运输和销售。另外，加工过程中材料浸泡在冷水中有利于降低和保持产品温度。温度一般接近 0较为合适。由于时间较短,几乎可以不考虑冷害的问题。此外,在运输、贮藏、销售环节保持低温可以有效地延缓后熟和其他代谢进程,降低腐烂,抑制乙烯的作用，大部分切割果蔬在10以下会发生不同程度的冷害,因此,切割果蔬在低温下贮藏应控制适当的温度。3.3 微生物控制技术3.3.1新型化学杀菌剂这些替代杀菌剂的共同特点就是避免了对人体有害副产物的产生，杀菌处理过后几乎没有副产物，或者反应后产物都是天然的，对人体安全无害的物质。充分保证了杀菌的安全性，是有效的替代含氯杀菌剂的新型安全杀菌剂。 二氧化氯 （ClO2）二氧化氯是一种比次氯酸钠更高效，同时副产物更少的优良杀菌剂，其水溶液不会产生氯胺类等致癌物质。它能快速与微生物细胞内 RNA 和氨基酸反应，破坏细胞膜上的膜蛋白和膜类脂，并阻断蛋白质合成，从而达到杀菌的效果。ClO2是一种有效的代替次氯酸钠的杀菌剂，而且杀菌能力更强，作用范围更广，更加安全，在未来会有很广阔的发展前景。过氧乙酸也是一种强氧化型杀菌剂，是由过氧化氢和醋酸混合而成一种混合物。其杀菌的主要机理是在微生物体内产生对 DNA 和膜脂类有伤害作用的活性氧，同时也会引起微生物蛋白质的和酶变性而失活，氧化细胞壁上的双硫键从而增大细胞膜的通透性。过氧乙酸对微生物作用效果从强到弱依次为细菌、病毒、细菌孢子。过氧乙酸作用副产物是水和氧气，对人体和环境无害，因此被认为是一种环保、绿色的杀菌剂，目前其作为含氯杀菌剂的替代品在鲜切果蔬上得到了广泛的研究和应用。过氧乙酸在质量浓度 50 mg/L 下就能达到良好的杀菌效果。优点就是安全、可靠、效果好，但是需要连续不断地电解，一旦断电，杀菌效力就会很快丧失，因此其缺点就是需要较高的设备成本和电力成本。 过氧化氢 （H2O2）过氧化氢也是一种强力的氧化型杀菌剂，在很低的浓度下就会产生很好的杀菌效果，体积分数为5%的 H2O2水溶液就能有效地降低各种病原体和致病菌的总数，其杀菌效力会超过质量浓度 1 000 mg/L次氯酸钠的杀菌效果。H2O2氧化分解的产物主要是水，而且 H2O2本身不稳定，在未完全氧化的条件下会自发分解为对人体安全的水和氧气，因此 H2O2普遍被认为是安全的杀菌剂。 臭氧臭氧对各类微生物都有强烈的杀菌作用,这是因为臭氧分解放出的新生态氧在空间扩散,能迅速穿过真菌、细菌等微生物的细胞壁、细胞膜,使细胞膜受到损伤,并继续渗透到膜组织内,使菌体蛋白质变性、酶系统破坏、正常的生理代谢过程失调和中止,导致菌体休克死亡而被杀灭,达到消毒、灭菌、防腐的效果。臭氧能使乙烯氧化分解,延缓果蔬的后熟和衰老。臭氧还能调节果蔬的生理代谢,降低果蔬的呼吸作用,降低代谢水平,延长贮藏保鲜期。 微酸电解水微酸电解水 （Slightly acidic electrolyzed water，SAEW） 杀菌技术是在日本被率先发明和使用的。其主要原理就是往水溶液中加入 NaCl 后通电，使水发生电解，从而产生 Cl2和各种次氯酸盐，达到杀菌的效果，对人体安全无害，能有效杀灭各种微生物。3.3.2 新型物理杀菌技术物理杀菌技术就是指通过物理的手段来杀灭鲜切果蔬中的微生物，如适度热处理、电解水、高压、辐射、紫外、脉冲、超声等。相比于化学杀菌，物理杀菌最大的优点就是不会产生化学副产物，是安全、健康的杀菌方式。随着化学杀菌剂安全问题的日益凸显，物理杀菌技术得到了人们越来越多的关注，特别是冷杀菌技术，由于能维持鲜切果蔬产品天然的风味，是目前杀菌技术研究的热点。紫外线紫外线杀菌是一种传统、有效的消毒方法,波长在190350 nm,其中260 nm左右的波长为DNA、RNA的吸收峰,它使DNA的嘧啶基之间产生交联,成为二聚物,抑制DNA复制,导致微生物突变或死亡。Fonseca等采用紫外线照射切割西瓜,细菌总数降低,但对品质无影响。Al-lende等研究发现采用合适剂量的两侧UV-C处理鲜切莴笋可有效抑制微生物的生长,延长货架期。Allende等研究发现UV-C可增强鲜切莴苣的呼吸强度,Erken等也发现紫外线处理后的南瓜片的呼吸强度高于对照组,且随紫外线强度的增大而增大。超声波超声波多用于鲜切蔬菜的清洗,是利用低频高能量的超声波的空化效应在液体中产生瞬间高温、瞬间高压造成温度和压力变化,使液体中某些细菌致死、病毒失活,甚至使体积较小的一些微生物的细胞壁破坏,从而延长蔬菜的保鲜期。高翔等用超声波气泡清洗鲜切西洋芹10 min后再用0.4%CaCl2溶液处理,微生物菌落去除80%,呼吸作用明显受到抑制,PPO活性一直处于较低水平,且对VC无明显的破坏作用,感官品质良好。Seymour等发现采用超声波与水或氯水联合使用均可减少鲜切莴苣上的Salminonellatyphimurium数量,且以后者效果显著,同时研究发现超声波频率对杀菌效果没有显著影响。超声波消毒速度较快,对人无害,对物品无损害,但消毒不彻底。因此常考虑将其与其他冷杀菌技术联合使用,如超声波磁化联合杀菌、超声波激光联合杀菌、超声波紫外线联合杀菌等。辐射辐射杀菌即利用射线照射食品,引起微生物发生一系列物理化学反应,使微生物的新陈代谢、生长发育受到抑制或破坏,致使微生物被杀灭,食品的保藏期得以延长。Zhang等用1.0kGy剂量-射线辐射鲜切莴苣后,细菌总数下降2.35个数量级,大肠菌群数也低于30个/100 g,PPO活性受到明显抑制,VC损失明显低于未处理样品。Lu等用1.0 kGy-射线辐射鲜切芹菜后,细菌和真菌总数分别下降2个和1个数量级,PPO活性和呼吸强度受到明显抑制,VC、可溶性固形物、总糖和感官指标均优于未处理样品。 适度热处理热杀菌应用在食品工业上已有上百年的历史，典型的有巴氏杀菌和 UHT 瞬时高温灭菌，由于高温对鲜切产品的感官、口感和营养均有很大的影响，因此高温杀菌很少用来处理鲜切果蔬。但近些年的研究结果表明，适度的热处理 （温度不超过 55 ）可以在保证杀菌效果的基础上，降低鲜切果蔬呼吸率，延长货架期，并使产品的感官和营养品质达到可以接受的程度。3.3.3新型生物杀菌技术生物杀菌技术，是近些年新兴起的鲜切产品杀菌技术，它主要利用生物体内的天然提取物杀菌。由于生物灭菌技术具有安全、绿色、健康的特点，正在逐渐受到人们的重视。天然植物中，特别是我国的中草药中存在很多天然灭菌植物，如唇形科的百里香、迷迭香、薄荷，毛茛科的黄连， 伞形科的川芎、白芷和八角茴香，豆科的苦参，木兰科的厚朴，以及川芎、五加皮和独活等，都具有防腐杀菌的成分， 都有很好的灭菌效果。另外一些水果的精油，如从橙子、柚子中提取出来的香精油，也有良好的抑菌效果。另外，许多植物体内的天然化合物具有很好的抑菌作用，有机酸如抗坏血酸、柠檬酸、苹果酸等，多糖类物质，壳聚糖，以及生物活性物质如谷胱甘肽等。植物体内的天然化合物具有安全、无毒，来源广泛的优点，是未来绿色杀菌剂的一个重要发展方向。3.4气调包装保鲜鲜切果蔬的包装有多种，常见的方式有自发调节气体包装（MAP）、减压包装（MVP）、活性包装（AP）。MAP 的基本原理是通过使用适宜的透气性包装材料被动地产生一个调节气体环境，或者采用特定的气体混合物及结合透气性包装材料主动地产生一个调节气体环境。MVP 是指将产品包装在大气压为 40kPa 的坚硬的密闭容器中并贮存在冷藏温度下的保鲜方法。AP 是指包含各种气体吸收剂和发散剂的包装，包括使用一些抗氧化剂、脱氧剂、防腐剂、吸湿剂、乙烯吸收剂等，其作用原理是通过改变环境气体组成，降低乙烯浓度、呼吸强度、微生物活力而达到保鲜效果的包装方法。MAP是目前研究使用最多的包装保鲜技术,其基本原理是通过使用适宜的透气性包装材料,或人工充入某一特殊的混合气体,使袋内形成一个低O2高CO2的理想气调环境,从而降低果实呼吸强度,抑制乙烯产生,延缓衰老,延长货架期，同时也