圣女果保鲜技术研究进展

2016-04-05 01:11韩慢慢陈乐玲
食品工业科技 2016年7期
关键词:圣女涂膜壳聚糖

田 华,韩慢慢,陈乐玲

(信阳师范学院生命科学学院,河南信阳 464000)



圣女果保鲜技术研究进展

田华,韩慢慢,陈乐玲

(信阳师范学院生命科学学院,河南信阳 464000)

本文综述了圣女果的保鲜技术的国内外研究现状,对圣女果保鲜常用的物理保鲜法、化学保鲜法及涂膜保鲜法做了详细介绍,并简要提及了采后冷热处理、臭氧处理及加减压处理等保鲜技术,对目前圣女果保鲜中存在的问题进行了简要分析,其目的是为今后更深入的研究和探讨提供参考与借鉴。

圣女果,保鲜技术,品质

圣女果又名樱桃番茄、珍珠小番茄,原产于热带,果型较小,水分较多,其维生素含量比普通番茄高,还含有谷胱甘肽和番茄红素等防癌抗癌物质,深受广大消费者青睐,被联合国粮农组织列为优先推广的果蔬之一[1]。但圣女果属于呼吸跃变型果实,其在贮藏、运输和销售等环节中容易出现失水萎蔫,褐变并腐烂,大大降低了其商品、食用及药用价值,极大地影响了货架期[2]。随着圣女果工业化生产的推进,延长圣女果的保鲜期提高保鲜品质成为拉长圣女果产业链的关键。目前圣女果的保鲜方法主要有物理保鲜法,化学保鲜法、单一或复合涂膜保鲜法,以及采后冷热处理、辐射处理、臭氧、加减压处理等。因此,本文对圣女果保鲜技术进行综述,简要介绍保鲜机理,帮助人们了解圣女果保鲜的新技术,从而提高圣女果种植的经济效益,为圣女果采后无公害保鲜提供技术参考。

1 圣女果采光后贮藏期间物质代谢变化

圣女果是呼吸跃变型果蔬,采摘后虽然其营养来源被切断,但其代谢活动并未停止,并且在常温下采摘后的圣女果很快进入呼吸跃变期,出现明显的呼吸高峰,致病微生物的侵染导致圣女果细胞组织发生错综复杂的生理生化反应,加速圣女果衰老[3]。总的来说,在圣女果衰老过程中,圣女果叶绿体功能逐渐丧失,导致圣女果果实由绿色变为白色。圣女果果胶转变为可溶性果胶酸,并进一步水解成糖,导致果实硬度下降,圣女果组织超氧化物歧化酶(SOD)活性降低,过氧化物酶(POD)和多聚半乳糖醛酸酶(PG)活力升高[4]。随着膜脂过氧化作用,丙二醛(MAD)含量提高,加速圣女果的衰老,最终导致品质下降,经济损失加大。因此,对圣女果保鲜来说,最根本的措施就是延缓圣女果的衰老进程,推迟其呼吸跃变期,从而延长贮藏寿命。

2 圣女果的常规保鲜措施

近年来,圣女果保鲜技术的研究与创新得到了快速发展。总的来说,低温、低氧、高二氧化碳、低乙烯、无菌的环境有利于圣女果的保鲜,这也是圣女果保鲜技术设计的根本依据。目前圣女果的保鲜方法主要有物理保鲜法、化学保鲜法、涂膜保鲜法等,物理保鲜法主要有低温保鲜法、气调保鲜法和辐照保鲜法,涂膜保鲜法主要有中草药提取液涂膜保鲜、多糖类涂膜、蛋白类涂膜、蜡膜、PVA活性包装膜、纳米银涂膜及SPE蔗糖酯涂膜等。

2.1物理保鲜法

2.1.1低温保鲜法在圣女果的保鲜过程中,采用最多的方式是温控,即低温贮藏,在不破坏圣女果缓慢而正常的代谢机能前提下,降低储藏温度可以抑制圣女果新陈代谢的呼吸速度,在变温条件下的圣女果最快腐烂[5]。马超等[6]研究了不同贮藏温度下圣女果营养成分的变化,研究发现低温冷藏下的圣女果果实营养成分及生理生化指标变化缓慢,低温冷藏可有效降低失重率的上升速度。贮藏14 d时,冷藏果的失重率仅为1.811%,而常温果失重率为8.214%。Georgios Tsaniklidis等[7]研究了低温贮藏对圣女果抗坏血酸代谢的影响,在低温贮藏条件下,大部分参与抗坏血酸生物合成和氧化还原反应的酶的编码基因表达增强,最佳贮藏温度是5℃。通常情况下,圣女果在冷库里储藏 24~48 h后,就会陆续出库销售。因此,冷藏保鲜这个环节十分重要,不但保质还能保值,避免种植户因鲜果集中成熟而遭受损失。

2.1.2气调保鲜法根据圣女果的呼吸特性,充入适当浓度的混合气体,立即建立起所需的气调环境,随着圣女果的呼吸作用,其消耗与呼出的气体通过薄膜的透气性来逐渐调节为适当的比例,最后达到动态平衡状态。当选择的薄膜合适,能够维持包装内某种气体的最佳气体组成,那么圣女果的呼吸将变缓而又不至于产生无氧呼吸,储存期得以延长。

冷库低温保鲜圣女果要消耗大量的能源,因此与某些技术的结合中,室温应用更普遍。在室温下,无膜散装、自然气调和人工充气三种贮藏条件中,人工充气的贮藏效果较其他两种好。气调包装作为一种食品包装技术,较好地保持了食品原有的口感、色泽、形状及营养。目前研究最多的圣女果气调包装为氮气[8]或氩气[9]等惰性气体MAP、高氧MAP[10]等,研究表明低温气调包装MAP,如LDPE薄膜,紫外线UV辐照与气调保鲜结合[11-12],可以显著延长圣女果货架期,更有效地保持圣女果的新鲜品质[13]。

2.1.3辐照保鲜法辐射灭菌是利用电磁辐射产生的电磁波杀死大多数物质上的微生物的一种有效方法,在杀菌的同时能够较好的保持食品品质[14-15],用于灭菌的电磁波有超声波[16]、微波[17]、紫外线(UV)[11-12,18]、X射线和γ射线等。刘超超等[19]研究发现γ射线辐照对鲜切蔬菜的理化性质的影响随辐照剂量的增加而不同,实验验证菌落总数初始含量低于105cfu/g的鲜切蔬菜经1.38 kGy辐照结合简易气调包装贮藏,货架期可达6 d。辐照处理后的鲜切蔬菜还可以满足糖尿病人等对于食品卫生指标要求严格的特殊人群的食用需要,有广阔的应用前景。

2.2化学保鲜剂保鲜

采后跃变型果蔬圣女果存在着一个后熟的过程,并伴随着软化的出现,因此圣女果在采后流通领域中需要进行快速、低能耗、低成本和产地化的保鲜,常用的化学保鲜剂有二氧化氯[20-22]、丹皮酚磺酸钠[23-24]、丹皮酚[24]、抗坏血酸[25]、水杨酸[26]、氯化钙处理[27-28]。这些化学保鲜剂对于多种病毒和微生物具有抑制和破坏作用,能抑制圣女果贮藏期间圣女果的呼吸作用和乙烯的释放,延缓圣女果的衰老。

2.3涂膜保鲜法

涂膜保鲜剂通常是将蜡、天然树脂、脂类、明胶、淀粉、多糖等成膜物质配制成适当浓度的水溶液或乳浊液,或成膜物质与ZnO、MMT等按比例共混配制,采用浸渍、喷洒等方法施于果蔬表面,风干后形成一层薄薄的透明膜,用以增强果蔬表皮层的防护作用,抑制果实呼吸,降低由于水分蒸发而导致的皱缩萎蔫,抑制微生物的入侵,防治腐败变质。其成本低,操作简单,适用面广,易于推广利用。目前圣女果保鲜所采用的保鲜膜主要有普通保鲜膜、微孔保鲜膜、防雾功能保鲜膜、可食性保鲜膜和抗菌保鲜膜等,单一功能的保鲜膜不能满足圣女果保鲜的要求,众多研究人员正致力于多功能包装材料的研究,即活性包装材料,这种材料必须具备抗菌、除氧、去湿、除乙烯等功能。目前圣女果涂膜保鲜研究主要集中在涂膜材料的研究,涂膜材料主要集中在多糖类和蛋白类,常见的涂膜保鲜技术有:中草药提取液涂膜保鲜、多糖类涂膜、蛋白类涂膜、蜡膜、PVA活性包装膜、纳米银涂膜及SPE蔗糖酯涂膜等。

2.3.1中草药提取液涂膜保鲜中草药提取液涂膜保鲜在目前圣女果保鲜中占相当比重,植物中含有多种生物活性物质,具有抗氧化、抗菌、杀虫等作用。常见的圣女果保鲜用中草药提取液有万寿菊[29]、血桐[30]、油茶饼[31]、黄芪[32]、丁香[32-35]、金银花[36]、亚麻胶与柳叶或生姜提取物[37]、生姜复合抗氧化剂[38]、含笑挥发油[39]、香茅精油[40]、百里香精油[41]等,天然提取物在圣女果表面形成了一层比普通保鲜剂更致密的保鲜膜,可以防止微生物侵染和减少水分蒸发,抑制圣女果呼吸强度,能较好保持圣女果的营养成分,并且天然提取物对果蔬保鲜的安全性远高于传统的化学保鲜剂[42]。植物精油对引起果蔬腐烂的微生物具有较强的抑制作用,其机理主要是通过破坏病原菌的细胞膜、细胞壁和DNA 等结构,影响基因表达、细胞呼吸作用和能量代谢等途径,最终导致微生物细胞死亡[40]。

2.3.2多糖类涂膜保鲜近年来国内外对多糖类涂膜保鲜果蔬研究很多,此类圣女果保鲜剂主要有壳聚糖、水溶性大豆多糖、玉米淀粉、蔗糖基聚合物、海藻酸钠、白芨多糖胶等,多糖类涂膜保鲜圣女果中用到最多的是壳聚糖涂膜。壳聚糖(CTS)是一种由B-(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖组成的大分子阳离子多聚糖,于天然高分子化合物,无毒可生物降解,理化性能相对稳定,具有成纤成膜性和抗菌性,目前已经有大量文献报道其对果蔬具有显著的抗菌保鲜作用。目前,壳聚糖涂膜常见的形式有:单一的壳聚糖涂膜保鲜;辐照降解壳聚糖涂膜保鲜[21];壳聚糖与中草药提取物相结合的涂膜保鲜,如壳聚糖与竹酢液[43]、茶多酚[44]、牛蒡提取液[45]以及丁香精油[38]等;壳聚糖与纳米ZnO[46]、双胍盐酸盐(CGH)[47]、大豆分离蛋白[48]、琼脂[49]、蒙脱土(MMT)[50]等共混涂膜;以及将Ti掺杂ZnO粉体添加原位合成纳米SiOx的壳聚糖涂膜液中,制备纳米Ti/ZnO/SiOx/壳聚糖复合涂膜[51],以壳聚糖(CS)和AgNO3为原料,以NaBH4为还原剂,制备载银壳聚糖(Ag-CS)涂布液涂布纸张制得涂布纸[52]。胡芳等[50]利用壳聚糖(CS)/蒙脱土(MMT)复合涂布液制备涂布纸,研究涂布纸对圣女果的失重率、可滴定酸和VC含量的影响,结果表明在CS用量1.5%、CS与MMT比例为3∶1、CS相对分子质量20万时,可获得最佳的保鲜性能,10 d后圣女果失重率为6.3%,可滴定酸含量下降24.31%,VC含量下降11.23%。

除壳聚糖涂膜保鲜圣女果外,还有其他的多糖类,如水溶性大豆多糖[48,53]、玉米淀粉[54]、蔗糖基聚合物[55]、海藻酸钠[22,56-57]、白芨多糖胶[58]等保鲜圣女果。

宋贤良等[59]研究了纳米 TiO2/玉米淀粉复合涂膜对圣女果保鲜效果的影响,结果表明将纳米TiO2均匀分散在玉米淀粉涂膜液中,对圣女果进行涂膜处理,能在其表面形成一层透明的薄膜,使圣女果的一些生理活动减弱,从而起到延缓有机酸转变成可溶性糖的过程。纳米TiO2用量为0.025%(m/m),以玉米淀粉的质量为基准)时的保鲜效果最好,涂膜后的圣女果在25℃贮藏11 d,其失重率、可溶性固形物含量、腐烂率分别比对照组降低28.6%、12.7%、78.8%,硬度、VC含量、总酸含量分别是对照组的 1.33、1.12、1.34倍。纳米 TiO2作为一种新型的光催化剂,具有广谱的抗菌性能,且相对于传统的无机和有机抗菌剂,有更好的安全性、即效性和持久性。

2.3.3蛋白类可食性膜保鲜蛋白类可食性膜是一类以蛋白质为基质的可食性膜,常见的蛋白类可食性膜保鲜圣女果主要有,乳清蛋白膜[60]、牛血清蛋白膜[61]、大豆分离蛋白涂膜[48]、胶原蛋白/GTE涂膜[62]等。以乳清废液为主要材料制备乳清蛋白膜,以胶原蛋白结合具有良好的抗氧化活性绿茶提取物(GTE)制备具有抗氧化活性胶原蛋白/GTE膜,在膜内形成了低氧高二氧化碳环境,延缓衰老且提高圣女果贮藏品质。

2.3.4类脂蜡膜保鲜类脂物质保鲜食品有很长的历史,圣女果保鲜所用的类脂主要是天然蜡果蜡和米糠蜡。果蜡是把树胶、蜂蜡、虫胶之类的物质,用有机溶剂制成液态蜡,防止果实水分蒸发及美化外观,也有防止病菌侵入,用于蔬果保鲜[63]。Cristiane Fagundes等研究发现羟含有碳酸铵的丙基甲基纤维素-蜂蜡食用复合涂层可以延长圣女果货架期[64]。米糠蜡是米糠油精炼时分离出来的一种副产品,以米糠蜡作为樱桃番茄的涂膜保鲜剂,能减缓圣女果果实硬度和可滴定酸下降,抑制了果实可溶性固形物、失重率和pH的升高,并对圣女果果实中果胶的降解有明显的抑制作用,延缓了圣女果采后品质的变化趋势,更好的维持果实质地特性[65]。利用现有的工艺技术及配方所生产的米糠蜡型圣女果保鲜涂膜剂,具有较好的成膜性、稳定性以及光泽度,且成本低廉,工艺简单,操作简便,原料来源广泛,便于推广应用。

2.3.5PVA活性包装膜、纳米银及SPE蔗糖酯涂膜保鲜聚乙烯醇(PVA)易于成膜和降解,在果蔬涂膜保鲜方面有广阔的前景。董林利等[66]以聚乙烯醇母粒为原料,在母粒熔融过程中加入丁香精油-β-环糊精包合物,采用流延的方法研制了一种PVA 抗菌活性包装膜,实验表明PVA活性包装膜能控制包装内的水环境,能抑制细菌的繁殖,由PVA活性保鲜膜包装的圣女果在第8 d才开始腐败,贮藏14 d时,圣女果的腐败率仅是PE包装膜腐败率的30%,并且PVA活性保鲜膜能较好的维持圣女果的VC含量及总糖含量,将圣女果的保鲜期延长了6 d以上。

此外,利用纳米银的抗菌作用,通过微波辅助化学还原法制备纳米银涂膜保鲜圣女果效果良好[67]。 蔗糖和食用油脂制成SPE蔗糖酯涂膜涂膜保鲜圣女果,适宜浓度为3.0%。浓度过低不成膜,过高则产生厌氧呼吸[68]。

2.4其它保鲜技术

除以上方法外,还有采用分子筛乙烯吸附剂和1-MCP降低包装袋内乙烯含量,延缓圣女果的衰老[69-70]。1-甲基环丙烯(1-MCP)作为一种新型的乙烯作用抑制剂,活性强,稳定性高,使用安全,对于呼吸跃变型果实的保鲜效果尤为明显。与1-MCP相比,分子筛能有效降低包装袋内乙烯浓度,丁苯橡胶(SBS)改性(低密度聚乙烯)LDPE膜加分子筛乙烯吸附剂包装保鲜效果最好,能够有效延长圣女果的货架期[71]。此外,还有采后热处理[72-73]、冷激处理[72,74]、臭氧[75]、超高压[76]、减压处理[77]等技术,以及肉桂精油微胶囊抗菌纸保鲜[78],利用外界物质的抗菌作用或物理作用抑制或杀死圣女果中的有害微生物或与有害微生物竞争其中的糖类等营养物质而达到保鲜作用。

3 圣女果保鲜中存在的问题及展望

在目前圣女果保鲜技术方面,低温贮藏成本较高且易使圣女果发生冷害;气调贮藏对氧、二氧化碳及惰性气体的浓度控制要求严格;辐照保鲜经济成本较高,且应用有限,果品辐照保鲜的成功取决于品种和成熟度、辐照剂量、半透性包装材料、辐照前化学药剂处理和贮藏温度;化学保鲜剂残留给人类健康和环境带来诸多不利影响;涂膜保鲜法所选用的成膜材料多为亲水性多糖或蛋白质类,使用该溶液进行涂膜常出现干燥时间长、易滋生微生物,且涂膜效果不稳定,易受环境温度、湿度的影响,难以形成均匀、稳定、持久的被膜等缺点;圣女果采后冷热处理、臭氧、辐射处理后,圣女果的光泽度和颜色会有少许改变,甚至当有些技术处理后,会影响口感,还会造成内部某种有效营养成分流失。因此,在今后圣女果保鲜技术方面,需要综合实际情况采取多种保鲜技术相结合的高质量保鲜,如紫外和辐照结合的保鲜技术、采用植物源保鲜剂保鲜技术等,同时还应重视保鲜机理等基础性问题的研究,并且将基因工程技术和微生物拮抗技术融进传统保鲜技术中,逐步降低我国圣女果的采后损失率,缩小与发达国家领先保鲜水平之间的差距,让人们能够享受到品质高、价格适中、安全性强的保鲜圣女果。

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Study advances on preservation technologies of cherry tomatoes

TIAN Hua,HAN Man-man,CHEN Le-ling

(College of Life Science,Xinyang Normal University,Xinyang 464000,China)

The preservation technologies of cherry tomatoes,such as physical,chemical and coating preservatives were summarized in this paper.And other technologies of postharvest heat or cold treatment,ozone,compression or decompression technology were described briefly.The problems of these technologies were succinctly analysed in order to provide guidance of future research directions.

cherry tomatoes;preservative technology;character

2015-09-02

田华(1979-),女,博士,副教授,研究方向:生物技术,E-mail:xynu0818@163.com。

信阳师范学院青年骨干教师资助计划项目。

TS201.2

A

1002-0306(2016)07-0396-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.07.068

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