高压处理技术在鲜切果蔬保鲜中应用的研究进展

于皎雪 ，胡文忠 *，赵曼如 ，郝可欣 ，管玉格, ，高红豆

1. 大连民族大学生命科学学院（大连 116600）；2. 生物技术与资源利用教育部重点实验室（大连 116600）；3. 大连理工大学生命科学与技术学院（大连 116024）

鲜切果蔬是以新鲜果蔬为原料，经清洗、去皮、切割或切分、修整、包装等加工过程而制成的100%可食的即食新鲜果蔬产品[1]。鲜切果蔬20世纪50年代起源于美国，我国2000年开始起步，近几年发展迅速。鲜切果蔬在保持其本身的新鲜度和风味的同时还具有健康、方便、营养的优点，近年来由于消费者对新鲜、天然产品的需求以及生活方式的改变，鲜切果蔬深受世界各地消费者的喜爱[2]。然而鲜切后的果蔬由于受到机械损伤导致细胞内容物流出，促进了组织褐变、细胞衰老、质构劣变以及微生物生长繁殖，使新鲜果蔬营养流失、风味损失，从而大大降低了鲜切果蔬的整体品质，并导致营养和商业价值的降低[3]。因此鲜切果蔬的保鲜技术以及如何延长其货架期成为国内外研究热点。

高压处理（High pressure processing，HHP），又称高静水压，一般压力范围在50～1 000 MPa之间，是一种新兴的、非热加工物理保鲜技术，近年来被广泛用于鲜切果蔬领域[4]。近年来，国内外的研究表明，高压处理技术可改善鲜切果蔬的口感和风味，使其在较长的贮藏中保持较好的感官品质[5-6]；并通过损伤细菌、真菌等有害微生物的细胞膜通透性和离子交换功能而减弱微生物对压力的抗性，增强鲜切果蔬自身的防御能力，从而降低贮藏过程中病害的发生，提高鲜切果蔬的贮藏品质[7-8]。另外，高压处理技术与其他保鲜技术相比还有着成本低廉的优势，因此其在食品加工领域有着广阔的应用前景。

1 高压处理技术

高压处理技术主要通过破坏微生物细胞膜和细胞壁的结构而改变其正常的生理功能和遗传机制，最终达到较好的灭菌的效果。张学杰等[9]研究得到压力与保压时间的最佳组合：200 MPa，20 min，该处理下的鲜切生菜其菌落总数和大肠菌群分别降低了0.42和0.71 log CFU/g，由于大肠菌群对压力的敏感性较高，因此其下降的数量最多，同时还发现合适的压力和保压时间对于降低鲜切生菜微生物方面有显著的协同作用。孙兆远等[10]以莲藕为材料，通过单因素试验和正交试验确定400 MPa超高压为杀菌的最优条件，此条件下鲜切莲藕中的菌落总数为60.3 CFU/g。汪薇等[11]在显微下观察得到，500 MPa高压处理对鲜切莲藕微生物的细胞结构破坏作用显著，致使微生物生长速度缓慢，取得了较好的杀菌效果。另外，从现有的报道来看，不同的压力处理鲜切果蔬10 min取得的抑菌效果比较理想，如300 MPa可显著抑制鲜切雪莲果微生物的生长[12]；550 MPa处理鲜切南瓜后，其表面细菌、霉菌和酵母菌未检出[13]；600 MPa还可将鲜切哈密瓜[14]和鲜切山药[15]表面的微生物全部杀死。

高压处理除了杀菌效果显著外，还通过影响多酚氧化酶、过氧化物酶和苯丙氨酸解氨酶等褐变相关酶的活性而影响鲜切果蔬的褐变程度，且PPO是导致大部分鲜切果蔬褐变的主要作用酶[16]。侯会绒等[17]以莲藕为材料，通过单因素试验和正交试验确定400 MPa超高压为灭酶最优条件，此条件下鲜切莲藕的PPO酶活力为9.81 U/（min·g）。郭淼等[18-19]结果表明400 MPa以上的超高压可将鲜切冬瓜保鲜期延长至9 d，进一步研究发现500 MPa超高压通过破坏鲜切甜瓜PPO和POD酶分子空间结构降低二者的活性，从而避免酶促褐变的发生，有效减少鲜切甜瓜营养物质损失同时维持其储藏期间的亮度，大大提高了鲜切甜瓜的商业价值。韩文娥[20]研究100～600 MPa超高压对鲜切马铃薯品质的影响，结果得到超高压主要通过抑制PPO、POD和PAL三种酶活性降低产品的褐变，并且超过400 MPa的超高压褐变度上升趋势缓慢。

此外，高压处理对鲜切果蔬的品质及抗氧化活性也有一定的影响。张学杰等[21]研究得到50 MPa，5 min高压处理，可有效维持鲜切生菜的清香气味和脆度，提高葡萄糖、果糖含量和FRAP总抗氧化能力，提高鲜切生菜的甜度，改善口感并保持较高的抗氧化活性。赵电波等[12]采用不同压力（100，200，300，400和500 MPa）对鲜切雪莲果进行处理，结果表明300 MPa处理10 min能更好地避免雪莲果原有营养物质VC、可滴定酸、TSS含量流失，提高贮藏期鲜切雪莲果的感官品质和食用品质。林怡等[22]结果证明400 MPa对鲜切苹果片色泽有较好的保持作用。周春丽等[13]研究表明550 MPa处理鲜切南瓜10 min后，其醇类、烯类等挥发性成分及总酚等品质指标无显著变化，从而说明此种技术可有效维持鲜切南瓜营养品质和独有的特征风味。孙雅馨等[23]发现100和200 MPa均能取得较好的保鲜效果，而300～600 MPa通过改变鲜切胡萝卜细胞内的果胶组成，即减少水溶性果胶含量，增加碱溶性果胶，进而提高果胶甲酯酶活性和相对电导率，改变细胞膜通透性和细胞壁果胶组成，进而导致鲜切胡萝卜硬度大大下降。纵伟等[24]研究发现600 MPa高压处理可有效地抑制鲜切猕猴桃多聚半乳糖醛酸酶活性而减缓果胶分解速度，维持鲜切猕猴桃贮藏期硬度不变，同时有效控制VC降解速度，可较好地保持鲜切猕猴桃的营养风味。另外，马涛等[25]通过透射电子显微镜观察到，1 200 MPa处理后的鲜切胡萝卜细胞壁破裂严重且组织排列散乱，果胶降解程度较大；处理样品由于硬度下降较大导致汁液流失严重，从而对鲜切胡萝卜品质损坏严重且不可逆转。结合以上各项的研究得到，低压可有效地维持鲜切果蔬自身特有的质地、香气、风味、色泽等，保持感官品质稳定的同时降低营养物质流失的速度。而压力过高，鲜切果蔬细胞膜结构的破坏和内部组织的改变，导致鲜切果蔬的硬度大大下降。

目前单一高压处理主要应用于生菜[9,21]、胡萝卜[23]、雪莲果[12]、莲藕[10-11,17]、苹果[22]、冬瓜[19]、马铃薯[20]、南瓜[13]、猕猴桃[24]、哈密瓜[14]和山药[15]等鲜切果蔬，主要提高了果实抗性和抗氧化活性，增强了果实抗病能力（如黑斑病、白腐病）。而单一高压处理虽杀菌效果显著，但其保鲜效果毕竟有限，需要联合一些其他的保鲜方法进行优势互补。

1.1 高压复合保鲜技术

目前高压联合的保鲜技术主要有高压气体（高压二氧化碳、高压氩气、高压氮气）及高压联合酸性电解水。高压气体主要是降低乙烯从而延迟果实成熟，保持果实营养物质的完整性，提高鲜切果蔬贮藏品质。而高压联合酸性电解水大大地提高鲜切果蔬生物安全性，同时增强鲜切果蔬防御能力。

1.1.1 高压二氧化碳

高压二氧化碳（High pressure carbon dioxide，HPCD）在处理过程中，鲜切果蔬通常在高于临界点（30.9 ℃、7.4 MPa）的温度/压力条件下与加压CO2接触，形成一种高压高酸环境，最终达到较好的保鲜目的，是一种用于新鲜果蔬应用潜力较高的非热技术[26-27]。侯志强等[28-29]将HPCD技术应用于鲜切青菜和鲜切哈密瓜，结果表明HPCD除了降低二者表面的细菌总数，还对PPO、POD等内源酶有效钝化，提高鲜切青菜的叶绿素含量进而使其更为鲜绿，大大延长了二者的货架期。Bi等[30]和Spilimbergo等[31]将HPCD保鲜技术应用于鲜切胡萝卜，结果发现HPCD对鲜切胡萝卜需氧菌、总大肠菌群、酵母菌和霉菌有显著的抑菌作用，同时保持硬度、多酚类化合物、类胡萝卜素及抗氧化能力，提高PPO和POD，降低PME酶活性，大大提高鲜切胡萝卜微生物安全进而延长鲜切胡萝卜保质期。另外，Ferrentino等[32]发现HPCD和高功率超声联合处理（HPCD+HPU）也可以有效杀灭天然微生物菌群，大大提高抑菌效果。

1.1.2 高压惰性气体（氩气和氮气）

氩分子和氮分子本身具有减少微生物生长的作用，而氩气和氮气在一定的压力和温度下与鲜切果蔬中的水分子结合成气体化合物，该气体化合物可降低组织内水分活度和酶活性，进而降低鲜切果蔬生理代谢强度，提高鲜切果蔬产品质量同时达到一定的保鲜效果。吴志霜等[33]比较了高压氩气和高压氮气对鲜切苹果的保鲜效果，比较得到前者对鲜切苹果保鲜效果较优，降低乙烯生成量，减缓果实的成熟和衰老；氩气水合物和组织内部留存的氩气大大抑制PPO活性，防止褐变反应的发生和酚类物质的氧化，较好地保持了鲜切苹果的亮泽和营养品质。高压氩气对鲜切菠萝的铁氧还原力（FRAP）下降有明显抑制作用，且高压（150 MPa）氩气在两周内有效抑制鲜切苹果微生物的生长[34-35]。Xu等[36]研究得到加压混合氩氮和单加氩处理对保持鲜切马铃薯品质的效果优于单独加压氮处理，有效地延缓水分、抗坏血酸、色泽和硬度的损失，明显抑制呼吸速率，还可以抑制膜氧化，保持细胞完整性，且处理过的鲜切马铃薯中的微生物数量显著减少。此外，高压（120 MPa）氮气与浸泡液（0.3%抗坏血酸、0.5%氯化钙）的联合处理，保持鲜切梨在贮藏过程中良好的感官品质，货架期延长至14 d[37]。许牡丹等[38]研究表明，高压协同混合气体（CO2和N2）有效保持鲜切雪莲果整体色泽，这可能是总酚含量减少且PPO活性降低导致酶促反应减弱的原因；较好地维持鲜切雪莲果中低聚果糖（FOS）含量和pH，显著减少MDA含量和细胞渗透率，降低膜脂化和细胞损害程度，最大限度保持营养完整性。

1.1.3 超高压联合微酸性电解水

酸性电解水是一种新型杀菌剂，电解稀盐溶液产生的氯气和多种次氯酸盐能有效地杀灭鲜切果蔬的各种微生物。最新探究得到，超高压与酸性电解水结合对鲜切胡萝卜和鲜切苹果的最佳杀菌组合为400 MPa超高压+微酸性电解水，这种组合处理后鲜切胡萝卜中大肠杆菌未检出，而鲜切苹果中仅少量检出，二者组合大大提高了杀菌效率[39]。

2 展望

高压处理作为一种物理处理手段，具有操作方便、无化学残留、环境友好等优点，符合人们追求“天然、健康”的理念，在鲜切果蔬领域具有较大的优势和研究潜力。目前国内外研究表明单一高压处理杀菌效果显著，但其杀菌机理并不完善，需要进一步加以完善且压力过高会损伤鲜切果蔬的组织结构，造成硬度下降，VC和糖类等营养物质损失。而高压复合保鲜技术如高压气体和高压联合杀菌剂处理，前者具有较强的抑菌性同时不会损伤果实的完整性并保证营养物质不流失，后者杀菌效率大大高于单一的高压处理，但二者研究尚不深入，与联合其他种类的气体（如 氖、氪、氙、氡等）和杀菌剂（如碱性电解水，臭氧水，次氯酸钠等）的保鲜效果如何，还需要进一步探索。另外，高压与生物保鲜技术（天然植物提取物、生物拮抗菌、可食性涂膜等）结合的保鲜技术还未见报道。因此今后应主要从保鲜技术的作用机理出发，开发更加高效、安全、无污染的复合保鲜技术。