鮮切果蔬加工工藝及其保鮮技術

鮮切果蔬加工工藝及其保鮮技術摘要：隨著人們生活水平的不斷提高和生活節(jié)奏的加快，即食、方便食品已經(jīng)成為人們的消費時尚，鮮切果蔬將成為果蔬采后研究領域中的重要方向之一，保持品質、延長保鮮期是鮮切果蔬加工工藝的關鍵。本文介紹鮮切果蔬加工工藝及加工中的品質變化及影響因素, 綜述了國內外鮮切果蔬保鮮技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，闡述了鮮切果蔬及其保鮮技術的發(fā)展前景。關鍵詞：鮮切果蔬 品質變化 保鮮技術 現(xiàn)狀 發(fā)展鮮切果蔬又稱最少加工果蔬、半加工果蔬、輕度加工果蔬等，它是指以新鮮果蔬為原料，經(jīng)分級、清洗、整修、去皮、切分、保鮮、包裝等一系列處理后，再經(jīng)過低溫運輸進入冷柜銷售的即食或即用果蔬制品。鮮切果蔬既保持了果蔬原有的新鮮狀態(tài)，又經(jīng)過加工使產品清潔衛(wèi)生，屬于凈菜范疇，天然、營養(yǎng)、新鮮、方便以及可利用度高（100%可食用），可滿足人們追求天然、營養(yǎng)、快節(jié)奏的生活方式等方面的需求。鮮切產品起源于美國，20 世紀50 年代美國以馬鈴薯為原料開始切割果蔬的研究,到60 年代,切割果蔬開始進入商業(yè)化生產。中國是農業(yè)大國，在種植業(yè)結構中蔬菜和水果產量分別位居第二和第三。然而，我國鮮切果蔬的研究起步較晚，鮮切果蔬加工興起于上世紀90 年代，隨著人們生活水平的不斷提高和生活節(jié)奏的加快，即食、方便食品已經(jīng)成為人們的消費時尚，鮮切果蔬將成為果蔬采后研究領域中的重要方向之一，但是與原材料相比，鮮切果蔬由于切分處理所造成的機械損傷會引發(fā)一系列生理生化變化，如變色、變味、衰老、軟化以及由于微生物侵染而導致變質，且在最佳低溫條件下一般有7-10d的保質期。因此，保持品質、延長保鮮期是鮮切果蔬加工工藝的關鍵。本文介紹鮮切果蔬加工工藝及加工中的品質變化及影響因素, 綜述了國內外鮮切果蔬保鮮技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，闡述了鮮切果蔬及其保鮮技術的發(fā)展前景。 1. 鮮切果蔬的加工工藝原材料適時采收分級、修整清洗切分預清洗防腐處理護色一清水漂洗瀝干包裝貯藏鮮切果蔬的加工是一個綜合的過程，要想獲得高品質的鮮切產品，必須從原料的選擇到運輸銷售全過程的每一個環(huán)節(jié)進行嚴格控制。其加工過程中的關鍵步驟如下：1.1 原料的選擇果蔬原料是保證鮮切果蔬質量的基礎。果蔬原料一般選擇新鮮、飽滿、成熟度適中、無異味、無病蟲害的個體。1.2 適時采收用于鮮切果蔬的原料一般采用手工采收，采收后需立即加工。如采收后不能及時加工的果蔬，一般需在低溫條件下冷藏備用。1.3 分級、修整按大小或成熟度分級，分級的同時剔除不符合要求的原料。用于生產鮮切果蔬的原料經(jīng)挑選后需要進行適當?shù)恼?，如去皮、去根、去核、除去不能食用部分等?.4 清洗、切分清洗可洗去泥沙、昆蟲、殘留農藥等，能為下一步減菌、滅菌和提高清洗效果奠定一個良好的基礎。根據(jù)原料特點和生產需要，清洗效果可采用浸漬或充氣的方法使得清洗效果得以加強。清洗設備有浸泡式、攪動式、摩擦式、浮流式及各種方式的組合。鮮切果蔬的體積大小對鮮切果蔬的品質會有影響。切割程度越大，引起的傷呼吸越嚴重；切割的體積越小，切分面積就越大，表面水分蒸騰越快，切分面流出的酚類物質容易被氧化，發(fā)生褐變，影響了外觀品質，也不利于產品的保存。切割方式的不同也會造成切割水果受創(chuàng)傷面積大小的差異和營養(yǎng)物質流失量的不同，從而影響切割水果的保鮮效果。此外，刀刃狀況與所切果蔬的保存時間有著很大的關系，鋒利刀切分果蔬保存時間長；鈍刀切割面受傷多，容易引起變色腐敗。切分的大小對鮮切果蔬的品質也有影響，切分越小，切口面積越大，越不利保存。1.5 滅菌徹底清洗果蔬是加工中的關鍵，經(jīng)切分的果蔬表面己造成一定程度的破壞，汁液滲出，易引起腐敗、變色，導致產品質量下降。不同果蔬可選用不同的清洗液，以保持其食用品質及延長其保質期。1.6 護色和漂洗一般，在去皮或切分后還要進行洗滌，清洗用水須符合飲用水標準并且最好低于5攝氏度。果品鮮切后，影響其品質的最大問題是褐變。一般在清洗水中加入一些護色保鮮劑如亞硫酸鹽、抗壞血酸、檸檬酸、山梨酸鉀、苯甲酸鈉、半胱氨酸、CaCl2、ZnC12、乳酸鈣等可以減少微生物數(shù)量并阻止酶反應，因而可以改善貨架期及產品的感官品質。切割后漂洗對減緩果實組織生理衰敗，防止果實軟化和品質變化等都非常有效。漂洗有利于傷組織釋放底物和酶，通常為 15min。溫度對漂洗效果的影響非常明顯，高溫漂洗效果較好，但高溫會提高多酚氧化酶(PPO)的酶活。一般漂洗溫度不能高于 20。漂洗效果還取決于的PH值，酸性環(huán)境具有抗菌特性，所以一般用較低的PH值。有時則需pH值接近中性的漂洗液，如使用半胱氨酸護色處理，否則將導致果實組織變?yōu)樘壹t色。1.7 瀝干漂洗后必須嚴格干燥，避免果蔬腐敗，至少采用瀝水法去除果蔬表面的水分，也可用干棉布或吹風排除產品表面的水分。 1.8包裝包裝可以有效地減少切割果蔬水分損耗，減輕外界氣體及微生物的影響，抑制呼吸強度，延緩乙烯生成，降低生理生化反應速度，防止芳香成分揮發(fā)，從而延緩切割果蔬組織的衰老和腐敗變質，提高產品的品質和穩(wěn)定性。鮮切果蔬的包裝有多種，常見的方式有自發(fā)調節(jié)氣體包裝 （MAP）、減壓包裝 （MVP）、活性包裝（AP）、涂膜包裝等。1.9 貯藏溫度是影響鮮切果蔬質量的主要因子。鮮切果蔬在生產、貯運及銷售過程中均應處于低溫狀態(tài)。最佳的貯藏溫度就是稍高于果蔬材料冰點的溫度;也可根據(jù)商業(yè)需要，采用5或 10的貨架溫度來貯藏鮮切果蔬。另外，貯藏時注意不要低于果蔬的冷害溫度，以免出現(xiàn)冷害癥狀，造成鮮切果蔬不可食用。包裝及貯存過程中綜合利用各種保鮮措施, 可維持鮮切水果的食用品質, 延長貨架期。2.鮮切果蔬加工中的品質變化及影響因素2.1生理生化變化新鮮果蔬經(jīng)切割加工后果實組織會嚴重受損, 傷害信號立即對呼吸、酚類、乙烯等代謝產生明顯的影響，例褐變、傷呼吸、傷乙烯、產生異味、失重變軟。首先, 組織內的酶與底物的區(qū)域化結構被破壞, 酶與底物直接接觸引起果實組織產生各種生理生化反應, 如多酚氧化酶催化酚類物質的氧化反應, 脂肪氧化酶催化膜脂反應, 纖維素酶催化細胞壁的分解反應等, 從而導致組織褐變、細胞膜破壞、細胞壁分解及果實軟化且產生異味。其次, 組織受損后明顯地促進果實呼吸作用增強, 同時刺激組織內源乙烯的產生, 并伴隨消耗大量的營養(yǎng)素, 合成一系列次生代謝物而加速鮮切水果的衰老與腐敗, 降低其食用價值。另外，去皮、切分等加工過程中所造成的機械損傷會極大地促進鮮切果蔬產品呼吸作用的增強，即所謂“傷呼吸”，同時會刺激果蔬組織內源乙烯的產生， 導致傷乙烯迅速增加， 并伴隨一系列次生代謝產物的合成，組織的傷愈合還會改變鮮切果蔬的外觀，從而降低食用價值，加速鮮切果蔬的衰老與腐敗即“傷乙烯”。此外還有因微氣體環(huán)境引起的腐敗。鮮切果蔬通常用塑料薄膜包裝,以維持天然、新鮮的品質,并防止微生物污染,但如果包裝膜透氣性小或貯藏溫度較高,在包裝袋內很容易形成低氧或高二氧化碳的微氣體環(huán)境,造成低氧和高二氧化碳傷害,使產品產生異臭,導致腐敗。2.2 微生物污染去皮、切分等處理損害了水果的組織結構, 果實失去真皮層的保護作用, 汁液外溢, 大面積的表面暴露及豐富的營養(yǎng)為微生物的侵染和生長繁殖提供了有利的環(huán)境條件, 更易受到各種污染的侵襲。引起鮮切水果腐爛變質的微生物主要是細菌和真菌, 微生物的污染與繁殖是導致鮮切水果質量下降的主要原因。鮮切果蔬具有較高的水分活度（AW0.85）和 pH值（pH4.6），且切割處理又使組織保護層遭到破壞、營養(yǎng)物質外滲，非常容易受到微生物的污染。微生物對鮮切果蔬品質的影響主要表現(xiàn)在2個方面：一方面，微生物的生長繁殖會消耗蔬菜體內貯藏的營養(yǎng)物質，導致品質下降；另一方面，病原微生物的生長繁殖直接影響鮮切果蔬的食用安全性。貯藏初期，鮮切果蔬的表面一般無致病菌，而只有腐敗菌，如歐文氏菌、假單孢菌等，但是隨著環(huán)境條件的改變 ，微生物菌落種類和數(shù)量會發(fā)生變化，使致病菌的生長占主導優(yōu)勢。2.3 營養(yǎng)素損失鮮切果蔬在加工及貯藏過程中會使一些營養(yǎng)成分流失, 如切割會導致維生素的氧化損失, 在浸泡過程中, 水果可溶性固形物等水溶性營養(yǎng)成分會隨浸泡而流失。加工貯藏過程中的溫度、光照、空氣中的氧氣及組織自身的代謝作用及包裝都會導致鮮切果蔬營養(yǎng)成分的損失。3. 國內外鮮切果蔬保鮮技術研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢3.1褐變抑制和保鮮劑的選擇果蔬褐變反應有酶促褐變和非酶促褐變兩種；酶促褐變是在氧化酶催化下的多酚類物質發(fā)生氧化和抗壞血酸發(fā)生氧化下的褐變，非酶促褐變比酶促褐變復雜的多。鮮切果蔬的褐變主要是酶促褐變。前者的發(fā)生必須同時有多酚類物質、多酚氧化酶和氧氣；要防止酶促褐變的發(fā)生，就必須對這3方面因素進行適當控制。有效方法是抑制多酚氧化酶的活性，如利用化學保鮮劑(如抗壞血酸、檸檬酸、EDTA)、低溫或熱燙處理、調節(jié)pH值(PPO酶的最佳pH為 6.07.0)等?？箟难崮軌驅-苯醌還原成酚類,檸檬酸可降低果實表面pH值,抑制微生物數(shù)量。半胱氨酸對鮮切果蔬也有較好的保鮮效果。這些物質雖都能有效抑制鮮切果蔬的褐變,但其協(xié)同作用效果更佳。L-半胱氨酸、抗壞血酸和檸檬酸均能降低鮮切蓮藕PPO活性和抑制酶褐變,但其聯(lián)合使用(0.3%Vc+0.1%檸檬酸+0.4%L-半胱氨酸)的效果更佳。許多天然提取物也有利于鮮切果蔬的保鮮。采用丁香提取物處理鮮切茄子,可很好的解決貯藏過程中的失重和褐變。姜黃、虎杖、艾葉、丁香提取物對切割蔬菜中常見微生物大腸桿菌、熒光假單胞菌、啤酒酵母均有一定的抑制作用。另外,許多天然物如苯酚、乙醛、有機酸等以及從薄荷、香蘭草、歐芹、柑橘果皮中提取的精油也具有抗菌作用。3.2低溫冷鏈保藏切割果蔬品質保持十分關鍵的一點是低溫保藏。低溫能抑制切割果蔬的呼吸強度,降低體內的各種生理生化反應速度,延緩衰老和抑制褐變,延長果蔬的保鮮期。低溫也能抑制微生物的生理代謝,從而抑制微生物的生長與繁殖。一般溫度每降低 10,代謝速率會下降 23 倍, 因此鮮切果蔬在低溫下操作可以將乙烯和呼吸速率的上升及其它劣變的生理代謝減到最低，從而延長果蔬的保鮮期。Sonia等發(fā)現(xiàn)MP芹菜在0冷藏21 d后仍能保持其初始的抗氧化能力。孫偉等研究切割甘藍在 0、5和 10條件下貯藏的品質變化，觀察褐變和分析表面微生物的生長，結果表明，0和 5條件下貯藏的甘藍至少在 10d內沒有發(fā)生明顯的褐變，也沒有發(fā)現(xiàn)表面微生物數(shù)量有明顯上升，但 10下貯藏的甘藍在第 4d即發(fā)生明顯的褐變，貯藏第 3 d后，微生物數(shù)量就開始急劇上升。張學杰等認為切割果蔬包裝后,應立即放入冷庫中貯藏,冷庫溫度必須5才能獲得足夠的貨架期及確保產品食用安全,并利用冷鏈(溫度5)進行運輸和銷售。另外，加工過程中材料浸泡在冷水中有利于降低和保持產品溫度。溫度一般接近 0較為合適。由于時間較短,幾乎可以不考慮冷害的問題。此外,在運輸、貯藏、銷售環(huán)節(jié)保持低溫可以有效地延緩后熟和其他代謝進程,降低腐爛,抑制乙烯的作用，大部分切割果蔬在10以下會發(fā)生不同程度的冷害,因此,切割果蔬在低溫下貯藏應控制適當?shù)臏囟取?.3 微生物控制技術3.3.1新型化學殺菌劑這些替代殺菌劑的共同特點就是避免了對人體有害副產物的產生，殺菌處理過后幾乎沒有副產物，或者反應后產物都是天然的，對人體安全無害的物質。充分保證了殺菌的安全性，是有效的替代含氯殺菌劑的新型安全殺菌劑。 二氧化氯 （ClO2）二氧化氯是一種比次氯酸鈉更高效，同時副產物更少的優(yōu)良殺菌劑，其水溶液不會產生氯胺類等致癌物質。它能快速與微生物細胞內 RNA 和氨基酸反應，破壞細胞膜上的膜蛋白和膜類脂，并阻斷蛋白質合成，從而達到殺菌的效果。ClO2是一種有效的代替次氯酸鈉的殺菌劑，而且殺菌能力更強，作用范圍更廣，更加安全，在未來會有很廣闊的發(fā)展前景。過氧乙酸也是一種強氧化型殺菌劑，是由過氧化氫和醋酸混合而成一種混合物。其殺菌的主要機理是在微生物體內產生對 DNA 和膜脂類有傷害作用的活性氧，同時也會引起微生物蛋白質的和酶變性而失活，氧化細胞壁上的雙硫鍵從而增大細胞膜的通透性。過氧乙酸對微生物作用效果從強到弱依次為細菌、病毒、細菌孢子。過氧乙酸作用副產物是水和氧氣，對人體和環(huán)境無害，因此被認為是一種環(huán)保、綠色的殺菌劑，目前其作為含氯殺菌劑的替代品在鮮切果蔬上得到了廣泛的研究和應用。過氧乙酸在質量濃度 50 mg/L 下就能達到良好的殺菌效果。優(yōu)點就是安全、可靠、效果好，但是需要連續(xù)不斷地電解，一旦斷電，殺菌效力就會很快喪失，因此其缺點就是需要較高的設備成本和電力成本。 過氧化氫 （H2O2）過氧化氫也是一種強力的氧化型殺菌劑，在很低的濃度下就會產生很好的殺菌效果，體積分數(shù)為5%的 H2O2水溶液就能有效地降低各種病原體和致病菌的總數(shù)，其殺菌效力會超過質量濃度 1 000 mg/L次氯酸鈉的殺菌效果。H2O2氧化分解的產物主要是水，而且 H2O2本身不穩(wěn)定，在未完全氧化的條件下會自發(fā)分解為對人體安全的水和氧氣，因此 H2O2普遍被認為是安全的殺菌劑。 臭氧臭氧對各類微生物都有強烈的殺菌作用,這是因為臭氧分解放出的新生態(tài)氧在空間擴散,能迅速穿過真菌、細菌等微生物的細胞壁、細胞膜,使細胞膜受到損傷,并繼續(xù)滲透到膜組織內,使菌體蛋白質變性、酶系統(tǒng)破壞、正常的生理代謝過程失調和中止,導致菌體休克死亡而被殺滅,達到消毒、滅菌、防腐的效果。臭氧能使乙烯氧化分解,延緩果蔬的后熟和衰老。臭氧還能調節(jié)果蔬的生理代謝,降低果蔬的呼吸作用,降低代謝水平,延長貯藏保鮮期。 微酸電解水微酸電解水 （Slightly acidic electrolyzed water，SAEW） 殺菌技術是在日本被率先發(fā)明和使用的。其主要原理就是往水溶液中加入 NaCl 后通電，使水發(fā)生電解，從而產生 Cl2和各種次氯酸鹽，達到殺菌的效果，對人體安全無害，能有效殺滅各種微生物。3.3.2 新型物理殺菌技術物理殺菌技術就是指通過物理的手段來殺滅鮮切果蔬中的微生物，如適度熱處理、電解水、高壓、輻射、紫外、脈沖、超聲等。相比于化學殺菌，物理殺菌最大的優(yōu)點就是不會產生化學副產物，是安全、健康的殺菌方式。隨著化學殺菌劑安全問題的日益凸顯，物理殺菌技術得到了人們越來越多的關注，特別是冷殺菌技術，由于能維持鮮切果蔬產品天然的風味，是目前殺菌技術研究的熱點。紫外線紫外線殺菌是一種傳統(tǒng)、有效的消毒方法,波長在190350 nm,其中260 nm左右的波長為DNA、RNA的吸收峰,它使DNA的嘧啶基之間產生交聯(lián),成為二聚物,抑制DNA復制,導致微生物突變或死亡。Fonseca等采用紫外線照射切割西瓜,細菌總數(shù)降低,但對品質無影響。Al-lende等研究發(fā)現(xiàn)采用合適劑量的兩側UV-C處理鮮切萵筍可有效抑制微生物的生長,延長貨架期。Allende等研究發(fā)現(xiàn)UV-C可增強鮮切萵苣的呼吸強度,Erken等也發(fā)現(xiàn)紫外線處理后的南瓜片的呼吸強度高于對照組,且隨紫外線強度的增大而增大。超聲波超聲波多用于鮮切蔬菜的清洗,是利用低頻高能量的超聲波的空化效應在液體中產生瞬間高溫、瞬間高壓造成溫度和壓力變化,使液體中某些細菌致死、病毒失活,甚至使體積較小的一些微生物的細胞壁破壞,從而延長蔬菜的保鮮期。高翔等用超聲波氣泡清洗鮮切西洋芹10 min后再用0.4%CaCl2溶液處理,微生物菌落去除80%,呼吸作用明顯受到抑制,PPO活性一直處于較低水平,且對VC無明顯的破壞作用,感官品質良好。Seymour等發(fā)現(xiàn)采用超聲波與水或氯水聯(lián)合使用均可減少鮮切萵苣上的Salminonellatyphimurium數(shù)量,且以后者效果顯著,同時研究發(fā)現(xiàn)超聲波頻率對殺菌效果沒有顯著影響。超聲波消毒速度較快,對人無害,對物品無損害,但消毒不徹底。因此?？紤]將其與其他冷殺菌技術聯(lián)合使用,如超聲波磁化聯(lián)合殺菌、超聲波激光聯(lián)合殺菌、超聲波紫外線聯(lián)合殺菌等。輻射輻射殺菌即利用射線照射食品,引起微生物發(fā)生一系列物理化學反應,使微生物的新陳代謝、生長發(fā)育受到抑制或破壞,致使微生物被殺滅,食品的保藏期得以延長。Zhang等用1.0kGy劑量-射線輻射鮮切萵苣后,細菌總數(shù)下降2.35個數(shù)量級,大腸菌群數(shù)也低于30個/100 g,PPO活性受到明顯抑制,VC損失明顯低于未處理樣品。Lu等用1.0 kGy-射線輻射鮮切芹菜后,細菌和真菌總數(shù)分別下降2個和1個數(shù)量級,PPO活性和呼吸強度受到明顯抑制,VC、可溶性固形物、總糖和感官指標均優(yōu)于未處理樣品。 適度熱處理熱殺菌應用在食品工業(yè)上已有上百年的歷史，典型的有巴氏殺菌和 UHT 瞬時高溫滅菌，由于高溫對鮮切產品的感官、口感和營養(yǎng)均有很大的影響，因此高溫殺菌很少用來處理鮮切果蔬。但近些年的研究結果表明，適度的熱處理 （溫度不超過 55 ）可以在保證殺菌效果的基礎上，降低鮮切果蔬呼吸率，延長貨架期，并使產品的感官和營養(yǎng)品質達到可以接受的程度。3.3.3新型生物殺菌技術生物殺菌技術，是近些年新興起的鮮切產品殺菌技術，它主要利用生物體內的天然提取物殺菌。由于生物滅菌技術具有安全、綠色、健康的特點，正在逐漸受到人們的重視。天然植物中，特別是我國的中草藥中存在很多天然滅菌植物，如唇形科的百里香、迷迭香、薄荷，毛茛科的黃連， 傘形科的川芎、白芷和八角茴香，豆科的苦參，木蘭科的厚樸，以及川芎、五加皮和獨活等，都具有防腐殺菌的成分， 都有很好的滅菌效果。另外一些水果的精油，如從橙子、柚子中提取出來的香精油，也有良好的抑菌效果。另外，許多植物體內的天然化合物具有很好的抑菌作用，有機酸如抗壞血酸、檸檬酸、蘋果酸等，多糖類物質，殼聚糖，以及生物活性物質如谷胱甘肽等。植物體內的天然化合物具有安全、無毒，來源廣泛的優(yōu)點，是未來綠色殺菌劑的一個重要發(fā)展方向。3.4氣調包裝保鮮鮮切果蔬的包裝有多種，常見的方式有自發(fā)調節(jié)氣體包裝（MAP）、減壓包裝（MVP）、活性包裝（AP）。MAP 的基本原理是通過使用適宜的透氣性包裝材料被動地產生一個調節(jié)氣體環(huán)境，或者采用特定的氣體混合物及結合透氣性包裝材料主動地產生一個調節(jié)氣體環(huán)境。MVP 是指將產品包裝在大氣壓為 40kPa 的堅硬的密閉容器中并貯存在冷藏溫度下的保鮮方法。AP 是指包含各種氣體吸收劑和發(fā)散劑的包裝，包括使用一些抗氧化劑、脫氧劑、防腐劑、吸濕劑、乙烯吸收劑等，其作用原理是通過改變環(huán)境氣體組成，降低乙烯濃度、呼吸強度、微生物活力而達到保鮮效果的包裝方法。MAP是目前研究使用最多的包裝保鮮技術,其基本原理是通過使用適宜的透氣性包裝材料,或人工充入某一特殊的混合氣體,使袋內形成一個低O2高CO2的理想氣調環(huán)境,從而降低果實呼吸強度,抑制乙烯產生,延緩衰老,延長貨架期，同時也