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产业体系
果蔬贮藏保鲜技术的研究现状和发展趋势
文章分类:贮藏加工 | 发布时间:2015-03-20 | 发布部门:陕西省果业局 | 文章来源:上海农业网
  • 新鲜水果、蔬菜是日常所必须维生素、矿物质和膳食纤维的重要来源,是促进食欲,具有独特的形、色、香、味的保健食品.果蔬组织柔嫩,含水量高,易腐烂变质,不耐储存,采后极易失鲜,从而导致品质降低,甚至失去营养价值和商品价值,但通过贮藏保鲜及加工手段就能消除季节性和区域性差别,满足各地消费者对果蔬的消费要求.

        果品蔬菜需求量是世界上仅次于粮食的农产品.据《国际商报》报道,经过多年的发展,我国已成为世界上最大的果蔬产品生产国,栽培历史悠久,种质资源丰富,是世界上多种果蔬的发源地,堪称“世界园林之母”.果蔬贮藏保鲜是农业生产的延续,保持果蔬质量和鲜度是人们追求的重要目标之一,是在果蔬贮藏、运输、流通过程中必须解决的问题.

    目前我国果品贮藏能力仅为1 700万t左右,约为总产量的31.18%,其中冷藏能力1 000万t左右,约为总产量的18.34%,而发达国家的果蔬贮藏能力达到商品量的70%~80%.据有关专家分析预测,到2010年,我国果晶总产量将达到9 300万t,人均占有量达到67.7 kg,接近80年代世界发达国家人均70 kg的水平.据统计,发达国家蔬菜水果产品损失率不到5%.由于我国果蔬生产的采收不当,采后商品化处理技术落后,贮藏条件不当等原因造成的腐烂损失率占总产量的25%~30%,如果运用正确的保鲜技术使产品贮藏损失率降低一半,每年即可减少500多万t水果和3 000多万t蔬菜的损失.因此,贮藏设施的配套问题必须引起高度重视.

    1  果蔬保鲜与贮藏业现状

        国内果蔬贮藏加工业在长期的生产实践中取得了许多宝贵的生产经验,创造了一系列成熟完善的贮藏保鲜技术.改革开放后,随着国民经济的发展,在广大科技人员的努力下,初步形成了产地与销地的简易贮藏库、机械冷库与气调贮藏同步发展的新格局,最为突出的是建立了一系列适合于我国国情的产地贮藏设施和相应的技术体系.其中,通风贮藏库由于投资少,节省能源,在我国北方自然冷源比较丰富的地区仍不失为一种有效的贮藏方式.塑料薄膜和硅橡胶膜在园艺产品保鲜中得到了广泛应用,各种类型的塑料包装小袋或大帐作为自发气调贮藏的主要设备发挥了积极作用.目前,机械冷藏在我国占贮藏水果总产量的1/3左右,一些地方采用装配式结构把建筑作业变成了组装作业.机械冷藏是现代化的果蔬贮藏方式,不受地区和气候条件的限制.可根据不同种类果蔬的要求,通过机械制冷系统的作用,控制库温和湿度,进行人工调节和控制,达到较长时期贮藏保鲜目的的方法,不受气候条件的影响,可以常年进行贮藏,贮藏效果好.

        我国的气调贮藏起步很晚.从1978年第一座试验性气调库在北京诞生以来,现在商业性的大型气调库已在我国山东、陕西、河北、西藏、新疆、河南、广州、北京、沈阳等许多地区相继建成,并获得了显著的经济效益和良好的贮藏效果.我国气调贮藏技术主要是小包装、大帐自然降氧和硅窗气调等且仅限于少量水果蔬菜,气调保鲜技术还没有真正大规模的运用,这些都与国外相差甚远.在一些发达国家已基本上普及气调贮藏保鲜技术,如美国气调贮藏的果品高达75%,法国约占40%,英国约占30%,在意大利,鲜食水果在采摘后95%以上进气调保鲜库,并且对不同品种和不同产地的果品采用不同的方法和控制程度.

    近些年,化学保鲜剂的研究及应用发展很快,目前,已有多种化学杀菌剂、生物活性调节剂及生物涂膜类等防腐保鲜剂在贮藏保鲜中推广使用,对提高贮藏效果具有明显的辅助促进作用.此外,某些前沿高新技术,如采后生物技术正逐步应用于果蔬产品的贮藏保鲜.

    2  果蔬贮藏的主要保鲜技术

    2.1气调保鲜技术

        气调贮藏(Controlled Atmosphere)简称CA,气调贮藏设备主要由气调机、制冷系统、加湿器和气密保温材料组成.其原理是把果蔬放在特殊的密封库房内,同时改变贮藏环境的气体成分,在果蔬贮藏中降低温度、减少氧气含量、提高二氧化碳浓度,降低果蔬的呼吸强度和自我消耗,从而达到长期贮藏保鲜的目的.目前,常用的气调保鲜方法主要有4种:塑料薄膜帐气调、自然降氧法、混合降氧法和人工改变空气组成法.

        据报道,美国和以色列的柑橘总产量50%以上是气调保鲜;新西兰的苹果和猕猴桃气调贮藏量为总产量的30%以上;法国、意大利以及荷兰等国家气调贮藏苹果均达到总贮藏的50%~70%,证实了气调贮藏保鲜水果的光明前景.在国外,低氧CA技术或超低氧贮藏是果蔬采后CA应用技术的新突破.在国内,北京市鹰达利经贸发展公司、清华大学分别成功研发出"PVAS真空气调保鲜装置”和“自动控制自发式气调库”等保鲜装置,具有一定的先进性和较好的推广价值。

    近年来,消费者趋向于选择不含添加剂的新鲜食品,而气调工艺能在不使用添加剂的情况下延长食品的货架期,从而使气调包装业得到迅速发展,而且由于化工工业的进步,塑料薄膜和硅橡胶在果蔬贮藏保鲜中也得到了广泛的应用.日本农水省农业生物资源研究所与建设资材协会共同研究,将多空介质材料添加到薄膜里开发出能够吸收和透过乙烯防止农产品后熟的包装用薄膜,如FH薄膜,利用FH薄膜和PE薄膜对大白菜进行贮藏试验,结果表明,普通PE膜贮藏只能保持品质到45 d,FH膜可保持品质达2个月.此外,澳洲的研究人员开发了一种称为Smart Wrap的活性材料,在渗透性薄膜中掺入乙烯吸收剂、防雾物料并且能缓慢地释出杀菌剂,为产品提供了保鲜、防腐和防止湿气凝结等功能.气调包装已获广泛的应用,但能够完好的维持最佳气调环境的包装材料仍未开发成功。

    2.2  防腐剂保鲜技术

    防腐剂按其来源不同可分为2类,即化学合成防腐剂和天然防腐剂.化学合成防腐剂由人工合成,种类多,包括有机和无机的防腐剂50多种,其中世界各国常用的主要化学合成防腐剂有苯甲酸钠、山梨酸钾、二氧化硫、亚硫酸盐、丙酸盐及硝酸盐和亚硝酸盐等.我国批准可使用的化学合成防腐剂只有苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸钾和二氧化硫等少数几种。使用化学合成防腐剂虽有较好的保鲜效果,但对人体健康却有一定的影响,甚至出现致癌、致畸等毒性.天然防腐剂是生物体分泌或体内存在的防腐物质.经人工提取后即可用作食品防腐,具有安全、无毒、高效和增进食品风味、品质等特点.目前,在国内外常用的天然果蔬保鲜剂主要有茶多酚、蜂胶提取物、橘皮提取物、魔芋甘露聚糖、鱼精蛋白、植酸、连翘提取物、大蒜提取物、壳聚糖等.如用壳聚糖处理番茄,常温下可贮藏30 d左右,几丁质用于苹果保鲜可达数月;用它处理草莓,结合低温贮藏,也具有较好的保鲜作用;用粮姜蒸液处理甜橙,贮藏130 d后,总腐果率为零,干疤果率为O.3%;从当前的发展情况来看,果蔬的防腐保鲜剂的研究在向天然、安全、有效的方向发展.此外,美国研制出一种由焦磷酸钠、柠檬酸、抗坏血酸和氯化钙等4种安全无毒的成分组成的高效多功能果蔬保鲜剂,可延缓果蔬氧化和酶促褐变.英国研制出一种无色、无味、无毒、无污染、无副作用的可食果蔬保鲜剂一森柏保鲜剂,是由植物油和糖组成,可抑制果蔬呼吸作用和水分蒸发.我国中科院武汉植物研究所从73种植物的173个抽提物中筛选出代号为EP的猕猴桃天然防腐保鲜剂,试验表明保鲜效果较佳.

    2.3生物保鲜技术

        生物保鲜技术是一种正在兴起的食品保鲜技术,目前应用较多的是酶法保鲜,其原理是利用酶的催化作用,防止或消除外界因素对食品的不良影响,从而保持食品原有的品质.酶的催化作用具有专一性、高效性和温和性,因此可应用于各种果蔬保鲜,有效防止氧化和微生物对果蔬所造成的不良影响.当前用于保鲜的生物酶种类主要有葡萄糖氧化酶和细胞壁溶解酶.彭穗等采用乳酸链球菌素nisin与复合生物酶对辣椒在常温下生物保鲜工艺进行了研究,结果表明能有效抑制辣椒的发酵,延长保质期.分子生物学家发现,CH的产生可作为果蔬成熟的标志.据报道,日本学者已发现产生CH的基因.一旦科学家找到关闭这种基因的技术,就可减慢乙烯的产生速度,果蔬的成熟速度也将变慢,存放时间就相应更长.国外还研究发现利用DNA的重组和操作技术来修饰遗传信息,或用反义RNA技术来抑制成熟基因如PG基因的表达,进行基因改良,可以达到推迟果蔬成熟衰老,延长贮藏期的目的.此外,也有人将从真菌与放线菌等微生物菌种发酵液中提炼萃取的生物保鲜液用于荔枝、草莓等果蔬保鲜,效果也很理想.

    生物防治中将病原菌的非致病菌株喷布到果蔬上,可以降低因采后贮藏病害造成的损失.美国科学家从酵母和细菌中分离出一种能防止水果和蔬菜腐烂的菌株,对已经产生腐烂的苹果和梨进行了试验,未滴菌剂的水果大面积腐烂,而经过处理的斑点则无明显的发展.此外,将菠萝的绳状青霉喷布到菠萝上,可以大大降低菠萝青霉腐烂;南运北调的马铃薯用假单孢杆菌在采后浸渍,其软腐病率降低50%.

     2.4臭氧保鲜技术

    臭氧的氧化能力很强,它与微生物细胞中的多种成分产生不可逆的反应,达到杀灭微生物的作用.臭氧能够有效地快速分解乙烯,将乙烯分解为二氧化碳和水,从而减缓了果蔬的新陈代谢,降低了成熟速度,同时还可促进创伤愈合,增加对霉菌传染的抵抗力,延长果蔬的贮藏期.L.Palou等采用臭氧处理经人工接种青霉的柑橘和柠檬,果实腐烂率显著降低我国科研工作者采用臭氧技术对荔枝、银杏、甜玉米等果蔬进行保鲜研究的结果表明,防腐效果好,且对果蔬的Vc等营养成分无影响.另外还有研究表明,臭氧水也能够抑制芒果病害的发生,并能影响贮藏期芒果的生理活动和新陈代谢,降低芒果的呼吸强度,减缓芒果可溶性固形物、可滴定酸和Vc含量的变化,延缓芒果的后熟过程,从而延长贮藏期.使用臭氧保鲜时,结合包装、冷藏、气调等手段可以提高果蔬保鲜效果嘲.

    2.5冷藏保鲜技术

        机械冷藏是在有良好隔热性能的库房中借助机械冷凝系统的作用,把热量由高温物体转移到低温物体(环境介质)中去,即将库内的热量传递到库外,使库内温度降低并保持在有利于果蔬长期贮藏的范围内.机械冷藏的优点是不受外界环境条件的影响,可以迅速均匀地降低库温,库内的温度、湿度和通风都可以根据贮藏对象的要求而调节控制.冷藏是当今世界上应用最广泛的果蔬贮藏方法,一年四季都可进行,打破了食品供应的季节性.我国贮藏果蔬的冷藏库中,大型、大中型库占的比例较小,中小型、小型库较多.其主要原因是因为贮藏库和制冷机械设备需要较多的资金投入,运行成本较高,且贮藏库房运行要求有良好的管理技术.日本利用多雪的气候特点,开发了一种雪窖冷藏库,用其贮藏水果、野菜等果蔬取得了良好的保鲜效果.这对我国冬季多雪的广大北方地区来说很有参考价值.

    为了使某些食品达到更好的贮藏效果,有些食品需要在冷藏中进行变温贮藏.已有研究报道,变温贮藏中的间歇升温处理不仅能有效地减少冷害,而且无毒副作用并已得到应用.贮藏温度、升温周期根据果蔬种类的不同而有差异.如甜椒在低温(O~1℃)条件下贮藏一段时间后,转放到18~20℃贮藏1 d,然后再进行低温贮藏,可明显降低脯氨酸的累计和增加膜透性,缓解甜椒冷害的发生.宋红日等在贮藏保鲜肥城桃试验中,使用生物保鲜袋和防腐保鲜技术,结合变温贮藏技术,较好地保持肥城桃原有风味品质,有效地防止冻害发生,最大限度地降低后熟变软,减少腐烂,贮藏期一般可控制在2个月,好果率在85%以上.

    2.6辐照保鲜技术

        辐照保鲜技术是利用电离辐射产生的射线及电子束对产品进行加工处理,使其中的水和其它物质发生电离,生成游离基或离子,产生杀虫、杀菌、防霉、调节生理生化等效应,从而达到保鲜目的的一种方法.它具有高效、安全可靠、无污染、无残留、保持食品原有色、香、味等优点.新鲜果蔬的辐射处理选用相对低的剂量,一般小于3 kGy,否则容易使水果变软并损失大量的营养成分.

    我国目前已有上百个小型食品辐射器,上海、四川、北京、吉林、天津等地先后取得了一些研究成果,并在上海建成了全国最大的辐射基地.电离处理主要是基于电离产生的臭氧的杀菌作用和对呼吸的抑制作用.空气负离子发生器是利用空气电离法来处理果蔬,从而起到杀菌、保持果蔬新鲜度的作用.

    2.7  减压保鲜

    减压保鲜又称低压贮藏,是在冷藏和气调贮藏的基础上进一步发展起来的一种特殊气调贮藏方法.减压贮藏将果蔬置于密闭容器内,抽出容器内的部分空气,使内部气压降到一定程度,同时经压力调节器输送新鲜湿空气,整个系统不断地进行气体交换,以维持贮藏容器内压力的动态恒定和保持一定的湿度环境.由于降低空气的压力,也就降低了空气中氧的含量,从而降低果蔬的呼吸强度,并抑制乙烯的生物合成,而且低压条件下,可推迟叶绿素的分解,抑制类胡萝卜素和番茄红素的合成,减缓淀粉的水解,糖的增加和酸的消耗等过程.由此来延缓果蔬的成熟和衰老,达到保鲜的目的.但由于建造大规模能承受低压的贮藏库有困难,而且由于库内换气频繁,标控库内的温度、湿度和压力等指制有一定的难度.

    3  我国果蔬贮藏保鲜技术的发展趋势   

    3.1  建立完善的保鲜系统

    我国果蔬总产量逐年上升,从1980年的几百万吨增加到现在的几千万吨甚至上亿吨,而相应的贮运能力却很落后,此外,每年因腐烂造成的损失高达果蔬总产量的20%~30%,因此必需建立完善的流通保鲜系统,使我国果蔬损失率降低到20 9/6以下.

    3.2  促进果蔬贮藏的多样化发展

    随着我国人民消费水平的提高,对果蔬的要求由大众化逐渐转向多样化,尤其一些地方性果蔬和野生果蔬的贮运保鲜将是今后研究热点,这必将导致贮运业向多样化发展.

    3.3  开发天然保鲜剂贮藏保鲜技术

    从长远观点看,化学药物对果蔬防腐保鲜没有发展前景,因此,应把注意力转向天然食品保鲜剂的开发和应用上.

    3.4  大力发展气调贮藏保鲜技术和设备

    在沿海城市,港口建设和铁路运输给冷藏气调集装箱的发展提供便利的条件.由于与国际贸易接轨的需要,未来发展标准化冷藏气调集装箱不但要发展其数量,还要发展集装箱内相应的设备,如制冷、除气、除臭、气调设备等.此外,还应大力研究和推广使用降低压力、辐射、高压电场等先进的保鲜技术和设备,加快发展步伐促进我国果蔬贮藏保鲜业产、供、销各环节的全面繁荣.

    3.5  发展果蔬贮藏中的病害防治技术

    研究侵害性病害的致病机理、鉴定方法及控制技术,筛选并推广适合我国果蔬的高效、无毒的,符合国际食品添加剂标准的新型防腐剂,加强采后生理病害的研究,如果蔬褐变和非酶褐变的生理机制及有效控制方法,为延长果蔬的贮藏期,提高商品质量提供一套实用的控制技术.

    3.6  建立全国果蔬保鲜和加工信息网

    目前,正需要建立一个包含采前、采后、生产、贮藏、加工、流通和销售在内的全国果蔬产品生产贮藏、加工、销售的信息集成系统.

    3.7促进贮藏保鲜系列化

    果蔬贮藏保鲜业包括分级、预冷、包装、贮藏保鲜、运输等环节,其它各个环节也不能忽视.因为果蔬适时采收、剔除带病和机械损伤产品、及时分级预冷或消毒、正确的包装等都会影响果蔬贮藏保鲜期限和腐烂损失率,所以果蔬贮藏保鲜将向贮藏保鲜环节为核心的系统化方向发展,单一推广应用贮藏保鲜技术将向建立完善的流通保鲜体系转变.

    4  结论

        随着经济的发展,我国的果蔬市场必将会越来越繁荣,果蔬贮藏保鲜业既是促进果蔬生产、搞好产后加工的桥梁,也是提高农民收入、促进果蔬进出口贸易的重要措施,同时也是农业产业化的重要内容,发展果蔬贮藏保鲜可以使工农业总产值成倍增长,特别是对于我国目前人口日益增长和耕地日益减少的今天更具有特殊意义.提出适合不同果蔬种类、不同产地果蔬的贮藏保鲜新技术及配套设施,以促进水果的流通,减少损失,提高果蔬的商品价值,增强在国际市场上的竞争力,果蔬贮藏保鲜业必将为我国的经济发展做出更大的贡献.


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