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2006年6月30日 作者:阿炳 [返回]
高压静电果蔬保鲜机理

一、国内外的基本情况
    近年来,我国水果与蔬菜种植业得到了突飞猛进的发展。2000年, 全国果品产量达到6 200万t, 占世界果品产量的14% ,人均水果产量近50kg。2001年我国蔬菜种植面积达1 300万hm ,产量达4.4亿t, 占世界总产的66% ,年人均蔬菜占有量338 kg,是世界人均102 kg的3倍。我国水果与蔬菜总产量均居世界第1位,然而,许多地方的农民并没有随果蔬生产的跃进式发展而快速富裕起来,相反,和粮食一样,果蔬的增产加重了市场滞销,价格下跌,农业效益下降。

    长期以来,我国的果蔬业只重视采前栽培和病虫害的防治,忽视了采后的处理、贮藏、流通和产地基础设施的建设。生产消费链的环节上,尚缺少产地果蔬分选、分级、清洗、预冷、冷藏、运输等环节,致使果蔬每年损失率达25% ~30% ,约合750亿元。而美国、日本这些国家运用了先进的保鲜技术,果蔬每年损失率只有2%。据有关部门保守的估计,我国果蔬采后的腐烂损耗,几乎可以满足2亿人口的基本营养需求;而果蔬采后造成的严重损失,又使生产者、经营者承担着巨大的经济风险。

    由于保鲜和流通成为果蔬产业发展的瓶颈,因此向市场提供高质量的贮藏保鲜设施对果蔬大范围的流通就显得十分迫切。靠引进设施和技术来解决此问题,从目前看还有相当困难,主要是我国居民的消费水平与国外相比还有较大差距。因此,必须开发适合我国国情的贮藏保鲜技术和设施。

    现阶段国内外主要的保鲜技术:冷藏保鲜、气调保鲜、减压保鲜;辅助的化学方法:放腐保鲜、熏蒸保鲜;物理方法:涂层保鲜、热处理保鲜、辐射处理保鲜和电磁保鲜及电子技术保鲜。而大多数保鲜技术都会不同程度的影响果蔬的品质,或者保鲜成本较高,所以无法全面推广。经过大量实验与数据分析,最终选择了电磁保鲜技术是一种节能的低成本高效率的保鲜技术,是一项值得开发和推广的保鲜技术。

二、果蔬保鲜机理
    果蔬保鲜中一个重要指标就是在同等环境条件下,更有效的保存果蔬中的水分,控制或减少水分的损失。从原理上讲,苹果中水分的损失大体上可通过两个途径 :一是由果蔬呼吸作用向外散发,即细胞内的有机物质,在一系列酶的作用下,逐步氧化分解,生成二氧化碳和水的过程;二是储藏环境的水蒸气压低于苹果表面的水蒸气压时,引起苹果水分向外扩散.本文作者用高压静电场作用于番茄,获得了一系列的实验数据,由数据分析得知,高压静电场对番茄中水份的损失起到了抑制作用,达到了保鲜的效果 。

    高压静电场对果蔬的影响    果蔬在采收后,其生理活动由同化作用为主转向以异化作用为主,但其生命仍在延续, 呼吸作用仍在进行。因此,呼吸强度及呼吸高峰出现的时间常常是用来衡量果蔬贮藏保鲜效果的很重要的指标。有研究表明,高压静电场处理多种蔬菜和水果均能达到降低它们的呼吸强度、延长其呼吸高峰到来的效果。同样, 高压静电场对各种生物体的呼吸影响也在进一步研究之中。其中的原理是:果蔬吸收了场能,改变了其内部的能量分布,导致细胞膜电势发生变化;同时,高压电场电离周围空气产生臭氧,利用臭氧杀菌和分解果蔬中产生的乙稀的作用,破坏果蔬的后熟条件;另外,高压静电场的作用降低了苹果中生物酶的活性,使其呼吸代谢活动受到抑制,从而有效的保存水分达到保鲜效果。

    臭氧对果蔬作用主要是除霉杀菌和分解乙烯的作用,因为臭氧是强氧化剂,能剧烈的氧化破坏微生物的细胞膜,抑制其生长或将其杀死,还能使果蔬的伤口愈合,提高其抵抗新的微生物感染的能力.

    乙烯是所有果蔬中自行产生的,被看作是果实成熟的启动物质,起着催熟和后熟的作用,成熟度增加又使果蔬产生的乙烯量增加,从而加速了果蔬的后期成熟,因此,在果蔬储藏期间,必须采取措施,控制乙烯的产生量,或降低乙烯的浓度,以利延缓果蔬的成熟和衰老。

    臭氧分解乙烯的作用降低和控制了果蔬储藏空间乙烯的浓度,从而延长了果蔬的贮藏时间.应指出的是,臭氧作用的效果还应与臭氧维度、作用时间、温度、相对湿度等因素有关,因此需选取合适的臭氧浓度和恰当的处理时间,才能获得较好的保鲜效果。

    高压静电场对果蔬中对酶的作用    酶是生物体内一切生理生化反应的催化剂,是生物体内正常新陈代谢的必要条件,是完成生命活动的重要因素之一,当生物体内的酶受到高压静电场的作用后,会引起酶活性的变化,各种代谢功能和生化反应受到抑制,从而降低果蔬的呼吸强度,延缓果蔬的成熟过程.同时,呼吸强度的减弱,可使果蔬与贮藏环境之间的蒸气压梯度变得较为平坦,扩散流量受到限制,加之细胞膜具有一定的渗透自调作用,使细胞周围的“自由水”紧紧吸附在细胞壁上,失去了流动性和溶解力,使蒸腾速率变慢,有效的保存了果蔬中的水分.生物体内的一切物质代谢都是在众多相关酶的催化下进行的,并且受到它们的控制和调节。园艺产品采后仍然经历着继续后熟直至最终衰老死亡等一系列生理生化变化,其中参与这些变化的酶种类繁多。高压静电场保鲜技术的主要研究方向也就是研究高压静电场处理对这一系列相关酶的影响。现在有人认为,果蔬采后的衰老过程实际上就是活性氧代谢失调与积累的过程,这些活性氧的伤害主要表现在:① 启动膜脂过氧化作用和脱脂作用; ② 伤害蛋白质;③ 伤害核酸。笔者认为高压静电场之所以能够延长果蔬保鲜期,其可能机理之一就是在一定强度的电场作用下,可以使清除这些活性氧的相关酶的活力提高,从而清除更多的活性氧而达到延长贮藏期的目的,而许多事实也恰好证明了这一点。生物体内的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)经高压静电场处理后均有一定程度的提高, 同时,其衰老产物也明显降低。

    高压静电场对果蔬硬度的影响    果实硬度是衡量果实品质的一项重要感官质量评价指标。在生产、贮运过程中,硬度也是衡量果蔬贮藏保鲜效果的重要因素之一。硬度测试一般都采用硬度测试仪测量。有研究表明, 以高压静电场处理过的蔬菜在存放期的硬度明显高于对照组的硬度, 并且存在一个较优的处理剂量。这可能是因为高压静电场的处理能引起果蔬内与硬度有关的多项酶的变化, 如多聚酶、半乳糖醛酸酶(PG)、纤维素酶和脂氧合酶(LOX)等。

    高压静电场对电导率的影响    果蔬细胞其细胞膜的选择通透性是它的重要的生理功能之一,各种逆境伤害或衰老等都可能会造成细胞膜选择通透性的改变或丧失。因此,测定经高压静电场处理后的生物体的电导率的变化也自然成为研究项目之一。多项研究结果显示。经过静电场处理后的特定物种的电导率较对照组有一定的下降。这很可能就是高压静电场在微观上对细胞膜具有修复作用, 可降低组织外渗液的电导性, 而在宏观上表现为具有减缓果蔬的衰老的功能。

    我们认为:生物体从它的诞生到死亡均是由其体内一系列相关基因先后有序地表达而实现的。同样,高压静电场作用延长果蔬贮藏保鲜期,也很可能就是通过对细胞内一系列相关基因表达的调控而实现的,这是其起作用的最根本所在。但要继续开展这方面的研究工作。还需要我们不断的努力。随着当今世界石油、煤和天然气等不可再生能源的日益枯竭, 高压静电场技术以其能耗低、卫生、操作容易、维护控制方便等诸多优点,及符合当代绿色环保理念的特点,将可能逐步成为食品工业发展的主流之一,尤其是将它应用于延长果蔬的货架期方面具有诱人的开发前景。

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