食品低温保鲜技术在果蔬中的应用

食品低温保鲜技术在果蔬中的应用影响果蔬变质的主要原因可以分位一下几类。

生物学因素有微生物，昆虫，寄生虫；化学作用有，酶促反应，非酶促反应，氧化作用，和乙烯作用物；物理学因素，温度，水，光。

其他重要有外源损伤和污染物。

而影响果蔬变质的主要因素则可归纳为以下几类:果蔬本身的生理作用,致病微生物的侵染,储运环境的影响,采收及采收后的机械性损伤,生物学因素——微生物作用,物理因素.在这里我们主要讨论可以由低温保鲜技术解决的影响因素。

首先致病微生物的影响果蔬采收前后受到真菌和细菌的侵害而造成的损失是比较严重的，尤其是在热带和亚热带地区，由于高温和高湿有利于微生物的生长和繁殖，会使果蔬迅速腐烂变质。

而腐烂果蔬上的病原物又会侵害其他本来完好的果蔬产品，从而使更多的产品腐烂，形成恶性循环。

各种病原体侵害果蔬的途径主要有三条：其一是通过直接穿透果蔬表皮侵入；其二是从自然孔口如气孔、水孔侵入；其三是从机械性伤口侵入。

一般细菌病原物多由伤口侵染，仅有少数细菌能够从自然孔口侵入。

其次是化学作用。

首先是酶促反应，酶促褐变在果蔬加工中，由于果蔬本身酶系统使加工品变褐的现象称为酶促褐变。

制品发生褐变不仅影响其外观，降低营养价值，同时也是其腐败变质的标志。

果蔬中的酶促褐变是指果蔬中存在大量的酚类物质。

这些物质在酚酶的作用下，很快被氧化成醌类物质，醌类物质进而形成羟醌，再聚合成黑色素，从而使果蔬颜色发生变化。

其反应式为：酚(酚酶/O2)→醌→羟醒(聚合)→黑色素酶促褐变对果蔬加工是极为不利的，加工过程中应采取措施控制酶促褐变的发生。

然后是是非酶促作用，非酶褐变非酶褐变是指在没有酶的参与下果蔬出现褐变的现象。

主要包括米拉德反应、焦糖化反应及抗坏血酸的氧化褐变等。

米拉德反应也称羰氨反应，是指有机化合物中的羰基和氨基(一NH2)的反应，同时包括酮基、醛基与氨基的反应。

焦糖化反应指糖类物质在没有氨基存在的情况下。

加热到其熔点以上时，颜色变褐的现象。

抗坏血酸褐变在酸性条件下pH值在2.0-3.5范围内，Vc的氧化也会使制品颜色变褐，当pH值在2.0附近时，褐变反应更容易发生。

非酶褐变的发生，对果蔬的加工也是非常不利的，有的甚至会产生毒性，因此加工过程中也必须采取措施予以控制。

最后是物理因素的作用，温度：影响食品发生的化学变化和酶催化的生物化学反应速度以及微生物的生长发育程度等。

水分：通过影响微生物的生长发育而引起食品的变质。

冷藏场所及设施发展状况冷藏场所及装置是果蔬贮藏保鲜最关键的设施, 它们的最关键点在于对温度的控制, 其次是在特殊构造条件下还能够对气体成分、压力和湿度进行控制, 以满足果蔬产品贮藏保鲜的要求。

现代低温贮藏主要包括机械冷藏、机械气调冷藏、机械减压冷藏和机械湿冷冷藏等。

机械冷藏现代制冷之父) ) ) 澳大利亚人詹姆斯#哈里森( James Harrison) , 1851 年在澳大利亚维多利亚州季隆市为世界上第一家制冰厂设计并制造了1 台小型制冷压缩机及其辅助设备和冰池。

这种系统得到迅速发展, 几年之后便出现了采用天然物质( 如锯屑或软木) 隔热而建造的一些机械冷藏库。

1879 年, 冻牛肉从澳大利亚发运到英国, 这是世界上易腐食品第一次成功的长距离海上货运。

不久,用于苹果和梨的大型机械冷藏库就投产了。

这标志着果蔬贮运保鲜进入了现代贮运保鲜的新时代,是果蔬贮运保鲜技术的第一次革命。

机械气调冷藏气调贮藏的研究开始于1916 年, 起源于英国。

1916- 1920 年英国科学家基德和韦斯特根据前人积累经验进行了系统的研究,其研究成果为气调贮藏库之诞生提供了最初的理论基础, 1928 年在英国建立了第一座30 吨苹果气# 6 # 制冷与空调第 8卷调库, 开创了果蔬气调贮藏保鲜的新时代。

机械减压冷藏1957 年, Workman 和Hummel 等同时发现, 一些果蔬在冷藏的基础上加上降低气压的条件, 比常规气调贮藏可明显延长其贮藏寿命。

1966 年, 美国的Burg 等人提出完整的减压贮藏理论和技术,这被认为是果蔬贮藏保鲜的第三次革命。

之后, 许多保鲜专家对多种果蔬进行了实验室减压保鲜研究, 都取得了优于常规气调的效果。

但由于保鲜时需要将真空度降到正常大气压的1/ 8~ 1/ 10 以下,所以库体需承受很大的负压。

由于建造商业减压库需要相当大的投资, 导致国际上至今尚未在商业上得到大规模应用。

机械湿冷冷藏湿冷技术在20 世纪80 年代由英国人发明, 被广泛地应用于需要冷却的各个领域, 特别是水果、蔬菜、花卉的保鲜。

由于其造了低温、高湿( 90%~ 100% ) 的环境, 使蔬菜和花卉得以长期保存而不会失去水分。

在果蔬和花卉的冷却( 预冷) 方法中,湿冷技术更有其独到的优势: ¹相对于一般的空气冷却, 湿冷技术更快而且无干耗。

º相对于水冷却, 湿冷技术可节约80%用水量, 而且不会导致相互污染。

»相对于真空冷却, 湿冷技术的适应范围更广, 而且无干耗。

¼利用湿冷技术的系统相对于所有使用空气冷却器系统而言, 湿冷系统无融霜和除霜过程, 运行更稳定, 更节省能源。

机械冰库冷藏该方式在日本北海道有应用, 主要利用自然冷源。

我国某些地方有利用低谷电( 电价低) 用机械制冷方式制冰蓄冷, 用冰降低贮藏库温度进行果蔬保鲜, 也有利用自然冷源制冰进行保鲜的。

在我国该技术主要研发单位为中国农业大学食品学院。

数字化与智能化控制冷库数字化、智能化监控系统该系统是一个集传感器技术、控制技术、通讯技术和计算机技术于一体的高科技数字化信息监控系统。

它是由温度探头采集部分、数据处理部分和执行电控部分组成。

通过通讯协议实现对冷库的远程设置和集中管理, 其中控制部分的设置参数分为5 类: 压缩机设置参数、除霜控制参数、管理参数、显示管理参数和基本配置参数。

每个子库内的温度探头放置在每个库体的近冷风机回气侧、近冷风机出气侧和冷风机最远点及果箱内, 以此来感应库内温度和实现对整个冷库温度的多点巡检。

温度巡检监控系统由温度传感器、CAN 转换器、温度中央集中管理系统组成。

冷库数字化、智能化控制技术保鲜环境信息采集技术集成针对果蔬保鲜的实际需求, 基于有线和无线2种形式, 进行环境采集传感器、视频信息采集器的选型与集成和开发, 用于环境信息( 环境温度、湿度, O2 浓度, CO2 浓度, 挥发性气体浓度等) 的实时采集与有线和无线传输。

保鲜环境信息分析处理系统集成构建相关的环境信息分析处理模块, 并依据果蔬的生理特性规律及环境条件, 建立用于对所采集的保鲜环境温湿度、O2 浓度、CO2 浓度等环境数据的存储、处理与分析系统, 为数字化控制提供信息支持。

保鲜环境与装置智能化、数字化精确控制与管理系统的集成基于网络协议的计算机分布式控制技术、智能决策管理技术、模型技术等, 建立果蔬低温保鲜智能化、数字控制与管理系统, 实现对保鲜的自动化、网络化、智能化精确控制和管理。

多种技术形式在果蔬保鲜技术方面, 控制温度是最根本的措施。

在温度控制的基础上, 加上温度和气体成分的控制, 可起到保鲜的增效作用。

以往的研究只注重温度和气体成分的一般控制, 在特殊控制保鲜技术方面的研究则很少, 现加强了这方面的研究工作。

在温度方面控制保鲜研究主要包括: 冰温保鲜、湿冷技术、逐步降温、间歇升温、温度波动处理、热激处理、冷激处理、二段温度和微冻保鲜及光合冷藏和低温诱导驯化。

在气调方面特殊控制保鲜研究主要包括: O2和CO2 平衡气调技术、CO2 高净化气调技术、CO2低净化气调技术、超低氧气调技术( ULO) 、减压气调技术( LPCA) 、低乙烯气调技术( LECA) 、快速降温降氧气调技术( RCA) 、动态气调技术( DCA) 、间歇CO2 处理气调技术、间歇升温气调技术( IWCA)、CO2 前处理气调技术、初始氧逆境气调技术( IOS) 、冰温气调技术与光分气调技术。

完善果蔬冷链流通体系为了保持果蔬等鲜活农产品的优良品质, 从商品生产到消费之间需要维持一定低温, 形成从商品生产到销售整个过程的低流通体系, 在流通、贮藏、运输和销售的一系列过程中实行低温保鲜, 以防止果蔬新鲜度和品质下降。

这种用低温冷藏技术连贯的体系称之为冷链保鲜运输体系。

如果冷链系统中任何一环欠缺, 就会破坏整个冷链保藏运输系统的完整实施。

因此, 在未来的较长一段时间内, 实现果蔬的冷链物流仍是今后果蔬流通的重中之重的工作。

低温能抑制切割果蔬的呼吸强度，降低果蔬体内的各种生理生化反应速度，延缓衰老和抑制褐变，延长果蔬的保鲜期，低温也能抑制微生物的生理代谢，从而抑制微生物的生长与繁殖。

董全研究表明大多数酶活性化学反应的温度系数Q10在 2~3 的范围内，这就是说温度每下降 10℃，酶活性就会削弱1/2~1/3【1】。

假设Q10值为 2.5，温度从30℃降到 10℃，食品中的变化幅度可以减少 6.25倍，即允许保藏期约延长 6 倍；另外一方面，任何微生物都有一定的生长和繁殖的温度范围，降温度后，微生物的生理代谢被抑制，微生物的生长与繁殖被抑制。

适宜的冷藏温度对鲜切果蔬十分重要。

一般鲜切果蔬均需要进行低温保鲜。

低温可抑制果蔬呼吸作用与酶的活性，降低各种生理生化反应速度，延缓衰老并抑制褐变，同时也可抑制微生物的活动。

环境温度愈低，果蔬的生命活动进行的就愈缓慢，营养素消耗亦少，保鲜效果愈好。

但当温度降低到某一程度时会发生冷害，即代谢失调，产生异味以及褐变加重等，货架期反而会明显地缩短。

多数科研人员研究认为，鲜切果蔬适合在 0~5℃条件下贮藏。

为保证鲜切果蔬的质量，加工场所的温度控制与贮藏过程中的冷链温度是保鲜成败的关键。

另外，有些微生物在低温条件下仍能迅速生长繁殖，因此，除了结合低温还需要进行其他防腐处理，如酸化处理、添加防腐剂等措施。

低温在加工、贮运中的作用鲜切果蔬在加工、贮藏、运输与销售等过程中都应尽可能保持在一个低温系统中，这样可有效减缓组织新陈代谢速率，延缓组织的代谢分解，使因加工引起的伤呼吸、伤乙烯增加速率尽可能降低到最小程度，同时也可使微生物生长繁殖受到抑制。

低温保藏在鲜切果蔬的危害低温容易造成鲜切果蔬的冷害，与未加工果蔬所不同的是，鲜切果蔬对低温更为敏感，更易发生冷害，董全研究表明大多数鲜切果蔬在 10℃以下时会发生不同程度的冷害，但 10℃以上贮藏微生物的腐败变质及褐变相当严重[。

因此，鲜切果蔬的贮藏宜在低温（4℃）下，既使发生冷害，其程度也比因提高温度而引起的腐败变质要轻得多。

如鲜切哈密瓜和甜瓜的贮藏温度为 4℃，既使 4℃已属这两种瓜的冷害温度。

临界低温高湿保鲜是一种低温保鲜新技术。

采用临界低温高湿贮藏，即控制温度在物料冷害点 0.5~1℃左右和相对湿度为 90%~98%左右的环境中贮藏保鲜果蔬。