鄭恩嵐，梁富浩，林子沁，程錦瀟，王宏宇，姜瑜倩，李喜宏

（天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457）

蘋(píng)果在我國(guó)種植范圍廣、產(chǎn)量大、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，其富含羥基苯甲酸、羥基肉桂酸、兒茶酚、黃烷醇、黃酮醇和花青素等酚類生物活性物質(zhì)，具有抗氧化、抗炎、抗癌、降低膽固醇、降低血糖等作用[1]。鮮切果蔬是經(jīng)過(guò)一定的加工處理所得，在切割處理中細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)受到損傷，胞內(nèi)酚類物質(zhì)溶出，與多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）結(jié)合生成醌類物質(zhì)，并在氧氣的作用下聚合成黑色素[2-3]。過(guò)氧化物酶（peroxidase，POD）是一種耐熱氧化還原酶，可在H2O2存在的情況下催化酚類化合物氧化生成最終的深色色素——黑色素[4]。因此需要適當(dāng)?shù)姆绞揭种芇OD 和PPO 的活性以維持鮮切蘋(píng)果的品質(zhì)。

常見(jiàn)的果蔬保鮮方法屬于化學(xué)方法，如用亞氯酸鈉、亞硫酸鹽[5]浸泡等，雖然成本較低，但常伴有刺激性氣味，化學(xué)殘留問(wèn)題突出，安全性不高，難以被消費(fèi)者所接受。生物保鮮方式具有無(wú)毒無(wú)害等特點(diǎn)，一般都可被生物降解，不會(huì)造成二次污染，但生物保鮮方法的作用研究機(jī)理還不深入，并且受環(huán)境因素的影響較大，限制了其在生產(chǎn)實(shí)踐中廣泛應(yīng)用。物理保鮮技術(shù)相較于化學(xué)方法更安全，具有無(wú)化學(xué)殘留及毒副作用等優(yōu)點(diǎn)，因此，消費(fèi)者更青睞于物理保鮮技術(shù)。物理保鮮方法是利用物理的技術(shù)手段達(dá)到保鮮的目的，其基本原理主要是通過(guò)改變外部環(huán)境，刺激果蔬產(chǎn)品產(chǎn)生抗逆性，使之對(duì)環(huán)境反應(yīng)遲緩，改變果蔬原來(lái)的生理活動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)保鮮[6]。為了更好地開(kāi)發(fā)和利用物理保鮮技術(shù)，促進(jìn)果蔬保鮮技術(shù)發(fā)展，本文對(duì)近年來(lái)物理保鮮技術(shù)在鮮切蘋(píng)果中的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，并指明現(xiàn)存問(wèn)題以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，以期為物理保鮮技術(shù)在果蔬保鮮的研究和開(kāi)發(fā)方面奠定理論基礎(chǔ)及提供技術(shù)支撐。

1 溫度調(diào)控

1.1 熱處理保鮮

熱處理按照加熱方式可分為熱水處理和熱空氣處理。適當(dāng)加熱可以使包括酚酶在內(nèi)的酶類物質(zhì)失去活性，工業(yè)上常采用熱空氣、熱蒸汽、熱漂燙等方法對(duì)果蔬進(jìn)行保鮮[7]。

在熱處理當(dāng)中，溫度控制及暴露時(shí)間的長(zhǎng)短起著至關(guān)重要的作用。一般來(lái)說(shuō)75～95 ℃熱漂燙57 s，可使大部分酶失活；時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，蘋(píng)果質(zhì)地軟化，風(fēng)味降低；時(shí)間過(guò)短，蘋(píng)果表面微生物未能被消滅，加之鮮切后的機(jī)械損傷，會(huì)生成傷乙烯，并會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)呼吸作用增強(qiáng)，氧化產(chǎn)物增多，造成褐變加深。一般來(lái)說(shuō)，熱處理不當(dāng)（溫度過(guò)高或處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)）也可能會(huì)損壞果蔬，即會(huì)出現(xiàn)熱損傷的癥狀，癥狀表現(xiàn)在處理后或是在儲(chǔ)存一段時(shí)間后，通常涉及外部損傷和內(nèi)部損傷，如皮膚褐變，表面點(diǎn)蝕，外皮黑點(diǎn)和莖褐變等[8]。如在Maxin等[9]的研究中發(fā)現(xiàn)，蘋(píng)果在經(jīng)過(guò)50～56 ℃、3～4 min 處理后，表面褐變程度增加，出現(xiàn)點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這實(shí)際在于蘋(píng)果發(fā)生了熱損傷。Kabelitz 等[10]研究發(fā)現(xiàn)將鮮切蘋(píng)果用55 ℃熱水處理0.5、1 min 和2 min 時(shí)外觀護(hù)色效果最好，且褐變指數(shù)與對(duì)照組相比差值為0.75。Shrestha 等[11]用50、60 ℃和70 ℃熱水燙漂鮮切蘋(píng)果3 min，以及用65、75 ℃和85 ℃蒸汽燙漂3 min，發(fā)現(xiàn)隨著水燙漂溫度的升高，色差值增大，溫度達(dá)到70 ℃能夠有效地使酶失活，并且高溫會(huì)導(dǎo)致一些天然色素降解，研究表明在50 ℃時(shí)，其褐變指數(shù)以及色差變化最小。張麗娜[12]將鮮切蘋(píng)果分別置于40、50、60 ℃的水浴中浸泡2 min，發(fā)現(xiàn)在50 ℃時(shí)的褐變程度最低，且可溶性固形物（total soluble solid，TSS）損失最小，香氣成分含量高于對(duì)照組。

1.2 低溫貯藏保鮮

低溫貯藏保鮮是利用低溫環(huán)境降低食品溫度，達(dá)到降低其呼吸強(qiáng)度、降低果蔬的生理代謝、降低相關(guān)代謝酶的活性、延遲衰老[13]、抑制生理生化反應(yīng)和微生物的生長(zhǎng)繁殖、從而延長(zhǎng)食品保藏期的目的，但是低溫也可能會(huì)使果蔬受到冷害，不利于貯藏中果蔬品質(zhì)的保持。低溫可以減緩果實(shí)呼吸速度，因此盡可能使用低的溫度儲(chǔ)存果蔬是有益的。過(guò)冷屬于低溫貯藏的創(chuàng)新方式之一，過(guò)冷是指食物被冷卻到冰點(diǎn)以下而不發(fā)生結(jié)冰的現(xiàn)象。Osuga 等[14]通過(guò)將鮮切蘋(píng)果在-5 ℃下冷藏0、4、7、10 d，發(fā)現(xiàn)在儲(chǔ)藏期間趨向于較高的L*值，較低的褐變指數(shù)以及色差變化小，并且微生物受到抑制，從而褐變情況得到有效抑制。魏敏等[15]研究表明低溫可有效抑制PPO、POD、苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonialyse，PAL）活性，且在6 ℃時(shí)的褐變情況以及對(duì)鮮切蘋(píng)果的傷害較低。此外，Roversi 等[16]通過(guò)在不同溫度下將鮮切蘋(píng)果儲(chǔ)藏30 d，發(fā)現(xiàn)在4 ℃時(shí)鮮切蘋(píng)果的外觀保持效果最好。

熱處理的有效性主要取決于水溫，其次與孵育時(shí)間有關(guān)，不正確的使用會(huì)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失，產(chǎn)生不良的風(fēng)味以及顏色和食品的感官特性惡化；而低溫貯藏的有效性在于溫度，不同的果蔬適宜的保存條件不同，不正確的貯藏條件會(huì)使果蔬產(chǎn)生冷害和凍害，造成不可逆的損傷，從而影響果蔬品質(zhì)。

2 氣調(diào)保鮮

氣調(diào)貯藏是當(dāng)前最先進(jìn)的果蔬貯藏技術(shù)之一，其本質(zhì)是在低溫基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整包裝內(nèi)氣體成分和比例來(lái)延長(zhǎng)食品貨架期的技術(shù)[17]。主要是利用降低氧氣濃度、提高二氧化碳濃度或是降低氧氣濃度、提高氮?dú)鉂舛鹊姆绞降?，達(dá)到抑制乙烯的生成以及預(yù)防病害產(chǎn)生，起到延長(zhǎng)產(chǎn)品老化的過(guò)程而達(dá)到延長(zhǎng)產(chǎn)品貨架期的目的[18]。然而，根據(jù)氣體成分和儲(chǔ)存條件的不同，單個(gè)水果類型對(duì)包裝氣體中氣體成分的響應(yīng)差異很大。

Rux 等[19]指出4 ℃下，將蘋(píng)果切片置于4%抗壞血酸溶液中浸泡后，體積分?jǐn)?shù)為0%的氧氣和20%的二氧化碳更有利于控制褐變，但會(huì)對(duì)香氣造成不利影響且在儲(chǔ)存10 d 后呼吸急劇增加。Li 等[20]研究發(fā)現(xiàn)將蘋(píng)果暴露于氧氣含量為75%環(huán)境中進(jìn)行短期處理1 h時(shí)，蘋(píng)果表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化能力，并且其外觀品質(zhì)保存較好。Cortellino 等[21]證實(shí)了體積分?jǐn)?shù)為1%～5%的氧氣含量能夠有效地減緩呼吸速率，此外氬氣和二氧化碳混合也可控制乙烯的產(chǎn)生以及保持果實(shí)硬度，褐變情況也會(huì)得到有效控制。

3 光電保鮮技術(shù)

3.1 紫外輻射

紫外線殺菌技術(shù)是一種非電離輻射技術(shù)，其實(shí)質(zhì)是利用適當(dāng)波長(zhǎng)的紫外線破壞機(jī)體細(xì)胞中DNA 或RNA 的分子結(jié)構(gòu)，造成生長(zhǎng)性細(xì)胞死亡，從而達(dá)到殺菌消毒的效果。紫外線（ultraviolet，UV）是指電磁波譜中存在于X射線（200 nm）和可見(jiàn)光（400 nm）之間的一個(gè)波段。它通常分為3 個(gè)波段：長(zhǎng)波長(zhǎng)（UV-A）、中波長(zhǎng)（UV-B）和短波長(zhǎng)（UV-C），用于鮮切蘋(píng)果保鮮的紫外線波段常是短波長(zhǎng)[22-23]。

研究發(fā)現(xiàn)，UV-C 對(duì)于鮮切蘋(píng)果的保鮮效果取決于多個(gè)方面。不僅取決于輻照劑量、輻照時(shí)間，還取決于蘋(píng)果的種類、成熟度等。此外，UV-C 也有其不可避免的缺點(diǎn)，即在于穿透力低，無(wú)法殺滅芽孢[24]。研究數(shù)據(jù)表明，在輻射時(shí)間一定的低劑量UV-C 的照射下，能夠有效地殺死或抑制蘋(píng)果中腐霉微生物的生長(zhǎng)繁殖，從而維持鮮切蘋(píng)果的抗壞血酸、可滴定酸和可溶性固形物含量，抑制微生物生長(zhǎng)和果汁泄露，從而延長(zhǎng)鮮切蘋(píng)果的貯藏時(shí)間。Manzocco 等[25]研究表明低強(qiáng)度的UV-C光處理即可滿足所需的殺菌效果；經(jīng)過(guò)光處理后顯著降低了鮮切蘋(píng)果片的褐變程度，但曝光時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致UV-C 光處理抑制酶促褐變的程度降低。Gra?a等[26]的研究結(jié)果也證實(shí)了這一觀點(diǎn)，在4 ℃下，1.0 kJ/m2的UV-C 照射時(shí)鮮切蘋(píng)果褐變情況顯著降低。Du等[27]指出鮮切蘋(píng)果在UV-C 輻射劑量為100 mW/cm2和0.1 g/L 槲皮素溶液中浸泡后，對(duì)微生物的殺滅效果更好，PPO 活性得到有效抑制，褐變指數(shù)更低，此外確定光處理與槲皮素涂層的組合可將蘋(píng)果的外觀特征延長(zhǎng)至10 d。

紫外輻射技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于使用此種方式保鮮，可將果蔬中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和感官特性高度保留，且對(duì)于微生物的滅活率也較高；然而紫外線對(duì)食品的滲透率低，并且在質(zhì)地厚重、不透明食品中的應(yīng)用受到限制。

3.2 等離子體

等離子體是由部分電子被剝奪后的原子及原子團(tuán)被電離后產(chǎn)生的正負(fù)離子組成的離子化氣體狀物質(zhì)；當(dāng)氣體與放電物質(zhì)接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生由帶電粒子、自由基和一些輻射等非常活潑的化學(xué)物質(zhì)組成的光流[28]，等離子體是食品科學(xué)中用于微生物滅活的最新技術(shù)之一。近年來(lái)，將等離子技術(shù)運(yùn)用于食品保鮮技術(shù)已經(jīng)受到更多關(guān)注。然而，迄今為止，對(duì)于等離子體處理過(guò)程中是否形成有毒化學(xué)物質(zhì)的研究有限，對(duì)于其運(yùn)用在食品中的安全性還未得到廣泛驗(yàn)證[29]。

Farias 等[30]研究發(fā)現(xiàn)等離子體激發(fā)頻率在200 Hz時(shí)對(duì)鮮切蘋(píng)果塊中的PPO 活性降低幅度最大，但會(huì)增加POD 活性和總酚類物質(zhì)的含量。Perinban 等[31]的研究也證實(shí)了這一觀點(diǎn)，但總酚含量無(wú)顯著變化；并且在活化時(shí)間為30 min 的樣品在儲(chǔ)存結(jié)束時(shí)的過(guò)氧化物酶活性最低，較高的活化時(shí)間≥45 min 會(huì)對(duì)鮮切蘋(píng)果品質(zhì)造成不利影響。Tappi 等[32]指出冷氣體等離子體處理效果與蘋(píng)果品種密切相關(guān)，褐變指數(shù)不與處理時(shí)間成正比，但經(jīng)過(guò)處理后的樣品會(huì)降低蘋(píng)果的褐變程度。

3.3 脈沖光保鮮技術(shù)

脈沖光（pulsed light，PL）作為新興的非熱食品加工技術(shù)，可以產(chǎn)生短而強(qiáng)烈的廣光譜白光，紫外線、可見(jiàn)光和紅外波長(zhǎng)都包含在此光譜中[33]。脈沖光作為一種多靶點(diǎn)技術(shù)，在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)比連續(xù)紫外光更有效地滅活微生物，與紫外線有類似的作用，脈沖光同樣可以誘導(dǎo)許多有益健康的植物化學(xué)物質(zhì)合成，從而提高植物的抗氧化能力[34]。此外，脈沖光保鮮技術(shù)也有一定的局限性。脈沖光的有效性基于多種因素，如劑量的變化、照射距離、閃光次數(shù)、樣品的傳播載體等，因此投資成本高、儀器照射燈壽命短以及臭氧氣味的形成是使用該技術(shù)相關(guān)的主要缺點(diǎn)[35]。

Kriaa 等[36]研究結(jié)果表明脈沖電場(chǎng)處理對(duì)干燥蘋(píng)果片顏色的影響不顯著，但會(huì)改變細(xì)胞形態(tài)。Ignat等[37]指出鮮切蘋(píng)果暴露在低強(qiáng)度脈沖光（17.5 kJ/m2）和更大電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)會(huì)在儲(chǔ)存過(guò)程中降低微生物的生長(zhǎng)率，在高劑量的電場(chǎng)強(qiáng)度（157.5 kV/m）下可觀察到明顯褐變、外觀組織和風(fēng)味也受到負(fù)面影響。Avalos等[38]報(bào)道脈沖光能量在高達(dá)16 J/cm2時(shí)可以有效防止鮮切蘋(píng)果中的褐變情況，并能夠更好地保持抗氧化能力和類黃酮含量。

脈沖光保鮮技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)即在于能更好地保留營(yíng)養(yǎng)，可以減少食物過(guò)敏原和抗?fàn)I養(yǎng)因子，然而長(zhǎng)時(shí)間暴露在高電場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生熱量，使得溫度升高，會(huì)在一定程度上影響果蔬保鮮的有效性，并且果蔬中的成分也會(huì)影響保鮮效果。

4 其他物理保鮮技術(shù)

4.1 超聲波輔助技術(shù)

超聲波因其物理和化學(xué)作用而廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)。超聲波在食品工業(yè)中有大量的潛在應(yīng)用，如干燥、降解、提取、增強(qiáng)穩(wěn)定性、食品保鮮等[39-43]。超聲波輔助技術(shù)在食品應(yīng)用中的有效性主要?dú)w因于空化力，空化力被描述為液體介質(zhì)中充滿氣體或蒸汽的氣泡的形成、生長(zhǎng)和崩潰，由聲波通過(guò)產(chǎn)生的壓力波動(dòng)產(chǎn)生[44]。此外，Jang 等[45]通過(guò)將超聲和抗壞血酸對(duì)鮮切蘋(píng)果貯藏過(guò)程中對(duì)POD 和PPO 的活性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)超聲和抗壞血酸聯(lián)合處理會(huì)使蘋(píng)果氧化褐變的幾種酶受到抑制，其中二酚酶的抑制效果更強(qiáng)，POD 的活性顯著降低，并且不會(huì)使蛋白質(zhì)變性。

4.2 藍(lán)光LED 保鮮技術(shù)

運(yùn)用紫外線進(jìn)行食品保鮮已被證實(shí)是有效的技術(shù)手段，然而，紫外線暴露會(huì)傷害人體的皮膚和眼睛。因此，可見(jiàn)光LED 的使用逐漸成為UV-C 的替代技術(shù)。在Ma 等[46]的研究中，以藍(lán)光LED 為研究對(duì)象，研究了藍(lán)光LED 對(duì)瓦倫西亞橙中主要的9 種類胡蘿卜素的影響，發(fā)現(xiàn)藍(lán)光LED 光處理會(huì)誘導(dǎo)葉綠素的積累，并在體外顯著改變了黃酮中的類胡蘿卜素的組成。此外，Hyun 等[47]通過(guò)將藍(lán)光LED 與抗菌劑以及天然光敏劑聯(lián)合使用對(duì)鮮切蘋(píng)果和櫻桃番茄中大腸桿菌的抑制效果進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)藍(lán)光LED 可使抗菌劑或光敏劑的效果增強(qiáng)；藍(lán)光LED 與抗菌劑或香芹酚聯(lián)合使鮮切蘋(píng)果和櫻桃番茄中的微生物生長(zhǎng)情況得到抑制，從研究結(jié)果中表明此種處理方式可以延長(zhǎng)鮮切果蔬的貯藏期，且不會(huì)引起顏色的改變。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

對(duì)于物理保鮮技術(shù)在鮮切蘋(píng)果的應(yīng)用研究已從顏色、質(zhì)地發(fā)展到深層的水分含量以及組織結(jié)構(gòu)，各項(xiàng)技術(shù)的理論依據(jù)日趨成熟。其中，熱溫度處理成本低，操作簡(jiǎn)單，但處理溫度應(yīng)適宜，溫度過(guò)低可能使其發(fā)生冷害凍害，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致蘋(píng)果營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的流失；氣調(diào)保鮮效果好，但投入成本以及維護(hù)費(fèi)用都較高；光電技術(shù)殺菌效果好，但成本高昂且應(yīng)用研究還不成熟。隨著科技的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，物理防褐變會(huì)更加成熟。此外，鮮切果蔬保鮮是一項(xiàng)系統(tǒng)復(fù)雜的技術(shù)，未來(lái)不僅僅只依靠物理手段，還要和化學(xué)生物技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，按照不同果蔬生理特性的差異和不同保鮮方法的優(yōu)勢(shì)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，起到取長(zhǎng)補(bǔ)短的作用，以期更好地維持鮮切果蔬貯藏期品質(zhì)，延長(zhǎng)貨架期。