高壓處理技術(shù)在鮮切果蔬保鮮中應(yīng)用的研究進(jìn)展

于皎雪 ，胡文忠 *，趙曼如 ，郝可欣 ，管玉格, ，高紅豆

1. 大連民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院（大連 116600）；2. 生物技術(shù)與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（大連 116600）；3. 大連理工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院（大連 116024）

鮮切果蔬是以新鮮果蔬為原料，經(jīng)清洗、去皮、切割或切分、修整、包裝等加工過程而制成的100%可食的即食新鮮果蔬產(chǎn)品[1]。鮮切果蔬20世紀(jì)50年代起源于美國，我國2000年開始起步，近幾年發(fā)展迅速。鮮切果蔬在保持其本身的新鮮度和風(fēng)味的同時(shí)還具有健康、方便、營養(yǎng)的優(yōu)點(diǎn)，近年來由于消費(fèi)者對(duì)新鮮、天然產(chǎn)品的需求以及生活方式的改變，鮮切果蔬深受世界各地消費(fèi)者的喜愛[2]。然而鮮切后的果蔬由于受到機(jī)械損傷導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物流出，促進(jìn)了組織褐變、細(xì)胞衰老、質(zhì)構(gòu)劣變以及微生物生長繁殖，使新鮮果蔬營養(yǎng)流失、風(fēng)味損失，從而大大降低了鮮切果蔬的整體品質(zhì)，并導(dǎo)致營養(yǎng)和商業(yè)價(jià)值的降低[3]。因此鮮切果蔬的保鮮技術(shù)以及如何延長其貨架期成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。

高壓處理（High pressure processing，HHP），又稱高靜水壓，一般壓力范圍在50～1 000 MPa之間，是一種新興的、非熱加工物理保鮮技術(shù)，近年來被廣泛用于鮮切果蔬領(lǐng)域[4]。近年來，國內(nèi)外的研究表明，高壓處理技術(shù)可改善鮮切果蔬的口感和風(fēng)味，使其在較長的貯藏中保持較好的感官品質(zhì)[5-6]；并通過損傷細(xì)菌、真菌等有害微生物的細(xì)胞膜通透性和離子交換功能而減弱微生物對(duì)壓力的抗性，增強(qiáng)鮮切果蔬自身的防御能力，從而降低貯藏過程中病害的發(fā)生，提高鮮切果蔬的貯藏品質(zhì)[7-8]。另外，高壓處理技術(shù)與其他保鮮技術(shù)相比還有著成本低廉的優(yōu)勢(shì)，因此其在食品加工領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

1 高壓處理技術(shù)

高壓處理技術(shù)主要通過破壞微生物細(xì)胞膜和細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)而改變其正常的生理功能和遺傳機(jī)制，最終達(dá)到較好的滅菌的效果。張學(xué)杰等[9]研究得到壓力與保壓時(shí)間的最佳組合：200 MPa，20 min，該處理下的鮮切生菜其菌落總數(shù)和大腸菌群分別降低了0.42和0.71 log CFU/g，由于大腸菌群對(duì)壓力的敏感性較高，因此其下降的數(shù)量最多，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)合適的壓力和保壓時(shí)間對(duì)于降低鮮切生菜微生物方面有顯著的協(xié)同作用。孫兆遠(yuǎn)等[10]以蓮藕為材料，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定400 MPa超高壓為殺菌的最優(yōu)條件，此條件下鮮切蓮藕中的菌落總數(shù)為60.3 CFU/g。汪薇等[11]在顯微下觀察得到，500 MPa高壓處理對(duì)鮮切蓮藕微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞作用顯著，致使微生物生長速度緩慢，取得了較好的殺菌效果。另外，從現(xiàn)有的報(bào)道來看，不同的壓力處理鮮切果蔬10 min取得的抑菌效果比較理想，如300 MPa可顯著抑制鮮切雪蓮果微生物的生長[12]；550 MPa處理鮮切南瓜后，其表面細(xì)菌、霉菌和酵母菌未檢出[13]；600 MPa還可將鮮切哈密瓜[14]和鮮切山藥[15]表面的微生物全部殺死。

高壓處理除了殺菌效果顯著外，還通過影響多酚氧化酶、過氧化物酶和苯丙氨酸解氨酶等褐變相關(guān)酶的活性而影響鮮切果蔬的褐變程度，且PPO是導(dǎo)致大部分鮮切果蔬褐變的主要作用酶[16]。侯會(huì)絨等[17]以蓮藕為材料，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定400 MPa超高壓為滅酶最優(yōu)條件，此條件下鮮切蓮藕的PPO酶活力為9.81 U/（min·g）。郭淼等[18-19]結(jié)果表明400 MPa以上的超高壓可將鮮切冬瓜保鮮期延長至9 d，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)500 MPa超高壓通過破壞鮮切甜瓜PPO和POD酶分子空間結(jié)構(gòu)降低二者的活性，從而避免酶促褐變的發(fā)生，有效減少鮮切甜瓜營養(yǎng)物質(zhì)損失同時(shí)維持其儲(chǔ)藏期間的亮度，大大提高了鮮切甜瓜的商業(yè)價(jià)值。韓文娥[20]研究100～600 MPa超高壓對(duì)鮮切馬鈴薯品質(zhì)的影響，結(jié)果得到超高壓主要通過抑制PPO、POD和PAL三種酶活性降低產(chǎn)品的褐變，并且超過400 MPa的超高壓褐變度上升趨勢(shì)緩慢。

此外，高壓處理對(duì)鮮切果蔬的品質(zhì)及抗氧化活性也有一定的影響。張學(xué)杰等[21]研究得到50 MPa，5 min高壓處理，可有效維持鮮切生菜的清香氣味和脆度，提高葡萄糖、果糖含量和FRAP總抗氧化能力，提高鮮切生菜的甜度，改善口感并保持較高的抗氧化活性。趙電波等[12]采用不同壓力（100，200，300，400和500 MPa）對(duì)鮮切雪蓮果進(jìn)行處理，結(jié)果表明300 MPa處理10 min能更好地避免雪蓮果原有營養(yǎng)物質(zhì)VC、可滴定酸、TSS含量流失，提高貯藏期鮮切雪蓮果的感官品質(zhì)和食用品質(zhì)。林怡等[22]結(jié)果證明400 MPa對(duì)鮮切蘋果片色澤有較好的保持作用。周春麗等[13]研究表明550 MPa處理鮮切南瓜10 min后，其醇類、烯類等揮發(fā)性成分及總酚等品質(zhì)指標(biāo)無顯著變化，從而說明此種技術(shù)可有效維持鮮切南瓜營養(yǎng)品質(zhì)和獨(dú)有的特征風(fēng)味。孫雅馨等[23]發(fā)現(xiàn)100和200 MPa均能取得較好的保鮮效果，而300～600 MPa通過改變鮮切胡蘿卜細(xì)胞內(nèi)的果膠組成，即減少水溶性果膠含量，增加堿溶性果膠，進(jìn)而提高果膠甲酯酶活性和相對(duì)電導(dǎo)率，改變細(xì)胞膜通透性和細(xì)胞壁果膠組成，進(jìn)而導(dǎo)致鮮切胡蘿卜硬度大大下降。縱偉等[24]研究發(fā)現(xiàn)600 MPa高壓處理可有效地抑制鮮切獼猴桃多聚半乳糖醛酸酶活性而減緩果膠分解速度，維持鮮切獼猴桃貯藏期硬度不變，同時(shí)有效控制VC降解速度，可較好地保持鮮切獼猴桃的營養(yǎng)風(fēng)味。另外，馬濤等[25]通過透射電子顯微鏡觀察到，1 200 MPa處理后的鮮切胡蘿卜細(xì)胞壁破裂嚴(yán)重且組織排列散亂，果膠降解程度較大；處理樣品由于硬度下降較大導(dǎo)致汁液流失嚴(yán)重，從而對(duì)鮮切胡蘿卜品質(zhì)損壞嚴(yán)重且不可逆轉(zhuǎn)。結(jié)合以上各項(xiàng)的研究得到，低壓可有效地維持鮮切果蔬自身特有的質(zhì)地、香氣、風(fēng)味、色澤等，保持感官品質(zhì)穩(wěn)定的同時(shí)降低營養(yǎng)物質(zhì)流失的速度。而壓力過高，鮮切果蔬細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞和內(nèi)部組織的改變，導(dǎo)致鮮切果蔬的硬度大大下降。

目前單一高壓處理主要應(yīng)用于生菜[9,21]、胡蘿卜[23]、雪蓮果[12]、蓮藕[10-11,17]、蘋果[22]、冬瓜[19]、馬鈴薯[20]、南瓜[13]、獼猴桃[24]、哈密瓜[14]和山藥[15]等鮮切果蔬，主要提高了果實(shí)抗性和抗氧化活性，增強(qiáng)了果實(shí)抗病能力（如黑斑病、白腐?。?。而單一高壓處理雖殺菌效果顯著，但其保鮮效果畢竟有限，需要聯(lián)合一些其他的保鮮方法進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

1.1 高壓復(fù)合保鮮技術(shù)

目前高壓聯(lián)合的保鮮技術(shù)主要有高壓氣體（高壓二氧化碳、高壓氬氣、高壓氮?dú)猓┘案邏郝?lián)合酸性電解水。高壓氣體主要是降低乙烯從而延遲果實(shí)成熟，保持果實(shí)營養(yǎng)物質(zhì)的完整性，提高鮮切果蔬貯藏品質(zhì)。而高壓聯(lián)合酸性電解水大大地提高鮮切果蔬生物安全性，同時(shí)增強(qiáng)鮮切果蔬防御能力。

1.1.1 高壓二氧化碳

高壓二氧化碳（High pressure carbon dioxide，HPCD）在處理過程中，鮮切果蔬通常在高于臨界點(diǎn)（30.9 ℃、7.4 MPa）的溫度/壓力條件下與加壓CO2接觸，形成一種高壓高酸環(huán)境，最終達(dá)到較好的保鮮目的，是一種用于新鮮果蔬應(yīng)用潛力較高的非熱技術(shù)[26-27]。侯志強(qiáng)等[28-29]將HPCD技術(shù)應(yīng)用于鮮切青菜和鮮切哈密瓜，結(jié)果表明HPCD除了降低二者表面的細(xì)菌總數(shù)，還對(duì)PPO、POD等內(nèi)源酶有效鈍化，提高鮮切青菜的葉綠素含量進(jìn)而使其更為鮮綠，大大延長了二者的貨架期。Bi等[30]和Spilimbergo等[31]將HPCD保鮮技術(shù)應(yīng)用于鮮切胡蘿卜，結(jié)果發(fā)現(xiàn)HPCD對(duì)鮮切胡蘿卜需氧菌、總大腸菌群、酵母菌和霉菌有顯著的抑菌作用，同時(shí)保持硬度、多酚類化合物、類胡蘿卜素及抗氧化能力，提高PPO和POD，降低PME酶活性，大大提高鮮切胡蘿卜微生物安全進(jìn)而延長鮮切胡蘿卜保質(zhì)期。另外，F(xiàn)errentino等[32]發(fā)現(xiàn)HPCD和高功率超聲聯(lián)合處理（HPCD+HPU）也可以有效殺滅天然微生物菌群，大大提高抑菌效果。

1.1.2 高壓惰性氣體（氬氣和氮?dú)猓?/p>

氬分子和氮分子本身具有減少微生物生長的作用，而氬氣和氮?dú)庠谝欢ǖ膲毫蜏囟认屡c鮮切果蔬中的水分子結(jié)合成氣體化合物，該氣體化合物可降低組織內(nèi)水分活度和酶活性，進(jìn)而降低鮮切果蔬生理代謝強(qiáng)度，提高鮮切果蔬產(chǎn)品質(zhì)量同時(shí)達(dá)到一定的保鮮效果。吳志霜等[33]比較了高壓氬氣和高壓氮?dú)鈱?duì)鮮切蘋果的保鮮效果，比較得到前者對(duì)鮮切蘋果保鮮效果較優(yōu)，降低乙烯生成量，減緩果實(shí)的成熟和衰老；氬氣水合物和組織內(nèi)部留存的氬氣大大抑制PPO活性，防止褐變反應(yīng)的發(fā)生和酚類物質(zhì)的氧化，較好地保持了鮮切蘋果的亮澤和營養(yǎng)品質(zhì)。高壓氬氣對(duì)鮮切菠蘿的鐵氧還原力（FRAP）下降有明顯抑制作用，且高壓（150 MPa）氬氣在兩周內(nèi)有效抑制鮮切蘋果微生物的生長[34-35]。Xu等[36]研究得到加壓混合氬氮和單加氬處理對(duì)保持鮮切馬鈴薯品質(zhì)的效果優(yōu)于單獨(dú)加壓氮處理，有效地延緩水分、抗壞血酸、色澤和硬度的損失，明顯抑制呼吸速率，還可以抑制膜氧化，保持細(xì)胞完整性，且處理過的鮮切馬鈴薯中的微生物數(shù)量顯著減少。此外，高壓（120 MPa）氮?dú)馀c浸泡液（0.3%抗壞血酸、0.5%氯化鈣）的聯(lián)合處理，保持鮮切梨在貯藏過程中良好的感官品質(zhì)，貨架期延長至14 d[37]。許牡丹等[38]研究表明，高壓協(xié)同混合氣體（CO2和N2）有效保持鮮切雪蓮果整體色澤，這可能是總酚含量減少且PPO活性降低導(dǎo)致酶促反應(yīng)減弱的原因；較好地維持鮮切雪蓮果中低聚果糖（FOS）含量和pH，顯著減少M(fèi)DA含量和細(xì)胞滲透率，降低膜脂化和細(xì)胞損害程度，最大限度保持營養(yǎng)完整性。

1.1.3 超高壓聯(lián)合微酸性電解水

酸性電解水是一種新型殺菌劑，電解稀鹽溶液產(chǎn)生的氯氣和多種次氯酸鹽能有效地殺滅鮮切果蔬的各種微生物。最新探究得到，超高壓與酸性電解水結(jié)合對(duì)鮮切胡蘿卜和鮮切蘋果的最佳殺菌組合為400 MPa超高壓+微酸性電解水，這種組合處理后鮮切胡蘿卜中大腸桿菌未檢出，而鮮切蘋果中僅少量檢出，二者組合大大提高了殺菌效率[39]。

2 展望

高壓處理作為一種物理處理手段，具有操作方便、無化學(xué)殘留、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，符合人們追求“天然、健康”的理念，在鮮切果蔬領(lǐng)域具有較大的優(yōu)勢(shì)和研究潛力。目前國內(nèi)外研究表明單一高壓處理殺菌效果顯著，但其殺菌機(jī)理并不完善，需要進(jìn)一步加以完善且壓力過高會(huì)損傷鮮切果蔬的組織結(jié)構(gòu)，造成硬度下降，VC和糖類等營養(yǎng)物質(zhì)損失。而高壓復(fù)合保鮮技術(shù)如高壓氣體和高壓聯(lián)合殺菌劑處理，前者具有較強(qiáng)的抑菌性同時(shí)不會(huì)損傷果實(shí)的完整性并保證營養(yǎng)物質(zhì)不流失，后者殺菌效率大大高于單一的高壓處理，但二者研究尚不深入，與聯(lián)合其他種類的氣體（如 氖、氪、氙、氡等）和殺菌劑（如堿性電解水，臭氧水，次氯酸鈉等）的保鮮效果如何，還需要進(jìn)一步探索。另外，高壓與生物保鮮技術(shù)（天然植物提取物、生物拮抗菌、可食性涂膜等）結(jié)合的保鮮技術(shù)還未見報(bào)道。因此今后應(yīng)主要從保鮮技術(shù)的作用機(jī)理出發(fā)，開發(fā)更加高效、安全、無污染的復(fù)合保鮮技術(shù)。