發(fā)光二極管光照食品保鮮技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展及展望

董俊岑，高溯楠，陳健初

（浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，浙江杭州 310058）

光照是影響食品儲(chǔ)藏過(guò)程中生理、品質(zhì)變化的重要因素之一。不同于穿透性差的UV光[1]、成本高昂的脈沖光[2]以及有重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)的低壓汞燈[3]等，可見(jiàn)光范圍內(nèi)的LED光可以低安全隱患、高效地發(fā)揮作用。適當(dāng)?shù)腖ED光照有助于果蔬品質(zhì)的維持，使其具有更好的耐儲(chǔ)性和商品性[4]。已有相關(guān)實(shí)驗(yàn)證實(shí)LED光照射可以有效殺死煮熟雞肉表面[5]、哈密瓜表皮[6]、牛奶[7]、鮮切菠蘿[8]等冰箱儲(chǔ)存食品中存在的細(xì)菌；可以通過(guò)減緩乙烯產(chǎn)生速率，提高食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值以及維持食品感官品質(zhì)等途徑來(lái)調(diào)節(jié)食物儲(chǔ)藏過(guò)程中的品質(zhì)變化，從而延長(zhǎng)對(duì)應(yīng)食品的儲(chǔ)藏期。但目前國(guó)內(nèi)對(duì)于LED光照保鮮的研究還處于探索階段，相關(guān)創(chuàng)新性的研究、文獻(xiàn)綜述都鮮有報(bào)道[9?10]。本文論述了LED技術(shù)特征及在食品保鮮中的相關(guān)機(jī)理，LED運(yùn)用在食品保鮮領(lǐng)域中存在的問(wèn)題，并最后提出了LED保鮮技術(shù)在食品中應(yīng)用的未來(lái)展望，為相關(guān)研究者提供參考。

1 LED技術(shù)概述

LED是一種可以直接將電轉(zhuǎn)化成光的固態(tài)半導(dǎo)體元件，能夠發(fā)出多種顏色的單色光[11]，同時(shí)具有電壓低、體積小、壽命長(zhǎng)、操作簡(jiǎn)單、成本低廉、無(wú)毒害及殘留物等優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)于食品消費(fèi)中安全、環(huán)保的需求[3?4]。此外，LED光質(zhì)純凈，波長(zhǎng)類(lèi)型豐富，可以根據(jù)需要組合成復(fù)合光，使特定波長(zhǎng)的光均勻照射農(nóng)作物。這也正是常規(guī)照明設(shè)備不具有的功能[5?6]。因此LED光照技術(shù)近年來(lái)受到食品保鮮領(lǐng)域的重視[7]。

LED的發(fā)光效率很高，但是在LED發(fā)光時(shí)，在其p-n結(jié)處會(huì)產(chǎn)生大量熱量，從而降低其發(fā)光效率[3]。因此，對(duì)使用中的LED設(shè)備等進(jìn)行及時(shí)冷卻十分關(guān)鍵。LED工作時(shí)自身的能量損失較低，且紅外輻射形式的輻射熱低，可減少熱量對(duì)食物或植物質(zhì)量的不良影響，進(jìn)而可以在較低溫度下有較高的工作效率并保障食品的原有質(zhì)量[12?13]，這些特征均表明，LED在冷鏈運(yùn)輸和低溫儲(chǔ)存過(guò)程中具有廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)際價(jià)值，同時(shí)在節(jié)約能源和降低成本方面具有較大的潛力，現(xiàn)在應(yīng)該考慮如何進(jìn)一步開(kāi)發(fā)該技術(shù)以滿(mǎn)足食品工業(yè)的需求。

2 保鮮機(jī)理及應(yīng)用

2.1 抑制食品表面微生物生長(zhǎng)

Ghate等[8]研究表明LED照射可以通過(guò)光催化滅活以及光動(dòng)力學(xué)滅活途徑對(duì)于食源性致病菌進(jìn)行抑制。當(dāng)特定波長(zhǎng)的光照射細(xì)菌細(xì)胞時(shí)，細(xì)胞產(chǎn)生的內(nèi)源性卟啉有助于形成導(dǎo)致細(xì)胞死亡的活性氧（ROS）[14]，如超氧陰離子、脂質(zhì)過(guò)氧化物、羥基自由基和單態(tài)氧等。ROS可能攻擊細(xì)胞組件，如DNA、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)，從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡[15]。故通過(guò)該機(jī)理，LED可用于抑制食品表面的細(xì)菌生長(zhǎng)。

目前研究人員主要通過(guò)405、460 nm藍(lán)光和520 nm綠光波段的LED光照射處理食物表面，針對(duì)蠟樣芽胞桿菌、沙門(mén)氏菌、李斯特桿菌、金黃色葡萄球菌、副溶血性弧菌等食源性致病菌的抑制能力進(jìn)行相關(guān)研究，并證實(shí)了這些波長(zhǎng)光的抑菌作用[16?17]。同時(shí)，基于多項(xiàng)LED藍(lán)光的抑菌實(shí)驗(yàn)，Wang等[18]總結(jié)證明指出，在病原微生物中存在內(nèi)源性的光敏發(fā)色團(tuán)，而400～470 nm的藍(lán)光能針對(duì)這類(lèi)微生物發(fā)揮明顯的滅活功效。

LED抑制微生物生長(zhǎng)的作用機(jī)制首先被運(yùn)用到鮮切水果保鮮中。Kim等[19]為解決鮮切水果易受溫度波動(dòng)而引起微生物生長(zhǎng)的問(wèn)題，針對(duì)鮮切木瓜容易感染沙門(mén)氏菌的現(xiàn)象展開(kāi)研究。研究人員發(fā)現(xiàn)，處于冷藏條件的鮮切木瓜經(jīng)過(guò)405 nm波長(zhǎng)的LED光照射36～48 h（1.3～1.7 kJ/cm2）后，木瓜表面的沙門(mén)氏菌含量出現(xiàn)明顯下降，相比無(wú)LED光照射以及其他溫度條件減少0.3～1.3 lg CFU/cm2（P<0.05），且不改變木瓜其他感官品質(zhì)，有助于降低沙門(mén)氏菌的致病風(fēng)險(xiǎn)。該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究證實(shí)在低溫條件下405 nm波長(zhǎng)的LED光對(duì)于鮮切芒果表面的O157:H7大腸桿菌、單增李斯特菌和沙門(mén)氏菌，有著相似的滅活效果[20]。此外，460 nm的LED也被證實(shí)可以運(yùn)用到鮮切菠蘿的保鮮中，但對(duì)于菠蘿的顏色會(huì)有一定的影響[8]。

光照抑菌的效果同樣在一些肉制品和乳制品的保鮮研究中被證實(shí)。Li等[21]發(fā)現(xiàn)，在三文魚(yú)儲(chǔ)存和加工環(huán)境中使用405 nm波長(zhǎng)的LED光照射可以最大限度地減少單增李斯特菌從食物接觸面到食品的交叉污染。而Kim等[5]證明用405 nm波長(zhǎng)的LED光照射能有效地減少低溫下雞胸肉表面的腸桿菌菌落數(shù)。Srimagal等[7]證明在13.8℃恒溫培養(yǎng)條件下，用405 nm波長(zhǎng)的LED光照射處理牛奶37.8 min可以獲得最佳滅菌效果和感官品質(zhì)，同時(shí)顯著延長(zhǎng)了牛奶的貨架壽命，經(jīng)LED光照射處理后牛奶的貨架壽命為9 d，約為未處理對(duì)照樣品的兩倍。類(lèi)似的，Hyun等[22]也發(fā)現(xiàn)450～470 nm的LED可通過(guò)破壞細(xì)胞膜來(lái)抑制切片奶酪包裝上的病原體。

基于以上研究發(fā)現(xiàn)，針對(duì)較多種類(lèi)的食品LED都具有較好的滅菌效果。但也有研究表明，LED照射對(duì)于食品本身色澤會(huì)有所影響[8]，對(duì)食品中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也可能存在破壞作用[23?24]。因此，在應(yīng)用LED照射技術(shù)來(lái)抑制食物表面微生物生長(zhǎng)時(shí)應(yīng)在考慮食品表面細(xì)菌生長(zhǎng)情況外，充分考慮食品中主要營(yíng)養(yǎng)成分以及食品色澤的變化情況，探究是否能外源添加相關(guān)成分來(lái)進(jìn)一步增強(qiáng)抑菌效果。

2.2 減緩果蔬產(chǎn)品乙烯產(chǎn)生及呼吸速率

張娜等[25]研究發(fā)現(xiàn)，625 nm波長(zhǎng)的LED光照射可以有效減緩果蔬采后儲(chǔ)存中的呼吸強(qiáng)度，同時(shí)降低乙烯的生成速率。與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組的西蘭花呼吸強(qiáng)度及乙烯生成速率高峰都從第10 d推遲到了第15 d，有效減緩了果蔬營(yíng)養(yǎng)消耗，增強(qiáng)了耐儲(chǔ)性。與此同時(shí)，經(jīng)LED照射的西藍(lán)花呼吸強(qiáng)度高峰相比于未經(jīng)光照的對(duì)照組減少了20.63 CO2mg·kg?1·h?1，乙烯生成速率高峰減少了0.18μL·kg?1·h?1。625 nm波長(zhǎng)的LED光照射有效減少了果蔬對(duì)于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，增強(qiáng)了耐儲(chǔ)性。Olarte等[26]發(fā)現(xiàn)該效應(yīng)與LED照射調(diào)控植物光合作用有關(guān)，LED光照會(huì)對(duì)含葉綠素果蔬產(chǎn)生明顯的呼吸抑制作用，這可能是由于含葉綠素果蔬在儲(chǔ)藏過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行著光合作用吸收CO2而釋放O2使其呼吸作用表征速率減慢。Ma等[27]研究發(fā)現(xiàn)西蘭花（Brassica oleraceaL. var.italica）經(jīng)紅光照射后有更好的色澤和更低的呼吸速率。

另一方面，果蔬采后保鮮過(guò)程中，呼吸速率和乙烯釋放速率直接影響了果蔬的成熟情況。尤其對(duì)于長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)氖澄铮墒於仁莾?chǔ)藏品質(zhì)的重要一環(huán)。在Dhakal等[28?29]的研究中表明，藍(lán)色LED光（440～450 nm）照射西紅柿，可以在延長(zhǎng)其儲(chǔ)藏時(shí)間的同時(shí)增加其硬度。而與此相對(duì)的是，藍(lán)色LED光（470 nm）照射會(huì)增加草莓呼吸速率和乙烯釋放量，促進(jìn)果皮脫綠和果肉軟化[30]，和此類(lèi)似的是，Huang等[31]也證實(shí)了藍(lán)色、紅色及綠色LED光對(duì)于香蕉有促進(jìn)成熟的效應(yīng)，其中藍(lán)色效果最為明顯。

由此可見(jiàn)，LED光照技術(shù)可以作為一種果蔬長(zhǎng)距離運(yùn)輸中的保鮮技術(shù)，有利于產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分損失減少、維持適宜的成熟度。同種類(lèi)型的LED光對(duì)于不同的果蔬乙烯產(chǎn)生以及呼吸速率的作用效果有所差異，而不同成熟度的同種產(chǎn)品所需要的儲(chǔ)藏條件也會(huì)有所不同。需要進(jìn)一步探究不同的產(chǎn)品適宜的LED照射條件，包括儲(chǔ)存溫度、處理時(shí)間和強(qiáng)度，以最大程度地減少各種果蔬產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)損失。

2.3 提高食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值

光可以促進(jìn)植物中各種次生代謝產(chǎn)物以及抗氧化物質(zhì)的積累，從而有利于提高食品儲(chǔ)藏過(guò)程中的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。其中抗氧化物質(zhì)的積累對(duì)于防御因光脅迫而產(chǎn)生的氧化物質(zhì)（ROS）具有積極作用[32]，且這些化合物的抗氧化能力通常被認(rèn)為可以直接降低氧化應(yīng)激或間接調(diào)節(jié)抗氧化酶的生物活性而潛在地有益于人類(lèi)健康[33]?？偟膩?lái)說(shuō)，不同波長(zhǎng)的LED光照射有助于調(diào)節(jié)不同種類(lèi)的果蔬積累有益的植物化學(xué)素，從而在儲(chǔ)藏中提升果蔬的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[3]。

在較早期的研究中發(fā)現(xiàn)，將柑橘（Citrus unshiu Marc）用紅色LED光照射可以增加其類(lèi)胡蘿卜素的含量[34]。Kanazawa等[30]的研究指出將草莓用綠色LED光（500～600 nm）照射可以增加其花青素的積累，其中綠色LED光照組在每天照射98μmol·m?2·s?1LED光5 min，6 d后，其花葵素糖苷含量是對(duì)照組的3.5倍。Kim等[35]研究發(fā)現(xiàn)，用525和630 nm波長(zhǎng)的LED光照射未成熟的草莓3～4 d，可顯著增加草莓的花色苷含量，光照4 d比未經(jīng)光照的對(duì)照高21%，比剛收獲的草莓的花色苷含量提高45%。

而在近期的研究中發(fā)現(xiàn)，LED照射可能是減少西蘭花（Brassica oleraceaL.var.italic）采后植物化學(xué)素下降的有效物理方法。研究發(fā)現(xiàn)，綠色LED光照射可以增加西蘭花的葉綠素含量，而紅色LED光和黃色LED光照射有助于增加西蘭花的酚類(lèi)化合物含量。同時(shí)，綠色、紅色、黃色LED光對(duì)于西蘭花的抗壞血酸等有益抗氧化劑化合物的合成都有好處[36]。除此之外，Routray等[37]在對(duì)藍(lán)莓的研究中發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光可以在較短的時(shí)間內(nèi)提高藍(lán)莓中的酚類(lèi)化合物含量以及單體花色苷的含量，從而具有提高其抗氧化活性的作用。Kokalj等[38]也發(fā)現(xiàn)藍(lán)光照射可能有助于櫻桃采后花青素的合成，從而提高櫻桃的品質(zhì)。

此外，相對(duì)于LED燈單一波長(zhǎng)的照射，多種波長(zhǎng)按比例的混合光也對(duì)特定植物化學(xué)素的生產(chǎn)積累和維持表現(xiàn)出更好的效果。一項(xiàng)研究表明，與在完全紅色LED燈照射下生長(zhǎng)的香菜相比，紅光（638 nm）與藍(lán)光（447 nm）呈5:1的光照條件可以讓香菜表現(xiàn)出更高的抗氧化活性[39]。一項(xiàng)類(lèi)似的研究發(fā)現(xiàn)，紅色LED照射有利于大白菜和羽衣甘藍(lán)的栽培，其中全紅光照射有利于顯著提高這兩種植物中芥子油苷的含量，而紅藍(lán)光兩種光的組合照射有利于產(chǎn)生黃酮和多酚類(lèi)物質(zhì)[40]。對(duì)此，Oday等[41]提出，補(bǔ)充的藍(lán)光可能是通過(guò)調(diào)節(jié)苯丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonia-lyasa）來(lái)促進(jìn)抗氧化酚類(lèi)物質(zhì)與類(lèi)黃酮的生物合成。

部分食品在LED照射后可能出現(xiàn)天然成分分解等質(zhì)量下降問(wèn)題。Mana等[23]發(fā)現(xiàn)食品中廣泛存在的天然多酚化合物在LED照射下會(huì)出現(xiàn)分解，如兒茶素、沒(méi)食子酸等。Liang等[24]也發(fā)現(xiàn)牛奶等食品中含有的天然成分核黃素會(huì)在藍(lán)光照射下出現(xiàn)被細(xì)菌吸收的情況。

基于以上研究發(fā)現(xiàn)，LED照射對(duì)于不同食品的作用效果有所不同，在促進(jìn)某些食品營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累的同時(shí)可能不利于其他種類(lèi)食品的儲(chǔ)存。因此，將LED光照作為促進(jìn)食品營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累的手段仍然存在一定風(fēng)險(xiǎn)。由于目前對(duì)于LED光照促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成的分子機(jī)理研究較為缺乏，從而無(wú)法有針對(duì)性地調(diào)控LED波長(zhǎng)，進(jìn)而控制特定的營(yíng)養(yǎng)成分合成而避免其余營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失。未來(lái)的研究需要側(cè)重LED照射對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成分子層面上的影響，從而為L(zhǎng)ED光照保鮮提供更多的可能性。

2.4 維持食品感官品質(zhì)

食品保鮮過(guò)程中，如何維持感官品質(zhì)也是決定儲(chǔ)藏時(shí)間的重要一環(huán)，而一些科學(xué)家發(fā)現(xiàn)合理的LED光照射恰能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)LED照射可以顯著提高火雞肉、牛肉等零售肉的顏色保持時(shí)間以及維持更適宜的內(nèi)外溫度[42]。Yan等[43]發(fā)現(xiàn)低強(qiáng)度LED白色光照射采后小白菜可以上調(diào)與光合作用相關(guān)基因的表達(dá)，激活光合作用，誘導(dǎo)芥子油苷和葉綠素等植物化學(xué)素的生物合成，進(jìn)而延緩衰老過(guò)程。照射過(guò)程中，維持小白菜葉綠素水平可以延遲采后保鮮過(guò)程中小白菜在感官質(zhì)量層面的下降，而合成的芥子油苷可以帶給小白菜額外的微生物與昆蟲(chóng)抗性。Lee等[44]發(fā)現(xiàn)紅色LED燈照射處理可以使白菜維持更高的水分含量，進(jìn)而維持口感；Muneer等[45]也發(fā)現(xiàn)類(lèi)似的結(jié)果，其通過(guò)對(duì)不同波長(zhǎng)照射下葉片水壓的變化發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光LED燈照射可能具有加強(qiáng)蒸騰作用的效果，進(jìn)而導(dǎo)致保鮮期間水分的流失。因此，在選擇適宜波長(zhǎng)的LED燈來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐時(shí)，應(yīng)當(dāng)同時(shí)考慮對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)是否會(huì)影響食品的感官品質(zhì)等因素，以保障食品保鮮后仍能加工出符合預(yù)期的產(chǎn)品。

綜合以上研究，LED光照可以對(duì)食品從抑制微生物生長(zhǎng)、調(diào)節(jié)乙烯釋放和呼吸速率、營(yíng)養(yǎng)成分的積累以及感官品質(zhì)的維持方面進(jìn)行保鮮。常見(jiàn)食品LED光照保鮮作用機(jī)理參見(jiàn)表1。

表1 LED光照食品保鮮對(duì)象及作用機(jī)理Table 1 Objects and mechanism of LED illumination food preservation

3 問(wèn)題及發(fā)展

3.1 存在問(wèn)題

3.1.1 增加植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累機(jī)制有待進(jìn)一步深入研究 LED光雖然已經(jīng)被證實(shí)對(duì)果蔬的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)維持或積累有明顯的促進(jìn)作用，且不同食物的不同營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分別有對(duì)應(yīng)的最適波長(zhǎng)，但該現(xiàn)象在分子遺傳層面等作用機(jī)理的相關(guān)研究仍相對(duì)欠缺。Thwe等[48]發(fā)現(xiàn)豆芽中的FtPAL和FtF3'H基因在芽苗暴露于LED燈照射2 d后，觀(guān)察到最高的轉(zhuǎn)錄水平；Liu等[49]研究發(fā)現(xiàn)不同光處理下，類(lèi)黃酮含量與基因表達(dá)之間存在顯著相關(guān)性，LED光照可能參與調(diào)節(jié)編碼這些酶的基因，這有助于通過(guò)LED燈開(kāi)發(fā)出富含抗氧化等代謝產(chǎn)物的新型蔬菜?；诖?，更多的分子生物學(xué)、生物信息學(xué)等手段，如基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)也應(yīng)當(dāng)被用于探究多種植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累機(jī)制，來(lái)進(jìn)一步擴(kuò)展研究和生產(chǎn)。

3.1.2 對(duì)于真菌的作用機(jī)理研究缺乏 現(xiàn)有LED光殺菌效果的研究對(duì)象多是常見(jiàn)食源性致病細(xì)菌，但對(duì)另一大食品污染源——真菌的研究較少，事實(shí)上，在食品保存過(guò)程中，如何采取合理、有效、針對(duì)性強(qiáng)的方法來(lái)延緩食品變質(zhì)以及病原體的侵害一直是農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)家面臨的重大挑戰(zhàn)。Liao等[50]通過(guò)對(duì)柑橘、甜橙體外真菌研究后發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光照射可有效抑制這類(lèi)水果表面三種真菌的菌絲體生長(zhǎng)，進(jìn)而可能有助于抑制果實(shí)腐爛，機(jī)理可能是藍(lán)光照射刺激加強(qiáng)宿主防御反應(yīng)。

但是，目前針對(duì)真菌抑制作用的研究[51]仍局限于水果，且對(duì)于食品、光波長(zhǎng)照射以及病原體之間相互作用的機(jī)理也僅限于假設(shè)推論。因此，加強(qiáng)對(duì)于其他種類(lèi)食物的真菌污染抑制作用機(jī)理的研究將使LED光在殺菌方面的功能更加完善，同時(shí)也更具有現(xiàn)實(shí)意義。

3.1.3 研究對(duì)象局限性 目前，大部分LED光照食品保鮮相關(guān)研究都圍繞果蔬儲(chǔ)藏展開(kāi)，但是對(duì)于其他種類(lèi)食物儲(chǔ)藏過(guò)程中的作用研究非常局限。而要將LED光照保鮮技術(shù)運(yùn)用到日常生活中，非果蔬類(lèi)食品的保鮮研究是不可或缺的一環(huán)。同時(shí)，在探究LED燈對(duì)次生代謝產(chǎn)物光合作用調(diào)節(jié)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)指出，除去LED燈的波長(zhǎng)外，植物化學(xué)物質(zhì)種類(lèi)、光的強(qiáng)度、光的周期等因素也會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)產(chǎn)生較大的影響[39]。而目前在LED等食品保鮮儲(chǔ)藏的研究中對(duì)因素的控制和選擇上仍比較局限，可以進(jìn)一步探究非波長(zhǎng)因素的作用情況，更系統(tǒng)地優(yōu)化食品保鮮過(guò)程。

3.1.4 缺乏消費(fèi)者對(duì)LED光照食品接受度研究 已經(jīng)有較多研究證實(shí)LED對(duì)食品品質(zhì)有提高或保持作用，有部分研究涉及到了LED光照過(guò)程中對(duì)食品的色澤和營(yíng)養(yǎng)成分損失的影響[8,23?24]。但總體而言，缺乏嚴(yán)格評(píng)估經(jīng)LED光照后消費(fèi)者對(duì)食品的接受度的相關(guān)研究[3]。這需要全面地對(duì)食品在使用LED光照保鮮后的感官品質(zhì)進(jìn)行評(píng)估，從食品的風(fēng)味、色澤、口感、氣味等多方面進(jìn)行考量。由于食品保鮮的最終目的在于提供營(yíng)養(yǎng)豐富、安全且消費(fèi)者接受度高的產(chǎn)品，對(duì)于LED光照后的食品感官評(píng)定就顯得尤為重要。未來(lái)可以通過(guò)對(duì)生活中常見(jiàn)的冷藏保鮮食品、果蔬產(chǎn)品等進(jìn)行LED光照后的感官評(píng)定研究來(lái)彌補(bǔ)這一空缺，同時(shí)進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)成分含量測(cè)定、有害微生物量檢測(cè)，從多方面去評(píng)估LED光照保鮮的綜合效果。

3.2 應(yīng)用展望

3.2.1 建立食物保鮮光譜 考慮到LED光在食品保鮮中的明顯優(yōu)勢(shì)，LED光照保鮮將是未來(lái)食品保鮮中非常重要的技術(shù)。隨著研究的深入和覆蓋面的增加，LED光保鮮波長(zhǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)可以被逐步建立，方便保鮮設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)不同生產(chǎn)需求來(lái)獲得目標(biāo)食品的特定波長(zhǎng)。如Alrifai等[41]就以不同LED波長(zhǎng)對(duì)多種蔬菜次生代謝產(chǎn)物作用的相關(guān)研究為基礎(chǔ)，繪制了與生成抗氧化活性化學(xué)物質(zhì)相關(guān)的電磁光譜圖。食品保鮮LED光譜圖的建立將大大提高該技術(shù)運(yùn)用到生產(chǎn)中的可操作性，從而在未來(lái)提高目標(biāo)保鮮食品的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

3.2.2 在家庭冷藏室和冷鏈運(yùn)輸中的應(yīng)用 由于LED光在低溫環(huán)境中的工作效率較高，且LED光對(duì)于部分食品的保鮮效果也在溫度較低時(shí)最好[8]，較低光強(qiáng)的LED光因此具有廣泛的商業(yè)用途。比如安裝在冰箱里，不僅可以起到照明作用，還可以同時(shí)提升儲(chǔ)藏食物的品質(zhì)。同時(shí)由于LED光具有可調(diào)光的優(yōu)勢(shì)，所以可以在設(shè)計(jì)冰箱和冷藏車(chē)時(shí)利用該功能，針對(duì)不同的食品提供不同的針對(duì)性光照保鮮。

3.2.3 建立多過(guò)程光控的保鮮工廠(chǎng) 目前，食品保鮮中調(diào)控LED燈波長(zhǎng)等特質(zhì)來(lái)優(yōu)化食品保存已經(jīng)取得成功，比如三文魚(yú)[21]、藍(lán)莓[24]等，具體涉及領(lǐng)域有延緩蔬菜衰老、增加采后食品營(yíng)養(yǎng)等[3]。但是，實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，食品保存以及光線(xiàn)照射在空間、時(shí)間等維度上都對(duì)光控環(huán)節(jié)的精度、抗干擾性等提出了復(fù)雜要求，進(jìn)而建設(shè)多過(guò)程可控可調(diào)的保鮮工廠(chǎng)成為了新的全球發(fā)展方向[52]，例如將LED集成到電子系統(tǒng)中；例如通過(guò)輸入信號(hào)來(lái)調(diào)控不同LED光的組成比例和照射周期等[53]。目前，飛利浦已經(jīng)在美國(guó)嘗試建設(shè)LED光源室內(nèi)農(nóng)場(chǎng)[54]，倫敦、英國(guó)等地也將多環(huán)節(jié)光控的植物工廠(chǎng)建設(shè)提上日程[55]。

4 結(jié)論

總的來(lái)說(shuō)，LED光照保鮮具有低成本、低能耗，安全高效的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)在保鮮過(guò)程中，LED光照對(duì)于果蔬等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累以及代謝調(diào)節(jié)具有明顯作用。同時(shí)，特定波長(zhǎng)的LED光對(duì)于食物表面病原微生物具有明顯的滅活效果，但是對(duì)于其分子遺傳層面作用機(jī)制以及對(duì)更多食品及結(jié)合最佳波長(zhǎng)下的光強(qiáng)度、光周期缺乏進(jìn)一步的研究，可以進(jìn)一步加強(qiáng)基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)等新興技術(shù)在該領(lǐng)域的運(yùn)用以及更系統(tǒng)地分析LED燈非波長(zhǎng)因素的作用效果。最后，建立LED光照保鮮光譜、普及LED于冷鏈運(yùn)輸和建立多過(guò)程光控的保鮮工廠(chǎng)可能是未來(lái)應(yīng)用的重要方向。