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鲜切莲藕保鲜技术研究进展

来源：花匠小妙招时间：2025-01-02 02:14

引用本文

钟巧玲, 郜海燕, 陈杭君, 吴伟杰, 刘瑞玲. 鲜切莲藕保鲜技术研究进展[J]. 浙江农业科学, 2017,(6):1024-1028

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《浙江农业科学》编辑部所有

鲜切莲藕保鲜技术研究进展

1.浙江师范大学化学与生命科学学院,浙江金华 321004

2.浙江省农业科学院食品科学研究所, 杭州 310021

3.农业部果品产后处理重点实验室, 杭州 310021

4.浙江省果疏保鲜与加工技术研究重点实验室, 杭州 310021

通讯作者：郜海燕,女,浙江杭州人,研究员,博士生导师,研究方向为农产品物流保鲜加工和质量控制,E-mail:spsghy@163.com。

作者简介:钟巧玲(1993—),女,江西赣州人,硕士,研究方向为农产品加工与贮藏,E-mail:zql13590@163.com。

基金项目:

国家国际科技合作专项(2013DFA31450)

;

农产品质量安全中美国际合作(2010DS700124-ZM1605)

摘要

鲜切莲藕是指将新鲜莲藕进行分级、整理、清洗、切分、保鲜、脱水、包装等流程,供消费者立即食用或餐饮业使用的一种新式加工产品。由于鲜切莲藕高营养价值和高食用性,其越来越受到人们的关注。但是新鲜莲藕经过切分后,容易发生褐变和微生物污染等问题,致使莲藕的食用价值和商品价值下降。鉴于此,本文综述了鲜切莲藕的褐变机理和微生物污染概况,并从物理、化学、生物和综合保鲜四方面总结了近年来鲜切莲藕的保鲜技术研究进展,以期为鲜切莲藕保鲜的后续研究工作提供参考。

关键词:鲜切莲藕;褐变;微生物污染;保鲜技术

中图分类号:TS255.3文献标志码:A文章编号:0528-9017(2017)06-1024-05doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20170636

因新鲜、方便、可食率高等特点, 鲜切果蔬近年来在全世界范围内需求量不断增加[1]。莲藕(Nelumbo nucifern Gaertn)为睡莲科莲属多年生大型水生草本植物[2], 在我国广泛种植。藕, 是莲肥大的地下茎, 可作食用, 外观品质洁白、质地嫩脆爽口。莲藕营养成分丰富, 除了含有淀粉、蛋白质、脂肪和卵磷脂等之外, 还有铜、锰、钛、磷等矿质元素, 焦儿茶素、绿原酸等多种酚类物质, 生物碱、黄酮类、胡萝卜素、核黄素(VB2)、尼克酸、L-抗坏血酸(VC)、吡哆素(VB6)和硫胺素等生物活性物质等[3]。此外, 莲藕具有清热生津, 滋补胃阴等药用价值。因此, 食药两用的鲜切莲藕作为一种新兴的鲜切蔬菜, 越来越受到人们的关注[4]。鲜切莲藕是将新鲜莲藕进行清洗、整修、去皮、切分、护色、脱水、包装等加工流程, 保持莲藕的风味及新鲜态, 供消费者即食或餐饮业使用的一种新式加工产品[5]。但是, 鲜切莲藕经过切割加工之后, 会加速果实衰老, 导致生理生化反应加剧、容易发生微生物侵染, 由此表现为褐变、硬度及风味的恶化等, 极大的影响了鲜切莲藕的食用及商品价值[6], 其中褐变和微生物侵染是导致鲜切莲藕货架期品质下降的最重要的两大原因。因此, 深入研究鲜切莲藕的褐变机理、微生物污染的情况, 了解褐变及微生物的控制方法, 概括反思鲜切莲藕的现有保鲜技术, 对寻找新型有效的保鲜技术具有重要意义。

1 鲜切莲藕的不良变化

1.1 褐变

褐变是鲜切莲藕在贮藏过程中的主要问题之一, 不仅影响外观, 也降低了营养价值, 造成抗氧化成分的降低, 严重影响到莲藕商品价值, 阻碍了鲜切莲藕产业的发展[7], 因此减少或抑制褐变对保持鲜切莲藕品质至关重要。褐变包括酶促褐变和非酶促褐变, 鲜切莲藕贮藏期的褐变主要是酶促褐变[8, 9]。酶促褐变是指组织中多酚氧化酶在氧气的参与下, 催化酚类物质氧化成醌, 醌再聚合成黑色物质的过程[10, 11]。

酶促褐变的发生需要3个必备条件:酶、底物和氧气。对发育正常的果实而言, 这3个条件同时存在时, 并不一定发生褐变。由于酚类物质分布于液泡中, 而PPO(多酚氧化酶)等酶则位于质体中, 区域化分布阻止了底物和酶相互接触, 正常组织中酶促褐变不能发生[12]。在鲜切莲藕加工过程中, 由于外界因素使莲藕的膜系统破坏, 打破了区域化分布, 促使酶与底物相互接触, 从而加速组织褐变发生。

郁志芳等[13]利用薄层层析和HPLC测定了鲜切莲藕褐变前后发生明显量化的化合物, 发现儿茶酚是其中一种, 并且鲜切莲藕自然褐变产物的紫外吸收光谱与儿茶酚作用后的产物基本相同, 所以他们认为鲜切莲藕的主要褐变底物是儿茶酚。与鲜切莲藕褐变相关的酶主要有PPO[14]、POD(过氧化物酶)[7]、PAL(L-苯丙氨酸解氨酶)[15], Min等[16]研究了不同温度下贮藏, 鲜切莲藕的PPO、POD、PAL酶活, 褐变度及三种酶基因的表达规律, 发现这3种酶的活性强度与莲藕的褐变度成正相关, 并且高温下酶活与褐变度上升, 3种酶基因的表达量也相应增加。由此可见参与鲜切莲藕褐变的底物主要为儿茶酚, 酶为PPO、POD、PAL, 所以在鲜切莲藕保鲜过程中, 研究降低酶活及减少氧气的措施非常重要。

1.2 微生物污染

鲜切莲藕经过去皮、切割等加工过程后, 组织结构遭受伤害, 保护系统被破坏, 组织液流出, 极易被加工用水、空气及加工机械中的各种微生物所污染, 从而导致腐烂。另外, 鲜切莲藕上污染的微生物会导致莲藕腐败胀袋, 其中一些还能引起食物中毒, 如蜡样芽孢杆菌可致食物腐败、引起人体中毒, 出现腹泻、呕吐现象。樊振江等[17]通过实验发现当鲜切莲藕上的微生物总数达到105 g-1时, 开始褐变并出现水渍状, 出现了腐败现象, 失去了商品价值。刘小芳等[18]也发现了相似的现象, 鲜切莲藕在4 ℃冷藏第8 d时, 菌落总数达到4.17× 105 g-1, 进入腐败初期, 同时利用平板稀释法对鲜切莲藕中的优势腐败菌进行了分离纯化, 并采用细菌16S rDNA菌种鉴定的方法鉴定了4种优势腐败菌, 分别为:醋酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaeticus)、克雷伯氏菌(Klebsiella sp.)、解鸟氨酸拉乌尔菌(Raoultella ornithinolytica)和阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)。李新楠等[19]分离鉴定出5种真空包装鲜切藕片的胀袋微生物, 分别为阴沟肠杆菌、蜡样芽孢杆菌(Bacilllus cereus Frankland & Frankland)及3株假丝酵母菌, 其中阴沟肠杆菌为条件致病菌。夏天龙等[20]分析了真空包装鲜切莲藕的菌相, 发现乳酸菌、假单胞菌及酵母菌为优势菌。因此在今后的鲜切莲藕保鲜研究工作中, 应该针对性的控制这些优势微生物, 从而提高鲜切莲藕的食用安全性。

2 鲜切莲藕的保鲜技术

2.1 物理保鲜技术

2.1.1 氧化电解水

氧化电解水是指水经特殊装置中的电场处理后, 其pH、有效氯浓度、氧化还原电位等指标发生改变, 产生的具有特殊功能的碱性离子水和酸性离子水的总称[21]。国内外已经有不少研究证明其可有效地杀灭细菌及病毒, 且氧化电解水遇光、空气或高温会逐渐被还原为普通水, 无有害残留, 对人体无害, 对环境无污染, 是一种新型高效低毒的理想消毒剂。胡朝晖等[22]用微酸性电解水处理鲜切莲藕, 可以明显降低莲藕上的各类微生物, 且最佳工艺条件为:有效氯质量浓度为10 mg· L-1, 浸泡比例为1:5, 浸泡时间为10 min。张华等[23]比较了弱酸电解水、强酸电解水、次氯酸钠对鲜切莲藕的保鲜效果, 发现弱酸电解水能够很好地抑制褐变, 降低PPO活性, 保持整体色泽和品质。何萌等[24]将鲜切莲藕进行静态和动态酸性氧化电位水处理, 发现贮藏15 d后, 动态酸性氧化电解水处理的鲜切莲藕色泽依然良好, 细菌总数维持在105以下, 可溶性固形物及总酚含量仅分别损失17%和27%, 且PPO和POD的酶活也维持在比较低的水平。可见, 酸性氧化电解水能够有效杀灭鲜切莲藕表面的微生物, 维持色泽, 保持货架期内的品质。

2.1.2 气调包装

气调包装是通过调节贮藏初始包装内的气体组分, 控制果蔬的呼吸强度, 来达到延长鲜切果蔬货架期的目的。气调包装对鲜切果蔬的保鲜效果与包装材料紧密相关, 不同包装材料透气率和透湿率有较大差异。梁茂雨等[25]用低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)及聚丙烯(PP)3种材料包装鲜切莲藕, 研究其保鲜效果, 发现0.04 mm的LDPE包装鲜切莲藕贮藏10 d后, 袋内O2、CO2含量达动态平衡, 达到了气调效果, 有效地保持莲藕的贮藏品质。Ding等[26]研究了加入纳米氧化锌和纳米银的LDPE包装材料对鲜切藕片的保鲜效果, 发现该纳米包装材料可以将鲜切莲藕的货架期延长至9 d, 并且能够减缓MDA的累积和组织衰老, 抑制褐变, 抑制乳酸菌、酵母菌和霉菌的生长。传统的气调包装采用的是低O2, 高CO2, 虽然在一定程度上可以抑制果蔬呼吸强度, 达到保鲜效果, 但是会发生腐败异味的现象。所以近年来高O2的气调包装受到广泛的关注。高晗等[27]研究发现, 100%的O2包装鲜切莲藕有很好的保鲜效果, 褐变较轻, 多酚氧化酶的活性也较低, VC损失较少。郭衍银等[28]研究发现, 90% O2和10% CO2的气调包装处理鲜切莲藕可以较好地降低其呼吸强度, 抑制乙烯生成速率, 保持VC含量, 维持较低的多酚氧化酶活性水平。高O2气调包装能够抑制莲藕的呼吸速率, 减缓褐变, 减少营养物质的损失, 适用于鲜切莲藕保鲜。

2.1.3 涂膜技术

涂膜技术是将可成膜的材料附着在鲜切果蔬表面, 形成一层具有透性的膜, 调节内外的气体交换, 从而可抑制水分散失及呼吸作用, 延缓果实衰老。多糖(如壳聚糖、魔芋葡甘聚糖、黄原胶等)作为常用的涂膜物质, 具有较好的成膜性。研究发现, 壳聚糖能够抑制鲜切莲藕的酶促褐变。孙晓飞等[29]用1%壳聚糖溶液处理鲜切莲藕, 发现壳聚糖能明显抑制褐变, 维持较高的抗氧化活性和多酚含量。汪伟等[30]研究发现, 2%壳聚糖对鲜切莲藕有较好的保鲜效果, 能有效抑制水分散失及褐变, 保持较高的VC和总酚含量。另外许多学者还发现, 将涂膜与保鲜剂复合使用, 保鲜效果更好。于有伟等[31]用壳聚糖和植酸复合涂膜处理鲜切莲藕, 发现效果优于植酸或壳聚糖单一处理, 能够降低失重率和MDA含量, 抑制多酚氧化酶的活性。黄杨敏等[32]发现, 1.5 g· L-1黄原胶、15 g· L-1魔芋葡甘聚糖、0.5 g· L-1植酸为复合涂膜的最佳组合, 对鲜切莲藕保鲜效果最好, 能够抑制呼吸强度, 提高抗氧化性, 抑制褐变。涂膜处理可以抑制鲜切莲藕水分的散失, 抑制多酚氧化酶活性, 保持色泽。

2.1.4 其他物理保鲜方法

此外, 其他物理保鲜方法如:超高压、辐照、真空、高密度CO2等对鲜切莲藕也有较好的保鲜效果。超高压处理能够较好的杀灭微生物, 一定压力和处理时间的超高压也能减少营养成分的流失。汪薇等[33]研究发现, 500 MPa超高压处理鲜切莲藕能够有效地杀灭微生物, 更好保存营养成分(VC、可溶性固形物等)。方凌等[34]研究发现, 0.3 kGy60Coγ 辐照真空包装鲜切莲藕片后, 贮藏至12 d仍然保持较高的L* 亮度值和硬度, 淀粉和多酚总量也流失的较少。张华等[35]采用高密度二氧化碳处理鲜切藕片, 发现其可以抑制PPO、POD及PAL的活性, 保持莲藕的色泽和品质。

2.2 化学保鲜

2.2.1 化学保鲜剂

化学保鲜剂成本低, 使用简单, 所以是生产过程中使用最广的保鲜方法。现在研究的大多数化学保鲜剂都是经过FDA批准使用的一些护色剂、抗氧化剂和具有抑菌效果的化学物质, 如L-半胱氨酸、抗坏血酸和柠檬酸等, 将这些保鲜剂协同使用效果更好。王秋成等[36]研究发现, 1.5%的柠檬酸处理鲜切莲藕能够显著降低PPO活性, 抑制MDA的积累, 保持色泽。张永清等[37]筛选了异抗坏血酸钠处理鲜切莲藕的最佳浓度, 发现0.08%异抗坏血酸钠可降低失重率及褐变度, 减少营养物质的流失(可溶性蛋白质、VC和游离氨基酸)。金定樑等[38]对比了柠檬酸亚锡二钠(DSC)、柠檬酸、抗坏血酸对鲜切莲藕的护色效果, 发现0.05%~0.2% DSC浸泡液处理15 min后, 可抑制褐变和多酚氧化酶活力, 并且效果优于其他两种护色剂。吴佩等[39, 40, 41]研究复合护色液对鲜切莲藕的护色效果, 通过正交试验, 筛选出0.02% VC、0.15% CA(柠檬酸)、0.20% NaHSO3的效果最好, 能够在10 ℃, 8 d内保持良好的色泽。氧化白藜芦醇具有较广的生物学功能, 如消炎、抑制酪氨酸酶活性、抗氧化性等, 在桑科植物中含量最丰富, 但是由于其在水溶液中很难溶解, He等利用ME微乳剂来包埋氧化白藜芦醇制成微胶囊, 使其在水溶液中溶解释放, 用来处理鲜切莲藕, 研究发现在微胶囊中加入氧化白藜芦和VC能够显著抑制鲜切莲藕的褐变[8]。化学保鲜剂效果显著、使用方便, 但是存在残留的问题, 长时间的食用其处理的食品, 会对人体造成一定危害, 所以在今后的研究工作中, 应当重点研究能够代替化学保鲜剂的天然保鲜防腐物质。

2.2.2 天然保鲜剂

天然保鲜剂来源于某些物质的提取物, 安全性远远高于化学合成的保鲜剂。洋葱的功能成分为二硫化合物和三硫化合物, 含硫化合物具有抑制果蔬褐变的功能。胡燕等[42]利用洋葱提取液浸泡处理鲜切莲藕, 发现其能够抑制鲜切莲藕上微生物的繁殖, 抑制呼吸强度, 降低多酚氧化酶活性, 抑制褐变, 延缓衰老。2, 4-表油菜素内酯(EBR)是一种天然的植物类激素, 它在植物的生物和非生物胁迫中具有重要的作用, 能够增强植物的胁迫适应能力。Gao等[43]采用80 nmol· L-1的2, 4-表油菜素内酯处理鲜切莲藕, 发现EBR能够减少MDA的积累, 降低脂氧合酶活性和多酚氧化酶活性, 从而抑制膜脂过氧化和酶促褐变。天然保鲜剂效果优越, 但是成本较高, 在未来的研究中, 有望发现易提取的天然保鲜剂, 从而代替化学合成保鲜剂, 增加鲜切莲藕的食用安全性。

2.2.3 其他化学保鲜化合物

用于鲜切莲藕的化学保鲜剂还有:二氧化氯、硫化氢、一氧化碳等。二氧化氯具有较强的氧化能力, 能够杀灭微生物, 早在1998年就被FDA允许用于清洗果蔬, 并且二氧化氯优于传统含氯清洗剂(如氯气、次氯酸钠等), 因为它不与食物中的化合物结合生成对人体有害的含氯副产物。Du等[40]采用不同浓度的二氧化氯溶液清洗莲藕切片, 研究发现高浓度二氧化氯(100 mg· kg-1)且处理时间越长(10 min), 抑制褐变的效果较好, 在4 ℃10 d内具有较高的感官评分。Zhang等[41]研究发现, 175 mg· kg-1的CO处理鲜切莲藕20 min能够抑制褐变, 减少MDA的积累, 并且抑制多酚氧化酶活性。郁志芳等[13]用15 mg· kg-1的H2S处理鲜切莲藕, 能够显著降低PPO、POD的活性, 抑制褐变, 减少超氧阴离子的产生, 使鲜切莲藕的抗氧化能力增强。CO、H2S作为生物在受到胁迫时的信息传递物质, 用于鲜切莲藕保鲜处理后, 能够增强其抗性, 抑制褐变。

2.3 生物保鲜

生物保鲜技术是指利用生物工程技术提取具有拮抗作用的微生物(如霉菌、乳酸菌、酵母菌等)产生的溶菌酶等物质来杀灭其他微生物, 或是利用动植物及微生物体内具有杀菌保鲜效果的物质, 来达到鲜切果蔬保鲜的目的。杨霞等[44]用柠檬酸和Nisin混合溶液处理鲜切莲藕, 测定藕片的含水量、白度、VC及多酚氧化酶活性, 发现0.5%柠檬酸和250 mg· kg-1的Nisin的组合保鲜效果最好。作为一类新型的保鲜技术, 生物保鲜具有安全高效纯天然的优点, 但是目前用于鲜切莲藕的生物保鲜剂研究较少, 是未来鲜切莲藕保鲜研究的重点之一。

2.4 综合保鲜

综合保鲜技术是指在鲜切果蔬的前处理(预冷)及加工的各个环节(清洗、护色、包装等)中进行各种保鲜技术的综合利用, 从而达到最佳的保鲜效果。Fu等[45]在LDPE中添加麝香草酚, 用来包装鲜切莲藕, 研究发现该复合包装膜能够降低莲藕的呼吸速率, 延长货架期。李湘利等[46]研究发现, 2.0%生姜汁、5.0%大蒜浸提液、2.0%壳聚糖结合处理鲜切莲藕后, 在2 ℃贮藏, 货架期可延长至28 d, 保持良好风味。Xing等[47]研究发现, 壳聚糖涂膜与MAP包装结合处理鲜切莲藕, 贮藏于4 ℃, 可有效抑制鲜切莲藕的褐变, 降低呼吸速率, 延长货架期。综合保鲜技术结合各种保鲜技术的优点, 弥补缺点, 效果显著, 是今后在生产使用中的趋势。

3 展望

随着全世界人民的生活水平不断提高, 人们对健康、安全、绿色的意识越来越强, 营养价值高、方便使用及食用的鲜切果蔬将越来越受到欢迎。因此, 减少鲜切果蔬的营养物质流失, 保证食用安全及保持良好外观对鲜切果蔬的工业化生产尤其重要。传统化学保鲜剂依然是鲜切莲藕产业保鲜的基础, 因为其成本低廉, 使用方便, 效果显著, 但是存在化学试剂残留的问题, 因此加大对天然提取物及生物保鲜技术的研究力度尤其关键。此外物理保鲜技术具有安全、绿色、无残留的优点, 但是有些技术成本太高。所以无论哪种保鲜技术都有优缺点, 并且不同果蔬适宜的保鲜方法也不一样, 因此, 采用综合保鲜的方法是今后研究的重点方向。

The authors have declared that no competing interests exist.

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