鲜切苹果保鲜技术研究进展_李家琪.pdf

保鲜与加工Storage and Process2023，23（3）：01-08加工研究鲜切苹果保鲜技术研究进展李家琪1，张东红1，韩爱云1，2，*（1.石家庄学院化工学院，河北石家庄050035；2.石家庄市食品工程技术创新中心，河北石家庄050035）摘要：鲜切苹果是一种即食的新型苹果加工产品，具有方便快捷，营养价值丰富的特点，满足了现代社会快节奏生活需求，但其与未经加工的新鲜苹果相比，在贮存时更易发生品质方面的问题。阐述了引起鲜切苹果酶促褐变、水分和营养物质流失、微生物滋生以及组织软化问题的机制及国内外研究进展，并将现阶段的鲜切苹果保鲜技术从物理、化学和生物三方面进行分析总结，对其未来研究方向进行展望，旨在为鲜切苹果保鲜技术的进一步发展和应用提供参考。关键词：鲜切苹果；酶促褐变；营养流失；微生物滋生；组织软化；保鲜技术Research Progress on Preservation of Fresh-Cut ApplesLI Jia-qi1,ZHANG Dong-hong1,HAN Ai-yun1,2,*（1.Chemical Engineering Institute,Shijiazhuang University,Shijiazhuang 050035,China；2.Shijiazhuang Food Engineering Technology Innovation Center,Shijiazhuang 050035,China）Abstract:Fresh-cut apple is a new type of ready-to-eat apple processing product.It has the characteristics of convenience and rich nutritional value,and meets the fast-paced life of modern society.However,compared with unprocessed fresh apples,it is more likely to have quality problems during storage.In this paper,the mechanism and research progress at home and abroad of enzymatic browning,water and nutrient loss,microbial breeding and tissue softening of fresh-cut apples were expounded,and the preservation technologies of fresh-cut apples at the present stagewere analyzed and summarized from three aspects of physics,chemistry and biology,and the future research directionwas prospected,aiming to provide reference for the further development and application of fresh-cut apple preservation technology.Key words:fresh-cut apples;enzymatic browning;nutrient loss;microbial breeding;tissue softening;preservationtechnology中图分类号：S661.1DOI：10.3969/j.issn.1009-6221.2023.03.012文献标识码：A基金项目：石家庄市高层次人才支持计划项目（石字201827）作者简介：李家琪（2001），女，汉族，本科，研究方向：果蔬保鲜。*通信作者：韩爱云，博士，教授，研究方向：食品营养与保鲜。苹果是一种含有多种维生素，营养价值较高的水果，但是新鲜苹果在食用前需要进行清洗，不方便随时食用。在现代社会中，为更好地满足人们的需求，方便快捷的产品成为了大众的首选。因此，一种将新鲜苹果经分级、清洗、整修、去皮、切分、保鲜、包装等工艺处理后的新型即食苹果加工产品鲜切苹果应运而生。由于新鲜苹果经过加工处理后受到机械损伤，易发生水分和营养流失、微生物污染、组织软化、酶促褐变等问题，使鲜切苹果货架期缩短，阻碍其规模化生产。本文对鲜切苹果贮存过程中易2023，23（3）：75-80专题论述75保鲜与加工Storage and Process联系邮箱：2023年第3期产生的问题及现阶段鲜切苹果的保鲜技术进行了综述，对未来的研究前景进行了展望，以期为鲜切苹果保鲜技术的进一步研究提供参考。1鲜切苹果贮藏时易发生的问题新鲜苹果在切开后不作任何处理，从外观上看只是颜色和硬度发生变化，影响人们的食用。但是苹果的水分和营养物质也在逐渐流失，且促进了微生物的生长繁殖。鲜切苹果贮藏时主要出现酶促褐变、水分和营养物质流失、微生物生长和组织软化4大类问题。1.1酶促褐变在众多关于褐变机理的假说中，大多数学者认为，酚酶区域分布假说是酶促褐变的主要机制，酚酶区域分布假说1认为，酶促褐变必须有酚类化合物、多酚氧化酶和氧气参与，正常情况下多酚氧化酶分布在细胞质内，而酚类化合物则分布在细胞液泡中，二者的分布位置不同，从而导致酚类化合物与底物无法结合，阻止酶促褐变的发生。而鲜切苹果经过了机械加工处理，破坏了其细胞的结构，使多酚氧化酶与苹果内部的单宁、色素等酚类化合物结合后，在氧气的作用下产生醌类物质，再通过氧化聚合形成黑色素，导致鲜切苹果发生酶促褐变。Duangmal等2通过测定苹果的不同部位在420 nm处的吸光度确定其在30 下的多酚氧化酶活性，试验结果显示：与苹果核相比，其果肉具有更高的酶活性。试验还利用分光光度计分析了苹果果肉和果核中的总酚含量，得出果肉中酚类物质和黄酮类物质含量较高的结论。左卫芳3研究发现，在褐变过程中不同品种苹果果肉的细胞结构稳定性不同，细胞内含物越多越稳定，“满红”苹果相较其他品种苹果更不易褐变。此外，酶促反应速率和酶与底物的亲和力也存在差异，当底物为邻苯二酚时，“嘎啦”苹果的多酚氧化酶对底物的亲和力最强，而“美红”苹果中的酶促褐变反应速率最快，表现为不同品种苹果的褐变程度和速率不同。1.2水分和营养物质的流失苹果进行机械加工时必定会受到机械损伤，破坏其细胞组织的完整性，水分和营养物质就会随着苹果汁液流出。苹果中的VC极易被氧化破坏，吴萌萌等4研究发现，苹果中的VC含量在贮藏期间下降速度较快，虽然除VC外的其他营养物质流失缓慢，但均有一定程度的损失。此外，苹果表皮具有较高的营养价值5，不仅酚类物质含量较高，抗氧化力强，而且还有一定的药用价值，对胃酸过多、慢性腹泻、高血压等病症有一定疗效。但鲜切苹果在加工过程中通常会将果皮去除，大幅降低了苹果的营养价值。1.3微生物滋生鲜切苹果的表面富含水分、糖类和有机物，为微生物的生长繁殖提供了营养物质，是微生物滋生的温床。苹果加工时所处的环境湿度较高，微生物在湿度较高、氧气和营养物质充分的环境下会加速生长。刘程惠6从鲜切苹果中分离出了青霉菌属、曲霉菌属、枝孢属、枝顶孢属以及链格孢属共5个属的霉菌，通过透射电镜确认，上述霉菌从伤口组织侵入苹果内部，使苹果从外到内出现腐败变质的现象。罗惟等7对鲜切苹果表面大肠杆菌和沙门氏菌生长进行了分析，结果表明，在25 的条件下，大肠杆菌及沙门氏菌达到了最大生长速率，而在4 的条件下，大肠杆菌和沙门氏菌停止生长，但它们仍在鲜切苹果表面存活，从而引起食源性疾病。1.4组织软化苹果暴露在空气的时间过长，会加速其氧化分解，果胶酶会使苹果中的果胶物质分解为果胶酸和甲醇，一些大分子蛋白质分解成小分子多肽和氨基酸，使得苹果果肉松散湿润，时间久了甚至腐烂变质。南玉玉8对比了“秦冠”和“粉红女士”两种苹果的采后组织结构变化情况，发现软化与淀粉降解和细胞壁多糖降解有关，不同品种苹果的组织结构不同，酶的数量和分布也不同，从而导致不同品种苹果的软化速度不同。Guan等9发现，苹果的软化速度与-半乳糖苷酶活性相关，-半乳糖苷酶是细胞壁中降解多糖的酶之一，苹果果实具有较高的初始-半乳糖苷酶活性，并在贮藏期间酶活性快速上升，使得苹果组织快速软化。2现阶段鲜切苹果的保鲜技术2.1物理保鲜技术物理保鲜技术是指通过物理方法最终达到保鲜的目的，相较于其他保鲜技术而言，物理保鲜方法因其较高的安全性和较好的保鲜效果而被广大群众所认可。鲜切苹果主要应用的物理保鲜技术有紫外（UV）辐照保鲜技术、高压静电场保鲜技术、气调贮藏保鲜技术、低温贮藏保鲜技术及热处理保鲜技术等。2.1.1紫外辐照保鲜技术紫外辐照具有环保简便、不会造成二次污染、无化学残留且杀菌彻底的优点，被广泛应用于鲜切水果的贮藏保鲜中，在杀灭有害微生物的同时可提高76投稿平台：2023年第3期李家琪，等：鲜切苹果保鲜技术研究进展水果的抗氧化能力。UV辐照之所以能杀灭微生物是因为它能促进鲜切苹果表面产生可食用性保护薄膜，抑制微生物的生长繁殖，并有利于消除贮藏期间的不良异味。Lante等10使用UV-A处理鲜切苹果，发现在辐照强度为2.4310-3Wm-2下照射60 min，能有效抑制鲜切苹果褐变，苹果颜色变化降低了约60%，研究还发现其有抑制多酚氧化酶活性、延缓褐变程度和护色的效果。丁真真等11将UV-C辐照与涂膜技术相结合发现，当UV-C辐照时间为10 min时，结合3%壳聚糖涂膜效果较好，有效延缓了鲜切苹果失重率的上升及褐变进程，感官品质维持较好。紫外辐照法与其他保鲜技术结合起来的效果明显优于单一保鲜方法，弥补了紫外辐照法只能对果实表面进行杀菌的缺点。2.1.2高压静电场保鲜技术国内外研究学者普遍认为，在高压静电场中，细胞膜内部和外部的电压差处于一个相对平衡的状态，一旦受到外加电势的干扰，这种平衡就会被打破，从而使细胞膜两侧的带电粒子发生定向移动，形成生物电流，抑制细胞的新陈代谢，延长食品的保质期12。除此之外，外加电场可以部分地抑制酶的活性，使有机物的分解速率减慢，起到食品保鲜的作用。毛一博等13研究发现，红富士苹果在经过50 kV/m的静电场处理后，苹果的失重率、褐变程度均低于未经静电场处理组，说明静电场处理对苹果保鲜有一定的效果，且高压静电场保鲜技术能较好地保留苹果的口感和营养成分，满足人们对营养的需求。2.1.3气调保鲜技术气调保鲜技术是在一定的封闭体系内，将气体体积比调节成不同于正常空气组分的体积比，从而有效地抑制食品在腐败变质过程中发生的生理生化反应。濮艳清等14以不同鲜切水果为研究对象，在使用可食性膜进行预处理的同时，结合不同气调方式进行贮藏研究，结果表明，调整气体成分比例可以抑制鲜切苹果在受到机械损伤后的呼吸作用，减少褐变的产生；抑制鲜切苹果的蒸腾作用和代谢活动，减少水分和营养物质的流失，降低失重率；钝化酶的生物活性，缓解鲜切苹果中VC的氧化速度，从而有效保持鲜切苹果的营养成分。低氧气调包装对微生物的繁殖有一定的抑制作用,可以抑制好氧型微生物的生长，调整适当气体成分比能更好地抑制微生物的繁殖，其中气体比例为5%O2+5%CO2+90%N2的混合气体效果最佳。Coser等15研究了在不同时间加入不同浓度的NO对“Baigent”苹果气调贮藏品质的影响，发现在气调贮藏初期和末期添加5 LL1的NO能较好地维持苹果中总酚化合物含量，降低苹果的呼吸速率和果肉褐变率，对苹果的保鲜更为有利。由于在气调保鲜过程中不需要任何化学药物处理，不会造成任何形式的污染，符合绿色食物的标准。2.1.4低温贮藏保鲜技术低温贮藏保鲜技术可通过降低鲜切苹果的贮藏环境温度，减缓其自身的新陈代谢及微生物的滋生，抑制酶的生物活性，使鲜切苹果保持在一个较为新鲜的状态。杜美军等16对处于不同温度的鲜切苹果品质进行研究，结果表明，在4 条件下10 d内，鲜切苹果多酚氧化酶活性较低,营养物质损失较少,而且硬度和品质都较好,是鲜切苹果长期保存的最佳选择。Adam 等17开发出一种等离子体集成低压冷却工艺，研究其对鲜切澳洲青苹果沙门氏菌灭活情况的影响，结果表明，在 0.02 MPa 下进行冷等离子体处理，再在4 下冷藏处理3 d后的沙门氏菌灭活情况最佳，达到了6（lg（CFU/g）。2.1.5热处理保鲜技术热处理保鲜技术是指在适当的温度下，通过消灭或抑制有害微生物的活动，降低酶的生物活性并促进其新陈代谢，从而达到保鲜的目的。现阶段的热处理保鲜技术主要有热空气、热蒸汽、热水浸泡、远红外线及微波处理等手段。范林林等18研究表明，50 的热处理能有效保持鲜切苹果的品质，同时抑制微生物生长，延缓可溶性固形物、可滴定酸、VC含量的降低。但是温度太高会对鲜切苹果造成一定的烫伤，经过60 和70 热处理的鲜切苹果的品质显著低于未加工组。宾宇淇等19发现，无论是在切分苹果前后进行70 的高温热处理，均可以降低鲜切苹果的呼吸速率和失水率，抑制微生物繁殖，达到对鲜切苹果保鲜的目的。Ma 等20研究认为，在切分苹果前放置24 h，再用50 热水预处理10 min后的鲜切苹果口感最佳，热处理可以抑制总酚含量的增加从而抑制酶促褐变，提高鲜切苹果抗褐变能力。热处理还能起到较好的护色作用，维持鲜切苹果的外观，使苹果呈现良好的色泽。2.2化学保鲜技术化学保鲜剂因使用方便、价格低廉等优势在我国得到广泛应用，但是其安全性始终受到人们的质疑。化学保鲜技术是在果蔬进行机械加工前后添加一定量的化学物质，以延长果蔬货架期。但化学保鲜剂使用不当容易发生药物残留问题，还易对果蔬的品质和风味产生影响。我国鲜节苹果贮藏保鲜常77保鲜与加工Storage and Process联系邮箱：2023年第3期用的化学保鲜技术有涂膜保鲜技术、抗褐变剂保鲜技术以及化学消毒保鲜技术。2.2.1涂膜保鲜技术涂膜保鲜是在鲜切苹果外涂覆一层可食性薄膜来减少水分和营养流失，抑制呼吸作用，隔绝外界细菌和空气，防止因空气中的氧气使苹果发生酶促褐变。潘旭琳等21通过正交试验对可食性涂膜进行配方优化，得出最佳配方为羧甲基纤维素钠3.0%，柠檬酸0.6%，氯化钙0.25%,山梨酸钾0.5%。经该可食性复合膜处理后的鲜切苹果无明显褐变及异味，品质较好，在50 h内不会变质，硬度良好，感官品质较未经处理的鲜切苹果有显著提升。现阶段我国广泛应用的涂膜物质还有魔芋甘露聚糖、溶菌酶、生姜提取液、蜂胶等多糖类和蛋白类物质。涂膜技术因其能有效控制苹果切片的褐变，抑制微生物的生长，被认定为鲜切苹果保鲜最有效的方法之一22。2.2.2抗褐变剂保鲜技术抗褐变剂保鲜是指加入不同配比的抗褐变剂以达到抑制褐变的目的，进而延长商品的食用期限。常用的抗褐变剂有抗坏血酸、羧酸、卤化盐、谷胱甘肽等物质。经研究表明，谷胱甘肽是抑制苹果中多酚氧化酶活性的最佳抑制剂23。张瑾等24以抗坏血酸和谷胱甘肽制备复合抗氧化剂，并且对鲜切苹果进行浸渍和保鲜处理，研究其对鲜切苹果褐变的抑制效果。试验结果表明，用0.07 mol/L抗坏血酸溶液和400 mol/L谷胱甘肽溶液浸渍的鲜切苹果具有较好的抗褐变能力。Mendoza-Wilson等25将槲皮素和常见的其他抗褐变剂制备成纳米乳液，观察各组纳米乳液对澳洲青苹果褐变的影响，结果表明：槲皮素、槲皮素-3-鼠李糖苷、抗坏血酸、-生育酚组纳米乳液在6 h内抑制了41%的多酚氧化酶活性，并抑制了74%81%的苹果果肉褐变，经过分子模拟后得出，槲皮素可能是比抗坏血酸和槲皮素-3-鼠李糖苷更有效的抗褐变剂。2.2.3化学消毒保鲜技术在制作鲜切苹果的过程中，清洗是最直接的减少微生物污染的方法。二氧化氯、亚氯酸钠、过氧乙酸、酸性电解水都可以作为化学消毒剂。而二氧化氯作为目前国际上公认的A1级安全消毒剂，被广泛应用在果蔬保鲜等食品领域。田卫等26通过研究二氧化氯对苹果表面金黄色葡萄球菌杀菌规律发现，二氧化氯在偏酸性条件下延长杀菌时间能够达到较好的杀菌效果。二氧化氯不仅能起到杀菌消毒的作用，而且能抑制果实中的乙烯生成，起到延缓果实衰老的作用。赵明慧等27在冷藏条件下将受到机械损伤的苹果浸泡在50 mg/L二氧化氯溶液中，试验结果显示，经由二氧化氯处理的受损伤苹果的乙烯释放速率、失重率和腐烂指数明显低于未经处理的受损伤苹果，其中经二氧化氯处理的受损伤苹果的腐烂指数甚至低于正常果实。2.3生物天然源保鲜技术保鲜技术具有广谱、高效的抑菌作用，且无任何化学残留和毒副作用，满足了消费者对于食品安全的要求。王国霞等28用不同总黄酮含量的银杏浸提液对鲜切“红富士”苹果进行保鲜研究，发现银杏外种皮和银杏浸提液对鲜切苹果失重率的增加有一定抑制作用，并能减缓苹果组织软化，抑制鲜切苹果可溶性固形物及营养物质的流失，使鲜切“红富士”苹果的品质保持在较好水平。吴永玲等29将薄荷、丁香与壳聚糖复合制成保鲜剂对鲜切苹果进行浸渍试验，发现复配保鲜剂浸泡后的苹果腐烂速度和失重率明显降低，降低了抗坏血酸、还原糖、可滴定酸及可溶性固形物的分解程度，有效地抑制了细菌的滋生，保持了鲜切苹果的口感和风味。管玉格等30用阔叶凤尾蕨浸提液对鲜切苹果进行了浸泡，发现其浸提液能维持鲜切苹果的硬度和水分含量，延缓鲜切苹果VC和可溶性固形物含量的下降，并能有效地抑制其表面的细菌繁殖，从而使其保存期限得到一定的延长。海藻作为一种天然的抗氧化剂在近些年得到深入研究，Augusto等31研究表明，海藻中的软毛松藻提取物对苹果中的多酚氧化酶和过氧化物酶活性的抑制作用最强，在之后的研究中，Augusto等32采用由海藻提取液中提取出来的软毛松藻提取物去离子水溶液浸泡鲜切苹果5 min，结果发现，从基因表达层面上来看，可能是软毛松藻提取物的添加干扰了多酚氧化酶等酶的转录过程，而多酚氧化酶与鲜切苹果酶促褐变直接相关，这些结果均表明软毛松藻提取物具有抑制褐变的功效。3小结随着鲜切苹果逐步打开中国消费者的市场，如何解决制约鲜切苹果货架期短的4个问题（酶促褐变、水分及营养物质流失、微生物滋生和组织软化）就成了关键所在。目前的物理、化学保鲜技术保鲜效果虽然都很好，但却各有利弊，物理保鲜技术较为安全，无化学残留及毒副作用，但是存在成本偏高的问题；而化学保鲜技术虽然成本较低，但是容易出现化学残留，从而引发食品安全问题。现阶段针对鲜78投稿平台：2023年第3期李家琪，等：鲜切苹果保鲜技术研究进展切苹果的保鲜技术研究逐渐开始从单一方向转变成多种手段协同处理，这样不仅能提高保鲜效果，而且还能解决部分保鲜技术的缺点，在未来的研究中将会得到更广泛的应用。生物保鲜剂由于是从天然动植物中提取出来的，相较其他化学保鲜技术而言更加安全，但是现存的提取生物保鲜剂的手段还不完善，该类保鲜剂尚存在保鲜效果不好，易对鲜切苹果的风味造成影响等问题，未来仍需加大研究和推广力度。参考文献：1弓志青,王文亮.果蔬采后酶促褐变机理及影响褐变的因素研究进展J.中国食物与营养,2012,18(2):30-33.DOI:10.3969/j.issn.1006-9577.2012.02.008.2DUANGMAL K,WORAPOTPISUT C,ROMPOSA N,et al.Uneven enzymatic browning on fresh-cut apple and itsmeasurementJ.Acta 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