果蔬保鲜剂的种类及发展趋势

果蔬保鲜剂的种类及发展趋势曲勃（2006级农产品加工与储藏专业）我国改革开放以来，果蔬产业迅速发展。蔬菜、水果已成为继粮食之后我国种植业中的第二和第三大产业，从１９９３年开始，水果产量跃居世界第一位，成为世界上水果第一大国。２００３年果园面积９４３６．７千公顷（１４１５５万亩），产量７５５１万吨。其中，苹果、梨、桃、李、柿的产量均居世界各国之首，苹果产量占世界总产量的４０％以上，梨产量占６０％左右；柑橘产量仅次于巴西和美国，列第三位；全世界荔枝７０％产于中国。山东是我国第一大水果主产省区，年产量１０６０万吨，之后依次为河北（７６７万吨）、广东（７１８万吨）、陕西（６２１万吨）。２００４年全国蔬菜种植面积１７９５４千公顷，产量５４０３２万吨，居世界第一。我国果蔬贮运保鲜与加工技术总体水平取得了阶段性发展，果蔬采后贮藏加工业发展迅猛，大宗果蔬贮藏已基本解决，基本实现南北调运与长期供应，为丰富市场供应，满足城乡居民的消费起到一定的作用，并已经成为国民经济充满活力和后劲的增长亮点。目前，我国果品总贮量占总产量的２５％以上，商品化处理量约为１０％，果品加工能力约为６％，蔬菜加工能力约为１０％。果蔬采后损耗率降至２５％～３０％，贮藏、加工业也得到了长足的发展，步入了新的历史阶段。果蔬（特别是水果）生产存在较强的季节性、区域性以及本身属易腐性商品，这与消费者对果蔬需求的多样性及淡季调节的迫切性相矛盾，因此果蔬贮藏保鲜工作越来越受到人们的重视。但我国果蔬贮运保鲜的基础研究起步较晚，对于某些果蔬生命活动变化、腐烂变质机理的研究仍显不够，把研究重点放在大宗品种上，而对于经济价值较高的珍稀果蔬和新品种的贮藏保鲜技术研究却不甚成熟，甚至严重缺乏。水果蔬菜在采后由于受物理、生理和病理等因素的影响而损失严重,据调查,目前我国果蔬的采后损失率约为20%～30%,现在世界范围内广泛用于果蔬贮藏保鲜的技术有常温贮藏、低温贮藏、气调贮藏、减压贮藏、电磁辐射贮藏、臭氧离子贮藏等,在这些贮藏保鲜技术中,果蔬保鲜剂作为一项必不可少的辅助技术及常温下的一项独立技术而被广泛应用,并显示出较好的经济效益,现将其分述如下:1化学防腐保鲜剂这类试剂主要以液体浸泡、喷布或气体熏蒸的方式抑制或杀死果蔬表面的微生物,从而起到防腐保鲜的作用,根据其防治功能可分为:①防护型化学防腐保鲜剂。如邻苯酚钠(SOPP)、联苯(DP)等可防止病原微生物从果皮损伤部位浸入果实,但这类杀菌剂不能抑制进入水果的微生物,可与内吸式杀菌剂配合使用,效果较好。②广谱内吸型防腐保鲜剂。主要为苯胼咪唑类杀菌剂,前期上市的有多菌灵、托布津、噻菌特(如美国生产的45%特克多悬浮液)等,目前已用于多种果蔬。由于其对浸入果蔬的病原微生物效果明显,操作简便而得到认可。但由于其抗药性、残留及人们对饮食质量的提高,近年来国内外已开发出安全、低残留的防腐保鲜剂,使原先的纯化学药剂只能以低浓度与现有保鲜剂配合使用,起辅助增效作用。③熏蒸型防腐保鲜剂。此类保鲜剂在室温下挥发,以气体形式抑制或杀死果蔬表面的病原微生物,因而对果蔬毒害较少。目前较常用的有二氧化硫释放剂、联苯二氧化氯等,其中应用较多的为二氧化硫;以焦亚磷酸钾为主剂制成片剂熏蒸作用,同时可抑制多酚氧化酶活性而防止褐变,但熏蒸浓度要适合,过高会造成二氧化硫残留,影响果蔬品质。2生物防腐剂生物防腐剂是一种以菌治菌的方式,国外对此研究十分活跃,国内尚处起步阶段。由于此方式没有化学防腐保鲜剂所带来的环境污染、农药残留及抗药性等问题,且有贮藏条件易控制、处理目标明确等优点。目前较成功地用于菠萝、草莓、菠菜、白菜等果蔬。以色列DrChalutz从柑桔表面分离出两种酵母菌,在柑橘果实上应用表明:能拮抗青绿霉菌,促进伤口愈合。美国在苹果、柑橘等果实上应用分离的枯草杆菌已取得满意的商业效果。目前对细菌产生的抑菌类物质—细菌素的研究也较深入,如从枯草芽胞杆菌中提取的枯草菌素、从放线菌中提取的纳他菌素、从链霉菌中提取的泰乐菌素、从白链霉菌中提取的聚溶素以及从至少222种食用菌中发现的抗菌类物质等。这其中对乳酸菌的研究成效尤为显著,已从中提取了几十种细菌素。现在,世界公认并已在50多个国家和地区进行工业化生产的生物防腐剂为乳酸乳球菌素(Nisin)。而我国批准使用的微生物防腐剂只有乳酸乳球菌素和纳他菌素。3天然防腐保鲜剂3.1国外天然防腐保鲜剂雪鲜果蔬保鲜剂。是美国研制的一种高效多功能果蔬保鲜剂,由四种安全无毒的成分组成:焦磷酸钠、柠檬酸、抗坏血酸和氯化钙,可延缓果蔬氧化和酶促褐变,对去皮(核)后的半成品果蔬原料保鲜效果较好,可在5d内保持其色泽和组织结构。雪鲜比通常使用的亚硫酸盐好,无硫残留及任何异味。森柏:为英国研制的一种无色、无味、无毒、无污染、无副作用的可食果蔬保鲜剂,它由植物油和糖组成,其活性成分是蔗糖酯,其它成分为纤维素、食油等,可抑制果蔬呼吸作用和水分蒸发,在草莓、樱桃、杏、苹果、香梨、桔、葡萄上均取得了较理想的效果。森柏保鲜剂已获得联合国粮农组织和世界卫生组织的免疫特许。节肢动物外壳提取物:也称壳聚糖,主要成分为脱乙酰甲壳素及其衍生物,可在果蔬表面形成半透膜,调节采后果蔬的生理代谢并对微生物有抑制作用,在草莓、葡萄、黄瓜、番茄、青椒、苹果、香蕉、梨等果蔬上均有不同程度的保鲜作用。3.2我国天然防腐保鲜剂我国对天然防腐保鲜剂的研究起步较晚,采用的材料主要是芸香料、菊科、樟科等食用香料植物或魔芋、高良姜等中草药制剂及荷叶、大蒜、茶叶、葡萄色素等提取物。目前在此方面研究已取得较好的成效:如中科院武汉植物研究所从73种植物173个抽提物中筛选出代号为EP的猕猴桃天然防腐保鲜剂,贮藏猕猴桃5个月,其好果率在85%以上,且果实品质较佳。该研究成果已在国际同类研究中处于领先水平。我国研制的保鲜剂除具无毒性外,还有增香保健功能,因此广泛筛选我国独特的天然果蔬保鲜剂,力求开发出更具特色的、可适合多种果蔬贮藏的系列产品,是我国科研工作者的研究方向。4生理活性调节剂目前研究应用的主要是生长素类、赤霉素类、细胞分裂素类及其它一些与成熟衰老有关的调节物质。柑橘、葡萄用生长素类物质2,4-D浸果可降低果实腐烂率,防止落蒂。赤霉素类(GA)可阻止组织衰老、果皮褪绿变黄、果肉变软,胡萝卜素的积累以及对抗乙烯、ABA对呼吸的刺激作用。在柑桔、芒果、杏、葡萄、草莓上保鲜效果显著。细胞分裂素(如BA)有保护叶绿素、抑制衰老的作用,可用来延缓绿叶蔬菜(如甘蓝、花椰菜等)和食用菌的衰老。其它与成熟衰老有关的调节物质,如多胺(主要为腐胺、精胺、亚精胺),适当的浓度可阻止叶绿素受破坏,抑制乙烯合成,延缓衰老。用10mmoL.L-1的亚精胺处理柿果,可有效保持其果实硬度,降低呼吸速率和乙烯释放。多胺也可延长李、香蕉的贮期]及月季等切花的瓶插寿命此外,像油菜素内酯、茉莉酸及其甲酯(JA-ME)、水杨酸(SA)等调节物质在果蔬和花卉的保鲜、抗病等多方面也取得较满意的效果。许多植物生理活性调节剂作为果蔬保鲜剂在延缓果实软化衰老方面效果显著,但使用时应谨慎选择,有些生理活性调节剂如B9、2,4-D、青鲜素(MH)等,基于其对健康、环境的负面作用,已限制使用。5涂膜保鲜剂主要为涂于果蔬表面的蜡或膜类物质。因其造价低、美化商品和不同程度的微气调作用而在不少国家得到广泛应用。我国20世纪80年代引进这项技术,现已研制出自己的涂膜保鲜剂,如中国林科院林化所研制的紫胶水果涂料,中国农科院研制的京2B系列膜剂,在某些方面已超过进口果蜡,广西化工所研制的复方卵磷脂保鲜剂,用于鲜橙贮藏,保鲜效果明显。20世纪80年代起国外兴起了可食膜的研究。目前根据其成分大致分为水溶性被膜,脂溶性被膜和复合型被膜。英国研制的由羧甲基纤维素与脂肪酸酯乳剂制成的水溶性复合被膜(商品名pro-long)及其改进型涂膜剂Sempfresh,可延长柑桔、苹果、香蕉、梨等果实的贮藏寿命。最近美国从干酪和植物油中提取的乙酰单酸甘油酯而制成的一种特殊覆盖物,透明可食,无薄膜气味,粘贴于切开的果蔬表面可降低脱水70%左右,还可防止微生物侵入,水果变黑等。可以预见,未来被膜研究的目标是开发具有良好水蒸汽屏障作用的水溶性被膜或类似pro-long或Sempfresh的复合被膜及双层膜技术。当然如何寻找天然抑菌剂,提高可食膜的抑菌作用,将是涂膜保鲜剂一个重要的发展方面。6乙烯吸收剂及作用抑制剂乙烯被誉为果蔬成熟激素,可降低果蔬贮藏性。因此在果蔬保鲜中必须尽量除去乙烯或抑制其作用,此方面常见的保鲜剂有乙烯吸收剂和乙烯作为抑制剂两大类。6.1乙烯吸收剂经过大量试验,目前已确认高锰酸钾具有良好的乙烯吸附效应,并已在商业上投入使用,且常以多孔物质(蛭石、珍珠岩、沸石、活性碳、分子筛等)为载体,将高锰酸钾溶液吸附其中;如果在多孔载体上加一些触媒物质(如Ca5O3、Al2O3、Cr2O3等金属氧化物或其盐)作为催化剂,催化乙烯分解,效果更好。高锰酸钾长时间吸收乙烯被还原,可在阳光下晒后再生而继续使用。Taka2hashi-N等研制出一种钯复合物乙烯吸收剂,它以活性炭为载体,将钯复合物(主成分为氯化钯、溴、氮、硫酸或醋酸)吸附其中,可将贮藏环境中的乙烯减少到很低水平,用于苹果、梨、香蕉、葡萄、杏、甘蓝、莴苣、番茄、辣椒、菠菜、韭菜、蘑菇等多种果蔬的保鲜。目前,常见的商品乙烯吸附剂有PM保鲜剂、高效乙烯吸附剂、活性炭等。6.2乙烯抑制剂此类保鲜剂主要通过与果蔬发生一系列生理生化作用来阻止内源乙烯的生物合成或抑制其生理作用。故分为乙烯生物合成抑制剂和乙烯作用抑制剂两类。6.2.1乙烯生物合成抑制剂主要通过抑制乙烯生物合成中两个关键酶的活性,即ACC合成酶(ACS)和乙烯形成酶(EFE)而抑制乙烯的产生。目前,有效抑制ACS活性的抑制剂主要为氨基乙氧基乙烯基甘氨酸(AVG)和氨基乙酸(AOA),据报道,在苹果、葡萄和一些花卉上效果显著。此外,像Ni2+、Co2+等自由基清除剂(如苯钾酸钠)、解偶联剂(如PNP)、多胺等均可显著抑制EFE的活性,降低ACC向乙烯的转化力。6.2.2乙烯作用抑制剂一般认为乙烯对果蔬的催熟过程是通过与受体蛋白结合才发挥作用的,乙烯作用抑制剂则正是利用这一特点,通过自身作用于受体而阻断乙烯的正常结合,抑制乙烯所诱导的成熟衰老过程。(1)最先研究的乙烯作用抑制剂如Ag+、STS、高浓度的CO2、DACP(重氮环戊二烯)、Norbornadiene(降冰片二烯)等,已被鉴定并广泛应用。Ag+和STS在商业上多用于花卉保鲜。高浓度的CO2一般在人工气调时实现对乙烯的抑制。Norbornadiene喷施绿色番茄可延缓叶绿素降解、推迟成熟。(2)近年来,国外研制出一种新型乙烯受体抑制剂—1-MCP(1-甲基环丙烯),为控制乙烯敏感型的采后果蔬和花卉衰老提供了新的技术手段。它由MayidRM、ClarbeTc和DunconCD首次于1971年在实验室合成,20世纪90年代初,ECsisler用0.5mL.L-1的1-MCP处理植株时发现,它有明显的抑制乙烯合成的作用。该结果报道之后,在国内外掀起了以1-MCP抑制乙烯合成、控制植物组织成熟衰老进程的热潮。人们以多种果蔬、花卉为试材,分别以1-MCP抑制乙烯合成、呼吸强度、芳香物质产生,延缓组织器官色泽转变、衰老和成熟软化进程及其对非跃变型果蔬采后的影响以及1-MCP的作用机理等多方面展开了研究。与传统乙烯抑制剂如STS、Ag+、AVG等相比,1-MCP具有高效、低剂量、无毒无味、无污染以及与受体结合时间长等优点。有些传统乙烯抑制剂基于对健康、环境等因素的考虑,已大大限制了其在商业上的应用。人们预测,1-MCP在花卉保鲜上将成为STS的替代品,它不但能强烈阻断内源乙烯的生理效应,还能抑制外源乙烯对内源乙烯的诱导作用。作为一种新型乙烯受体抑制剂,目前人们对1-MCP的研究尚处早期阶段,许多问题有待于进一步研究,从而为乙烯敏感型果蔬和花卉的贮藏保鲜开辟一条新途径。7小结与讨论随着科技的发展,利用设施设备控制外部条件(如气调、低温、减压贮