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农产品保鲜新技术研究动态与发展趋势

新闻来源:点击数:4752更新时间:2012-3-6 10:29:52收藏此页

   国内外在农产品保鲜理论、保鲜设施、保鲜材料和保鲜工程技术的研究与创新,以及在技术集成、成果转化等方面已经取得了显著的成效。发达国家非常重视农产品保鲜加工业,农业总投资70%用于采后,以保证农产品附加值的实现和资源的充分利用。发达国家因有雄厚的资金和工业化手段的支撑,农产品已普遍进入气调、冷链保鲜阶段;正进一步研究、发展真空预冷、超低氧贮藏,还从分子水平来探索作用物抗衰老、抑制成熟、培育耐贮藏新品种等,并已取得突破。

   一、农产品保鲜新技术发展趋势   

   产后农产品保鲜技术正向着综合控制的方向发展,其中包括物理控制、化学控制、农业控制和生物技术控制。标准化、自动化和配套化以及有机(绿色)农产品贮运保鲜技术正代表着一个时代的特征和发展趋势。无污染保护环境的制冷和气调技术;与农产品保鲜处理自动化控制有关的光电子学技术和计算机控制技术;与提高农产品的耐贮运性,提高抗病和抗冷性,控制成熟和衰老,最终提高保鲜效果的转基因分子生物学技术;与保护环境有关的空气放电技术和真空减压技术;与利用原子能有关的辐射保鲜技术等都是正在发展而且需要进一步发展的高新技术。  

   在保鲜包装材料的研究发展趋势看,未来将注重包装材料及其结构的多功能性。利用微孔制造工艺,结合防水材料、防腐材料、生理调节材料、半导体、陶瓷材料以及利用不同材料的特征进行复合,以提高现有保鲜包装材料的耐湿性、透湿性、防结露性以及防腐保鲜性能。在结构方面将注重提高使用强度、透湿性、防结露性、与防腐保鲜剂的巧妙结合性以及适应现代化搬运的托盘化包装的连结性等。 

   在可食涂被保鲜方面,未来将注重与生物保鲜剂的结合,注重脂类、碳水化合物、蛋白质类的复合。天然涂被剂的MA气调将更注重分子调节、厚度调节、裂缝调节、浓度调节和亲水与疏水性调节。  

  在保鲜剂的研究方面,未来将更注重微胶囊缓释理论和技术的研究,并强调环境启动释入、添加剂控制、并兼用包装调控释放的三控理论以及两段释放控制理论,在应用方面注得保鲜剂的组装结合、保鲜剂的复配以及天然保鲜剂的应用。

   二、农产品保鲜新技术研究动态  

   (一)新型物理保鲜技术的研究 

   1、辐照及静电保鲜 

   辐照及静电保鲜部分将进行电离辐射、等离子体、负离子和臭氧、低能和高能电子辐照、短波紫外线和高负电位等保鲜技术及设施的研究和开发。

  (1)电离辐射保鲜:电离辐射保鲜主要利用CO60Cs137发出的γ射线,以及加速电子、X-射线穿透有机体时,会使其中的水和其他物质发生电离,生成游离基或离子,对被保鲜农产品起到杀虫、杀菌、防霉、调节生理生化等效应,从而起到保鲜的作用。

  (2)等离子体保鲜:等离子体是物质的第四态。通过特定电场实现无声放电,可以产生低温等离子体。在此过程中,高能电子与工作气体分子碰撞,发生一系列物理、化学反应并将气体激活,产生多种活性基。低温等离子体对果蔬保鲜和降解农药残毒有明显效果,表现为清除乙烯、乙醇等有害于果蔬贮藏保鲜的代谢物,诱导果蔬气孔缩小,降低果蔬呼吸强度等作用;对于真菌、细菌类病害有较强的防除作用,对病毒也有一定的抑制作用。这些均说明等离子体既对作物有一定的生理调控作用,又对病害有一定的抑制和防治作用。 

  (3)负离子和臭氧保鲜:臭氧是一种强氧化剂,又是一种良好的消毒剂和杀菌剂,既可杀灭消除果蔬致病微生物及其分泌毒素,又能抑制并延缓果蔬有机物的水解,从而延长果蔬保鲜期。负离子与臭氧共存,可以起到保鲜的增效作用。 

  (4)低能和高能电子辐照保鲜:利用高能电子束来保鲜和灭菌,它用高能脉冲破坏DNA和细胞分裂,从而消灭食品中的微生物。这样可延长农产品的保鲜期,减少防腐剂的使用,使农产品更安全,并能延缓果蔬成熟,抑制蔬菜发芽。用一种装置产生名为“软电子”的微弱电子辐射农产品表面,可有效抑制和杀灭微生物。这种电子波最深只能深入农产品表面50-150μm处,因此它能杀掉农产品表面附着的细菌同时,不致使农产品的内部结构和营养成分遭到破坏。

  (5)短波紫外线照射保鲜:紫外线照射既可起到杀菌作用,又可起到诱导农产品的抗病作用。紫外光毒物兴奋效应是一个较新的概念,它表明在果蔬中能诱导对采后贮藏的腐烂抵抗能力,并通过推迟完熟过程而延长货架寿命。“毒物兴奋效应指的是由低剂量试剂,如化学抑制剂或物理胁迫因子刺激得到的植物有益反应”。短时暴露在UV光下可减少采后由病原菌引起的腐烂。在柑桔里,这种现象伴随着皮内诱导的拮抗能力出现,而不是UV光的杀菌效应。尽管这种技术还没有开发用于商业,但UV的杀菌和拮抗诱导的双重效应作为对某些产品的采后处理方法而找到了它的用途。

  (6)高负电位处理保鲜:通过10000-20000伏的高负电位处理,可降低农产品的冰点,从而起到降低贮藏温度的作用,达到较好的保鲜效果。  

  2、空气压力控制保鲜  

空气压力控制保鲜部分将进行减压和高压贮藏保鲜技术及差压和真空预冷保鲜技术及设施的研究与开发。  

  1)减压保鲜:减压保鲜技术被国际上称为21世纪的保鲜技术,由于其原理和技术上的先进性,使果蔬保鲜效果比单纯冷藏和气调贮藏有了很大提高,这一技术将在易腐难贮果蔬保鲜方面发挥巨大的作用,因而被称为保鲜史上的第三次革命。减压保鲜可快速形成一个低氧和超低氧的环境,快速脱除挥发性催熟气体,有利于气态保鲜剂进入果蔬组织内部,有利于显著减少空气中细菌的基数,具有得好的贮藏效果。 

  2)高压保鲜:高压保鲜其作用原理主要是在贮存物上方施加一个由外向内的压力,使贮存物外部大气压高于其内部蒸汽压,形成一个足够的从外向内的正压差。这样的正压可以阻止果蔬水分和营养物质向外扩散,减缓呼吸速度和成熟度,故能有效地延长果蔬的贮期。

  3)差压预冷保鲜:在果蔬预冷的货堆内外形成一定的压力差异,使冷空气易于穿过产品,而达到快速预冷的目的,达到快速降温保持鲜度的目的。

  (4)真空预冷保鲜:在预冷容器内形成真空,使产品的沸点降低,达到大量蒸发水分快速降温的目的,以保持果蔬的鲜度。

   3、温湿度和气体特殊控制保鲜  
  温湿度和气体特殊控制保鲜部分,将进行临界低温高湿(冰温高湿)、变动气调、细胞间水结构(氙气处理)和细胞膨压调控(温湿度、比表面和气流控制)技术及设施的研究与开发。 

  (1)临界低温高湿(冰温高湿)保鲜:临界点低温高湿保鲜体现在:果蔬在不发生冷害和冻害的前提下,采用尽可能低的温度来有效控制果蔬在保鲜期内的呼吸强度,使易腐难贮果蔬达到缓慢而正常的代谢;采用高相对湿度的环境可有效降低果蔬水分蒸发,减少失重。因而,临界低温高湿保鲜既可以防止果蔬在保鲜期内的腐烂变质,又可抑制果蔬的衰老,是一种较为理想的保鲜手段。

  (2)变动气调保鲜:变动气调保鲜是根据农产品在不同贮期以适应不同生理状况而对贮藏气体指标加以修改,是一种新型的气调保鲜手段。 

  (3)细胞间水结构控制(氙气处理)保鲜:水结构控制技术是指利用一些非极性分子(如氙气处理)在一定的温度和压力条件下,与游离水结合而形成笼形水合物结构的技术。通过水结构控制技术可使果蔬组织细胞间水分参与形成结构化水,使整个体系中的溶液粘度升高,从而产生下面两种效应:酶促反应速率将会减慢,可望实现对有机体生理活动的控制;果蔬水分蒸发过程受到抑制。这为植物贮藏保鲜提供了一种全新的原理和方法。  

  (4)细胞膨压调控保鲜:通过温度、相对湿度、表面控制程度、通风气流速度等有关的热动力学特性调控技术以及相应的组织膨压变化的测试技术,可维持果蔬细胞膨压的完好,实现其质构的调控保鲜。

  (5)果蔬热激处理保鲜:果蔬采后热激处理是一种正在广泛研究而且较新的贮前预处理方法,它可以减少果蔬腐烂,改善果蔬品质,并且无毒、无污染,是一种颇具前景的贮前处理手段。  

 (二)新型材料保鲜研究 

  1、多功能聚烯烃基保鲜膜保鲜 

多功能聚烯烃基保鲜膜保鲜部分将进行纳米防霉、微孔透气、防雾和脱除乙烯等多功能保鲜膜的研制开发以及MA保鲜技术及设备的研究与开发。  

 (1)纳米防霉保鲜膜保鲜:使用银纳米材料,由于银离子的毒性很小,抗菌能力强,而且在人体内难于积累,所以早在古代人们就利用其安全性和抗菌性来制成餐具和抗菌药物。目前已商品化的纳米无机抗菌剂大多是银系抗菌剂。

 (2)微孔保鲜膜保鲜:当普通保鲜膜的透气性达不到贮藏要求时,往往经过特殊工艺生产微孔保鲜膜。根据微孔薄膜的性能要求适当选择添加剂母粒类型和过滤器的细度。 

  (3)防霉保鲜膜保鲜:贮藏过程中,致使MAP保鲜经常处于温度、湿度剧烈变化状态,袋内常发生结雾、结露、积水现象,促使病原菌生产繁殖,导致果蔬大量腐烂。由此可见,通过加入防雾材料,研制防雾保鲜膜十分重要。

  (4)脱乙烯保鲜膜保鲜:通常果蔬成熟时会释入出乙烯气体,这种气体具有催熟功能,如果将乙烯及时吸收,那么果蔬腐烂的速度会大大降低。通过在保鲜膜的生产过程中加入能吸收乙烯的物质,生产出的保鲜袋用于果蔬保鲜,袋内乙烯被吸收,保鲜效果明显提高。  

  2、多功能可食性涂被保鲜剂保鲜 

  多功能涂被保鲜剂及保鲜技术研发基地将进行防腐型、防褐型、护绿型和增光型可食性保鲜剂及保鲜技术及的研究与开发。

  (1)防腐型果蔬涂被保鲜剂保鲜:研制含有天然多糖类物质及其他有效活性因子,能在果蔬表面形成一层透明的保护膜,具有广谱抗菌、防霉、保湿的功能,可有效防止果蔬腐烂,提高保鲜性能。

  (2)防褐型果蔬涂被保鲜剂保鲜:研制含有天然生物保鲜因子——壳聚糖和食品级护色添加剂,能在果蔬表面形成一层透明的保护膜,可通过调节环境氧气,抑制氧化酶的活性,有效防止果蔬被变和白化,达到保持商品质量的目的。

  (3)护绿型果蔬涂被保鲜剂保鲜:研制含有天然多糖类物质及其他食品级成分复配而成,可在果蔬表面形成一层透明薄膜,以此实现分子调节,裂缝调节及厚度调节的统一,达到适宜的气调效果,可明显保持果蔬原有绿色,防止水分蒸发,抑制微生物的侵染与繁殖。 

  (4)增亮型果蔬涂被保鲜剂保鲜:研制含有蜡制剂、助溶剂、乳化剂及其他有效活性因子,能迅速在水果表面形成一层透明光亮的薄膜,使水果光亮诱人,并能抑制水分蒸发和微生物的侵染与繁殖,显著延长货架期。 

  3、环保型生理保鲜剂保鲜 

环保型生理保鲜剂保鲜部分将进行矿物型保鲜和新型代谢抑制剂(1-MCP)及保鲜技术与设备的研究与开发。 

  (1)矿物型保鲜剂:采用带微孔的矿石,经粉碎后生产出吸附乙烯的材料,提高果蔬的保鲜性能。  

  (2)新型代谢抑制剂(1-MCP):1-MCP是最新研制出的一种乙烯竞争性抑制剂,它的成功研制是以乙烯受体研究为理论基础的。1-MCP的应用可部分取代气调库的应用,大大降低投资成本,是特别适合我国国情的一种保鲜剂。MCP加水后即释放出MCP气体,MCP接触植物细胞中的乙烯受体,产生不可逆反应,阻碍该受体与乙烯气体的结合,从而延缓植物成熟的生理反应。 

  (三)生物保鲜技术的研究 

   1、微生物拮抗保鲜菌保鲜 

   微生物拮抗保鲜菌及保鲜部分将进行多种酵母菌、丝状真菌与细菌作为果蔬上的多种真菌病原微生物的竞争性抑制剂及保鲜技术的研究与开发。 

   研究发现,多种酵母菌、丝状真菌与细菌是苹果、梨与柑桔等果实上的多种真菌病原微生物的竞争性抑制剂。通过提高采收时拮抗性微生物的浓度,可以很好地控制贮藏期间苹果的青霉与灰霉病以及柑桔的青霉病。而且,拮抗性微生物也只有直接接触到了潜伏侵染占据的空间才能起到真正的抑菌作用。

   天然微生物拮抗剂可以控制导致严重果实采后病害的伤害病原菌。目前,已经筛选出两种对果实采后伤害病原菌微生物具有广谱活性的、不产生抗生素的酵母菌。基于拮抗剂对普通杀菌剂敏感性的研究结果,未来微生物拮抗剂研究的目标应是采用综合途径即拮抗剂与低剂量选择性杀菌剂配合贮藏条件的调控,这将比单一应用拮抗剂更能有效控制采后腐烂。 

  2、天然提取物质、防生保鲜剂保鲜  

  天然提取物质、防生保鲜剂保鲜部分将对从天然物质提取、确定、筛选出抑菌效果好且具有互补效应的活性物质研究及保鲜技术的研究与开发。从天然物质提取生物活性物质来抑制微生物,达到纯绿色保鲜效果。

  3、基因工程技术保鲜 

   基因工程技术保鲜将进行农产品完熟、衰老调控基因以及抗病基因、抗褐变基因和抗冷基因的转导研究,从基因工程角度解决产品的保鲜问题。 

   研究认为,果实的软化及货架寿命与细胞壁降解酶的活性,尤其与多聚半乳糖醛酸酶和纤维素酶的活性密切相关,也受果胶降解酶活性的影响。目前,已经阐明编码细胞壁水解酶如PG酶与纤维素酶的基因表达,这些酶在调节细胞壁的结构方面发挥重要的作用。

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