切前处理技术预防鲜切果蔬褐变的研究进展

宿玲绮,傅佳立,彭勇*,张耸,石晶盈,刘佩,王庆国,张小燕

(山东农业大学 食品科学与工程学院,山东省高校食品营养与健康重点实验室,国家苹果工程技术研究中心,山东 泰安 271018)

摘 要:鲜切果蔬切割之后容易发生表面褐变等问题,严重影响果蔬商品价值和消费者的购买欲,成为制约鲜切果蔬发展的重要瓶颈。该文重点针对冷激处理、热处理、高氧处理、化学处理等切前处理技术在鲜切果蔬上的应用进行阐述,并对切前处理调控果蔬褐变的机制进行探讨,分析目前存在的关键问题及未来的发展方向,以期为开发更安全高效的褐变控制技术提供理论参考。

关键词:鲜切果蔬;褐变;切前处理;应用技术;作用机制

鲜切果蔬又称最少加工果蔬、半加工果蔬、轻度加工果蔬等,是指以新鲜果蔬为原料,经分级、清洗、整修、去皮、切分、保鲜、包装等一系列处理后,再经过低温运输进入冷柜销售的即食或即用果蔬制品[1]。鲜切果蔬因其方便快捷、安全营养、新鲜度高等优点,日益受到国内消费者的喜爱,也成为目前预制菜产业里的一个重要组成部分。但鲜切果蔬在切割加工过程中组织细胞会受到严重损伤,易于发生褐变、汁液流失、腐烂、变味等现象,特别是发生褐变的速度快,严重影响产品的感官品质、新鲜度和营养成分,极大地降低了消费者的购买欲,成为制约鲜切果蔬行业发展的重要瓶颈。

许多研究表明,鲜切果蔬的褐变主要是酶促褐变引起的,多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)是导致酶促褐变的主要酶类[2-3]。通常认为植物中的PPO 主要分布于细胞质和细胞膜上,而酚类物质则贮存于液泡中,切割损伤破坏了PPO 和酚类底物的区域化分布,在有氧条件下,PPO 催化酚类底物氧化,生成有色的邻醌,进行不可逆的非酶聚合或与其他酚类、氨基酸或蛋白质反应生成褐色产物,从而导致褐变的发生[4]。但是PPO 不是影响褐变的唯一因素,在过氧化氢(H2O2)存在时,过氧化物酶(peroxidase,POD)也参与酪氨酸残基的氧化,诱导黑色素的形成,在鲜切苹果褐变过程中起着重要的作用[5-6]。并且,果蔬体内酚类物质含量、苯丙烷代谢过程、游离氨基酸水平等也是导致褐变的重要因素,研究发现过表达半胱氨酸蛋白酶抑制子STPI 143 和146 减缓了马铃薯褐变,但并没有抑制PPO 活性,主要是通过降低总游离氨基酸和酪氨酸水平抑制褐变的发生[5,7]。此外,植物组织的抗氧化能力也与褐变密切相关,如超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)和非酶抗氧化防御体系(维生素C、维生素E、谷胱甘肽等),都可能参与褐变的调节,在鲜切果蔬褐变进程中发挥着重要作用[4-5,8]。并且,鲜切果蔬褐变的发生也与果蔬种类、生长阶段、贮藏环境等因素有关,涉及糖类、脂类、蛋白质、能量等多种代谢过程[4,9]。因此,鲜切果蔬褐变的发生及其调控机制相对复杂,仍有待于深入研究。

目前,预防鲜切果蔬褐变的主要技术包括物理方法(低温处理、紫外辐射、超声、超高压等)[10]、化学方法(柠檬酸、L-半胱氨酸、抗坏血酸、盐处理等)[3]和生物方法(漆酶基因、双链RNA)[11-12]。物理方法安全易行,但成本较高,处理效果相对于化学方法不够理想;化学方法虽然有较好的效果,但鲜切后的果蔬接触化学试剂,易造成药物残留,增加产品的安全风险,并且鲜切果蔬的口感风味也会受到一定影响;生物方法虽然提高了安全性,但通常效果一般、条件不易控制,仅限于某些特定的鲜切水果蔬菜,应用范围不够广泛。因此,近年来,许多学者探索如何改进鲜切果蔬褐变的控制技术,提高保鲜效果。本文就国内外近年来切前处理控制鲜切果蔬褐变的技术和机理进行综述,并对切前处理存在的问题和未来的发展趋势进行展望,以期为今后鲜切果蔬的发展提供理论参考和技术支撑。

1 切前处理手段

切前预处理近年来已成为研究的热点,由于有着外皮的保护,切前处理不直接接触果蔬内部,仅对完整的果蔬进行处理,降低了对鲜切果蔬感官品质的影响,是一种有前景的处理方式。图1 为切前处理鲜切果蔬的加工过程。

图1 切前处理鲜切果蔬的加工过程
Fig.1 The process of pre-cut treatment fresh cut fruits and vegetables

1.1 冷激处理

冷激处理是指将果蔬置于不会造成冷害的低温条件下进行短时间处理的一种物理方式,包括空气冷激和冰水混合物冷激。研究发现冷激处理通过降低膜脂过氧化程度,维持细胞膜的完整性,提高抗氧化能力维持鲜切桃、茄子和甘蓝等果蔬的品质,延长货架期[13-15]。最近的研究表明切前-2 ℃冷空气处理火龙果3 h,其苯丙烷代谢关键酶苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase,PAL)、肉桂酸-4-羟基化酶(cinnamate 4-hydroxylase,C4H)、4-香豆酸辅酶A 连接酶(4-coumarate:CoA ligase,4CL)活性及其相关基因表达均上调,促进了酚类物质的合成。提高了SOD、CAT、APX等抗氧化酶的活性,有效清除过多的活性氧(reactive oxygen species,ROS)[16]。切前冷激处理可能通过调控苯丙烷代谢途径和激活抗氧化酶,延迟了切后火龙果的褐变。冷激预处理在其他易褐变果蔬中的应用还较少,对于褐变的抑制效果需要进一步开展深入研究。

1.2 回温处理

回温处理是指将低温贮藏的果蔬放到常温下(25~30 ℃)一段时间,以提高鲜切果蔬品质的一种方式。回温处理技术通过保护细胞膜的完整性、降低多种酶活性、减少冷害等抑制鲜切果蔬褐变。近年来,回温技术已在控制鲜切果蔬褐变中有所应用。本团队研究表明,将马铃薯块茎在15、25 ℃回温10、20、30 d,发现回温处理抑制褐变与其PPO 活性和pH 值降低有关,25 ℃条件下回温处理效果最好,回温20、30 d 后再切割贮藏可显著延迟褐变的发生[17]。进一步的研究发现,将低温贮藏的马铃薯在25 ℃下短期回温12 h,其PPO 活性、总酚和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量降低,POD、SOD、CAT 活性以及1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl,DPPH)自由基、2,2-联氮-二(3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐[2,2'-azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate),ABTS]正离子自由基抑制率增加,也能有效抑制鲜切马铃薯的酶促褐变。短期回温处理可能是通过影响PPO、酪氨酸及其它游离氨基酸、酚类物质以及抗氧化能力来缓解冷藏后马铃薯块茎的褐变[18]。将洋姜块茎于20 ℃下回温7、14 d 后再切割加工,与对照相比,回温处理组的PAL 活性和呼吸强度降低,并降低了总酚含量,有效减缓了鲜切洋姜的褐变,回温14 d 抑制褐变的效果更佳[19]。此外,低温贮藏的嘎啦苹果经回温处理后,可以减轻切割引起的损伤,抑制褐变的发生[20]。目前,回温处理对于鲜切果蔬的应用范围较小,回温的温度和时长以及果蔬的种类和贮藏品质都会显著影响处理效果。

1.3 热处理

热处理是一种物理保鲜方式,因其具有操作简单、成本低、无污染等优点也成为人们关注的重点。热处理是指经40~60 ℃的热水或热空气处理后,通过钝化酶活性,使蛋白质变性,进而维持鲜切果蔬的贮藏品质[21]。热处理已被广泛应用于切后各种果蔬的保鲜。相关研究证实,经过不同热处理,有效抑制了鲜切甘薯、鲜切马铃薯和鲜切荸荠等的褐变,提高了其商品价值[22-24]。最近研究表明将苹果在切前经40~50 ℃热水处理20~90 min,总酚含量增加了70%,PPO 和POD 活性显著降低,贮藏7 d 后有效减缓了苹果的酶促褐变[25]。切前采用55 ℃或65 ℃热水处理苹果30 s,切后结合使用抗褐变剂抗坏血酸/柠檬酸处理,然后浸泡在糖浆中保存。与酸预处理对照相比,可以显著减少微生物的含量,延缓鲜切苹果的褐变,货架期延长至5 d[26]。将马铃薯经55 ℃下处理10 min 后常温下放置1 d,再进行切片,可以降低PPO 活性,显著抑制鲜切马铃薯的褐变[27]。采用42 ℃热风处理火龙果3 h,其组织内的苯丙烷代谢关键酶PAL、C4H、4CL 活性及其相关基因表达均上调,促进了酚类物质的合成,提高了SOD、CAT、APX 活性,有效清除过多的ROS,抑制了PPO 和POD 活性的增加[28]。虽然热处理有一定的抑制褐变效果,但不同的鲜切果蔬所需要的热处理温度和时间不同,若热处理温度过高和时间过长,可能会引起果蔬表面伤害,破坏商品的色泽和营养价值。因此,控制热处理的温度和时间至关重要。

1.4 高氧处理

高氧处理是指将果蔬放置于21%~100% O2 条件下,可以降低果蔬的呼吸作用,抑制乙烯合成,从而提高果蔬保鲜效果的一种方法。1996 年首次提出高氧处理可以应用于果蔬保鲜[29],之后在许多果蔬中开展了广泛应用。相关研究表明,高氧处理不仅可以降低果蔬的呼吸作用和乙烯合成,而且可以减缓组织褐变,有效改进果蔬贮藏品质[30]。高氧处理包括高氧长期贮藏和高氧短时预处理。高氧短时预处理是将果蔬置于21%~100% O2 中一段时间,再放置贮藏,具有操作简单、更易于实现等优点[31]。研究表明将完整的马铃薯分别于21%、60%、80% O2 条件下处理20 min,去皮切块后,可以在4 ℃下贮藏8 d。其中效果最好的是80% O2 处理,可以通过抑制PPO 活性、PAL 活性、总酚含量和MDA 积累,维持细胞的完整性,提高其抗氧化能力,延缓鲜切马铃薯的褐变[32]。切前用95%~100% O2 处理苹果14 d,并且结合切后高氧处理,可以推迟鲜切苹果的呼吸高峰,降低呼吸速率,抑制MDA 含量的增加和褐变的发生,贮藏后期高氧处理组的褐变度和PPO、POD 活性显著低于对照组[33]。将富士苹果于55%、75%、95% O2 中处理1 h,降低了苹果的PPO 活性、MDA 含量和相对电导率,增加了POD、PAL 和CAT 活性。表明前期高氧处理刺激并诱导了酚类化合物的积累,降低了后期贮藏期间组织细胞的衰老,从而抑制了鲜切富士苹果的褐变[34]。长期高氧处理也有较好的抑制果蔬褐变效果,在去核长枣上的研究表明,与21% O2 处理组相比,90%高氧处理25 d 能有效维持去核长枣的感官品质,抑制PPO 和POD 活性,延缓枣果褐变,并能抑制微生物的生长,延长货架期[35]。一般认为,高氧处理抑制果蔬褐变的生理机制在于抑制了果蔬呼吸和褐变相关酶活性,提高了抗氧化能力。但是对于切前高氧处理调节果蔬代谢的分子机制仍需要进一步阐明。适合高氧处理的果蔬品种的氧气适用浓度范围和时间等都需要开展深入研究。

1.5 UV-C 处理

短波紫外线(ultraviolet-C,UV-C)作为一种新兴的物理非热杀菌技术,操作简单、无污染,被认为是安全有效的食品保鲜技术。它是指经200~280 nm 波长的紫外照射后,抑制果蔬表面微生物的生长,从而对鲜切果蔬进行保鲜。近年来,UV-C 照射已在多种鲜切果蔬中开展应用。鲜切苹果经UV-C(254 nm)结合大豆分离蛋白处理10 min,降低了相关抗氧化酶活性,延长货架期至5 d[36]。经不同波长UV-C 照射不同时间,延缓了鲜切莴苣和苹果的褐变[37-38]、提高了鲜切莲藕的品质[39],UV-C 处理主要通过诱导ROS 生成和激活苯丙烷通路维持了鲜切草莓的商品价值[40]。UV-C 的处理效果与其照射时间、波长和剂量有关,研究表明延长UV-C 照射时间会损伤果蔬的细胞,导致作用效果差。目前,UV-C 照射主要是应用于切后的果蔬,切前的研究还不多见。有研究将UV-C 对切前和切后果蔬的影响进行了比较,结果表明,切前处理有一定的抑制效果,但切后处理抑制褐变作用更明显。将‘皇冠’梨切前和切后分别用UV-C(254 nm)照射5 min。与对照组相比,无论是切前还是切后处理,均有效抑制了鲜切‘皇冠’梨的褐变,降低了PAL 活性、总酚、H2O2 和MDA 含量。但这种作用与PPO 活性无关,主要是通过降低总酚含量,提高抗氧化酶活性和非酶抗氧化能力,消除植物体内过多的ROS,维持细胞膜的完整性,延缓褐变的发生[41]。在苹果上的研究也表明鲜切前后用UV-C(254 nm)照射5 min,PPO 活性提高,总酚含量、H2O2 和MDA 含量减少。UV-C 处理能通过改善抗氧化系统来延缓鲜切苹果在冷藏过程中的褐变[38]

1.6 化学处理

化学处理是最早应用于鲜切果蔬保鲜的方式之一。亚硫酸盐是传统的褐变抑制剂,但因其有害健康,美国食品药品监督管理局已对其使用作出限制。虽然化学处理具有高效、成本低等特点,但有害化学残留物会造成食品安全风险。目前,最常用的化学处理主要有亚硫酸盐、柠檬酸、抗坏血酸、半胱氨酸、涂膜剂等[42]。大量相关研究证明化学处理可以有效抑制鲜切果蔬的褐变,但主要集中在切后处理。经半胱氨酸、异抗坏血酸处理可维持鲜切苹果的颜色,延缓褐变的发生[8,42],谷氨酸和异亮氨酸通过抑制PPO 活性延缓鲜切马铃薯褐变[43-44]。近年来,切前化学处理也受到研究者的重视,采用90 mmol/L 脯氨酸切前处理马铃薯,其PPO 活性和总酚含量降低,相关抗氧化酶活力增强,主要通过降低PPO 活性、总酚和游离氨基酸的含量,同时诱导内在脯氨酸的积累,提高抗氧化能力来抑制鲜切马铃薯的褐变,最终能延迟褐变4 d[45]。菠萝切前经10 μmol/L 茉莉酸甲酯熏蒸12 h,在15 ℃下贮藏48 h,其PAL、C4H 和4CL 活力上升,从而促进总酚和总黄酮的积累,同时显著提高了DPPH 自由基清除能力和抗氧化能力,有效维持了鲜切菠萝品质[46]。在鲜切火龙果上的研究表明,切前使用0.1 mmol/L 水杨酸甲酯处理,有效抑制了鲜切火龙果的褐变、呼吸速率和乙烯生成,其PPO 和POD 活性降低,与苯丙烷代谢途径相关酶的活性和基因表达上升,并且通过调节抗坏血酸-谷胱甘肽(ascorbic acid-glutathione,ASA-GSH)循环和激活抗氧化酶活性控制ROS 水平,保持鲜切火龙果的品质[47]。切前火龙果经乙烯处理10 min,其总酚、总黄酮和ROS 清除能力提高。同时抑制ACC 合成酶(ACC synthase,ACS),使乙烯含量保持低水平,乙烯信号转导通路中的相关基因表达上调。乙烯预处理可能通过调控乙烯信号转导途径诱导鲜切火龙果酚类物质的合成,延缓褐变的发生,维持其感官品质[48]。苹果切前经1% L-半胱氨酸浸泡15 min 可以显著抑制PPO活性及基因表达,提高SOD 和CAT 活性及DPPH 自由基清除率,抑制鲜切苹果片的褐变,延长其货架期至2 d[49]。采用5% NaCl 溶液切前处理完整马铃薯3 h,抑制了PPO 活性,也抑制了谷氨酸和脯氨酸含量的增加,主要通过影响PPO 活性和几种游离氨基酸含量有效抑制鲜切马铃薯的褐变,在5 ℃下能延迟褐变至3~4 d[50]。可见,切前化学处理已经成为鲜切果蔬保鲜的研究热点。未来考察各种化学试剂在不同果蔬上的切前应用效果,对于短期保鲜具有重要意义。

1.7 切割伤处理

切割方式对于鲜切果蔬的褐变具有重要的影响。研究表明使用刀具进行一定面积的切割伤处理,可以提高鲜切马铃薯的感官品质,减少了组织在切割后的褐变和汁液流出量[51]。并且,不同切割方式(去皮整果、切片、切丝、切碎)对鲜切荸荠贮藏期间品质的影响不同,切碎处理可有效抑制鲜切荸荠的褐变与黄化,保持鲜切荸荠固有的色泽;切片处理可以诱导酚类和黄酮类物质的合成,从而提高鲜切荸荠的抗氧化活性[52]。研究表明不同切割方式(切片、切块、切条)处理通过创伤胁迫也提高了鲜切马铃薯SOD、CAT、APX 和GR 等抗氧化酶的活性,进一步延缓褐变,维持了鲜切马铃薯的感官品质,其中,切块褐变程度最低[53]。表1 为不同切前处理对鲜切果蔬的保鲜作用。

表1 不同切前处理对鲜切果蔬的保鲜作用
Table 1 Effects of different pretreatment methods on fresh-cut fruits and vegetables

鲜切产品火龙果处理方式-2 ℃冷空气3 h延迟褐变时间/d 参考文献[16]马铃薯15、25 ℃回温10、20、30 d结果PAL、C4H、4CL、SOD、CAT、APX 活性、总酚含量↑电导率(electrical conductivity,EC)、MDA 含量↓PPO 活性、pH 值↓12[17]马铃薯25 ℃回温12 h 2[18]洋姜苹果苹果20 ℃回温7、14 d回温处理40~50 ℃热水20~90 min POD、SOD、CAT 活性、DPPH 自由基清除率、ABTS+自由基清除率↑PPO 活性、总酚含量、MDA 含量↓褐变指数(browning index,BI)值、PAL 活性、呼吸强度、总酚含量↓[19][20][25]苹果马铃薯火龙果55 ℃或65 ℃热水30 s 55 ℃热处理10 min 42 ℃热风3 h 5[26][27][28]马铃薯21%、60%、80%O2 20 min PPO 活性、BI 值↓总酚含量↑PPO、POD 活性↓微生物含量↓PPO 活性↓PAL、4CL、C4H 活性、总酚含量↑PPO、POD 活性↓PAL、POD 活性、总酚含量↑PPO 活性、MDA 含量↓8[32]

续表1 不同切前处理对鲜切果蔬的保鲜作用
Continue table 1 Effects of different pretreatment methods on fresh-cut fruits and vegetables

注:↑代表活性或含量增加,↓代表活性或含量减少。

鲜切产品苹果结果PPO、POD 活性、MDA 含量、呼吸速率↓延迟褐变时间/d 参考文献[33]苹果处理方式80~85%、95~100%O2 处理7 d 或14 d 55%、75%、95%O2 1 h [34]枣梨苹果50%、70%、90%O2 UV-C(254 nm)5 min[35][41]UV-C(254 nm)5 min [38]马铃薯90 mmol/L 脯氨酸30 ℃1 h 4[45]菠萝火龙果1、10、100 μmol/L MeJA 12 h 0.1 mmol/L MeSA 20 ℃12 h[46][47]火龙果1 000 μL/L 乙烯10 min [48]苹果1%L-半胱氨酸15 min 2[49]马铃薯5%NaCl 3 h 3~4[50]马铃薯荸荠刀具切割切片、切丝、切碎处理[51][52]马铃薯切块、片、条处理PAL、POD、CAT 活性↑PPO 活性、MDA、总酚含量、电导率↓BI 值、POD、PPO 活性、菌落总数、乙醇含量↓PPO、SOD、CAT、APX、GR 活性、DPPH 自由基清除率、ABTS+自由基清除率↑BI 值、PAL 活性、总酚、H2O2、MDA 含量↓PPO、SOD、CAT 活性↑BI 值、PAL 活性、总酚、H2O2、MDA 含量↓SOD、CAT 活性、ABTS+自由基清除率、DPPH 自由基清除率、Pro 含量、Fe2+还原能力↑PPO 活性、总酚含量↓PAL、C4H、4CL 活性、DPPH 自由基清除率、总酚、总黄酮含量↑PAL、4CL、C4H 活性↑呼吸速率、电导率、MDA、乙烯含量、PPO、POD 活性↓总酚、总黄酮含量、DPPH 自由基清除率、·OH、PAL、4CL、C4H 活性↑ROS、H2O2、乙烯含量↓SOD、CAT、PAL 活性、DPPH 自由基清除率、总酚含量↑PPO 活性↓Glu、Pro 含量↑PPO 活性、Tyr、Arg 含量↓平面>糙面、水中>空气切碎>切片>切丝CO2、MDA、VC 含量、SOD、CAT 活性、DPPH 自由基清除率↑O2、总酚、总黄酮、H2O2 含量、PAL、PPO、POD 活性、·OH、O2-·↓块>条>片APX、GR、SOD、CAT、PAL、LOX、PPO、POD 活性、总酚、MDA 含量↑BI 值、DPPH 自由基清除率、ABTS+自由基清除率↓[53]

2 切前处理抑制鲜切果蔬褐变的作用机制

2.1 代谢调控与生理响应

切前处理作为一种处理手段已有相关报道,但其作用机制研究较少。一方面由于切前处理手段比较多样,不同处理手段原理不同,对果蔬影响存在差异。另一方面,由于有外皮的影响,切前处理对果蔬内在组织褐变的影响并不是直接的,可能涉及到代谢途径、信号转导、基因调控等多种因素的影响,因此,目前对于不同切前手段的具体作用机制仍不清晰。

从目前来看,研究多集中于从表观和生理角度分析切前处理的作用效果。许多研究表明切前冷激处理、高氧处理、回温处理等主要通过影响PPO、PAL、POD 等褐变相关酶的活性来影响鲜切果蔬组织的褐变,同时也涉及到抗氧化、细胞膜、伤信号等相关指标的变化,诸如DPPH 自由基清除率、丙二醛含量、电导率、过氧化氢含量等指标[16,18,28]。然而,由于果蔬种类、处理手段和环境条件的影响,这些指标在处理后的变化并不一致。短期高氧处理马铃薯,可通过抑制PPO 活性,提高其抗氧化能力,从而抑制褐变的发生,而处理苹果则通过前期促进酚类化合物的积累,降低了贮藏后期组织细胞的衰老,进而维持其品质。但这些差异的具体原因及作用机制并不清楚,需要进一步深入研究。

2.2 信号调节

乙烯作为一种植物内源激素,不仅广泛参与果蔬的生长、发育、成熟和衰老等一系列生物学过程,而且在抵御病原体、低温和机械损伤等生物或非生物胁迫方面发挥着重要作用。已有研究表明,外源乙烯可以通过激活植物防御相关基因的表达和增强抗氧化特性延缓鲜切果蔬的褐变以响应生物和非生物胁迫[54]。1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)通过下调NnmetKNnEIN3NnERF 基因表达来抑制乙烯生物合成和信号转导,从而延迟莲藕的褐变,维持较高的贮藏品质[55]。本团队初步的研究也发现切前L-半胱氨酸处理苹果可能通过促进果皮乙烯信号的产生,提高了鲜切苹果的抗氧化活性和降低PPO 活性,从而延缓褐变的发生[49]。当然,信号调节不是单一的,在切前处理过程中,还可能涉及茉莉酸、水杨酸、脱落酸等其他激素信号的调节作用,仍需要进一步的研究探索。图2 为切前处理调节鲜切果蔬褐变的可能机制。

图2 切前处理调节鲜切果蔬褐变的可能机制
Fig.2 Possible mechanisms of pretreatment in preventing the browning of fresh-cut fruits and vegetables

3 切前处理存在的问题和建议

1)切前处理作为一种处理手段,还未有系统的研究。很多研究认为切前处理效果不大,但实际上,一些研究表明切前处理在控制鲜切果蔬褐变方面有着较好的效果[38,47,56],应当受到应有的重视。特别是在短期控制褐变方面有着很大的开发潜力,比如自助餐鲜切果盘、24 h 达冷链快送,通过切前处理,在改善鲜切果蔬品质方面大有可为。研究人员和相关企业应当根据自身情况,更多地关注切前处理技术的研发和应用。

2)切前处理的作用效果有待进一步明确。受制于不同处理方式、处理条件和果蔬种类,切前处理的效果并不一致。针对不同果蔬种类,特别是易褐变的果蔬种类,研发哪种处理方式最适合于控制褐变成为亟待研究的内容之一。此外,在处理技术上,处理的浓度、剂量、时间、温度等因素也显著影响处理效果,需要开展深入研究找出最佳的处理手段。

3)理论上需要深入开展研究。切前处理的调控机制仍不明确,多数研究表明切前处理作为一种间接调控手段可以抑制鲜切果蔬的褐变,但其具体的作用机制并不明确。一方面,切前处理手段样式繁多,导致对机理的研究方向不明确,容易造成研究的误区。另一方面,果蔬对切前处理的响应方式多样,特别是涉及防御机制及信号转导的响应不一,不容易确定具体的调控环节,导致对机理的研究较少。

4 展望

未来,切前处理作为一种简洁高效的处理技术,需要进一步加大研发力度。在技术上需要明确不同果蔬所需要的处理手段和最优条件,以及最终达到的程度和在实际生产中的应用效果。在机理上,需要更深入的阐明其调控鲜切果蔬褐变的机制,有助于对技术应用提供理论依据,也有助于更好地洞察果蔬褐变的发生机制。

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Research Progress in Pretreatment for Preventing the Browning of Fresh-Cut Fruits and Vegetables

SU Lingqi,FU Jiali,PENG Yong*,ZHANG Song,SHI Jingying,LIU Pei,WANG Qingguo,ZHANG Xiaoyan
(College of Food Science and Engineering,Key Laboratory of Food Nutrition and Health in Universities of Shandong Province,National Apple Engineering Technology Research Center,Shandong Agricultural University,Tai'an 271018,Shandong,China)

Abstract:Fresh-cut fruits and vegetables are prone to surface browning and other problems,which affect the values of fruits and vegetables and consumers' desire to buy,becoming the bottleneck restricting the development of fresh-cut fruits and vegetables.The pretreatment technologies such as cold shock treatment,heat treatment,high oxygen treatment,and chemical treatment for fresh-cut fruits and vegetables were summarized.The mechanism of pretreatment in preventing the browning of fruits and vegetables was expounded,and the current key problems and future development directions were discussed,with a view to providing theoretical reference for the development of safer and more efficient browning control technology.

Key words:fresh-cut fruits and vegetables;browning;pretreatment;applied technology;mechanism

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2024.15.026

基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(32302178);“十四五”国家重点研发计划项目(2023YFD2301000);山东省自然科学基金面上项目(ZR2022MC102)

作者简介:宿玲绮(2000—),女(汉),硕士,研究方向:果蔬采后贮藏与保鲜。

*通信作者:彭勇(1980—),男(汉),副教授,博士,研究方向:果蔬采后贮藏与保鲜。

引文格式:

宿玲绮,傅佳立,彭勇,等.切前处理技术预防鲜切果蔬褐变的研究进展[J].食品研究与开发,2024,45(15):196-203.

SU Lingqi,FU Jiali,PENG Yong,et al.Research Progress in Pretreatment for Preventing the Browning of Fresh-Cut Fruits and Vegetables[J].Food Research and Development,2024,45(15):196-203.

责任编辑:王艳

收稿日期:2023-11-28