1、農產品采后常見問題
農產品在采摘時,由于采摘操作的原因,會對產品造成一定的機械損傷。由于果蔬中的水分含量高,而且在采摘后以鮮活的狀態運輸銷售,這些機械損傷給果蔬帶來的影響更為顯著。由于新鮮的果蔬代謝旺盛,發生機械損傷的部位很快就會為微生物的生長創造適宜的環境,進而造成果蔬的腐爛和變質。此外,由于果蔬采摘后自身產生乙烯,乙烯又反過來影響果蔬自身的代謝,造成果蔬的成熟和軟化,大大縮短了保鮮期,十分不利于保藏。
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2、臭氧在食品中的應用發展歷史
臭氧具有極強的氧化性,因此最早利用其氧化性作為消毒劑,來替代水中的次氯酸等消毒劑。1839年,Schonbein發現了臭氧的殺菌效應;1907年,法國的Nicer市首先在飲用水中使用了臭氧殺菌,此后,歐洲飲用水的殺菌都用臭氧。
此后,臭氧的發展相對緩慢,1909?年,法國德波涅冷凍工廠正式使用臭氧對冷卻肉表面殺菌,取得了微生物數量顯著減少的效果;1940年,美國幾乎所有的冷藏蛋庫都利用臭氧提高了貯藏期,以后在歐洲的一些大型冷凍廠應用臭氧于肉類、水果、雞蛋、水產品的貯藏和釀酒工業。1953年人們發現對于食品容器的殺菌,一定壓力含有臭氧的空氣比二氧化硫更為有效;1956?年在瑞士人們利用此原理對玻璃瓶進行消毒。
臭氧的應用轉折點發生于1997年,在此前,FDA認為臭氧屬于食品添加劑,在食品領域僅批準臭氧應用于瓶裝水及其生產線消毒。其它食品加工方面應用臭氧須向FDA遞交“食品添加劑申請”。此后,在美國食品加工業的推動下,為成功打開FDA對食品加工業廣泛使用臭氧的封鎖線,美國電力研究院(EPRI)組織了臭氧和食品界的科學技術專家委員會,調查并評估臭氧應用食品業的歷史背景、現狀與前途。EPRI專家委員會1997年得出科學結論:明確公告臭氧應用于食品加工符合GRAS(通用安全標準)。該專家委員會的報告發表在美國科學雜志上(Graham等,1997),并在FDA備案。1997年4月,FDA修改GRAS申請程序,放棄應用臭氧前的核準,即宣布放棄對臭氧應用于食品加工業的限制。4年后,又將臭氧列入可直接和食品接觸的添加劑。此后,隨著市場對環保安全的新型食品保鮮劑的需求,越來越多的人開始對臭氧進行研究,臭氧氧化乙烯,延緩果實成熟,誘導抗病性和果蔬的酶活性等作用被紛紛發現,這些研究的成果也開始應用于實際生產中。
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3、臭氧的殺菌作用
臭氧有很強的氧化性,因此對細菌、霉菌、病毒具有強烈的殺滅性。臭氧首先作用于細胞膜,使膜構成成分受損傷而導致新陳代謝障礙,臭氧繼續滲透穿過膜而破壞膜內脂蛋白和脂多糖,改變細胞的通透性,導致細胞溶解、死亡;同時,臭氧還能使細胞活動所必要的酶失去活性,而影響其正常的生理功能。
在臭氧殺菌方面的研究已經有了大量的工作,臭氧能夠徹底殺滅細菌和病毒,尤其是對大腸桿菌、赤痢菌、流感病毒等特別有效,1min可去除率達99.99%。將菠菜、萵苣和草莓低溫貯藏在0.05~0.5L/L臭氧中7d,0.05L/L臭氧處理的果蔬,其細菌含量降低1/2~1~3而在0.5L/L條件下,則完全檢測不到細菌,草莓果實上的真菌也得到有效控制。培養液中2種植物病原菌番茄青枯病病原菌和番茄枯萎病病原菌進行臭氧處理,表明當通入臭氧后,2種病原菌的菌數均隨差異處理時間的增加而明顯減少。臭氧處理4min后番茄青枯病病原菌菌數降至原來的50%左右,90min后則起到了完全殺菌效果,相比之下,對番茄枯萎病病原菌的殺菌效果不及青枯病病原菌明顯,50%的病原菌死亡所需時間為60min而達到全部死亡所需時間為120min。
4、臭氧對果蔬的代謝的抑制
果蔬在采摘后會產生乙烯,乙烯能催熟果蔬,造成果蔬成熟,但是也同時使得果蔬軟化,使果肉變軟腐爛,不利于貯藏。由于臭氧具有很強的氧化能力,它能快速地將蔬果產生的乙烯氧化分解掉,抑制了蔬果的生理代謝活動,降低了蔬果成熟的速度,從而延長蔬果的保鮮時間。朱克花等利用臭氧水處理鮮切黃花梨的研究結果顯示,貯藏中后期,臭氧處理的鮮切黃花梨釋放乙烯的量顯著低于非臭氧處理的。
鮮切果蔬是近些年來逐漸流行的初級加工果蔬,果蔬鮮切后會很快的產生品質的下降,包括蛋白質分解、可溶物含量減低、呼吸強度升高、褐變加劇等。臭氧處理鮮切果蔬后,對許多的鮮切果蔬產品都顯示出了很好的代謝抑制作用。
王肽等用臭氧水處理鮮切茄子,10℃貯藏條件下,臭氧水處理可以有效降低茄子多酚氧化酶的活性、抑制可溶性固形物的減少、降低呼吸強度、減少茄子質量損失,從而增強鮮切茄子的耐貯性。劉路等用臭氧對杏子進行處理,結果顯示,適宜濃度的臭氧延緩杏果可溶性固形物、維生素C和總酸的下降,抑制果實多酚氧化酶的活性,延長杏果的貯藏保鮮時間,其中臭氧濃度為200?mg/m3的處理效果最佳。徐春濤等的研究也顯示,適宜濃度的臭氧水能夠很好地殺滅鮮切花椰菜表面微生物,同時能較好地抑制鮮切花椰菜的蛋白質含量、呼吸強度、維生素C含量以及失重率的下降。
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5、臭氧對果蔬的誘導作用
臭氧除了能通過滅菌來達到延長果蔬保存期外,也能誘導果蔬產生一系列的反應,增強自身的抗逆性。Sarig等通過實驗發現,無論是在葡萄果實接種葡枝根霉前或接種后進行O3(8mg/min,20min)處理。病原菌均能得到有效抑制。果實植保素含量明顯上升,腐爛率降低,表明O3誘導了抗病性的形成。
Kangasjarvi等的試驗結果顯示,臭氧誘導多種植物的防御體系產生,從而誘導了病程相關蛋白(pathogenesis?related?protein,PR一蛋白)、多胺的合成 以及各種抗氧化酶的生物合成,或者增強提高抗氧化酶的活性,這些生物物質都與植物抗病密切相關,因此提高了植物對病原菌的抵抗能力。
除了誘導抗病性外,趙欽球等報道稱臭氧處理可誘導新會橙果實進入休眠狀態,導致果皮氣孔開度變小,氣孔開口面積比對照縮小34%~49%,從而減少了失水和養分消耗。實驗過程中也發現,冬小麥葉片的氣孔阻力隨臭氧濃度的升高而增大,使得葉片內外的氣體交換和物質交換受阻。
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6、臭氧保鮮效果的影響因素及潛在破壞性
不同濃度臭氧的氧化能力和穩定性是不一樣的,因此臭氧濃度是影響臭氧殺菌保鮮效果的一個重要因素。Aguayo的研究表明,與(4±0.5)L/L的臭氧處理相比,7L/L的臭氧處理對鮮切西紅柿表面微生物的殺滅作用更有效。徐斐燕等在臭氧處理鮮切西蘭花保鮮研究中也有相似的結論,即2.4mg/L臭氧水處理的鮮切西蘭花的菌落總數比1.2、1.8mg/L臭氧水處理組要降低一個數量級,同時在抑制多酚氧化酶活性、保持葉綠素含量和感官品質等方面都要明顯優于1.2、1.8mg/L臭氧水處理組。但是,2.4mg/L臭氧水處理的鮮切西蘭花的還原糖含量也要明顯低于其它處理組,可能是臭氧濃度過高對還原糖的有一定氧化作用。
此外,相對濕度對臭氧的分解速率有著顯著的影響,因此臭氧的殺菌效果與相對濕度有著密切的關系。研究發現,在不同相對濕度的環境中臭氧的消毒效果有顯著差異(p<0.05),增加環境的相對濕度能有效提高臭氧的消毒效果。當環境的相對濕度從40%增加到70%時,臭氧對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的殺滅作用也隨之提高。Tzortzakis在用臭氧處理鮮切番茄的研究中發現,相對濕度在95%時的效果最佳,該條件下有利于發揮臭氧抑制微生物的作用,還可以減少番茄的失重。
盡管臭氧對果蔬的貯藏保鮮有著積極的作用,但也有潛在的破壞性。例如,很多研究都表明,臭氧濃度越高,其殺菌效果也好,但隨著臭氧濃度的提高,也會導致農產品細胞產生損傷,細胞膜透性增加,胞內物質外滲加劇,使得農產品品質下降。Beckerson研究認為,較高濃度的臭氧不僅提高了果蔬細胞膜的相對電導率,增加了膜透性,而且葉綠素和類胡蘿素也會遭受破壞。