随着人们生活水平的提高,越来越多的人追求营养型和保健型的食品。水果、蔬菜由于可以提供给人体容易缺乏的维生素、矿物质和有机酸等而被人们所青睐。但是水果、蔬菜存在地域性、季节性很强、水分含量高、易失水萎蔫和易腐烂变质的缺点。据有关资料显示,我国新鲜果蔬的腐烂损耗率水果达到30% ,蔬菜达到40%~50% ,而发达国家平均损耗率不到7%,如果我国的果蔬损耗降低3%~5%,每年可减少果品损耗200多万吨;如降低损耗15%,果蔬产值可增加120亿元。我国每年的蔬菜产量3亿吨,水果产量超过6000万吨,但由于我国保鲜产业落后,每年有8000万吨的果蔬腐烂,损失总价值近800亿元。也就是说,约有20%的水果蔬菜在流通过程中变成了垃圾,而包装不当则是造成水果腐烂损失的最重要原因之一。流通和储藏环节的薄弱成为制约我国果蔬业发展的重要因素。从另一个方面来看,这给保鲜包装产业带来了一个开拓市场的契机与空间。
目前控制果蔬采摘后病害的最有效手段是冷藏结合化学杀菌防腐剂处理,它们虽然能够杀死病原菌,达到防腐保鲜的目的,但是很多化学合成保鲜剂对人体健康却有一定的不利影响,甚至出现致癌、致畸、致突变等情况,因此越来越多的呼声要求开发安全、无毒、天然的果蔬保鲜剂。生产实践和科学研究表明天然植物提取物中含有抑制病原微生物、抗菌、抗炎、抗癌等生物活性成分,可以达到不使用化学保鲜剂而延长果蔬货架寿命的效果。这为我国的果蔬保鲜开辟了新的道路,也给我们的发展指明了方向。
2 植物源果蔬保鲜剂
天然植物由于具有良好的抑菌效果而被人们广泛认可,食品工业中的防腐保鲜涉及到对人类的安全性问题,人们对果蔬采后保鲜中主要病原菌具有较强抑制作用的植物研究遵循药食同源的原则进行筛选,因此主要集中于天然香辛料和一些中草药,其有效抑菌成分对果蔬贮藏保鲜过程中的主要病原菌具有较强的抑制作用。
2.1 植物源果蔬保鲜剂种类
近年来有资料显示包括芸香科的柠檬、柑橘类、橙类,樟科的肉桂、月桂,桃金娘科的丁香、众香,唇形科的百里香、迷迭香、薄荷等,百合科的洋葱、大蒜,姜科的高良姜、姜,肉豆蔻科的肉豆蔻,胡椒科的胡椒、花椒,茄科的辣椒、山鸡椒等和本科的香茅、芳香草和一些常被人们丢弃的石榴皮、花生壳、按树叶、月桂叶、竹叶、荷叶等都有良好的抑菌效果。
2.2 植物源果蔬保鲜剂有效抑菌成分及抑菌保鲜的机理
天然保鲜剂的抗菌效果与分子结构密切相关。植物芳香成分精油被认为是主要的抗菌成分,具有强烈的抑制或杀死真菌等微生物的特性,精油的主要成分为4大类:萜类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、含氮含硫化合物。其中醛类、酚类是主要的活性成分,如丁香酚、苯甲醛、肉桂醛、百里香酚、水杨醛、香草醛、香芹酚、异龙脑酚,其对革兰氏阳性菌的作用比对革兰氏阴性菌的作用更强。那么这些有抗菌效果的物质是如何抑菌,机理是什么?
由于中草药中存在的抑菌作用小分子有机化合物大多数是疏水的,而且对微生物细胞膜组织具有干扰作用甚至使其溶破,从而对微生物起到抑制作用。中草药提取物能保鲜果蔬,原理在于中草药中的有效抑菌成分能降低果蔬中酶的活力,降低果蔬的生理活动强度,减弱微生物对果蔬的影响而起到保鲜的目的。
2.3 植物源果蔬保鲜剂用于保鲜的方法
利用天然植物抑菌作用应用于果蔬保鲜的方法主要有:浸蘸、熏蒸、喷洒、保鲜纸与涂膜剂等载体相结合和利用果蔬保鲜箱等,这些方法通过减弱微生物的活动、抑制果蔬生理活动的强度来达到延长货架寿命的目的,但目前尚缺乏成熟的产业化应用技术。
国外应用于果蔬保鲜的主要技术是纸箱保鲜法、微波保鲜法、加压保鲜法、陶瓷保鲜法、微生物保鲜法、烃类物质保鲜法、电子技术保鲜法等。目前,国内果蔬储藏保鲜的主要物理技术有冷藏保鲜、冷冻保鲜、化学保鲜、抽真空充氮保鲜、气调库保鲜和MAP 等,其中MAP是在传统保鲜的基础上发展起来的新型保鲜技术,尤其是复合气调保鲜技术对包装环境要求较低,投资成本少,仅需对包装环境用紫外线或臭氧。果蔬保鲜是一项系统的工程,单纯的依赖保鲜剂有一定的局限性。储藏环境的温湿度也是影响果蔬储存的一个重要的因素。因此将物理保鲜方法和天然物提取保鲜的方法有效地结合是一个经典方法。同时对果蔬进行采摘前的预保鲜处理可以避免果蔬微生物的相互感染而引发腐败变也具有广泛的应用前景
植物源保鲜瓦楞纸箱是将瓦楞纸箱用植物源保鲜剂处理使其具有抑制微生物生长,延长货架寿命的目的。保鲜瓦楞纸箱分为外部渗入型和内表面涂饰处理型。外部渗入型保鲜瓦楞纸箱是将包装水果的瓦楞纸箱视为一个独立微环境。在包装纸板中渗入不同保鲜作用的植物源保鲜成分,该技术主要是利用纸质所具有的吸水性,使具有保鲜功能的物质经溶解渗入到纸质中的内部间隙来达到保鲜效果。同时该技术的关键是针对不同的水果选择不同的渗入物质成分,很好的利用了抑菌的单一性;内表面涂饰处理的保鲜瓦楞纸箱,主要是在纸箱内表面进行涂饰处理,将可以释放具有防腐功能气体的化学物质抑菌剂,通过内表面涂饰的方式在瓦楞纸箱内表面形成保鲜涂层,保鲜涂层在纸箱微环境下缓慢释放出气体,以抑制水果腐败,控制水果的新陈代谢速度,并抑制细菌的繁殖,从而更好巩固水果保鲜的效果。
3 天然提取物应用于果蔬保鲜的国内外现状
3.1 植物源果蔬保鲜剂应用于果蔬保鲜的国内现状
近年来,国内学者在中草药提取物的应用剂型活性成分协同增效等方面进行了更多的探索,已取得许多成果。周浩等用添加大黄、白鲜皮、桉叶、知母、茴香、多菌灵的复合涂料处理苹果、梨、蜜橘,以及采用柠檬醛或其前体香叶醇渗入在塑料膜、蜡或包装纸中后包装柑橘果实,均具有良好的保鲜效果,可显著延长贮藏期,也证明天然防腐剂完全可替代化学防腐剂用于果蔬保鲜。毛琼等将中草药丁香、大黄、高良姜提取物与氧化淀粉溶液制成保鲜纸和中草药涂膜液保鲜河北水晶梨。宋义忠等采用丁香提取物直接熏蒸保鲜花椰菜。刘光发等将牛至、八角茴香、百里香分别和壳聚糖复配对葡萄、樱桃和冬瓜进行保鲜试验,均证明这些物质具有保鲜、延长果蔬货架寿命的作用。付振喜等将丁香和肉桂复配与壳聚糖相结合用于草莓的保鲜收到了不错的效果。研究表明壳聚糖与天然植物提取物对一些病原菌的抑制具有增效作用。 体积比为1‰~3‰壳聚糖+1‰左右百里香酚复合物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、腐霉、青霉和灰霉5种菌都都有明显的抑制作用,抑菌范围变宽、时间长,很好地延长了果蔬的货架寿命。
在中草药资源的开发方面我们虽然已取得了不小的成就,但是还存在很多的问题,例如:现阶段我们的研究多是出于提取物粗产品的研究,没有细致深入地对抑菌成分及其抑菌机理进行研究:在果蔬保鲜的应用方面没有针对性,只是利用了抑菌成分的广谱性,没有有效的利用其单一性;果蔬保鲜的研究方面,我们的抑菌试验大多是体外试验;“天然”并不等于说是“安全”,溶剂残留仍然是个有待于解决的问题:果蔬的复配增效仍然是个有待于解决的问题;我国没有统一的标准和规范;天然提取物在我国存在应用领域窄,应用方式比较单一的缺点。
3.2 植物源果蔬保鲜剂应用于果蔬保鲜的国外现状
EI Ghaouth 等使用壳聚糖涂膜对果蔬进行保鲜研究,结果表明,与未处理的果蔬相比,涂膜果蔬的品质得到了最大程度的保持,如番茄的颜色延迟转色,硬度与对照有明显的差异,失重率明显减少。Lowings等利用蔗糖脂肪酸脂,羧甲基纤维素纳,单或双甘油酯等对果蔬进行涂膜处理,大大延长了果蔬货架期。樟属,从这类植物中提取的丁香酚甲醚、桂醛、芳樟醇等已用于水果贮藏;篙属,其提取物对水果致病菌青霉等有抑杀作用;九里香属,某些提取物对霉菌有一定抑杀功效。Hoffman等研究发现芥菜子、丁香、茴香和肉桂具有几乎相等的防腐效果,添加0.5g芥菜子于100g苹果汁中,可防腐保存4个月。英国一家公司制成了一种可食用的由蔗糖、淀粉、脂肪酸和聚酯物调配成的半透明乳液,可采用喷雾、涂刷或浸渍等方法覆盖于苹果、柑桔、西瓜、香蕉、西红柿等水果蔬菜表面形成一层密封膜,防止氧气进入水果内部,从而延长了水果熟化过程起到保鲜作用;烃类保鲜混合物是英国一家生物工艺公司研制出的能使番茄、辣椒、梨、葡萄等果蔬寿命延长1倍的“天然可食保鲜剂”。在使用时将保鲜液配成溶液状态浸泡果蔬,使果蔬表面很均匀地涂上一层液剂,从而大大降低氧的吸收量,保鲜剂的作用,酷似给果蔬施了“麻醉药”,使其处于休眠状态。
4 发展趋势
植物源果蔬保鲜剂在果蔬保鲜方面有很好的应用前景,对天然植物中有效成分进一步分离鉴定,对抗菌作用机理、构效关系、化学仿生合成、剂型(微胶囊、乳状液)等进行细致深入的研究有相当的必要性。另外,目前的大多研究是针对恒定条件下单种微生物,在多种微生物菌存在和变化的环境条件下的研究还不是很多,根据抗菌特性及与食品成分的相互作用,选择合适的天然提取物的组合和应用技术条件尚缺乏系统深入研究。当前应用天然提取物保鲜虽然达到了抑制病原微生物的效果,但是提取物本身的气味对果蔬的香气有很大的影响,影响消费者的购买欲望,因此我们要加大投入减小气味带来的损失。
果蔬的贮藏保鲜是一个系统工程,涉及到采前管理、采收、环境温度、湿度、气体成分、保鲜剂应用、包装等综合因素。将天然提取物应用到果蔬保鲜时,应该和其它技术手段有机结合起来以达到最佳效果。现阶段植物提取物抑制果蔬采后病原菌的研究较多,在具体应用方面的系统研究尚缺乏。不同的果蔬主要致病菌、采后生理、贮藏保鲜条件均有一定的差异,确定天然植物提取物在不同果蔬上的最佳应用条件和技术十分必要。
5 展望
中草药保鲜技术是一项利用天然资源进行果蔬保鲜的技术,它将医药、食品和包装行业很好地联系到了一起。用天然的果蔬保鲜剂代替传统的化学保鲜剂,不但解决了果蔬的储藏保鲜问题,而且还符合绿色环保的理念,同时又做到有效资源的合理利用。不但解决了资源浪费的问题,对于提高农民的收入,解决我国的三农问题有重要的意义。