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農產品保鮮新技術研究動態與發展趨勢

新聞來源:點擊數:356更新時間:2012-3-6 10:29:52收藏此頁

   國內外在農產品保鮮理論、保鮮設施、保鮮材料和保鮮工程技術的研究與創新,以及在技術集成、成果轉化等方面已經取得了顯著的成效。發達國家非常重視農產品保鮮加工業,農業總投資70%用于采后,以保證農產品附加值的實現和資源的充分利用。發達國家因有雄厚的資金和工業化手段的支撐,農產品已普遍進入氣調、冷鏈保鮮階段;正進一步研究、發展真空預冷、超低氧貯藏,還從分子水平來探索作用物抗衰老、抑制成熟、培育耐貯藏新品種等,并已取得突破。

   一、農產品保鮮新技術發展趨勢   

   產后農產品保鮮技術正向著綜合控制的方向發展,其中包括物理控制、化學控制、農業控制和生物技術控制。標準化、自動化和配套化以及有機(綠色)農產品貯運保鮮技術正代表著一個時代的特征和發展趨勢。無污染保護環境的制冷和氣調技術;與農產品保鮮處理自動化控制有關的光電子學技術和計算機控制技術;與提高農產品的耐貯運性,提高抗病和抗冷性,控制成熟和衰老,最終提高保鮮效果的轉基因分子生物學技術;與保護環境有關的空氣放電技術和真空減壓技術;與利用原子能有關的輻射保鮮技術等都是正在發展而且需要進一步發展的高新技術。  

   在保鮮包裝材料的研究發展趨勢看,未來將注重包裝材料及其結構的多功能性。利用微孔制造工藝,結合防水材料、防腐材料、生理調節材料、半導體、陶瓷材料以及利用不同材料的特征進行復合,以提高現有保鮮包裝材料的耐濕性、透濕性、防結露性以及防腐保鮮性能。在結構方面將注重提高使用強度、透濕性、防結露性、與防腐保鮮劑的巧妙結合性以及適應現代化搬運的托盤化包裝的連結性等。 

   在可食涂被保鮮方面,未來將注重與生物保鮮劑的結合,注重脂類、碳水化合物、蛋白質類的復合。天然涂被劑的MA氣調將更注重分子調節、厚度調節、裂縫調節、濃度調節和親水與疏水性調節。  

  在保鮮劑的研究方面,未來將更注重微膠囊緩釋理論和技術的研究,并強調環境啟動釋入、添加劑控制、并兼用包裝調控釋放的三控理論以及兩段釋放控制理論,在應用方面注得保鮮劑的組裝結合、保鮮劑的復配以及天然保鮮劑的應用。

   二、農產品保鮮新技術研究動態  

   (一)新型物理保鮮技術的研究 

   1、輻照及靜電保鮮 

   輻照及靜電保鮮部分將進行電離輻射、等離子體、負離子和臭氧、低能和高能電子輻照、短波紫外線和高負電位等保鮮技術及設施的研究和開發。

  (1)電離輻射保鮮:電離輻射保鮮主要利用CO60、Cs137發出的γ射線,以及加速電子、X-射線穿透有機體時,會使其中的水和其他物質發生電離,生成游離基或離子,對被保鮮農產品起到殺蟲、殺菌、防霉、調節生理生化等效應,從而起到保鮮的作用。

  (2)等離子體保鮮:等離子體是物質的第四態。通過特定電場實現無聲放電,可以產生低溫等離子體。在此過程中,高能電子與工作氣體分子碰撞,發生一系列物理、化學反應并將氣體激活,產生多種活性基。低溫等離子體對果蔬保鮮和降解農藥殘毒有明顯效果,表現為清除乙烯、乙醇等有害于果蔬貯藏保鮮的代謝物,誘導果蔬氣孔縮小,降低果蔬呼吸強度等作用;對于真菌、細菌類病害有較強的防除作用,對病毒也有一定的抑制作用。這些均說明等離子體既對作物有一定的生理調控作用,又對病害有一定的抑制和防治作用。 

  (3)負離子和臭氧保鮮:臭氧是一種強氧化劑,又是一種良好的消毒劑和殺菌劑,既可殺滅消除果蔬致病微生物及其分泌毒素,又能抑制并延緩果蔬有機物的水解,從而延長果蔬保鮮期。負離子與臭氧共存,可以起到保鮮的增效作用。 

  (4)低能和高能電子輻照保鮮:利用高能電子束來保鮮和滅菌,它用高能脈沖破壞DNA和細胞分裂,從而消滅食品中的微生物。這樣可延長農產品的保鮮期,減少防腐劑的使用,使農產品更安全,并能延緩果蔬成熟,抑制蔬菜發芽。用一種裝置產生名為“軟電子”的微弱電子輻射農產品表面,可有效抑制和殺滅微生物。這種電子波最深只能深入農產品表面50-150μm處,因此它能殺掉農產品表面附著的細菌同時,不致使農產品的內部結構和營養成分遭到破壞。

  (5)短波紫外線照射保鮮:紫外線照射既可起到殺菌作用,又可起到誘導農產品的抗病作用。紫外光毒物興奮效應是一個較新的概念,它表明在果蔬中能誘導對采后貯藏的腐爛抵抗能力,并通過推遲完熟過程而延長貨架壽命?!岸疚锱d奮效應指的是由低劑量試劑,如化學抑制劑或物理脅迫因子刺激得到的植物有益反應”。短時暴露在UV光下可減少采后由病原菌引起的腐爛。在柑桔里,這種現象伴隨著皮內誘導的拮抗能力出現,而不是UV光的殺菌效應。盡管這種技術還沒有開發用于商業,但UV的殺菌和拮抗誘導的雙重效應作為對某些產品的采后處理方法而找到了它的用途。

  (6)高負電位處理保鮮:通過10000-20000伏的高負電位處理,可降低農產品的冰點,從而起到降低貯藏溫度的作用,達到較好的保鮮效果。  

  2、空氣壓力控制保鮮  

空氣壓力控制保鮮部分將進行減壓和高壓貯藏保鮮技術及差壓和真空預冷保鮮技術及設施的研究與開發。  

  1)減壓保鮮:減壓保鮮技術被國際上稱為21世紀的保鮮技術,由于其原理和技術上的先進性,使果蔬保鮮效果比單純冷藏和氣調貯藏有了很大提高,這一技術將在易腐難貯果蔬保鮮方面發揮巨大的作用,因而被稱為保鮮史上的第三次革命。減壓保鮮可快速形成一個低氧和超低氧的環境,快速脫除揮發性催熟氣體,有利于氣態保鮮劑進入果蔬組織內部,有利于顯著減少空氣中細菌的基數,具有得好的貯藏效果。 

  2)高壓保鮮:高壓保鮮其作用原理主要是在貯存物上方施加一個由外向內的壓力,使貯存物外部大氣壓高于其內部蒸汽壓,形成一個足夠的從外向內的正壓差。這樣的正壓可以阻止果蔬水分和營養物質向外擴散,減緩呼吸速度和成熟度,故能有效地延長果蔬的貯期。

  3)差壓預冷保鮮:在果蔬預冷的貨堆內外形成一定的壓力差異,使冷空氣易于穿過產品,而達到快速預冷的目的,達到快速降溫保持鮮度的目的。

  (4)真空預冷保鮮:在預冷容器內形成真空,使產品的沸點降低,達到大量蒸發水分快速降溫的目的,以保持果蔬的鮮度。

   3、溫濕度和氣體特殊控制保鮮  
  溫濕度和氣體特殊控制保鮮部分,將進行臨界低溫高濕(冰溫高濕)、變動氣調、細胞間水結構(氙氣處理)和細胞膨壓調控(溫濕度、比表面和氣流控制)技術及設施的研究與開發。 

  (1)臨界低溫高濕(冰溫高濕)保鮮:臨界點低溫高濕保鮮體現在:果蔬在不發生冷害和凍害的前提下,采用盡可能低的溫度來有效控制果蔬在保鮮期內的呼吸強度,使易腐難貯果蔬達到緩慢而正常的代謝;采用高相對濕度的環境可有效降低果蔬水分蒸發,減少失重。因而,臨界低溫高濕保鮮既可以防止果蔬在保鮮期內的腐爛變質,又可抑制果蔬的衰老,是一種較為理想的保鮮手段。

  (2)變動氣調保鮮:變動氣調保鮮是根據農產品在不同貯期以適應不同生理狀況而對貯藏氣體指標加以修改,是一種新型的氣調保鮮手段。 

  (3)細胞間水結構控制(氙氣處理)保鮮:水結構控制技術是指利用一些非極性分子(如氙氣處理)在一定的溫度和壓力條件下,與游離水結合而形成籠形水合物結構的技術。通過水結構控制技術可使果蔬組織細胞間水分參與形成結構化水,使整個體系中的溶液粘度升高,從而產生下面兩種效應:酶促反應速率將會減慢,可望實現對有機體生理活動的控制;果蔬水分蒸發過程受到抑制。這為植物貯藏保鮮提供了一種全新的原理和方法。  

  (4)細胞膨壓調控保鮮:通過溫度、相對濕度、表面控制程度、通風氣流速度等有關的熱動力學特性調控技術以及相應的組織膨壓變化的測試技術,可維持果蔬細胞膨壓的完好,實現其質構的調控保鮮。

 ?。?span>5)果蔬熱激處理保鮮:果蔬采后熱激處理是一種正在廣泛研究而且較新的貯前預處理方法,它可以減少果蔬腐爛,改善果蔬品質,并且無毒、無污染,是一種頗具前景的貯前處理手段。  

 (二)新型材料保鮮研究 

  1、多功能聚烯烴基保鮮膜保鮮 

多功能聚烯烴基保鮮膜保鮮部分將進行納米防霉、微孔透氣、防霧和脫除乙烯等多功能保鮮膜的研制開發以及MA保鮮技術及設備的研究與開發。  

 (1)納米防霉保鮮膜保鮮:使用銀納米材料,由于銀離子的毒性很小,抗菌能力強,而且在人體內難于積累,所以早在古代人們就利用其安全性和抗菌性來制成餐具和抗菌藥物。目前已商品化的納米無機抗菌劑大多是銀系抗菌劑。

 (2)微孔保鮮膜保鮮:當普通保鮮膜的透氣性達不到貯藏要求時,往往經過特殊工藝生產微孔保鮮膜。根據微孔薄膜的性能要求適當選擇添加劑母粒類型和過濾器的細度。 

  (3)防霉保鮮膜保鮮:貯藏過程中,致使MAP保鮮經常處于溫度、濕度劇烈變化狀態,袋內常發生結霧、結露、積水現象,促使病原菌生產繁殖,導致果蔬大量腐爛。由此可見,通過加入防霧材料,研制防霧保鮮膜十分重要。

  (4)脫乙烯保鮮膜保鮮:通常果蔬成熟時會釋入出乙烯氣體,這種氣體具有催熟功能,如果將乙烯及時吸收,那么果蔬腐爛的速度會大大降低。通過在保鮮膜的生產過程中加入能吸收乙烯的物質,生產出的保鮮袋用于果蔬保鮮,袋內乙烯被吸收,保鮮效果明顯提高。  

  2、多功能可食性涂被保鮮劑保鮮 

  多功能涂被保鮮劑及保鮮技術研發基地將進行防腐型、防褐型、護綠型和增光型可食性保鮮劑及保鮮技術及的研究與開發。

  (1)防腐型果蔬涂被保鮮劑保鮮:研制含有天然多糖類物質及其他有效活性因子,能在果蔬表面形成一層透明的保護膜,具有廣譜抗菌、防霉、保濕的功能,可有效防止果蔬腐爛,提高保鮮性能。

  (2)防褐型果蔬涂被保鮮劑保鮮:研制含有天然生物保鮮因子——殼聚糖和食品級護色添加劑,能在果蔬表面形成一層透明的保護膜,可通過調節環境氧氣,抑制氧化酶的活性,有效防止果蔬被變和白化,達到保持商品質量的目的。

  (3)護綠型果蔬涂被保鮮劑保鮮:研制含有天然多糖類物質及其他食品級成分復配而成,可在果蔬表面形成一層透明薄膜,以此實現分子調節,裂縫調節及厚度調節的統一,達到適宜的氣調效果,可明顯保持果蔬原有綠色,防止水分蒸發,抑制微生物的侵染與繁殖。 

  (4)增亮型果蔬涂被保鮮劑保鮮:研制含有蠟制劑、助溶劑、乳化劑及其他有效活性因子,能迅速在水果表面形成一層透明光亮的薄膜,使水果光亮誘人,并能抑制水分蒸發和微生物的侵染與繁殖,顯著延長貨架期。 

  3、環保型生理保鮮劑保鮮 

環保型生理保鮮劑保鮮部分將進行礦物型保鮮和新型代謝抑制劑(1-MCP)及保鮮技術與設備的研究與開發。 

  (1)礦物型保鮮劑:采用帶微孔的礦石,經粉碎后生產出吸附乙烯的材料,提高果蔬的保鮮性能。  

  (2)新型代謝抑制劑(1-MCP):1-MCP是最新研制出的一種乙烯競爭性抑制劑,它的成功研制是以乙烯受體研究為理論基礎的。1-MCP的應用可部分取代氣調庫的應用,大大降低投資成本,是特別適合我國國情的一種保鮮劑。MCP加水后即釋放出MCP氣體,MCP接觸植物細胞中的乙烯受體,產生不可逆反應,阻礙該受體與乙烯氣體的結合,從而延緩植物成熟的生理反應。 

  (三)生物保鮮技術的研究 

   1、微生物拮抗保鮮菌保鮮 

   微生物拮抗保鮮菌及保鮮部分將進行多種酵母菌、絲狀真菌與細菌作為果蔬上的多種真菌病原微生物的競爭性抑制劑及保鮮技術的研究與開發。 

   研究發現,多種酵母菌、絲狀真菌與細菌是蘋果、梨與柑桔等果實上的多種真菌病原微生物的競爭性抑制劑。通過提高采收時拮抗性微生物的濃度,可以很好地控制貯藏期間蘋果的青霉與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觸到了潛伏侵染占據的空間才能起到真正的抑菌作用。

   天然微生物拮抗劑可以控制導致嚴重果實采后病害的傷害病原菌。目前,已經篩選出兩種對果實采后傷害病原菌微生物具有廣譜活性的、不產生抗生素的酵母菌?;谵卓箘ζ胀⒕鷦┟舾行缘难芯拷Y果,未來微生物拮抗劑研究的目標應是采用綜合途徑即拮抗劑與低劑量選擇性殺菌劑配合貯藏條件的調控,這將比單一應用拮抗劑更能有效控制采后腐爛。 

  2、天然提取物質、防生保鮮劑保鮮  

  天然提取物質、防生保鮮劑保鮮部分將對從天然物質提取、確定、篩選出抑菌效果好且具有互補效應的活性物質研究及保鮮技術的研究與開發。從天然物質提取生物活性物質來抑制微生物,達到純綠色保鮮效果。

  3、基因工程技術保鮮 

   基因工程技術保鮮將進行農產品完熟、衰老調控基因以及抗病基因、抗褐變基因和抗冷基因的轉導研究,從基因工程角度解決產品的保鮮問題。 

   研究認為,果實的軟化及貨架壽命與細胞壁降解酶的活性,尤其與多聚半乳糖醛酸酶和纖維素酶的活性密切相關,也受果膠降解酶活性的影響。目前,已經闡明編碼細胞壁水解酶如PG酶與纖維素酶的基因表達,這些酶在調節細胞壁的結構方面發揮重要的作用。

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