| 摘要 综述了各种控制果蔬加工食品褐变和腐烂的方法及其进展, 并指出天然物用于果蔬加工食品保存剂是今后的发展方向。
关键词 果蔬加工食品 褐变 腐烂 控制
果蔬经过清洗、筛选、去皮、切片、榨汁等加工处理, 其植物体活细胞组织会破裂,受损的细胞较易氧化、褐变及受细菌的污染。褐变和腐烂会引起截切果蔬、果汁、饮料、罐头等行业的巨大损失, 是食品工业的一大难题。
截切等加工果蔬的保存, 主要是针对食品内酶及微生物污染。切开后的水果或蔬菜迅速黄褐变, 原因是有酚酶(phendase)、多酚氧化酶(polyphenol Oxidase) 等的存在, 而果蔬的软化、脱落与果胶甲基酯酶(pectinesterase) 和聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase) 有关, 果蔬风味的改变、组织颜色的变化还与过氧化酶(peroxidase) 及脂氧酶( lipoxygenase) 等有关。而微生物则包括各种细菌(如沙门氏菌、李斯特菌、革兰氏阴性、阳性菌、酵母菌等) 和真菌。
控制果蔬类食品褐变和腐烂的方法一般有下面数种, 现分别叙述并介绍近年来的进展。
1 加热处理
加热处理为食品保存中最常使用的方法, 但对截切或榨碎的果蔬加热, 常破坏果蔬风味、组织、颜色及营养等。一般当杀菌温度增加, 杀菌时间明显缩短, 若正确把握好温度―时间的关系, 对蔬果品质的保存是有益处的。对热处理果蔬有许多研究, 如Losikoff将切丁的芹菜接种1×107 细胞/g的李斯特菌, 以沸水15秒, 再30秒杀青, 在第一次杀青时仍存在李斯特菌, 但第二次则无污菌了。
加热处理对引起果蔬劣变的内酶的活性下降也有好处。若加热时同时调整pH 值,使酶远离等电点以降低热稳定性, 可缩短加热时间。如豌豆脂氧酶的等电点为pH5.8,65℃时为400 分钟, 但若pH为4.0 时, 65℃时仅需1分钟。另外水活性也会影响酶稳定性, 因此对果蔬酶的控制, 应对酶与pH 值、热、水活性等相互作用有所了解。
2 化学保存剂
化学保存剂可分成对抗微生物的防腐剂及抗氧化的保鲜剂(含酶抑制剂) 两类, 其作用可防止果蔬褐变、褪色、风味流失、维持品质等。保存剂的作用受环境影响(如pH值、水活性、温度、气体等)。
2.1 抗菌剂
常用有机酸及相关化合物, 有机酸可天然存在于果蔬中, 也可以发酵产生, 加工时加入。如将食品的pH 值调到4.6 以下, 可避免肉毒杆菌发芽及生长。常用的有机酸有: ①柠檬酸: 一般用量为0.1～ 0.3% , 配合100～ 200 ppm 抗氧化剂(如维生素C, 异抗坏血酸、异抗坏血酸盐等) 效果更佳; ②醋酸: 醋酸和其盐类的有效pH 为4.5, 0.1%HAC 可抑制大部分细菌毒素及孢子形成, 0.3%HAC 可抑制产生毒素的霉菌生长, 故以醋(一般含4%HAC) 为调味料, 可保存截切的果蔬; ③苯甲酸和对羟苯甲酸酯: 苯甲酸在pH4.0～ 5.0 时效果最佳, 100～ 500ppm 可抑制细菌生长, 100～ 500ppm 时抑制酵母菌生长; 对羟基苯甲酸酯的抗菌活性随酯链烷基长度增加而增加, 可延伸至pH7.0, 对保存蔬菜沙拉及蔬菜汤等产品有利; ④乳酸: 乳酸除利用乳酸菌生产外, 也可直接添加乳酸于食品内, 可灵活降低pH 值到微生物生长范围以下; ⑤丙酸及其钠、钙盐: 可用于抑制麦面包、烘焙产品、乳酪及其它食品细菌和真菌的生长; ⑥已二烯酸: 作用pH 值为6.0～ 6.5, 可用于新鲜农产品、鱼类、禽肉及酵母发酵等产品。
有机酸和抗氧剂以及有机酸之间也存在加合作用。例如200ppm 苯甲酸钠、150ppm山梨酸、0.12% 醋酸、0.06% 醋酸结合50ppm 的肉桂醛都能使低糖苹果酱和低糖杏酱在炎热的夏天开罐以后保存7 天以上。
212 间接抗菌剂
间接抗菌剂常见的有: ①中链脂肪酸: 指含12～ 18 个碳的脂肪酸, 除可杀菌外, 本身也是乳化剂; ②多元醇脂肪酸酯: 蔗糖和其多元醇脂肪酸酯类主要为乳化剂, 也具有抗菌性, 如mono lau rin 为一甘油单脂肪酯类,对革兰氏阳性菌及酵母菌有效; ③糖和食盐:糖在高浓度而食盐在低浓度时具抑菌性; ④抗生素: 抗生素使用一般要慎重, 从安全性考虑用于医药及农畜药品的抗生素不能用于食品, 近年来, 用于食品的有乳酸链球菌杀菌素, FDA 同意使用于涂抹乳酪。四环素已被研究使用于新鲜食品上。⑤植物提取物: 如毛挑和杏核精油通过抑制菌类磷酸二酯酶活性而起作用; 百里酚、黄蒿酚和肉桂醛合用可显著地抑制微生物的呼吸作用而起到抗菌作用。水蓼中的蓼二醛、水扬树中的水扬醛具有优良的抗真菌活性。
2.3 抗氧化剂
抗氧化剂是指保护食品、避免氧化或抑制酶促褐变的一类物质。可分为以下几种类型: ①自由基终止剂: 如BHA、BHT、TBHQ等合成酚、醌类和天然存在的生育酚等; ②还原剂和酶抑制剂: 如维生素C 及异抗坏血酸等; ③螯合剂: 如柠檬酸、EDTA 和植酸等; ④其它: 如双月桂酸、硫代双丙酸和核黄素等。对果蔬食品的保存主要用还原剂、酶抑制和螯合剂。
维生素C常和柠檬酸一起使用, 加入产品时愈迟愈好, 以维持其活性。亚硫酸盐过去常被使用于果蔬、水产罐头食品的护色, 由于亚硫酸盐对有些人会引起过敏等多种副反应以及导致罐头盒硫化腐蚀, 美国FDA 禁止使用。异抗坏血酸配合柠檬酸被建立取代亚硫酸盐。美国FDA 允许的EDTA 为双钠钙EDTA 及双钠EDTA , 双钠钙可用于马铃薯沙拉(100ppm )、西奄甘蓝(220ppm ) , 黄瓜(220ppm )、酱类(75ppm ) 及其它产品。双钠盐用于沙拉酱及其他酱类(75ppm ) , 将这些酱类加到截切的果蔬上, 可维持色泽、风味和组织。植酸具有抑制多酚氧化酶活性的作用, 能有效地抑制果汁和蔬菜汁的酶促褐变, 使用量为0125～ 015% , 当它与B- 环糊精(1～ 1.5%W/V ) 合用时, 效果更佳, 如苹果汁在4℃下贮存2-3周都不发生褐变现象。在果蔬制品中添加0.1% 左右植酸即可保色增味。最近, 美国专利报道从天然植物如无花果等13 种高等植物中分离出来的间苯二酚和间苯三酚衍生物, 如地衣酚、间
苯双酚丙酸的双胺衍生物具有很好的氧化酶抑制活性。从动植物中寻找、提取天然食品添加剂是当前食品添加剂研究的主流。
3 气体保存
有些气体也能充当果蔬保存剂。①一氧化碳: 1%的CO可抑制酵母菌等微生物, 防止收获后果蔬的腐烂, 它还可降低多酚氧化酶活性, 从安全性考虑, 美国FDA 规定不能超过4.5%; ②二氧化碳: CO 2 可抑制或杀死微生物, 已有试验表明用超临界CO 2 处理橙汁能钝化果胶酶活性, 其机理可能是由于高压的C02 溶解于水而生成碳酸, 由此适当降低了果汁pH值而使果胶酶失活; ③二氧化硫: 可控制果蔬果汁、酒类、西奄浸物等的微生物, 0.2%SO 2 与0.1% 的维生素C 合用可对莲藕等果蔬护色; ④环氧乙烷: 主要用于干燥食品(如: 香辛料) , 减少微生物及昆虫污染, 最大允许残留率为50ppm; ⑤环氧丙烷:多用于淀粉、可可、香辛料等干燥食品, 可允许700ppm 残留; ⑥臭氧: 对细菌比对霉菌、酵母菌敏感, 常用于密封液体的杀菌, 由于具强氧化性, 不能用于果汁杀菌, 其最大允许残留量为0.4mgO3/公斤水溶液。
4 电磁波幅射
电磁波依波长分类, 波长愈短, 对生物愈容易造成伤害。①红外线: 红外线波长大于8000A, 穿透力低, 但使表面快速烹煮与褐变, 需小心控制使用; ②微波: 微波的能量使分子摩擦生热, 加热温和, 且成本低; ③紫外线: 有效波长为2600A, 多用于控制储存室及物品表面霉菌的生长; ④放射性: 目前允许的放射核种有钴60 及铯137, 皆放出r射线, 具强穿透力, 新鲜果蔬可使用至1kGy, 一般做冷藏辅助处理。
5 其它方法
包括有: ①冷藏: 可降低多数微生物及酶活性, 因此截切或榨汁在贮存及零售时, 冷藏为必要的步骤; ②降低水活性: 食品干燥后, 水活性降低, 可避免微生物生长, 大部分腐败细菌的最低水活性为0.90, 腐败酵母菌为0.88, 腐败霉菌为0.80, 而大部分截切果蔬的水活性为0.98 或以上, 若只降低水活性, 对新鲜品质的维持较困难, 必需配合其它保存方法才行。如截切的菠萝、木瓜、香蕉、柠檬、梨、马铃薯等的水活性降低至0.92～ 0.97, pH3.5, 则产品可保存一年以上且维持新鲜品质; ③氧化还原电位: 截切蔬果应尽可能维持还原态, 使霉菌、酵母菌等不易生长, 且避免一些氧化劣变发生, 维生素C及还原糖类可维持果蔬还原态。
近年来, 有人提出了“栅栏观点”, 用于食品微生物及酶控制。Scott指出, 以数种处理系统组合, 可较单一处理条件强, 而避免伤害产品。如果蔬经加热、水活性控制、pH值、氧化还原电位、防腐剂和抗氧剂等栅栏,栅栏间具有协同作用, 这样经过综合处理, 微生物及酶活性越至最后, 已十分的衰弱, 因而食品达到保鲜的效果。
值得一提的是, 70年代以后, 随着合成化学保存剂毒性问题的提出, 人们重新对来自于天然的化学保存剂发生了兴趣。中草药是我国传统的医药宝库, 其用于食用的安全性已得到证实, 且廉价易得, 适应我国消费心理, 目前人们已进行了卓有成效的研究, 取得了不少成果, 如中药连翘、黄连、高良姜、大黄、金钱草、金银花、羊蹄、绿茶、地锦草、鱼腥草、百部等提取的生物碱、黄酮、萜类、酚酸、蒽醌等衍生物和挥发油用于食品保鲜。只要通过适当方法筛选出的中草药, 提取其中的有效成分, 并找到可行方法处理, 中草药中的有效成分将是具有广阔前景的天然无毒防腐剂、抗氧剂和酶抑制剂
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