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果蔬静电贮藏保鲜技术的研究

简述： 叙述了国内外对生物电磁效应、果蔬静电贮藏技术的研究现状, 并就该技术的发展和应用进行了展望。

1 概述

果蔬营养丰富, 是人民生活中不可缺少的食品。它不仅含有人体必须的营养成分, 而且还有抵抗疾病不可缺少的物质。据统计, 仅果品一项, 1975年我国产量仅600吨, 1985年1000万吨, 而1990年达1830万吨,至1993年已猛增到3000万吨。但是由于我国地理气候差别大, 产地极不平衡, 造成了“旺季烂, 淡季断, 旺季向外调, 淡季伸手要”的被动局面, 同时由于缺乏行之有效的贮藏方法和与目前经济条件相适宜的运输装备, 致使产地的果品和蔬菜大量集中, 很大一部分不能及时运出, 在采收、集中后不久就迅速变质, 每年损失的数量占总产量的30% - 40%。许多果蔬在变质的同时还伴随着有毒因子的产生, 这样不但人们享受不到这些果实, 还造成相当的经济损失、污染环境, 也严重地挫伤农民的种植积极性。果蔬采后损失是一个全球性的问题, 目前已受到国内外的广泛关注。另一方面, 果蔬的大幅度增产, 产品集中上市、人们的饮食观念的变化等必然对果蔬的贮藏保鲜提出更新的要求。因此果蔬的贮藏保鲜加工成为当代农产品加工中的重要研究课题之一, 也是以后相当长时间内需要深入研究、解决的问题, 为此世界各国的学者都在致力寻找更新的、更高效的贮藏保鲜技术。

2 果蔬静电贮藏保鲜技术的研究进展

2. 这就是我们为大家介绍的有关疲劳实验机的知识了1 微能技术的提出

自20世纪50年代开始, 人们沿着两条相互联系的途径来探讨果蔬贮藏的问题。一些学者通过研究果蔬采后生理生化和微生物作用过程, 试图破译果蔬采后生命活动机制的密码, 为果蔬长期贮藏保鲜提供可靠的理论依据[ 1～ 3 ]; 更多的学者则是从大量的贮藏实践中逐步获得了一些实用的方法, 如冷藏、冻藏、气调(CA 和MA )、生理活性物质控制、化学涂膜以及辐射保藏等。总结他们的研究成果表明: 影响果蔬贮藏稳定性的因素主要包括: 所用原料的类型和质量、贮存的温度、湿度、气体成分、可利用的营养素、被微生物污染程度、生长抑制剂的利用以及包装成功开发出了Geon BIO生物PVC改性材料类型和方式, 包装后食品在销售和贮存中承受的机械破坏程度等等。

在实际应用方面, 以上这些贮藏方法存在着明显的局限性。例如应用得最多的冷藏和气调技术就存在着对草霉、桃、荔枝和番茄等一些含水量高的难贮果蔬效果差、投资大、维护难、对贮藏库质量和管理者的水平要求较高等问题。因此仅就这些果蔬来讲, 这些技术尚达不到预期的贮藏效果, 同时由于还与经济条件和人员素质紧密联系, 实际运用的可能性较小, 正因如此, 推动了那些具有保鲜效果明显分别设计了试样端头夹持部份和夹头的形状、投资少、能耗小、较为普遍实用等特点的新技术的开发工作。

近年来, 一些学者从食品加工的领域出发, 结合物理学、物理化学提出了一项边缘科学研究手段——微能技术(M icroencrgy Technology) 的新概念, 即利用诸如电场, 磁场、电磁波、音波、压力场等微弱能源, 对食品加工等过程进行节能、高效、高品质的处理。通过实验可以推理在此基础上, 另一些学者[ 4 ]进一步结合果蔬贮藏生理学、生物化学和细胞生理学等诸学科, 利用2017年电磁场微能源在生物体内的“积累”应效, 提出了对农产品实现新型、节能的贮藏加工新思路, 这一动向不仅开拓了电磁技术应用的新领域, 而且也为生物工程技术, 农产品加工技术找到了新的研究手段, 初步的试验研究结果认为电磁场具有使果蔬实现长期贮藏保鲜的可能性。因此, 新时代的电磁场保鲜技术(Electromagnetic P reservative Technology) 正孕育着巨大的研究和开发前景。

微能技术的概念源于人们早已进行的对电磁场的基础性研究[ 5 ]。它们认为构成生物体的各种生物材料, 就其微观结构而言, 从单个细胞、生物分子, 到动植物组织和器官中组织和器官构成的机体, 乃至动植物体都是由带电粒子组成, 而且在所有生物系统赖以生存的环境中都包含了一个共同的电磁因素, 同时存在于动物身上复杂的自我调节系统, 在其内部随时进行着通过电信号的能量和信息传递, 因而在实现各种生理调节和生命行为的过程中, 外部电磁场的存在和影响极有可能起着重要的参与作用。所以, 研究和探讨外部电磁场对生命的作用以及动植物体对外部电磁场作用的反应, 即生物电磁学效应(The effect of bi2ology induccd by external electromageties) 也日益成为推动和发展电磁保鲜技术的基础。其可行的方法是:通过研究电磁场在果蔬保实验结果以10个试样摆锤冲击能量的算术平均值表示鲜贮藏中的作用以及这些作用所表现的规律性和可能存在的机理, 更深一层了解果蔬的生理代谢, 并从边缘科学的角度研究和发展果蔬贮藏学, 结合微能源利用的特殊方法达到节能、高效的果蔬保鲜贮藏的目的。

2. 2 果蔬静电贮藏的研究现状

初步研究认为: 静电果蔬贮藏是采用负高压静电场, 利用生物的负效应来实现的。近年来, 大量的试验报道都显示了这一贮藏方式的潜在可能性。试验发现, 在场80KV欧盟总共投入了约1.5亿欧元推动石墨烯的相干研发 ?m 下处理后贮藏的红星苹果0℃, 湿度90% ) , 三个月后其硬度、可溶性固型物含量分别比对照组高10% 和1. 8% , 呼吸强度降低约10% [ 6 ]; 四川红桔在150KV ?m 下每日处理30分钟(温度7℃、75% ) , 贮藏40天后其好果率49. 7而在此开模最大行程之前切掉高速开模动作% , 而对照组是35% , 且色泽也保持得光亮鲜艳; 水运动阶段后蜜桃初步的静电处理实验也显示硬度和好果率比对照组的高[ 7 ]; 采用150KV ?m的高压电场处理荔枝也获得了成功[ 8 ] , 相对于对照组, 果实不但延长了4天的保鲜期, 而且除颜色稍有变深外, 仍然保持硬实和味道鲜美的特色, 其它还有常温静电贮藏30天的鸭梨, 腐烂率比对照组低30% , 常温贮藏30天的西瓜, 腐烂率比对照组低80% [ 9 ]; 对青椒[ 10 ]、柑桔、黄瓜、红薯、甜瓜等也有明显的效果。由此看来, 静电保鲜贮藏对于一些高含水量的难贮果蔬来说, 是一种较佳的贮藏方法。

从大量的实验结果来看, 高压静电场对植物的生长和微生物的抑制、农产品的加工特别是果蔬的保鲜贮藏是有利的。然而, 生物电磁学是一门新兴学科, 是研究与动植物系统相互关系和相互作用的一门跨越物理学、生物学和果蔬采后生理学等多门学科边界的交叉学科。由此也决定了对电场下果蔬贮藏问题的研究必须结合各相关学科, 研究难度很大, 长期以来维持着试验研究的可重复性较差, 机理研究甚少的局面。

为此, 中国农业大学在该领域进行了以下探索:

(1) 通过试验取得果蔬在静电场保藏过程中的生理反应规律。

(2) 深入分析高压静电场下果蔬体内的电场、电位分布规律。

(3) 从微观的角度, 在膜水平上, 分析和验证果蔬静电保鲜贮藏的机理。通过求解果蔬细胞膜内外的电场和电位, 摸索电场作用下果蔬细胞膜电位变化的规律, 然后利用电磁物理学的方法, 建立求解细胞膜电位的计算模型; 通过实测数据对膜电位变化规律加以验证; 提出了导致电场下细胞生理变化进一步的研究机理事实上。

(4) 从工程实际的角度, 进行系统的分析, 以确定静电场贮藏中的控制或影响因素, 并通过大量的试

验, 建立高压静电场下各电场因素与果蔬呼吸变化之间的数学模型, 为进一步解决某些难贮果蔬的长期保藏问题建立试验和理论依据。

(5) 探讨贮藏系统的运行特点, 对系统的实际利用提供可行性分析, 并为电磁场理论在果蔬保鲜贮藏

工程上的应用奠定基础。

3 进一步的努力方向

(1) 继续对静电场下贮藏的果蔬进行全面的生理过程的跟踪研究。

(2) 系统研究静电处理因素、贮藏系统环境因素对果蔬贮藏过程的影响。

(3) 提高试验的可重复性, 促进该技术的开发利用。

(4) 从跨膜电位差产生机理的角度结合果蔬的贮藏进行模型分析、计算和实验测试。

作者：王相友 刘海波 李里特