一种果蔬保鲜剂的应用研究

1、.一种果蔬保鲜剂的应用研究Application of a kind of Anti-staling agent in Fruits and Vegetables论文完成日期： 指导教师签字： 一种果蔬保鲜剂的应用研究摘要本文对所研究的新型保鲜剂的特性、保鲜机理和特点及其在果蔬贮藏中的应用进行了综述。运用化学方法，将固体保鲜剂和液体保鲜剂综合运用于果蔬保鲜。对菠菜、西红柿、苹果等多种果蔬储藏试验表明，该保鲜剂可使果蔬的保鲜储藏期延长一倍以上。本保鲜剂成本低，无污染，可运用于多种果蔬保鲜，是一种广普保鲜剂，易于推广应用。关键词 果蔬 保鲜剂 应用 活性炭Application of a kind

2、 of Anti-staling agent in Fruits and VegetablesHuaimin Jiao(Applied Chemistry, Chemistry Department, Linyi Normal University)Abstract: The properties on physical chemistry, mechanism of anti-staling and characteristics of this new anti-staling agent were studied. Solid and liquid anti-staling agents

3、 were used to keep fruits and vegetables fresh by chemical methods. The experiments on spinach, tomato and apple show that this anti-staling agent can store fruits and vegetables one more time longer. This agent is cheaper and lower pollutions than others , and can be used widely. So its easy to pop

4、ularize.Keywords: Fruits and Vegetable; Anti-staling Agent; Application; Active Carbon目 录0前言 11果蔬保鲜的原理 11.1 果蔬保鲜的考核指标 11.1.1 样品失重 11.1.2 PH值 11.1.3 叶绿素 11.1.4 Vc 11.2 果蔬保鲜剂 21.2.1 果蔬保鲜剂的作用 21.2.2 果蔬保鲜剂的成分 21.2.3 果蔬保鲜剂的分类 31.2.4 果蔬保鲜剂的选择 31.3 果蔬保鲜方法 31.3.1低温贮藏法 31.3.2 低气压贮藏法 31.3.3 气调贮藏法 32 实验部分 42.1

5、 大蒜提取液在蔬菜保鲜中的应用 42.1.1 大蒜提取液的制备 42.1.2 保鲜方法 42.1.3 大蒜提取液保鲜蔬菜效果比较 42.2 脱氧剂的种类及机理 52.2.1 铁系脱氧剂 52.2.2 亚硫酸盐系脱氧剂 52.2.3 脱氧包装 52.3 保鲜剂试验 62.3.1 试剂与仪器 62.3.2 保鲜剂的研制 62.3.3 试剂配制 62.3.4 果蔬保鲜剂的制备与封装 72.3.5 菠菜保鲜前处理 73 试验结果与讨论 74 结论 7参考文献 80 前言 水果和蔬菜含有多种营养物质，是人体必需的各种维生素、矿物质和蛋白质的重要来源，是人类不可缺少的食品。由于果蔬生产有季节性，要达到果蔬

6、均衡上市，保证供应，首先要解决贮藏保鲜问题。我国是人口大国，水果蔬菜资源丰富，但果蔬的区域性导致每年因南果北运造成较大损耗。据统计，果品每年因腐烂造成的损失达750亿元。由于保鲜处理不适当，每年果品损耗率在20%25%，蔬菜每年的损耗率达上亿吨。另据有关统计资料显示，如果使我国果蔬损耗率降低3%5%，每年可减少果品损耗200万吨，减少蔬菜损耗1000多万吨。如果果蔬储藏保鲜量占到总产量的15%20%，年贮藏保鲜量为6000万8000万吨，按1kg贮藏后增值0.2元计算，我国的果蔬产值可增加120亿160亿元。根据农业部的规划，到2010年我国农产品产后处理率要达到产时的45%55%。因此，未来

7、几年，果蔬保鲜将是一个期待巨大投入和快速发展的市场。1近年来，由于“绿色食品”和“有机食品”的兴起，人们对无公害、无污染、优质果蔬的需求正在迅速增加，采用传统化学防腐剂的保鲜方法已受到越来越多的限制。无残留、无污染、杀菌广谱、使用方便、安全可靠、成本低的新型保鲜剂成为今后研究发展的方向。1 果蔬保鲜的原理1.1 果蔬保鲜的考核指标1.1.1 样品失重 果蔬经贮藏之后，质量会减少，这主要是因为贮藏物体内水分减少即蒸腾作用及营养物质的呼吸作用所致，如果水分蒸发过多，失重超过5%就出现枯萎，果蔬就失去了新鲜状态。样品失重是衡量果蔬品质的外观指标之一。如新鲜蔬菜含水量一般达85%96%，控制水分蒸腾及

8、呼吸强度可以有效的减缓失重。1.1.2 PH值 正常情况下蔬菜的酸度较低。由于微生物以及贮藏环境的影响，贮藏中的蔬菜酸度呈上升趋势，当酸度达到某一限度，蔬菜贬值，失去食用价值，称为败坏或酸败。其原因在于：一是微生物生长代谢过程中产生大量的有机酸；二是蔬菜组织中含有的一些营养物质例如脂肪等，在酶的催化作用下发生氧化作用，产生一系列的小分子有机酸以及醛酮等。这些生物的、化学的以及物理的因素共同影响，使得酸度增加。1.1.3 叶绿素 叶绿素是一切绿色植物绿色的来源，是蔬菜植物组织中的主要色素之一。叶绿素在结构上与动物血红蛋白相似为卟啉色素结构，中心为金属镁原子。含叶绿素的衰老植物组织中较为明显的变化

9、之一是失去特征性的绿色。新鲜蔬菜（青菜）外观应呈饱满、挺硬、鲜绿、有光泽，“发黄”是判断大多数蔬菜是否新鲜的一个特征性外观指标。叶绿素本身是不稳定化合物，在酸性介质中分子中的Mg被H+置换成脱镁叶绿素，由原来的绿色变为黄色。因此，蔬菜体内酸度增加会加剧这种颜色的变化，控制酸度的同时也可以抑制黄色产生。1.1.4 Vc Vc是水果蔬菜中很重要的一种营养物质，一种强还原剂。Vc非常容易以各种形式降解，包括有氧降解和无氧降解，且有氧降解的速度要比无氧降解的速度大得多。在有氧的情况下以有氧降解为主。由于代谢作用，果蔬在贮藏过程中，Vc含量会发生变化，总体上呈下降趋势。作为营养成分，其含量下降的越多，则

10、食用品质越差。如果要减少Vc含量下降，必须采取对生化条件的控制，特别是对样品中抗坏血酸酶活力的控制作用以及减少或消除可能存在的氧化因素，则能有效的抑制样品中Vc含量减少。1.2 果蔬保鲜剂1.2.1 果蔬保鲜剂的作用 水果蔬菜在采收之后，呼吸作用仍在继续。由于水果蔬菜中均含有营养成分和水分，加上适宜的外部环境，如温度、空气（主要是氧）、水分等，这就为微生物及细菌的滋生创造了条件。因此，杀灭微生物和细菌是果蔬保鲜的关键。果蔬储运过程中，在呼吸作用的同时不断产生乙烯，加速了果蔬的后熟和老化。产生的碳酸气体，会引起果蔬的生理变化，是腐烂变质的根本原因。化学防腐保鲜剂具有延缓衰老、防腐杀菌、降低呼吸、

11、减缓水分蒸发的作用。温度条件是水果贮藏保鲜的最重要因素，只有在温度适宜的前提下，使用保鲜剂才能得到理想效果。因此，说明保鲜剂在水果和蔬菜保鲜上只能起到辅助作用。但是，一种保鲜剂不能适用于所有的水果和蔬菜。我们食用的水果和蔬菜是植物的不同器官和组织，由于采后生理生化变化不同，导致品质败坏的原因也不同，贮藏期间易发生的生理病害和微生物病害多种多样，因此，目前还没有研制出一种保鲜剂能够适用于所有的水果和蔬菜贮藏保鲜。1.2.2 果蔬保鲜剂的成分根据果蔬保鲜的机理及保鲜剂的作用，保鲜剂包括以下成分：乙烯吸收剂：其能抑制呼吸作用，防止后熟老化。主要由高锰酸钾载体，如蛭石、浮石、膨润土、过氧化钙、铝、硅酸

12、盐或铁、锌等与高锰酸钾溶液按一定比例混合。吸氧剂：吸收氧，降低氧的含量，抑制耗氧微生物的生长。主要由抗坏血酸、亚硫酸氢盐、一些金属如铁粉等。二氧化碳吸收剂：调节二氧化碳的含量，主要有活性炭、小石灰、氯化镁等。另外焦炭分子筛既可以吸收乙烯又可以吸收二氧化碳。防腐杀菌剂：利用化学或天然抗菌剂防止霉菌和其它污染菌滋生繁殖，主要有硼砂、硫酸钠、山梨酸及其盐类、丙酸、邻苯酚（HOPP）、氯硝胺（PCNA）、克菌丹、抑菌灵等，最常用的是邻苯酚钠（SOPP），主要作用是防止病原菌侵入果实，对果菜表面微生物有杀灭作用，但对果树内部的微生物效果不大，主要用作洗果剂；苯来特、噻苯唑、拖布津、甲基托布津、多菌灵等，

13、为高效广普德内西行杀菌剂，可抑制青霉菌丝的生长和孢子的形成；中草药煎剂如精油、高良姜煎剂、魔芋提取液、大蒜提取液、肉桂醛等。生长调节剂：对植物生长具有生理活性的物质（植物激素）和能够调节或刺激植物生长的化学药剂，能够调节果蔬的生理活性。主要有生长素类（如2，4D、赤霉素(AG3)、细胞分裂素等）、生长抑制剂（如必久、青鲜素、矮壮素等）、蜡和涂被剂等。水分调节剂：调节适度，包括蒸汽抑制剂、脱水剂等。通常采取在塑料薄膜包装内施用水分蒸发抑制剂和防结露剂的方法来调节。如聚丙烯酸钠，当袋内湿度降低时，它能放出已捕集的水分以调节湿度。1.2.3 果蔬保鲜剂的分类吸附型防腐保鲜剂：主要用于果菜清除贮藏环境

14、中的乙烯，降低氧的含量，脱出过多的二氧化碳，抑制果菜的后熟。该类保鲜剂一般要装入密闭包装袋内，与所贮藏的果菜放在一起，使用时注意选择适当的吸附剂包装材料，如尽量采用多孔透气包装，以使吸附剂发挥最大作用。溶液浸泡型防腐保鲜剂：主要制成水溶液，通过浸泡达到防腐保鲜的目的，是最常用的防腐保鲜剂，其作用有的是能够杀死或控制果菜表面或内部的病原微生物，有的可以调节果菜代谢。植物生长调节剂：该类药剂可使果菜按人们的期望去调节和控制采后的生命活动。熏蒸型防腐剂：只在室温下能挥发，以气体形式抑制或杀死果菜表面的病原微生物，而其本身对果菜毒害作用较小的一类防腐剂。果菜防腐保鲜剂的应用研究还在不断深入，去残留化学

15、药剂、拮抗微生物的利用应该是今后果菜防腐保鲜及应用的一个发展方向。1.2.4 果蔬保鲜剂的选择 在选择和使用保鲜剂时需要注意下列事项：（1）多所需要贮藏的果蔬产品特性、贮藏条件、易发生的问题应进行全面地了解。（2）对现有的贮藏方法、贮藏期以及贮藏效果应进行充分的考虑。（3）在使用保鲜剂之前要对其作用了解清楚，不能盲目的使用。（4）在使用保鲜剂的同时，必须综合应用其他配套的保鲜技术。（5）要考虑使用成本。1.3 果蔬保鲜方法一般来说，低温、高湿度、低氧、高二氧化碳、低乙烯、无菌的环境有利于果蔬的保鲜，因此保鲜的主要方法是保持低温、控制水分蒸发、调节气体环境、清除乙烯气体、杀菌和抗菌等。果蔬贮藏保

16、鲜一般采用低温贮藏法、低气压贮藏法、气调贮藏法、涂膜贮藏法、辐射贮藏法、化学贮藏法等。1.3.1低温贮藏法 低温贮藏法的原理是依靠低温的作用抑制微生物的繁殖，延缓果蔬的氧化和腐烂速度。采用这种方法，果蔬在贮藏期间仍有一些微生物在继续繁殖或发生萎缩，因此贮藏时间较短。但该方法目前国内外仍在大量使用。 1.3.2 低气压贮藏法这种贮藏法是通过降压使贮藏空气中的氧含量降低到只能维持贮藏物最低限度呼吸的需要，使贮藏物代谢所产生的一系列消耗和变化减少到最低限度，从而达到保险的目的。1.3.3 气调贮藏法其原理是通过改变贮藏环境的气体成分，如填充二氧化碳（或氮气）是贮藏环境的氧含量由21%降至3%，而二氧

17、化碳含量由0.03%提高到3%以上，达到限制果蔬的呼吸强度，延缓其衰老和变质过程。这种贮藏法的优点是可以延长果蔬贮藏期。根据气调原理，国内外有发展了几种简便的贮藏方法：塑料薄膜小包装、塑料帐气调贮藏、硅气调贮藏、涂膜贮藏法、辐照贮藏法、化学贮藏法等。2 试验部分2.1 大蒜提取液在蔬菜保鲜中的应用 2采后的蔬菜在储运过程中极易发生变质，主要由于微生物侵入，在其中繁殖引起复杂的化学和物理变化所致，有害微生物的活动是蔬菜败坏的重要原因。天然可食性辛辣植物大蒜保鲜蔬菜的机理与大蒜化学组成以及特性密切相关，大蒜中含有一系列含硫化合物等有效成分，具有很强的抗病杀菌能力，对微生物的生长繁殖起着抑制作用，能

18、防止有害微生物对蔬菜的危害。依据生物化学理论，大蒜抗菌作用机制可能是大蒜中有机硫化物对微生物体内以巯基为活性中心的有关酶类产生抑制作用，使酶失活，从而抑制了微生物的繁殖。37张恒对可食性蔬菜大蒜及其提取物用于蔬菜保鲜进行了研究，试验结果显示，大蒜及其提取物对蔬菜具有保鲜效果，其中40%乙醇大蒜提取液的保鲜效果较好。用大蒜保鲜蔬菜，无污染、无任何毒副作用，不需要特别的仪器设备。与现有的一系列保鲜技术相比，有着大众化、方便化、易操作、低成本、效果好等优点。2.1.1 大蒜提取液的制备方法一：将新鲜大蒜切片在冷水中浸12小时后，在煎熬至沸，制成10%的大蒜浸提掖。方法二：取一份大蒜，捣碎后加入10份

19、8090的热水，冷却至常温备用。2.1.2 保鲜方法青菜样品清水洗净，晾干，分别放入不同的保鲜液中浸渍数分钟，晾干，装入保鲜袋。韭菜样品清除杂物，喷洒保鲜液，晾干，装入保鲜袋8-11。2.1.3 大蒜提取液保鲜蔬菜效果比较 挑选无病虫害、无霉变、无发芽、无机械损伤的新鲜大蒜，洗净，按照鲜蒜（g）与溶剂（ml）之比160，分别采用水，40%乙醇和无水乙醇抽提，抽提液即为保鲜液。以PH值变化率为考核指标，对大蒜提取液保鲜效果进行比较。PH值变化结果显示，各种大蒜提取液对蔬菜均有保鲜效果，40%乙醇提取液的保鲜效果最好，每天的变化率最小。见下图1 图1 PH值变化曲线2.2 脱氧剂的种类与机理脱氧剂

20、是运用化学的方法将包装中的氧气在短时间内吸收并有效的去除，在近似无氧的状态下较长期达到果蔬的保鲜，从而可以较好的保持果蔬的各项指标。由于脱氧剂具有保鲜效果好，适用范围广等优点，因而在果蔬保鲜上得到广泛应用。不同的脱氧剂的作用效果和机理不同，目前研究使用的脱氧剂有很多，按原料分为有机类和无机类，其中有机脱氧剂主要由葡萄糖氧化酶型脱氧剂、抗坏血酸型脱氧剂和儿茶酚型脱氧剂，目前使用较广泛的是无机类脱氧剂。无机脱氧剂使用较广的三种：铁系脱氧剂、亚硫酸盐系脱氧剂、加氢催化剂型脱氧剂。前两种最适用于果蔬保鲜。92.2.1 铁系脱氧剂目前使用最广的是以铁或亚铁盐为主剂的脱氧剂，以铁粉为主剂的脱氧剂，其脱氧主

21、要反应为：Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2 (1)3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2 (2)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3=2Fe2O3·3H2O (3)其中反应（1）和（3）可以将包装中的氧气脱除，而反应（2）则是可能发生的副反应之一。标准状态下，在不发生任何副反应的情况下，可以和大约100毫升的氧气发生反应，即一克铁粉可以脱除大约500毫升空气中的氧气。铁系脱氧剂的脱氧速度随温度不同而改变，铁系脱氧剂通常使用温度为540。由上面的反应可知，铁系脱氧剂的脱氧速度与包装中的湿度有较大的关系。研究表明相对湿度在90%以上时，18小时后包装中的残留氧气接近零，而

22、湿度在60%是则需要95小时。2.2.2 亚硫酸盐系脱氧剂这类脱氧剂常以连二亚硫酸盐为主剂，以连二亚硫酸钠为例，发生脱氧作用的主要反应为：Na2S2O4+O2=Na2SO4+SO2 (1)Ca(OH)2+SO2=CaSO3+H2O (2)2CaSO3+O2=2CaSO4 (3)其中（1）和（3）是主要的脱氧反应，Ca(OH)2主要用来吸收SO2。在标准状态下，一克连二亚硫酸钠可以吸收大约130毫升氧气，既可以除掉大约645毫升空气中的氧气。和铁系脱氧剂一样，如果包装内的湿度增加，脱氧速度则随之加快。这类脱氧剂还可以加入NaHCO3来制备复合脱氧保鲜剂，反应为：2NaHCO3+SO2=CaSO3

23、+H2O+CO2反应中生成了二氧化碳，二氧化碳虽然本身不具有杀菌保鲜的功能，但具有抑制某些细菌发育的作用。这样在脱除包装中的氧气的同时，可以通过反应生成的二氧化碳，在包装中形成二氧化碳的氛围，从而达到脱氧保鲜的目的。2.2.3 脱氧包装脱氧剂在使用中存在一些必须注意的问题，根据不同的果蔬选择合适的脱氧剂种类和型号，并选择不同的包装材料及包装方法，可以提高其有效率。脱氧包装克服了真空包装和充气包装取样不彻底的缺点。下表1所示对三种包装方法进行了简单比较。表1：包装形式脱氧包装真空包装充气包装原理化学脱氧抽真空脱氧用惰性气体置换脱氧脱氧完全程度几乎100%氧含量随真空度提高而下降，脱除不彻底1%氧

24、气脱除率低，剩余量可达2%包装内氧时间变化能随时吸收渗入包装内的氧气，较长时间维持几乎无氧状态氧气渗入包装内，并随时间延长而增加氧气缓慢渗入包装袋内，并随时间延长而增加所需设备及操作无需特殊设备；操作简单、高速设备复杂；操作不很方便，难高速设备复杂；操作不很方便，难高速其他适用范围较广；对包装材料和容器有较严格的要求不适宜易破碎、易变形的果蔬包装；对包装材料和容器的要求严格多孔物质内部的气体不易被置换；对包装材料和容器的要求严格总之，脱氧剂可以明显延长水果蔬菜的保鲜期，可以很好的保持它们的新鲜色泽、风味以及营养物质。2.3 保鲜剂试验2.3.1 试剂与仪器试剂：KmnO4，分析纯，山东莱阳铁塔

25、化工制品厂； 活性炭，分析纯，山东莱阳经济技术开发区精细化工厂； 还原铁粉，分析纯， 无水乙醇，分析纯，山东莱阳经济技术开发区精细化工厂； 硼砂，分析纯， 聚丙烯酸钠，分析纯， 多菌灵，50%可湿性粉剂，江西凯丰化工有限公司； 新鲜大蒜，市售；仪器：榨汁机，碘量瓶，烧杯，锥形瓶，托盘天平2.3.2 保鲜剂的研制保鲜剂组成的确定：减缓果蔬新陈代谢速度，降低储藏空间的氧速度十分重要，一般调节到氧含量为5%；为调整水分含量需加适当的吸水剂。对乙烯的去除，本项研究选用活性炭，经适当处理，与高锰酸钾复合制成保鲜剂。因此本项研究的保鲜剂组成为：除乙烯剂（处理活性炭）；脱氧剂（连二亚硫酸钠和碳酸氢钠）；水分

26、调节剂（聚丙烯酸钠）。保鲜剂用量的研究：经多次试验，保鲜剂的用量与环境温度、果菜表面积大小有关，对一般的果菜或水果，保鲜剂各组分用两为：除乙烯剂果蔬=180120；脱氧剂果蔬110000；水分调节剂果蔬1100。2.3.3 试剂配制处理活性炭：配制5%KMnO4溶液。量筒量取5% KMnO4溶液150ml，托盘天平称取活性炭100g，放入5% KMnO4溶液中浸泡四个小时。取出，滤去 KMnO4溶液，放在通风干燥处，至干燥，装入碘量瓶，备用。大蒜提取液：取市售新鲜大蒜100g，量取200ml蒸馏水浸泡十小时，大蒜及浸泡液一同方如榨汁机，用榨成大蒜汁，移入烧杯中，另取100ml蒸馏水洗涤榨汁机，

27、连同洗液转入烧杯中，再加无水乙醇300ml，搅拌均匀，盖上表面皿，放在酒精灯上加热至沸腾，15min后，趁热过滤，冷却备用。多菌灵溶液配制：50%可湿性粉剂2g，加蒸馏水1000ml，摇匀备用。硼砂溶液配制：取硼砂2g，蒸馏水1000ml，配成0.2%溶液备用。铁粉处理：取还原性铁粉100g，用5%KmnO4溶液浸泡4h，取出晾干，备用。2.3.4 果蔬保鲜剂的制备与封装（1） 处理活性炭5g，活性炭10g，铁粉1g，丙烯酸钠10g。（2） 处理活性炭5g，活性炭10g，Na2SO41g，NaHCO31g，丙烯酸钠10g。将上述保鲜剂分别装入单层纸包，用塑料袋包装，使用时放在果菜中间，果菜总量

28、较大时可放在上层和中层，并在塑料袋上扎若干小孔，有利于气体流通。2.3.5 菠菜保鲜前处理去多菌灵溶液1000ml，加大蒜提取液50ml，摇匀，装入喷雾器中，备用。买市售新鲜菠菜2.5kg，等分五组，每组0.5kg。菠菜不经过任何处理，直接储藏。菠菜先用清水洗净表面泥沙，密封入保鲜袋。菠菜先用清水洗净表面泥沙，加保鲜剂（1），密封入保鲜袋。菠菜先用清水洗净表面泥沙，再用0.2%硼砂溶液清洗，晾干，再喷洒多菌灵与大蒜提取液的混合液，再晾干，加保鲜剂（1），密封入保鲜袋。菠菜先用清水洗净表面泥沙，再用0.2%硼砂溶液清洗，晾干，再喷洒多菌灵与大蒜提取液的混合液，再晾干，加保鲜剂（2），密封入保鲜袋。将以上五组菠菜置于阴凉干燥处，避光贮存。3 试验结果与讨论 新采收的菠菜新鲜亮绿，在常温下几天就会枯黄、变老、直至腐烂。4月15日止4月25日对菠菜进行储藏试验，平均温度18，结果如下表2：表2 菠菜储藏试验第一组第二组第三组第四组第五组4月15日新鲜新鲜新鲜新鲜新鲜4月16日稍萎蔫新鲜新鲜新鲜新鲜4月17日开始变黄稍萎蔫新鲜新鲜新鲜4月18日泛黄开始变黄新鲜新鲜新鲜4月19日枯萎稍萎蔫新鲜新鲜4月20日根部开始腐烂部分变黄新鲜新鲜4月21日稍萎蔫新鲜4月