1、畢業設計（論文）題 目： 鮮切果蔬的褐變及其控制 系 部： 農生系 專 業： 綠色食品生產與檢驗 學 號： 090103247 學生姓名： 鄭園園 指導教師姓名： 蔣巧俊 指導教師職稱： 講師 二一二年五月二十日鮮切果蔬的褐變及其控制摘要本論文解釋了鮮切果蔬酶促褐變的機理及其褐變條件，并從物理控制、化學控制這兩方面介紹了鮮切果蔬褐變的防止措施，最后本論文簡要介紹了鮮切果蔬防褐變技術的發展趨勢。關鍵詞：鮮切果蔬 酶促褐變 機理 控制目錄1 引言11.1鮮切果蔬概述11.2鮮切果蔬加工過程中的質量問題21.3本論文的目的意義32 鮮切果蔬的酶促褐變機理及其條件43 鮮切果蔬酶促褐變的物理防治措施5

2、3.1 溫度控制53.1.1 低溫處理53.1.2 熱處理53.2 氧氣控制63.2.1 自發氣調包裝(MAP)63.2.2 可食性涂膜63.3 高壓處理73.4 輻照處理74 鮮切果蔬酶促褐變的化學防治措施74.1 利用抑制劑來抑制果蔬的褐變74.2 常見抑制劑對酶促褐變的抑制作用84.2.1 4-HR84.2.2 半胱氨酸84.2.3 鈣處理84.2.4植物提取物94.3 防褐變劑的聯合應用95 鮮切果蔬防褐變技術的發展趨勢10致謝10參考文獻：111 引言1.1 鮮切果蔬概述鮮切果蔬(freshcut fruits and vegetables)是指新鮮水果或蔬菜原料經清洗、整修、去皮、

3、切分等步驟，最后用塑料薄膜袋或以塑料托盤盛裝外覆塑料膜包裝，供消費者立即食用和餐飲業使用的一種新型蔬菜加工食品。鮮切果蔬業又被稱為切割果蔬、截切果蔬、輕度加工果蔬、微(淺)加工果蔬、半加工果蔬等。鮮切果蔬可保持果蔬產品的新鮮質地和營養價值，食用更方便，安全環保，因而具有很廣闊的市場。目前工業化生產的鮮切果蔬品種主要有甘藍、胡蘿卜、生菜、韭蔥、芹菜、馬鈴薯、蘋果、梨、桃、草莓和菠蘿等。近年來隨著物價的上漲、勞動力成本的不斷提高，各大企事業單位廚房的運行成本越來越高，而職工的菜價卻不是說漲就能漲的，這導致廚房的壓力越來越大。若果蔬在生鮮加工配送中心通過機械化生產線生產加工，則可以省去消費者買菜、清

4、洗、擇菜、切菜及垃圾處理等過程，可以節約其大量時間及人力成本；同時通過生鮮加工配送中心專業化配送，既能保證鮮切果蔬產品的品種和數量，也能保證產品的質量及新鮮度。產品運往城市銷售，從而減少了城市生活垃圾的來源，更好地保護城市環境，從長遠來看，果蔬經過切割加工后，能廣泛用于快餐業、賓館飯店、單位食堂、冰淇淋(果肉雪糕)、零售或進一步加工，其前景十分廣闊。1.2 鮮切果蔬加工過程中的質量問題鮮切果蔬的保鮮，是對傳統的果蔬保鮮和加工技術的一個挑戰，它要求將傳統的完整果蔬保鮮技術應用于去皮、切割及部分加工的果蔬，它要求有一條原料、加工、保鮮、運輸和銷售高度配合的冷鏈系統。鮮切果蔬通常包括去皮、切分、去心

5、、切片、氯消毒清洗、漂洗、脫水、整理、包裝等操作。與整果相比，由于鮮切果蔬細胞組織被破壞，生化過程發生巨大變化，主要包括呼吸強度增大、乙烯合成增加，以及對氧化褐變和微生物入侵的敏感性增加。因此，若不進行適當的處理，其品質將會迅速下降，貨架期明顯減短。果蔬在去皮、切分過程中，產品暴露在空氣中的面積增大了，細菌、霉菌、酵母菌等微生物污染的可能性加大。果蔬切割，不僅為微生物侵然組織創造了途徑，同時由于大量汁液的外滲，為微生物生長繁殖提供了良好的營養基礎，從而出現微生物污染敗壞的現象。果蔬切分后還會引起一系列感官及營養品質下降。由于切割處理使果蔬表皮組織去除，造成細胞破裂，從而使水分散失速率急劇上升，

6、脫水太多致使產品萎蔫、皺縮、干化失去新鮮狀態。某些果蔬切割貯藏后還出現了一個非常嚴重的不良變化是褐變，某些果蔬如胡蘿卜切割后會出現白化現象。切割也會誘導一些與變色相關的酶類如果膠酶、纖維素酶、酯酶、過氧化物酶等生物合成，組織軟化，硬度下降。此外，切割會引起組織汁液外滲和一些營養成分的氧化，這些都會引起營養物質損失。鮮切果蔬的質量控制最主要的就是微生物的控制及褐變的防止。對于鮮切果蔬的質量控制，人們已開始采用柵欄技術 (或稱障礙技術)來控制鮮切果蔬產品質量下降速度及微生物活動，延長貨架期1。如采用低溫、氣調（自發氣調、人工氣調等）、化學保鮮劑（臭氧、二氧化氯等）、防褐變劑（檸檬酸、抗壞血酸等）、

7、輻射等多種保鮮技術或單獨使用或聯合使用，以期延長鮮切果蔬的貯藏保鮮時間及其貨架期。1.3 本論文的目的意義鮮切產品具有清潔、衛生、新鮮、安全、營養、方便、可食率高達100等特點，必將受到集體和個人消費者特別是速食業的歡迎，其生產與消費量必將進入一個快速發展階段。鮮切產品的生產可以促進種植，既提升了當地農產品的價值，增加農民收入，又促進了當地農業產業化經營穩步發展。另外，鮮切產品由于集中生產可以減少城市垃圾，又降低了產品的運輸成本，取得了雙重效益。但鮮切果蔬的褐變是影響產品商品價值的一個重要問題，因此研究可行有效的褐變控制技術是首先要解決的問題。本課題主要研究蔬菜的褐變控制技術，為鮮切蔬菜的加工

8、生產提供可行性技術，對于擴大市場、帶動果蔬加工業的快速發展具有重要意義。2 鮮切果蔬的酶促褐變機理及其條件褐變包括酶促褐變和非酶促褐變，鮮切蔬菜褐變主要是酶促褐變。酶促褐變是指蔬菜受到機械損傷或處于異常環境條件(受凍、受熱)時，在酶作用下氧化而呈褐色。酶促褐變是影響鮮切產品流通和貨架期的重要原因之一。即使是完整的果蔬，也有超過50的損失是由于酶促褐變造成的。鮮切加工由于人為造成了果蔬細胞破裂，使得酚類化合物和PPO的區域性結構遭到破壞，導致酶和底物接觸，從而使得褐變更容易發生。萵苣、部分綠葉類蔬菜、含大量淀粉的果蔬(如馬鈴薯、甘薯、山藥、面包果、蘋果、油梨、香蕉和梨等)，以及許多熱帶亞熱帶果蔬

9、都極易發生褐變。隨著果蔬酶促褐變的發生，往往還會產生不良的風味以及造成其營養成分的損失。酶促褐變機理是蔬菜組織完整細胞中含有的酚類物質作為呼吸傳遞物質，在酚一醌之間保持著動態平衡：當新鮮蔬菜組織被損傷，氧氣大量侵入，酚迅速被氧化平衡受到破壞，發生醌的積累，醌再進一步氧化聚合而形成黑褐色的黑色素物質2。圖1-1酶促褐變的發生必須具備三個條件，即酶、底物和氧。褐變底物一般因蔬菜的不同而各不相同，主要是一些多酚類物質：而褐變所涉及的酶類主要有多酚氧化酶(PPO)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)等，研究表明酚類氧化酶主要是多酚氧化酶(PPO)。隨著對鮮切果蔬褐變機

10、理的廣泛深入研究和先進分析檢測手段的出現，褐變控制技術的研究也在不斷地進行和深入。現階段，主要是通過應用物理和化學方法來控制褐變。在多數情況下，通常需要利用聯合處理達到更有效貯藏鮮切產品的目的。3 鮮切果蔬酶促褐變的物理防治措施3.1 溫度控制3.1.1 低溫處理在常溫下，鮮切果蔬呼吸和代謝旺盛，酶促褐變極易發生。采取低溫可以有效抑制果蔬的呼吸作用，降低其新陳代謝。因此，鮮切果蔬在加工、貯藏、運輸和銷售等各個環節，都應盡可能保持在一個適宜的低溫系統中。吳錦鑄等3認為環境溫度愈低，蔬菜的生命活動進行得就愈緩慢，營養素消耗亦少，果蔬的褐變也愈緩慢，保鮮效果愈好，常用48的低溫進行鮮切果蔬的保鮮。潘

11、永貴等4研究發現，鮮切蓮藕在溫度20下貯存2d就會出現褐變，而在溫度1下貯藏23d，其組織仍然沒有出現明顯褐變。盡管適宜的低溫對于保持鮮切產品品質是必要的，但也有報道指出，熱處理有助于鮮切果蔬褐變的控制。3.1.2 熱處理加熱是最有效的殺酶方法。瞬時高溫可在短時間鈍化酶的活性，抑制褐變。蘋果和梨在鮮切加工前先經熱處理，其鮮切產品的褐變程度較輕。熱處理可以減輕褐變，與加熱能導致PPO失活密切相關。因為PPO熱穩定性不高，一般當溫度高于40就會使其鈍化。PPO的熱穩定性與果蔬種類、品種、生長地、以及pH值等有關。此外，研究還發現，采用熱處理可以抑制鮮切卷心萵苣PAL活性的上升，減少酚類化合物的生成

12、，從而減輕其褐變。因此，研究者認為熱處理可能是控制鮮切果蔬褐變的新選擇。然而若熱處理不當，易造成果蔬營養成分、質地、色素、風味的損失5。3.2 氧氣控制3.2.1 自發氣調包裝(MAP)自發氣調包裝有利于在容器內形成一個適合鮮切產品的微環境，從而起到抑制產品呼吸，減少失水，延緩品質劣變的作用。同時，由于氧氣含量的減少，對抑制鮮切果蔬的褐變也有較好的作用。在切割果蔬工業上常用的包裝薄膜是聚氯乙烯PVC、聚丙烯PP和聚乙烯PE，復合包裝膜通常用乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)，這些包裝材料能有效地隔氧、隔光，滿足不同的透氣速率，延長產品貨架期。真空包裝可隔絕氧氣，抑制多酚氧化酶的活性；氣調包裝(充N

13、2或CO2)通過調節果蔬的呼吸作用，逐漸降低的包裝內O2濃度，提高CO2的濃度，阻止了多酚類物質的氧化，抑制褐變和苯丙氨酸裂解酶的活性，阻止微生物生長。王莉6在切割生菜保鮮研究中，采用輕度真空包裝或MA包裝，具有較好防褐保鮮作用；切割生菜經1NaCl+1VC處理后，配以真空包裝或MA包裝，產品在0下的保存期可達到21d。切割萵苣經抗褐變劑處理后再MA包裝，產品貨架期達12d以上，而對照只有3d7。3.2.2 可食性涂膜可食性被膜是半透性膜，可以抑制果蔬呼吸，減少水分的喪失，推遲顏色的變化，改善質地和阻止揮發性成分的損失，并能抑制微生物的生長；可食性涂膜用于鮮切果蔬可以創造一種自發氣調環境。可食

14、性被膜材料主要包括蛋白質(乳清蛋白粉、乳清蛋白制品、干酪素、大豆蛋白粉)、多糖(角叉膠、麥芽糖糊精、甲基纖維素、羧甲基纖維素、果膠、藻酸鹽、微晶纖維素、殼聚糖)、脂類(蜂蠟、乙酰化甘油酸酯、脂肪醇和脂肪酸等)和樹脂。為了改善膜的性能，往往需要添加增塑劑、表面活性劑和乳化劑，由于這些材料各有其優缺點，所以往往需要配合使用。杜傳來等8選用卡拉膠、殼聚糖、海藻酸鈉為涂膜主原料，對鮮切馬鈴薯進行涂膜處理，低溫下冷藏，分別對其褐變度、PPO活性及感官色澤進行測定，結果表明，海藻酸鈉涂膜能有效地抑制馬鈴薯褐變，并優于其他涂膜材料。徐亞光9發現1.5的殼聚糖涂膜能使切割毛筍在4下保持商品品質18d，其褐變程

15、度得到有效的抑制。3.3 高壓處理高壓處理是近年來在食品中采用的滅菌措施。由于高壓處理在低溫條件下進行，從而最大限度地減少了產品營養成分和風味的損失，同時通過高壓處理也可以使一些酶發生鈍化。因此，人們考慮采用高壓處理作為鈍化PPO的措施之一，以達到控制果蔬褐變的目的。例如在壓力800MPa下高壓處理楊桃切片1-5min后，在溫度3下貯藏14-28d，切片褐變較輕，而對照樣品的褐變已經相當嚴重。PPO對壓力的敏感性因PPO來源不同而異，例如杏果實的PPO在約100MPa的壓力下就可以被鈍化；草莓的PPO需要400MPa壓力方可鈍化；馬鈴薯和蘑菇中的PPO需要更高的壓力(800900MPa)才能被

16、鈍化；李子在常溫下經900 MPa的壓力處理，對其PPO活性沒有影響嘲，而且較低的壓力處理反而會激活PPO活性閉10。3.4 輻照處理最近幾年研究發現，輻照處理可以防止部分鮮切果蔬褐變。輻射是利用射線照射果蔬，引起微生物發生物理化學反應，使微生物的新陳代謝、生長發育受到抑制或破壞，致使微生物被殺滅，果蔬的貯藏期得以延長。在鮮切萵苣、芹菜 、胡蘿卜和西蘭花等應用上已經得到FDA認可的輻射劑量最大為1.0KGy。高翔等11采用印Co-射線輻照處理鮮切西洋芹，明顯地抑制了酶活力，減少褐變和降低呼吸作用與失水率，提高了可溶性固形物含量，保持了鮮切西洋芹的商品品質。不過也有許多報道指出，輻照處理劑量太高

17、，會降低鮮切果蔬的硬度。4 鮮切果蔬酶促褐變的化學防治措施4.1 利用抑制劑來抑制果蔬的褐變就水果蔬菜而言，如去皮的蘋果、梨和馬鈴薯，主要的質量問題之一是褐變，造成外觀質量下降。早期使用的亞硫酸鹽或酸式亞硫酸鹽抑制果蔬的酶促褐變，取得較好的效果。由于這兩種含硫的鹽對一些哮喘病人能引發類似過敏的反應，美國FDA已禁止亞硫酸鹽類在某些食品中使用，多用其它化學添加劑作為亞硫酸鹽類的替代物來抑制褐變。目前使用的護色劑有12:二已基二硫代氨基甲酸、谷胱甘肽、L-半胱氨酸、亞硫酸鈉、焦亞硫酸鉀、抗壞血酸、氯化鈉、蔗糖、檸檬酸、氯化鈉、氯化鈣、乙酸鋅、蘋果酸、P-對羥基苯丙烯酸、肉桂酸、苯甲酸、S-腺苷蛋氨

18、酸、鋁化物、鋅化物、硼酸、4一己基間苯二酚(4HR)、四硼酸鈉、硫脲、硼酸鈉、偏磷酸、氯化鉀、氯化鐵、氯化鋇、環幾亞酰胺(CHI)、二磷酸抗壞血酸、二乙基二硫代氨基甲酸鈉、苯甲酸鈉、蜂蜜、香豆酸、阿魏酸、聚乙烯毗咯烷酮、已基黃原酸鈉、曲酸、環糊精、水楊酸、愈創木酚、次氯酸鈉(鈣)、二硫蘇糖醇、甲基環丙烯等。4.2 常見抑制劑對酶促褐變的抑制作用13、14目前國內外研究較多的新型褐變抑制劑主要有:4一己基間苯二酚(4-HR)、半胱氨酸、酚類化合物、有機鈣鹽、乙醇、谷胱甘肽和植物提取物等。42.1 4-HR 4-HR是近年來發現抑制褐變最有效的芳香族化合物，已證實無系統性毒性并獲得專利。大量試驗發

19、現4-HR可通過抑制PPO活性控制褐變延長貯藏期。其作用濃度低，無漂白作用，且只對PPO酶作用。4-HR作為抗褐變劑的效果與貯藏溫度有關，當溫度達35時其效果減弱。4.2.2 半胱氨酸 可通過與PPO活性位點的銅離子不可逆結合或替代PPO活性位點的組氨酸殘基而抑制酶活性。將半胱氨酸用于抑制土豆、蘋果、萵苣等鮮切果蔬的褐變效果較好。在控制果汁褐變方面，幾乎與傳統抗褐變劑亞硫酸鹽一樣有效。4.2.3 鈣處理 鈣處理法主要是防止仁果類如鴨梨、富士蘋果、雪花梨、南國梨等的褐變。近年來的研究表明，鈣在延緩果蔬的衰老和控制生理病害方面有較好的效果，浸鈣還可抑制FPPO的活性，維持細胞膜的完整。近年來，人們

20、主要采用有機鈣鹽特別是乳酸鈣來進行鈣處理。乳酸鈣處理能很好地抑制褐變和保持硬度，并能改善產品的結構穩定性。乳酸鈣不僅在口味上對鮮切產品沒有影響，還能一定程度上增加鮮切產品的營養價值，同時具有一定抑制微生物的能力。同時，抗壞血酸鈣也被應用到鮮切果蔬褐變的抑制中。研究表明，抗壞血酸鈣穩定、無酸味，而且抗氧化能力強，它作為褐變抑制劑用于果蔬無毒副作用，最大用量可達1000 mg/kg，使用時不會因過量而引起不良后果。抗壞血酸鈣用于抑制鮮切果蔬褐變具有廣闊的前景，但其缺點是價格較貴。4.2.4植物提取物 抑制褐變最有吸引力的方法是用天然的方法。某些植物汁液中含有活性成分如蛋白酶、小分子多肽等，具有抑制

21、褐變的功能，因此，可用來控制鮮切果蔬褐變發生。4.3 防褐變劑的聯合應用抑制劑按照其作用機理來分，可分為酸化劑(如檸檬酸)、還原劑(如抗壞血酸)、螯合劑(如EDTA)、底物競爭劑(如4一己基間苯二酚)等。所有商業上應用的無亞硫酸鹽的抗褐變劑都是組合而成的，且大部分都含抗壞血酸。一個典型的組合包括一種化學還原劑(如抗壞血酸)，一種酸化劑(如檸檬酸)以及一種螯合劑(如EDTA)。在實際應用中，常采用幾種褐變抑制劑聯用或化學試劑和物理方法(如低溫、MAP、高壓、電脈沖等)相結合的方法來抑制褐變的發生。姚曉敏等15研究發現，馬鈴薯多酚氧化酶的最適作用溫度為15.5，最適pH為6.0，60以下熱穩定性較

22、好，溫度超過65，多酚氧化酶很快失活；采用7585熱處理520s鈍化酶工藝，來抑制多酚氧化酶活性，防止切割馬鈴薯酶促褐變；也可采用80mgL的亞硫酸鈉、2000mgL的硼酸、300mgL的抗壞血酸、7000mgL的氯化鈣為主的護色劑處理，有效抑制多酚氧化酶的活性。吳錦鑄等3用抗壞血酸鈉、半胱氨酸、EDTA在pH55條件下處理MP蘑菇，能抑制其褐變，之前用5H202處理能延長產品的貨架期。張學杰等16用0.5半胱氨酸+2檸檬酸處理，能抑制MP馬鈴薯的褐變，在冷藏條件下采用MAP包裝，可將產品貯藏至3w。王清章17對去皮切割馬鈴薯的貯藏試驗表明，采用300mgL的亞硫酸鈉溶液處理，能有效抑制馬鈴薯

23、組織中多酚氧化酶的活性，防褐變效果最好。但亞硫酸鹽的使用會對人體造成一些不良影響。半胱氨酸對鮮切果蔬也有較好的保鮮效果。這些物質雖都能有效抑制鮮切果蔬的褐變，但其協同作用效果更佳。L-半胱氨酸、抗壞血酸和檸檬酸均能降低鮮切蓮藕PPO活性和抑制酶褐變，但其聯合使用(O.3Vc+0.1檸檬酸+0.4L-半胱氨酸)的效果更佳18。童剛平研究發現0.2異抗壞血酸+005N-甲酰-L-半胱氨酸+1檸檬酸可較好地抑制鮮切荸薺的褐變19。許多天然提取物也有利于鮮切果蔬的保鮮。采用丁香提取物處理鮮切茄子，可很好的解決貯藏過程中的失重和褐變20。5 鮮切果蔬防褐變技術的發展趨勢對于大多數果蔬而言，在貯藏加工中預

24、防褐變是非常重要的問題。鮮切果蔬由于自身特點，使得產品更容易發生褐變，尤其是酶促褐變。因此，如何有效防止鮮切果蔬酶促褐變一直受到研究者的重視。目前,主要采用物理的和化學的方法防褐變，但由于安全性的問題，化學方法越來越受到消費者的質疑，因此，采用非化學方法(包括物理的、生物的方法)成為目前控制酶促褐變的研究重點。其中，物理方法由于較生物方法更具操作性，必然在相當長的一段時期內成為控制鮮切果蔬酶促褐變的重要方法。致謝本論文是在蔣巧俊的悉心指導下完成的，從論文選題、實施、到論文的撰寫和修改，都凝聚著導師的辛苦勞動，導師淵博的知識。敏銳的科研洞察力以及樂觀豁達、寬以待人的態度，強烈的事業心以及為之所付

25、出的辛勤勞動都給我留下了深刻的印象，也將使我終生受益。在此，謹向蔣老師之致以崇高的敬意和衷心的感謝。我要感謝我的家人對我的理解和支持，是他們使我勇敢的面對學習和生活中的每一次挑戰，是他們使我在求學的道路上不斷前進。最后感謝溫州科技職業學院，感謝農生系的每一位老師的辛勤教導，感謝每一位同學的真誠幫助。參考文獻：1 趙友興,郁志芳,李寧.柵欄技術在鮮切果蔬質量控制中的應用J.食品科技，2000,（5）：15.2 趙雅松. 鮮切馬鈴薯品質控制關鍵技術研究.中國農業大學，2006 ：4-5.3 吳錦鑄，余小林，曾洲華，等切分蔬菜保鮮工藝研究食品與發酵工業，2000，26(4)：33354 潘永貴, 陳維信. 鮮切蓮藕組織