吴 琼,李晨杰,刘晓莉,王殿轩,张玉荣
河南工业大学 粮油食品学院,粮食储藏与安全教育部工程研究中心, 河南 郑州 450001
花生原名落花生,不仅是世界上主要的油料作物之一,也是人们食用蛋白质的重要来源[1]。根据用途不同,花生可分为榨油、食用、种用三大类。在欧美等发达国家,花生以食用为主,其消费量高达花生总产量的90%以上,而在我国花生主要用于榨油,食用花生消费量仅占总产量的30%[2-3]。食用型花生根据加工方式不同可分为鲜食花生、烘烤花生、油炸花生、盐酥花生和深加工专用型花生[4]。鲜食花生目前尚未有明确的定义和质量标准,在花生产区,人们对鲜食花生无严格要求,一般指直接食用的新鲜收获的花生荚果。有研究者认为鲜食花生是指在荚果充实末期、果壳变硬时收获,不经干燥直接食用或煮熟后食用的花生荚果[5]。江苏省地方标准DB 32/T 361《鲜食花生生产技术规程》中将鲜食花生定义为50%以上花生籽仁的体积达到最大值且未完全成熟的花生[6]。因此,广义的鲜食花生可认为是达到一定成熟度后收获的用于直接食用的新鲜花生。鲜食花生一般直接食用或煮熟后食用,能够最大限度地克服花生榨油或加工造成的营养物质的流失,是一种味道鲜美、营养丰富的绿色食品[7]。随着人们生活水平的提高,人们对食品的营养、风味等综合品质愈加重视,对鲜食花生的需求量日益增加[8- 9]。同时,鲜食花生还具有产量和价格高[10]、生育期短[11]、花生蔓可做青饲料[12]、可以与其他农作物套种提高土地复种指数和经济效益[13-14]等优点,因此鲜食花生的种植也越来越受到农户的青睐,其种植面积和产量逐年增长。但鲜食花生的收获是季节性的,且其水分含量高、贮藏稳定性差、货架期短,严重制约了鲜食花生产业的发展[15]。因此,对鲜食花生的营养和贮藏特性进行分析,了解其采后保鲜的研究现状,分析其采后保鲜中存在的问题以及发展方向,对实现鲜食花生周年供应、促进我国鲜食花生产业的发展具有重要意义。
目前对鲜食花生的营养成分虽然没有明确的标准要求,但人们对适用于鲜食的花生的基本共识是脂肪含量低、蛋白质含量高、糖含量较高、口感风味好等,其中低脂和高蛋白是鲜食花生最基本的特性[16]。鲜食花生具有花生共有的特点如富含蛋白质和脂肪,还含有维生素、碳水化合物及钙、铁、锌等微量元素[17-18],可降低人们患心脏病[19]、癌症[20]、2型糖尿病[21]、心血管疾病[22]、冠心病[23]等疾病的风险。同时,与普通花生相比,鲜食花生蛋白质含量较高,一般在30%以上,高蛋白、低脂肪赋予花生清香但不油腻的口感,使其味道鲜美[7];鲜食花生糖含量较高,适宜鲜食的花生一般要求可溶性糖含量在8%以上,其中蔗糖含量在6%以上,花生具有甜味,且糖含量愈高,鲜食口感愈好[24];鲜食花生酚类化合物和白藜芦醇等抗氧化活性物质含量高,其中的酚类物质总含量是贮藏9个月的花生中的3倍,酚类单体物质如槲皮素、芦丁、阿魏酸、对香豆酸等的含量是成熟贮藏花生的2.2~10倍[25],鲜食花生中的白藜芦醇含量高达7.09 μg/g, 而烘烤花生中含量仅为0.046 μg/g[26];鲜食花生的胰蛋白酶抑制因子活性较低,较易被人体消化[24]。鲜食花生的水煮食用方式可有效减少抗氧化活性物质如酚类、黄酮类和白藜芦醇的损失,使其含量显著高于烘烤花生和油炸花生,其中鹰嘴豆素A和金雀异黄酮的含量是油炸和烘烤花生的2倍[27]。同时,水煮加热的方式可使鲜食花生中的蛋白质过敏原在降解和聚体过程中表位破坏,使其致敏性下降[28- 29]。另外,鲜食花生中的木质素在加热水煮过程中被水解为香草醛,使其具有独特的风味[30]。
鲜食花生收获时花生仁水分含量高达40%~50%,远远大于花生贮藏临界水分,花生仁内游离水含量高,生命活动旺盛,同时也为微生物的生长繁殖提供了所需的水分,在贮藏过程中容易发热霉变[31]。鲜食花生籽粒大、荚壳厚,水分不易散发,贮藏温度在0 ℃以下时容易发生冻害,导致种子活力丧失、种皮褶皱、子叶变软、颜色褐变、味道苦涩,对其食用品质及商品价值均造成严重影响[32-33]。
鲜食花生采自地下,收获时本身就带有大量的微生物,Joffe[34]通过对以色列连续5年的鲜花生荚果中真菌区系进行研究,发现鲜花生荚果中可能存在109种真菌,主要种类为曲霉属、青霉属和镰孢属。这些类型的微生物能穿透花生荚壳侵染籽仁,同时鲜食花生中的高水分含量和丰富的营养物质也为微生物的生长繁殖创造了条件,使其在贮藏过程中易受到微生物的侵染[15]。王连平等[35]对不同地区新收获的新昌小京生新鲜花生果及其贮藏过程中果实上的微生物进行测定分析,结果表明新鲜花生果实上的优势菌为酵母菌、青霉菌、毛霉、曲霉菌、镰孢霉和交链孢霉,花生嫩果的带菌量随贮藏时间的延长显著增加,且不同地区种植的花生新鲜果实上真菌状况差异较大,花生嫩果即使在1 ℃左右的低温条件下贮藏,2个月后每克花生嫩果的带菌量可达百万以上,是贮藏前的5倍,商品率则降至50%以下。
随着鲜食花生产业的发展,国内外研究者对鲜食花生的研究日益重视,在其育种[36-37]、栽培技术[38-39]和品种间的对比[40]等方面已有大量研究。目前已研发出新昌小京生[41]、蜀花2号[37]、蜀花3号[42]、花育961和花育663[43]等多种适宜鲜食的花生品种,花生产业聚集的地方也针对性出台了规范鲜食花生生产技术的地方标准[6],但对其采后保鲜方面的研究仍处于起步阶段,研究者们针对鲜食花生的贮藏特性,在通过物理保鲜、化学保鲜技术以及改善其加工工艺来延长鲜食花生的储存期方面积累了一定的研究成果。
物理保鲜是指通过物理手段如控温、调节贮藏环境中的气体组分、辐照等防止食物、食品变质的一种方式。常用的农产品物理保鲜技术包括低温保鲜[44-45]、气调保鲜[46-47]、臭氧保鲜[48]、辐照保鲜[49-50]、减压贮藏[51-52]等,其中,在鲜食花生中研究较多的是低温和气调保鲜。李雪华[53]将清洗风干后的鲜食花生分别在5 ℃、10 ℃、15 ℃和20 ℃下贮藏15 d并对相关指标进行测定,结果表明低温处理有利于延缓果实水分含量、可溶性蛋白、可溶性糖、抗坏血酸含量的降低,抑制果实失重率、霉变率、电导率和淀粉含量的增加,延长其贮藏期;冯健雄[54]研究结果表明,新鲜花生通过低热热风快速处理后以“干壳湿仁”方式储存,在冷库的低温条件下可保鲜3个月以上,且在贮藏期间不会出现花生外壳霉变、产生黑斑现象,花生仁的风味、口感、色泽等依然保持新鲜状态。袁贝等[55]研究表明在低温冷藏和常温常湿条件下,新鲜花生的氨基酸总量由233.42 mg/g分别降至215.41 mg/g和197.85 mg/g,表明低温冷藏可显著抑制鲜食花生中氨基酸含量的下降,延缓其品质劣变。Brusewitz等[56]研究表明,高水分花生的呼吸热主要取决于花生所处的环境温度,表明低温储存可有效降低新鲜花生的呼吸热,延缓其品质变化。李雪华[53]研究结果表明,在20 ℃条件下将鲜食花生用BOPP2.5C、PP3C、PE3C、PE7C保鲜膜包装贮藏15 d后发现,此方法可有效延缓果实水分含量、可溶性蛋白、可溶性糖、抗坏血酸含量的降低,抑制果实电导率、失重率、淀粉含量的增加,而对果实的发芽率和霉变率影响不大。林勇敢等[57]研究表明,利用合适的包装材料可有效延缓返鲜花生的品质劣变,但在高温高湿条件下,较高水分的返鲜花生不适合密封贮藏。
化学保鲜是应用化学药剂对农产品进行处理,抑制农产品中微生物的生长、乙烯的合成等达到保鲜效果的一种保鲜技术[58]。传统的化学保鲜剂如异硫氰酸烯丙酯[59]、CaCl2[60]等在农产品中的保鲜应用已有诸多报道,虽有高效、成本低、适用性广泛等优点,但长期使用会造成环境污染、引起化学残留和抗药性等问题[61]。随着生活水平的提高,人们越来越注重食品的安全性,用天然活性物质代替化学药剂是化学保鲜的研究热点,在鲜食花生保鲜中应用较多的是壳聚糖、甘露糖等天然活性物质。毛金林等[62]将当天采摘的鲜食花生用自来水清洗,晾干后分别用1%和1.5%壳聚糖涂膜处理并置于(1±1) ℃条件下贮藏42 d,对花生的相关质量指标进行测定,结果表明壳聚糖涂膜处理能显著抑制鲜食花生膜透性、丙二醛含量、霉变率的上升以及维生素C和还原糖含量的下降,有效降低果实在贮藏期间腐烂的发生率,延缓花生品质劣变。林勇敢[63]研究表明:在4 ℃条件下,0.9%魔芋甘露聚糖涂膜可显著抑制霉菌的产生,延缓新鲜花生水分和感官品质的下降,抑制酸价、过氧化值的上升,并使其脂肪酶活性保持稳定;用4.4 μg/L臭氧处理可降低花生外壳上微生物的数量,从而减少贮藏过程中果实的霉变。黄海娟[64]通过将干燥的河沙与0.5%的甘藻聚糖水溶液混合均匀,使河沙的水分含量为30%~40%,之后按每300 kg花生鲜果1 m3河沙的比例混匀,该处理可使鲜食花生风味、口感、色泽在几个月甚至半年内基本保持不变。李雪华[53]研究表明,在珍珠岩基质保湿的基础上,在20 ℃条件下,施保克和1-MCP联合处理能有效维持鲜食花生的保鲜品质达15 d。
鲜食花生贮藏稳定性较差,物理和化学保鲜方法虽能一定程度上延长其贮藏期,但这些研究目前大都处于实验室阶段或适用于农户的小规模处理,距离商业化和产业化应用还有一定的距离。目前鲜食花生产业化的保鲜方法是将其加工后进行贮藏。一些研究者从加工工艺的角度对鲜食花生的安全贮藏进行了探讨。吴忠会等[65]从原料选择、处理、浸泡、真空包装和巴氏杀菌5个方面研究了鲜食花生的生产工艺参数,确定了可有效延长鲜食花生货架期的加工工艺:原料选择荚果网纹清晰、籽粒饱满、种皮发红且成熟的鲜食花生;清洗泥沙后用0.05% 84消毒液处理,再用0.05%抗坏血酸、0.001%特丁基-对苯二酚、0.003%的抗坏血酸钠作为复合抗氧化剂,15×10-6的纳他霉素和0.025%的脱氢醋酸钠作为防腐剂,0.02% EDTA-2Na作为络合剂,调节混合液pH值在5.6左右,对带皮鲜食花生进行水浸处理;之后真空包装并在85~93 ℃常压灭菌50 min。刘洪明等[66]从采收、清洗、整理、分级、漂烫、冷却沥干、速冻、包装和冷藏方面对鲜食花生的速冻加工工艺进行了研究,结果表明,将清洗处理后的鲜食花生在95 ℃以上的热水中漂烫8~10 min,然后使其快速冷却沥干水分、置于-45 ℃下速冻30 min或-35 ℃的速冻库中冷冻12 h后用聚乙烯薄膜袋进行灭菌包装,可在-18 ℃的冷库中安全储存12个月且风味变化不显著。王瑞英等[67]将清洗整理后的鲜食花生在200 kPa、140 ℃下蒸煮5~7 min,冷却、沥干后,在-40 ℃条件下速冻30 min,然后在-5 ℃低温车间包装,在-18 ℃低温库中可安全贮存12个月。陈殿绪等[68]和崔凤高等[69]介绍了不同口味鲜食花生的加工方法,并强调鲜食花生水煮后需凉透才可进行包装。
随着人们生活水平的提高,我国鲜食花生产量和需求量的不断增加与其保鲜技术相对落后的矛盾日益突出,目前研究者们对鲜食花生采后保鲜的研究虽有一定的成果,但鲜食花生的保鲜技术尚不成熟。鲜食花生的周年供应仍是鲜食花生产业发展中亟须解决的问题,推动成熟的农产品保鲜技术在鲜食花生保鲜领域中的应用研究十分必要。现有的农产品保鲜技术可以分为物理保鲜、化学保鲜和生物保鲜三大类。生物保鲜技术目前虽有较好的理论基础,但大规模商用还需要时间[70]。在当前人们愈加重视食品的安全性、风味等综合品质的背景下,传统的化学保鲜剂由于会引起化学残留、环境污染等问题[61],在鲜食花生保鲜领域的应用会受到限制。因此,应注重开发安全高效的天然保鲜剂代替传统的化学保鲜剂。低温、气调和辐照保鲜等物理保鲜方法安全环保,在甜玉米[44, 46]、马铃薯[49]、草莓[71]、蓝莓[52]等与鲜食花生贮藏特性相似的高水分农产品中的应用已经十分成熟,因此在鲜食花生保鲜领域具有较好的应用前景。同时,现代农产品保鲜正向物理化学、物理生物等相结合的综合保鲜技术方向发展[72-73],因此在鲜食花生保鲜研究中也要注重对综合保鲜技术的研究以取得更好的保鲜效果。
从现有鲜食花生保鲜的相关研究可知,研究者们对鲜食花生采后保鲜的研究主要集中在不同保鲜方法处理后,其发芽率、水分含量、电导率、营养成分组成、抗氧化成分含量等基本指标的变化,在更深层次上对其贮藏过程中的品质变化尚无系统的研究,严重阻碍了鲜食花生保鲜技术的发展。在今后的研究中可以充分利用现代分析技术从分子角度研究鲜食花生在贮藏过程中品质指标和蛋白质、脂肪酸等营养组分的变化规律及变化机理,结合现代农产品保鲜技术的发展,为鲜食花生安全绿色保鲜技术的研发提供理论依据。