鲜切果蔬褐变控制研究进展

许传兵，宋丽廷

（潍坊工商职业学院，山东潍坊 262200）

鲜切果蔬，又被称为轻度加工果蔬、半加工果蔬、最少加工果蔬等，它是指以新鲜的果蔬作为原料，经过分级→清洗→整修→去皮→切分→保鲜→包装工序处理之后，再经过低温的方式进行运输，最后进入冷柜中进行销售的即食或者即用的果蔬制品。既可以保持果蔬原有的新鲜状态，又经过加工使产品清洁卫生，属于净菜的范畴，有新鲜营养、方便天然和可食率高达100%等优点，可以满足人们现代快节奏且追求营养天然的生活方式等方面的需求[1]。然而，当新鲜果蔬进行机械加工而受到损伤时，酚类物质在多酚氧化酶作用下与氧发生化学反应，发生褐变反应，直接影响鲜切果蔬的产品品质，从而降低了产品的市场价值。因此，研究和控制其酶促褐变反应的发生有着重大的意义。

1 鲜切果蔬褐变原理

鲜切果蔬发生的褐变包括酶促褐变与非酶促褐变两大类，其中主要类型是酶促褐变。植物组织中含有酚类物质，在完整的细胞中作为呼吸传递物质，在正常的情况下，氧化还原反应之间（酚和醌的互变）保持着动态平衡，当组织破坏后氧就大量侵入，打破了氧化还原反应的平衡，于是发生了氧化产物醌的积累和进一步聚合及氧化，形成黑色素。酶促褐变的发生需要3 个必备条件：底物、氧气和酶。底物主要是多酚类物质，酶主要是多酚氧化酶（Polyphenol Oxidase，PPO）。

2 酶促褐变的控制

为了保证鲜切果蔬的新鲜和质量安全，最重要就是防止果蔬切分后贮藏褐变反应的发生以及控制微生物繁殖。现在人们已经开始采用栅栏技术来控制微生物的活动和产品质量下降的速度，从而延长保鲜期，如采用防褐变剂（抗坏血酸、柠檬酸等）、气调、低温、辐射、化学保鲜剂（二氧化氯、臭氧等）等多种保鲜方法，通过这些方法的单独使用或者联合使用，从而提高产品的贮藏期和保证产品新鲜程度[2]。

2.1 物理方法

2.1.1 热处理

热处理是杀死体内各种酶活性最简单有效的方法。瞬间的高温可以在短时间内钝化酶活性，从而抑制酶促褐变反应。热处理相对来说简单有效，且不会残留任何的农药等化学药品，是目前最为安全的抑制方法。热处理之所以可以减轻鲜切果蔬的褐变，是因为果蔬体内的PPO 热稳定性较低，一旦温度达到了40 ℃，PPO 就会被钝化。张丽华[3]等研究了热处理及与其他技术结合对鲜切果蔬感官、营养和安全品质的影响，结果发现热处理对鲜切果蔬的保鲜机理是抑制活性氧的产生和积累、产生热激蛋白等。

2.1.2 临界低温高湿保鲜处理

临界低温高湿保鲜处理指在不伤害果蔬品质的前提下，通过调节冷藏温度在果蔬的冷冻害温度以上0.6 ～1.2 ℃和控制空气湿润度在91%～97%的条件下对果蔬进行贮藏。低温处理能够高效抑制新鲜果蔬的呼吸速率，降低果蔬的新陈代谢。除了对温度的控制，果蔬体内的水分还影响着新鲜果蔬的褐变程度。随着贮藏时间的延长，新鲜果蔬体内的水分逐渐蒸发，造成新鲜果蔬的干化，从而加快褐变的发生，因此，创造一个湿度适宜的环境能够有效减缓新鲜果蔬的褐变反应程度。高湿保鲜能够抑制新鲜果蔬在短时间内腐烂，同时有效抑制了新鲜果蔬的褐变。蒋国玲[4]等研究了鲜切果蔬在贮藏过程中发生的不良变化以及影响其品质的因素，并对于国内外低温在鲜切果蔬保鲜中的作用机理做了深入研究，证实临界低温高湿保鲜是通过控制呼吸强度和降低水分蒸发来达到保鲜目的。

2.1.3 气调

改变空气中的气体组成能够延缓新鲜果蔬的衰老，减轻果蔬的褐变[5]。其中气调中最常用的是臭氧气调，臭氧气调是一种使用效果很好的杀菌剂和消毒剂，而且有很强的氧化能力，它可以杀死新鲜果蔬表面的微生物，又可以抑制并且延缓新鲜果蔬有机物如糖类、维生素的水解，降低了原材料营养物质的损失，间接提高了果蔬的保鲜时长，减轻了产品的褐变进程。臭氧气调保鲜在国内是一种新型的保鲜技术，它能够抑制并消除果蔬乙烯的产生。乙烯是一种很强的催熟剂，能够使果蔬快速变熟，阻止乙烯的生成，就可以阻止原材料的后熟现象。李小丽[6]研究发现应用气调包装进行鲜切果蔬保鲜的显著优势在于储藏时间更长、保鲜效果更佳、货架期更长、食物保鲜品质更高。

2.1.4 自发性气调包装

自发性气调包装是指在密闭空间中创造一个良好的微生态环境，有利于果蔬的保存，抑制果蔬的褐变。在这个微环境中，O2含量被最大程度的降低，从而抑制果蔬呼吸作用，进而减少了原材料中水分蒸发，有利于增加产品的保鲜时长，对鲜切产品褐变有着重要的抑制作用。梁惜雯[7]等研究表明，自发气调技术不仅可以减缓鲜切果蔬的生理代谢，从而防止褐变、延长货架期和延迟衰老；而且可以控制鲜切果蔬的水分、维持香气，使果蔬保持良好的品质。

2.1.5 可食性涂膜

可食性涂膜是一种半透膜，利用浸泡、涂抹等方法附着在果蔬的外表皮上，它能有选择性地阻止果蔬自身体内水分的蒸发，减缓了营养物质的流失[8]。可食性涂膜可以有效降低果蔬的呼吸强度，抑制果蔬的后熟衰老现象及表面的细菌的生长，减少营养物质流失及抑制褐变，从而增加其产品的保鲜时长。周涵梦[9]等研究表明涂膜保鲜技术的应用能够有效改善鲜切果蔬的新鲜度、延长货架期。天然、高效、无毒的可食性涂膜及保鲜技术是近年来的研究热点，如可食性涂膜-高能射线辐射复合保鲜技术、可食性涂膜-精油复合保鲜技术等。

2.1.6 高压处理

高压处理是近几年比较常用的果蔬灭菌保鲜方法，在果蔬贮藏中施加一个253 ～404 MPa 从外向内的压力，从而使得果蔬外面和内部形成一个压力差，抑制果蔬内部水分的向外扩散，从而延缓营养成分的流失，同时使果蔬呼吸强度减弱，减缓了果蔬乙烯的产生，抑制了果蔬的后熟现象，因此可以达到灭菌保鲜的目的。高压处理一般在低温的环境中进行，高压处理会钝化PPO 的活性，使得PPO 与果蔬体内的酚类物质无法发生反应，间接抑制酶促褐变。高压处理保鲜工艺与低温冷藏保鲜工艺的结合使用会使产品的保鲜成效以及抑制褐变效果更加明显。于皎雪[10]等研究证实了高压处理作为一种环保且安全的物理方法，主要通过提高果蔬营养品质和抑制其表面微生物的生长繁殖来达到延长保鲜期的目的。

2.1.7 辐照处理

低剂量的辐射处理可以有效抑制鲜切果蔬的褐变，同时对果蔬有杀菌消毒的作用，具有防止霉变、调节生理生化的效果。辐射处理会使果蔬中微生物的生理活动被限制，甚至生理结构被破坏，间接导致微生物被杀死，从而增加了产品的贮藏保鲜时长。王佳宇[11]等研究证明紫外线杀菌技术作为一种安全绿色的鲜切果蔬保鲜技术，能够有效抑制微生物的生长繁殖，从而减缓鲜切果蔬生理代谢、防止褐变、延长货架期及延迟衰老，并且不会对鲜切果蔬的口感和风味产生影响。

2.2 化学方法

2.2.1 4-己基间苯二酚

4-己基间苯二酚（4-hexylresorcinol，4-HR）已被证实是一种安全无公害并且有效的抗褐变剂，属于芳香族抗氧化剂。4-HR 利用对PPO 活性的抑制来实现对鲜切果蔬褐变的控制，间接增加了鲜切果蔬贮藏保鲜时长。4-HR 只对PPO 起作用，而且它对果蔬的作用浓度较低，并且没有漂白作用，不会漂白果蔬的天然色素，不影响果蔬的外观品质。周会玲[12]等以红富士苹果作为原材料，采用不同浓度4-HR 处理之后，研究其贮藏期间品质变化及褐变情况。结果表明4-HR 能有效抑制鲜切苹果的褐变，提高贮藏品质，且以70 mg·kg-1的4-HR 处理效果最好。

2.2.2 酸处理

抗坏血酸能够与被氧化的锟发生还原反应，能够有效抑制鲜切果蔬体内的聚锟作用，从而破坏有色物质的形成。异抗坏血酸与抗坏血酸类似，都对果蔬的褐变有抑制作用，能够提高果蔬的保鲜效果。其中抗坏血酸钙被普遍运用，对果蔬的抗褐变效果比较显著。果蔬中最常见的羧酸为柠檬酸、乙酸以及草酸乙酸等。羧酸具备络合金属离子的能力，同时能够降低pH 值，使得PPO 的活性被钝化，从而抑制了产品的酶促褐变。廖玲燕[13]等以慈姑为研究材料，研究1%抗坏血酸和0.2 g·L-1阿魏酸2 种抗褐变剂处理对鲜切慈姑冷藏（4±1）℃过程中褐变的影响，研究证实2 种抗褐变剂均能够有效抑制鲜切慈姑的褐变。

2.2.3 含巯基（-sh）的化合物

研究表明，含巯基类化合物如半胱氨酸在抗褐变的效果上比较显著，在马铃薯、哈密瓜及生菜保鲜中发挥了重要作用。半胱氨酸能够与含锟化合物形成无色的复合物，阻止含锟化合物的聚合，从而中断了色素物质的合成，抑制了果蔬的褐变。额日赫木[14]等为研究L-半胱氨酸对鲜切马铃薯的抗褐变机制，以鲜切马铃薯为研究对象，采用真空浸渍技术辅助0.7 g·L-1的L-半胱氨酸溶液处理鲜切马铃薯，结果表明，L-半胱氨酸处理可以延缓鲜切马铃薯在贮藏期间的褐变。

2.2.4 钙处理

研究表明，钙处理能够延缓果蔬的失水衰老，还可以控制果蔬的生理病害以及微生物的繁殖生长。钙处理可以抑制PPO 的活性，从而保持果蔬细胞膜的完整性和稳定性，阻止底物与酶的直接接触，有效延缓果蔬的褐变。对果蔬进行钙处理一般采用乳酸钙，乳酸钙可以有效降低鲜切果蔬呼吸强度，抑制腐烂的发生，保持总酚含量及酶活性，提高切块硬度，抑制了褐变发生及微生物的繁殖，并且有效改善了产品的结构稳定性。祝竞芳[15]等探究了氯化钙处理对鲜切莴苣贮藏期间品质的影响，对鲜切莴苣丝分别用蒸馏水及不同质量分数的氯化钙溶液处理10 min，置于10 ℃贮藏48 h，结果证实，氯化钙处理不仅可以明显维持鲜切莴苣贮藏期间的质量品质，还可以提高营养价值。

2.2.5 乙醇的应用

从植物中所提取的天然活性成分如蛋白酶、乙醇等，能够抑制鲜切果蔬褐变程度。而研究最多的就是乙醇，乙醇是果蔬生长发育中本身所自带的天然性产物，具有安全可靠的特点，可以很好地运用在控制果蔬褐变中。利用适量的乙醇涂抹在果蔬表皮会延缓其成熟、衰老以及后熟现象，同时会减轻果蔬的生理伤害、防止其受微生物影响而腐烂变质，而且改善了果蔬的品质，使果蔬看起来更加新鲜，在其营养物质含量不受损失的情况下延长货架保鲜期。包垠秋[16]等研究了贮藏温度为4 ℃时乙醇浸泡对鲜切荸荠的影响。结果表明，乙醇能够延缓荸荠褐变。

2.2.6 防褐变剂的结合运用

亚硫酸盐、抗坏血酸、4-HR、半胱氨酸等都称为防褐变剂或者抑制剂。防褐变剂根据其作用的机理不同，可以分为还原剂、酸化剂、螯合剂以及底物竞争剂等。在对果蔬的抗褐变处理过程中，单一类防褐变剂的作用效果有时不是很明显，通过对防褐变剂的结合运用，可以使果蔬的抗褐变效果更为显著。张鹏[17]等研究优化防褐变剂对鲜切莲藕品质的影响时，将处理好的鲜切莲藕置于冰箱中冷藏，结果表明，优化防褐变剂（1.0%无水柠檬酸+0.1%抗坏血酸钙+0.2% L-天门冬氨酸）结合冷藏技术，可以较好地延缓褐变发生，延长贮藏时间达4 d。

2.3 生物方法

2.3.1 乳酸菌代谢产物

乳酸菌属于无芽孢阳性细菌，对碳水化合物进行发酵的产物主要为乳酸。乳酸菌对果蔬的抗褐变能力体现在其代谢物质有较高的抗氧化性，同时可以有效络合金属离子。乳酸菌能够产生酸、乙醇等小分子代谢产物，这些代谢产物可以有效控制鲜切果蔬的酶促褐变，间接延长其产品的保鲜时长[18]。

2.3.2 蜂蜜处理法

蜂蜜通过其本身所含有的多肽成分来抑制PPO的活性，从而实现对鲜切果蔬褐变的控制。蜂蜜中也存在类黄酮、生育酚等一些抗氧化类物质，这些物质在抑制酶促褐变反应的过程中也起着关键性的作用。已有研究发现蜂蜜中含有如生育酚等抗氧化成分而抑制褐变，不同花粉来源的蜂蜜因其含量差异大而具有不同的褐变抑制能力[19]。

2.3.3 酶法

蛋白酶具有导致PPO、过氧化氢酶等与鲜切果蔬发生酶促褐变反应相关的酶失活的能力，因此常被用于鲜切土豆和鲜切苹果的抗褐变处理中，已经被证明是一种有效的褐变抑制剂，能够有效抑制鲜切果蔬酶促褐变反应的发生[19]。

2.3.4 基因工程法

利用基因工程的方法在DNA 链中插入控制PPO表达的基因，也可以达到钝化PPO 活性的目的，进一步实现对鲜切果蔬褐变的抑制。高海生[20]运用基因工程手段研究PPO，如反义RNA 或正义共抑制的手段控制PPO，从而培育出抗褐变品种，不仅具有理论价值，且在生产上可加以利用。

3 结语

鲜切果蔬具有方便快捷、营养丰富的优势特点，深受消费者的喜爱。但由于鲜切果蔬不易保存，货架期短，极易受到微生物的侵染导致腐烂，且产品容易发生酶促褐变，使得产品的竞争力下降。因此，寻找一种有效防止或抑制鲜切果蔬发生酶促褐变反应的方法尤为重要。通过对鲜切果蔬褐变机理的深入了解，发现抑制鲜切果蔬酶促褐变的方法主要有物理方法、化学方法和生物方法。其中，物理方法更具操作性，调控能力强。化学方法在鲜切果蔬的抗褐变处理中，化学成分会影响鲜切果蔬的口感风味以及营养成分，甚至使产品产生异味；同时化学成分可能危及人体的生理健康，因此其安全性受到质疑。生物方法是近年来有效抑制鲜切果蔬褐变的一种新兴方法，但由于其成本较高，并未广泛应用。相较之下，物理方法优势明显。随着科技的发展和研究力度的加大，部分褐变机制将被揭示清楚，将来会有更多有效抑制褐变的技术方法被提出，以更好地推动鲜切果蔬产业的发展，为社会全面发展蓄积力量。