食品保鲜技术

浙江工商大学

研究生课程论文论文题目：食品保鲜新技术

课程名称：现代食品工程技术

专业名称：食品科学与工程

学号：1020000443

姓名：刘金鹏

指导教师：励建荣、石玉刚

成绩：

日期：

食品保鲜新技术

食品科学与工程刘金鹏1020000443

摘要：随着科技的发展，食品保鲜技术越来越发达，但随着人们生活水平的日益提

高，对食品保鲜质量的要求也随之增高。本文从食品保鲜的涵义、国内外食品保鲜

技术的发展现状及趋势进行较为浅层的探讨。

关键词：食品保鲜；发展现状；发展趋势

The New Fresh-keeping Technology for Food Abstract:With the development of technology, food preservation technology become more advanced.However,as people living standard rising increasingly,requirements of food preservatives quality requirements subsequently heighten.This article mostly discussions food preservatives connotation, food fresh-keeping technology development status and trends at home and abroad.

key words:Food preservation;Development Status;trends

1.前言

人们的日常生活与保鲜技术息息相关。远古时代人类已懂得贮存食品以备不时之需，以应对恶劣的生存环境。后来随着生产力的发展，农耕时代对食品保质保鲜的要求更为提高。唐人曾有诗曰：“一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来”，但是对于寻常百姓，如此代价的消费是无法想象的[1]。

食品问题是一个与人类生活息息相关的重要话题，而食品的保鲜问题更是食品问题中的重中之重，食品保鲜技术也是一门高新技术。长期以来，广大科技工作者在食品保鲜技术领域里进行了艰苦的探索和研究。随着现代科学技术的进步和发展，为食品保鲜技术的研究和开发提供了更加有力的技术条件和设备保障，使得这门高新技术获得了更加快速的发展，许多国家都在该领域内研究和开发出了大量的新产品和新技术。

由于气候在一年当中有四季轮回的特点，作为果蔬都有特定的季节性。在旺季，产品丰富，价格较低；在淡季，供应稀少，价格较高，存在着明显的季节性和差价比。虽然随着农业技术的提高，反季种植的蔬菜有很大发展，但对于冬季长、气温低的的广大北方地区来说，反季种植耗能大，成本高，而且对于大部分水果主要还是靠贮藏调节淡季供应[2]。因此，研究开发效果理想、成本低廉、操作方便的果蔬保鲜技术，不仅可以改善人们的生活水平，而且还能收到显著的经济效益和社会效益。

食品保鲜是一项既实用又迫切需要解决的难题，致力于研究该技术的外国科学家，不断推出新的食品保鲜方法。与传统保鲜方法相比较，现代保鲜正朝着处理简便、保鲜期长且不改变食品原有韵风味、低能耗、无毒无害方向发展。

2.保鲜技术的历史和现状

对于耳熟能详的“食品保鲜” 一词，其实涵盖着众多学科的知识，仅就影响食品新鲜度的因素和各种保鲜方法的机理而言，尚在逐步深入的研究和揭示之中。从宏观上表述，给“保鲜”以下定义：运用化学、物理、生物等方法，为保持食品在生产、储存、运输和销售使用环节中的新鲜度，延缓其质量要素衰退，从而有利于人类食用消费所采用的工艺过程的总称。由此采用的手段即为保鲜技术和工艺；相应的以保质保鲜为主要功能的包装称为保鲜包装。

从食品的质量要素出发，食品保鲜的要求为：一是保鲜期内食品品质的衰减处在某一容许的范围。这包括其外观、质构、风味等；二是食品在保鲜期间的营养、卫生等指标必须符合有关标准[3]。

目前，国内外在水果保鲜领域采用的技术手段主要有物理和化学两大类，每一类衍生的新技术很多，各自依托不同的保鲜原理。各种保鲜手段的侧重点不同，但都是通过对保鲜品质起关键作用的三大要素进行调控：首先，是控制其衰老进程，一般通过对呼吸作用的控制来实现；其次，控制微生物，主要通过对腐败菌的控制来实现；第三，为控制内部水分蒸发，主要通过对环境相对湿度的控制和细胞间水分的结构化来实现[4]。其中，较先进的保鲜技术主要有临界低温高湿保鲜、细胞间水结构化气调保鲜、臭氧气调保鲜、低剂量辐射预处理保鲜、高压保鲜、基因工程保鲜、细胞膨压调控保鲜、涂膜保鲜、气调保鲜等。

物理法主要是根据果蔬采后生理特征，降低环境温度和果蔬体温，控制贮藏库中CO2和O2的浓度，从而达到抑制果蔬呼吸、延缓衰老的目的，包括窖藏、冷库贮藏、气调贮藏、调压贮藏、辐射处理等方法，该方法虽然保鲜效果较好，但需要大型的机械设备，一次性投资大，资金回收期长，能耗费用高，技术要求严格，不易被果农掌握。化学法是指利用化学涂层、熏蒸剂、防腐剂等化学试剂，对果蔬进行涂抹、熏蒸、浸泡等处理，以达到防腐保鲜的目的，此法虽然操作简便、成本低，但对果蔬产生二次污染，可能有一定的毒害作用[5]。因此，目前我国大多数地区的农民在果蔬贮藏上，仍然是采用传统的窖藏加化学处理的方法，而这些方法受环境条件等多种因素的制约，贮藏期损耗较大。

3.国内外保鲜新技术

3.1 生物技术保鲜

生物技术保鲜是以生物科学为基础，融合多学科技术发展起来的一个新兴研

究领域。其定义虽然目前未有确切的提法，但其主要是指以生物有机体或其组分为材料，按照预先的设计，对食品在贮运历程中的质量变化施加控制，从而实现保质保鲜的目的。

现代食品生物保鲜技术可有效抑制或杀灭有害细菌，无毒物残留污染，能很好地保持食品原有风味和营养成分。这种技术节约能耗，利于环保，在保鲜的同时，还有可能改善食品的品质和档次，提高产品附加值[6]。

3.2 纳米保鲜[6,7]

纳米技术研究材料在1-100nm尺度内发生性能变化的规律。纳米粒子因其独特的表面效应、尺寸效应、体积效应、量子隧道效应，被广泛应用于电子、材料、化工、国防、日用品等领域。

纳米材料科学的进步催生了这种新型的保鲜技术。将纳米无机抗菌材料通过特殊工艺添加到包装材料中，用该材料制作的容器具备长效的杀菌性能。

由于纳米保鲜包装材料具有高阻渗性、多功能保鲜性、选择透过性、耐热性、无菌（抗菌）性以及除锈、除臭、能再封、易开封等特别性能，它能显著改善材料的渗透性能，抑制霉菌的生长。将它用于保鲜包装中，可提高新鲜果蔬等食品的保鲜效果和延长货架寿命，在食品保鲜领域具有广泛的应用前景。

3.3 塑料透湿性保鲜膜

日本生产了一种专用于水果储存保鲜的透湿性保鲜塑料膜。这种保鲜膜是由两层水透性极好的半透明膜组成，两层之间压合了一层渗透压很高的多糖糖浆，用这种膜包装的水果，既能保鲜，又能使水分平衡，保鲜效果更好。

3.4 低压保鲜储存法[8]

这种方法是采用真空泵将储藏室或仓库里的大部分空气抽掉。控制在750千帕以下(最好在75～150千帕)的低压环境里，用增湿器调节相对湿度在90％左右。由于在这种低压环境中，水果的催化过程维持在最低水平上，因而有利于水果的长期保鲜储存，一般储存200天的损失率只有3％-5％。是目前国际上大批量储存和运输水果时采用的方法。

3.5 熏蒸和热处理保鲜[9]

用熏蒸法对果蔬处理能够控制腐烂病的发生。目前应用的有二氧化硫熏蒸法、丁胺熏蒸法。例如，河南安阳蔬菜研究所用丁肿、丁胺熏蒸法处理青花菜等，对防止贮藏期产生霉斑效果很好。日本农林水产省果树研究站与日本三菱公司最近发展并改进了用于贮藏不耐贮存水果的冷藏系统。这个系统利用臭氧及负离子

对冷藏室进行熏蒸，有效地防止了真菌及细菌对水果的侵染。同时保持冷藏系统的温度在0-2℃之间，保持湿度在95％，这个新系统能对樱桃及桃果进行1个月的保鲜，是通常保鲜时间的4倍，对梨的保鲜时间为5个月，是通常保鲜时间的10倍，对葡萄的保鲜时间为4个月，是通常保鲜时间的5倍。对于有些果蔬不仅可以利用冷藏提高果蔬的保鲜期，近年来人们研究发现，利用热处理同样也可以提高保鲜效果。例如，用热水处理青花菜后贮藏，能够延长叶绿素降解，减少乙烯产生。有试验表明，用47℃热水浸5min，可使青花菜在20℃时保鲜5天。热处理的关键是要控制好温度和时间。

3.6 利用臭氧及负氧离子气体保鲜

臭氧的电极电位是2．07eV，是仅次于氟的强氧化剂，因此具有强烈的杀菌防腐功能。臭氧能够彻底杀灭细菌和病毒，尤其是对大肠杆菌、赤痢菌、流感病毒等特别有效，1 min后去除率可达99％。高浓度的臭氧(体积分数为10×10-6-15×10-6)能杀死霉菌，低浓度臭氧有抑制霉菌生长的作用。臭氧除了防腐效果外，还能够氧化许多饱和与非饱和的有机物质。因此，库内空气臭氧处理可以消除果蔬呼吸所释放出的乙醇、乙醛等有害气体，延缓果实衰老。而负氧离子的作用则是进入果蔬细胞内，中和正电荷，分解内源乙烯，钝化酶活性，降低呼吸强渡，从而减缓了营养物质在贮藏期问的转化[10]。

臭氧可刺激果实，使其进入休眠状态。当用一定浓度的臭氧处理果实时，可使果蔬表皮气孔关闭，从而减少蒸腾水分和养分消耗，改变果蔬的采后生理状态。研究表明，蘑菇的过氧化酶(POD)活性受臭氧处理浓度的影响，刚好与蘑菇的后熟作用受臭氧抑制程度相符合，表明蘑菇POD活性上升钝化了代谢活动，这些研究从贮藏生理的角度，证实利用臭氧保鲜比目前其他保鲜方法具有更大的优越性[11]。

利用臭氧及负氧离子保鲜可以避免在冷藏和气调贮藏中常常发生的一些生理性病害，如褐变、组织中毒、水渍状、烂心及蛰伏耐低温细菌等，此外还具有降解果蔬表面的有机氯、有机磷等农药残留，以及清除库内异味、臭味的优点[12]。

3.7 烃类混合物保鲜法[13]

这是英国塞姆培生物工艺公司研制出的一种能使番茄、辣椒、梨、葡萄等蔬果储藏寿命可延长一倍的“天然可食保鲜剂”。它采用一种复杂的烃类混合物，在使用时，将其溶于水中成溶液状态，然后将需保鲜的蔬果浸泡在溶液中，使蔬果表面很均匀地涂上一层液剂。这样就大大降低了氧的吸收量，使蔬果所产生的C02几乎全部排出。因此，保鲜剂的作用，酷似给蔬果施了“麻醉药”，使其处于休眠状态。

3.8 电子技术保鲜法[13]

它是利用高压负静电场所产生的负氧离子和臭氧来达到目的的。负氧离子可以使蔬果进行代谢的酶钝化，从而降低蔬果的呼吸强度，减弱果实催熟剂乙烯的生成。臭氧是一种强氧化剂、消毒剂和杀菌剂，既可杀灭消除蔬果上的微生物及其分泌毒素，又能抑制并延缓蔬果有机物的水解，从而延长蔬果储藏期。最近国外研制成功一种保鲜机。将这种机器放在果蔬贮藏室，可使里面存放的水果和蔬菜15天内保持鲜嫩，好果率达95％以上，该保鲜机是利用高压负静电场所产生的负氧离子和臭氧来达到保鲜目的。负氧离子可使果蔬内进行代谢过程的酶钝化，从而降低果蔬的呼吸程度，减少果实催熟剂乙烯的生成。臭氧则是—种强氧化剂，又是良好的消毒杀菌剂，能杀灭和消除果蔬上的微生物及其分泌的毒素，抑制并延续有机物的分解，从而延长果蔬贮藏期。

3.9 用静电场处理保鲜果蔬

随着微波能技术的研究与应用，在果蔬保鲜领域，可利用诸如电磁波、电磁场等微弱能源对生产对象进行节能、高效及高品质的处理。到目前，虽然对利用静电场实现果蔬保鲜的机理尚不完全清楚，但目前出现了三种值得重视的观点：①外加电场能改变果蔬细胞膜的跨膜电位，影响生理代谢；②果蔬内部生物电场对呼吸系统的电子传递体产生影响，减缓了生物体内的氧化还原反应；③外加能量场可使水产生共鸣现象，引起水结构及水与酶的结合状态发生变化，最终导致酶失活[14]。根据目前的分析和掌握的资料，水是生物化学反应的介质，并且水本身是具有一定分子团结构的液体，水分子与水分子之间总是处于一种不停地缔合为大分子团和解缔为小分子团的动态平衡之中。外加静电场极有可能打破原有的平衡状态，使水分子结构发生改变。

高压静电场处理能有效地延长番茄贮藏时间，与对照组相比，特别是在电场强度为150kV/m、60min/d的处理中能使番茄的呼吸高峰推迟14d出现，并且发现电场处理也有效地保持了番茄的硬度，这表明电场处理用于保鲜贮藏有其潜在的优势[15]。利用空气放电保鲜机，对甜辣椒进行10、20、30min的一次性处理，然后将果实放入塑料袋中，贮藏于8℃左右的恒温库中，与不处理的甜辣椒果实作比照。结果表明，放电处理对甜辣椒的呼吸强度、转红率有明显的抑制作用；放电处理20min，花萼新鲜度最好，而果实腐烂率以处理10min的较低。可见利用静电保鲜果蔬效果也比较理想。

3.10 胞间水结构化气调保鲜

结构化水技术是指利用一些非极性分子(如某些惰性气体)在一定的温度和

压力条件下，与游离水结合而形成笼形水合物结构的技术[16]。通过结构化水技术可使果蔬组织细胞间水分参与形成结构化水，使整个体系中的溶液粘度升高，从而产生下面两个效应：第一，酶促反应速率将会减慢，可望实现对有机体生理活动的控制；第二，果实水分蒸发过程受到抑制。这为植物的短期保鲜贮藏提供了一种全新的原理和方法[18]。日本东京大学学者用氙气制备甘蓝、花卉的结构化水，并对其保鲜工艺进行了探索，获得了较为满意的保鲜效果[17,18]。但使用高纯度氙气成本太高，研究者往往通过惰性气体的混合加压来另寻保鲜方法，以降低成本。

4.保鲜技术的发展趋势

4.1 食品添加剂和生物保鲜剂的使用成为生鲜食品贮藏保鲜的主要手段

通过比较传统保鲜技术和现代高新保鲜技术,可以看出,用食品添加剂进行保鲜,配合原料预处理、包装、消毒等措施，可以简便、经济、高效地达到生鲜食品保鲜的要求，突破了传统繁琐的保鲜措施和昂贵的现代设备投资瓶颈，是生鲜食品贮藏保鲜的主要发展趋向。近年来随着人们对食品安全性认识的提高化学保鲜越来越受到质疑。生物保鲜剂因其天然、安全、高效等优点成为食品保鲜领域的研究热点，将最终取代化学保鲜剂。

4.2 保鲜技术研究逐渐趋于多学科交叉

国内外关于生鲜食品的保鲜剂、保鲜膜、保鲜包装的研究越来越多，研究方向逐渐向材料学食品化学、有机化学、遗传生物学、机械工程学等诸多领域和交叉学科发展。

4.3 保鲜技术逐渐由单一方法向综合化方向发展

现有的各种贮藏保鲜技术各有其优缺点，生鲜食品的保鲜需要综合应用各种防腐保鲜措施发挥各自的优势，以期达到最佳的保鲜效果。如冰温、MAP、生物保鲜剂、低剂量辐照保鲜、基因工程等各种保鲜技术的复合研究与应用是目前的研究方向。未来生鲜食品的保鲜技术将朝着天然生物保鲜剂结合新型包装及灭菌减菌处理技术方向发展[19]。

目前，从国内外食品保鲜技术的最新发展情况来看，已从过去的单一化向综合化、多样化、智能化的方向发展，人们正不断强化“保鲜”之概念，力求“保鲜”之效果。单一的保鲜手段，无论是传统的干燥保鲜、化学保鲜，还是新发展的冷藏保鲜或真空保鲜，已难以满足现代人的要求，如现代的冰箱广告正刮起一股强劲的“保鲜”风，增加了电子除臭、防串味、防风干等一系列功能，都说明了正在强烈追求着色、香、味、营养俱全的保鲜效果。而要真正地实现这一目标，必须

要注意制冷、真空、化学、生物工程等多种技术综合应用，大力发展真空预冷技术、真空冷冻贮藏技术、真空冷冻干燥技术等先进的保鲜技术，特别是真空冷冻贮藏技术更有可能成为今后发展的主流，逐渐替代冷藏技术的主导地位[20]。

4.4 现代物流保鲜技术兴起

超市作为零售终端，已成为城市居民采购食品的主要渠道。在发达国家，超市是生鲜农产品零售的主导业态。从市场份额看，90%的美国食品50% 70%的日本生鲜食品，48%的英国生鲜果蔬法国55.7%的蔬菜和59.5%的水果都是经超市销售给消费者的。销售渠道的改变使得生鲜食品现代物流保鲜技术兴起。现代物流技术把生鲜食品的生产、采收、分级、包装、贮藏、运输、销售和配送等环节快速、有效地整合起来，极大地减少了果蔬流通中的损失，提升了产品的竞争力，实现了产品增值。当前，我国生鲜食品现代物流技术才刚刚起步，需加强包括保鲜技术、包装技术、监测跟踪技术、电子信息等技术在内的物流关键技术研究。

4.5 保鲜方法正在由单一原理研究向复合方向研究

国内外关于水果保鲜领域中保鲜剂、保鲜膜、保鲜包装的研究较多，而且研究方向逐渐向材料学、食品化学、有机化学、遗传生物学、机械工程学等诸多领域发展。保鲜方法正在由单一原理研究向复合方向研究，如：冷藏、K;、绿色防腐剂、低剂量辐射预处理保鲜及紫外线保鲜、基因工程等各种保鲜技术的复合研究和应用是国际保鲜的流行趋势[21]。另外，在今后的研究工作中，研究人员将更注重于除了新鲜度之外的水果风味、品质等质量参数的保留，从而建立评估水果贮藏新鲜度、成熟度、是否有损伤、风味、口感、色泽、安全性等综合质量的保证体系，相信不断发展的科学技术一定会给人类常年提供新鲜、安全、高质量、品种多样的食品。

4.6 研制天然的营养性多功能保鲜剂是今后发展的方向

两种以上的保鲜剂进行恰当混用时，具有增效作用。交替或混台作用也可解决由于长期使用某种药剂而出现的抗药性问题[22]。把保鲜剂和其他保鲜方法结合起来使用，也将会达到更佳的保鲜效果[23]。北京石油化工学院刘嘉敏、抚顺石油学院李风艳等人研制的乳化蜡保鲜剂[24]，经喷洒于水果表面之后，可使保鲜期延长4-5天，其生产原料易得，无任何污染，性能稳定．保鲜作业简单，节省了人力，其成本也低于塑料薄膜。且经保鲜后的水果口感鲜美。英国研制成一种可食用的水果保鲜剂，它由蔗糖、淀粉、脂肪酸和聚脂物调配成的半透明乳液，可用喷雾、涂刷或浸渍的方法覆盖于柑桔、苹果、西瓜、香蕉等表面，保鲜期可达200天以上．由于这种保鲜剂在水果表面形成了一层致密薄膜，故能阻止氧气

进入水果内部，从而延长了水果熟化过程。这种保鲜剂可同水果一起食用[25]。采用抗坏血酸、柠檬酸、酸式焦磷酸钠、氯化钙与水混合制得的液态保鲜剂，可提高水果的贮存稳定性，防止氧化作用及热氧化作用、酶催作用、微生物作用及金属离子的作用，可使水果或切开的水果延长其贮存期，并不失去香味。主要成分是脱乙酰壳多糖和干燥蔬菜漫出液的多用途保鲜剂[26]，是将脱乙酰壳多糖制成1％的醋酸盐水溶液再加入干燥蔬菜浸出液，稀释后制得，喷洒在水果上达到保鲜效果。因此生产安全无毒、无任何污染、使用方便、性能又稳定的保鲜剂是今后的发展趋势。

保鲜不仅有可观的经济效益，而且能大大促进食品生产的发展，因此．大量新的高效保鲜剂的研制使用和保鲜技术的发展，将会逐步满足生产和人们生活的需求。

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