我國的果品和蔬菜的總產量居世界第一，隨著果蔬種類的增加、產量的擴大，對于果蔬的貯藏保鮮技術要求越來越高。隨著城鎮(zhèn)生活水平的提高，人們對農產品在安全性、新鮮度等諸多方面的要求越來越高。由于農產品本身的特點，以及產、銷地的相對分散，加之，我國農產品采后加工技術相對薄弱，對農產品物流的要求比較高。 要做到“旺季不爛,淡季不淡”,果蔬貯藏保鮮技術也越來越受到人們的重視，現在已經成為各個國家的熱門研究項目。
1.果蔬貯藏目的及原理
通過應用貯藏保鮮技術創(chuàng)造適合果蔬保鮮的外界環(huán)境,以抑制微生物的活動和繁殖、調節(jié)果品本身的生理活動,從而減少腐爛,延緩成熟,保持果蔬的鮮度和品質。水果和蔬菜采后仍然是活體，含水量高，營養(yǎng)物質豐富，保護組織差，容易受機械損傷和微生物侵染，屬于易腐商品。要想將新鮮水果和蔬菜貯藏好，除了做好必要的采后商品化處理外，還必須有適宜的貯藏設施，并根據水果和蔬菜采后的生理特性，創(chuàng)造適宜的貯藏環(huán)境條件，使水果和蔬菜在維持正常新陳代謝和不產生生理失調的前提下，最大限度地抑制新陳代謝，從而減少水果和蔬菜的物質消耗、延緩成熟和衰老進程、延長采后壽命和貨架期；有效地防止微生物生長繁殖，避免水果和蔬菜因浸染而引起的腐爛變質。因此，選擇貯藏方式和設施，維持貯藏環(huán)境的適宜溫濕度或氣體成分是我們首先要考慮的問題。
由于物理技術較之傳統(tǒng)的化學技術在食品貯藏與果蔬保鮮中的應用，在達到同樣的技術效果情況下，有成本低、省時、省工，處理條件易于控制，受外界環(huán)境影響小，特別是沒有化學污染及不破壞食品營養(yǎng)結構和自然風味等諸多優(yōu)點，所以物理技術在食品貯藏與果蔬保鮮中的應用應該引起物理學工作者及食品保鮮工作者的高度重視和關心。
2.果蔬貯藏物理方法
合理的貯藏工藝可控制果蔬以較低的呼吸速率維持生命正常的代謝過程, 推遲呼吸高峰的到來。我國的果蔬貯藏工藝經歷了由簡到繁的發(fā)展, 可大致分為常規(guī)貯藏、降溫貯藏機械冷藏到氣調貯藏的過程[1] 。大量的研究和實驗表明,氣調貯藏是目前國際上使用最先進、最有效的貯藏保鮮技術之一, 可大大延長果蔬的貯藏期限和大幅度降低由于微生物和生理病害造成的損失, 能保持果蔬的營養(yǎng)和品質[2],[3] 。
氣調貯藏是在冷藏的基礎上, 將果蔬放在密封庫房內, 同時改變貯藏環(huán)境的氣體成分的一種果蔬保鮮技術。其原理就是通過改變貯藏環(huán)境的氣體成分, 降低O2含量, 增加CO2含量, 減弱鮮活食品的呼吸強度, 降低營養(yǎng)成分生化反應的速度, 抑制微生物的生長繁殖和乙烯的產生, 以達到減少物質消耗、延長貯藏期和提高貯藏效果的作用。研究發(fā)現, 當O2濃度為3%-5%、CO2濃度為2%-5%的氣調介質對果蔬呼吸作用的抑制效果最好, 有利于果蔬的貯藏[4] 。
近年來電、磁、微波、輻射和超高壓技術在食品貯藏與果蔬保鮮中有廣泛的應用。下面就簡單介紹一下。
2.1電離輻射技術的應用
利用電離輻射保藏食品是一種發(fā)展很快的新技術，經過輻射處理可以延緩果實成熟，并具有殺蟲、殺菌、消毒及防腐作用，既不破壞外形，又能保持食品原有色、香、味及營養(yǎng)成份，并在常溫下保存期長，且節(jié)約能源，更沒有化學藥劑的殘留。大量實驗證明，采用小劑量照射谷物、果實、種子、蔬菜、鮮肉等食品，可以殺死寄生在其中的各種害蟲及細菌［5］。例如，采用0.8kGy的γ射線照射果品及蔬菜害蟲，可使害蟲徹底死亡而對果品蔬菜無任何影響［6］。
目前，世界上已有30多個國家批準了500多種輻照食品在市場上銷售。自20世紀80年代以來，我國輻照加工技術得到迅速發(fā)展，到目前為止，我國在食品輻射貯藏上先后通過技術鑒定的農副產品有大米、馬鈴薯、大蒜、洋蔥、香腸、豬肉、蘋果、生姜、人參等，當然，應用該技術也存在一些缺點，例如輻照劑量過大可能會加速食品的衰老，過小又起不到滅菌保鮮的效果。
最近，一種新型食品加工輻照技術—軟電子束輻照技術正在被越來越多的的人所認識。該技術是采用低能電子束照射食品，進而達到殺菌保鮮的目的。與普通射線相比，該電子束射線穿透深度小，它不僅可使被處理的食品表面為無菌狀態(tài)，而且它不會深入食品內部而影響食品的質量，同時它的安全性極好，便于推廣應用。有研究表明應用該技術處理黑米、小麥、黑胡椒、白胡椒、羅勒等食品，殺菌效果明顯，可大大延長食品的貯存時間［7］。
2.2微波技術的應用
微波是指頻率在300MHz-30GHz之間的電磁波。微波保鮮技術主要是利用其熱效應和非熱效應使食品中的微生物體內的蛋白質和生理活性物質發(fā)生變異或破壞，從而導致生物體生長發(fā)育異常，直至死亡。目前，國內外應用微波進行食品保鮮的研究已取得了很大進展，并已大規(guī)模地應用于食品工業(yè)生產中。
瑞典、德國和丹麥均使用微波對切片面包殺菌防霉保鮮的工業(yè)化生產，其保鮮期由原來的3-4天延長到30-40天。荷蘭一食品公司對盒裝茄汁魚塊、牛肉等8個品種食品作微波殺菌保鮮處理，儲于冷藏柜中，保存42天以上仍風味不變［8］。在我國，吳暉等人利用微波處理豆腐3.5min，在25℃下可保鮮三天，而對照組僅保鮮0.5天［9］。當然，目前的微波保鮮技術也還存在一些不足，例如它對某些肉食品保鮮效果不明顯，對某些食品的營養(yǎng)成分也有一些影響。
2.3高壓脈沖電場技術
高壓脈沖保鮮技術與一般加熱殺菌保鮮技術有著本質區(qū)別，它主要是利用強電場脈沖的介電阻斷原理，對微生物產生抑制作用，它可克服加熱引起的蛋白質變性和維生素破壞。它主要用于液態(tài)食品的殺菌保鮮，基本操作為將液體食品送入裝有相互平行的兩個脈沖管間，觸點接通后電容器通過一對碳極放電，當液體食品（如牛奶、果汁等）流經高壓脈沖電場時，它可有效地殺滅其中的微生物，而食品本身的溫度無明顯變化（<10℃），因而最大限度地保證了食品中原有的營養(yǎng)成分不被破壞。
國內外很多學者的研究都證明高壓脈沖電場對食品中的酵母、各類格蘭氏陰性菌、格蘭氏陽性菌、細菌孢子等菌類有明顯的抑制作用。抑菌效果可達到4-6個對數周期[10]。同時，該項技術處理時間也非常短，一般在幾微秒到幾毫秒，最長不超過1s，并且處理后食品的感官質量及理化指標（總酸、總糖、維生素C）與對照組無明顯差別，有實驗證明經高壓脈沖電場加工的橘汁中氣味物質損失率為3%，而采用加熱方法加工后損失率為22%，另有實驗證明經高壓脈沖電場處理后的香蕉汁中所含的五種典型香味成分及維生素C含量均優(yōu)于熱處理組。
當然，該技術目前還存在一些缺點，如處理裝置造價較高，理效果易受食品的電阻、溫度、粘度、等條件的影響，還需要今后進一步深入研究，以使該技術早日大規(guī)模地應用于食品工業(yè)。
2.4靜電技術的應用
近年來，靜電技術已被越來越多地應用于食品儲藏與果蔬保鮮，很多實驗都證明應用靜電場處理食品與果蔬，不僅能起到對其消毒滅菌的作用，而且可保持其原色澤、原品味和不降低其維生素C及氨基酸等的含量。例如，山西農業(yè)大學采用80kV/m的高壓靜電場處理紅星蘋果1min，然后儲藏3個月（0℃，濕度90%），
其硬度、可溶性固型物含量分別比對照組提高10%和1.8%，呼吸強度降低約20%［11］
；另有研究證明經靜電場處理后再儲藏的鴨梨、西瓜、桃和黃瓜在一定時間內其腐爛率均比對照組低，延長了其保鮮期。
對于靜電保鮮的機理現在還不很清楚，一些學者認為靜電場是通過改變果蔬細胞膜的跨膜電位，進而影響其生理代謝，使之能存放更久，也有一些學者認為靜電場是通過對果蔬內部呼吸系統(tǒng)的電子傳遞體的影響而減緩了生物體內的氧化還原反應，來達到保鮮目的的，還有一些學者認為靜電場是通過使果蔬內部水發(fā)生共鳴現象，引起水結構及水與酶的結合狀態(tài)發(fā)生變化，最終導致酶的失活而
達到保鮮目的的［12］
。
另外，利用高壓負靜電場還可使空氣電離產生空氣負氧離子和一定程度的臭氧，空氣負氧離子可使果蔬進行代謝的酶鈍化，從而降低果蔬的呼吸強度，減弱果蔬催熟劑乙烯的生成；同時，臭氧經分解可放出新生態(tài)原子氧，因此具有極強的消毒殺菌作用，能殺死殘留于果蔬表皮及儲藏空間的細菌和霉菌，減少果蔬的霉爛率，臭氧還可以抑制并延緩果蔬內有機物的水解，從而延長果蔬貯藏期。內蒙古大學應用靜電產生臭氧處理河套密瓜進行保鮮實驗，處理后可使密瓜糜爛率下降94%，效果十分明顯，靜電處理裝置大都采用直流高壓發(fā)生器輸出高電壓，再將其加在具一定間距的兩平行鋁板上，形成一定強度的電場，因此，目前的靜電保鮮技術只能用于小批量的食品保鮮處理［13］。
2.5超高壓技術的應用
超高壓技術已被越來越多地應用于食品加工保鮮業(yè)，應用超高壓技術作用食品不僅可有效殺死食品內的各種微生物，而且能使在超高壓環(huán)境中的淀粉成糊狀，蛋白質成膠凝狀，獲得與加熱處理不一樣的食品風味。超高壓保鮮滅菌的機理是通過破壞食品內菌體蛋白中的非共價鍵，如氫鍵、二硫鍵和離子鍵等，使蛋白質的高級結構被破壞，基本物性發(fā)生改，從而導致蛋白質的凝固及酶的失活。超高壓還可造成菌體細胞膜破裂，使菌體內的化學組分產生外流等多種細胞損傷。以上這些因素綜合作用的結果導致了食品內部的微生物死亡。
應用超高壓技術進行食品加工與保鮮時間短、效果好、殺菌均勻，對某些高粘度熱敏性食品進行殺菌處理時，食品中的維生素C的保存率可達95%以上。美國學者應用高壓技術對天然果汁進行殺菌處理，也取得了滿意的結果。總之，應用該技術對果蔬或果汁進行殺菌保鮮處理既不會破壞食品原有的成分結構和風味，又能有效地殺滅食品中的微生物而達到保鮮的目的，目前，超高壓技術已被大規(guī)模地應用于食品工業(yè)中［14］。
2.6磁場技術的應用
大量實驗證明低頻磁場對微生物有很強的影響，它能促進或抑制微生物的生長、繁殖，于是一種新的食品保鮮技術—低頻磁場保鮮技術便在最近幾年悄然誕生了。低頻磁場保鮮技術主要是利用它對微生物的抑制作用來實現保鮮的。與傳統(tǒng)的保鮮方法相比，這種方法有很多的優(yōu)點，它不會損失食物的營養(yǎng)成分和改變其質量特性，更不會污染食物，避免了對人體產生不良影響，同時也更加安全。因為在強度不超過2T的交變磁場的作用下，微生物在很大程度上就被殺死了。
海南師范學院的邢詒存等人采用頻率為416kHz、強度為40T的磁場處理橘子汁，經處理后，其所含微生物幾乎全被殺滅。也有研究發(fā)現將食品放入一定強度的恒定磁場中也可對食品起到滅菌消毒的效果，并對食品的營養(yǎng)成分與風味無任何影響。據云南師范大學的劉劍虹等人報道，采用一定強度的恒定磁場作用于番茄能明顯地抑制其呼吸強度，減少其水份的蒸發(fā)，減緩其霉變過程。另外，一些經磁處理水浸泡過的水果蔬菜，其貯存時間和保鮮效果也優(yōu)于未浸泡組。
目前，磁場保鮮技術尚處在實驗研究階段，所用的實驗裝置也主要是將具有一定強度的永磁鐵或電磁鐵平行放置，利用其N極與S極之間所形成的磁場來處理食品，因而還不能將該技術大規(guī)模地應用于食品工業(yè)生產中［15］。
3.展望
物理殺菌保鮮技術是一種嶄新的殺菌保鮮技術，它是在克服加熱殺菌保鮮與化學殺菌保鮮的不足之處的基礎上，運用物理手段，在低溫或常溫下達到殺菌保鮮目的的方法。與傳統(tǒng)保鮮技術相比，物理技術大都能充分保留食品的營養(yǎng)成分和原有風味，甚至產生某些令人喜愛的特殊風味，而且效果明顯，處理時間短，保鮮時間長。因而，物理技術在食品貯藏與果蔬保鮮方面的應用有著誘人的前景與潛力，它將為解決食品貯藏與果蔬保鮮方面目前存在的問題提供重要啟示，提供新的機會與希望。
同時，我們也應該認識到，很多物理保鮮技術尚處于實驗研究階段，對其中的殺菌保鮮原理尚不很清楚，因而限制了它們的應用。而其他物理保鮮技術也需作進一步研究，以便更透徹地了解其殺菌保鮮機理和影響因素，取得最佳的保鮮效果。綜上所述，今后應著重研究：物理保鮮技術的作用機理、影響因素和適用條件等；進一步降低成本；不同的物理保鮮技術實現技術組合以取得最佳保鮮效果。物理殺菌保鮮技術作為一種新興的殺菌保鮮技術雖已取得了很多成果，但還存在很多不足之處，特別是在我國，由于起步晚、研究隊伍分散、研究設備落后及科研經費緊缺等諸多原因，使大部分物理保鮮技術還處在實驗室階段。
因此，今后首先應加大對這一研究領域的投入，還要加強各研究隊伍間的交流與合作，力爭早日將更多的研究成果應用到大規(guī)模的食品保鮮生產中去。可以相信，隨著食品工業(yè)的發(fā)展，物理保鮮技術必將發(fā)揮越來越大的作用，人們將享受到品質更好、更安全、更新鮮的食品。
