CN103329986A - 一种水蜜桃生物物理组合保鲜与贮藏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食用水果蔬菜保鲜与贮藏技术领域，具体涉及一种水蜜桃的生物物理组合保鲜与贮藏方法。本发明利用物理方法对从大田果树采摘的7-8成熟水蜜桃进行超声波清洗，紫外线照射处理后，用无毒高效的生物制剂枯草芽孢杆菌喷洒后，再在保鲜袋内放入乙烯吸收剂，最后将水蜜桃放置在干净清洁且通风良好的阴凉处的架子上贮藏，并在贮藏前对环境进行杀菌消毒。与传统保鲜方法和单一处理相比，本方法安全、有效、经济、可行，操作简便，对设备要求不高，不仅适合于大规模工厂化保鲜水蜜桃作业，也适合于有一定条件的果农家庭广泛采用。
Description
技术领域
本发明属于食用水果保鲜与贮藏技术领域，具体涉及一种水蜜桃生物物理组合保鲜与贮藏方法。
背景技术
水蜜桃由于富含营养，不仅具有营养价值，也具有非常好的药用价值，甜美香甜，肉质多汁，因而深受人们喜食，特别对于老年人和牙齿不好的人来说，是难得的夏令珍品；然而由于水蜜桃自身特性，使其易受病虫害和各种致病菌和腐烂菌的侵染，不易贮存，从而影响其商用价值，其有效保鲜与贮藏是一个世界性的难题。目前，在常温和高温条件下，国内外还没有很好的技术实现水蜜桃有效的保鲜。
经多年研究，我们已充分弄清楚了水蜜桃不易保鲜与贮藏的主要成因有：（1）水蜜桃采收时正值夏季，气温较高，果实带有很高的田间热，呼吸旺盛；而且果实果实成熟期集中，上市期较短，若不及时出售，果实的呼吸跃变一旦发生，果实组织中的果胶酶、淀粉酶等酶类物质活性增强，果实在极短的时间内迅速变软，营养损失极快，果肉极易失水变褐，在夏季高温条件下非常容易腐烂，不耐保鲜与贮藏；（2）水蜜桃含糖量丰富，因此易发生病虫害，易受致病菌和腐烂菌侵染；（3）水蜜桃是多汁肉质果品，因此，在采摘和贮藏过程中，非常容易造成果实的机械损伤，致使果实易发生病虫害和易受各种致病菌和腐烂菌侵染；（4）水蜜桃对温度的反应比较敏感，既不耐高温，也不耐低温，一般使用常规方法很难保鲜和贮藏，如果不及时预冷，果实会很快软化衰老、腐烂变质。在低温条件下，果实的呼吸强度被抑制，但容易发生冷害，果实变褐，不宜食用。水蜜桃果实的冰点温度为-1.5—2.2℃，一般在7℃下有时会发生冷害，在3-5℃下，冷害的发生处于高峰状态，在0℃时发生冷害的程度反而小。
为了充分提高水蜜桃的保鲜与贮藏时期，提高其商品价值，目前国内外许多专家都从不同角度对水蜜桃保鲜与贮藏技术进行了广泛研究，然而国内虽然在水蜜桃果后营养与生理，腐烂防治技术及保鲜贮运技术方面有一些研究和报道，但多为传统单一的保鲜技术，如低温，气调，真空和化学制剂方法等，这些方法通常在大规模工厂化中使用，不仅保鲜效果有限，在常温货架期的保鲜时间一般不超过4天，而且成本太高，对设备要求高，达不到食品安全的要求；而广大果农缺乏科学的采摘、保鲜和贮藏知识，在常温条件下，果实的保鲜期一般不超过3天，而且果实成熟期集中，上市期较短，若不及时出售，将会造成巨大的经济损失；我国果蔬贮藏能力仅为总产量的31.18%，而发达国家的果蔬贮藏能力达到商品量的70%~80%，在发达国家，在水蜜桃保鲜贮藏方面有一些新技术，但大部分对我国保密，实施技术封锁，而且对保鲜设备要求很高，成本较高，需要大量能源，一般只适用于有条件的大规模工厂化保鲜与贮藏加工，而不适用于在零散的无大型设备的果农中推广与应用；近年来，随着人们对食品安全的重视，采用生物物理保鲜方法因其既安全又有效，普遍引起人们的关注。因此，亟待发明一种安全、经济、有效、可行的适用于我国国情、农情的水蜜桃保鲜与贮藏综合新技术，以便解决生产急需问题。
在此背景下，我们经过多年研究发明了该方法，因该方法与传统方法和单一处理相比，既安全有效，也经济可行，操作简便，对设备要求不高，不仅适合于大规模工厂化保鲜水蜜桃作业，也适合于有一定条件的果农家庭广泛采用，在水蜜桃夏季出产时期的高温条件下(35±5℃)能够保持果品7天以上，其好果率达到75%以上。因此，该方法具有广阔的应用前景和推广价值。经查新专利网及互联网等，有关我们的发明方法，尚未见有关报道。
发明内容：
本发明需要解决的问题是水蜜桃生物物理组合保鲜与贮藏方法
1. 本发明的主要原理：
经过查阅相关发明专利和文献，本发明设计的生物物理组合方法主要遵循安全，有效，经济，可行的思路，从去除果实田间热、抑制果实呼吸强度、改进杀菌方式和提高保鲜方法安全性等方面入手，首先利用物理方法超声波清洗和紫外线照射，然后利用无毒高效的枯草芽孢杆菌菌液对水蜜桃果实表面进行均匀喷洒，再在保鲜袋内放入乙烯吸收剂，最后在干净、通风和阴凉处的架子上贮藏，并对贮藏环境进行定期消毒。各处理的具体保鲜原理如下：
(1). 超声波清洗技术主要利用超声波空化效应在液体中产生的瞬间高温及温度变化、瞬间高压和压力变化，使液体中某些细菌致死，病毒失活，甚至使体积较小的一些微生物的细胞壁破坏，从而延长蔬菜等食品的保鲜期。超声波在生物技术与食品加工领域中的应用带来了方法学上的创新，对传统的技术形成了有益的补充。采用这些技术可以缩短加工时间，提高加工效率。就目前而言，多趋向于研究超声波或与其他技术结合处理作为食品保藏的一种手段，抑制食品中的微生物以保障食品安全。
(2). 紫外线(Ultraviolet-C，UV—C)辐照处理是一种物理保鲜方法，无化学污染，符合当前绿色食品的生产以及消费者追求营养、天然食品的趋势。紫外线杀菌技术机理是基于现代防疫学、医学和光动力学，利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子结构，造成生长性细胞死亡和(或)再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。近年来，国外学者利用低剂量短波紫外线照射采后果蔬，控制腐烂表现出较好的效果，均不同程度地减轻了草莓、青椒、桃、葡萄、番茄等果蔬病害，延缓了后熟，延长了果实的贮藏期。
(3). 芽孢杆菌是土壤和植物微生态的优势微生物种群，分布广泛，具有很强的抗逆能力和抗菌防病作用，其中，枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)以其安全、对人畜无毒无害、不污染环境等特点，广泛用于果蔬采后病害的生物防治。枯草芽孢杆菌菌体生长过程中产生的枯草菌素、多粘菌素、制霉菌素、短杆菌肽等活性物质，这些活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用。应用它作为拮抗菌可以控制采后柑橘青霉病、油桃褐腐病、香蕉冠腐病等病害的发生和发展。
(4). 乙烯是一种植物激素，对鲜果蔬具有多种生理作用，它会加速植物的呼吸作用，促进成熟和衰老；加速许多水果的软化和后熟，它的积累还会导致绿芽发黄和果蔬采后生理失调，对果蔬的货架期有不利影响。乙烯吸收剂能够将果实释放的乙烯排除，延缓其衰老过程，延长贮藏寿命。而保鲜膜包装能够有效防止果实失水，降低果实失重率。
总之，本发明经过生物物理多重杀菌和吸收果品中放出的乙烯后，能有效降低水蜜桃的呼吸强度，减少果实体内营养物质的消耗，减少水分流失，而且其组合处理组中的乙烯吸收剂不仅能够抑制果实呼吸，吸收果蔬贮藏过程中释放出的催熟气体，还可以释放出防霉褐变的有效成分，抑制引起水蜜桃腐烂的主要微生物的生长繁殖，抑制水蜜桃变软，从而有效的延长水蜜桃的保鲜和贮藏果品的效果；加之，本发明组合方法中的超声波清洗，紫外线照射和拮抗菌喷洒能够破坏致病菌细胞结构，有效的清除果实表面的致病菌，从而降低果实腐烂率，延长了水蜜桃的贮藏时期。
2、本发明需要解决的关键技术问题：
(1). 抑制果实高呼吸强度：由于水蜜桃自身特性及采收时气温较高，桃果带有很高的田间热，加上呼吸旺盛，是一个高呼吸的水果，极易损失营养，在常温条件下不易保存；
(2). 易感菌腐烂和营养损失快：由于水蜜桃含糖量丰富，且多汁肉嫩，极易在果实内部和外部感染腐烂菌和致病菌，容易腐烂变质，不易在常温和高温条件下保鲜和贮藏；
(3). 化学处理食品安全性差：目前，国内外水蜜桃保鲜方法大多采用化学的方法，进行药物处理，大量使用化学试剂与激素，如赤霉素，水杨酸等，因化学物品处理，多易造成环境污染，也对人食用产生不良影响，危害人类健康；
(4). 果品不易长久保鲜与贮藏：一般果农的贮藏方法多为干草堆和多菌的环境下贮藏，由于其环境不清洁，极易引起果实的腐烂和变质；在国外多在果实清洗后在低温下贮藏，因需要投入大量设备，消耗大量能源，从而提高贮藏成本，不易广泛使用。
3、本发明的技术方案：
(1). 超声波清洗物理处理：在多年大量试验的基础上，选择果实端正、成熟度一致、发育良好、中等大小、无机械伤害的水蜜桃果实，成熟度为7-8成熟。利用了频率为25HZ，处理温度为40℃，处理时间为10分钟的组合作为超声波清洗的最佳处理方式；
(2). 紫外线辐照物理处理：将超声波清洗过的水蜜桃沥水、晾干后，进一步利用紫外线对果实进行照射，照射时紫外线的波长为254nm，辐照剂量为2.5~3.0KJ/m2，时间为3分钟；
(3). 拮抗菌菌液喷洒生物处理：拮抗菌种为枯草芽孢杆菌，所选浓度为1ml菌悬液:500ml蒸馏水配制而成的拮抗菌液。水蜜桃经过超声波清洗和紫外线辐照后，利用该菌液均匀喷洒于水蜜桃果实表面；
(4). 乙烯吸收剂和保鲜袋包装物理处理：水蜜桃经过超声波清洗，紫外线辐照，拮抗菌菌液喷洒后，沥水晾干，装入放有乙烯吸收剂的食品保鲜袋中，封好口，在3±1℃和85~90%湿度条件下放置冷藏1周后，最后出库放在正常高温贮藏环境下；
(5). 果品贮藏处理：经过以上处理后的水蜜桃，放置于清洁且通风良好的阴凉处的架子上进行贮藏，在贮藏前对环境进行消毒，并用塑料泡沫将果实分隔开，利用专用水蜜桃包装盒包装。
3、本发明的有益效果
(1). 安全、有效：本发明所采用的保鲜方法均为生物和物理保鲜方法，无任何环境污染，完全符合当前安全食品的生产以及消费者追求营养、天然食品的趋势的特点；
(2). 经济、可行：本发明所用紫外线照射仪，超声清洗仪生产设备简单，而枯草芽孢杆菌作为工程菌可以大批量生产供应，成本较低，对设备要求条件低，易于实现。因此，本方法不仅适合于大规模工厂化水蜜桃保鲜，而且也适合于有一定条件的果农家庭使用，从而大大降低了保鲜与贮藏成本；
(3). 保鲜贮藏期长：经过超声波清洗，紫外线照射，拮抗菌喷洒后的水蜜桃，果实表面的致病菌和内源性病菌得到有效的破坏和清除，大大降低了果实的腐烂率，且果实在贮藏过程中产生的乙烯能够被乙烯吸收剂有效吸附，从而降低了果实的呼吸速率，延缓果实后熟。此外，低温贮藏能够使果实接受低温锻炼，增加果实抗性，从而延长果实的贮藏保鲜期，经过综合方法处理后的水蜜桃在高温环境(35±5℃)中放置7天，好果率仍能达到75%；
(4). 贮藏简单易行：在工厂化保鲜处理过程中，需要专用的超低温冷藏保鲜柜和大型的设备，如压缩机和气化处理设备等，而本方法经以上处理后，将水蜜桃放置在清洁且通风良好的阴凉处的简易架子上贮藏，并利用专用包装盒包装，即可用于超市销售与贮藏，相对于其他方法，易于操作和使用。
(5). 应用前景广阔：由于该方法有以上优点，所以不仅适合于大规模工厂化集约型保鲜使用，也可以适合有一定条件的果农家庭使用。因此，该方法更具有广阔的应用前景和推广价值。
总之，本发明组合方法（SUBE法）与传统方法比，克服了成本高，操作繁琐，有食品安全隐患的缺点，无任何环境污染，符合当前安全食品的生产以及消费者追求营养、天然食品的趋势的特点；而且生产条件要求简便、设备简单、处理成本低廉，不仅适合大规模工厂化水蜜桃保鲜，且适合于有一定条件的果农使用，本方法因其经济、安全、有效、可行，不仅具有重要的科学意义，而且也具有重要的使用价值。
附图说明
1. 图1：水蜜桃经各种处理后放置在高温(35±5℃)条件下，第1，4和7天的变化实物对比照片；（其中图片中不足20个的水蜜桃是因腐烂后去除而空缺）
2. 图2：水蜜桃经各种处理后放置在高温(35±5℃)条件下，观测的果实失重率(%)的变化对比曲线图；
3. 图3：水蜜桃经各种处理后放置在高温(35±5℃)条件下，观测的果实呼吸速率(ml·kg-1·h -1)的变化对比曲线图；
4. 图4：水蜜桃经各种处理后放置在高温(35±5℃)条件下，观测果实腐烂指数(%)的变化对比曲线图。
具体实施方式
1. 水蜜桃对照组处理
选择果实端正、成熟度一致、发育良好、中等大小、无机械伤害、成熟度为7-8成熟的20个水蜜桃果实直接放在高温环境(35±5℃)中贮藏一周，观测其生理指标和果品的变化情况。
2. 水蜜桃超声波单一处理
选择果实端正、成熟度一致、发育良好、中等大小、无机械伤害，成熟度为7-8成熟的水蜜桃果实20个。利用设定频率为25HZ的超声清洗仪，将采摘后的水蜜桃中在40℃的水中振荡清洗10分钟后拿出，沥水，晾干后，将果实均匀放于纸盒中(其底部垫有泡沫垫防止果实的机械损伤)，放置在3±1℃和85~90%湿度条件下放置冷藏1周，最后出库，放置在高温环境中贮藏。
3. 水蜜桃紫外线照射单一处理
选择果实端正、成熟度一致、发育良好、中等大小、无机械伤害、成熟度为7-8成熟的20个水蜜桃果实放在网架上，对其进行紫外线照射，辐照时紫外线波长为254nm，辐照剂量为2.5~3.0KJ/m2，时间为3分钟。整个过程利用紫外强度仪测定果实表面紫外线强度。水蜜桃果实水平放置于网架上，紫外灯与果实距离相等，果实间留少量间隙，人离开后打开紫外灯并计时，到时间后关闭紫外灯，然后将果实均匀放于纸盒中(其底部垫有泡沫垫防止果实的机械损伤)，放置在3±1℃和85~90%湿度条件下放置冷藏1周，最后出库，放置在高温环境中贮藏。
4. 本发明的生物物理组合处理实施流程：
(1). 超声波清洗：选择果实端正、成熟度一致、发育良好、中等大小、无机械伤害的水蜜桃果实20个，成熟度为7-8成熟。利用设定频率为25HZ的超声清洗仪，将采摘后的水蜜桃中在40℃的水中振荡清洗10分钟后拿出，沥水，晾干；
(2). 紫外线照射：将超声波清洗过的水蜜桃放在网架上，对其进行紫外线照射，照射时紫外线波长为254nm，辐照剂量为2.5~3.0KJ/m2，时间为3分钟，整个过程利用紫外强度仪测定果实表面紫外线强度。水蜜桃果实水平放置于网架上，紫外灯与果实距离相等，果实间留少量间隙，人离开后打开紫外灯，并计时，时间到后关闭紫外灯，完成照射杀菌；
(3). 拮抗菌菌液喷洒：按1ml枯草芽孢杆菌菌悬液：500ml蒸馏水的配制成的拮抗菌液，水蜜桃经过超声波清洗和紫外线照射后，将该菌液均匀喷洒于水蜜桃果实表面。水蜜桃之间空隙适当增加，以便于拮抗菌液能够在果实表面均匀分布；
(4). 乙烯吸收剂：水蜜桃经过超声波清洗，紫外线照射，拮抗菌菌液喷洒，并沥水晾干后，装入放有乙烯吸收剂的食品保鲜袋中，切记乙烯吸收剂网袋的糙面不能与果实接触，将保鲜袋口拧紧；
(5). 冷藏与贮藏处理：将经过以上处理的果实均匀放于纸盒中(其底部垫有泡沫垫防止果实的机械损伤)，放于在3±1℃和85~90%湿度条件下放置冷藏1周后，将果实均匀放于干净整洁且通风良好的阴凉处的架子上，果实底部和果实之间放置塑料泡沫，并对贮藏环境进行杀菌消毒，利用专用水蜜桃包装盒进行包装后，放置在清洁、干燥、阴凉的环境中贮藏。
5. 各种对照、单一处理与生物物理组合处理测定的主要指标：
(1). 失重率：处理前将每个果实称重，记为W1，每次测定时再次把果实称重，记为W2。
失重率=(W2-W1)/W1×100%。
(2). 呼吸强度(静置法)：测定时将样品置于干燥器中，干燥器底部放入定量碱液，果蔬呼吸释放出的CO2自然下沉而被碱液吸收，静置一定时间后取出碱液，用酸滴定，求出样品的呼吸强度。用移液管吸取0.4mol/L的NaOH 20ml放入培养皿中，将培养皿放进呼吸室，放置隔板，放入水蜜桃，封盖，测定1小时后取出培养皿把碱液移入烧杯中(冲洗4—5次)，加饱和BaCl2 5ml和酚酞指示剂2滴，用0.2mol/L草酸滴定，用同样方法作空白滴定。
(3). 腐烂指数 =∑(腐烂级数 × 果实个数)/(最高级数 × 果实总个数)× 100。
腐烂指数分级：
i. 0 级，果实无腐烂；
ii. 1 级，果实出现1 ~ 2个面积不大于0.5 cm2的病斑；
iii. 2 级，果实腐烂面积在1/4 以下；
iv. 3 级，果实腐烂面积在1/4 ~ 1/2；
v. 4 级，果实腐烂面积超过1/2。
6. 不同处理后的观测结果比较：
(1). 失重率的变化：
由于水蜜桃在采收时气温较高，果实带有很高的田间热，加上呼吸旺盛，释放的呼吸热多，果实采摘后，由于自身呼吸作用和蒸腾作用的影响，使得果实在贮藏过程中水分逐渐丧失，失重率逐渐上升。从附图2可见，经过一周冷藏后，在高温环境(35±5℃)中，生物物理组合处理组的水蜜桃果实的失重率低于对照组，在高温放置的第4天，生物物理组合处理组果实的失重率为1.99%，而对照组为3.05%，但与对照组之间差异不显著(P>0.05)，此时单一超声处理组合单一拮抗菌处理组分别为2.90%和5.68%。从整个常温贮藏期来看，生物物理组合处理组更有效的降低了果实的失重率。经过杀菌和去乙烯处理后的果实，能够有效降低果实的呼吸强度，减少果实内部营养物质的消耗，加之保鲜袋能够有效抑制果实失水，从而有效降低了果实的失重率。
(2). 呼吸强度的变化：
呼吸作用是水果采摘后的一项重要生命活动，也是导致水蜜桃腐烂的一个重要原因。果实采摘后，一般在3-5天达到呼吸高峰。从附图3可见，综合处理组有效的抑制了果实的呼吸强度，在处理的第3天出现了呼吸高峰，为63.51 ml·kg-1·h -1；对照组在第3天达到第一个呼吸高峰，为86.83 ml·kg-1·h -1，而在第6天达到第二个呼吸高峰，为108.83 ml·kg-1·h -1，综合处理组与对照组之间有显著性差异(P<0.05)；而单一超声波处理组在第3天达到第一次呼吸高峰，在第6天出现第2个呼吸高峰；单一拮抗菌处理组果实的呼吸强度在处理的第4天后呈现逐渐上升的趋势。综上所述，生物物理组合处理组有效的降低了果实的呼吸强度，减少果实体内水分和糖分的损失，从而延长果实的贮藏期。生物物理组合处理组中的乙烯吸收剂不仅能够抑制果实呼吸，吸收果蔬贮藏过程中释放出的催熟气体，还可以释放出防霉褐变的有效成分，抑制引起果实腐烂主要微生物的生长繁殖，抑制果实变软，从而延长水蜜桃的保鲜和贮藏时间。
(3). 腐烂指数的变化：
腐烂指数主要反映果实的腐烂程度，随着果实贮藏期的延长，果实的腐烂指数会逐渐上升。从附图4中可以看出，在常温贮藏的第7天，实验组果实的腐烂指数为25%，而对照组为50%，而且对照组在第6天就出现多数果实的腐烂，腐烂指数为43.8%，已有将近一半的果实腐烂。由于水蜜桃果实的常温货架期一般为3-4天，所以从图和表可以看出，生物物理组合处理方法中的超声波清洗，紫外线照射和拮抗菌菌液喷洒能够破坏致病菌细胞结构，有效的清除果实表面的致病菌，从而降低果实腐烂率，延长果实贮藏期。
Claims (1)
1.一种水蜜桃生物物理组合保鲜与贮藏方法，其特征是在35±3℃高温条件下，从大田果树采摘7-8成熟水蜜桃，先对其进行物理超声波清洗，紫外线照射处理，然后利用生物无毒高效安全制剂拮抗菌喷洒，再放置乙烯吸收剂及利用保鲜袋包装处理，具体步骤为：
(1).对水蜜桃进行物理性超声波清洗：利用设定频率为25HZ的超声清洗仪，将采摘后的水蜜桃在40℃的水中振荡清洗10分钟；
(2).将超声波清洗过的水蜜桃沥水、晾干后，对果实进行紫外辐照，辐照时紫外线254nm，辐照剂量为2.5～3.0KJ/m2，时间为3分钟；
(3).在果品上喷洒拮抗菌：拮抗菌为枯草芽孢杆菌，浓度为1ml菌悬液与500ml蒸馏水配制而成的拮抗菌液，均匀喷洒于水蜜桃果实表面；
(4).水蜜桃经过超声波清洗，紫外线辐照，拮抗菌喷洒后，沥水晾干，装入放有乙烯吸收剂的食品保鲜袋中，封好口，在3±1℃和85～90%湿度条件下放置冷藏1周；
(5).将经过以上处理的果实均匀放于纸盒中，纸盒底部垫有泡沫垫防止果实的机械损伤，将果实均匀放于干净整洁且通风良好的阴凉处的架子上，果实底部和果实之间放置塑料泡沫，并对贮藏环境进行杀菌消毒，利用专用水蜜桃包装盒进行包装后，放置在清洁、干燥、阴凉的环境中贮藏。
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