TW201929678A - 磁場處理保鮮方法及其用途 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種磁場處理保鮮方法，其包含：設置更性水果於磁場產生裝置的作用範圍；施加預定磁場於更性水果，持續1~90分鐘；以及冷藏或於室溫儲藏更性水果。該預定磁場具有磁場強度係為0.1mT~10mT，且交變頻率係為0~200Hz。經磁場處理保鮮方法處理後，可將更性水果的熟成時間拉長，以延長保鮮時間。

Description

磁場處理保鮮方法及其用途

本發明係關於一種磁場處理保鮮方法及其用途，具體而言，係一種利用磁場處理以保鮮更性水果之方法，以及其用於延緩更性水果中的果膠酯酶、聚半乳醣醛酸酶、纖維素酶或其組合之產生的用途。

隨著科技進步，人們日益重視飲食健康的問題。除了需注意充斥於市面上的黑心商品，自行購買之食材亦需給予良好的保存環境，才不至於太快損壞或腐敗，導致浪費或進而危害消費者的身體健康。現今，大多數家庭保存食材的方法，多使用冰箱的4℃冷藏功能及-20℃冷凍功能，而大型賣場或製造廠商可能使用更能提升保存期限的方法，例如高溫殺菌、低溫殺菌、紫外光殺菌等等。然而，該些殺菌方式有較大機會殺死食材中有益的益生菌，或是造成食材中具有營養價值的成分變性，導致食材原本的營養價值流失，尤其水果、蔬菜等生鮮食品更是如此。

因此，能有效延長保存期限又不使生鮮食材流失營養價值的保存方法為目前仍需解決的一大問題。

鑒於以上問題，本發明提供一種磁場處理保鮮方法，其包含：設置更性水果於磁場產生裝置的作用範圍；施加預定磁場於更性水果，持續0~90 分鐘；以及冷藏或於室溫儲藏更性水果；其中，該預定磁場具有0.1mT~10mT的磁場強度，以及0~200Hz的交變頻率。

較佳地，更性水果可選自由蘋果、杏、酪梨、香蕉、麵包果、荔枝、無花果、番石榴、獼猴桃、芒果、洋香瓜、油桃、番木瓜、百香果、桃、梨、柿、李、番茄及西瓜所組成的群組。

另外，本發明亦提供上述磁場處理保鮮方法的用途，藉由上述方法處理更性水果，可延緩更性水果的熟成速率。

較佳地，經磁場保鮮方法處理之更性水果中的有機酸分解速率相對未經磁場保鮮方法處理者降低10%~25%。

較佳地，經磁場保鮮方法處理之更性水果中的果膠酯酶活性相對未經磁場保鮮方法處理者降低10%~25%。

較佳地，經磁場保鮮方法處理之更性水果中的聚半乳醣醛酸酶活性相對未經磁場保鮮方法處理者降低20%~40%。

較佳地，經磁場保鮮方法處理之更性水果中的纖維素酶活性相對未經磁場保鮮方法處理者降低20%~40%。

較佳地，其中磁場保鮮方法對更性水果的呼吸作用進行非競爭型抑制。

本發明的更性水果在經本發明之磁場處理保鮮方法處理後，仍可與未經處理之更性水果經歷相同的熟成過程，僅將熟成過程的期間拉長，而不影響熟成後的產物，也因此不會影響口感及味道，也能在不影響其營養價值的狀態下延長保鮮時間。

為利於使所屬領域具有通常知識者瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合實施例及圖式詳細描述如下。

在一實施例中，本發明之磁場處理保鮮方法的流程圖如第1圖所示。本發明之磁場處理保鮮方法包含步驟S11~S13。在步驟S11中，預先準備好磁場產生裝置，較佳地，磁場產生裝置可為交變磁場產生器。接著，將更性水果置於磁場產生裝置的作用範圍，其中更性水果可為蘋果、杏、酪梨、香蕉、麵包果、荔枝、無花果、番石榴、獼猴桃、芒果、洋香瓜、油桃、番木瓜、百香果、桃、梨、柿、李、番茄及西瓜等。

在步驟S12中，利用前述磁場產生裝置施加預定磁場於更性水果持續1~90分鐘。較佳地，持續時間可為2~85分鐘、4~80分鐘、6~75分鐘、8~70分鐘、10~60分鐘、10~30分鐘、10分鐘、15分鐘、20分鐘、25分鐘或30分鐘，持續時間的選擇隨更性水果的種類可有不同的最佳值。預定磁場可為0.1mT、0.2mT、0.3mT、0.4mT、0.5mT、0.6mT、0.7mT、0.8mT、0.9mT、1mT、2mT、3mT、4mT、5mT、6mT、7mT、8mT、9mT、10mT、11mT、12mT、13mT、14mT、15mT。

另外，由於該預定磁場為交變磁場，可進一步設定其交變頻率。磁場交變頻率可為0Hz~200Hz，較佳地可為0Hz、5Hz、10Hz、15Hz、20Hz、25Hz、30Hz、35Hz、40Hz、45Hz、50Hz、55Hz、60Hz、65Hz、70Hz、75Hz、80Hz、85Hz、90Hz、95Hz、100Hz、105Hz、110Hz、120Hz、125Hz、130Hz、135Hz、140Hz、145Hz、150Hz、155Hz、160Hz、165Hz、170Hz、175Hz、180Hz、185Hz、190Hz、195Hz、200Hz。

在步驟S13中，當更性水果已以磁場處理完畢，於室溫環境儲藏該更性水果。其中，該室溫環境的溫度可為20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃；濕度可為50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%或100%。在經由步驟S11~步驟S13之處理後，經處理的更性水果相較未處理的水果可延長保存期限0天~30天、3天~15天、6天~15天、9天~15天或12天~15天。

經上述的磁場保鮮方法處理之更性水果中的有機酸分解速率，相對未經磁場保鮮方法處理者可降低10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%或25%；果膠酯酶活性方面，相對未經磁場保鮮方法處理者可降低10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%或25%；聚半乳醣醛酸酶活性方面，相對未經磁場保鮮方法處理者可降低20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%或40%；而纖維素酶活性方面，相對未經磁場保鮮方法處理者可降低20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%或40%。

在一實例中，發明人選用番茄作為示例，將番茄透過上述磁場處理保鮮方法進行處理，並如第2圖所示，藉由多種分析方法比較其與未經處理之更性水果之差異，以確認本發明之功效。

首先，發明人先進行初步實驗及觀察，嘗試以各種不同之磁場強度、磁場頻率及持續時間處理番茄，透過正交實驗設計法挑選效果最顯著者之磁場強度以及時間進行後續研究。在本實例中，發明人首先選用1mT、2mT及3mT之磁場強度、0Hz、50Hz及100Hz之磁場強度以及10分鐘、20分鐘及30分鐘的持續時間分別處理番茄，並在處理後於25±2℃、濕度75%的環境儲藏15天，同時進行觀察以挑選最佳組別以進行後續研究，挑選過程中所得之結果將於以下詳述。

測量經上述參數之預定磁場處理後，番茄在儲藏15天後之重量流失情況 (失重率)，結果如以下表1所示。 表1 根據表1所示之結果，得知最低的失重率為實驗編號4的組別的4.85%和實驗編號8的組別的 4.52%。

接著，代入正交實驗公式，以下表2則呈現正交實驗設計法的級差分析結果。 表2

藉由級差分析結果，可得知在磁場強度2mT、磁場頻率50Hz、處理時間10min鐘下具有較佳的結果。接著，利用此較佳條件進行連續15天的貯藏試驗，可得到失重率為4.25%之結果，此為正交試驗法找出的最適化失重率條件，後續試驗將以此條件為準。

綜合以上結果，顯示磁場強度、磁場頻率及持續時間三項變因皆對番茄造成不同的影響。搭配習知文獻（Iqbal et al.,2016） 中的論點，發明人認為：

在磁場強度方面，電場效應是有可能會藉由擾動水果細胞膜內外電位的平衡去進一步影響(延緩)水果品質採摘後的劣變。磁場強度處理對失重率影響如表2所示，當強度由1mT提升至2mT時，回應值明顯呈現下降趨勢，失重率5.68%下降至5.07%，但從2mT提升至3mT時，失重率由5.07%上升至5.78 %，推測可能原因磁場強度過高會直接導致水果組織結構破壞，甚至提高酵素活性。

在磁場頻率方面，如表2所示，當頻率由0Hz提升至50Hz時，回應值明顯呈現下降趨勢，失重率由5.88%下降至4.99%，但從50Hz提升至100Hz時，失重率由4.99%上升至5.767%，推測可能原因頻率過高會導致生物磁效應過度激烈，使得組織結構造成破壞，所以本實驗最佳磁場頻率為50Hz。

在持續時間方面，如表2所示，磁場處理時間為30分鐘至10分鐘時回應值明顯呈現下降之趨勢，失重率由5.77%下降至5.31%，推測可能原因番茄組織結構可能因為處理時間拉長而遭受到破壞，使得酵素活性提高，導致失重率上升，所以本實驗最佳處理時間為10分鐘。文獻中提出與磁場處理強度相比，時間更是關鍵所在。

最後，發明人初步選擇使用之條件為磁場強度2mT、磁場頻率為50Hz之磁場處理番茄持續時間10分鐘的樣品，作為品質指標分析、組織裂變因子分析、及後熟特徵分析之實驗組。其中，品質指標包括外觀、有機酸及可溶性固體之分析；組織裂變因子分析包括果膠酯酶、聚半乳糖醛酸酶及纖維素酶之活性分析；以及後熟特徵分析包括二氧化碳產率及乙烯產量之分析。以下將就各分析進行詳細說明。

外觀分析

以本發明之磁場處理保鮮方法配合上述正交實驗分析法挑選之最佳參數處理番茄 (實驗組) 後，每3天觀察番茄的外觀及其剖面，並與未經處理之番茄 (控制組) 進行比較，其結果如第3圖所示。根據第3圖，經處理後第0天時，番茄的外觀及剖面都保持非常新鮮的狀態，與一般番茄並無二致，也未有遭到任何破壞或傷害的痕跡；經處理後第3天時，控制組的番茄外皮開始出現很輕微的凹陷情形，而剖面中可看出水分流出的情況較實驗組嚴重；經處理第6天時，控制組的番茄外皮出現缺損及皺褶，且剖面中呈現稍微軟爛的情況，果肉呈現透明，相較而言實驗組雖然剖面開始呈現較多的出水，但外觀仍與第0天時沒有太大差異；經處理後第9天時，控制組的番茄表皮之缺損面積變大，且皺褶情形越發明顯，而實驗組的番茄表皮開始出現些微的缺損，內部出水的情況較第6天時嚴重一些；經處理後第12天時，控制組的番茄外表嚴重缺損，並呈現發黑及皺褶的情形，剖面則呈現嚴重軟爛的情況，相較而言實驗組之外觀僅皺褶稍微增多，且剖面之果肉僅有一半出現透明的情形；經處理後第15天時，控制組之番茄外觀嚴重毀損及腐爛，剖面亦呈現空洞的狀態，而實驗組的番茄外觀雖有部分缺損及皺褶，但內部仍處於較完好的狀態，並未出現空洞或軟爛的情況。因此，由上述結果可看出，經本發明之磁場處理保鮮方法處理之番茄確實較未處理之番茄擁有更長的保存期間。

番茄失重率分析

同上述外觀觀察分析之條件，每3天量測並計算實驗組及控制組之番茄的失重率，繪製成圖表以進行比較，結果如第4圖所示。根據結果，控制組之番茄在第15天時達到約11%，而實驗組之番茄在第15天時的失重率還不到7%，可見實驗組的番茄確實具有較長的保存期間。

有機酸含量分析

第5圖呈現實驗組及控制組番茄的有機酸含量隨時間變化的結果。結果顯示，控制組番茄的有機酸含量下降幅度遠大於實驗組番茄，且此趨勢持續到第9天，而第9天~第12天的下降趨勢則與實驗組類似。第15天時，控制組的有機酸含量為約0.35%，而實驗組約為0.43%，此時實驗組的有機酸含量與控制組在第6~9天時相近，可見其新鮮程度應保持在控制組在第6~9天時的狀況。

可溶性固體含量分析

第6圖呈現實驗組及控制組番茄的可溶性固體含量隨時間變化的結果。結果顯示，控制組番茄的可溶性固體含量上升趨勢恆大於實驗組番茄。到第15天時，控制組番茄的可溶性固體含量約為5.2⁰ Brix，而實驗組則為約3.8⁰ Brix。而此時實驗組的可溶性固體含量與控制組在第6天時相近，可見其新鮮程度應保持在控制組在第6天時的狀況。

果膠酯酶活性分析

第7圖呈現實驗組及控制組番茄的果膠酯酶活性隨時間變化的結果。結果顯示，控制組番茄的果膠酯酶活性在第12天時達到最高，並在第15天時大幅下降，此現象是因為15天時番茄已嚴重腐爛而造成。相較而言，實驗組的果膠酯酶活性係穩定持續上升，至第15天時與控制組第6天之狀況相近，可見其新鮮程度應保持在控制組第6天時的狀況。

聚半乳醣醛酸酶活性分析

第8圖呈現實驗組及控制組番茄的聚半乳醣醛酸酶活性隨時間變化的結果。結果顯示，控制組在第15天時的聚半乳醣醛酸酶活性約為15U，而實驗組的聚半乳醣醛酸酶活性僅約6U。此時，實驗組的聚半乳醣醛酸酶活性與控制組在第6~9天時相近，可見其新鮮程度應保持在控制組在第6~9天時的狀況。

纖維素酶含量分析

第9圖呈現實驗組及控制組番茄的纖維素酶活性隨時間變化的結果。結果顯示，控制組在第15天時的聚半乳醣醛酸酶活性約為20U，而實驗組的聚半乳醣醛酸酶活性僅約10U。此時，實驗組的纖維素酶活性與控制組在第9天時相近在第9天時相近，可見其新鮮程度應保持在控制組在第9天時的狀況。

二氧化碳產率分析

第10圖呈現實驗組及控制組番茄在15天時累積的二氧化碳產率，可見控制組的數值約為實驗組的143%，顯示番茄的呼吸作用速率受到抑制，進而延緩了酵素的作用，更進一步的延緩了番茄腐爛的速度，延長其保存期間。

乙烯產率分析

更性水果的成熟過程不僅具有呼吸作用，其中乙烯在後熟作用中扮演著關鍵的角色。番茄在成熟時會大量釋出乙烯，使番茄快速成熟，逐漸造成軟化、腐敗等現象。第11圖呈現實驗組及控制組番茄在15天時累積的乙烯產率，可見控制組的數值約為實驗組的150%，顯示番茄乙烯生成速率受到抑制，本發明係藉由此抑制效果，延長更性水果的保存期限。

酵素動力學分析

第12圖至第14圖呈現以實驗組及控制組番茄在15天時各酵素動力的雙倒數作圖，其中第12圖為果膠酯酶之酵素動力分析結果、第13圖為聚半乳醣醛酸酶之酵素動力分析結果、以及第14圖為纖維素酶之酵素動力分析結果。透過上述結果，可做成以下表3：

表3

根據結果，經磁場處理樣品其酵素動力學常數呈現之雙倒數作圖屬於非競爭型抑制(Uncompetitive inhibition)。所謂非競爭型抑制，係指抑制的對象是酵素與基質的複合物，並非破壞酵素本身也非與酵素爭奪基質，能在不影響產物的狀態下延長產物產生的時間。因此，其代表磁場不會對酵素和基質產生影響，最終產物的產量不會因此改變。

另一方面，根據上述表2的數據，挑選出其中交變頻率為0Hz的組別，整理於以下表4。表4呈現在不具有交變頻率的穩定磁場下，僅以磁場強度以及處理時間為變因的失重率試驗，表中的失重率係在貯藏番茄15天量測。由表2及表4的結果可得知，在不具有交變磁場的處理下，相對前述具有交變磁場組別失重率較高，可見，磁場頻率確對保存期限的延長有所影響，為達到較佳的保存效果，應列入處理方式之一。而本發明更在前述表2的結果中提供了最佳的磁場強度、處理時間、交變頻率的搭配組合，提供最佳的保存期限效果。 表4

是以，更性水果在經本發明之磁場處理保鮮方法處理後，仍可與控制組經歷相同的熟成過程，不影響熟成後的產物，也因此不會影響口感、味道及其所含的營養價值，本發明之方法僅將熟成過程的期間拉長，進而延長保鮮時間。

以上所述僅為示例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於申請專利範圍中。

S11~S13‧‧‧步驟

第1圖係本發明之磁場處理保鮮方法之一實施例的流程圖。

第2圖係本發明之磁場處理保鮮方法之一實例中，分析經處理之番茄的分析流程圖。

第3圖係本發明之磁場處理保鮮方法之一實例中，番茄的外觀變化比較圖。

第4圖係本發明之磁場處理保鮮方法之一實例中，番茄的失重率比較圖。

第5圖係本發明之磁場處理保鮮方法之一實例中，番茄的有機酸含量比較圖。

第6圖係本發明之磁場處理保鮮方法之一實例中，番茄的可溶性固體含量比較圖。

第7圖係本發明之磁場處理保鮮方法之一實例中，番茄的果膠酯酶活性比較。

第8圖係本發明之磁場處理保鮮方法之一實例中，番茄的聚半乳醣醛酸酶活性比較。

第9圖係本發明之磁場處理保鮮方法之一實例中，番茄的纖維素酶活性比較。

第10圖係本發明之磁場處理保鮮方法之一實例中，番茄的二氧化碳產率比較。

第11圖係本發明之磁場處理保鮮方法之一實例中，番茄的乙烯產率比較。

第12圖到第14圖係本發明之磁場處理保鮮方法之一實例中，番茄中與組織裂變相關之酵素的酵素動力分析結果。

Claims (8)

1. 一種磁場處理保鮮方法，其包含： 設置一更性水果於一磁場產生裝置的作用範圍； 施加一預定磁場於該更性水果，持續1~90 分鐘；以及 冷藏或於室溫儲藏該更性水果； 其中，該預定磁場具有0.1mT~10mT的磁場強度，以及0~200Hz的交變頻率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之磁場處理保鮮方法，其中該更性水果係選自由蘋果、杏、酪梨、香蕉、麵包果、荔枝、無花果、番石榴、獼猴桃、芒果、洋香瓜、油桃、番木瓜、百香果、桃、梨、柿、李、番茄及西瓜所組成的群組。
3. 一種磁場處理保鮮方法的用途，其係藉由如申請專利範圍第1項或第2項中所述之磁場保鮮方法，延緩該更性水果中的熟成速率。
4. 如申請專利範圍第3項所述之用途，其中經該磁場保鮮方法處理之該更性水果中的有機酸分解速率相對未經該磁場保鮮方法處理者降低10%~25%。
5. 如申請專利範圍第3項所述之用途，其中經該磁場保鮮方法處理之該更性水果中的果膠酯酶活性相對未經該磁場保鮮方法處理者降低10%~25%。
6. 如申請專利範圍第3項所述之用途，其中經該磁場保鮮方法處理之該更性水果中的聚半乳醣醛酸酶活性相對未經該磁場保鮮方法處理者降低20%~40%。
7. 如申請專利範圍第3項所述之用途，其中經該磁場保鮮方法處理之該更性水果中的纖維素酶活性相對未經該磁場保鮮方法處理者降低20%~40%。
8. 如申請專利範圍第3項所述之用途，其中該磁場保鮮方法對該更性水果的呼吸作用進行非競爭型抑制。