超声波技术在果蔬采后贮藏保鲜中的研究进展

刘伟，宋弋，廖小军，张洁，林琼，吴杰，王志东，*

（1.中国农业科学院农产品加工研究所农业部农产品质量安全收贮运管控重点实验室，北京100193；2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，国家果蔬加工工程技术研究中心，农业部果蔬加工重点实验室，果蔬加工教育部工程研究中心，北京100083）

超声波技术在果蔬采后贮藏保鲜中的研究进展

刘伟1，宋弋2，廖小军2，张洁1，林琼1，吴杰1，王志东1，*

（1.中国农业科学院农产品加工研究所农业部农产品质量安全收贮运管控重点实验室，北京100193；2.中国农业大学食品科学与营养工程学院，国家果蔬加工工程技术研究中心，农业部果蔬加工重点实验室，果蔬加工教育部工程研究中心，北京100083）

超声波作为一种非热加工技术单独或结合杀菌剂可以有效除去果蔬表面的污垢，杀灭微生物，降解农药残留，抑制酶的活性，调控质构、颜色等采后品质。综述超声波技术在果蔬采后贮藏保鲜中的研究进展，介绍超声波的作用机制和相关设备，并对该技术在研究和应用中的发展趋势进行了分析。

超声波；果蔬；保鲜；杀菌；品质

新鲜的水果和蔬菜富含丰富的膳食纤维、蛋白质、维生素、无机盐、有机酸等营养元素，是满足人们日常饮食健康、营养均衡的重要食品。随着人们生活水平不断提高以及营养健康的饮食理念逐渐形成，市场对于生鲜果蔬的需求日益增加，对于果蔬安全、营养和品质的要求也愈来愈高。近些年来，我国的果蔬产量不断增长，据统计2016年我国水果和蔬菜的总产量分别达到2.75亿吨和7.74亿吨。由于果蔬采收、分级、预冷、采后商品化处理（清洗、打蜡、分级、包装等）、贮藏、运输等关键环节技术规程、基础设施、配套工艺、设备较为落后，以及生理病害、微生物病害的影响导致我国果蔬商品化率较低，采后损害、损耗浪费情况较为严重[1]。目前，美国果蔬采后商品化率达到80%以上，意大利、法国、加拿大等发达国家果蔬采后商品化率也达到60%～80%。目前我国果蔬商品化率仅为10%，果品损耗率约占总产量的15%～20%，蔬菜损耗率高达20%以上，果蔬每年的损耗量达到2亿吨以上[2]。清洗是果蔬采后商品化处理的必要环节，可以提高商品价值，延长货架期。传统的清洗方法可以有效除去果蔬表面的泥土、尘土，但是对于附着在果蔬表面的微生物、寄生虫、农药残留等潜在危害物的清除作用难以达到食品安全的标准。现阶段果蔬原料的清洗工序一般使用含氯消毒剂如氯酸钠等提高清洗效率，杀灭微生物。但是，氯化物具有腐蚀性，容易引起皮肤和呼吸道疾病。而且，水氯化过程中产生高浓度的氯化物残留（三氯甲烷、一溴二氯甲烷和三氯甲烷等），具有潜在的致癌性[3]。2007年，我国发布了次氯酸钠类消毒剂卫生质量技术规范，严格规范了其使用范围、使用浓度、作用时间和使用方法。荷兰、瑞典、德国和比利时等欧洲国家已经明令禁止次氯酸钠应用于果蔬产品的杀菌消毒。近些年来，国内外研究人员主要研究了物理和生物方法对于果蔬采后保鲜的作用，包括：高压、高温、脉冲电场、电解水、辐照、气调、涂膜、超声波等[4]。

1970年，超声波技术首次在食品领域应用，用于检测鸡蛋蛋白质量[5]。随后，超声波技术在杀菌、提取、干燥、过滤、乳化、检测等食品工业领域发展迅速。近些年来，超声波作为一种非热技术应用于不同净菜和鲜切果蔬，如：桃、李子、草莓、西红柿、猕猴桃、香菜、莴苣、豆瓣菜、豆角、西洋芹等，研究发现超声波通过清洗的方式处理果蔬可以起到良好的采后贮藏保鲜效果[6-14]。本文重点介绍超声波的作用机制和相关设备，以及该技术在果蔬清洗、杀菌、减少农药残留、品质调控等方面的相关研究进展，并对超声波技术的商业化应用前景和未来的发展趋势进行分析。

1 超声波介绍

1.1 超声波简介

超声波是以机械振动的形式在媒介中传播的声波，其频率大于20 kHz超出了人耳听力的范围。按照频率（Hz）不同，超声波可以分为低频超声（20 kHz＜ν＜1 MHz）和高频超声（ν＞1 MHz），按照功率不同（声功率W、声强W/m2或声能量密度Ws/m3），超声波也可以分为低功率（或低能量）超声和高功率（或高能量）超声[15]。低功率超声的频率高于1MHz，能量低于1W/cm2，因此超声波通过物料时不会引起物理或化学变化。低功率超声也被称为检测超声，在食品工业中主要应用于食品理化性质的分析检测，提供食品组成、质构、糖分、酸度、流变性质等相关数据[16]。高功率超声的频率在20 kHz和100 kHz之间，超声波在液体介质中产生强大压力、剪切力和高温，可以引起物料发生物理、化学或生物活性改变[17]。高功率超声波也被称为功率超声，主要应用的领域包括：脱气、渗透、杀菌、乳化、冷冻、干燥、过滤、提取、切割、解冻、清洗等，与传统的食品加工技术相比较，具有高效、节能、环保等优点[16]。

1.2 超声波的作用机制

超声波通过一系列压缩波和稀疏波在介质中传播，分别对应形成正负压，并产生正压和负压交替变化的周期，对介质分子产生交替的压缩和拉伸作用。当声波能量足够高时，稀疏波对应产生足够大的负压，如果负压对气体分子的作用力超过液体分子对气体分子的作用力，原先存在于液体中的气核就从液体中脱离，形成空穴气泡。随着超声波的传播，有些气泡随着超声波的变化而逐渐长大，达到临界半径后发生崩溃。空穴气泡崩塌时释放出巨大能量，导致局部温度（3 038℃）和压力（1 000 MPa）迅速升高，产生高达108N/m2的强大的剪切力和大量高活性自由基[18]。当大量气泡崩塌时，高压和高温协同效应产生微射流，使果蔬表面泥土、尘土、微生物、寄生虫等危害物剥离、脱落，农药残留发生降解，微生物细胞壁和膜结构被破坏，造成生物膜变薄、渗透性增加并失去选择性进而破坏微生物细胞组分，起到杀菌作用。另外，超声波在介质中传播过程中可使介质质点进入振动状态，加速溶液的质量传递。超声波振动能量被介质吸收转变为热量而使介质温度升高[19]。

1.3 超声波清洗设备介绍

超声波技术在果蔬采后保鲜中的应用仍然处于实验室水平，主要采用超声清洗仪和超声波探头，其结构分别如图1中a和b所示。

图1 超声清洗仪a和超声波探头b的示意图Fig.1 Schematic illustration of ultrasound bath（a）and ultrasound probe（b）

超声波清洗仪主要由清洗槽、超声波发生器和加热器组成。清洗槽由弹性好、耐腐蚀的优质不锈钢制成。清洗槽底部安装有超声波发生器，超声波发生器将高频电能转换成机械能之后，产生振幅极小的高频震动并传播到清洗槽内的溶液中发生空化作用。超声清洗仪的工作频率一般为40 kHz～60 kHz，功率和温度可以在一定范围内进行调节。采用超声清洗仪时，果蔬原料需要完全浸没在清洗槽的溶液中，使其受到均匀的超声波作用。超声波萃取仪，又名超声波细胞破碎仪，主要由超声波发生器和传感器两大部分组成。超声波探头通过浸没在反应容器中释放超声波能量，产生空化作用。由于超声波探头末端表面积非常狭小，超声波探头可在短时间内释放大量能量，使液体介质快速升温。超声波细胞破碎仪的工作频率为20 kHz～60 kHz，功率调节一般不得超过70%，否则会造成探头损坏。采用超声波探头时，果蔬原料同样需要完全浸没在溶液中，超声波探头置于反应容器底部以上一定的距离，通常是几厘米。

2 超声波技术在果蔬采后贮藏保鲜中的研究

2.1 超声波单独作用杀灭果蔬微生物的研究

作为一种有效的辅助灭菌方法，超声波已经应用于饮用水消毒、果汁、牛乳、饮料杀菌等领域[20]。一方面，超声波通过空化作用在液体介质中产生大量微小气泡，气泡在运动过程中产生强剪切协同瞬间崩溃导致局部高温和高压，使微生物细胞遭到破坏；另一方面，空化作用使水分子分解产生·H和·OH，并与氢原子重组形成过氧化氢，攻击微生物细胞壁和细胞膜，造成生物膜变薄、渗透性增加，失去选择性。H·可与泄露的DNA链的磷酸骨架反应并造成磷酸酯链断裂，在分子水平抑制微生物分裂繁殖[21]。超声波的杀菌作用与微生物的种类和形态相关。革兰氏阳性细菌比革兰氏阳性细菌的细胞壁厚，对于超声波的耐受性更强。另外，研究发现球状细胞比棒状细胞对于超声波的耐受性更强，表面积较大的微生物细胞对于超声波更为敏感[22]。果蔬在种植、收获、加工、包装、运输和销售等环节中，落后的生产技术或粗放的处理方式容易造成腐败菌和病原微生物污染。果蔬表面的微生物存在的主要形式是生物膜，由多层的混合种群的微生物聚集而成，伴有多种微生物分泌的保护性多糖成分，结构极其复杂。传统的清洗方法对于附着在果蔬表面的生物膜作用有限，相关研究发现超声波通过空化作用可以在一定程度上清除和杀灭果蔬表面的微生物，表1汇总了超声波单独应用于不同果蔬杀菌的相关研究。

表1 超声波单独作用杀灭果蔬微生物的相关研究汇总Table 1 Summary of microorganisms inactivation of fruits and vegetables by ultrasound individually

以超声波对草莓的杀菌研究为例，Cao等发现超声波（40 kHz，350 W，10 min）处理的草莓在5℃、80%～90%湿温相对度（Relative Humidity，RH）条件下贮藏8 d，腐败率从23%减少到13%，菌落总数从（3.23±0.04）lg CFU/g减少到（2.43± 0.02）lg CFU/g，霉菌和酵母的数量从（3.88±0.07）lg CFU/g减少到（3.02±0.02）lg CFU/g，说明超声波清洗可以有效清洗、杀灭草莓表面微生物，抑制采后腐败[23]。超声波对于新鲜果蔬的杀菌作用主要与超声波的频率、功率、处理时间、温度等因素相关。尽管随着超声波的频率、功率、处理时间、温度增加，越有利于杀灭果蔬中的微生物，但是空化作用所伴随的机械效应、热效应、化学效应容易破坏果蔬的质地，使营养成分损失，商品价值减少。

2.2 超声波结合化学成分杀灭果蔬微生物的研究

尽管相关研究表明超声波通过空化作用可以在一定程度上杀灭腐败微生物和病原菌，但是部分研究者认为现阶段的超声波技术单独应用于新鲜果蔬杀菌还存在局限性[29]。超声波与高温、高压、电场、辐照等物理方法结合能够有效提高杀菌效率、抑制酶活，主要应用于果汁、果酱、蛋液、牛乳等液体食品杀菌[30]。但是，超声波与物理方法结合所产生的热效应和压力容易破坏新鲜果蔬的组织结构和营养成分，而超声波与化学成分如：消毒剂、有机酸和天然抑菌剂等结合适用于新鲜果蔬采后清洗、杀菌，表2汇总了超声波与化学成分结合对于杀灭果蔬表面微生物的研究。

表2 超声波结合化学成分杀灭果蔬微生物的相关研究汇总Table 2 Summary of microorganisms inactivation of fruits and vegetables by ultrasound combined with sanitizers

续表2 超声波结合化学成分杀灭果蔬微生物的相关研究汇总Continue table 2 Summary of microorganisms inactivation of fruits and vegetables by ultrasound combined with sanitizers

以超声波结合过氧乙酸对圣女果杀菌的研究为例，José等研究发现40 mg/L过氧乙酸或45 kHz超声波分别使附着在果实表面的沙门氏菌Salmonella Typhimurium ATCC 14028减少了2.73 lg CFU/g和1.73 lg CFU/g；当两种清洗方式结合时，附着在果实表面的沙门氏菌减少了3.88 lg CFU/g，结果表明超声波与过氧乙酸结合使用可以提高圣女果表面沙门氏菌的清除效率[31]。芽孢是某些细菌在生长发育后期，在细胞内部形成的圆形或椭圆形、厚壁、含水量低抗逆性强的休眠构造，菌体芽孢对高温、高渗透压、极端pH值、机械振动等许多理化因子有很强的抵抗力，如果不能有效的杀灭或控制芽孢，芽孢萌发后会导致食品腐败[32]。蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus是果蔬中常见的致病微生物，比细菌具有更强的超声波抗性[33]。Sagong等研究发现40 kHz超声结合0.1%Tween 20分别使莴苣和胡萝卜表面Bacillus cereus孢子减少了2.49 lg CFU/g和2.22 lg CFU/g[34]。超声波与化学成分结合杀灭果蔬微生物主要与超声波的功率、频率、处理时间、化学成分及其浓度等因素相关。虽然增加消毒剂的用量可以在一定程度上提高杀菌的效率，但是消毒剂过量使用、种类选择没有针对性，不仅不能提高消毒的效果，还有可能提高微生物的抗性、增加成本，如果在果蔬中残留消毒剂可能会造成食品安全问题。另外，随着超声波功率、频率、处理时间的增加，有可能使化学成分发生降解，杀菌作用减弱[35]。

3 超声波降解果蔬农药残留的研究

近年来，我国农药使用量总体呈现出明显上升的态势，农药使用的绝对数量增幅较大。

根据农业部的统计资料，我国每年使用农药140多万吨，其中主要是化学农药，占世界总使用量的1/3[50]。农业生产者为提高生产效益和产量，大量使用农药，尽管国家有关部门对于农药监管越来越严格，高毒农药仍然屡禁不止，果蔬农残安全隐患仍然存在。食用含有农残留药的果蔬会对人造成急性或亚急性中毒，严重影响人体健康，使得蔬菜农药残留成为消费者普遍关注的问题。传统的清理去皮、机械清洗、臭氧法、贮藏法等可以减少果蔬中的农药残留，工业生产中需要一种既能够去除残留农药又能够提高生产效率、降低劳动强度、保持果蔬品质的降解方法。超声波通过空化作用所伴随的自由基氧化和局部高温高压可以降解有机化合物[51]。近年来科研人员致力于超声波消除农药废水以及超声波降解果蔬农药残留的研究，表3汇总了超声波降解果蔬农药残留的相关研究[52-56]。

表3 超声波降解果蔬农药残留的相关研究汇总Table 3 Summary of pesticide degradation of fruits and vegetables by ultrasound

岳田利等研究发现超声波功率609.16 W、时间70.46 min、温度15.45℃条件下，苹果中有机氯农药去除率可达到64.32%。超声波处理对苹果的硬度没有显著性影响，虽然苹果的总糖、总酸略有降低，但没有超出国家标准及主要出口国苹果标准的要求[44]。部分研究聚焦在超声波与其他方式结合对于果蔬中农药降解的协同作用，Gong等发现超声波结合臭氧使苹果中二苯胺、多菌灵、百菌灵残留的降解率达到80%以上，农药的降解率比单独使用超声波或臭氧处理有显著提高[49]。总的来说，超声波对果蔬中残留农药降解有良好的效果，通过与清洗剂结合可以提高农药降解效率。

4 超声波调控果蔬采后品质的研究

果蔬采后仍然是有生命的机体，在贮藏过程中受到环境因素和致病微生物的影响，逐渐成熟、衰老和死亡，果蔬的品质也随之发生改变。研究表明超声波可以应用于果蔬采后保鲜，延缓果蔬采后成熟衰老、抑制贮藏过程中品质下降[57]。

4.1 超声波对果蔬中酶的作用

酶作为一种生物催化剂对于果蔬在成熟和衰老过程中品质形成有重要作用。研究发现超声波可以诱导果蔬防御酶的活性增加，提高果蔬采后贮藏期间的抗病性。苯丙烷类代谢途径在植物抗病防御机制中起着重要作用，丙氨酸解氨酶（phenylalanine ammonialyase，PAL）是苯丙烷代谢途径的关键酶，酚类物质作为苯丙烷途径的代谢产物，可被氧化成能对病原菌产生直接毒性的醌类物质，或参与被侵染部位木质素的形成抑制病原菌的侵染[58]。Yeoh和Ali发现超声波（25 W，10 min或20 min）可以显著提高鲜切菠萝中PAL的活性，以及鲜切菠萝在贮藏期间的总酚含量和抗氧化活性，可能是超声波发生空化作用产生自由基使鲜切菠萝处于氧化应激环境中，通过提高PAL的活性诱发抗氧化防御机制[59]。多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和过氧化物酶（peroxidase，POD）是苯丙烷代谢途径末端相关的酶，其活性的增加不仅能有效地清除内源活性氧自由基，而且有利于植物木质素和植保素的合成，通过使细胞壁增厚来抵御病菌的侵入和扩展从而抑制发病。Yang等发现超声波（40 kHz，350 W，10 min）结合水杨酸（0.05 mM）可以有效抑制扩展青霉（Penicillium expansum）对桃子采后的侵染作用，比水杨酸单独处理效果更好。而且，超声波结合水杨酸增加了桃子防御酶如：几丁质酶（CHT）、β-1，3葡聚糖酶（GLU）、PAL、PPO和POD的活性，这些防御酶对于抑制桃子的采后真菌侵染具有重要作用[6]。同样，研究发现超声波结合水杨酸通过激活果实中的防御酶，抑制芒果和鸭梨采后受到真菌侵染[60-61]。另外，超声波（40 kHz，10 min）结合水杨酸（1 mmol/L）可以激活桃子中氧化酶的活性，如：过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、单脱氢抗坏血酸还原酶、脱氢抗坏血酸还原酶、谷胱甘肽还原酶等，抑制桃子在1℃贮藏中冷害的发生[62]。

超声波对果蔬中的酶既有激活作用，也有钝化作用。超声波对于果蔬中酶的钝化作用主要与超声波的频率、功率、处理时间、介质和温度等因素相关[63]。De Gennaro等比较了不同频率（20、40、60 kHz）对于辣根POD钝化的效果，发现随着频率增加POD的失活率逐渐加快，可能是由于低频超声产生的空化气泡体积较大，破裂时释放的能量较多，因此对于酶的钝化效果较好[64]。Ercan和Soysal研究了不同超声功率和时间对于番茄中POD活性的作用，发现随着功率的增加，POD的失活速率逐渐加快，50%超声功率处理150 s使POD完全失活，而75%超声功率仅需90 s[65]。Cheng等研究发现超声波（25 kHz，600 W）在55℃～75℃处理蘑菇与单独热处理（55℃～75℃）相比较使蘑菇PPO失活的D值减小了1.3倍～3倍，说明超声波和热处理对于蘑菇PPO的钝化效果有协同作用[66]。另外，研究发现通过改变介质可以提高超声波对酶的钝化作用，李杰发现超声波和臭氧水结合可以增加对于荔枝果皮PPO活性的抑制作用[67]；Jang等发现1%抗坏血酸结合超声波（40 kHz）可以显著抑制鲜切苹果贮藏期间PPO的活性[68]。一般认为超声波对酶的钝化效应主要与空化作用所伴随的机械效应、热效应、化学效应相关。超声波处理过程中，大量气泡崩塌时，高压和高温协同效应产生微射流和剪切力破坏维持酶蛋白空间构象的氢键、范德华力等次级键，诱导蛋白质二级结构和三级结构发生改变，生物活性丧失。另外，空化作用使水分子分解产生具有高能量的中间产物如：H、OH自由基和过氧化氢，自由基可与酶的氨基酸残基发生反应，抑制酶的催化功能[69]。

4.2 超声波对果蔬质构的作用

质构是消费者接受新鲜果蔬的关键品质，与果蔬组织中的果胶和纤维素组成和含量相关。果蔬采后成熟、衰老过程中，细胞壁果胶和半纤维素逐渐降解，细胞沿中胶层分离，细胞间结构变得松散，宏观表现为组织软化[70]。质地软化使果蔬容易受到致病微生物侵染，货架期变短，不利于贮运，商品价值降低。研究发现超声波可以延迟果蔬采后贮藏过程中的组织软化，最大程度保持果蔬的硬度[7，23，71-72]。以超声波对草莓的作用为例，Cao等发现350 W、40 kHz超声波处理10 min可以显著抑制草莓采后贮藏过程中软化[23]。同样，Gani等发现60 W、33 kHz超声波处理20 min～30 min可以有效抑制草莓采后贮藏过程中软化。但是，在同样的功率、频率条件下当处理时间达到40 min或60 min时，超声波导致细胞损伤和水分损失，使草莓细胞壁硬度降低[8]。一方面，研究发现超声波可以抑制果蔬的呼吸作用，而果蔬软化相关酶主要通过呼吸作用提供能量；另一方面，超声波可能通过空化作用抑制纤维素酶、聚半乳糖醛酸酶和果胶甲酯酶的活性，降低果蔬细胞壁降解的速度[73]。目前，国内外对于超声波抑制果蔬采后贮藏软化的研究较少，作用机制需要进一步研究证实。

4.3 超声波对果蔬颜色的作用

颜色是评价新鲜果蔬的重要品质指标，直接影响消费者的购买选择。果蔬采后贮藏过程中发生颜色变化与果蔬的呼吸强度、代谢程度以及微生物生长情况等因素有关，变色的类型包括以花青素为主的红色降解，以叶绿素为主的绿色降解以及各类褐变，花青素降解的途径主要包括热降解、氧化降解、光降解、糖降解、酶降解、微生物降解等途径，而叶绿素和褐变主要是通过酶降解途径[74]。以草莓为例，其主要色素是花青素，Alexandre等发现超声波处理（35 kHz、120 W、2 min）的草莓在4℃贮藏13 d后，与未处理的草莓相比较花青素的含量显著增加，总色差值降低一半[25]。同样，Gani等研究发现超声波（33 kHz，60 W，10 min～30 min）可以抑制草莓在冷藏过程中变色。但是，当超声波处理时间超过30 min时草莓的总色差值显著增加，主要归因于超声波的空化作用导致花青素降解，含量降低[8]。脱绿黄化是芦笋采后衰老的主要表现特征，魏云潇发现超声波（20 kHz～100 kHz）可以抑制芦笋亮度和红色值增加，并提高色差值和色度角，表明超声波对于抑制芦笋采后黄化有积极作用[72]。机械损伤促使鲜切果蔬表面组织发生酶促褐变反应，导致鲜切产品的感官品质下降、货架期缩短。杨明冠等发现超声波（40 kHz，600 W，90 min）通过钝化多酚氧化酶的活性有效抑制鲜切马铃薯贮藏过程中褐变的发生[75]。同样，Amaral等发现在贮藏前4天超声波（40 kHz，200 W，5 min）可以抑制鲜切马铃薯多酚氧化酶50%活性，但是第4天后多酚氧化酶的活性逐渐增加。超声波处理样品的色调值和亮度值与未处理的样品没有显著性差异，因此判断在此条件下超声波抑制鲜切马铃薯褐变没有显著效果，可能与超声波设备和功率、处理时间有关[76]。大多数防腐剂具有氧化性质，容易诱发植物组织发生褐变或变白，限制了其在果蔬保鲜、护色中应用。但是，超声波结合某些化学成分可以对果蔬颜色起到保护作用，研究发现超声波（20 kHz，400 W，10 min）结合柠檬酸（10 g/L）或过氧化氢（10 mL/L）抑制蘑菇褐变比单独使用超声波或柠檬酸、过氧化氢效果更好[77]。

4.4 超声波对果蔬营养成分的作用

新鲜果蔬富含的碳水化合物、有机酸、维生素C等营养成分，是人体生理代谢的能量来源和必要物质。研究人员以维生素C、pH值、多酚、可溶固形物、可滴定酸等作为考察指标，发现超声波在一定条件下使果蔬中的营养成分在采后贮藏过程中保持较高水平[7，23-25，78-79]可溶固形物、可滴定酸、维生素C是决定草莓品质的关键指标，Cao等发现超声波（40 kHz，350 W，10 min）可以显著抑制草莓采后贮藏过程中可溶固形物、可滴定酸、维生素C含量的降低，而同样的功率和时间条件下，25 kHz或28 kHz超声波处理使草莓中营养元素严重损失[23]。Cao等通过响应面进一步优化了超声波处理草莓的最佳工艺参数，发现超声波在40 kHz，250 W，9.8 min条件下可以使草莓在采后贮藏过程中可溶固形物、可滴定酸、维生素C的含量保持较高水平[24]。同样，Alexandre等发现超声波（35 kHz，120 W，2 min）显著抑制了草莓在9 d贮藏过程中维生素C的降解，但是在贮藏期第13天经过超声波处理和未经处理的草莓中维生素C的含量都只剩余2%，说明超声波对于草莓采后贮藏过程中维生素C含量的影响与超声波的功率、频率、处理时间和贮藏时间有关[25]。另外，消毒剂单独用于清洗新鲜果蔬，不利于果蔬营养成分的保持，含氯消毒剂可以加速果蔬中维生素C、α-胡萝卜素和β-胡萝卜降解、黄酮等营养元素降解[80-81]。但是，超声波结合消毒剂可以对果蔬营养成分起到保护作用，研究发现超声波（40 kHz，100 W，10 min）结合二氧化氯（40 mg/L）对于保持李子采后的营养成分如：维生素C、还原糖、可滴定酸等比单独使用超声波或二氧化氯效果更好[7]。

5 结语和展望

超声波作为一种非热加工技术在果蔬采后清洗、杀菌、减少农药残留、品质调控等方面具有良好的效果，显示了其在果蔬采后保鲜中潜在的应用性。但是，目前超声波保鲜技术还不成熟，从实验室走向商业化应用面临很多挑战。首先，缺乏超声波清洗不同果蔬的生产标准和技术参数。其次，超声波清洗设备耗能高，需要与其他物理或化学技术结合使用提高效率。而且，超声波单独使用时对于微生物致死效果有限。为了拓展超声波清洗技术的市场空间，加快商业化应用的步伐。首先，需要建立超声波清洗的标准、工艺参数和配套设备标准；其次，提升超声波设备的清洗精度和强度，开发工业化规模的连续化生产设备；最后，将超声波技术与现有的成熟技术结合使用，降低能耗，提高生产效率。

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Research Advance on the Ultrasonic Technolgy in Postharvest Fruits and Vegetables Storage

LIU Wei1，SONG Yi2，LIAO Xiao-jun2，ZHANG Jie1，LIN Qiong1，WU Jie1，WANG Zhi-dong1，*
（1.Institute of Agro-Products Processing Science and Technolgy CAAS，Key Laboratory of Agro-products Quality and Safety Control in Storage and Transport Process，Ministry of Agricultrue，Beijing 100193，China；2.National Engineering Research Center for Fruit and Vegetable Processing，Key Laboratory of Fruit and Vegetable Processing，Ministry of Agriculture，Research Center of Fruit and Vegetable Processing Engineering，Ministry of Education，College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China）

As a non-thermal processing technology，ultrasound used alone or in combination with bacteriacide can effectively remove the dirt on the surface of fresh fruits and vegetables，degrade pesticide residues，kill microorganisms，inhibit the enzyme activity，regulate the texture，colour and other quality of postharvest fruits and vegetables.This paper reviews the progress of ultrasonic technology in postharvest storage and preservation of fruits and vegetables，introduces the mechanism and related equipment of ultrasound，analyzes the development trend of the technology in research and application.

ultrasonic；fruits and vegetables；preservation；sterilization；quality

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.23.040

国家重点研发计划项目“食品非热加工新技术研究与装备开发”（2016YFD0400302）；北京市粮经作物产业创新团队（BAIC09-2017）；中国农业科学院创新工程项目

刘伟（1984—），男（汉），助理研究员，博士研究生，研究方向：果蔬贮藏和加工。

*通信作者:王志东（1958—），男（汉），研究员，本科，研究方向：农产品贮藏理论与技术。

2017-05-02