鲜切菠萝贮藏保鲜技术研究进展与展望

廖兴梅，邱 叶，王晓敏，邢亚阁，刘晓翠，许青莲

（1.西华大学食品与生物工程学院,四川 成都 610039；2.宜宾西华大学研究院食品非热技术重点实验室,四川 宜宾 644000）

菠萝又称凤梨，有70 多个品种，是岭南四大名果之一。菠萝原产于美洲热带和亚热带地区，后从巴西传入我国，在我国广东、台湾、海南、云南等地广泛种植，其中广东种植面积最大，总产量最高[1-2]。菠萝富含维生素C、黄酮和多酚等抗氧化成分，具有降血压、降血糖和延缓衰老的功效[3-5]。此外，菠萝还含有一种名为菠萝蛋白酶的特殊生物活性成分，能有助于消化、消除水肿和减肥利尿等[6-7]。近年来，鲜切菠萝因其有营养、新鲜、食用方便和风味独特的优点，深受消费者青睐。然而，鲜切菠萝经过去皮、切割等加工处理，由于受到机械损伤导致组织汁液外渗，促进了切面褐变、组织软化以及病原微生物生长繁殖，使菠萝营养损失、风味下降以及腐烂变质，从而大大降低了鲜切菠萝的营养和商业价值[8]。因此，鲜切菠萝的保鲜技术以及如何延长其货架寿命成为国内外科研人员的研究热点。近年来，国内外已提出多种保鲜技术，本文对这些保鲜技术做了较全面总结和综述，重点论述它们在鲜切菠萝保鲜中的应用现状，并讨论了其在今后的发展趋势，旨在为进一步研究鲜切菠萝保鲜技术和工业生产提供理论参考。

1 物理保鲜技术

1.1 低温保鲜

菠萝属于非呼吸跃变型水果，其呼吸速率受温度影响较大。低温贮藏是一种既能降低褐变程度，又能防止微生物生长的有效措施[9]。

在低温条件下，鲜切菠萝自身的组织代谢活动下降，呼吸强度减弱，通常选在4～5 ℃进行保鲜处理[10-11]。Egidio 等[12]利用FT-NIR 和FT-IR 光谱法测得鲜切菠萝在5 ℃下贮藏时可保持其新鲜度的时间为4～5 d。Torri 等[13]利用电子鼻测得鲜切菠萝在4 ℃贮藏5 d 左右仍保持可观的品质。Abadias 等[14]研究发现鲜切菠萝在5 ℃低温贮藏时，大肠杆菌O157:H7仍能存活，贮藏1 d 时其生长繁殖趋势不明显。以上均说明低温能有效抑制鲜切菠萝在贮藏过程中微生物的生长，延长其货架期。

1.2 臭氧保鲜

臭氧具有强氧化性和广谱性，可抑制真菌、霉菌和致病菌等的萌发，从而延长鲜切菠萝的货架期。

臭氧保鲜技术是一种杀菌力强、效率高和无残留污染的非热加工方法，通常以臭氧水和臭氧气体两种形式作用于鲜切菠萝。覃海元等[15]采用不同质量浓度（0、0.87、1.1、1.4、1.8 mg/L）臭氧水对鲜切菠萝进行保鲜，结果表明1.4 mg/L 的臭氧水处理2 min 的保鲜效果最佳，可有效抑制褐变和杀灭鲜切菠萝中的微生物，降低失重率和延缓可溶性固形物含量的减少，延长鲜切菠萝的保质期。黄春秋等[16]研究了不同处理时间（2、4、6、8 min）臭氧水处理鲜切菠萝，发现1.0 mg/L 的臭氧水处理4 min保鲜效果明显，可有效减少可溶性固形物和还原型抗坏血酸含量的消耗，降低褐变速度，提高鲜切菠萝的品质。李琰儒[7]采用不同浓度和不同时间的臭氧水处理鲜切菠萝，结果表明臭氧水能够抑制PPO 和POD 的活性，丰富鲜切菠萝的香气成分种类，显著降低微生物数量（P<0.05），且灭菌效果与臭氧水浓度、处理时间成正比。由此可见，臭氧处理可明显延缓鲜切菠萝衰老进程，延长其货架期，在鲜切果蔬保鲜方面有巨大的应用潜力。臭氧水保鲜技术虽然应用于新鲜切割产品已有相当长的一段时间，但必须特别注意的是，暴露于高浓度和长时间的臭氧环境易造成鲜切果蔬生理损伤、破坏营养成分[17]。

1.3 气调保鲜

气调包装（MAP）保鲜技术是食品工业中的重要组成部分，是指将果蔬用具有气体阻隔特性的材料包装起来，根据实际需求将一定比例的混合气体（通常是氮气、氧气和二氧化碳）充入包装内，将其密封，从而改变包装内O2和CO2的含量（见图1）。通常需要一种低氧/二氧化碳的大气，通过影响果蔬的代谢、抑制微生物的生长和减缓果蔬在安全、感官特性和营养价值等方面产生不良的变化，从而延长其货架期。气调包装保鲜能很好地保持果蔬原有的色、香、味，具有贮藏效果好和无环境污染等优点，相比于低温冷藏技术降低了冷害发生率，可带来良好的社会和经济效益，在果蔬的冷链贮运销环节中得到了广泛的应用。

图1 鲜切菠萝气调包装保鲜系统设计图Fig.1 Fresh-cut pineapple air conditioning packaging preservation system design

高氧环境（氧含量>30%）对鲜切菠萝有着不良影响，处理后其VC含量、总抗氧化能力等都低于其他处理[18-19]。而气调包装则通过降低O2浓度和提高CO2浓度，能更好保持果蔬的颜色，以达到抑制褐变、延长果蔬产品货架期的目的[9]。Prado等[20]将“丝滑卡宴”菠萝在5 ℃、85%相对湿度下，注入2%O2+10%CO2的气体下贮藏，可将其货架寿命延长至6 d。Liu 等[21]采用（4%O2+10%CO2+86%N2）气调包装处理鲜切菠萝，结果表明此方法可降低鲜切菠萝的呼吸速率和乙烯产量。同样，朱佳佳等[22]采用（4%O2+5%CO2+91%N2）气调处理处理鲜切菠萝，发现其在10 ℃下贮藏9 d 能够保持良好的品质。方宗壮等[23]也基于前人研究，在气调包装（4%O2+5%CO2+91%N2）的基础上结合低温处理（3 ℃），将两种处理方式的优点相融合，有效抑制了鲜切菠萝贮藏期间的褐变及营养成分的下降，并将其保质期延长到15 d。除上述研究外，不少学者还通过在包装内填充高压气体如氩气[24]、氮气[25]、氩气与氙气混合[26]等来抑制鲜切菠萝呼吸速率及乙烯的合成，以延长贮藏期。虽然这些高压稀有气体对鲜切菠萝质地和出汁率影响不大，但在较高压力下会对鲜切菠萝的硬度产生负面影响。

1.4 光照保鲜

光照处理是一种较为绿色、安全的非加热物理保鲜技术，主要包括紫外线辐照保鲜、LED 光保鲜、辐射保鲜3 大类。

短波紫外线（UV-C）辐照（波长为200～280 nm）是一种能够杀灭微生物的非热杀菌技术，通过破坏微生物的DNA，导致细胞死亡，从而延缓果蔬的成熟和衰老。与传统的保鲜技术相比，UV-C 辐照具有无残留、成本低、操作方便和环保的优势。

鲜切菠萝中的主要挥发性化合物如2-甲基丁酸甲酯、己酸甲酯、己酸乙酯等酯类芳香化合物[18]，经紫外线照射15 min后，酯类的浓度明显降低[27-28]。UV-C 光并没有促进颜色的变化，也没有增加消费者的偏好，理化性质均无显著影响[29]。祖鹤等[30]研究了不同时间（0、15、30、60、90 和120 s）照射杀菌处理对鲜切菠萝微生物的杀灭效果，发现在波长254 nm 短波紫外线下照射60～90 s时，可使菠萝中菌落总数、霉菌以及酵母菌的含量显著降低，对鲜切菠萝品质保持有一定的积极作用。George等[29]进一步对比了短波紫外线和热处理（70 ℃）对鲜切菠萝品质的影响，结果表明UV-C 处理后的鲜切菠萝抗氧化活性（总多酚和总抗氧化能力）显著提高，同时在消费者接受度方面，UV-C 处理后的菠萝比热处理过的菠萝接受度更高。Manzocco等[28]采用200 J/m UV-C 光处理联合两种包装（传统PET/EVOH/PE 托盘和透明PA/PE 袋）进行处理，结果表明通过UV-C 光结合两种包装处理后的鲜切菠萝可在6 ℃下保存15 d，通过抑制酵母菌和乳酸菌的生长而延长其贮藏期，且UV-C 光不会降低菠萝条的初始微生物负荷。胡雪琼等[31]利用紫外灯处理鲜切菠萝，在5 ℃低温贮存其货架期可达到8 d，菌落总数控制在105之内。

除紫外线外，发光二极管也用于鲜切菠萝保鲜，其最大优点是节能。对于LED 光抑菌作用的研究主要通过在菠萝样本中加入光敏剂下验证其效果。姜黄素或LED 单独处理对鲜切菠萝的杀菌效果有限，因此广大学者通常将此技术与其他保鲜技术协同联用。Vinayak 等[32]将鲜切菠萝置于不同的光照强度下用460 nm 蓝色LED 光照，结果表明光照强度对抑菌效果无显著影响，而以姜黄素（100 μmol/L）为基础的光动力处理（蓝色LED，10 min）具有较强的协同抑菌作用[33]。此外，Bhavya等[34]研究发现将蓝色发光二极管（LED）与天然外源性光敏剂姜黄素结合使用，在PS(100 μmol/L)+BL 最优条件下，此光学动力处理使鲜切菠萝中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌大大减少，多酚氧化酶（33.5%）和过氧化物酶（25.7%）部分失活，延长了鲜切菠萝的保质期。

1.5 热处理保鲜

鲜切菠萝贮藏过程中主要污染物菌有霉菌、酵母菌等，热处理能有效抑制这些微生物的生长繁殖[10,35]。朱丹实等[36]发现将酸结合漂烫处理具有协同增效作用，可延缓菠萝特征香气损失，能较好地保持鲜切菠萝的贮藏品质。同样，George等[29]研究发现在70 ℃下热处理的鲜切菠萝理化性质无显著变化，说明热处理可有效抑制微生物的生长进程。此外，方宗壮等[37]采用60 ℃水漂烫处理鲜切菠萝，可使其贮藏期延长至7 d，虽然漂烫温度越高，抑菌效果越好，但营养物质如VC、TSS 等损失也相应越大。

2 化学保鲜技术

2.1 可食性涂膜保鲜

可食性涂膜保鲜被认为是近年来改善果蔬理化指标和营养品质的可靠技术之一，其保鲜效果良好，是一种安全、环保、成本低廉、操作简便的方法[38]。相关研究表明，复合涂膜比单一涂膜保鲜效果更好，是当前的研究热点[39]。可食性涂膜的成膜性、透气性、保水性和光泽性等往往不够好，但其可用作各种有效成分如抑菌剂、褐变抑制剂等的载体。这些活性成分的加入能够克服可食性涂膜的局限性，且与其具有协同增效作用，可维持鲜切果蔬的色泽、风味和质地，保证营养品质，抑制微生物生长繁殖等。载体膜根据成分主要分为糖类和蛋白质类等。鲜切菠萝可食性涂膜保鲜原理见图2。

图2 鲜切菠萝可食性涂膜保鲜原理示意图Fig.2 Schematic diagram of fresh-cut pineapple edible coating preservation principle

多糖类可食性涂膜是良好的O2阻滞剂，壳聚糖[40-45]、海藻酸钠[42,46]作为多糖类应用于鲜切菠萝保鲜早已有报道。李崇高等[47]选用壳聚糖作为柠檬酸、异抗坏血酸钠的承载剂，在优化得到的最佳配方下（壳聚糖1.69%、柠檬酸0.12%、异抗坏血酸钠0.5%，均为质量分数）鲜切菠萝口感酸甜适中，能够保持较好的感官品质、失重率和固酸比等。Jing 等[48]将壳聚糖与花青素复配，显著降低了鲜切菠萝冷藏期间PPO 和POD 活性，减少失重率，抑制了微生物生长。Prakash 等[49]研究发现，含有0.5%柠檬醛纳米乳掺入海藻酸钠涂膜处理鲜切菠萝，其护色效果好，且有效降低了肠道沙门氏菌和单核增生李斯特菌2.52 和2.23 log CFU/g。除上述多糖外，选用淀粉[50-51]、纤维素[52-53]、果胶基[54]、塔拉胶[55]等涂膜基质用于鲜切菠萝保鲜也有着良好的效果。

大多数蛋白基薄膜亲水性良好，对水蒸气扩散的抵抗力和机械性能较差，但对CO2和O2具有良好的屏障作用，即使在较低的相对湿度下也具有高效的O2阻隔性能。Sharma 等[56]研究发现以有机酸为交联剂的芝麻分离蛋白（SPI）涂膜具有良好的防水性，能够较好地保持鲜切菠萝品质。此外，Yousuf 等[57]发现大豆分离蛋白涂膜与蜂蜜的协同作用可提高鲜切菠萝中酚类化合物的保留率，抑制微生物生长，且以150 mL H/L 的H2O+50 g SPI/L的H2O 效果最好。

2.2 保鲜剂保鲜

许多天然或合成的防腐剂、抑菌剂、褐变抑制剂等早已被用于延长鲜切果蔬的保鲜期，但化学保鲜难以控制使用条件和浓度，使经处理后的鲜切果蔬的风味和品质极易受到不良影响[58]。Liu 等[21]将菠萝切片浸泡在含10%蔗糖的溶液中2 min，可降低鲜切菠萝的呼吸速率、乙烯量并延缓整体感官的恶化，但对微生物生长的抑制效果不明显。覃海元等[59]研究发现，柠檬酸、异抗坏血酸钠处理虽对鲜切菠萝呼吸速率影响不大，但在保持产品色泽、抑制代谢活动和减缓果肉组织软化方面，与柠檬酸相比，异抗坏血酸作用效果更好。窦同心等[60]研究表明诺福水处理可明显抑制微生物的生长，且采用质量分数1%的抗坏血酸处理可显著减缓果肉的褐变和硬度的变化。González 等[61]将鲜切菠萝分别在异抗坏血酸、抗坏血酸、乙酰半胱氨酸中浸泡后，在10 ℃下贮存14 d，显著降低了鲜切菠萝的褐变和腐烂程度。程顺昌等[62]采用0.005%ClO2处理能有效延缓褐变和营养物质的流失，并发现其钠盐处理效果更佳，经过200 mg/L NaClO处理的鲜切菠萝可将贮藏期延长至10 d[37]。虽然钙盐可较好维持鲜切果蔬硬度，但经CaCl2溶液处理后的鲜切菠萝在（4±1）℃下保存一段时间后，贮藏期结束时L*值较小，a*值较大，对菠萝果肉颜色有负面影响[63]。1-MCP 是常用保鲜剂，可有效地抑制乙烯的生成，但对微生物、色泽变化影响不大。Bernardino 等[64]采用1 μL/L 的1-MCP 处理鲜切皇后菠萝在5 ℃下贮存，在第4 d时，顶空乙烯的含量降低了约40%，但对微生物并无显著影响。此外，Rocculi 等[65]发现将1-MCP 结合气调保鲜在富N2O 环境下处理鲜切菠萝，对抑制其呼吸作用、产生乙烯速率以及延缓其软化作用具有正联合效应。

2.3 熏蒸处理

熏蒸处理保鲜是将保鲜剂雾化或者蒸发成雾状液滴，使其均匀附着在鲜切果蔬表面，使其各部位起到同样的保鲜效果。朱萍等[58]通过响应面法优化得到鲜切菠萝的乙醛熏蒸最佳条件为2.5 mL/kg、30%乙醛、熏蒸5 h，此法可有效减缓褐变、组织软化以及营养物质的损失，但缺点是会加速鲜切菠萝汁液的流失。

3 生物保鲜技术

植物精油是从草本植物的各种器官中所萃取出的芳香物质，分子小、难溶于水且易挥发。这类天然物质具有绿色安全、低毒低残留、有一定的抑菌性且不易产生抗药性的特点，常用于果蔬的保鲜。Bitencourt 等[66]研究发现经薄荷精油处理后的鲜切菠萝具有一定的抑菌效果，可滴定酸度、pH 值和质地不受涂层和贮藏时间的影响（P>0.05）。季悦和Martinez-Ferrer 等[67-68]研究表明茉莉酸甲酯精油处理后可促进总酚和总黄酮的积累，抑制TA、TSS 的下降，提高抗氧化活性，但对其色泽、硬度和菌落总数无显著影响（P>0.05）。除单一精油处理外，还常常加入多糖类载体物质。相关研究[69]表明百里香精油抑菌效果最好，牛至精油次之。冯可等[43]将壳聚糖涂膜与牛至精油复配，发现该处理可减缓组织软化、维持营养物质、延长其货架期。Nima 等[70]研究发现高浓度（0.5%）柠檬精油虽抑菌效果更好，但其会显著降低鲜切菠萝硬度、口感、质地和整体接受度，综合考虑得到可食性涂膜为柠檬草（0.3%）、海藻酸钠（1.29%）、甘油（1.16%）和葵花籽油（0.025%）时对鲜切菠萝保鲜效果更佳。姚成龙等[71]研究发现红秋葵果胶-小茴香精油可食性膜可抑制微生物生长，其抑菌效果与小茴香添加量成正比，且以60 μL/mL 的小茴香精油可食性膜对鲜切菠萝抑菌效果最好。然而，由于大多数精油味道浓烈，会影响鲜切果蔬原有特征香气，甚至产生令人不愉快的气味，使其作为食品防腐剂的应用受到限制。

4 展望

当前，国内外有关鲜切菠萝的保鲜技术主要包括物理、化学和生物保鲜技术，如低温保鲜、臭氧处理、气调包装、光照处理、涂膜保鲜和保鲜剂处理等。虽然单一的物理保鲜、化学保鲜和生物保鲜能有效地抑制鲜切菠萝的微生物繁殖、延缓褐变和减少软化，但效果仍有局限性。随着人们对鲜切果蔬安全性和新鲜度的要求越来越高，充分融合各保鲜技术优点的保鲜方法，能更好体现物理、化学和生物保鲜的协同增效作用，应用前景十分广阔。未来的研究应集中于在栅栏技术背景下开发温和的加工和保鲜技术，既能保持新鲜的特性，又不损害其安全性和完整性，同时延长最终鲜切果蔬产品的货架寿命。此外，一些新技术的应用仍处于早期发展阶段，仅存在于实验室层面，这需要在未来的工作中进行大规模的试点和工业试验，对一些新技术的潜在毒性和综合风险进行评估，确保食品的安全性。今后也可着重探究各种保鲜技术的作用机制，持续开发出环境友好型的鲜切菠萝保鲜技术。