水果加工技术研究进展

　　摘要 传统(热和机械)加工技术和相对新的(非热)加工技术对水果的风味物质和活性成分影响不同，影响的大小取决于工艺参数，如温度、时间、功率和浓度等。水果加工可延长保质期，改善质地、风味和食用性。然而，加工也会导致食品的物理化学、感官和营养特性产生不良的变化，并且产生大量废弃物。因此研究高效率、绿色环保的加工工艺和不同水果加工技术对产品质量和功能性的影响是十分必要的。

　　关键词 水果加工;风味物质;营养成分;副产物

　　基金项目 四川省科技厅定向财力转移支付项目(2017NZYZF0119);四川省科普培训项目(2019JDKP0034);攀枝花市现代特色农业产业技术体系创新团队项目(2020006)。

　　水果加工是食品加工重要的组成部分，由于水果保鲜期较短且易腐烂，所以水果加工是可以确保全年都可获得的有效方法。加热和冷冻的处理方式，仍是重要的保存和制备各种水果产品的方法。虽然有标准化的技术保证加工产品的质量，但是加工过程中不可避免地造成营养成分的损失。如何高效地获得水果加工产品，并最大限度地保留水果中风味和营养成分成为水果加工中的热门课题[1]。笔者对水果加工去皮技术、提取分离技术、灭菌保鲜技术、脱水干燥技术、包装技术、废弃物加工的研究发展进行综述，为水果加工产品的开发研究提供参考。

　　1 去皮技术

　　1.1 传统去皮技術

　　去皮是水果加工的前处理步骤，传统去皮方法有手工去皮、热力去皮、机械去皮、碱液去皮和酶法去皮等。热力去皮主要是通过热水和热蒸汽去皮。热力去皮，成本低，不会造成环境污染。热烫处理可以降低果肉分离难度，有效控制果皮褐变。随着科学技术的发展，机械去皮已经往自动化、连续化发展，Zhang[2]设计了一种基于动态控制器的甘蔗去皮机，可以实现输入、去皮和输出的自动化。机械去皮效率高，但会对水果组织细胞造成损伤，使产品的货架期品质受到影响。碱液去皮会使产品的糖分和抗氧化物质损失严重，碱液处理时间越长，浓度越低，对营养成分影响越大，但碱液处理会改善产品的颜色。碱液去皮会产生工业废水造成环境污染，所以找到最佳的碱液浓度和处理时间，如何处理去皮后的废水成为一大研究方向。酶法去皮具有节能、高效、无污染等优点，但存在酶价格昂贵、酶活易损失、酶回收困难等问题。酶法去皮一般采用高活性多糖水解酶溶液处理水果，包括果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶等多糖酶。Pagna等[3]通过测定可溶性固体、还原糖、半乳糖醛酸营养成分损失，果肉色泽变化，设计优化试验，得到最优反应酶浓度、温度、时间。

　　1.2 红外超声去皮

　　红外、功率超声去皮具有绿色环保、无废液污染等优点，一般辅助其他传统去皮方法，能有效减少物料损失，提高效率。红外去皮加热导致表皮细胞膜融化，多个细胞层塌陷以及细胞壁结构降解，继而引起果皮变松、变脆并且更容易破裂分离。付复华等[4]研究表明超声波辅助法去皮能提高去皮效率，改进酶法去皮黄桃的质量，硬度、咀嚼指数增大，酶用量、酶解时间减小。

　　2 提取分离技术

　　分离技术是水果加工中重要的操作单元，传统分离技术分为机械分离和扩散分离，机械分离主要通过离心、沉降、过滤压榨等操作实现分离。新型分离技术得益于新技术、新材料、新工艺的发展。

　　2.1 萃取分离技术

　　萃取分离具有高效节能、选择性高、可分离易氧化热敏性物质等优点。超声波和微波萃取提取效率高、提取时间短，常用于萃取水果中的酚类、花青素、黄酮等活性物质。超临界萃取能在无氧和超低温条件下进行萃取，可精制热敏性物质和易氧化物质，常被用于萃取果皮、种子中的脂肪酸和多酚易挥发性物质。Ara等[5]超临界CO 2萃取石榴果皮中的精油和挥发性物质，经过GC-MS分析和质谱鉴定，2种提取物中的主要化合物均为油酸、棕榈酸和右旋龙脑。反胶束萃取内表面的活性剂极性头之间的静电引力与蛋白质通过疏水相互作用使蛋白质在反胶束内富集，从而使水果中的蛋白质分离纯化。反胶团法萃取蛋白质主要优点：萃取率高且具有一定的选择性;操作过程方便;可以避免在非细胞环境下蛋白质的失活。有研究将葡萄酒沉淀物和葡萄籽作为原料，通过反胶束萃取得到其中的蛋白质，为水果副产物增值发展提供试验依据。双水相萃取是分离纯化蛋白质和酶混合物的一种高效经济的方法，已被用于分离和回收各种蛋白酶，具有酶活性损失小等优点。Ketnawa等[6]利用双水相萃取从菠萝皮中提取菠萝蛋白酶，使其纯度提高了3.44倍，酶活回收率为206%。

　　2.2 膜分离技术

　　膜分离具有选择性，并且产生的废物量少，能耗低，设备装置占地面积小，分离过程不使用有机溶剂，可分离处理温敏物质，绿色经济等特点。膜分离技术在果汁浓缩脱色脱苦中起到非常重要的作用。符瑞华等[7]采用旋流器耦合膜分离对糖浆进行澄清，浑浊去除率为2953%，此过程不使用化学澄清剂，减轻环境负担。Oliveira等[8]应用微滤-渗滤联用浓缩纯化西瓜中的番茄红素，通过反渗透工艺获得了番茄红素含量和抗氧化能力分别是鲜榨果汁的17.7倍和11.6倍。

　　2.3 吸附分离技术

　　吸附分离具有分离产品纯度高、可分离痕量物质等优点。高速逆流色谱分离的固定相和流动相都是液体，没有不可逆吸附，样品损失小，可分离提纯水果中的微量物质。Frighetto等[9]采用高速逆流色谱法成功分离苹果皮中的熊果酸，证明苹果汁或苹果酒中有残留的熊果酸，应用高速逆流色谱分离苹果渣中的提取物，可能是一种生产食品和医药熊果酸的有效途径。He等[10]采用高速逆流色谱法(HSCCC)对黑加仑子提取物中的微量酚类化合物进行了分离，从黑加仑中分离纯化出原儿茶酸、咖啡酸、4-羟基苯甲酸、杨梅素4种微量酚酸;结果表明，HSCCC是从水果粗提物中分离微量化合物的有效方法。吸附树脂具有吸附能力强、易解吸再生等优点，通过吸附树脂分离水果中的多酚，可以防止加工和贮藏过程中的褐变和涩味产生。Yao等[11]通过二甲基丙烯酸乙二醇酯和二乙烯基苯的聚合物为原料的大孔吸附剂可分离纯化越桔中的花青素，花色素苷的纯度约为96%，解吸率为83%。应用大孔树脂吸附还可以从水果种子分离得到皂苷，从果皮中分离得到黄酮。

　　3 灭菌保鲜技术

　　3.1 辐射杀菌技术

　　辐射杀菌穿透力强，能迅速杀死食物内部微生物，具有杀菌速度快、能耗低等優点。王华等[12]用60Co-γ射线对葡萄籽、葡萄皮粉末进行灭菌，结果表明，在有效杀菌的同时多酚、原花青素、白藜芦醇等物质没有明显变化。甲基溴被用于农作物上的线虫、真菌和昆虫的有效防治，然而，甲基溴是一种会消耗臭氧层的物质，它可能对人类健康和环境造成严重的问题。辐射不会留下任何残留物，也不会对食品消费者有害。此外，与传统的甲基溴熏蒸法相比，辐照杀菌能提供更好的水果质量。黄单胞杆菌引起的溃疡病是柑橘重要的细菌性病害之一，Song等[13]研究了X射线对柑橘表面黄单胞杆菌的影响，结果发现，X射线杀菌是消除所有黄单胞杆菌的最佳方法，在无症状感染的柑橘类水果上也是如此。由于微波辐射主要是通过热效应杀菌，所以辐射时间和功率对杀菌率、产品品质均有显著影响。新出现的微波技术能够在5～8 min杀死食品中的病原体和引起食品腐败的微生物。

　　3.2 低温等离子体杀菌技术

　　低温等离子体主要是在高能粒子、高频电磁场、自由基和紫外线的作用下使微生物的细胞被破坏，从而达到灭菌的作用。它能有效地减少玻璃、金属、织物和琼脂等材料表面的多种微生物，包括营养体、孢子、真菌、病毒和寄生虫等，研究证明低温等离子体在杀死固体和液体食品中的微生物方面是有效的[14]。食品中的维生素C有脱氧和脱氢2种，都具有生物活性。新鲜食品中维生素C主要以脱氧型存在。碱性环境、热、氧和紫外线都能促进其氧化，使其转化为脱氢型。脱氢型维生素C可被氧化或水解为二酮果酸，导致其生物活性丧失低。经低温等离子体处理后，橙汁中大部分维生素C仍具有生物活性(脱氧型和脱氢型)，不氧化为二酮果酸。低温等离子体杀菌作用成分复杂，有带电粒子(电子、正负离子)、活性物质(RS)[氧原子(O)、臭氧(O 3)、羟基(OH)、NO、NO 2]、紫外线等，在微生物的内外部结构能够与各种大分子(如膜脂、蛋白质、核酸等)发生反应，导致微生物死亡或伤害，其相互作用的化学过程极其复杂，其确切的灭活机理尚不清楚。低温等离子体对果汁中的金黄色葡萄球菌、大肠埃希氏菌和白色念珠菌具有灭活作用，显著延长其保质期。低温等离子体处理对果汁的营养、物理和化学特性几乎没有影响[15]。

　　3.3 高压脉冲电场灭菌技术

　　高压脉冲电场处理是一种广泛研究的非热杀菌技术，它利用高压脉冲发生器产生的脉冲电场对食品进行杀菌。高压脉冲电场在强电作用下使微生物细胞电穿孔而达到灭菌的效果，对果酒果汁中的酵母、大肠杆菌有明显的抑制作用，在不损失原有色泽和营养成分的情况下，可以得到较好的贮藏效果[16]。

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