鮮切萵苣生理生化變化及其保鮮技術的研究進展

楊曉哲，胡文忠，姜愛麗，修志龍

1(大連理工大學 生命科學與技術學院，遼寧 大連，116024) 2(大連民族大學 生命科學學院，遼寧 大連，116600) 3(生物技術與資源利用教育部重點實驗室，遼寧 大連，116600)

鮮切蔬菜(fresh-cut vegetables)是指以新鮮蔬菜為原料，經清洗、修整(去皮)、分級、切割或切分、護色、殺菌、稱量、包裝等處理后，再經過冷藏運輸進入市場冷柜銷售，最后供消費者立即食用或者餐飲業使用的一種新型加工產品，被人們稱之為“新世紀的革命新生食品”[1]。

萵苣(Lactucasativa)又稱生菜、鵝仔菜、嘜仔菜、萵仔菜，屬于菊科萵苣屬。為1年生或2年生草本植物，葉長倒卵形，密集成甘藍狀葉球，可生食，脆嫩爽口，略甜，是一種常見葉類蔬菜[2]。萵苣含有豐富的蛋白質、纖維素、維生素和鈣、磷、鐵等礦物質，具有顯著的抗氧化、抗腫瘤和抗癌等保健功能，營養價值豐富，但是由于萵苣的葉表面積大、含水量高、組織脆嫩等特點，在采收和運輸等過程易受損傷，造成呼吸加快、傷乙烯生成速度加快、褐變、切割表面木質化以及營養成分嚴重損失等現象，而且切割使細胞破裂，易侵染各種微生物，導致產品黃化、腐爛而難以包裝貯藏，貨架期大大縮短[1]。

近幾年，國內外對鮮切萵苣的保鮮技術主要有物理保鮮、化學保鮮、生物保鮮。所有的保鮮技術都是針對以下3個方面進行研究的：第一是通過降低萵苣的呼吸強度控制其品質變化；第二是通過抑制酶促褐變，防止發生黃化；第三是防止微生物的污染，抑制微生物的生長繁殖，從而防止萵苣的腐敗變質。

1 鮮切萵苣生理生化變化

采收后的萵苣需要通過呼吸作用分解體內的有機物來維持正常的生命活動。在葉菜加工過程中，葉表面受到機械損傷，表皮細胞暴露在空氣中，導致大量的O2通過維管組織進入組織內部，體內的CO2被釋放出來，這就使得一直處于低O2、高CO2的組織細胞暴露在高O2、低CO2的環境中，從而加快呼吸強度[4]。

乙烯是一種植物生長調節劑，新鮮萵苣受到機械切割后，乙烯生成量迅速增加，稱之為傷乙烯。研究表明這種現象是由于切割誘導1-氨基環丙烷基-1-羧酸(ACC)氧化酶和合成酶活性的增加。傷乙烯的生成能夠促進體內有關萵苣成熟酶的快速合成，加快衰老速度，導致組織軟化、黃化，貨架期大大縮短[5]。據目前研究表明，機械傷害刺激和有害菌侵染等都能誘導果蔬產生乙烯，刺激誘導的防御反應蛋白基因都含有受乙烯調控的氣動元件[6]。

酶促褐變是鮮切萵苣中極易發生的現象，是鮮切果蔬行業的研究熱點，關于褐變機制的學說中最具有說服力的是酚-酚酶區域分布學說[7]。褐變的發生需要3個條件：底物(酚類物質)、酶和活性氧。在正常的組織細胞中，活性氧的生成與清除處于動態平衡，但當新鮮萵苣受到切割損傷時，這種動態平衡就會被打破，活性氧大量積累，導致膜脂發生過氧化反應，膜結構被破壞，酚類物質和酚酶接觸，結果在活性氧存在的情況下酚類物質被氧化成醌類物質而發生褐變[8]。

新鮮萵苣在切割和加工處理中，很容易受到微生物的污染從而導致腐爛。一方面，新鮮萵苣受到機械損傷后，大量的營養物質外流，為微生物的生長提供了有利的條件，加速微生物的生長繁殖；另一方面，切割后的萵苣表面積增大，暴露在空氣中，很容易受到各種微生物的污染，比如：大腸桿菌(E.coli)、沙門氏菌(Salmonella)、李斯特氏菌(Listeria)等[9]。

2 物理保鮮技術

2.1 低溫保鮮技術

溫度是影響鮮切萵苣品質的主要因素。低溫可以有效地降低呼吸強度，抑制各種氧化酶的活性，從而控制體內的生理生化反應，延緩衰老和腐敗；同時低溫能夠抑制腐敗菌的生長和繁殖，減少對有機物的分解，達到保鮮的效果。TIAN等[10]對不同貯藏溫度下鮮切萵苣的品質變化進行了研究，發現0 ℃貯藏條件下的萵苣品質良好，而20 ℃條件下的萵苣品質明顯下降，經生化分析顯示0 ℃條件下萵苣的多酚氧化酶和過氧化物酶的活性降低，抑制可溶性蛋白和糖的減少以及游離氨基酸的積聚。曹娜等[11]通過實驗比較了4 ℃和25 ℃條件下鮮切萵苣的各項生理生化指標，結果表明4 ℃環境下鮮切萵苣的品質保持較好，減緩了表面微生物的生長繁殖，顯著減少了抗壞血酸的損失，延緩了呼吸強度和色差的變化。VIACAVA等[12]研究比較了0 ℃和10 ℃貯存條件下的新鮮萵苣的保鮮效果，結果發現0 ℃條件下萵苣的抗壞血酸、葉綠素和酚類物質的降解速率大大降低，減緩了褐變現象，保鮮效果比10 ℃的更加顯著。溫度越低越有利于鮮切萵苣的保鮮，但是當溫度降低到某種程度就會發生冷害，導致貨架期大大縮短，一般在0～4 ℃條件下可以維持鮮切萵苣良好的品質，因此應用該技術時應注意溫度的控制。

2.2 氣調包裝保鮮技術

氣調包裝保鮮是通過自發或人為控制貯藏的氣體組成、濕溫度的方式，降低蔬菜的呼吸強度，減少營養成分的消耗，延緩衰老腐敗[13]。氣調包裝保鮮分為控制氣調包裝(CAP)和自發氣調包裝(MAP)，CAP是在貯藏過程中，控制選用氣體成分的濃度保持恒定；MAP是最初確定選用氣體的濃度，在貯藏過程中不再受到人為調整。徐燕新等[14]研究了不同包裝材料和不同氣體比例對鮮切萵苣貯藏過程中的品質影響，結果表明在4 ℃條件下，采用BOPP/PE包裝材料和3% O2+10% CO2氣體比例處理鮮切萵苣，可以有效抑制微生物的生長和褐變，減少維生素、葉綠素等營養成分的損失，使萵苣的保鮮期由4 d延長到14 d。XU等[15]通過研究獲得最好的包裝材料和最佳氣體比例，即用PE復合尼龍作為包裝材料，充氣比例為3%O2+10%CO2，這種組合可以有效延長新鮮萵苣的貨架期，保存期從4～5 d延長到14 d。目前，氣調包裝技術在鮮切葉菜保鮮上的應用比較廣泛，通過調節蔬菜以及污染微生物的生理代謝活動，從而達到保鮮的目的。

2.3 臭氧保鮮技術

臭氧(O3)作為一種活性氧，具有極強的氧化能力，能夠有效的抑制和殺滅鮮切蔬菜上的微生物，還能夠抑制乙烯的產生，減緩衰老過程，抑制呼吸強度，有效地降解蔬菜表面殘留的農藥等有機物。SHREYA WANI等[16]研究發現臭氧處理大大降低了新鮮葉菜上的微生物總菌落數。進一步研究發現用2 mg/m3和20 mg/m3的臭氧氣體分別對菠菜處理10 min和2 min，大大降低了大腸桿菌(E.coli)和李斯特菌(Listeriaspp.)的數量[17]。余江濤等[18]利用臭氧水結合氣調包裝處理鮮切萵苣，有效延長萵苣的貨架期，抑制了PPO的活性，維持了鮮切萵苣的水分，VC和葉綠素的含量，大大降低了微生物的數量。FARZANEH等[19]利用臭氧結合檸檬酸(CA)、氣調包裝(MAP)方法處理鮮切萵苣，結果發現在4 ℃條件下，氣體組成為5% O2+5% CO2+90% N2，1 mg/L的臭氧水，1 g/L的檸檬酸的處理效果最好，有效延長了貨架期。

2.4 電解水保鮮技術

電解水(EW)又稱氧化還原電位水、離子水。它是電解質溶液如氯化鈉溶液在電場的作用下，形成具有一定pH值、氧化還原電位(ORP)以及有效氯濃度(ACC)的功能水。根據pH值可以分為強酸性電解水AEW(pH 2～3)、微酸性電解水SAEW(pH 5.0～6.5)、中性電解水NEW(pH 7～8)、微堿性電解水SAIEW(pH 8～10)、強堿性電解水AIEW(pH 10～13)[20]。2002年，日本指定強酸性電解水和微酸性電解水為食品殺菌劑，日本食品安全委員會指定微酸性電解水作為一種食品添加劑[21]。對鮮切葉菜的加工來說，第一步的清洗過程，可以先用清水洗去泥雜物，然后用電解水進行噴洗或浸洗，在很短的時間內就可以達到很好的殺菌效果，是一種最為安全的保鮮方法。FORGHANI[22]等表明SAEW是一種安全有效的新鮮蔬菜消毒劑，在(23±2)℃下比較了蒸餾水、SAEW(pH 5.2～5.5)和US處理3 min后進行水沖洗對鮮切萵苣的殺菌效果，結果發現SAEW+US+水沖洗處理顯著抑制了微生物的生長，減少了酵母菌、霉菌、大腸桿菌和李斯特菌的數量，對鮮切萵苣具有明顯的保鮮效果。ZHANG[23]等利用不同殺菌劑：EW(4 mg/L有效氯濃度)+1% H2O2+0.6% CA組合后對鮮切萵苣的保鮮效果進行實驗，結果發現H2O2+EW的抑菌顯著，而且沒有造成感官品質的變化，延長了貨架期。LORIS[24]等研究了1 g/L NaCl溶液、1 g/L NaHCO3溶液、自來水以及各自的電解水對鮮切萵苣處理5 min后的殺菌作用，結果發現中性電解水的效果最好。GUINOMAR[25]等將中性電解水(pH 6.5)和氣調包裝技術用于鮮切萵苣的保鮮，處理后分別貯藏在4、8、13、16 ℃，包裝袋內的起始氣體組成為20.9% O2, 78% N2, 0.03% CO2，結果13、16 ℃處理組分別在13、6 d后接近無氧環境，而4、8 ℃延長至27 d后還有一定的氧氣且幾乎沒有發現大腸桿菌，從而說明中性電解水結合氣調處理可以有效抑制大腸桿菌的生長。

2.5 等離子體保鮮技術

等離子體裝置會產生紫外線、帶電粒子和活性成分等都具有殺菌作用。新鮮蔬菜在加工過程中很容易污染微生物，最終導致腐敗變質。首先，來自于加工設備、空氣和水中的各種微生物對其造成污染；其次，切割破壞了蔬菜的組織結構，組織中的營養成分外流，加上組織液中的微酸性物質，為微生物的生長繁殖提供了良好的環境，最終導致新鮮蔬菜的品質下降。其中最容易受到霉菌、細菌和酵母菌的侵染。胡文忠等[26]從鮮切萵苣中分離鑒定得到了青霉菌屬(Penicillium)、曲霉屬(Aspergillus)、枝孢屬(Cladosporium)、鐮孢屬(Fusarium)四個致腐霉菌屬。等離子體對鮮切果蔬的保鮮作用主要是這些殺菌成分通過流過菌體的細胞膜產生跨膜電勢，從而改變了細胞膜的通透性，使內部細胞質流失導致細菌死亡[27]。HAI等[28]將丁香精油與低溫等離子體組合起來用于鮮切萵苣的保鮮，在抑制大腸桿菌生長方面具有很好的效果，能夠破壞其細胞壁導致細胞內容物外流，比如核酸和ATP等。SEA等[29]研究表明低溫等離子體聯合氣調包裝技術對鮮切萵苣表面的大腸桿菌和李斯特菌具有一定的殺菌作用。

3 化學保鮮技術

3.1 有機酸

近年來，酸處理被廣泛應用于鮮切果蔬的保鮮過程中，特別是有機酸的使用，比如：檸檬酸、抗壞血酸、異抗壞血酸、草酸、L-半胱氨酸、植酸、曲酸等。抑制機理主要是酸的加入降低了反應體系的pH，而酶的最適pH為6～7，會抑制酶的活性，還能螯合酶活性中心的Cu2+，從而抑制褐變的發生[30]。BERNARDO等[31]研究發現0.1%L-Cys(半胱氨酸)能夠減少醌類物質的生成，有效降低鮮切萵苣的褐變程度，抑制其呼吸強度，保持抗氧化能力。R.B.H等[32]采用不同濃度的精氨酸水溶液(0、1、10、25、50、100、250、500 mmol/L)分別處理鮮切萵苣和蘋果，貯藏于5 ℃，結果發現用100 mmol/L的精氨酸溶液處理5 min后顯著延緩了鮮切萵苣的褐變，貯藏期長達30 d，并且沒有造成風味變化，具有明顯的保鮮效果。MARCO等[33]表明PPO與鮮切萵苣的褐變現象密切相關，并且研究發現抗壞血酸可以明顯降低鮮切萵苣PPO的活性，從而有效地抑制了褐變的發生。目前，有機酸被廣泛地用于鮮切果蔬保鮮的研究，大量研究表明有機酸處理能夠大大延長鮮切萵苣的貨架期，而且對鮮切萵苣的品質沒有不利的影響。

3.2 茉莉酸甲酯(MeJA)

茉莉酸甲酯(MeJA)是從茉莉屬素馨花香精油中分離出來的一種揮發性物質，是一種植物生長調節物質，廣泛存在于植物界中。目前有研究表明，茉莉酸甲酯等信號分子能夠誘導過氧化物的積累，改變病程相關蛋白，通過穩定酶的活性來增強植物的抗病性，從而防止植物發生病害[34]。馬杰等[35]用10 μmol/L茉莉酸甲酯處理鮮切萵苣，結果發現可以有效提高鮮切萵苣苯丙氨酸解氨酶的活性，而且總酚、類黃酮、木質素等次生代謝產物的含量也有所增加。由此可見，MeJA作為一種信號物質能夠激活苯丙烷代謝途徑，生成多酚類化合物來修復傷口，從而提高鮮切萵苣的自身修復能力和抗逆性。

3.3 其他化學保鮮劑

蓄冷劑是指利用物理或化學手段將冷量儲存起來，需要時再將冷量釋放出來。韋強等[36]選用水、 4.8%氯化鈉、10%乙酸銨和15%甲酸鈉作為蓄冷材料，研究各自的保鮮效果，結果表明用15%甲酸鈉作為蓄冷材料處理鮮切萵苣的保鮮效果最好，萵苣的失重率、腐爛率和損耗率均最低，感官品質最好。蓄冷劑以其安全、經濟、方便的優勢，在鮮切果蔬保鮮的研究領域具有很大的發展空間。

赤霉素(GA3)是一種生物活性物質，可降解、無殘留、無毒害、低成本，被廣泛地用于鮮切果蔬的保鮮和貯藏。焦莉等[37]分別用5、15、25、35 mg/L的GA3溶液處理萵苣，一方面可以保持萵苣良好的外觀品質，另一方面可以減少萵苣中水分、VC和葉綠素的損失，貯藏期長達16 d，特別是25 mg/L GA3的保鮮效果最為明顯。表明適宜濃度的赤霉素對鮮切萵苣的保鮮效果明顯，能夠延長貯藏壽命，提高貯藏品質。

3.4 復合褐變抑制劑處理

將不同褐變抑制劑進行組合，保鮮效果比單一的褐變抑制劑更顯著。孫金才等[38]通過單因素實驗確定用于鮮切萵苣的最佳殺菌組合是乙酸60 mg/L+過氧乙酸40 mg/L+過氧化氫25 mg/L，最佳護色劑組合是0.2%檸檬酸+6%抗壞血酸鈣。SHEHATA等[39]對鮮切萵苣的酶促褐變進行了研究，結果表明抑制褐變效果最佳組合為2 g/L檸檬酸+2.5 g/L硫酸鈉。ZHANG等[40]分別用1%H2O2+1%檸檬酸和1% H2O2+1%電解水處理鮮切萵苣，結果發現后者組合的效果更好，不僅減少了表面有害微生物的數量，而且對鮮切萵苣的感官和營養品質沒有太大的影響，有效延長了貨架期。羅嬋等[41]選用乳酸鏈球菌素(Nisin)、檸檬酸、雙乙酸鈉作為抑菌劑，以散葉萵苣為原材料，篩選出最佳的復配濃度，然后用復合抑菌劑清洗鮮切萵苣，結果發現250 IU/mL Nisin+0.15%檸檬酸+0.05%雙乙酸鈉的組合方式對表面的大腸桿菌、腸炎沙門氏菌以及金黃色葡萄球菌的抑菌效果最好，有效延緩了腐敗，貨架期延長至4 d。

4 生物保鮮技術

4.1 天然植物提取物

生物方法以其安全環保的優點在鮮切果蔬保鮮行業備受重視。陳州等[42]研究發現黃連、連翹提取液對鮮切萵苣具有明顯的保鮮效果，機理主要是通過抑制PPO、POD和纖維素酶的活性來減緩褐變和降低木質化程度。李銘桐等[43]分別用竹葉提取物和殼聚糖處理鮮切萵苣，結果發現竹葉提取物處理后鮮切萵苣的硬度更高，腐爛程度更低，明顯提高了貯藏品質，延長了貯藏時間。XIANG等[44]研究了丁香精油(CEO)和丁香酚(EUG) 的保鮮效果，結果發現二者都能抑制PAL、PPO、POD的活性，而且通過動力學分析發現EUG作為3種酶的競爭性抑制劑表現出劑量效應，保鮮效果更好。張林青等[45]研究了不同濃度大蒜乙醇提取液(20%、40%、60%、80%)對萵苣的葉綠素、可溶性糖、VC、有機酸含量以及保鮮期的影響，結果表明不同濃度的大蒜乙醇提取液對萵苣貯藏效果的影響也不同，其中40%乙醇大蒜提取液的保鮮效果最好，有效延長萵苣的保鮮期，改善貯藏品質。KIM等[46]比較1%蘋果酸(MA)和0.5%葡萄柚籽提取物(GSE)單獨和組合起來使用對鮮切萵苣表面微生物的抑制作用，結果表明組合的效果比單獨使用的效果更好，有效抑制了大腸桿菌、鼠傷寒沙門氏菌和單核細胞增生李斯特菌的生長，達到了顯著的保鮮效果。此外，他們還通過實驗研究表明松葉來源的精油通過抑制褐變相關酶的活性來抑制褐變的發生，這些結果表明植物提取物可以作為一種安全有效的保鮮劑來控制鮮切萵苣的質量。

4.2 可食性涂膜保鮮技術

可食性涂膜在鮮切蔬菜表面對水分和氧氣具有半透性屏障的作用[47]，能夠維持較低的氧氣濃度，從而降低呼吸強度，減緩乙烯的生成；在成膜劑中加入某些抗褐變劑和抗氧化劑，可以降低褐變和氧化程度，從而延長貨架期。目前，可食性涂膜保鮮技術成為國內外的研究熱點，研究比較多的組分主要有蛋白質、淀粉、纖維素、魔芋葡甘聚糖、甲殼素和海藻酸鈉等[48]。鄧雯瑾等[49]在殼聚糖溶液中加入表面活性劑Tween-80和百里香精油，然后將該鑄膜液涂覆在聚乙烯醇(PVA)包裝膜上，制備百里香精油乳化液抗菌涂層包裝膜，用其包裝鮮切萵苣，有效抑制了鮮切萵苣的呼吸強度、多酚氧化酶的活性以及微生物的生長，減少了VC的損失，保鮮效果顯著。DUAN等[50]研究了殼聚糖作為成膜劑分別與有機酸、無機化合物結合以及殼聚糖單獨使用時的保鮮效果，發現都能延長鮮切蔬菜的貨架期。

5 展望

由于自身組織生理特性，萵苣在采收后的加工過程中，營養成分大量流失，極易污染各種微生物，發生黃化、萎焉、組織衰老等現象，導致鮮切萵苣的品質迅速下降，大大縮短了貨架期。目前，萵苣越來越普遍地用于生食，而且人們對食品安全也越來越重視，但是，從整體上來看，國內外有關鮮切萵苣保鮮技術的研究還比較少，因此今后應重點從鮮切萵苣生理生化變化的機理出發，篩選出針對鮮切萵苣最有效的保鮮技術，基于化學保鮮技術存在諸多隱患，所以對鮮切萵苣保鮮技術的研究應朝著物理與生物相結合的方向發展，比如對天然植物中有效成分進一步進行分離鑒定，對抗菌、抗褐變等保鮮機理進行深入的研究，為天然植物提取物在萵苣保鮮上的真正實踐應用提供理論基礎。

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