低污染+零残留的蔬果保鲜术 永续安全的采后处理技术-物理性防治

zpgnetdisk2022-09-30点点分享344

长期贮藏蔬果应于冷藏库贮放并整齐排列。


蔬果贮藏期的病虫害防治当中,物理处理技术是生活中最常使用的,举凡一般家里的冰箱,到国际贸易检疫处理,都可以看得到物理性采后处理技术的应用。常见的物理处理技术有低温处理、热处理、高周波处理、微波射线、压力处理、辐射照射、气调与气变等,这些处理藉由推迟蔬果腐坏或减少病虫害孳生,提升蔬果质量。

低温贮藏是蔬果保存最普遍且最简便的手法,主要目的是降低植物与微生物的生理代谢。低温下蔬果的呼吸率下降,伴随较少的水分散失、组织老化,同时减少果皮皱缩发生,降低被病虫与病菌侵害的风险。低温同样可推迟病虫与病菌的生理代谢,多数病虫害在低温时,体内生理酵素无法正常作用,而进入潜伏或休眠状态甚至死亡。

不论是蔬果、病虫或病菌,都有最适的保存和生存温度区间,只要掌握蔬果最适温度,搭配抑制病虫害生存的温度,就能达到防治的效果。


红熟草莓贮放不当,造成微生物孳生情形。


不只是低温 高温也可延长蔬果贮藏期


热处理是利用病虫或微生物和农产品对高温耐受性的差异,以40~60℃短暂处理蔬果,抑制病虫的采后处理技术。热处理最大优点为无药剂残留问题,因此常用于果实贮藏病害防治。

除了抑制病虫害,研究发现热处理后可触发蔬果内部多种生化机制,提升防御力,如①促进苯丙氨酸裂解氨酶(L-phenylalanine ammonia-lyase,PAL)活性,促使木质素生成,形成物理阻隔防御病原菌入侵,②合成毒性的酚类化合物,抵御外源病原菌,提升防御力,③抑制乙烯生合成的酵素活性,以推迟后熟、降低果实软化。除此之外,部分农产品于贮藏前先处以热处理,能够改变细胞膜结构、提升抗氧化机制、促进热休克蛋白生成,减少或推迟寒害发生。

常见的热处理方法有温汤、热风、蒸热、高周波与微波加热等。其中温汤处理以水为导热媒介,具有最佳导热效率、易于操作的优势。

热风是吹送38~46℃空气于农产品表面,由于导热较慢、处理时间较长,约需耗费12~96小时。蒸热处理为进出口检疫最常使用的方法,主要用于消灭藏于农产品中的虫体与虫卵,透过40~50℃热空气搭配90%以上的相对湿度,相较于热风处理有更好的传导速率。

高周波与微波加热多用于农产品加工,其加热速度快、效率高。根据研究显示高周波比温汤处理快30倍的时间达到目标果温,将蔬果快速加热后,搭配温汤处理,大幅提升处理效率;微波处理是应用电磁场加热,使病原菌与虫体内物质快速震荡、加热而死亡,更有研究人员成功以微波处理减少樱桃贮藏期微生物含量,显著延长保鲜期。

给病虫害一点压力吧!

压力处理,依压力大小与处理时间,可分长期低压贮藏、短期高压或短期低压处理。低压贮藏是透过推迟蔬果老化,来维持蔬果质量,其中几项研究显示,压力处理可抑制病原菌生长,但抑制机制尚有待厘清。多数研究指出,植物组织于低压下,呼吸作用与乙烯生合成降低,加上组织外部压力较小,更利于乙烯气体扩散出来,推迟组织老化;相对而言,低压也加速了组织水分散失,因此需搭配加湿处理,避免蔬果失水。

短期低压处理采用0到100kPa(华氏度千帕,气压单位)处理2~24小时;短期高压则是采用高于大气压(标准1大气压为101.325kPa)的压力进行处理。不论是高压或低压短期处理,都有研究证明可有效减低葡萄、樱桃腐败,然而短暂压力处理作用机制尚未明朗,由于处理时间较短,科学家排除低压直接抑制病原体,或直接影响组织中乙烯浓度的可能,并推测短时间的压力处理可能引发逆境反应,影响蔬果生理特性,进而增强抗病性,详细作用机制仍有待证明。

由于压力处理设施成本高,操作上有安全疑虑,不论是高压或低压短期处理或贮藏,目前鲜食蔬果的商业应用仍较少。

动感光波杀死病虫

辐射线是由物体释放的电磁波,可分为游离辐射(α射线、β射线、γ射线、X射线等)与非游离辐射(红外线、可见光、紫外线、电波等),常用于蔬果采后处理的包括钴-60、铯-137、伽马射线、X射线和紫外线(UVC)等照射处理,能够造成生物分子DNA断裂,使微生物与虫体生存所需的蛋白质无法形成,导致死亡或丧失繁殖能力。

除了抑制病虫害外,辐射线也常用于抑制发芽、延迟蔬果后熟与改善质量,更有研究指出,紫外光可以促进植物体二次代谢物及超氧化物生成,提升对抗病虫害的防御力。

虽然辐射处理具有简便、快速的优点,但碍于成本高、国内消费者接受度低,并且相关设备受到管制等因素,国内使用较少。在国外有少数国家如美国、新西兰、澳洲等,接受他国依据安全标准采用辐射处理部分鲜果,甚至作为检疫输入条件。

我的空气我做主 调整气体让蔬果安心入眠

气调与气变处理,是透过调节空气中二氧化碳与氧气组成,降低植物代谢并抑制病虫生存的方法。气调(Controlled Atmosphere)处理通常是在大型贮藏设备中,精准的调控贮藏环境气体;气变(Modified Atmosphere)通常是在小包装中进行,以农产品本身产生的气体与包材透气性,于袋中自动调节气体组成,直到平衡。

气调贮藏仰赖有良好气密性的低温贮藏室,降低库内氧气浓度,并提高二氧化碳浓度,以维持蔬果适当贮存环境,最新的气调库更是导入监控系统,量测蔬果呼吸商(Respiratory Quotient,RQ,呼吸速率的表示法)、叶绿素荧光指标(Chlorophyll Fluorescence)以及环境的乙醇浓度(Ethanol Concentration)随时掌握蔬果新鲜度;此外,气调处理也广泛应用于运输货柜,尤其是长期海运上。近期台湾大学吴俊达副教授所开发的菠萝释迦海运技术,亦是透过气调货柜进行外销。

看不见、听不到 让你措手不及的超音波处理

超音波是高于人类可听见的声波或震动,高于20kHz(千赫兹,音波每秒钟振动次数的频率单位)的音频可称为超音波,常应用在采收后果实清洗,可以有效去除农药残留,并具有杀菌的效果。超音波清洗原理是透过机械于清洗液中制造超音波,压力驱使许多微小真空气泡产生,即所谓空穴效应,利用这些小气泡受到震荡而破裂后产生巨大冲击力,促使脏污自蔬果表面剥离,甚至破坏微生物生理构造而达到杀菌效果,搭配一般消毒液使用更是事半功倍。

除了物理性的清洁,研究指出,超音波处理可以抑制细胞壁降解酶活性、增加细胞壁稳定性,使蔬果的质地、风味及营养等维持得更久。

蔬果贮藏物理防治方法 开发趋势关注新技术

物理性防治蔬果贮藏期病虫害,不外乎是利用蔬果、病虫、病原菌对于环境因子的适应性与耐受性的差异进行防治,为追求更有效的防治效果,以达到延长贮藏期的效果,各种研究仍持续进行着,像是资材与技术的精进,或是不同技术的组合搭配,都是许多厂商所关注的新技术。

为配合现代人繁忙的生活节奏,越来越多主打方便、不须清洗、快速食用的截切蔬果商品出现。蔬果经过去皮、截切后产生的伤口,不仅提高蔬果生理化学反应,更提供病原菌生长所需的营养,加速商品腐败的速率,为了维持截切蔬果的保鲜期,截切处理厂便会结合不同技术防止蔬果败坏,国内外常用的技术包含了全程低温处理、超音波清洗、紫外光杀菌、臭氧处理、渗透压调节、可食用资材的披衣处理等,并且采用特殊的气变资材进行包装贩卖。

气变包装(Modified Atmosphere Packaging)是气调处理的延伸技术,利用包装、披覆或薄膜处理等方法,被动调控蔬果周围的气体组成,并搭配低温提供蔬果最佳的贮藏环境。气变技术开发,首先须针对蔬果呼吸速率进行调查,以了解不同蔬果的最适二氧化碳与氧气组成比例,再将建立的数据应用在包装资材开发上,调整包材透气度、透水率及密封性,利用蔬果呼吸代谢所产生的氧气与二氧化碳,以及包材通透性,使蔬果周围气体组成达到最佳平衡。

各种物理性采后处理技术都有其特性,但仅采用单一技术未必能达到最好效果,愈来愈多的研究与商业手法采用多种采后技术互相搭配,不但可延长蔬果寿命,更保障消费者购买到高质量的蔬果。

以2021年行政院农业委员会农业试验所出版的番石榴外销美国技术手册为例,外销主力「珍珠拔」番石榴运送至集货场后,以水冷或压差预冷迅速降温至果心温度12℃,预冷后采用气变包装,相较于现行包装,实验证实可增加可售率及维持较佳的质量。


「珍珠拔」以船运外销至美国,航行时间约22天,因应美国检疫要求,其中17天进行低温(1℃)检疫,确实杀死东方果实蝇、瓜实蝇等害虫,也确保不因低温使果实冻伤。运至美国后开柜检查,确认无害虫,即可运至通路上架贩卖,与贩卖业者谈妥以低温上架,透过低温维持番石榴的质量,达到延长橱架寿命的目标,若于常温下贩卖则不超过1日为原则,透过控管橱架温度与时间,以确保美国消费者买到高质量的台湾番石榴。

植物防检疫,果实蝇类是重要害虫。

蔬果自采收后到消费者手里,过程中根据不同农产品,设计一系列的采后技术处理流程,透过各种采后技术相辅相成,确保消费者可以选购美观、无毒、高质量的农产品,以守护消费者的健康及权益,此外,依照不同农产品及目标市场组合出效果更优异的采后处理组合,是未来研发努力的方向。

(参考文献请洽作者)

 


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