楊文晶，宋莎莎，董福，董萍,3，許泰百，段懿菲，馮敘橋*

1(渤海大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 錦州，121013) 2(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，遼寧 沈陽，110866) 3(遼寧新大地食品飲料有限公司，遼寧 沈陽，110168)

?

5種高新技術(shù)在果蔬加工中的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景

楊文晶1，宋莎莎1，董福2，董萍2,3，許泰百1，段懿菲1，馮敘橋1*

1(渤海大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 錦州，121013) 2(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，遼寧 沈陽，110866) 3(遼寧新大地食品飲料有限公司，遼寧 沈陽，110168)

摘要果蔬中含有大量水分、碳水化合物及其他營養(yǎng)成分，還含有很多活性物質(zhì)，因此不耐貯藏，容易腐敗，且加工時(shí)部分營養(yǎng)物質(zhì)及活性物質(zhì)容易損失。隨著人們對(duì)果蔬加工品品質(zhì)要求的提高，傳統(tǒng)加工技術(shù)已不能滿足對(duì)果蔬加工的要求。能最大限度保持果蔬品質(zhì)和營養(yǎng)成分的高新技術(shù)的探索與應(yīng)用已成為果蔬加工業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)。文中闡述了超微粉碎技術(shù)、超聲波技術(shù)、微波加工技術(shù)、膜分離技術(shù)、超臨界萃取技術(shù)5種高新技術(shù)的作用原理及其在果蔬加工中的應(yīng)用現(xiàn)狀，分析了高新技術(shù)在果蔬加工中的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞高新技術(shù)；果蔬加工；應(yīng)用

隨著科技的進(jìn)步和工業(yè)水平的提高，食品工業(yè)高新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用已成為其發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。利用高新技術(shù)加工食品不僅可以有效提高食品原料的利用率，提高加工深度，而且可進(jìn)一步改善食品品質(zhì)，開發(fā)出新型、高附加值產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)食品工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，從而不斷滿足人民群眾對(duì)食品品質(zhì)的高要求[1]。

果蔬產(chǎn)品含水量高，易腐敗變質(zhì)，而且傳統(tǒng)的腌制、干制、罐裝等加工方式易造成營養(yǎng)物質(zhì)及活性成分的損失，已經(jīng)不能滿足人們對(duì)果蔬加工品品質(zhì)的要求。利用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，使果蔬加工技術(shù)水平更上一層樓，是我國果蔬加工發(fā)展的必由之路。高新技術(shù)在果蔬加工業(yè)中的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，如微膠囊技術(shù)(microencapsule technology，MT)、分子蒸餾技術(shù)(molecular distillation technology，MDT)及發(fā)酵工程技術(shù)(fermentation engineering technology，F(xiàn)ET)等[2-5]。本文概述了超微粉碎技術(shù)(superfine grinding technology，SGT)、微波加工技術(shù)(microwave processing technology，MPT)、超聲波技術(shù)(ultrasonic technology，UT)、膜分離技術(shù)(membrane separation technology，MST)和超臨界萃取技術(shù)(supercritical fluid extraction，SCFE)5種高新技術(shù)在果蔬加工中的應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展前景。

1SGT

所謂SGT，就是將物料顆粒粉碎到粒徑在10 μm以下的粉碎技術(shù)[6]。SGT已廣泛應(yīng)用于生物技術(shù)、食品、化工、醫(yī)藥、化妝品、農(nóng)藥等領(lǐng)域[7]。在果蔬加工中，這種技術(shù)主要用于果蔬加工副產(chǎn)物的加工及果蔬粉的粉碎處理。

1.1加工果蔬粉

許多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)成功應(yīng)用SGT開發(fā)了許多新型食品產(chǎn)品，如美國、日本等市售的凍干水果粉、海帶粉、花粉、超低溫速凍龜鱉粉等均經(jīng)過SGT加工[8]。采用SGT加工果蔬粉，可改善其特性，使口感更佳爽滑，有效保持果蔬本身的營養(yǎng)特性(表1)。王萍[9]等以真空冷凍-變溫壓差膨化干燥聯(lián)合干燥后的菠蘿蜜為原料制備粗粉，采用超微粉碎機(jī)進(jìn)行不同時(shí)間的超微粉碎，研究了超微粉碎時(shí)間對(duì)菠蘿蜜超微全粉品質(zhì)的影響。研究表明，超微粉碎時(shí)間對(duì)菠蘿蜜粒徑的影響較小，經(jīng)5 min 粉碎后即可達(dá)到超微粉的要求；菠蘿蜜粉的溶解性指數(shù)和持水力隨超微粉碎時(shí)間呈上升趨勢(shì)，類胡蘿卜素和VC含量與超微粉碎時(shí)間呈反比，當(dāng)粉碎時(shí)間分別為5 min與10 min時(shí)，類胡蘿卜素分別為1.74、1.58 mg/100 g，VC分別為12.32、10.61 mg/100 g。此外，不同的超微粉碎方式對(duì)產(chǎn)品的粒度等理化性質(zhì)也有一定影響。如杜云英[10]等分別用干法粉碎與濕法粉碎處理木薯，結(jié)果表明2種方法單獨(dú)使用都有缺陷，濕法粉碎顆粒粒徑比干法粉碎更小，顆粒表面光滑；但干法粉碎樣品的溶解度和透明度優(yōu)于濕法，而膨脹度低于濕法。這些研究表明，在應(yīng)用SGT加工果蔬粉時(shí)，要根據(jù)果蔬的具體情況以及所需產(chǎn)品的特性，選擇不同的粉碎方法和設(shè)置不同的超微參數(shù)，這樣才能減少營養(yǎng)成分的損失，達(dá)到最好的效果。

表1　超微粉碎技術(shù)在果蔬粉加工中的應(yīng)用

1.2在果蔬副產(chǎn)物加工中的應(yīng)用

在果蔬加工過程中往往會(huì)產(chǎn)生許多副產(chǎn)物，如果皮、果核、果籽、根、莖、葉等，這些副產(chǎn)物如果不能利用，不僅造成浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成影響。果蔬加工副產(chǎn)物中含有很多營養(yǎng)物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、膳食纖維、維生素、果膠等，這些物質(zhì)的開發(fā)利用成為果蔬加工研究的重點(diǎn)。對(duì)這些副產(chǎn)物進(jìn)行超微粉碎，可以滿足人們對(duì)膳食纖維、礦物質(zhì)等營養(yǎng)的需求，如水果的皮、核等丟棄物經(jīng)超微粉碎制成產(chǎn)品，可進(jìn)一步提高其中營養(yǎng)物質(zhì)的有效利用。表2列舉了蘋果皮渣、葡萄籽、苦瓜渣經(jīng)超微粉碎后的應(yīng)用效果。

表2　SGT在果蔬副產(chǎn)物加工中的應(yīng)用

1.3SGT的發(fā)展前景

促進(jìn)食品工業(yè)的深加工，提高產(chǎn)品附加值已成為社會(huì)和企業(yè)的共識(shí)。SGT作為一種高新技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，尤其應(yīng)用在在保健食品和功能性食品中，可進(jìn)一步提高其保健和功能作用，因此該技術(shù)也被國際食品業(yè)公認(rèn)為21世紀(jì)十大食品科學(xué)技術(shù)之一[18]。隨著食品加工企業(yè)實(shí)力的不斷增強(qiáng)和市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，SGT在食品加工中將有廣闊的應(yīng)用前景。另一方面，SGT雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但存在能耗大、能量損失嚴(yán)重的問題，如機(jī)械粉碎有95%～99%的粉碎能變成熱量，故物料升溫不可避免，熱敏食品易因此而發(fā)生變質(zhì)、熔解、黏糊，同時(shí)機(jī)器粉碎能力也會(huì)降低[19]，這些問題使SGT的應(yīng)用受到一定限制。今后不僅要研究如何充分利用粒度的降低而帶來的優(yōu)勢(shì)，還要對(duì)最適粒度范圍進(jìn)行研究，以達(dá)到優(yōu)勢(shì)最大化的目的[20]?，F(xiàn)階段的首要任務(wù)是優(yōu)化設(shè)備，制造出更加精良、高效、節(jié)能的設(shè)備；同時(shí)研究將多種粉碎方式結(jié)合應(yīng)用以滿足更多物料的粉碎要求等。

2MPT

微波是指波長(zhǎng)范圍在1 mm～1 m，頻率在300 MHz～300 GHz之間的高頻電磁波[21]。MPT已廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中的加工、干燥、殺菌、解凍等方面[22]，在果蔬加工中也有廣泛應(yīng)用(表3)。果蔬的主要成分是水分、碳水化合物，屬于電介質(zhì)，是吸收微波的最好介質(zhì)。這些極性分子從原來的隨機(jī)分布狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐勒针妶?chǎng)的極性排列取向，這一過程促使分子高速運(yùn)動(dòng)和相互摩擦，從而產(chǎn)生熱量，起到加熱的作用[23]。

2.1加熱與殺菌

MPT在食品工業(yè)中的應(yīng)用目前主要是在加熱和殺菌2個(gè)方面。微波能夠深入到物料內(nèi)部而不靠物體本身的熱傳導(dǎo)進(jìn)行加熱，通過微波能與物料直接相互作用進(jìn)行表面與內(nèi)部一起加熱，溫度升高快，加熱所需時(shí)間短，能夠較好地保持物料中原有的色、香、味和營養(yǎng)物質(zhì)含量[24]，表3列舉了4種果蔬加工品采用微波加熱的效果。

表3　微波加熱在果蔬加工中的應(yīng)用

MPT除加熱作用外，可以在較低溫度和更短時(shí)間內(nèi)破壞微生物，可用于酸奶、飲料等的殺菌。如李卓思[29]等利用微波對(duì)鹽含量為2.5 g/100 mL、糖含量2.5 g/100 mL番茄汁進(jìn)行殺菌處理，功率為1 000 W時(shí)的殺菌效率最高，但功率越高，消耗的能源越大，因此選擇功率為550 W，溫度達(dá)到95 ℃，可取得預(yù)計(jì)的殺菌效果，番茄汁處理后的色差變化較小，且番茄紅素和抗壞血酸的含量高于功率1 000 W的處理。

2.2其他應(yīng)用

除加熱與殺菌外， MPT還可應(yīng)用于果蔬中有效物質(zhì)的提取、果蔬膨化及食品檢測(cè)中；也可利用MPT對(duì)谷物、馬鈴薯、蘋果進(jìn)行去殼去皮。如李昌文[30]等采用MPT輔助提取芹菜渣水溶性膳食纖維，浸泡時(shí)間50 min，微波時(shí)間3 min, 微波功率600 W, 料液比1∶30 (g∶mL)。此條件下,芹菜渣水溶性膳食纖維的得率達(dá)到13.13%。王衛(wèi)東[31]等研究了微波膨化獼猴桃脆片的最佳工藝：獼猴桃片的水分含量為20%、 切片厚度4 mm、微波時(shí)間62 s，在此優(yōu)化條件下得到的獼猴桃脆片膨化率為73.8%，膨化后獼猴桃脆片的水分含量為5.4%，因此會(huì)有較酥脆的口感和貯藏穩(wěn)定性。楊浣漪[32]等根據(jù)微波能加熱原理，通過正交試驗(yàn)，確定了一種板栗微波同步脫殼去皮的新方法當(dāng)微波功率為800 W， 板栗微波脫殼去皮的最佳工藝分別為：大板栗，加入量300 g，第一次微波25 s，冷卻7 min，第二次微波15 s；中板栗，加入量250 g，第一次微波15 s，冷卻6 min，第二次微波20 s；小板栗，加入量250 g，第一次微波15 s，冷卻6 min，第二次微波10 s。經(jīng)驗(yàn)證，在最優(yōu)組合條件下，大、中、小板栗的脫殼率均可達(dá)到80%以上，破仁率和熟化度則小于15%，在快速、高效去除板栗外殼和內(nèi)皮的同時(shí)，最大程度保持了栗仁原有的色澤、風(fēng)味和營養(yǎng)。

2.3MPT的發(fā)展前景

MPT應(yīng)用于食品加工中，具有節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間、提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)勢(shì)，有很好的應(yīng)用前景[33]。但是，MPT投資大，耗電量大，設(shè)備待于進(jìn)一步優(yōu)化；作用機(jī)理以及是否產(chǎn)生危害物質(zhì)的研究也有待進(jìn)一步深入，如 MPT微波的熱效應(yīng)與非熱效應(yīng)的相互關(guān)系，微波的加熱效應(yīng)會(huì)不會(huì)使加熱食品生成丙烯酰胺等有害物質(zhì)等。

3UT

超聲波為頻率高于20 000 Hz以上、有彈性的機(jī)械振蕩，由于超出人的聽覺上限，故稱為超聲波[34]。UT處理作為一種物理手段[35]，在食品工業(yè)中可用于脫氣、均質(zhì)、乳化等，還可應(yīng)用于果蔬制品生產(chǎn)檢測(cè)及安全檢測(cè)中，其檢測(cè)原理是通過測(cè)定超聲波脈沖信號(hào)經(jīng)過介質(zhì)時(shí)的聲速及振幅衰減等參數(shù)來達(dá)到檢測(cè)的目的[36]。

3.1輔助提取果蔬有效成分

目前UT在果蔬加工中的最廣泛應(yīng)用是對(duì)果蔬中的活性物質(zhì)進(jìn)行輔助提取，如多糖、多酚、黃酮類、天然色素、廢渣中油脂的提取等(表4)。

與傳統(tǒng)提取方法相比，UT輔助提取可明顯提高提取率。蔡文[37]等比較了超聲波輔助酸法及傳統(tǒng)酸法提取柚子皮中果膠的效果，確定了UT輔助提取的最佳工藝參數(shù)為：超聲波功率175 W、超聲波處理時(shí)間7 min、液料比5∶1(mL∶g)、pH值為1.20、浸提溫度85 ℃、浸提時(shí)間75 min，在此條件下柚子皮果膠得率為23.97%，比傳統(tǒng)酸提取法提高了32.58%。CORRALES[38]等在溫度70 ℃、提取時(shí)間1 h、超聲功率35 KHz條件下，從葡萄的副產(chǎn)品中提取總酚物質(zhì)，提取率約為375 μmol GAE/g，為普通提取法的2倍。

表4　超聲波技術(shù)在輔助提取果蔬中有效成分中的應(yīng)用

3.2殺菌處理

UT不僅可用于植物中有機(jī)化合物的提取[43]，還可用于殺菌，如用超聲波處理新鮮櫻桃番茄10 min，可使櫻桃番茄表面初始菌落總數(shù)降低0.96 lg CFU/g，霉菌和酵母總數(shù)降低了0.68 lg CFU/g[44]，對(duì)櫻桃番茄起到了保鮮作用；林永艷[45]等比較了不同清洗方法對(duì)鮮切雞毛菜的清洗效果，結(jié)果表明采用超聲波清洗的鮮切雞毛菜細(xì)菌總數(shù)最少，為103.485CFU/g，臭氧水次之，為103.6CFU/g，對(duì)照組菌落數(shù)為104.92CFU/g；用超聲波清洗的鮮切雞毛菜貯藏14 d還能為消費(fèi)者所接受，而對(duì)照組僅貯藏8 d已不能食用。栗星[46]等分別利用超聲波殺菌與傳統(tǒng)熱殺菌對(duì)橙汁進(jìn)行殺菌，2種殺菌方式的D值分別為，傳統(tǒng)熱殺菌6.2 min，超聲波4.0 min。超聲波的D值較小，說明殺滅相同數(shù)量的微生物，超聲波所用的時(shí)間較短。通過對(duì)溫度的監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)達(dá)到相同的殺菌效果時(shí)，超聲波的最終溫度為65 ℃，而熱力殺菌的最終溫度為92 ℃，即超聲波的熱效應(yīng)較低，可減少由于熱效應(yīng)對(duì)橙汁帶來營養(yǎng)損失以及品質(zhì)的不良改變。

3.3果蔬制品生產(chǎn)檢測(cè)及安全檢測(cè)

低能量超聲波不會(huì)對(duì)物料的物化特性產(chǎn)生改變，因此被作為一種聲學(xué)特性分析法，運(yùn)用于食品的無損檢測(cè)領(lǐng)域。CHENG[47]等用超聲波檢測(cè)馬鈴薯空心，馬鈴薯空心會(huì)導(dǎo)致超聲波被多次反射，根據(jù)接收到的信號(hào)強(qiáng)弱和波動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短，就可以將空心與實(shí)心馬鈴薯區(qū)分開來。此外還可以用于農(nóng)藥殘留的檢測(cè)。超聲波在食品安全分析方面主要是用于強(qiáng)化提取過程。李軍生[48]等采用超聲波法處理羅漢果提高羅漢果甜苷的提取率,使用頻率為50 kHz, 輸出功率為80 W；頻率為28 kHz，輸出功率為200、400 W的超聲波，通過檢測(cè)羅漢果甜苷的含量變化來檢測(cè)超聲波的作用效果。結(jié)果表明， 超聲波處理可以提高羅漢果甜苷的提取率。隨著超聲波輸出功率的提高，羅漢果甜苷的提取率也得到提高。

3.4UT的發(fā)展前景

UT是以聲化學(xué)為基礎(chǔ)的應(yīng)用技術(shù)，聲化學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科，在果蔬加工業(yè)中的應(yīng)用以及機(jī)理尚需深入的研究，必須針對(duì)不同果蔬的特性，正確地把握聲能與物質(zhì)間獨(dú)特的相互作用形式[49]。目前聲化學(xué)的研究正處于蓬勃發(fā)展階段，UT要廣泛應(yīng)用于果蔬加工業(yè)需要解決的主要問題是提高聲能的利用效率，提高超聲強(qiáng)化和作用的速率和程度，避免有毒中間產(chǎn)物和對(duì)生產(chǎn)不利物質(zhì)的產(chǎn)生。如果這些問題能很好解決，UT技術(shù)與傳統(tǒng)加工技術(shù)相結(jié)合，將會(huì)為果蔬加工業(yè)帶來新的活力。

4MST

MST是利用天然或人工合成的、具有選擇透過性的薄膜，以外界能量或化學(xué)位差為推動(dòng)力，對(duì)雙組分或多組分的溶質(zhì)和溶劑進(jìn)行分離、分級(jí)、提純或和濃縮的技術(shù)[50]。MST是典型的物理分離過程，無化學(xué)變化，分離條件溫和，對(duì)于性質(zhì)相似組分的分離很有優(yōu)勢(shì)，而且選擇性好，使用范圍廣，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作[51]。

4.1應(yīng)用于果蔬汁澄清、分離與濃縮

MST目前在果蔬加工中主要應(yīng)用于果蔬汁的澄清以及分離純化果蔬中的有效物質(zhì)[52]。其澄清過濾作用的主要特點(diǎn)在于：MST可以在分子范圍內(nèi)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分離；膜具有選擇透過性，它可以使流體相中的一種或幾種物質(zhì)透過，而不允許其他物質(zhì)透過。已經(jīng)研究和開發(fā)的膜分離技術(shù)有微濾(micro-filtration，MF)、超濾(ultra-filtration，UF)、納濾 (nano-filtration，NF)、反滲透(reverse-osmosis，RO)、滲析(dialysis，D)、電滲析(electro-dialysis，ED)和滲透蒸發(fā)(per-vaporation，PV)等，它們的原理及傳質(zhì)推動(dòng)力的主要差異見表5，這些分離技術(shù)已在果蔬汁加工有不同程度的應(yīng)用。

濃縮是濃縮型果汁加工中的最主要工序，傳統(tǒng)的果汁濃縮多采用蒸發(fā)技術(shù)，在高溫下果汁中的熱敏性物質(zhì)以及營養(yǎng)物質(zhì)容易受到高溫?fù)p害，且能耗與生產(chǎn)成本較高。近年來，MST在果蔬汁的過濾及澄清濃縮和有效成分的提取、純化等方面的應(yīng)用獲得了顯著效果。經(jīng)MST澄清濃縮后的果蔬汁，品質(zhì)更加良好，果蔬汁中的色素(番茄紅素、辣椒紅素等)流失率也相對(duì)減少，口感更好，營養(yǎng)物質(zhì)更加容易吸收，應(yīng)用例見表6。

表5　主要膜分離方法特征、原理[53]

表6　MST在果蔬汁澄清濃縮的應(yīng)用舉例

4.2MST的發(fā)展趨勢(shì)

MST是建立在高分子材料學(xué)基礎(chǔ)上的新興邊緣學(xué)科的高新技術(shù), 被譽(yù)為是20世紀(jì)末至21 世紀(jì)中期最有發(fā)展前途、甚至?xí)?dǎo)致一次工業(yè)革命的重大生產(chǎn)技術(shù)。MST雖然很早就開始了研究開發(fā)，但是至今仍有很多問題沒有解決，如當(dāng)分離膜的表面帶有可離解基團(tuán)時(shí)，容易與被分離溶劑的溶劑分子相互作用，使分離膜受到污染[59]，分離效果大大降低，同時(shí)造成浪費(fèi)。今后研究的主要方向是加強(qiáng)對(duì)新型膜材料和膜結(jié)構(gòu)、新型的膜分離過程、具有吸附和催化功能膜結(jié)構(gòu)的開發(fā)、膜過程與生物、物理、化學(xué)過程的結(jié)合等[60]。

5SCFE

SCFE技術(shù)是利用超臨界條件下的流體作萃取劑，從液體或固體中萃取出某些成分并進(jìn)行分離的技術(shù)[61]，其萃取劑稱為超臨界流體。超臨界流體是指物質(zhì)的一種特殊流體狀態(tài)，是熱力學(xué)狀態(tài)處于臨界點(diǎn)之上的流體，臨界點(diǎn)是氣、液界面剛剛消失的狀態(tài)點(diǎn)[62]。SCFE是一種獨(dú)特，高效，清潔的新型提取、分離手段，在食品工業(yè)中已經(jīng)得到了一定應(yīng)用[63]。CO2是SCFE常用的超臨界流體，具有適合萃取熱不穩(wěn)定的化合物、安全性好、容易獲得、適合萃取低極性和非極性的化合物等優(yōu)勢(shì)，因此果蔬加工中常用CO2作為萃取劑。

5.1提取果蔬活性成分

SCFE可對(duì)果蔬中的特定成分(如沙棘果中的沙棘油、咖啡豆中的咖啡因等、果皮中的精油、果蔬汁中的芳香成分等)和天然色素(如辣椒素、花青素等)[64]進(jìn)行萃取。具有提取時(shí)間短、提取效率高等優(yōu)勢(shì)。

Blanka[65]等分別采用SCFE及索氏提取法提取日本虎杖(polygonumcuspidatum)中的白藜蘆醇(resveratrol)、白藜蘆醇苷(polydatin)及大黃素(emodin)，對(duì)提取效果進(jìn)行了比較。提取條件為臨界壓力40 MPa、臨界溫度100 ℃、提取時(shí)間45 min；索氏提取法的提取時(shí)間為4 h。結(jié)果顯示索氏提取法的提取時(shí)間比SCFE多5倍，SCFE活性物質(zhì)的提取量是索氏提取的2.5倍。為了提高葡萄皮中活性物質(zhì)的提取率，GHAFOOR[66]等運(yùn)用響應(yīng)面法得出了SCFE的最佳提取工藝條件：臨界溫度45～46 ℃和臨界壓力16.3～16.8 7 MPa，在此工藝條件下葡萄皮中幾種活性成分的提取量分別為：總酚含量2.156 mg GAE/100 mL(以沒食子酸表示)、抗氧化物質(zhì)1.628 mg/mL、總花青素1.176 mg/mL。CLUDIA[67]等采用SCFE萃取葡萄籽中的油脂，研究了不同壓力(18、20、22 MPa)、溫度(313.15、323.15 K)條件下提取率的變化，得出了隨著溫度和壓力的升高，提取率升高的結(jié)論。這些研究表明，在應(yīng)用SCFE進(jìn)行果蔬活性成分提取時(shí)，要根據(jù)提取物的不同特點(diǎn)來選擇合適的條件，以盡可能提高提取率。

5.2SCFE的發(fā)展前景

目前我國對(duì)SCFE研究的重點(diǎn)主要是天然資源的深加工方面，尚未能在較多食品企業(yè)大規(guī)模的生產(chǎn)加工中應(yīng)用，主要問題在于萃取過程基本熱力學(xué)模型缺乏、物質(zhì)在超臨界流體中的溶解度和相平衡基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不足、設(shè)備不完善、投資和運(yùn)行成本較高等[68]，因此仍有待于進(jìn)一步研究與完善。盡管如此，SCFE具有的純凈、安全、穩(wěn)定以及能夠很大限度地保持分離物質(zhì)的生物活性、提取率高等優(yōu)點(diǎn)，使其成為代表著高新提取分離技術(shù)的發(fā)展方向。

6小結(jié)

隨著食品工業(yè)的快速發(fā)展，上述高新技術(shù)表現(xiàn)出前所未有的優(yōu)勢(shì)，但是要產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用這些高新技術(shù)還不同程度存在著一些目前尚未能解決的難題，還需要不斷探索。表7總結(jié)了上述5種高新技術(shù)的利弊及可能的解決辦法。

表7　五種高新技術(shù)的利弊及研究改進(jìn)方向

現(xiàn)代食品工業(yè)為滿足人們的營養(yǎng)和消費(fèi)需求，在追求安全、方便的同時(shí)，更加注重營養(yǎng)成分的完整保存。傳統(tǒng)食品加工技術(shù)難以適應(yīng)現(xiàn)代食品加工業(yè)的發(fā)展，不能滿足開發(fā)新產(chǎn)品的需求。因此，依靠先進(jìn)的高新技術(shù)將是食品工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，高新技術(shù)已展現(xiàn)出的廣闊應(yīng)用前景和食品工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展方向，相信高新技術(shù)一定能在果蔬加工領(lǐng)域展現(xiàn)出前所未有的優(yōu)勢(shì)，成為促進(jìn)食品工業(yè)不斷向前發(fā)展的動(dòng)力之一。

參考文獻(xiàn)

[1]葉春. 高新技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 江蘇調(diào)味副食品, 2007, 24(3): 6-9.

[2]王晉. 食品生物技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 科技風(fēng), 2013(20): 109.

[3]洪柯江, 滕斌, 李宜. 微膠囊技術(shù)及其在農(nóng)產(chǎn)品加工領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].中國農(nóng)機(jī)化, 2010(2)：60-64.

[4]曹建蘭, 盧俏, 張煜. 分子蒸餾技術(shù)純化辣椒堿類物質(zhì)的工藝條件優(yōu)化[J]. 食品科學(xué), 2014, 35(12): 60-64.[5]呂寒冰, 張明昊. 現(xiàn)代生物技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用及展望[J]. 生物技術(shù)世界, 2015(6): 70.

[6]魏鳳環(huán), 田景振, 牛波. 超微粉碎技術(shù)[J]. 山東中醫(yī)雜志, 1999, 18(12): 559-560.

[7]GAO Y J, ZHANG M, CHEN G F, et al.Effect of micronization on physicochemical properties of small yellow croaker skull[J]. Advanced Powder Technology, 2013，24(6):1-7.

[8]尹州. 超微粉碎技術(shù)及其在食品加工中的應(yīng)用[J]. 食品工程, 2011(20): 171-173.

[9]王萍, 陳芹芹, 畢金峰, 等. 超微粉碎對(duì)菠蘿蜜超微全粉品質(zhì)的影響[J]. 食品工業(yè)科技, 2015(1): 144-148.

[10]杜云英, 何小維, 譚輝. 干濕法微粉碎對(duì)木薯淀粉理化性質(zhì)的影響[J]. 糧油加工, 2010(2): 56-60.

[11]徐中岳, 羅志剛, 羅小維. 濕法超微粉碎對(duì)木薯淀粉理化性質(zhì)的影響[J]. 中國粉體技術(shù), 2009, 15(6): 26-29.

[12]ZHANG L H,XU H D, LI S F. Effects of micronization on properties of Chaenomeles sinensis Koehne fruit powder[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2009,10(4): 633-637.

[13]ZHANG Z P, SONG H G,PENG Z, et al. Characterization of stipe and cap powders of mushroom prepared by different grinding methods[J]. Journal of Food Engineering, 2012,109(3):406-413.

[14]范明月, 吳昊, 張宏斌, 等. 超微南瓜粉物化特性及抗氧化活性的研究[J]. 中國食品學(xué)報(bào), 2014, 14(2): 67-71.

[15]劉素穩(wěn), 李軍, 趙玉華, 等. 干法超微粉碎對(duì)蘋果渣纖維物性的影響[J]. 河北科技師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2012, 26(1): 19-25.

[16]胥佳, 魏嘉頤, 李錦麟, 等. 超微粉碎處理對(duì)葡萄籽中原花青素和脂肪酸成分的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2011, 27(17): 92-97.

[17]于濱, 和法濤, 葛邦國, 等. 超微粉碎對(duì)苦瓜渣理化性質(zhì)與體外降糖活性的影響[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2014, 45(2): 233-238.

[18]郭武漢, 關(guān)二旗, 卞科. 超微粉碎技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 糧食與飼料工業(yè), 2015(5): 38-40.

[19]向智男, 寧正祥. 超微粉碎技術(shù)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 食品研究與開發(fā), 2006, 27(2): 88-102.

[20]郭武漢, 關(guān)二旗, 卞科. 超微粉碎技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 糧食與飼料工業(yè), 2015(5): 38-40.

[21]CHANDRASEKARAN S, RAMANATHAN S, BASAK T. Microwave food processing[J]. Food Research International, 2013, 52: 243-261.

[22]薛丁萍, 徐斌, 姜輝, 等. 食品微波加工中的非熱效應(yīng)研究[J]. 中國食品學(xué)報(bào), 2013, 13(4): 143-148.

[23]王慶志, 孫平. 微波技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 河北農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008, 12(12): 54-55.

[24]安瑜. 果蔬干燥新技術(shù)及存在的問題[J]. 食品工程, 2013(2): 9-11.

[25]PIERRE A P, ANDREA L, MARIBEL A, et al. Minimal processing of a Granny Smith apple purée by microwave heating[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2009,10(4): 545-550.

[26]SEYHUN N, RAMASWAMY H, SUMNU G, et al. Comparison and modeling of microwave tempering and infrared assisted microwave tempering of frozen potato puree[J]. Journal of Food Engineering, 2009, 92(3): 339-344.

[27]楊麗瓊, 陳麗蘭, 閆志農(nóng), 等. 不同熱處理方式對(duì)核桃仁品質(zhì)特性的影響[J]. 食品工程, 2012(36): 86-89.[28]芮漢明, 錢慶銀, 張立彥. 微波加熱對(duì)蘋果罐頭品質(zhì)的影響[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2013, 29(7): 1 645-1 650.

[29]李卓思, 劉世雄, 程裕東. 番茄汁的微波殺菌工藝研究[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010(7): 104-106,109.

[30]李昌文, 縱偉, 趙光遠(yuǎn), 等. 微波輔助提取芹菜渣水溶性膳食纖維工藝條件研究[J]. 食品工業(yè), 2015, 36(3): 49-52.

[31]王衛(wèi)東, 楊毅,劉全德, 等. 微波膨化獼猴桃脆片工藝的優(yōu)化[J]. 食品工業(yè)科技, 2014, 35(20): 299-302.

[32]楊浣漪, 張國華, 吳詩榕, 等. 微波輔助板栗脫殼去皮的技術(shù)研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2014, 35(21): 269-272.

[33]CRISTINA L, TIMOTHY J M. Microwave and ultrasonic processing: Now a realistic option for industry[J]. Chemical Engineering and Processing, 2010,49(9):885-900.

[34]龐斌, 胡志超. 超聲波技術(shù)在果蔬加工中的應(yīng)用[J]. 農(nóng)機(jī)化研究, 2010(4): 217-220.

[35]JAYANI C, CHRISTINE O, SANDRA K, et al. Ultrasonics in food processing—Food quality assurance and food safety[J]. Trends in Food Science & Technology, 2012, 26: 88-98.

[36]劉芳, 趙峰. 超聲波技術(shù)在食品生產(chǎn)檢測(cè)和食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)展[J]. 福建分析測(cè)試, 2008, 17(4): 27-31.

[37]蔡文, 譚興和, 張喻, 等. 超聲波輔助提取袖子皮果膠的工藝優(yōu)化[J]. 農(nóng)產(chǎn)品加工, 2013(4): 17-21.

[38]CORRALES M,TOEPFL S, BUTZ P, et al. Extraction of anthocyanins from grape by-products assisted by ultrasonics, high hydrostatic pressure or pulsed electric fields: A comparison[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2008,9(1):85-91.

[39]尹娜, 溫成榮, 葉偉健, 等. 超聲波輔助提取魔芋多酚工藝研究[J]. 糧食與油脂, 2013, 26(5): 46-48.

[40]焦巖, 常影, 余世鋒, 等. 超聲波輔助提取獼猴桃皮黃酮及其抑菌作用研究[J]. 食品科技, 2013, 38(4): 228-236.

[41]鄧祥元, 劉約翰, 高坤, 等. 超聲波輔助提取辣椒紅色素的工藝研究[J]. 食品研究與開發(fā), 2013, 34(6): 25-29.

[42]艾明艷, 陸健康, 王丹丹, 等. 沙棗種子油的超聲波輔助提取及抗氧化作用[J]. 食品研究與開發(fā), 2013, 34(10): 13-16, 111.

[43]ALEX P, DARREN B. Ultrasonic innovations in the food industry: From the laboratory to commercial production[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2008,9(2):147-154.

[44]葛枝, 丁甜, 徐玉亭, 等. 超聲波、弱酸性電位水在櫻桃番茄防腐保鮮中的應(yīng)用[J].中國食品學(xué)報(bào), 2014, 14(6): 149-154.

[45]林永艷, 謝晶, 朱軍偉, 等. 不同清洗方式對(duì)鮮切雞毛菜保鮮效果的影響[J]. 食品工業(yè)科技, 2012，33(20):306-308.

[46]栗星, 包海蓉. 超聲波對(duì)橙汁的殺菌特性研究食品科學(xué), 2008, 29(8): 346-350.

[47]CHENG Y,HAUGH C G. Detecting hollow heart in potatoes using ultra-sound[J]. Transsactions of the ASAE, 1994, 37(1): 217-222.

[48]李軍生, 何仁, 侯革非, 等.超聲波處理對(duì)提高羅漢果甜苷提取率的影響[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2004, 30(10): 136-138.

[49]蒙麗丹, 黃玭, 史昌蓉, 等. 超聲波技術(shù)在制糖工業(yè)中的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J]. 中國調(diào)味品, 2015, 40(5): 125-132.

[50]汪洋, 楊繼遠(yuǎn). 膜分離技術(shù)的探討[J]. 商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2009, 8(5): 92-94.

[51]ZHANG Y,SUNARSO J, LIU S M, et al. Current status and development of membranes for CO2/CH4separation: A review[J]. International Journal of Greenhouse Gas Control, 2013, 12: 84-107.

[52]劉志強(qiáng), 張初署, 孫杰, 等. 膜分離技術(shù)純化花生衣中的原花色素[J]. 食品科學(xué), 2010, 30(20): 183-186.

[53]韓虎子, 楊紅. 膜分離技術(shù)現(xiàn)狀及其在食品行業(yè)的應(yīng)用[J]. 食品與發(fā)酵科技, 2012, 48(5): 23-26.

[54]劉智鈞,王曉敏,胡秀沂,等.膜分離技術(shù)在菠蘿汁加工中的應(yīng)用研究[J].食品工業(yè)科技,2009,30(3):113-116.

[55]CASSANO A, DRIOLI E, GALAVERNA G. Clarification and concentration of citrus and carrot juices by integrated membrane processes[J].Journal of Food Engineering, 2003, 2(57): 153-163.

[56]GALAVERNA G, ILVESTRO G D, CASSANO A, et al. A new integrated membrane process for the production of concentrated blood orange juice: effect on bioactive compounds and antioxidant activity[J]. Food Chemistry, 2008, 106(3): 1 021-1 030.

[57]史曉博, 熱合滿·艾拉. 膜分離技術(shù)純化番茄皮色素提取液的研究[J]. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 33(3): 240-243.

[58]李祝, 谷靜靜, 李猷, 等. 南瓜多糖清潔生產(chǎn)提取工藝研究[J]. 廣州化工, 2011, 39(16): 93-94.

[59]侯琤斐, 任虹, 彭乙雪, 等. 膜分離技術(shù)在食品精深加工中的應(yīng)用[J]. 食品科學(xué), 2012, 33(13): 287-291.

[60]王戩, 李延輝. 現(xiàn)代食品工程高新技術(shù)在乳品工業(yè)中的應(yīng)用[J]. 食品研究與開發(fā), 2007, 128(5): 152-154.

[61]王菊, 李春, 劉曉華, 等. 超臨界萃取分離技術(shù)及其在精細(xì)化工領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 應(yīng)用科技, 2009, 17(14): 18-20.

[62]周也, 田震, 王麗雯. 超臨界萃取技術(shù)研究現(xiàn)狀與應(yīng)用[J]. 山東化工, 2012, 41(5): 37-39.

[63]方立. 超臨界萃取技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 化學(xué)推進(jìn)劑與高分子材料, 2009, 7(4): 34-36, 48.

[64]宿光平. 超臨界CO2萃取技術(shù)提高辣椒紅色素品質(zhì)的研究[J]. 中國食品添加劑, 2013(3): 148-151.

[65]BLANKA B, MARTIN A, PETRA P, et al. Supercritical fluid extraction of piceid, resveratrol and emodin from Japanese knotweed[J]. The Journal of Supercritical Fluids, 2010,51(3): 325-330.

[66]GHAFOOR K, PARK J, CHOI Y H. Optimization of supercritical fluid extraction of bioactive compounds from grape peel by using response surface methodology[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2010,11(3):485-490.

Application and developmental prospect of high and new technologies for fruit and vegetable processing

YANG Wen-jing1, SONG Sha-sha1, DONG Fu2,DONG Ping2,3, XU Tai-bai1, DUAN Yi-fei1, FENG Xu-qiao1*

1(College of Food Science and Technology,Bohai University, Jinzhou 121013, China) 2(College of Food Science.Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China) 3(Food & Beverage Co, Ltd, Shenyang 110168, China)

ABSTRACTFruits and vegetables contain a lot of moisture, carbohydrates and other nutrients with many active ingredients as well. This characteristic renders them hard to be stored and easy to corrupt. Nutrients and active ingredients in fruits and vegetables are prone to loss when they are processed. With the increased quality requirements for processed fruits and vegetables, traditional processing technologies are not satisfied. The exploration and application of high and new technologies in fruits and vegetables processing industry have become an efficient solution to resolve quality related problems. This mini-review paper expounds the principle of the superfine grinding technology, ultrasonic technology, microwave processing technology, membrane separation technology, and supercritical fluid extraction technology and introduces the status quo of their application in fruits and vegetables processing. Meanwhile, their developmental prospect for fruits and vegetables processing are envisioned so that references can be provided for new product exploration and new technology application in fruits and vegetables processing.

Key wordshigh and new technology; fruits and vegetables processing; application

收稿日期：2015-06-26，改回日期：2015-10-14

基金項(xiàng)目：遼寧省科技廳農(nóng)業(yè)攻關(guān)及成果產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目(2011205001)；渤海大學(xué)人才引進(jìn)基金項(xiàng)目(BHU20120301)

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201604046 10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201604047

第一作者：碩士研究生(馮敘橋教授為通訊作者，E-mail：feng_xq@hotmail.com)。