陳 玥，朱陳雨，許釗琿，高 哲，郭風軍，王曉莉，聶小寶,*

（1.淮陰工學院，江蘇 淮安 223003；2.河北農(nóng)業(yè)大學，河北 保定 071000；3.國家農(nóng)產(chǎn)品現(xiàn)代物流工程技術(shù)研究中心，山東 濟南 250103）

食品保鮮與人類生活息息相關(guān)。隨著生活水平的提高和科技的發(fā)展，人們開始尋求更高效、更經(jīng)濟以及更安全的技術(shù)來進行食品保鮮。目前，國內(nèi)外已涌現(xiàn)出高壓靜電場[1]、磁場[2]、超聲波[3]、低溫等離子體[4]等諸多新型保鮮技術(shù)。作為當前研究熱門的新興保鮮技術(shù)，低壓靜電場以其成本低、節(jié)能、安全及綠色環(huán)保等優(yōu)勢[5]，得到廣泛關(guān)注。低溫冷凍是食品普遍采用的貯藏方法，其能通過有效延緩酶的活性，抑制微生物與細菌的增殖，最終達到防止食品腐敗變質(zhì)的目的[6]。但相較于低壓靜電場技術(shù)，低溫冷凍技術(shù)在維持食品原有口感與營養(yǎng)價值方面還存在一定的缺陷[7]。本文總結(jié)分析了低壓靜電場的研究現(xiàn)狀，提出了該領(lǐng)域目前存在的問題與局限性，同時對其發(fā)展與應(yīng)用進行了展望，以期為低壓靜電場技術(shù)后續(xù)的研究與應(yīng)用提供一定的參考借鑒。

1 低壓靜電場的保鮮機理及應(yīng)用

1.1 低壓靜電場的保鮮機理

低壓靜電場是一種應(yīng)用于食品保鮮領(lǐng)域的新型技術(shù)，其電壓一般小于2 500 V，電流小于0.2 mA，經(jīng)主機產(chǎn)生低頻矩形波，形成連續(xù)穩(wěn)定的低電壓，最后通電形成低壓靜電場[8]。低壓靜電場是一種無熱傳導技術(shù)，通過空間放電形成負離子環(huán)境，避免了食物與放電板之間的直接接觸，可抑制食物變質(zhì)，將微生物細胞的呼吸作用降至最低水平，阻止微生物細胞分裂，延緩微生物生長[9]。同時，低壓靜電場可以通過離子驅(qū)動來影響水蒸氣的遷移和聚集，即水分子產(chǎn)生共振現(xiàn)象，使得空氣中的水蒸氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)水，空氣濕度降低[10]，從而抑制細菌的生長繁殖，最終達到防止營養(yǎng)成分流失和維持食品原有品質(zhì)的效果。

1.2 低壓靜電場的特點及應(yīng)用

低壓靜電場技術(shù)有3個特點：首先，裝置輕巧；其次，由于低壓靜電場消耗的能量較少，使用的電壓和電流也較低，且食品無需與放電板接觸就能起到保鮮作用，安全風險較低；最后，低壓靜電場作為一種物理保鮮技術(shù)，不會造成保鮮劑的殘留，具有綠色環(huán)保且投入成本低等特點。低壓靜電場技術(shù)的以上特點，使其在保鮮領(lǐng)域備受關(guān)注。

近年來，低壓靜電場不僅在保鮮方面得到研究與應(yīng)用，在食品解凍、植物愈傷、種子萌發(fā)、細胞代謝等方面也得到廣泛的研究與應(yīng)用。在食品解凍的研究中發(fā)現(xiàn)，相較于其他解凍技術(shù)，低壓靜電場能更好地保證食品組織結(jié)構(gòu)的完整性，縮短解凍時間，有利于保持食品品質(zhì)[11]。在植物愈傷方面，張婷婷等[12]的研究結(jié)果表明，采后施加低壓靜電場處理對馬鈴薯塊莖的愈傷具有積極作用。在種子萌發(fā)方面，劉新元等[13]在研究不同強度靜電場條件下綠豆芽種子的萌發(fā)生長變化時發(fā)現(xiàn)，不同條件下的低壓靜電場對種子萌發(fā)生長有一定的影響，呈現(xiàn)促進與抑制兩種作用。在細胞代謝方面，有研究發(fā)現(xiàn)，對芽孢桿菌施加低壓靜電場可適當增強芽孢桿菌的新陳代謝[14]。

2 低壓靜電場技術(shù)在保鮮中的應(yīng)用

2.1 低壓靜電場技術(shù)在果蔬保鮮上的應(yīng)用

果蔬貯藏時，受自身氧化作用和呼吸作用的影響，腐爛速度較快，品質(zhì)下降迅速。低壓靜電場可以通過抑制果蔬的氧化和呼吸作用以達到保鮮的目的，其高效性在靈武長棗[15]、菠蘿[16]、草莓[17]等果蔬的保鮮中得到較好的驗證。李海波等[18]對楊梅施加低壓靜電場處理，發(fā)現(xiàn)低壓靜電場協(xié)同低溫處理有效保持了果實硬度，且減緩了腐爛指數(shù)與失重率的升高，該結(jié)果為楊梅的貯運保鮮提供了新的思路，對楊梅的貯運銷售具有指導意義?！嘁姟涕偃赓|(zhì)細嫩，水分含量較高，貯藏期間水分流失過高會影響其口感且導致商品性降低。有研究發(fā)現(xiàn)，臭氧處理聯(lián)合低壓靜電場可以顯著維持‘青見’柑橘貯藏品質(zhì)，減少水分流失，延長保鮮時間[19]。低壓靜電場協(xié)同低溫處理對‘貴妃’紅桃保鮮效果的研究結(jié)果表明，其能夠延緩紅桃果肉中的水分遷移和水分流失，有效維持紅桃果肉品質(zhì)，該保鮮貯藏方法簡單易操作、經(jīng)濟有效，在后續(xù)商業(yè)貯藏保鮮中有較大的潛力[20]。低壓靜電場協(xié)同低溫貯藏對果蔬的保鮮效果顯著，而低壓靜電場聯(lián)合微凍、真空、臭氧處理等其他技術(shù)對果蔬進行保鮮貯藏的研究報道也逐漸增多。如將緩釋型SO2保鮮劑與低壓靜電場相結(jié)合，能顯著降低‘紅梅杏’的褐變率和冷害程度，從而延緩口感的下降，延長貯藏時間，顯著提高‘紅梅杏’的采后貯藏品質(zhì)[21]。目前，低壓靜電場協(xié)同阻隔性包裝[22]、低壓靜電場協(xié)同低溫[23]等技術(shù)通過抑制果蔬自身的氧化與呼吸作用，有效減緩了果蔬中水分的流失，延緩了果蔬的腐敗速度，一定程度上維持了果蔬原有的色澤與口感。

2.2 低壓靜電場技術(shù)在水產(chǎn)品保鮮上的應(yīng)用

可食用水產(chǎn)品（以下簡稱水產(chǎn)品）作為國內(nèi)外食品市場上一種優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)來源，在全球美食中備受追捧。近年來，隨著我國水產(chǎn)品需求量的不斷上升，水產(chǎn)品保鮮也成為人們的研究熱點。段偉文等[24]采用低壓持續(xù)電場聯(lián)合氣調(diào)包裝對蝦肉進行處理，結(jié)果顯示，這種方法可以使蝦肉的冰藏貨架期延長8 d，同時也顯著改善了蝦肉的品質(zhì)。梁瑞萍等[25]的研究表明，低壓靜電場協(xié)同微凍保鮮技術(shù)能有效抑制生物體內(nèi)酶的活性，從而抑制微生物的繁殖，延緩水產(chǎn)品腐敗變質(zhì)，該技術(shù)為水產(chǎn)品保鮮提供了新的思路。李甜等[26]研究發(fā)現(xiàn)，在水產(chǎn)品微凍保鮮的條件下施加低壓靜電場，能有效抑制酶活性，從而達到提高水產(chǎn)品保鮮效果的目的。近期有研究表明，對帶魚施加低壓電場，能夠有效抑制貯藏過程中腐敗菌的繁殖。同時發(fā)現(xiàn)，3 kV/m 的電場強度能獲得最佳的保鮮效果，2.5 kV/m 也能取得一定的保鮮效果，而未施加電場的保鮮效果最不理想，這一研究成果為后續(xù)的保鮮技術(shù)應(yīng)用與優(yōu)化提供了依據(jù)并奠定了基礎(chǔ)[27]。此研究結(jié)論在舟山帶魚的保鮮[28]中也得到證實。除此之外，該研究還發(fā)現(xiàn)，低壓靜電場協(xié)同低溫通過降低蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞程度和失水率來有效維持食品的原有品質(zhì)。研究經(jīng)低壓靜電場和微凍聯(lián)合處理后脊腹褐蝦的品質(zhì)變化發(fā)現(xiàn)，采用聯(lián)合技術(shù)處理使脊腹褐蝦在貯藏期內(nèi)的品質(zhì)劣變得到明顯抑制，貨架期得到有效延長[29]。王杏娣等[30]研究發(fā)現(xiàn)，對微凍貯藏的竹節(jié)蝦施加低壓靜電場能有效降低酶和微生物對蝦肌肉組織的損害，使肌肉保持較好的彈性與口感，從而達到延緩其品質(zhì)變化、維持原有口感的目的，對改變傳統(tǒng)水產(chǎn)品的保鮮方式具有指導性意義。低壓靜電場技術(shù)的不斷發(fā)展與聯(lián)合保鮮技術(shù)的出現(xiàn)為水產(chǎn)品保鮮開辟了一條新的思路。

2.3 低壓靜電場技術(shù)在畜禽肉及其制品保鮮上的應(yīng)用

近年來，靜電場技術(shù)的出現(xiàn)為畜禽類肉品保鮮技術(shù)的革新提供了一定的理論依據(jù)與技術(shù)支持。低壓靜電場主要通過抑制儲藏過程中肉制品的微生物生長，降低蛋白質(zhì)的損耗來延長保鮮時間。胡斐斐等[31]對短期凍藏的豬肉施加低壓靜電場處理后，能顯著延緩凍肉劣變，改善凍肉品質(zhì)。有研究表明，通過施加低壓靜電場能有效抑制牛肉在凍結(jié)和解凍過程中肌原纖維蛋白的變性，提高肌肉的持水力[32]。另有研究表明，低壓靜電場協(xié)同冷藏可有效延緩品質(zhì)劣變，維持牛肉原有口感，這可能是因為低壓靜電場能一定程度地減少肌肉組織結(jié)構(gòu)的損傷和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，從而維持牛肉嫩滑度，達到保證食用口感的目的。還有研究認為，在牛排冷凍過程中施加低壓靜電場，可以降低牛排的汁液損失和質(zhì)構(gòu)變化，從而達到維持牛排原有營養(yǎng)成分與口感的目的[33-34]。通過不斷的深入研究、參數(shù)優(yōu)化和實踐應(yīng)用，將為低壓靜電場在畜禽領(lǐng)域的快速發(fā)展打下堅實基礎(chǔ)。

2.4 低壓靜電場技術(shù)在其他產(chǎn)品保鮮上的應(yīng)用

低壓靜電場處理技術(shù)的保鮮方式相對新穎，且研究對象越來越廣泛。吳嗣圣等[35]探索了凍結(jié)方式和貯藏條件對水蜜桃果漿品質(zhì)的影響，分別檢測了在不同加工貯藏條件下水蜜桃果漿各項指標的變化，結(jié)果表明，-18 ℃下施加靜電場凍藏的水蜜桃果漿具有更好的品質(zhì)。此外，低壓靜電場協(xié)同冷凍技術(shù)能更好地提高面筋蛋白的黏彈性和熱特性[36]。近年來，低壓靜電場技術(shù)的研究對象逐漸增多，使其具有良好的應(yīng)用前景。

3 低壓靜電場保鮮技術(shù)存在的問題

3.1 技術(shù)不成熟，應(yīng)用范圍較窄

低壓靜電場保鮮是一種新型的食品保鮮技術(shù)。相較于低溫保鮮、冷凍保鮮、微凍保鮮等技術(shù)，低壓靜電場雖然在保鮮效果上具有一定的優(yōu)勢，但其技術(shù)仍處于研究階段，且研究主要集中于果蔬、水產(chǎn)品等的保鮮，在其他保鮮領(lǐng)域的研究相對較少，需要在實踐中積累經(jīng)驗，在未來發(fā)展中不斷深化完善。

3.2 推動力不足，聯(lián)合技術(shù)研究鮮見

目前，對低壓靜電場單獨應(yīng)用于果蔬、水產(chǎn)品、畜禽保鮮等的研究較多，與其他技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用鮮見報道。在聯(lián)合技術(shù)研究方面，仍然處于瓶頸期。

3.3 全程動態(tài)管控系統(tǒng)不完備

低壓靜電場保鮮研究在節(jié)能管控、安全管控、時間節(jié)點管控等方面缺乏經(jīng)驗。全程動態(tài)管控系統(tǒng)仍然處于有待完善階段，需要時刻關(guān)注研究過程中出現(xiàn)的問題及潛在問題，不斷挖掘全面、高效的全程動態(tài)管控系統(tǒng)。

4 展望

目前，低壓靜電場保鮮能較好地保留食品原有的營養(yǎng)成分，且具有降低能源消耗、減少環(huán)境污染及安全性高等優(yōu)勢，在應(yīng)用方面具有廣闊的發(fā)展空間。鑒于低壓靜電場自身的優(yōu)缺點，其在未來的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為以下3 方面：①與其他保鮮手段相結(jié)合，如與低溫貯藏相結(jié)合可提高保鮮效果，與解凍技術(shù)相結(jié)合可有效減少汁液流失，與真空保鮮技術(shù)相結(jié)合可提高抗氧化能力、延緩衰老等。②開展低壓靜電場對果蔬、水產(chǎn)品、畜禽保鮮及微生物的系統(tǒng)研究，進而推動低壓靜電場技術(shù)的在保鮮與加工領(lǐng)域的應(yīng)用。③在利用低壓靜電場保鮮延長食品保質(zhì)期的同時，還需進行最大限度地保持食品原有營養(yǎng)成分和風味的研究。