鲜切红薯全营养防褐变保鲜方法与流程

本发明属于食品领域，涉及鲜切红薯的保鲜技术，尤其是一种鲜切红薯全营养防褐变保鲜方法。

背景技术：

鲜切果蔬又称切割果蔬或半加工果蔬，可供消费者直接食用，或者火锅餐饮业使用，以满足人们追求快速、天然、营养的要求。红薯富含淀粉、维生素以及抗氧化物质如多酚等，是天然的“生理碱性”食物，具有调节体内酸碱平衡、提高免疫力、促进消化和防癌等作用。红薯经过整理、清洗和切分等处理后，出现组织褐变、营养物质损失、遭受微生物侵染及产品变质等问题。

(1)红薯切分过程受到机械伤害，组织内部酶与底物(主要是绿原酸)区域化结构被破坏，伤口处极易发生褐变，影响外观。

(2)切割作用使细胞分离和破裂，汁液大量流出造成营养物质外泄。

(3)红薯切分后呼吸代谢急剧活化，鲜切表面易受到微生物侵害引起腐败，失水速率显著增加，保鲜期大大缩短。

通过检索，发现如下相关专利：

(1)cn101518279b公开了一种鲜切薯类的护色保鲜方法，将甘薯原料经去皮切片后护色液浸泡、热水漂烫并采取浸糖处理，之后真空包装冷藏，可存放10天以上未发生褐变。该专利首次采用浸糖操作进行护色，操作简单且护色效果显著。但该方法采用浸糖工艺后在甘薯表面留下糖层，不仅掩盖甘薯本身的风味，而且为微生物繁殖提供有利条件，另外漂烫处理产生的高温影响红薯品质。

(2)cn107593880a公开了一种鲜切红薯的保鲜方法，将红薯切片进行高静压处理，有效保持红薯的维生素、色泽及营养成分，并保持红薯的质地特性，再通过银杏叶提取液的协同作用，可有效抑制红薯褐变，提高红薯切片的品质。但该方法处理后的红薯切片密封贮藏在4～8℃，易产生冷害(薯块3～6℃下6天就会冷害；9℃以下10天产生冷害)。另外采用高静压手段虽然可抑制褐变，但红薯作为活的有机体仍进行呼吸作用，细胞间隙充满气体，高静压处理使细胞间隙气体被压缩，促进细胞破坏进而细胞膜破裂，内溶物流出，组织变形软化。

(3)cn103070226b一种公开了鲜切薯类的护色保鲜方法，采用超声波协同真空处理及中草药提取物熊果苷作为护色保鲜剂抑制酚酶活性及微生物的生长，实现薯类加工产品在-4～0℃冷藏过程10天不发生褐变。但该方法重点是关注红薯切分后的褐变问题而忽略保鲜过程中品质保持问题，超声及真空作用均会加快切分后的薯片水分及营养物质渗出，另外-4～0℃贮藏产生冷害，不适宜长时间贮藏。

通过对比，发现现有专利采取护色及保鲜措施均在切分步骤之后实施，并不能从源头控制褐变，采用护色剂不健康，影响红薯的固有风味。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种采用物理方法护色，营养物质流失少，保存时间长的鲜切红薯全营养防褐变保鲜方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种鲜切红薯全营养防褐变保鲜方法，将红薯做如下顺序的处理：脉冲式超声协同高氧预处理、超声波催化微纳米臭氧气泡水清洗、超高压水射流切片、天然复合涂膜剂涂膜护色、充氮包装、杀菌、冷藏。

而且，所述的脉冲式超声协同高氧预处理是将新鲜饱满、大小均匀的成熟块根，剔除伤、残、病薯块，置于密封冷藏箱中脉冲式超声处理，保持箱内气体条件95～100％o2，温度10±0.5℃，相对湿度90～95％，超声脉冲处理4～5h，超声间歇运行10～15min，停止10min，超声频率28～30khz。

而且，所述的超声波催化微纳米臭氧气泡水清洗是将臭氧气体通入超声水洗液中，设置超声功率50～60w、频率40～50khz，催化反应时间10～15min，臭氧气体通入量1～3mg/l。

而且，所述的超高压水射流切片是采用超高压水射流切割技术切分红薯，切割液由质量百分含量为0.3～0.5％亚硫酸氢钠、质量百分含量为0.2～0.4％柠檬酸和质量百分含量为0.4～0.6％nacl组成。

而且，所述的天然复合涂膜剂涂膜护色是将切分后的红薯进行涂膜处理10～20min，其中涂膜液组分及质量百分含量为：抗坏血酸0.5％～3％，柠檬酸0.5～2％，氯化钙0.5～1％，壳聚糖0.3～2％，植酸0.5～1％。

而且，所述的充氮包装是将涂膜后的薯片冷风处理沥干表面水分，立即进行充氮包装，充氮包装采用全自动仓式气调包装机，将切片装入包装袋内，仓室形成负压抽真空，真空度0.0006～-0.001mpa，抽真空时间8-10s，充氮时间4-5s，氮气流量20～30m³/h，氮气纯度＞99.999％。

而且，所述的包装袋采用高阻隔性七层共挤膜pe/tie/pa/evoh/pa/tie/eva，厚度12～15丝，透氧量为＜30cm³/m²·dbar，水蒸气透过率＜5g/cm²·d。

而且，所述的杀菌是采用高压脉冲电场非热杀菌，电场频率200～300hz、电场强度30～50kv/cm，处理时间240～300μs、温度10～15℃。

而且，杀菌后的红薯切片置于10±0.5℃条件下冷藏。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明采用脉冲式超声协同高氧预处理，原料杀菌防褐变。多酚氧化酶(ppo)是造成鲜切红薯表面发生褐变的主要原因。多酚氧化酶促使酚类物质经过氧化变成无色醌，随后又聚合成黑色素化合物。高浓度o2可使多酚氧化酶的底物受到抑制，随后形成的高含量无色醌又会反过来抑制多酚氧化酶的产生。借助超声的高频震荡、声空化作用、加速作用，一方面促进o2的分散和运动抑制酶底物，另一方面超声波的能量与o2作用产生强氧化剂h2o2或羟基自由基，实现杀菌消毒功效。如图1所示。

2、本发明采用超声波催化微纳米臭氧气泡水清洗，高效除杂杀菌。臭氧选择性高，在水中产生的羟基自由基(·oh)数量少、氧化效率低，超声波催化可有效促进臭氧氧化，提高臭氧水中·oh数量，杀菌抗氧化效率提高。微纳米气泡(粒径200nm～4um)在水中上升速度慢，臭氧气泡水作用时间加长，微气泡破裂瞬间气液界面消失，界面上集聚的高浓度离子将积蓄的化学能瞬间释放，可激发大量的·oh，其超强氧化性增强红薯清洗杀菌效果。

3、本发明采用高压水射流切割技术切分红薯，抑制褐变，保持细胞完整性营养不流失，切割同时利用高压水对削面进行清洗和磨削。红薯质地柔软靠细胞相互作用结合在一起，水刀切割过程是法向力大于果实细胞间的拉应力而发生断裂，同时射流切割还具有渗入作用。如图2，刀具切分直接破坏细胞壁造成细胞液流出，导致微生物腐败生长，细胞液中的酶与细胞间隙的底物结合发生褐变；而水射流由于其渗入能力和柔性，能切入细胞与细胞之间，通过破坏细胞之间的拉应力使其断裂，有效抑制褐变，保持细胞完整性，营养物质零流失。即使是对细胞壁造成破坏也会因为水射流柔性部分的作用有效抑制褐变，同时切割液可对红薯削面流出的细胞液起到冲洗作用，避免细胞液中酶与底物结合。

另外用0.3％亚硫酸氢钠、0.2％柠檬酸和0.4％nacl混合溶液溶液代替清水通过高压微枪头形成水刀，可缓解甘薯加工食用后的胀气打嗝(甘薯含有特殊的“气化酶”，在胃肠中产酸、产气，nacl是人体必不可少最基本的电解质，对“气化酶”有破坏作用)。亚硫酸氢钠和柠檬酸都起到护色防褐变的作用。亚硫酸氢钠能够不可逆与醌生成无色加成产物，又可以直接作用于酶，降低其作用于一元酚和二元酚的活力。对多酚氧化酶不可逆作用的直接原因是它能与酶键连，修饰酶蛋白。柠檬酸能使鲜切红薯ph降低，从而降低多酚氧化酶的活性；同时，柠檬酸的3个羧基具有很强的螯合金属离子的作用，可螯合多酚氧化酶的铜辅基。

4、本发明采用天然复合涂膜剂涂膜防失水、护色防褐变、保鲜抗氧化。涂膜液中抗坏血酸能充分消耗氧气达到隔氧防褐变效果。柠檬酸可保持鲜切红薯良好酸度和风味。氯化钙与细胞壁中过胶质结合形成果胶酸钙，增加原生质弹性，保持红薯切片脆度。壳聚糖为可食性良好成膜剂。植酸对金属离子有极强络合能力，可有效防止切片颜色和品质劣变，还是一种良好抗氧化剂，显著抑制vc等活性成分氧化。柠檬酸和氯化钙可作为植酸的增效剂，复配使用增强抗氧化效果。

5、本发明涂膜后的薯片立即进行充氮包装，包装袋选择高阻隔性七层共挤膜，提供相当低的氧气环境，保持切片色泽和硬度。杀菌采用高压脉冲电场(pef)非热杀菌，可避免热杀菌导致的非酶褐变和风味物质损失。

6、现有专利采取护色及保鲜措施均在切分步骤之后实施，本发明首次引入在红薯切分之前采用高氧协同超声预处理、在切分时采用高压水射流切割技术，再辅以切分后涂膜、包装处理，护色效果显著，保持色泽和脆度。

附图说明

图1为高氧处理对酶促褐变的抑制作用原理图；

图2为常规刀切割对组织细胞作用示意图；

图3为水射流切割对组织细胞作用示意图；

图4为鲜切红薯贮藏过程中褐变程度的变化图；

图5为鲜切红薯贮藏过程中多酚含量的变化图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

实施例1

一种鲜切红薯全营养防褐变保鲜方法，步骤如下：

(1)超声预处理。新鲜饱满、大小均匀的成熟块根，剔除伤、残、病薯块，置于密封冷藏箱中脉冲式超声处理，保持箱内气体条件100％o2，温度10℃±0.5℃，相对湿度90％～95％，超声脉冲处理4h，超声间歇运行10min，停止10min，超声频率28khz。

(2)清洗杀菌：将超声清洗与臭氧水清洗结合，超声功率50w、频率40khz，催化反应时间15min，臭氧气体投入量1mg/l，经过高压微纳米气泡喷头以微纳米气泡的形式溶解于水中，粒径200nm～4um，增大了臭氧与水的接触面积。

(3)水射流切片：经清洗后的红薯带皮切分(红薯皮中含有分解淀粉的酶可使红薯更容易消化而减少胀气的发生)，采用超高压水射流切割技术切分红薯，切割液为0.3％亚硫酸氢钠、0.2％柠檬酸和0.4％nacl混合溶液，红薯切分厚度1.0～2.0mm，切分后会在果实切面形成一层水膜，起到隔氧护色防褐变的作用，并破坏红薯气化酶防胀气。

(4)涂膜：将切分后的红薯进行涂膜处理15min，其中涂膜液组分为抗坏血酸3％，柠檬酸2％，氯化钙1％，壳聚糖2％，植酸1％，质量分数。

(5)沥干包装：涂膜后的薯片冷风处理沥干表面水分，立即进行充氮包装。充氮包装采用全自动仓式气调包装机，将切片装入包装袋内，仓室形成负压抽真空，真空度-0.001mpa，抽真空时间10s，充氮时间5s，氮气流量20m³/h，氮气纯度＞99.999％。

包装袋选择高阻隔性七层共挤膜pe/tie/pa/evoh/pa/tie/eva：(聚乙烯/粘合树脂/聚酰胺/乙烯-乙烯醇共聚物/聚酰胺/粘合树脂/聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物)，厚度12丝，透氧量为＜30cm³/m²·dbar，水蒸气透过率＜5g/cm²·d。

(6)杀菌：采用高压脉冲电场(pef)非热杀菌，参数：电场频率200hz、电场强度30kv/cm，处理时间240μs、温度分别为10℃时，可避免热杀菌导致的非酶褐变和风味物质损失。

(7)冷藏：杀菌后的红薯切片置于10±0.5℃条件下冷藏。

实施例2

与实施例1不同的是步骤(1)保持箱内气体条件80％o2。

实施例3

与实施例1不同的是步骤(1)箱内不通入o2，仅进行超声处理。

实施例4

与实施例1不同的是步骤(3)采用普通刀切割。

实施例5

与实施例1不同的步骤(4)，不做涂膜处理。

用色差计测定鲜切甘薯l、a、b值，计算δe值，计算公式为：δe＝[(l-l0)²+(a-a0)²+(b-b0)²]^0.5，其中l0、a0、b0均为甘薯切分使的色泽值。褐变度△e越大，颜色变化程度越大，表明褐变程度越严重。结果如图4、图5所示。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。