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    隨著電磁學(xué)和生物學(xué)的發(fā)展，利用電場調(diào)節(jié)生物體生命活動(dòng)的研究也越來越廣泛。在果蔬采摘后保鮮方面，利用高壓靜電技術(shù)可以提高貯藏期果蔬硬度、色澤等外觀指標(biāo)，推遲呼吸高峰，提高機(jī)體內(nèi)相關(guān)酶活，延長貯藏期。因此，高壓靜電技術(shù)在果蔬保鮮中的利用逐漸受到研究者們的關(guān)注。并且，利用高壓靜電保鮮技術(shù)效果明顯、能耗小、操作靈活、無二次污染，對(duì)果蔬的品質(zhì)幾乎無影響。這種果蔬保鮮的新技術(shù)無論從節(jié)能角度，還是從果蔬保鮮品質(zhì)方面都具有巨大的研究和開發(fā)價(jià)值。

    高壓靜電保鮮技術(shù)原理

    高壓靜電技術(shù)在果蔬采摘后生理上的研究始于20世紀(jì)末，研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過高壓靜電處理的果蔬在貯藏期間外觀和推遲后熟的生理指標(biāo)都有所提高。并且，可以通過調(diào)節(jié)電場強(qiáng)度，影響機(jī)體內(nèi)代謝相關(guān)酶，從而延長果蔬貯藏期。目前，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)高壓靜電保鮮進(jìn)行的研究，主要集中在應(yīng)用研究上，對(duì)其作用機(jī)理的研究進(jìn)展緩慢，一些學(xué)者根據(jù)電磁學(xué)原理，結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究提出了關(guān)于高壓靜電保鮮原理的猜想。

    ◆改變細(xì)胞膜電勢

    外加電場通過改變生物細(xì)胞膜的跨膜電位，影響機(jī)體的生理代謝。生物體細(xì)胞膜的膜電位差大約為107V/m，這個(gè)電位差在細(xì)胞表面分布不均勻，在某些情況下，例如外界環(huán)境的改變或外界環(huán)境刺激時(shí)，細(xì)胞的表面會(huì)出現(xiàn)場強(qiáng)峰值，場強(qiáng)峰值會(huì)影響膜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。其次，膜電位差的改變伴隨著膜兩邊帶電離子的定向移動(dòng)，從而產(chǎn)生生物電流，發(fā)生生化反應(yīng)，抑制ATP的生成，延緩細(xì)胞的新陳代謝。同時(shí)，細(xì)胞膜具有選擇吸收性，可吸收必需的營養(yǎng)物質(zhì)，排出代謝廢物。適當(dāng)?shù)碾妶鰪?qiáng)度處理會(huì)影響細(xì)胞膜上鑲嵌的載體蛋白，改變膜的選擇性，延緩果蔬采后的生理代謝，保持果蔬的貯藏品質(zhì)。

    ◆改變機(jī)體內(nèi)部生物電場

    外加電場通過影響機(jī)體內(nèi)部生物電場，從而干擾呼吸系統(tǒng)電子傳遞。該觀點(diǎn)認(rèn)為，果實(shí)在采摘后常表現(xiàn)為果皮帶正電，果心帶負(fù)電，在外加電場處理后，果實(shí)組織被外加電場極化，產(chǎn)生極化電荷，改變了果實(shí)內(nèi)外的電性，電位差加大，從而影響了果實(shí)內(nèi)部氧化還原反應(yīng)，對(duì)果蔬采后的貯藏和保鮮產(chǎn)生一定的作用。并且，有研究者認(rèn)為，由于生物體內(nèi)氧化還原反應(yīng)主要是以鐵充當(dāng)電子傳遞中間體，因此，由于組織電位差的變化導(dǎo)致鐵的氧化還原態(tài)發(fā)生改變，影響采后機(jī)體正常的電子傳遞，從而影響果蔬采后新陳代謝。其次，果蔬內(nèi)部電場的極化也會(huì)影響自由基的活動(dòng)和一些酶蛋白活性中心金屬離子的狀態(tài)，從而影響自由基參與的氧化作和酶在新陳代謝反應(yīng)中的活性，進(jìn)而影響果蔬采后的貯藏與保鮮品質(zhì)。

    ◆改變生物體內(nèi)水分存在狀態(tài)

    果蔬內(nèi)酶的活性影響著機(jī)體的生理反應(yīng)，酶蛋白周圍的水分不僅是果蔬生存的條件，更是果蔬細(xì)胞的重要組成部分。外加電場會(huì)引起水狀態(tài)的改變，該觀點(diǎn)認(rèn)為，外加電場使水發(fā)生共鳴現(xiàn)象，導(dǎo)致水的結(jié)構(gòu)以及水與酶的結(jié)合狀態(tài)改變，從而使酶失活。這一觀點(diǎn)可以解釋經(jīng)過高壓靜電場處理的果實(shí)多聚半乳糖醛酸酶和羧甲基纖維素酶的活性降低，抑制了果蔬貯藏期間的軟化。

    ◆其他

    高壓靜電場作用于果蔬時(shí)，場內(nèi)的空氣會(huì)發(fā)生電離，產(chǎn)生離子霧和一定量的臭氧。其中的負(fù)離子具有抑制果蔬新陳代謝、降低呼吸強(qiáng)度、降低酶活性等作用。而臭氧是強(qiáng)氧化劑，可以殺菌，愈合果蔬傷口，提高果蔬抵抗微生物的能力，因此可以減緩果蔬的腐爛。同時(shí)臭氧還能與乙烯、乙醇和乙醛等發(fā)生反應(yīng)，間接對(duì)果蔬起到保鮮作用。研究發(fā)現(xiàn)，在高壓靜電場處理過程中，臭氧的產(chǎn)生量很少，并且排除臭氧后沒有顯著改變高壓靜電處理的保鮮效果，這說明臭氧的影響并非主要因素。

    還有觀點(diǎn)認(rèn)為，由于生物體的生命活動(dòng)是由相關(guān)基因先后表達(dá)而實(shí)現(xiàn)，因此，高壓靜電場也可能是通過對(duì)細(xì)胞內(nèi)相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控而實(shí)現(xiàn)。

    目前，關(guān)于高壓靜電保鮮技術(shù)的原理還需要大量的科學(xué)研究來證明。并且對(duì)于不同的果蔬保鮮機(jī)理會(huì)存在差異，每種果蔬的保鮮效果可能是由一種或多種靜電作用引起。這都需要進(jìn)一步的科學(xué)研究來確定，以便更好的應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。

    高壓靜電技術(shù)的應(yīng)用

    從19世紀(jì)開始研究電磁生物學(xué)起，到20世紀(jì)末高壓靜電保鮮技術(shù)的提出，如今高壓靜電技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)加工方面已獲得了一些成果，可應(yīng)用于果蔬保鮮、食品殺菌、干燥、結(jié)凍與解凍以及食品催陳中。在果蔬保鮮方面，高壓靜電技術(shù)可以延長果蔬的保鮮期，降低果蔬的腐爛率，抑制呼吸作用，減少乙烯釋放，減緩果蔬硬度、可溶性固形物、Vc等在貯藏期間的減少，干擾活性氧的代謝等，以此達(dá)到果蔬保鮮的目的。

    ◆設(shè)備

    高壓靜電保鮮的設(shè)備主要由實(shí)驗(yàn)冷庫、高壓靜電保鮮實(shí)驗(yàn)臺(tái)、電場發(fā)生裝置、輔助裝置等構(gòu)成。其中，實(shí)驗(yàn)冷庫可調(diào)節(jié)貯藏環(huán)境的溫度和濕度。高壓靜電保鮮實(shí)驗(yàn)臺(tái)由不銹鋼極板組成，可通過調(diào)節(jié)極板間距調(diào)整電場強(qiáng)度。電場發(fā)生裝置包括高壓電源、放電接地體、高壓導(dǎo)線、絕緣套筒等。其中，高壓電源通常為電壓0-60kV，電流0-2.5mA的高壓變壓器，輸出負(fù)高壓。另外，高壓靜電保鮮設(shè)備還有控制器、傳感器、安全閥、濕溫度控制等輔助裝置。

    高壓靜電場對(duì)果蔬進(jìn)行保鮮的過程是：將整個(gè)裝置放入冷庫，果蔬有序放置在保鮮實(shí)驗(yàn)臺(tái)的平行極板上，接通電源，利用兩塊平行電極板產(chǎn)生高壓靜電場，通過變壓器升壓產(chǎn)生很高的直流電壓，對(duì)處于極板間的果蔬進(jìn)行處理。

    ◆應(yīng)用

    高壓靜電保鮮技術(shù)作為一種新型的果蔬保鮮技術(shù)，以其良好的保鮮效果受到研究者們的關(guān)注。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，高壓靜電技術(shù)在果蔬貯藏外觀和生理活性方面都有較好的保鮮效果。

    1）對(duì)果蔬外觀的影響

    經(jīng)高壓靜電處理的果蔬貯藏期延長、腐爛率降低、表面色斑減少、果肉褐變降低、水分損失減少。經(jīng)過高壓靜電場處理的鴨梨未發(fā)生果心褐變，而未處理組在貯藏240天后果心褐變率為25％。經(jīng)過高壓靜電場處理的藍(lán)莓，貯藏一定時(shí)間后果實(shí)腐爛率為50％，而未經(jīng)電場處理的果實(shí)腐爛率達(dá)到90％。

    2）對(duì)果蔬硬度的影響

    果實(shí)硬度是衡量果實(shí)品質(zhì)的一項(xiàng)重要感官質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。研究表明，經(jīng)高壓靜電場處理過的果蔬在存放期的硬度明顯高于對(duì)照組的硬度。處理組蘋果硬度值在15天后下降速度比對(duì)照組緩慢。草莓在貯藏12天后，高壓靜電處理的果實(shí)硬度比對(duì)照組高。

    3）對(duì)細(xì)胞膜透性的影響

    果蔬細(xì)胞的細(xì)胞膜具有選擇透過性，各種逆境傷害或衰老都會(huì)造成細(xì)胞膜選擇透過性的改變或喪失。高壓靜電場對(duì)細(xì)胞膜具有一定的修復(fù)作用，可降低組織外滲液的電導(dǎo)性。柑桔采收后經(jīng)高壓靜電場處理，果皮細(xì)胞透性低于對(duì)照組。

    4）對(duì)果蔬呼吸強(qiáng)度的影響

    果蔬在采后仍進(jìn)行著一定程度的生理活動(dòng)，以進(jìn)一步后熟，提高自身免疫能力。但太過旺盛的呼吸作用會(huì)快速分解營養(yǎng)物質(zhì)，加快果蔬的*，縮短果蔬貯藏期。因此，控制貯藏期間的呼吸強(qiáng)度至關(guān)重要。經(jīng)高壓靜電處理的果蔬其呼吸強(qiáng)度低于未經(jīng)處理組，紅元帥蘋果是呼吸躍變型果實(shí)，若每天用100kV/m的高壓靜電場處理，蘋果在貯藏的20天至35天，處理組果實(shí)的呼吸強(qiáng)度明顯低于對(duì)照組果實(shí)。并在采后第30天出現(xiàn)呼吸高峰，其呼吸強(qiáng)度比對(duì)照相降低了15.3％。

    5）對(duì)乙烯釋放的影響

    在果蔬生長代謝過程中會(huì)釋放出內(nèi)源乙烯促進(jìn)自身的成熟，因此，在果蔬貯藏期間應(yīng)盡量減少乙烯的釋放量，延緩果蔬后熟。高壓靜電處理可在一定程度上減少乙烯的釋放。經(jīng)高壓靜電處理的青椒，乙烯釋放量小于對(duì)照組。高壓靜電場處理鴨梨后，將其乙烯釋放高峰推遲了60天，并且處理組峰值不到對(duì)照組的1/2。

    6）對(duì)Vc、可溶性糖、花青素、葉綠素等物質(zhì)含量的影響

    果蔬在貯藏期間，仍進(jìn)行著生命活動(dòng)，體內(nèi)的各種物質(zhì)不斷分解，影響果蔬的貯藏品質(zhì)及營養(yǎng)價(jià)值，因此，測定貯藏期間各種物質(zhì)含量的變化也是評(píng)價(jià)貯藏品質(zhì)的指標(biāo)。高壓靜電處理使得某種營養(yǎng)物質(zhì)的含量高出對(duì)照組，蘋果在貯藏過程中其Vc含量隨貯藏時(shí)間的延長而減少，電場處理組的Vc含量在40天后明顯高于對(duì)照組。經(jīng)高壓靜電場處理的柑桔果實(shí)各項(xiàng)營養(yǎng)成分含量均比對(duì)照組高，如采后110天，總糖含量比對(duì)照組高14.2%，還原糖高42.6%，有機(jī)酸高7.7%，Vc高l0%。說明柑桔果實(shí)經(jīng)高壓靜電場處理后，其營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和消耗緩慢．有利于貯藏。

    7）對(duì)果蔬貯藏期相關(guān)酶活性的影響

    生物體內(nèi)的一切代謝活動(dòng)都是在眾多酶的催化下進(jìn)行的，果蔬采后仍然經(jīng)歷著繼續(xù)后熟直至zui終衰老死亡等一系列生理生化變化，其中參與這些變化的酶種類繁多。有研究者認(rèn)為，果蔬采后的衰老過程實(shí)際上就是活性氧代謝失調(diào)與積累的過程，高壓靜電場之所以能夠延長果蔬保鮮期，可能是由于在一定強(qiáng)度的電場作用下，使得清除活性氧的相關(guān)酶活性提高。生物體內(nèi)的過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）經(jīng)高壓靜電場處理后均有一定程度的提高，同時(shí)，其衰老產(chǎn)物也明顯降低。植物體內(nèi)的多酚氧化酶（PPO）會(huì)使組織中的酚類物質(zhì)轉(zhuǎn)變成醌及其聚合產(chǎn)物，不僅影響果實(shí)外觀，而且營養(yǎng)成分也會(huì)隨之下降，經(jīng)高壓靜電場處理后草莓果實(shí)的多酚氧化酶（PPO）活性低于對(duì)照組。丙二醛是組織膜脂過氧化產(chǎn)物，其含量的高低直接反映組織衰老水平，經(jīng)過高靜電場處理的草莓果實(shí)丙二醛含量低于對(duì)照組。

    8）對(duì)冷害的影響

    果蔬遭受冷害后容易誘發(fā)生理病害，減低其抗病性，高壓靜電場具有抑制果蔬冷害的作用。高壓靜電場處理能降低貯藏于5℃下菜豆的冷害指數(shù)、銹斑指數(shù)、膜透性和膜脂過氧化程度，抑制冷害。對(duì)于貯藏于2℃下的青椒、茄子也同樣有一定的抑制冷害作用。

    高壓靜電保鮮技術(shù)是一種應(yīng)用效果好，經(jīng)濟(jì)節(jié)能的新型保鮮技術(shù)。目前，對(duì)于高壓靜電在果蔬保鮮方面的應(yīng)用主要集中在科學(xué)研究上，代表性的研究有，高壓靜電對(duì)番茄采后保鮮的研究、對(duì)青椒鮮度保持的影響、對(duì)蘋果保鮮的影響等。

    展望

    目前，對(duì)于果蔬高壓靜電保鮮技術(shù)的研究剛剛起步，對(duì)其所產(chǎn)生的物理、化學(xué)和生物效應(yīng)及應(yīng)用優(yōu)化仍處于探索階段。但果蔬高壓靜電保鮮技術(shù)作為新型的保鮮技術(shù)，在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐上都有著很大的空間和很廣闊的發(fā)展前景，是當(dāng)今果蔬保鮮方面的熱點(diǎn)技術(shù)。隨著研究的不斷深入，對(duì)這門技術(shù)的疑點(diǎn)、難點(diǎn)的了解會(huì)更加透徹，從而使我們?cè)趹?yīng)用過程中可以更好的調(diào)控各種因素，達(dá)到果蔬保鮮、延長貯藏期的目的。