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关键词:数学建模;计算机;应用
中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2011)04-0837-01
列车运行图和行车时刻表是设计列车运营调度的基础,对铁路集团的运输服务水平、运营收入和车辆的周转效率起着重要的作用。
1 实验内容
在列车的行驶过程中,希望列车在叉道口的等待时间最小,但应同时兼顾乘客的利益和铁路集团的收入。因此,考虑在路口平均等待时间、路口无等待通过率和旅行时间为评价指标时对行车时刻表建立优化分析模型。如铁路全长395km,共有站台13座,叉道路口21个,发车时间为7:00到19:00,单车载额1800人,平均票价20元。线路最小发车间隔90分钟,最大发车间隔180分钟;低峰满载率50%,高峰满载率80%;最小乘客候车时间指标0.7,最小满载率指标0.5,最小企业运营收入指标0.6,叉道口等待时间指标期望值0.8,建立该铁路上的列车优化模型。
2 实验实施的条件(所需场地、设备、实验耗材等)
实验硬件部分包括:各种计算机、服务器、打印机、投影仪等和各种网络设备,并构成网络环境。软件部分包括:网络和系统软件、数学实验软件平台、各种实验辅助工具。
数学实验软件平台由若干种数学软件组成,它提供各种强大运算、统计、分析、求解、作图等功能,是实验室的主要组成部分。其中,MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分;Mathematica系统是美国Wolfram研究公司开发的一个功能强大的计算机数学系统。它提供了范围广泛的数学计算功能,支持在各个领域工作的人们做科学研究和过程中的各种计算。它的主要使用者包括从事各种理论工作(数学、物理、…)的科学工作者,从事实际工作的工程技术人员,高等、中等学校教师和学生等。这个系统可以帮助人们解决各种领域里的涉及比较复杂的符号计算和数值计算的理论和实际问题。
3 实验步骤
数学模型是从现实原型中抽象出来的,它依赖于现实原型。因此,首先应当了解和熟悉现实原型,掌握并积累有关的资料和数据,在此基础上才有可能对客体事物的特征、关系及变化规律作出客观的推断、并确定其数学模型的类型。所以实验内容的第一步是掌握实际问题的背景与有关的资料数据,收集某些列车的票价、营运收入、满载率、经过站台数和叉道路口等数据。
建立数学模型,要从实际问题的特定关系与具体要求出发,根据有关的科学理论选择起关键作用的变量和常量,并区分出重要的和次要的、必须考虑的和可以忽略不计的因素。这就是说,要抓住问题的本质特征,考察主要因素的数量关系,从而提出假设。从第一步收集的数据资料进行分析,抓住问题的本质特征,进行化简并提出假设,如假设票价采用平均票价,而且为一定值,不随营运季节的改变而改变。
对事物对象及对象之间量的关系都要进行抽象,并用数学概念、符号、表达式等去刻划事物对象及其关系,构成数学模型。如果现有的数学工具不够用,就要根据实际情况建立新的数学理论和方法来构造数学模型。对第一步收集的数据资料进行分析,进行数学抽象,建立相应的列车运营调度的优化模型。
对第三步中建立的数学模型利用计算机求解并进行检验,得到对不同列车在不同路线下的运营调度最优解。因为建立数学模型是一个不断抽象、修正和检验的过程。如果模型太复杂,或者得到的数学模型难以求解,就要设法再抽象加工、简化或者变换模型。如果数学模型推得的结果和实际测得的数据相差太大,也要设法修改模型甚至重新建模。通过反复修改订正,直至得到符合客观原型的数学模型。
[关键词] 葛根素;溶血磷脂酰胆碱;动脉粥样硬化;基质金属蛋白酶-9;平滑肌细胞
[中图分类号] R285.5[文献标识码]A [文章编号]1673-7210(2010)04(b)-015-03
Effect of Puerarin on the expression of matrix metalloproteinase-9 induced by lysophosphatidylcholine in vascular smooth muscle cells
CAI Zhichun1, WANG Songqing1, FANG Yunxiang2
(1.Changde Vocational Technical College, Changde 415000, China; 2.Department of Pharmacology, Xiangya School of Medicine, Central South University, Changsha 410078, China)
[Abstract] Objective: To observe the effect of Puerarin on the expression of matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) induced by lysophosphatidylcholine (LPC) and investigate the anti-atherosclerosis mechanism of Puerarin. Methods: The vascular smooth muscle cells (VSMCs) were incubated with different concentrations of LPC (1.0-10.0 mg/L) for 24 h to detect the level of MMP-9 in supernatants. The VSMCs were treated with LPC (5.0 mg/L) for 24 h following pretreatment with various concentrations of Puerarin(10-6-10-4 mol/L) for 4 h. The level and mRNA expression of MMP-9 were determined by enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) and real-time quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction (real-time RT-PCR) respectively. Western blot analysis was used to investigate the activity of nuclear factor kappa B p65 (NF-κB p65). Results: LPC significantly increased the level of MMP-9. The increased level and mRNA expression of MMP-9, and the activity of NF-κB p65 were markedly inhibited by different concentrations of Puerarin in a dose-dependent manner. Conclusion: LPC enhances the expression of MMP-9 by activating NF-κB p65 in VSMCs, while Puerarin is able to inhibit these effects.
[Key words] Puerarin; Lysophosphatidylcholine; Atherosclerosis; Matrix metalloproteinase-9; Smooth muscle cells
在动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)的形成过程中,氧化型低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein,ox-LDL)是重要的损伤因素[1],除可通过促进内皮细胞(endothelial cell,EC)凋亡和平滑肌细胞(smooth muscle cell,SMC)增殖外[2-3],还能诱导基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMPs)的产生而参与AS的发生及发展[4]。研究表明,溶血磷脂酰胆碱(lysophosphatidylcholine,LPC)是ox-LDL的主要脂质成分,能模拟ox-LDL的主要作用[5],其在AS发病中的作用也越来越受到重视。
葛根素是从中药葛根中提取的有效成分之一,具有调节血管活性物质、改善微循环、减轻钙超载等作用,已广泛应用于各型心血管疾病的治疗。研究发现,葛根素通过调节糖尿病肾病大鼠肾组织MMPs的表达而具有改善肾功能的作用[6],但是其在SMCs中的作用的研究较少。因此,本实验用LPC处理体外培养的SMCs,观察葛根素对MMP-9表达的影响,并初步探讨其机制。
1 材料与方法
1.1 主要试剂、仪器及药物
胎牛血清、DMEM培养基、胰蛋白酶、Trizol Reagent均购自Gibco公司;LPC和PDTC(NF-κB特异性阻断剂)购自Sigma公司;MMP-9 ELISA试剂盒和SYBR Green Ⅰ RT-PCR试剂盒购自深圳晶美生物工程有限公司;NF-κB p65单克隆抗体购自武汉博士德公司;葛根素注射液(东药欣舒)由山东方明药业股份有限公司生产;其余试剂均为国产分析纯。主要仪器有5% CO2恒温培养箱(SANYO,日本),细胞超净工作台(北京昌平长城空气净化工程公司),倒置显微镜(Olympus,日本),7500型实时荧光定量PCR仪及分析软件SDS(Applied Biosystems,美国)。
1.2 SMCs的原代培养
原代培养采用组织贴块法,培养液为20%胎牛血清加DMEM培养液。取大鼠胸主动脉,中间剪开,放入D-Hank液中冲洗,剥净外膜后用弯头吸管轻轻刮除内膜,撕取内2/3层中膜组织,剪成约1 mm2的小组织块接种于培养瓶内。培养瓶至于37℃、5% CO2培养箱内,待SMCs贴壁4 h后加培养液1 ml,然后置于37℃、5% CO2培养箱内培养24 h后补液至5 ml,以后每隔3~5 d换液,倒置显微镜下动态观察细胞生长情况。细胞生长融合出现“峰与谷”后,用含0.125%胰蛋白酶和0.01% EDTA的混合消化液传代培养。第三代细胞用抗α-actin肌动蛋白免疫组化进行鉴定。实验用第3~7代细胞,按5×105个/ml接种于6孔板中培养。待细胞融合后,换用无血清的DMEM培养液培养24 h,使细胞同步化,然后即可进行分组实验。
1.3 实验分组
实验共分为四组,正常对照组:SMCs中不加任何试剂;LPC处理组:不同浓度(1.0~10.0 mg/L)的LPC孵育SMCs 24 h;葛根素组:根据葛根素浓度(10-6~10-4 mol/L)的不同分为三个亚组,在每个亚组中先加入葛根素预处理4 h,然后加入5.0 mg/L的LPC孵育24 h;PDTC组:PDTC预先孵育SMCs 2 h,然后加入5.0 mg/L的LPC作用24 h。
1.4 实时荧光定量PCR检测MMP-9 mRNA的表达
细胞完成相应处理后,用Trizol提取各处理组细胞总RNA,逆转录合成cDNA第一链,取cDNA进行PCR扩增。MMP-9引物序列,上游:5’-CTT CGA GGG CCA CTC CTA CT-3’,下游:5’-CAG TGA CGT CGG CTC GAG T-3’(129 bp);GAPDH引物序列,上游:5’-CCT CAA GAT TGT CAG CAA T-3’,下游:5’-CCA TCC ACA GTC TTC TGA GT-3’(141 bp)。
1.5 Western blot 检测核提取物NF-κB p65蛋白的表达
细胞处理完毕后,用胰酶消化收集细胞,PBS冲洗、离心,将沉淀重悬于500 μl低渗液中,冰浴15 min,加入25 μl 10% NF-40溶液,振荡、离心,沉淀重悬于100 μl裂解液中,再次振荡、离心,取上清即为白,分装并保存于-70℃冰箱中备用。取核提取物与等体积的2× 电泳加样缓冲液混合后煮沸。配制10% SDS-聚丙烯酰胺凝胶,每一泳道上加40 μl进行凝胶电泳分离蛋白,然后将蛋白转移至硝酸纤维素膜上过夜。将转印蛋白质后的硝酸纤维素膜置于非特异性血清封闭液中,室温封闭1 h,继之将膜与用封闭液稀释的NF-κB p65单克隆抗体(1∶100)4℃过夜,漂洗后与1∶500稀释的辣根过氧化物酶标记的山羊抗小鼠IgG室温反应1 h。化学发光法显色,X线片曝光。将X线片用扫描仪采集图像,用Geipro软件系统分析平均灰度值,以同一标本β-actin的产物灰度值作为内参,并计算相对值。
1.6 ELISA法检测培养上清液中MMP-9的含量
操作严格按照说明书进行。
1.7 统计学分析
采用SPSS 11.0软件进行统计学处理,数据以均数±标准差(x±s)表示,多组间差异比较用方差分析,组间比较用q检验,P
2 结果
2.1 不同浓度LPC对SMCs培养上清液中MMP-9含量的影响
正常情况下,SMCs分泌的MMP-9水平极低。不同浓度(1.0~10.0 mg/L)的LPC作用24 h后,MMP-9明显升高,与正常对照组比较,差异有统计学意义(P
表1不同浓度的LPC对SMCs分泌MMP-9的影响(x±s)
与正常对照组比较,*P
2.2 葛根素对上清液中MMP-9含量、SMCs MMP-9 mRNA和NF-κB p65蛋白表达的影响
由于LPC在5.0 mg/L时对SMCs分泌MMP-9具有最强的诱导作用,因此本实验选择LPC 5.0 mg/L这一浓度来观察葛根素对LPC诱导SMCs MMP-9含量、mRNA和NF-κB p65蛋白表达的影响。结果显示,正常对照组细胞MMP-9含量、mRNA和NF-κB p65蛋白表达水平均较低,LPC(5.0 mg/L)作用24 h后,MMP-9含量、mRNA和NF-κB p65蛋白的表达明显升高(P
表2葛根素对上清液中MMP-9含量、SMCs MMP-9 mRNA
和NF-κB p65蛋白表达的影响(x±s)
与正常对照组比较,**P
图1 Western blot检测SMCs核提取物NF-κB p65蛋白的表达
[1:正常对照组;2:LPC组;3:葛根素(10-6 mol/L)组;4:葛根素(10-5 mol/L)组;5:葛根素(10-4 mol/L)组;6:PDTC组]
3 讨论
MMPs是一组同源的以无活性酶原形式分泌的Zn2+依赖性肽链内切酶,能分解细胞外基质(extracellular matrix,ECM),并参与胚胎正常发育及组织重塑。激活后的MMPs参与多种病理过程,如炎症反应、肿瘤转移和脑血管疾病等。另外,大量研究证实,激活后的MMPs在AS的发生和发展中起着重要的作用[7-8]。MMP-9即明胶酶B,是MMPs家族成员之一。研究证实,MMP-9可加剧炎症反应,从而促进AS的形成[9]。MMP-9的高表达可降解细胞外基质,促进血管平滑肌细胞的增殖和移行。另外,过度分泌的MMP-9也可通过降解纤维帽内的胶原,促进动脉粥样硬化斑块的破裂[10],从而增加恶性心血管病事件的危险[11]。临床研究表明,冠状动脉内径狭窄程度与MMP-9呈正相关,冠心病患者血清MMP-9水平高于正常人[12],提示MMP-9与AS的发生、发展、斑块破裂、冠状动脉血管闭塞以及急性心血管事件的发生有着密切的关系。因此,如能抑制MMP-9的过度合成,将有可能延缓AS的形成和降低急性心血管事件的发生。
葛根素是豆科属植物葛根中异黄酮的主要有效成分,其化学名为4,7-二羟基-8-β-D-葡萄糖基异黄酮。研究发现,葛根素具有抗心律失常、降血压、扩张冠状动脉、减轻缺血-再灌注损伤、影响血流动力学等作用,因而在心血管系统疾病中广泛应用。
本实验观察到,LPC能够增加SMCs MMP-9 mRNA表达和培养上清液中的MMP-9含量,而预先应用不同浓度的葛根素处理后,SMCs MMP-9 mRNA表达和上清液中的MMP-9含量均明显降低,并且随着葛根素浓度的升高,上述抑制效应也逐渐增强,即具有剂量依赖性。由于NF-κB是调节基因转录的关键因子之一,参与许多基因特别是与机体防御功能及炎症反应有关的基因的表达调控,因此推测,本实验中MMP-9表达的变化可能与NF-κB活性变化有关。笔者用Western blot检测了SMCs核提取物中NF-κB p65蛋白的表达水平,以此来反映NF-κB的活性。结果显示,LPC能明显增加NF-κB p65蛋白的表达,而预先应用不同浓度的葛根素干预后,在显著降低NF-κB活性的同时,SMCs MMP-9 mRNA表达和上清液中MMP-9含量也明显减少,这与预先应用NF-κB特异性阻断剂PDTC得到的结果一致。以上结果说明,葛根素可能通过抑制NF-κB的活性而抑制MMP-9的过度合成,进而延缓AS的形成和降低急性心血管事件的发生。
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关键词:冷却肉;微生物控制;保鲜技术
中图分类号:TS251 文献标志码:A 文章编号:1001-8123(2013)08-0039-05
冷却肉是指对严格执行检疫制度屠宰后的畜禽胴体迅速进行冷却处理,使胴体温度(以后腿为测量点)在24h内降为0~4℃,并在后续的加工、流通和销售过程中始终保持在0~4℃温度范围内的鲜肉[1]。它是近几年来出现在我国各大城市的一种新型生鲜肉类品种,有着热鲜肉和冷冻肉不可比拟的优点,如保质期长、柔软、色泽鲜红、味道鲜美[2],利于消化吸收,大大提高了其营养价值和安全性。
目前,在超市和专营店的冷却肉主要以托盘覆盖保鲜膜的方式在4℃条件下销售,由于生产卫生条件良莠不齐,导致目前市场上冷却肉的卫生和含有微生物状况很不理想,冷藏条件下的货架期也较短,一般只有4d(4℃),这势必会造成冷却肉销售半径的局限性。冷鲜肉类研究的目的就在于如何延长冷却肉的货架期,在发展冷链的同时增加冷却肉消费规模。
现国内外常用的冷却肉保鲜技术有冰温保鲜技术、保鲜剂覆盖技术、减压保鲜技术、辐照保鲜技术、电解水保鲜技术等。
1 冷却肉货架期的影响因素
冷却肉货架期指的是从冷却肉包装上市到产品感官或质量不能接受为止的贮藏时间。影响冷却肉货架期的因素很多,主要包括冷却肉最初染菌的种类和数量、贮藏温度、包装的种类等。
1.1 微生物
冷却肉的腐败变质主要是由微生物引起的,尤其是其中的嗜冷菌。由于生产商的屠宰工艺和环境不尽相同,导致其腐败微生物种类和组成也不同,据国内外的相关研究[3-5],一般认为冷却肉的致腐菌主要包括:革兰氏阴性、需氧嗜冷的假单胞菌属(Pseudomonas)、革兰氏阳性的葡萄球菌属(Staphylococcus)、热杀索丝菌(Brochothrix thermosphacta)、莫拉氏菌属(Moraxella)、不动杆菌属(Acinetobacter)等。
1.2 贮藏温度
生物体系中的各种变化(酶促反应、非酶促反应)都服从于Arrhenius方程。Labuza应用Arrhenius关系式研究了食品的腐败变质速率。从Arrhenius公式lnk=lnA-Ea/RT可以得出较低的温度能有效地减缓食品的腐败变质[6]。目前肉制品冷藏温度一般设置为4℃,在此温度条件下,大多数微生物的生长繁殖被抑制,肉毒梭菌和金黄色芽孢杆菌等致病菌已不再分泌毒素[1]。
1.3 包装
冷却肉的包装方式主要是托盘普通包装和托盘气调包装[7]。
托盘普通包装一般采用在小托盘上覆盖保鲜膜或气体阻隔膜的方式来隔阻外界的污染,通常托盘材料为聚苯乙烯,阻隔膜材料为无毒聚氯乙烯,这种包装方式简单实用且成本较低,对阻隔膜的通透性没有严格的要求,但却使冷却肉的保质期大大缩短。
气调包装对包装材料的透气性能要求非常严格,除此之外,还必须考虑膜的热成型性、密封性等。目前,经常采用的膜有:聚酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚偏二氯乙烯(PVDC)等。气调包装主要从抑制微生物生长和保持鲜肉色泽方面考虑,如适量的CO2可抑制微生物的生长,适量的O2可保持鲜肉的颜色及抑制厌氧微生物的生长。
2 冷却肉的卫生安全控制措施
发达国家在冷却肉的生产中已形成了一整套加工与保鲜的理论体系,基本原则是只有在原料肉的初始菌数较低的条件下,各种保鲜处理方法才能有效控制冷却肉的卫生和安全。目前研究的主要理论依据是HACCP品质管理体系理论和栅栏效应理论:将HACCP质量管理体系应用于冷却肉生产的全过程中,如屠宰、分割等,使原料肉的初始菌数降至最低;利用栅栏技术,选择几种能抑制原料肉中腐败菌的各种因素,如低温、气调包装、抗氧化剂、真空包装、辐照、超高压等将它们组合对冷却肉进行保鲜处理,从而达到延长冷却肉货架期的目的[8]。
2.1 HACCP在冷却肉保鲜中的应用
早在20世纪90年代,美国、日本、加拿大等国家都已经明确提出了关于畜禽肉的HACCP体系和应用模型,并且得以实践,我国在此方面的应用尚不成熟。
苏秀桃等[10]通过对冷却肉生产过程中关键控制点的危害分析发现,对收猪系留、去除内脏、冲洗、冷藏4个关键控制点实施监控,能够有效地确保冷却肉的品质与安全。刘娟[9]对冷却肉生产过程中的每一道工序进行危害分析发现,宰前检疫、刺杀放血、开膛去内脏劈半、去头蹄、冲淋、冷藏、包装流通和销售均属于冷却肉生产过程中的关键控制点。王绪茂等[11]发现温度控制与卫生管理是冷却肉品质保障的最重要的2个因素,这与邹程焓[12]得到的结论也基本类似。
2.2 栅栏技术在冷却肉保鲜中的应用
随着食品保鲜技术研究的日益深入,各种保鲜技术层出不穷,而栅栏技术(hurdle technology,HT)能使各种保鲜技术很好地配合使用。栅栏技术应用的理论依据主要是栅栏因子理论[13]。
食品内在的栅栏因子主要包括:食品的pH值、水分活度(aw)、氧化还原电位(Eh)和食品中的抗菌成分等。食品外在的栅栏因子主要包括:工艺技术和参数等因子,如温度、包装技术、压力、辐照、物理加工法、竞争性菌群、食品防腐剂和抗氧化剂(Press)等[14-15],如表1所示。这些因子单独或相互作用,形成特有的防止食品腐败变质的“栅栏”,决定着微生物的稳定性。这就是所谓的栅栏效应[13]。
现代食品保鲜技术,不仅要保证食品微生物的稳定性,还要考虑到栅栏技术与食品品质的相关性。食品中存在的栅栏因子将影响其可贮性、感官品质、营养品质和经济效益。同一栅栏因子的强度不同,对产品的作用可能完全不同[13,20]。例如在冷却肉的贮存中,温度这一栅栏因子控制得越低越好,但温度不能低于肉的冻结点,否则会影响食用品质;利用辐照技术延长冷却肉的货架期时,辐照剂量需高至一定的限度才能有效抑制腐败菌的繁殖,但过高剂量则对冷却肉感官品质以及安全性起不利影响。因而在实际运用中,各种栅栏因子应科学合理地搭配组合,其强度应控制在一个最佳的范围。
3 冷却肉中保鲜技术的应用
3.1 冰温保鲜技术
冰温保鲜技术是继冷藏和气调贮藏之后的第3代保鲜技术,具有不破坏细胞、有效抑制有害微生物的活动及各种酶的活性、延长货架期、提高肉制品食用品质等优点。
冰温技术的保鲜效果主要取决于以下3方面:冰温的温度控制,不同种类的食品有不同的冰温带,需要通过实验进而得知;过程中温度的精确性和稳定性,冰温的变温范围很小,温度控制不精确或温度波动大将使冰温效果受到影响;包装的种类以及包装的严密性也将直接影响到冰温效果[7]。
Duun等[21]研究了在-2.2℃条件下鳕鱼片的货架期变化情况,研究表明冰温处理的样品比冷藏样品的货架期长,具体表现在微生物增殖慢、干耗少。在此基础上,他们还进一步研究了真空条件和冰温-1.4℃和-3.6℃条件下大西洋鲑鱼片的品质变化,并得出在真空冰温条件下-1.4℃和-3.6℃保藏的货架期是冷藏的2倍[22]。Gallart等[23]的研究也都表明,冰温技术能很好的保持肉和鱼的新鲜度,延长其货架期。
3.2 保鲜剂
保鲜剂主要由防腐剂和抗氧化剂组成,目前常用的肉类保鲜剂有化学保鲜剂及生物保鲜剂,其中生物保鲜剂又包括了微生物源、植物源和动物源保鲜剂。保鲜剂既能抑制微生物或酶的活力,又保证肉色鲜艳和气味正常,如果结合低温保藏,则能更好地延长保鲜期。
3.2.1 化学保鲜剂
化学保鲜剂主要是各种有机酸及其盐类,如乙酸、甲酸、柠檬酸、乳酸及其钠盐、抗坏血酸、山梨酸及其钾盐以及苹果酸及其钠盐等。这些化学药品单独使用或者配合使用均对冷却肉的保鲜有一定效果。
3.2.2 生物保鲜剂
化学保鲜剂在生产中若超过一定的数量则会对人体的健康产生不利的影响。在绿色食品及有机食品风行的今天,人们越来越追求纯天然。生物保鲜剂不仅毒性小、来源广、还可以增加冷却肉的特殊风味,加强其保健功能。因此天然的生物保鲜剂的研究逐渐成为热点。
3.3 包装技术
3.3.1 真空包装保鲜技术
真空包装是用非透气性的材料,一般采用塑料薄膜,包住肉品抽空,从而控制肉中肌红蛋白和脂肪氧化及需氧微生物的生长。用此技术包装冷却肉可以使其在0~4℃条件下储存21~28d,在1℃条件下,则可以储存60d[36]。
3.3.2 气调包装保鲜技术
气调包装是采用具有气体阻隔性能的包装材料包装食品,将一定比例的混合气体充入包装内,防止食品在物理、化学、生物等方面发生品质下降或减缓品质下降速率,从而使食品能有一个相对较长货架期的技术[37]。气调包装中最常用的气体是CO2、O2、N2和CO,每种气体对肉的保鲜作用各不相同。
3.4 其他技术
目前,国内外常用的还有减压保鲜技术、辐照保鲜技术、电解水保鲜技术、高压保鲜技术和超声波保鲜技术等。
3.4.1 减压保鲜技术
减压保鲜技术是指将常压贮藏改为真空的环境下气体交换的贮藏方式[41]。
国外研究发现,在冷藏环境(-1℃)压力从760mm汞柱降到10mm汞柱时,氧的体积分数小于0.2%,低氧有助于抑制细菌和霉菌的侵染。结果显示,减压冷藏时冷鲜肉保鲜可提高到50d[42]。
3.4.2 辐照保鲜技术
辐照保鲜技术是指利用对食品的辐射生物学和辐射化学效应,杀灭食品中的异生害虫,腐败和病原微生物,从而达到抑制新鲜食品的生理代谢活动的目的[41]。
Kanatt等[43]研究了对羊肉、鸡肉、猪肉3种冷藏肉制品的辐射处理研究,结果表明:3种肉制品在0~3℃条件下贮藏时,用3.0kGy的辐射剂量处理后,货架期有明显的延长。
3.4.3 电解水保鲜技术
电解水是以特殊电解装置对电解质稀溶液进行处理,经过一系列的复杂电化学反应,分别在电解槽阴极室及阳极室中得到的具有特殊理化性质产物的总称[7]。酸性电解水和碱性电解水分别从阳极室和阴极室得到,酸性电解水活性很高,易失效,现用现制,具有良好的杀菌效果;碱性电解水还原性强,有较高的渗透性。
有科学家发现,猪肉制品[44]和海产品[45]表面的单增李斯特杆菌被酸性电解水清洗或喷淋15min后,明显减少。酸性电解水在冷却肉中利用其对食源性致病菌的杀菌有效性提供了理论依据。
4 展 望
肉类保鲜是一个复杂的系统工程,单一的保鲜方法未必能做到尽善尽美,应该充分考虑冷却肉的屠宰、加工等环节对肉体的污染,综合各种保鲜技术,才能真正的达到预期效果。考虑国外常用技术,我们可以先用酸性电解水对冷却肉进行预处理,然后再通过保鲜剂涂抹或其他技术综合利用,行之有效的将新技术运用到冷却肉保鲜的重大课题当中,在实际应用中扩大研究,最终让百姓吃到放心的新鲜肉。
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关键词 甜瓜;贮藏保鲜;现状;问题;对策;新疆维吾尔自治区
中图分类号 S609.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2015)13-0332-02
甜瓜分为薄皮甜瓜和厚皮甜瓜。新疆甜瓜属于后者,是新疆传统的名优特产,具有含糖量高、香甜、品质好、口感细腻、耐贮性好等特点。但也存在一些不可回避的矛盾和问题。由于该地气温较高,采收期集中,货架期短,且大部分果实销往区外市场,贮运过程中品质下降,腐烂严重[1],影响了产业发展。因此,研究采后贮运过程中的保鲜技术显得尤为重要,在国家西甜瓜产业技术体系中,西甜瓜的贮藏保鲜被列为“十二五”计划的工作重点。笔者主要阐述甜瓜贮藏保鲜研究现状、存在的问题及解决办法,以促进新疆甜瓜产业发展。
1 甜瓜贮藏保鲜研究现状
1.1 影响甜瓜果实贮藏保鲜的因素
影响甜瓜贮藏保鲜的自身因素主要有品种类型、果实的成熟度、外观、采前控水、果实生理衰老等;外界因素有温度、湿度、气体成分、微生物、化学残留和污染等。目前,果蔬保鲜主要是通过抑制果蔬的呼吸强度,减缓和延迟果蔬的呼吸速率,从而达到延长贮藏期的目的。
1.2 国内外农产品贮藏保鲜研究现状
农业部在2002年提出了以农产品质量安全管理为核心,全力推动农业结构调整,组织实施了“无公害食品行动计划”[2]。目前,常用的贮藏保鲜方式有低温贮藏[3]、气调贮藏[4]、减压贮藏[5]、热处理[6]、臭氧处理[7]、辐照处理保鲜[8]、高压静电场保鲜[9]、防腐保鲜剂[10]、冷库干雾控湿等[11]。随着微波能技术和现代电子技术的发展,电子技术将应用到果蔬保鲜中,由此丰富了传统果蔬保鲜经验,极大地推动了果蔬贮藏保鲜技术的发展,商业应用也能得到推广。
化学保鲜方法如今已成为多数科研人员的研究对象,它主要是应用化学药剂对果实进行涂抹、浸洗或者熏蒸[12]。目前人们对保鲜剂的选择上倾向于天然保鲜剂。涂膜保鲜是指将涂膜剂涂在果蔬表面,风干后会形成无色、透明的半透膜,形成具有严密渗透性的体内渗透环境,达到保鲜效果[13]。潘斌[14]以1.0% CMC-Na作涂膜剂,采用0.15%半胱氨酸、0.30%抗坏血酸、0.10%柠檬酸作为护色剂,并结合气调剂和PE包膜包装,于2~4 ℃下贮藏30 d,可保持绿竹笋良好品质。涂膜保鲜法已被应用在苹果、黄瓜、草莓等多种果蔬中[15-17]。
茉莉酸甲酯(MeJA)是环戊酮衍生物之一,研究表明,茉莉酸甲酯处理农产品后具有较高的安全性,同时在一定程度上能够增强抗腐烂能力,延长农产品保鲜时间[18]。
氯化钙是一种由氯元素和钙元素构成的盐,化学式为CaCl2。它是典型的离子型卤化物,室温下为白色固体。其常见应用包括制冷设备所用的盐水、道路融冰剂和干燥剂。在农产品贮藏保鲜中,具有延缓果蔬成熟衰老的作用,可以延长果蔬的贮藏期和货运期[19]。有研究表明:水蜜桃经2% CaCl2单一处理在保持果实硬度、可溶性固形物和降低失重率方面好于其他处理[20];猕猴桃经过6%的氯化钙浸泡5 min后,能较好地抑制果实的软化和乙烯的生成[21]。
L-半胱氨酸是一种具有生理功能的氨基酸,目前已在医药、食品添加剂和化妆品中广泛应用,具有防止生物体衰老的功能。在果蔬贮藏保鲜中,L-半胱氨酸具有钝化多酚氧化酶的作用,控制褐变效果好[22]。有研究表明:金针菇在低温下经过0.6 mg/kg的L-半胱氨酸浸泡1 min后,可保鲜16 d,并可明显地降低失重率,抑制褐变[23]。
1.3 新疆甜瓜贮藏保鲜技术研究现状
新疆是甜瓜主产区之一,距离我国中东部地区(甜瓜主消费区)路途遥远,甜瓜腐烂率较高,商品质量不稳定。因此,研究采后贮运输过程中的保鲜技术显得优为重要。在生产中控制甜瓜采后腐烂的传统方法在实际应用中操作比较麻烦,因食用安全等问题而受到限制。
王吉德等[24]通过分离得到了常见的 7种甜瓜致病病原菌,筛选出复合保鲜剂配方,同时采用1%甲壳利溶液和1%海藻酸钠溶液作为甜瓜敷膜剂进行敷膜处理,并结合密封材料进行保水处理,经2年的保鲜贮藏试验,取得了贮藏期3个月、完好率达80%的保鲜效果。张 辉等[25]热处理结合保鲜剂(AmistaiDip)处理甜瓜的研究发现,150 mg/kg 保鲜剂于50 ℃处理3 min,可明显改善甜瓜的品质,延缓其衰老。杜 娟等[26]低温条件下采用采后杀菌剂复合1-MCP处理,有效延长哈密瓜的贮藏期。但甜瓜在采后进行药剂涂膜处理时阴干过程困难,大批量处理时费时、费工,且占地面积较大,不适宜大规模贮藏,因此采用适宜的采前涂膜处理成为目前甜瓜贮藏保鲜的研究方向。
2 甜瓜贮藏保鲜存在的问题及对策
2.1 田间管理粗放,果实田间病原菌潜伏侵染严重
应加大对瓜农的培训,规范甜瓜栽培技术,及时增强瓜农的科学栽培管理意识,进而提高甜瓜的品质和耐贮运性。
2.2 对甜瓜果实变化机理的研究不够深入
加大耐贮运品种的选育,降低甜瓜损失。从长远来讲,应该考虑利用遗传工程技术选择培育对乙烯敏感性低的新品种。同时,应加强对甜瓜的采后生理和贮运特征的深入研究。
2.3 采收期过早,果实品质不佳,影响品牌意识
目前,很多企业和商家为了减少储运过程中的损失,多在5~7成熟时就进行采收,致使果实应具有的优良品质没有充分体现出来,从而影响到产品的市场诚信度和品牌建立。因此,应根据销售途径不同,确定合适的采收期,加强品牌建设。
2.4 运输方式和贮藏保鲜技术落后
80%以上的商品瓜只进行了简易包装,通过汽车路运全国各地,造成果实损失较大,影响甜瓜上市的品质和价值。因此,应加强与农业科研院所和大专院校的合作,开展甜瓜保鲜储运、生物技术等科技攻关;大力扶持和发展甜瓜产品加工、包装、贮藏、运销,鼓励有经济实力的企业把分散的农户组织起来,逐步形成产供销一体化的生产经营体系。
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关键词:晚熟葡萄;脉冲式杀菌;渗透式杀菌;贮藏保鲜
中图分类号:S609+.3 文献标识码:A DOI 编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2016.11.006
Abstract: Taking late-maturing "Red Globe" grape of Shanxi Guanzhong area as the material, through three years the experiment was conducted during which the whole process using integrated management of temperature control precision, modified atmosphere, chemical preservatives technology. The results showed that for each box containing 5 kg of grapes, after pulse type sterilization + osmosis type grape fresh-keeping agent (7+2) treatment, and controlling cold storage temperature at 0.5~1.5 ℃, the fresh-keeping technology could make the lateCmaturing grape fresh-keeping time extended from 45~60 days to the present 140~175 days, and grapes quality did not changed significantly during the period of storage. Therefore, for “Red Globe” grape fresh-keeping in the Guanzhong region of Shaanxi the best combination technology includes by the pulse type sterilization before entering storage, and by the osmosis grape fresh-keeping agent sterilization after entering storage, and the fresh-keeping agent combination method and the dose for (7 + 2).
Key words: late-maturing grape; pulse type sterilization; penetration type sterilization; fresh-keeping
葡萄产业是近年来陕西继苹果、猕猴桃之后发展的重要水果产业。截止目前,陕西省鲜食葡萄种植面积近4.67万hm2,其中渭南市是陕西省葡萄最集中的产区,种植面积超2.67万hm2(占全省的约60%),年总产量48×104 t,产值30亿元,成为该区域优势农业产业和农民致富的支柱产业。在渭南市主栽品种红地球面积超2万hm2,其中主产区渭南市临渭区红地球种植面积达1.40万hm2,占该区总种植面积1.67万hm2的84%以上[1-2]。由于种植品种单一,9―10月份集中上市,11月份基本结束,翌年1―4月特别是春节葡萄销售就成为空缺。多年来当地由于缺乏葡萄贮藏保鲜技术,加之受当地气候(葡萄成熟期降雨偏多)、立地及果农生产观念等条件限制和影响(如单产偏高,所产葡萄含糖量和硬度偏低,入贮时预冷不及时,超时预冷,包装、保鲜剂的种类及剂量不匹配等),用传统葡萄贮藏保鲜技术仅可保鲜45~60 d。如何延长葡萄贮藏时间、拉长销售期、提升葡萄综合效益是陕西渭南葡萄产业发展亟待解决的一项重大课题。本研究通过国内现有葡萄贮藏保鲜技术[3-5],集成创新全程温控精准管理、气调保鲜、化学保鲜剂及脉冲渗透式双重杀菌综合技术达到大幅延长葡萄贮藏保鲜时间的目的,可为渭南乃至陕西关中同类气候条件下晚熟红地球葡萄贮藏保鲜提供技术支撑。
1 材料和方法
1.1 材料与仪器
以陕西关中渭南生产的红地球葡萄为试验材料,利用脉冲式杀菌剂和渗透式葡萄专用保鲜剂双重杀菌方式进行贮藏保鲜。
试验仪器有手持折光仪测定、硬度计、弹簧秤、紫外分光光度计等。
1.2 方 法
近几年,我国白灵菇人工栽培发展迅速,但其采后贮运保鲜技术尚不成熟,从而制约了白灵菇产业的发展。目前,国内外白灵菇的保鲜主要采用气调贮藏保鲜、辐射保鲜、速冻保鲜等。气调贮藏简称CA贮藏,是通过贮藏环境中气体成分,降低空气中的氧气浓度和适量增加二氧化碳的浓度,以抑制鲜菇的呼吸作用,从而达到贮藏保鲜的目的。根据贮藏方法和条件的不同,可分为气调冷库贮藏和硅橡胶气调保鲜。前者可使降低氧气和提高二氧化碳浓度的速度加快。但费用较高。后者与前者相比,具有工艺简单、不需复杂设备、贮藏费用低等优点,但此法只适用于短期贮藏;辐射保鲜可节省能源,降低贮藏费用,但其是否会对人体有害,引起部分人的怀疑;速冻保鲜能保持菇类原有的形态、品质和风味,但所要求的条件较高,费用较大;鉴于化学保鲜费用低、贮藏时间长、实用价值大等优点,目前许多国家都开始将其作为主要的保鲜方法,并开始研究探索新型的化学保鲜剂。化学保鲜主要是采用无毒无害的化学试剂浸泡或喷洒菇体表面,利用化学试剂抗氧化性来抑制菇呼吸及氧化速度从而延长其贮藏时间以达到保鲜的目的。笔者主要通过对试验结果的比较分析,确定最佳的保鲜剂及其使用浓度。
1材料与方法
1.1试验材料
供试材料为白灵菇。购采于确山县城郊菇棚,保鲜前白灵菇的感官指标为:长势基本相同,7~8成熟,菇型完整规则,一般呈手掌状,菇面光滑洁白,有光泽和弹性,菌褶呈浅黄或灰白色,完整不倒伏,且排列致密整齐;菇柄及削切面洁白或淡黄,无水浸现象。供试保鲜剂为柠檬酸、抗坏血酸和亚硫酸钠溶液。
1.2试验设计
试验设10个处理,分别为:柠檬酸浓度0.02%(A1)、0.04%(A2)、0.06%(A3);抗坏血酸浓度0.02%(B1)、0.04%(中国整理B2)、0.06%(B3);亚硫酸钠浓度0.1%(C1)、0.2%(C2)、0.4%(C3);以不经任何保鲜剂处理作空白对照(CK)。3次重复。
1.3试验实施
从新采购的白灵菇中随机挑选3个为1组,共挑选10组,使其与10种处理组随机配对,先将挑选的白灵菇清除杂质,然后将其置于保鲜剂处理液中,浸泡15~20min后,取出沥干分装入10个聚乙烯保鲜袋中,包装密封,在室温(10~15℃)下贮存。
1.4测定内容与方法
每天定期观察并做下记录,分别以色泽、气味、硬度、失重率和腐烂程度5项指标评价保鲜效果,从中选择较优保鲜剂。失重率用称量法测定,计算公式如下:
失重率(%)=(原始重量-检测的重量)/原始重量×100
感官质量采用感官鉴评法,感官评分标准主要包括。①外观。满分5分:外形完好,颜色形态正常;4~5分:外形基本完好,菇盖不太光滑;3~4分:部分菇盖边缘起皱,个别颜色发黄;2~3分:部分菇盖边缘萎缩,菌褶变黄;1~2分;菇体完全变形,部分水浸,边缘发黄,变软,部分有气生菌丝生成;0分:完全变质,无任何商品及食用价值。②袋内气味。满分10分:有新鲜白灵菇的味道,无异味:8~10分:略有异味;6~8分:有明显的甲醛味;4~6分:有甲醛味及不太明显的馊味;1~4分:有刺鼻的馊味;0分:完全坏掉,发出难闻的馊臭味。
2结果与分析
2.1不同保鲜剂处理对白灵菇外观及食用价值的影响
通过定时观察,对不同保鲜液处理后贮藏不同时间的白灵菇进行感官评定,经化学保鲜剂处理过的白灵菇保质时间明显优于对照组,但不同保鲜剂的保鲜效果存在差异。同一保鲜剂的不同浓度也存在差异。感官质量的分值表明,亚硫酸钠的保鲜效果优于抗坏血酸,而抗坏血酸又优于柠檬酸。对于同一种试剂的不同浓度的保鲜效果:柠檬酸组中,0.04%优于0.06%,0.06%优于0.02%;抗坏血酸组中,0.04%优于0.02%,0.02%优于0.06%;亚硫酸钠组中,0.2%优于0.4%,0.4%优于0.1%。总体来看,亚硫酸钠对菇的颜色的保鲜效果较好,但菇体容易变软;若保鲜前菇体带有泥土或杂质,该部分就容易长黑色或白色的菌丝,即发霉。因此,在对白灵菇进行保鲜前,必需要把菇清洗干净。同时,要结合实际需要选择合适的保鲜试剂和最佳浓度。
2.2不同保鲜剂处理对保鲜袋中白灵菇气味变化的影响转贴于化学保鲜是利用无毒无害的化学药剂处理抑制微生物的发生和生长,该试验是利用亚硫酸钠中的二氧化硫起作用,二氧化硫溶于水形成的亚硫酸有抑制微生物生长的作用,另外二氧化硫还具有还原的作用,破坏酶的氧化系统,阻止氧化作用,使白灵菇不致被氧化褐变,从而达到对白灵菇保鲜防腐的目的;3种试剂在保鲜的过程中均会有一定量的甲醛产生,因此袋内会有异味产生,这可能与百灵菇贮藏期间的生理变化有关。由于白灵菇每天甚至每小时、每分钟都会有明显的生理变化,因此保鲜袋中的气味每天都有一定的变化。根据感官检测,其变化规律如表2所示。由表2可知,对照组在贮藏2d保鲜袋内就出现异味,以后异味逐渐加重,到8d完全无鲜白灵菇的味道,袋中冲满所繁殖微生物的异味,完全失去商品价值及使用价值;经保鲜液处理过的白灵菇在3~4d才有异味,大多为甲醛的气味;说明保鲜试剂可有效地抑制微生物的繁殖,同时也可延缓白灵菇的生理变化速度。感官质量分值表明,抑制微生物生长的效果仍是:亚硫酸钠优于抗坏血酸,抗坏血酸优于柠檬酸。
2.3不同保鲜剂处理对白灵菇失重率的影响
采摘后的白灵菇,其呼吸作用和蒸腾作用会导致其失水萎缩,一旦白灵菇失水萎缩,其商品价值会受到很大影响。因此,保持白灵菇的水分减少及营养物质的损耗,具有重要的意义和价值。同时,失重率作为一项重要指标,能够反映不同处理液处理的效果,贮藏期间不同的处理对白灵菇失重率的影响,CK比处理组失重率较高,其原因可能是由于白灵菇在不同处理液中浸泡15min之后都有不同程度的吸水,吸收的水分容易失去,而菇体本身的水分却失去的很少;而对照组的白灵菇由于未经过浸泡,贮藏期间失去的都是菇体本身的水分,故CK的失重率略高于处理组,但各处理组之间失重率也存在很大差异,柠檬酸组(A1~A3)失重相对来说比抗坏血酸组(B1~B3)和亚硫酸钠组(C1~C3)较低。抗坏血酸组又略高于亚硫酸钠组。这可能于各保鲜试剂的保鲜原理有关。
2.4不同保鲜剂处理对白灵菇贮藏时间的影响
贮藏时间的长短是检测保鲜效果的一个重要的指标,通过试验可知,经过10种处理液处理过的白灵菇,其保鲜时间明显不同,浓度为0.2%、0.4%的亚硫酸钠保鲜时间最长,直到13d才变质;不同浓度的抗坏血酸的保鲜时间差别不太明显,到12d菇完全变质;浓度为0.04%、0.06%柠檬酸溶液保鲜时间优于0.02%的柠檬酸,到9~11d白灵菇完全变质;而未经保鲜剂处理过的白灵菇贮藏7d左右即完全变质;即对照组的贮藏天数明显少于处理组。
3结论与讨论
新世纪以来,我国花卉产品质量,特别是产后冷链贮运保鲜技术已在不断提高,表明我国对花卉业产后环节从无视到重视,已迈出了重要的一步。但是从产后政策、科技支撑到产后处理、流通全过程的标准化程度等,与世界花卉出口大国相比存在较大差距,是制约花卉产品大幅度出口的瓶颈之一。为此,愿借本栏目之约试为献策:
1、健全花卉产后冷链流通体系:产后冷链流通体系宏观上是一项系统工程,国际劳工组织公布的花卉产业十大竞争力要素之一即是产后处理优势,但我国冷链流通产业链还相对薄弱。因此政府的重要职能是通过政策倾斜、有效管理和协调保证,扶植冷链体系建设。如机场冷库建设、调控空运成本及海运舱位、便捷快速的进出口检疫制度及全面执行"一站式"通关效率等;加大产后冷链科技及人力资源培训投入力度;完善与国际统一的产后冷链贮运流通各环节标准化规程及市场准入制度;不符合产后处理质量标准和包装标准的,一律不准进入市场流通;组织加强产后行业自律,成立花卉产后冷链流通运销联合体机构,提高政府的监督服务机制等。国外的一些扶植政策可以借鉴,如以色列政府制定了远离机场的生产者可以申请建冷库或购买冷藏车的补贴等;荷兰政府则扶植拍卖市场建设并创造了世界奇迹,明确规定进入拍卖市场的切花必须进行采后处理,并有严格的检验规程。此外系统工程还涉及市场定位、营销方式等环节。
2、迅速提高花卉产后冷链设施设备科技水平:如国外普遍使用的采后自动分拣分级机、特色保鲜包装材料及标准化设计加工、自控贮藏冷库、快速预冷设施设备、海陆空用大型标准化卡车、拖车及冷藏搬运集装箱等。这是有效保持、提高产后品质及获得高效益的、多专业交叉、科技含量高、高附加值的又一项系统工程。近几年我们几次考察了日本大阪港及大田、鹤见等拍卖市场切花产后包装及外观品质,撇开品种及种植质量不谈,在包装箱(盒)牢固度及艺术性、具条形码完整标签(附品种、生产营销者、甚至采后处理信息)、花叶一致性、坚挺新鲜,特别是未发生初萎,甚至摆放叶片的整齐度等外观促销品质上,我国产品"卖相"与日本、马来西亚、越南等亚洲国家尚存在不小差距。因此价格被明显压低,一些批次甚至难于进入拍卖大厅。在国外,荷兰普遍使用自动分级及包装机;以色列为其目标市场欧洲的远程运输设计了利用计算机包装材料改制的切花包装,保鲜效果极好;哥伦比亚某专业制冷公司研制出利用较小成本将普通冷藏集装箱改装的气调式冷藏集装箱,经过长距离海运后的仍可保持高达17天的瓶插寿命,显然高度重视产后冷链设施设备的研制开发是高效益的必然保证。因此,提高产后冷链设施设备的科技水平是提高我国产后品质的当务之急。
【关键词】黄色花保鲜液正交实验
在药用植物教学和研究过程中,植物花是标本研究的重要材料,但花在保存过程中易失去原有的色彩而腐烂,丧失了在教学和研究的应用价值。因此保持中草药植物花的颜色,可提高中药专业教学质量,为中草药研究提供重要资料。花色素是植物花标本的主要成分,在标本的浸制过程中,要使花色素不受破坏,颜色变化小,花逼真性好,保鲜液的作用至关重要。本实验运用正交设计筛选黄色花标本保鲜液的配方及制备工艺。
1材料与仪器
1.1材料黄色Dendranthemamorifolium(Ramat.)Tzvel.[1](市场上购买)。甲醛(成都化学试剂厂),甘油(重庆川东化学试剂厂),乙酸(成都化学试剂厂)。硫酸铜(重庆川东化学试剂厂),香草醛(重庆无机化学试剂厂),甲醇(重庆川东化学试剂厂),浓盐酸(成都化学试剂厂),试剂均为分析纯,水为重蒸水。
1.2仪器722型分光光度计(山东高密分析仪器厂),751型紫外分光光度计(北京瑞利分析仪器公司),电子天平(德国赛多利斯),PHS-25C酸度计(上海理达仪器厂)。
2方法与结果
2.1黄色保鲜的前处理将购进或采集的黄色花,首先用自来水反复冲洗干净,最后用蒸馏水冲洗1次,然后进行整枝修理处理后,将茎、叶、花柄、花萼浸入5%硫酸铜溶液中浸泡。夏季浸泡1d,冬季浸泡2d。然后将花取出,用自来水冲洗去硫酸铜液,再用蒸馏水冲洗1次,移入黄色花的保鲜液中密封保存。
2.2黄色正交实验设计使用乙酸3水平、甘油3水平、甲醛3水平,采用L9(33)[2]的正交实验表进行正交实验,正交实验L9(33)表见表1。
表1因素水平(略)
2.3黄色花的花色素含量测定
2.3.1测定原理原花色素是黄烷-3-醇的寡聚体与多聚体,属多酚类化合物。与其他酚类化合物不同,黄烷醇(缩合单宁、单体、双体等)在酸性介质中可与香草醛反应,生成在500nm处有最大吸收值的有色物质,可通过比色测定含量[3]。
2.3.2检测步骤
样品中原花色素的制备:精密称取洗净干燥剪碎的玫瑰花约1.0000g,置干燥洗净的研钵中,用60%的甲醇液约30ml分3次加入研钵中,研磨成糊状,过滤,收集滤液置100ml烧杯中,再放入水浴锅上,水温(70℃)蒸去甲醇液,然后加蒸馏水定容于10ml棕色量瓶中。
样品的测定:精密吸取以上样液0.5ml置25ml棕色量瓶中,在加入3.0ml4%香草醛甲醇液混合,然后加入1.5ml浓盐酸彻底混匀。室温下,暗处显色15min,最后在500nm处测定吸收值,以蒸馏水作空白。
检测结果计算:根据资料《植物生理学》[3]介绍0.1mg原花色素在500nm处的吸收值为0.55。推算计算公式为:
原花色素(mg)=0.1×A500×V/0.55
V-试样稀释体积
2.4结果统计见表2~4。
表2黄色浸泡试验花色素含量检测(第1平行)(略)
表3黄色浸泡试验花色素含量检测(第2平行)(略)
表4黄色浸泡试验花色素含量检测(第3平行)(略)
2.5实验方案分析统计分析见表5~9。
表5黄色正交实验统计分析(第2平行)(略)
表6方差分析(略)
表7正交实验方差分析(第1平行)(略)
表8正交实验方差分析(第3平行)(略)
根据方差分析表,黄色A因素对黄色的色素保持作用显著,正交实验中,试验5的黄色花色含量最高。
2.6黄色浸泡前后花色素检测结果见表9。
表9黄色浸泡前后花色素检测结果(略)
3小结
根据正交实验方差分析结果,用0.24%乙酸,3.0%甘油和0.5%甲醛配制成的黄色花保鲜液,能减少花色素的氧化分解,含量较高。
【参考文献】
[1]《贵州植物志》编辑委员会.贵州植物志,第9卷[M].重庆:四川民族出版社,1989:188.
我国是世界最大水生蔬菜生产国,栽培面积733 700 hm2,产值超过500亿元,主要分布在长江流域、珠江流域和黄河流域,而长江流域是水生蔬菜的主产区。水生蔬菜营养丰富,具有多种保健功能,深受我国和世界各国人民的喜爱,是具有市场竞争力的重要出口创汇农产品之一。
水生蔬菜保鲜加工作为水生蔬菜产业链中重要的一环,对加速水生蔬菜产业的提档升级、增加水生蔬菜的效益、促进水生蔬菜产业的发展具有重要的作用。湖北省作为我国水生蔬菜产业发展大省,水生蔬菜保鲜加工研究和产业发展也走在前列。湖北省从“九五”到“十二五”期间,国家和地方先后对特色水生蔬菜研究开发进行了立项。项目紧紧围绕湖北省水生蔬菜产后减损和精深加工增值工程技术研究与开发及产业化发展滞后的现状,通过对保鲜剂的开发,绿色保鲜技术集成、精深加工先进技术集成与高品质产品研发,实现水生蔬菜绿色安全贮运、水生蔬菜加工产品多元化和传统制品生产现代化、水生蔬菜联产高效综合利用以及加工专用装备研发,解决水生蔬菜绿色贮藏及加工过程中制约产业发展的部分技术难题,团结和培养了一批从事水生蔬菜保鲜加工技术研究的科研单位和技术人员,主要包括华中农业大学、湖北省农业科学院、武汉大学、湖北工业大学、武汉轻工业大学等。同时,培植了一批水生蔬菜保鲜加工的龙头企业,如湖北华贵食品有限公司、湖北强农食品有限公司、湖北农鑫农产品科技发展专业合作社等,实现了湖北水生蔬菜保鲜加工技术、人才和产业的快速发展。
①基础研究进展
莲藕、藕带多酚氧化酶特性研究。分离获得莲藕多酚氧化酶,并对其特性进行分析,利用计算机模拟技术筛选出最佳酶抑制剂(L-抗坏血酸-2-三聚磷酸酯)。采用现代分离技术提取并纯化藕带多酚氧化酶,对其酶学性质、化学修饰和结构作了初步研究:对藕带的保鲜进行了试验,利用计算模拟技术分析(3D-OSAR)作用机理和作用靶向位点。
天然活性抗褐变剂研究。利用植物源乳酸菌发酵豌豆浆获得高效抗褐变剂,分离纯化鉴定抗褐变物质4-(4-羟基-苯基)-丁-2-烯酸,为开发新型生物抗褐变剂提供了思路。
莲藕粉、脆质地形成机理研究。从淀粉和细胞壁果胶角度研究莲藕粉、脆质地形成机理。选用具有代表性的粉藕、脆藕为对象,研究了其感官和淀粉含量的差异,并进一步对影响其质地的淀粉进行了形态学和流变学研究:研究了加热处理对其感官、成分及细胞结构等方面的影响。另外,还研究了莲藕不同采收期淀粉的变化规律,并进一步对12月采收的老熟莲藕的淀粉显微结构和糊化、凝胶差异进行了深层次的比较研究。结果表明:果胶组成差异是莲藕粉、脆质地形成的基础,并且推算出用于区别粉、脆的临界参数值。
莲籽β-葡萄糖苷酶特性及其对荷叶饮料增香作用研究。首次对莲籽中β-葡萄糖苷酶的提取、酶活性分析条件以及分离纯化、酶学性质做了初步研究,并尝试将莲籽β-葡萄糖苷酶应用于荷叶饮料中,结合顶空固相微萃取法(HS-SPME)和气相-质谱联用仪(GC-MS),对荷叶饮料的香气成分及莲籽β-葡萄糖苷酶对其增香效果进行了研究。经过酶处理过后的荷叶饮料总香气成分增加了约12%,其中醛类、酮类、醇类这3类主要成分在总香气中的相对含量变为17.18%、16.54%、8.82%。此外,酶处理对香气中酯类物质含量影响很大,经过酶处理后其在总香气中的相对含量由3.21%上升至7.64%。由于这些香味物质的增加,经过酶处理后的荷叶饮料香气更浓,气味更加柔和。
莲原花青素绿色提取和活性分析研究。以莲的成熟花托(莲房)为原料,采用酶辅助提取提高原花青素的提取率,将其应用于油脂中,研究其对不饱和脂肪酸、油脂、脂肪氧合酶等的氧化抑制作用。并将其添加在火腿中,研究莲原花青素在食品中的抗氧化作用,利用动物和细胞模型研究了其抗衰老、调节血脂等活性。其作用机理可能与莲原花青素清除自由基活性有关。
莲藕淀粉特性研究。以莲藕淀粉为原料,采用X-射线衍射仪、动态流变仪、旋转粘度仪、差示扫描量热仪、凝胶过滤色谱及扫描电子显微镜等方法,对莲藕淀粉及其级分的颗粒特性、糊化和老化特性进行系统研究,并探讨了莲藕淀粉的糊化和老化机理。并以不同生长期莲藕淀粉为原料,采用现代分析方法,对莲藕淀粉的结构和性质进行系统研究,并对颗粒特性、精细结构、物化特性及消化性进行相关性分析。利用核磁共振技术研究了水分子运动性对莲藕淀粉的影响。莲藕淀粉老化的本质是淀粉玻璃化温度上升、淀粉分子凝聚(淀粉糊)和分子刚性增加,微弱重结晶促进了淀粉的老化。
菱角淀粉特性研究。以菱角淀粉为原料,采用动态流变仪、快速粘度测定仪、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜等方法,对菱角淀粉的颗粒性质、流变性质研究以及糊化和老化特性进行系统研究,并进一步探讨了菱角淀粉粉丝的加工工艺参数。研究表明,冻结温度是影响粉丝品质的最关键因素。
莲藕排骨汤中风味物质研究。为提供方便快捷的排骨藕汤,缩短排骨藕汤制作时间,研究了主要原料用量、关键工艺对排骨藕汤品质的影响和排骨藕汤基本滋味特征、热处理对排骨水溶性鲜昧物质及莲藕质地和色泽的影响,确定了排骨藕汤原料的用量和加工关键工艺,建立了排骨藕汤基本滋味的研究方法,期望为排骨藕汤产品的规模化和工业化生产提供理论基础。
天然抗菌剂研究。从可食用植物材料中分离出天然抗菌活性成分石竹烯,可以抑制导致莲藕腐烂的霉菌。
藕带非酶褐变机理及其控制方法研究。以莲藕为试验材料,研究了加工工艺和储藏条件对水煮藕片后褐变的影响、导致水煮藕片后褐变的可能原因及常用保鲜剂对水煮藕片后褐变的影响。还进行了还原糖和氨基酸美拉德反应以及酚类化学聚合的模拟试验。最后还对水煮藕片中褐变黑色素进行了提取纯化和初步的结构鉴定。结果表明,水煮莲藕贮藏期褐变可能与莲藕多酚自身氧化有关。
加工藕带风味调控和固化调理技术研究。采用包装后入昧和风味固化包埋技术实现风味的延香化,结合脱氧和隔光、栅栏技术杀菌、交联增脆等手段,保持了藕带的白、脆。
莲藕藕节鞣质提取纯化及其抗氧化活性研究。对莲藕藕节中鞣质的提取、纯化和鉴定以及抗氧化活性进行了初步研究。表明莲藕多酚具有良好的抗菌和抗氧化活性。
空气放电对莲藕采后腐败菌抑制机理研究。通过形态学和分子生物学,对莲藕采后腐败菌进行了鉴定,确认出三种莲藕采后主要腐败菌,分别为三线镰刀菌(Fusarium tricinctum)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、茄病镰刀菌(Fusarium solani)。采用空气放电生成气对三线镰刀菌进行抑菌处理,通过细胞水平、分子水平、呼吸代谢等方面系统研究空气放电对莲藕采后腐败菌的影响,结果表明空气放电生成气能够有效抑制三线镰刀菌生长代谢,并揭示空气放电对三线镰刀菌的抑制机理。
莲藕膳食纤维改性、提取及功能活性研究。采用超微粉碎改性方法,经过超微粉碎后的粉末,白度增加,整体色泽变浅,具有良好的感官性能。同时,藕节膳食纤维的理化性质得到改善,持水性、持油性、溶胀性都不同程度得到优化,可溶性膳食纤维含量显著性增加。利用超声波辅助碱酶法、酸法、酸酶法三种不同提取方法,对改性后藕节粉中IDF、SDF、TDF进行提取。通过比较其提取率及纯度,确定酸酶法为最佳提取方法。利用提取后的IDF、SDF、TDF进行小鼠动物试验,研究其对营养性肥胖小鼠预防肥胖及减肥功能。综合评定改性藕节粉总膳食纤维、不可溶性膳食纤维、可溶性膳食纤维预防肥胖及减肥的效果。
②技术开发进展
保鲜技术开发取得重要进展。分离获得植物源乳酸菌,以此为发酵剂,研发出水生蔬菜新型绿色安全生物保鲜剂4-(4-羟基-苯基)-T-2-烯酸复合物。以传统化学保鲜剂为基础,复配保鲜剂LB保鲜剂。从可食性植物分离筛选出绿色天然防腐剂石竹烯复合物。微气体环境调控保鲜技术得到应用。应用新型保鲜剂使鲜藕在0~5%的冷藏条件下,保鲜期达60天以上,藕带保鲜期达30天以上,并达到超市和出口要求。切分藕(鲜切藕)保鲜期达14天,适合于超市销售:青鲜莲籽保鲜期达到2月以上。
加工技术研发取得一批重要成果。泡藕带、酥脆油炸藕片、酥脆藕条、荷塘三宝、酥脆莲籽、保鲜青鲜莲籽、卤藕片、莲籽汁饮料和马蹄爽饮料等加工技术都取得突破,并应用于生产,取得直接经济效益达50亿元。
③产业化发展
产业化是湖北省水生蔬菜保鲜加工工业化的必由之路。选择合适的切入点,突出特色,以技术为先导,实现技术、人才、管理和市场的有机科学融合,达到水生蔬菜加工工业化、规模化和现代化,确保水生蔬菜加工产业在市场经济中立足。湖北水生蔬菜中以莲藕最为闻名,鲜莲藕的外销和出口占据全国市场总量的80%左右。另外藕粉、藕片占据一定的市场。由于湖北莲藕质地原因,加工的藕片质量低于江苏宝应藕片,但其产量与江苏持平,约30万t。随着技术发展,湖北莲藕加工业充分发挥其区域优势。湖北也是莲籽生产大省,莲籽产量占全国60%以上,约5万t。但是湖北莲籽加工企业凝聚力不强,莲籽加工起步慢,产业分工不够细致,莲籽加工销售主要在湖南。藕粉作为传统莲藕制品,其消费群体一直较为稳定,目前全国藕粉产量在3600 t,60%产量来自湖北,目前藕粉产品多为初级产品,产品单一,深加工产品缺乏。随着经济发展和人民消费水平提高,近年来水生蔬菜新型产品不断涌现,泡藕带、荷叶茶、莲籽汁、马蹄爽饮料、莲原花青素胶囊、莲藕面条、荷塘三宝、鲜切莲藕和青鲜莲籽已经进入市场,取得了巨大经济效益,仅藕带加工一项,产值超过40亿元,100余家生产企业,形成了“公司+基地+农户”水生蔬菜产业化新模式,促进了产业链科学发展。
湖北省水生蔬菜保鲜加工业十分重视品牌建设,注册了“莲花湖”、“洪湖农家”和“沔洪”等系列商标及“巴河莲藕”、“团风荸荠”和“洪湖藕带”等系列地理标志产品商标。这些商标的运用,提高了湖北水生蔬菜加工产品的知名度,促进了湖北水生蔬菜加工产业发展。