果蔬汁生產過程主要危害物質控制技術研究進展

王彥蓉，李 強，劉 鵬，段 敏，劉 文

(中國標準化研究院食品與農業標準化研究所，北京 100191)

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果蔬汁生產過程主要危害物質控制技術研究進展

王彥蓉，李 強，劉 鵬，段 敏，劉 文

(中國標準化研究院食品與農業標準化研究所，北京 100191)

對果蔬汁生產加工過程中主要危害物質的消減控制技術進行探討，以減少和控制這些有害物質的危害，為我國果蔬汁飲料生產過程的安全控制提供借鑒。

果蔬汁；危害物質；質量安全控制

飲料是我國食品工業中發展最快最具潛力的行業之一，果蔬汁飲料因為其營養豐富、口味純正，越來越受到消費者的青睞。2011年以后，果蔬汁飲料的生產和消費量與日俱增，平均年產量120萬t[1]。果蔬汁加工過程中存在一些質量安全問題，包括有害化學物殘留超標、微生物及其毒素超標、重金屬超標等帶來的危害。如果產品生產過程中的主要危害物質得不到有效的控制，就會導致產品中潛在危害物質給消費者的身體健康造成傷害。因此，尋求產品生產過程質量安全控制手段以控制各種潛在的危害，已成為果蔬汁飲料生產中越來越重要的內容。本文綜述果蔬汁生產過程主要危害物質的消減控制技術的研究進展及其應用情況。

1 農藥殘留控制技術

農藥殘留一直以來都是控制食品安全的一個重要環節，在我國加入世界貿易組織后，蔬菜、水果的農藥殘留成為了制約出口的貿易壁壘。果蔬汁中農藥殘留主要來自于加工用水果及蔬菜，因此對原料農藥殘留的控制成為確保果蔬汁農藥殘留符合要求的關鍵，對果蔬原料在加工過程中通過合適的方法可以有效降低農藥殘留含量。

1.1 浸泡清洗法

傳統的去除果蔬農藥殘留的方法是對果蔬進行清洗或浸泡等處理，一般都是利用一些農藥的水溶性和熱不溶性的原理[2]。浸泡法去除農藥殘留主要有清水浸泡沖洗、洗滌劑清洗、堿水清洗、熱水浸泡清洗等，這些處理方法均可在一定程度上去除果蔬表面殘留的某些農藥[3]。目前研究較多的是利用超聲技術、電生功能水技術輔助清洗果蔬以去除農藥殘留。岳田利等[4]在超聲波功率為609.16W，時間為70.46min，溫度為15.45℃的條件下，對蘋果中有機氯農藥百菌清、三唑酮、異菌脲等進行去除，去除率可達到64.32%，且超聲處理對蘋果的品質沒有顯著性影響，處理后蘋果各項品質指標均符合國家標準及主要出口國蘋果標準的要求。郝建雄等[5]用電生功能水對蔬菜殘留農藥乙酰甲胺磷浸泡處理60min消除率達到了9O%以上。與傳統方法相比，新興技術對農藥殘留去除效果較好較穩定，對不同農藥處理的通用性強，帶來二次污染的幾率較小。

1.2 吸附法

吸附分離最早僅用于吸濕、干燥、脫臭、脫色、飲用水凈化上，近幾年，吸附分離技術引起了果蔬汁加工業的極大關注，研究較多的是活性炭吸附技術[6]?；钚蕴繉r藥的吸附受農藥濃度、溫度、pH值及其他合成或天然有機物競爭吸附等因素的影響[2]。Frendich[7]研究發現，等溫線常數>200的農藥殘留容易被活性炭吸附去除?；钚蕴亢凸柙逋翆饪s蘋果汁中的甲胺磷農藥有較強的吸附作用，吸附效果與活性炭和硅藻土的添加量有明顯的關系，活性炭添加量15%、硅藻土添加量6.3%時對濃縮蘋果汁中甲胺磷殘留農藥吸附效果最佳[8]。

1.3 生物降解法

生物降解主要是利用微生物及其產生的酶對農藥殘留進行降解，是近幾年來研究的熱點。微生物的降解途徑主要有酶促作用和非酶促作用。酶促作用是微生物降解的主要形式，即微生物降解酶對進入體內的化合物進行一系列的生理生化反應，最終將農藥完全降解或分解成小分子量的無毒或毒性較小的化合物的過程。非酶促作用是指微生物活動使環境pH發生變化，產生輔因子或化學物質而參與農藥的降解轉化。通常農藥的微生物降解并不是以單一方式進行的，而是在多種不同酶作用下以不同的方式進行[3]。毛春玲[9]以平菇為介質，研究了降解酶處理對甲氰菊酯、高效氯氟氰菊酯和吡唑醚茵酯3種農藥殘留去除效果，發現降解酶僅對甲氰菊酯降解效果好。微生物適應性強、代謝快，但降解農藥殘留特異性強，將微生物大規模用于農藥降解仍需深入研究。

2 微生物控制技術

微生物危害在果蔬汁產品中廣泛存在，要保持食品的品質，保證食品的安全衛生，就必須對食品包裝及其內容物進行殺菌，主要包括各種物理的、化學的殺菌技術。

2.1 物理殺菌技術

根據處理溫度的不同，物理殺菌技術分為熱殺菌和非熱殺菌。傳統的熱力殺菌技術對一些產品特別是熱敏性產品的色、香、味、功能性以及營養成分等具有破壞作用，經過熱加工的新鮮產品失去了其原有的新鮮度，甚至還產生異味，影響產品質量。目前研究較多地集中在微波殺菌、電阻加熱殺菌或是幾種殺菌技術協同作用。非熱殺菌技術包括超高壓殺菌技術、輻射殺菌技術、膜分離技術、脈沖強光技術等[10，11]，可以最大限度地保留食品原有的風味和營養，因此也是當前研究的熱點。

2.1.1 電阻加熱殺菌 電阻加熱又稱通電加熱、歐姆加熱等，作為一種新型的食品加工手段，在食品加工領域中受到越來越多的關注。其加熱原理是利用50Hz或60Hz的低頻交流電提供電流，當電流通過食品時，會在食品內部迅速將電能轉化成熱能，引起食品溫度升高，從而達到快速加熱的目的[12]。

耿敬章[11]利用電阻加熱對蘋果汁中的嗜酸耐熱菌進行殺滅，研究表明，電導率是影響殺菌效率的主要因素，同時殺菌率還受到溫度、電壓、pH值等的影響。電阻加熱對蘋果汁中的酸土脂環芽抱桿菌有很好的殺滅效果，并且可能會造成嗜酸耐熱菌細胞膜的“電穿孔”效應。應用電阻加熱殺菌對果蔬汁品質影響很小，除具有一般的熱效應外，還具有非熱效應，與常規的巴式殺菌相比較，可以大幅度降低殺菌溫度，更有利于保持果蔬汁中的營養成分，極具開發前景。

2.1.2 超高壓殺菌 超高壓殺菌的基本原理是利用壓力對微生物的致死作用，主要通過破壞細胞膜、抑制酶的活性和影響DNA遺傳物質等來實現[10，12-14]。超高壓殺菌的效果主要受到殺菌壓力、溫度、食品基質、殺菌時間等因素的影響。利用超高壓處理對新鮮樹莓汁進行殺菌，壓力越高，殺菌效果越好，且保壓時間的延長有助于微生物的殺滅，不同的微生物耐壓性不同也導致殺菌效果不同[15]。林怡等人[16]通過超高壓處理有效地殺滅了楊梅汁中的微生物并且抑制了儲藏期微生物的生長，在500MPa、5min處理條件下能夠保證楊梅汁中的菌落總數達到果蔬汁飲料衛生標準，且在4℃和25℃儲藏期均沒有出現增長現象。為了增強超高壓殺菌的效果，國內外還開展了溫度、抗菌物質、二氧化碳等與超高壓技術協同作用殺滅微生物。趙光遠等[17]研究了熱協同超高壓處理對渾濁蘋果汁中微生物的影響，在50℃協同320 MPa保壓10 min的條件下，可以全部殺滅或鈍化混濁蘋果汁中的微生物，并且在整個儲藏期內微生物數目比較穩定。

2.1.3 脈沖電場殺菌 脈沖電場技術是將待滅菌液態物料采用泵等方式流經設有高強脈沖電場的處理器，微生物在極短時間內受強電場力的作用后，細胞結構破壞，菌體死亡[10]。脈沖電場技術最早在美國興起，主要是用于牛奶的殺菌，隨后國外研究人員對培養液中的微生物以及果汁、牛奶、蛋清液等液態食品使用脈沖電場技術殺菌進行了大量研究，并取得了良好的效果。國外對脈沖電場的研究已向商品化實驗過渡，我國對脈沖電場的研究起步較晚，但在高壓脈沖電場的非熱殺菌方面也做了較多研究。在果蔬汁的高壓脈沖電場殺菌方面，研究人員對橙汁、桃汁、濃縮枇杷汁、荔枝汁、胡蘿卜汁等的脈沖電場殺菌開展了大量研究，研究主要集中在脈沖電場的殺菌條件、殺菌效果、殺菌機理、對產品品質的影響等方面[18-22]。

2.2 化學殺菌技術

2.2.1 防腐劑殺菌 果蔬汁飲料的化學殺菌中最常見且使用最廣泛的是添加化學防腐劑。目前研究主要集中在化學防腐劑的復合殺菌，因為單一防腐劑不能有效抑制可能出現的各種微生物，而復合防腐劑在防腐性能上可能發生協同增效的現象，從而擴大抑菌范圍，增強防腐效果。馮治平等[23]將山梨酸鉀和脫氫醋酸鈉組成復合防腐劑對雪梨果汁作保藏試驗，研究發現與單一防腐劑相比，復合防腐劑能更有效抑制雪梨汁中微生物的生長和降低雪梨汁在保藏中糖分的損耗。

2.2.2 臭氧殺菌 臭氧具有很強的氧化能力，是一種新型、高效、廣譜的殺菌劑。臭氧在相對較低的濃度和較短的時間內幾乎對所有微生物均有殺滅作用，而且可以迅速分解為氧氣。目前臭氧技術在引用水處理領域應用廣泛，礦泉水、純凈水、瓶裝水等生產企業基本都裝備了臭氧設備。利用臭氧技術對果蔬汁進行殺菌研究還較少，陳穎[24]利用臭氧水清洗蘋果以殺滅其表面的耐酸耐熱菌，結果表明，水中通臭氧的時間(即臭氧投加量)是影響殺菌效果的最主要因素，當水的pH值為4、溫度30℃、通臭氧10min后接觸殺菌90s時能將蘋果表面的耐酸耐熱菌全部殺滅。

2.2.3 電生功能水殺菌 電生功能水(electrolyzed function water)最早發源于日本，是通過在水中添加少量含氯電解質，經電場處理，使水的pH值、氧化還原電位、有效氯含量等指標發生改變而產生的具有特殊功能的電解水[25]。由于電生功能水具有廣譜殺菌性、效率高、經濟、安全、環保等諸多優點，近幾年，在抑制或殺滅微生物活性方面受到人們的普遍關注。抑制或殺滅微生物主要是利用酸性電解水，強酸性的電解水對于果蔬制品的防腐保鮮效果顯著。Graca等[26]用有效氯含量100mg/L和50mg/L的酸性電解水清洗蘋果片，使大腸桿菌總量分別減少了2.47、2.09 logCFU/g。李克娟等[27]以皇冠梨為材料，通過酸性電生功能水對梨塊進行浸泡，可將鮮榨梨汁中細菌總數降低1.5個對數值左右，且對梨汁的風味無明顯影響。武龍等[28]將當天采摘的葡萄用不同酸性的電解水處理，對處理后果實的微生物總數、霉菌總數以及腐爛率、脫粒率進行了對比研究，發現不同指標酸性電解水處理均可使果實表面微生物數量顯著降低，果實的總損失率也明顯降低。

3 生物毒素控制技術

果蔬汁產品的安全性不僅受到微生物本身的影響，其在侵染果蔬過程中所產生的毒素對人體也有嚴重的危害。果蔬汁中檢測的到含量較高的生物毒素主要包括棒曲霉素、赭曲毒素、交鏈孢霉素等真菌毒素[29，30]。尤其在腐爛的果蔬中含有較多的真菌及其所產生的毒素，以腐爛的果蔬為原料生產果蔬汁，是造成果蔬汁中生物毒素含量較高的主要原因。為降低果蔬汁中的生物毒素含量，人們采用了多種控制方法，食品工業中控制生物毒素的方法主要采用物理法和化學法，如原料揀選、加熱加壓處理、活性炭處理、澄清處理、γ-射線、發酵、微生物降解等。

3.1 吸附法

大量研究表明，用活性炭對果蔬汁進行吸附澄清處理可有效降低生物毒素含量，主要取決于活性炭用量、處理時間、處理溫度等[31，32]。張昕等[31]研究發現，用活性炭吸附去除棒曲霉素的最佳條件是加入3g/L活性炭在60℃下處理5min，這種處理方法可以去除蘋果汁中69%的棒曲霉素，但是處理效果還與生物毒素的初始濃度有關。除活性炭外，一些多孔的化學物質對生物毒素也有很好的吸附效果。樹脂吸附也是目前研究較多的一種減少生物毒素的方法，研究證實，在合適的條件下，樹脂吸附去除生物毒素吸附率可達到90%以上[33]。樹脂吸附效果較好，可以再生，對果蔬汁的品質影響較小，是目前果蔬汁生產廠家最常用的一種吸附劑[34]。

3.2 微波處理

微波處理對果蔬汁中的主要營養成分無明顯破壞作用，且對產品的色、香、味等影響較小。尹麗萍等[35]將蘋果汁在60℃微波中火處理60s，棒曲霉素的去除率達到84.62%，含量降低到50μg/L以下，達到國家標準要求。張小平等[36]對乙酸緩沖液中的棒曲霉素進行微波處理，結果表明，微波處理對棒曲霉素的去除率隨微波功率和處理時間的增加而增大，在較優處理條件(中火處理90s)下，100～1 000μg/L的棒曲霉素可以100%去除。用微波處理果蔬汁還有多重功效，微波處理時能提供大量的熱量，在短時間內使樣品溫度達到較高水平，利于進行高溫滅菌和高溫濃縮。

3.3 臭氧降解

臭氧對真菌毒素有一定的氧化降解作用。李艷玲等[37]用臭氧對蘋果汁中的棒曲霉素進行降解效果研究，發現用臭氧處理15min，50g/L的棒曲霉素降解效率最佳。在該條件下，臭氧對蘋果汁的pH、維生素C含量、可溶性固形物和色值均沒有明顯的影響。

4 重金屬控制技術

自從1950年日本由于食品遭到汞污染和錫污染引起水俁病，重金屬通過食物鏈造成食源性危害引起人們極大的關注。果蔬汁中對人體有害的重金屬離子主要是銅、鉛、砷、汞等，這些重金屬離子主要來源于植物所生長的土壤、灌溉用水、施用的肥料、噴灑的農藥、環境污染及加工污染。目前去除重金屬離子的方法主要是吸附法，包括活性炭吸附、殼聚糖吸附、螯合纖維吸附、膨潤土吸附、樹脂吸附等，主要是利用吸附材料與重金屬離子之間的相互作用力，使重金屬離子截留于吸附材料，從而達到去除的作用。近幾年來，在利用樹脂吸附去除果蔬汁中的重金屬離子進展很快，已開發出相關的樹脂吸附技術及裝備，但吸附樹脂一般都采用固定床，利用效率低，濾速增高時，壓力降增高很快，且吸附速率、洗脫速率慢。改性纖維作為一種具有良好吸附性能的材料，近年來成為研究的熱點[38-40]。

耿建暖等[41]用偕胺肟螯合纖維對果汁中的銅、鉛離子進行去除，具有較好效果，去除率可達到80%以上。吳志敏[42]研究制備了巰基改性脫脂棉(TAC)，用于吸附含鉛的葡萄糖溶液飲料并取得了很好的效果。田洪磊[40]用疏基甜菜纖維對蘋果汁中重金屬進行吸附研究，發現在pH4.0、吸附溫度為40℃時，對Cu2+、Pb2+、Cd2+、As2+各離子的去除率基本上達到最大值，銅離子的最大去除率可達87.3%，鎘離子的最大去除率可達到83.4%、鉛離子的最大去除率可達到93.7%、砷離子的最大去除率可達到33.8%。

5 結論

綜上所述，果蔬汁生產過程主要危害物質的消減控制技術的研究進展及其應用情況如附表所示。

附表 果蔬汁生產過程主要危害物質消減 控制技術及其應用情況

針對目前的研究現狀，我國應著力在以下幾方面進行突破，才能滿足行業發展，突破發達國家的技術壁壘，在國際貿易中占據一席之地：

(1)建立果蔬汁生產加工中主要危害物質的全過程控制技術體系，從源頭做起，在生產的不同工藝環節嵌入關鍵控制技術，實現全程監測、預警及控制。(2)建立各種主要危害物質的現場快速檢測方法及監測技術，為生產現場實時控制提供基礎數據。(3)進一步研究開發果蔬汁中主要危害物質的消減去除方法，并加快研究成果的有效轉化，促進食品的工業化健康快速發展。◇

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(責任編輯 李婷婷)

Research Advancement of Reduction and Control Technology of Harmful Substances During Fruit and Vegetable Production Process

WANG Yan-rong，LI Qiang，LIU Peng，DUAN Min，LIU Wen

(Institute of Food and Agriculture Standardization，The China National Institute of Standardization，Beijing 100191，China)

The paper mainly studied the reduction and control technology of the main harmful substances during the fruit and vegetable production process，which would provide reference for the safety control of fruit and vegetable juice production process.

fruit and vegetable juice；harmful substance；quality and safety control

“十二五”國家科技支撐計劃課題“食品加工過程質量安全在線監測與控制技術研究示范”(項目編號：2012BAD29B04)。

王彥蓉(1987— )，女，碩士，工程師，研究方向：食品標準化、食品質量控制管理等。

劉文(1963— )，女，博士，研究員，研究方向：食品標準化、食品質量控制管理、農業綜合標準化等。