利用乳酸钙和果胶甲酯酶的真空浸渍技术提高新鲜草莓的品质与硬度

《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Quality Maintenance and Increased Firmness of Fresh-Cut Strawberries Using Vacuum Infusion of Calcium Lactate and Pectin Methylesterase

　　草莓真空浸渍处理延长保鲜期的效果研究。通过结合钙乳酸盐和果胶甲基酯酶的真空浸渍处理，有效维持草莓硬度（增加119.8%）、减少失重（<0.8%）、抑制电解质外流（降低38%）和呼吸速率（134.92-135.62 mg kg?1 h?1）。该工艺使草莓货架期延长至3天，同时保持色泽稳定和鲜度。

　　在当今社会，随着人们对健康饮食和高品质食品的需求不断增加，新鲜水果的消费量也在持续上升。新鲜水果富含营养，有助于维持均衡饮食，并与降低慢性疾病如2型糖尿病和某些癌症的风险密切相关。然而，新鲜切片（Fresh-Cut, FC）水果的加工过程可能会对水果的质地产生负面影响，这成为影响消费者接受度的重要因素。为此，本研究旨在评估真空、钙乳酸和果胶甲酯酶（PME）联合使用对FC草莓品质和货架期的改善效果。

### 1. 研究背景与意义

新鲜切片水果因其便捷性和营养价值，已成为现代食品市场中的重要组成部分。草莓作为一种广受欢迎的水果，因其香气、颜色和口感而受到消费者的喜爱。然而，切片处理会导致细胞壁的快速降解和细胞质流失，从而降低水果的硬度，影响其保存期限和食用体验。为了应对这一挑战，科学家们一直在探索有效的保鲜技术。钙盐因其对细胞壁的强化作用而被广泛用于延缓水果软化和延长货架期。然而，钙氯化物（CaCl?）在使用过程中可能带来感官上的问题，如苦味，这限制了其在某些食品中的应用。相比之下，钙乳酸（LCa）作为一种普遍认可为安全的化合物（GRAS），被认为是一个更优的替代方案，能够提供相似的结构支持，同时避免感官问题。

此外，PME作为一种外源性酶，通过去除果胶中的甲基酯基团，使得果胶分子暴露更多的负电荷羧基，从而为钙离子的结合创造条件。钙与果胶的结合可以形成交联网络，增强细胞壁的稳定性，提高水果的硬度和整体质量。因此，将PME与钙乳酸结合使用，通过真空浸渍的方式，有望在FC草莓的保鲜过程中发挥更大的作用。

### 2. 材料与方法

本研究选取了成熟度高、颜色鲜红的草莓作为实验材料，这些草莓从本地市场购得，并运输至巴西塞尔希培联邦大学的食品技术实验室。所有草莓在实验前均经过筛选，确保其外观完整、无机械损伤。随后，草莓被清洗并进行切片处理，切片后的草莓被浸入含氯水的溶液中以去除表面污染物，再进行二次冲洗以进一步清洁。清洗后的草莓被放置在无菌的滤网上，在5°C的环境中进行初步干燥。

接下来，将草莓切片分为五个处理组：对照组（未进行任何处理）、仅用水浸渍、仅用PME浸渍、PME与钙乳酸混合浸渍（1%）、以及仅用钙乳酸浸渍。浸渍过程在真空条件下进行，利用真空泵将压力快速降至12 kPa，使草莓切片充分吸收处理液。浸渍后，草莓切片被转移到聚丙烯包装中，并在5°C、相对湿度79%的条件下进行储存，储存周期为6天。每隔3天取样进行一系列的生化和物理化学分析，包括硬度、重量损失、电解质泄漏、呼吸速率、果胶甲基化程度、果胶含量、PME活性、pH值、可滴定酸度（TA）、可溶性固形物（SSC）含量、SSC/TA比值、颜色变化以及可见腐败和机械损伤等指标。

### 3. 研究结果

实验结果显示，使用钙乳酸和PME联合处理的草莓切片在第3天时硬度提升了90.7%，而仅使用钙乳酸的处理组硬度提升了119.8%。这表明，真空浸渍技术能够有效促进钙乳酸和PME的渗透，从而改善细胞壁的结构。此外，所有处理组的重量损失在第3天后均控制在0.8%以下，除了仅用PME处理的组别，这说明钙的存在对保持草莓的重量和新鲜度至关重要。

在电解质泄漏方面，LCa和LCa+PME处理组在第6天时的泄漏率分别比对照组降低了38%。这表明这些处理能够有效减少细胞膜的破坏，从而维持草莓的结构完整性。呼吸速率方面，LCa和LCa+PME处理组的呼吸速率显著低于对照组，分别达到134.92和135.62 mg·kg?1·h?1的CO?释放量，而对照组则为163.36 mg·kg?1·h?1。这表明，钙和PME的联合使用能够有效抑制呼吸作用，从而延长草莓的保存时间。

在颜色变化方面，所有处理组在第3天时的亮度（L*值）均有所下降，但在第6天时，LCa处理组的亮度值显著高于其他处理组，这可能与其对果胶的稳定作用有关。此外，PME处理组的色调（h°值）变化较为显著，显示出较高的红度，而LCa和LCa+PME处理组则保持了相对稳定的颜色，这有助于维持草莓的外观吸引力。

### 4. 讨论

草莓的硬度是决定其市场接受度和货架期的重要因素。钙乳酸和PME的联合使用能够通过促进钙与果胶的结合，增强细胞壁的结构，从而有效延缓草莓的软化过程。钙的存在使得果胶分子能够形成更稳定的网络结构，从而提升整体硬度。而PME的加入则进一步促进了钙的结合，使得硬度提升效果更加显著。

在重量损失方面，钙的加入能够有效减少水分流失，维持草莓的结构和外观。然而，PME单独使用时，草莓的重量损失更为明显，这可能与PME对细胞壁的降解作用有关。钙乳酸的加入能够部分抵消这种影响，保持草莓的重量和新鲜度。

电解质泄漏是衡量细胞膜完整性的重要指标。钙乳酸和PME的联合使用显著降低了电解质的泄漏率，表明这些处理能够有效维持细胞膜的稳定性，防止细胞内容物的流失。这不仅有助于保持草莓的质地，还能延长其货架期。

呼吸速率是水果成熟和腐败的重要指标。钙乳酸和PME的联合使用能够显著降低呼吸速率，减少氧气的消耗和CO?的产生，从而延缓水果的成熟过程。这表明，钙的加入能够抑制细胞壁的降解，减少酶活性，进而降低呼吸速率。而PME的单独使用则可能促进某些酶的活性，导致呼吸速率的增加。

在颜色变化方面，钙的加入有助于维持草莓的亮度和色调稳定性。这可能与钙对果胶的稳定作用有关，使得细胞壁保持完整，从而减少颜色的褪变。此外，PME的加入可能对某些色素的降解产生影响，但钙的加入能够部分抵消这种影响，保持草莓的色泽。

### 5. 结论

本研究的结果表明，钙乳酸和PME的联合使用能够显著提升FC草莓的硬度，延缓其重量损失，减少电解质泄漏，降低呼吸速率，并维持其颜色和外观。这些处理不仅有助于延长草莓的货架期，还能提高其市场价值和消费者接受度。因此，将钙乳酸与PME结合使用，并通过真空浸渍的方式进行处理，是一种有效的保鲜技术，能够在不损害草莓品质的前提下，显著延长其保存时间。

该研究为FC草莓的保鲜技术提供了新的思路和方法。通过优化处理方案，可以有效解决切片过程中常见的质地变软和腐败问题，从而提升草莓的营养价值和感官品质。此外，该技术还可以减少食品浪费，提高供应链的效率，为消费者带来更长时间的新鲜体验。未来，该技术有望在更广泛的水果保鲜领域中推广应用，为食品工业提供新的解决方案。