柑橘上市前减少浪费的科学 | 推广

在柑橘摆上超市货架之前，需要进行高效和可持续的加工，以延长柑橘的采后寿命并最大化产量。

全球柑橘种植业每年生产1.4亿吨橙子、橘子和其他柑橘类水果，它们富含维生素、矿物质和抗氧化剂。尽管如此丰饶，但要用它们来帮助喂饱日益增长的全球人口，却面临着巨大的挑战，因为大部分收获后的柑橘在进入市场之前都损耗掉了。

食品科学家单杨是中国工程院院士，也是中国长沙洞庭实验室的负责人。

他解释说：“多达30%的柑橘果实在采摘后因腐烂和虫害而损耗。我们需要通过开发‘绿色’加工技术，来解决与柑橘原料传统加工相关的问题。”中国的柑橘产量占全球产量的绝大部分，这一问题尤为紧迫。

单杨的团队包括60名研究人员和70名研究生，他们正致力于开发环境友好的方法，保护柑橘类水果在加工和贮藏过程中免受腐烂和虫害的侵害，同时最大限度地充分利用水果。

把橘子在果盘里放过太久的人，多半见过青色和绿色的霉菌，这些霉正是单杨团队的着力目标。单杨说，中国90%的柑橘采后病害都是由意大利青霉（Penicillium italicum）和指状青霉（Penicillium digitatum）造成的，这给柑橘产业造成了巨大损失。通常用化学杀菌剂来杀灭它们，但这会对人类健康和环境造成风险。

控制霉菌

有一个办法是用臭氧熏蒸采收下来的水果。臭氧是一种高活性的氧，可氧化真菌细胞壁中的分子，使其分解。臭氧的优点是它能分解成单个氧原子，不留下有害副产品。

但臭氧如何影响柑橘类黄酮（一类具有抗氧化和潜在消炎特性的植物化学物质）的信息却很有限。为填补这一知识空白，单杨的研究小组用臭氧熏蒸了存放在实验室里的温州蜜柑（Citrus unshiu）。

他们发现，与未经处理的水果相比，经过处理的蜜柑呼吸速率较低（高呼吸速率与成熟和腐烂速度较快有关），腐烂率降低，外观更好¹。臭氧处理还增加了过氧化物酶基因的表达，该基因参与抗氧化类黄酮分子的合成。这与更高的类黄酮含量相对应，与未处理的水果相比，在接触臭氧30天后，类黄酮含量增加了11%以上。

食品科学家单杨教授（中）在中国长沙湖南省农业科学院与他的团队讨论研究成果。图片来源：湖南省农业科学院

造成中国柑橘采后浪费的另一个原因是水果生产的季节性。

大部分柑橘的收获季是11-12月，罐头厂往往会在短时间内因水果数量过多而不堪重负。为了让柑橘能有更长时间加工，单杨的研究小组开发了速冻技术，用于在装罐前储存新鲜柑橘²。他们找到了最佳的冷冻速度和温度，以最大限度地提高质量。

重要的是，消费者分不出这与未经冷冻的水果罐头的区别。

“速冻技术可以最大限度地保留水果的原汁原味和营养成分。”单杨解释说，“速冻橙片易于储存，保鲜期可达12个月或更长。低温可以最大限度地提高营养价值，而且速冻和解冻不需要任何化学试剂。”

单杨的团队还开发了一种更环保的方法来去除柑橘瓣之间的囊衣，这是柑橘装罐前的关键步骤。

传统做法通常是将果胶和纤维素所组成的柑橘囊衣经酸碱处理软化，再用机器去除，而这会造成废水污染。据单杨说，更环保的解决方案是使用酶解工艺脱除囊衣。他的团队发现，对于经过速冻的温州蜜柑，将果胶酶A和纤维素酶按2:1的比例混合的去囊衣效果理想，外观整齐，散瓣率低³。

更绿色的果肉

去皮只是柑橘加工过程中造成水果浪费的一个例子。在中国，柑橘果肉被加工成果汁、水果罐头、果冻和蜜饯等产品，但占水果很大比例的柑橘果皮除少量用于中药产品和精油外，几乎未经利用。

单杨意识到果皮中含有丰富的功能性成分，即食物中除基本营养外还能提供其他益处的成分，如膳食纤维、果胶和类黄酮，以及精油，因此他提出，处理柑橘的一种浪费较少的方法是先将全果粉碎成浆体，然后将其分离成不同部分，用整个果实的果肉来制作重组果汁。

果浆中颗粒的大小会影响营养物质的释放，因此单杨和他的团队研究了最佳的颗粒大小。他们发现，随着粒径的降低，营养物质和其他有用化合物的释放量也会增加。在一项研究中，团队将新鲜的赣南脐橙进行粗粉碎，然后进行超微粉碎和高压均质处理⁴。超微粉碎可使浆体平均粒径减小26%，高压均质可减小75%。单杨说，高压均质处理的颗粒具有最佳原浆凝胶稳定性（凝胶保持形状的能力）和黏稠度。

由多种青霉菌引起的青、绿霉病，造成了中国柑橘采后病害的90%。图片来源：lucamato/iStock/Getty

减少浪费的另一个方法是确保采收的水果是最适合的类型。本着这一目的，单杨的团队还对中国七个柑橘产区30多个不同品种柑橘进行了评估，以筛选出适宜全果制汁的品种⁵。他们分析确定了6个分类因素：苦味、加工、颜色、营养、酸度和甜度。五种脐橙和一种甜橙被确定为最适合全果制汁的品种。

这些知识可以用来“调整种植规划，扩大品种的栽培来满足需求”，单杨说。

单杨说：“绿色加工方面，下一步我们计划通过中试，再进行工业化生产。希望通过我们的技术和产品，满足健康需求，并进一步降低生产成本。”

参考文献：

1. Zhu, X. et. al., Biomolecules, 99120, 9, 821 (2019).

2. Deng, Y. et. al., [in Chinese] Food Sci., 31(6), 288-291 (2010). 

3. Deng, Y., Shan, Y., Li, G., and Zhang, J. [in Chinese] Food and Mach., 25 (6), 33-36+61(2009).

4. Yang, Y., Ding, S., Shan, Y., Pan, Z., and Fu, F. [in Chinese] J. Chin. Inst. Food Sci. Technol. 18 (11) , 112-119, (2018).

5. Li, Q. et. al., [in Chinese] Food Sci., 40 (13), 36-44 (2019).

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