電磁保鮮大躍進!謝昌衛用“電”留住農產青春

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電磁保鮮大躍進!謝昌衛用“電”留住農產青春

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冷藏、氣調、放射線,或添加化學保鮮藥劑,都是農產保鮮的方式。但是您知道嗎?現在還有一種更新穎的保鮮技術–電磁保鮮,藉由電磁場的作用,抑制蔬果酵素反應,讓蔬果「凍齡」,效果比傳統保鮮技術更好。這是由中興大學食品暨應用生物科技系特聘教授謝昌衛所研發,他們的研究團隊找出菇蕈、蔬果、肉類等不同產品的保鮮電子參數,以電磁搭配活性包裝袋,大大延長農產品的壽命。以菇蕈為例,架售期(櫥架壽命)可從原來的6-9天延長到21天,減少20%以上的農損浪費,更有助於行銷推廣。這項電磁物理性保鮮技術的研發,也讓謝昌衛教授團隊獲得「2021國家農業科學獎」的肯定。

什麼是電磁保鮮?謝昌衛表示,其實,地球本身就是一個大電場,只是我們習慣生活其中,感受不到它的存在。電磁保鮮是一個環境,想像用一個貨櫃裝載蔬果,在貨櫃的頂端跟底下加入電極板,變成一個電磁不流通的靜磁場,由於電流不會一直流動,因此電費消耗並不大,據估計,1噸水果只需要約60元的電費,比冷凍保鮮方式還要便宜。也就是說,電磁場保鮮技術是在倉儲及冰櫃中加入電極板,運用電壓與電流的控制,加大頻率與電磁效益,使得倉儲空間形成不同的電場效應,再透過電子參數的調整,有效調控農產的酵素反應,調節蔬果採後的呼吸、抑制微生物的滋長、減少褐變、避免寒害等。在運送及販售階段,則研發出活性包裝,透過電漿修飾,在包材表面塗覆天然保鮮劑,改變產品儲藏環境,降低微生物污染,達到保鮮效果,大幅提升它們的保存期限,也有效延長它們的銷售期。

至於電場保鮮技術原理,則是藉由調控電場參數,如處理時間、處理頻率、電場強度、磁場類型等,達到延長農產品或肉品的保鮮效果。但是什麼樣的農產品效果最佳呢?謝昌衛說,主要是會後熟、容易軟爛的蔬果,效果愈明顯,像是皮比較厚、而且可以放比較久的柑橘、柳丁、柚子,就無此需要;而像番茄這種需要後熟的蔬果,效果就會非常明顯,如果沒有電磁保鮮,儲藏7天表皮會出現許多皺縮,這是酵素持續反應的結果,軟爛的番茄也逐漸失去經濟價值。另外,食用菇產業是臺灣現今冷鏈最完整的農產品,但是架售期仍不超過10天,以臺灣菇蕈產值每年約180億元,其中10-20%會出現品質劣變耗損,至少造成16-32億元的利潤損失風險。若以電磁保鮮技術應用於菇蕈採後預處理,就能夠延緩菇蕈在儲藏期間的品質劣變,將菇蕈的架售期從6-9天延長到21天,大幅減少菇蕈產業好幾億元的運輸銷售耗損。

目前研究團隊已經應用的農產品有十多種,包括國產柿子、香蕉、鳳梨釋迦、蠔菇以及海葡萄,均可有效減緩蔬果的生理代謝作用、抑制微生物生長、減輕失重與褐變作用,保留營養價值與外觀質地,並延長至少1倍以上的貨架期。只是保鮮效果要如何檢視和界定?謝昌衛說,要先回到產品的特性,每種農產或水產品質界定方式都不同,因此要先找出界定品質的指標,例如,菇有兩個重要指標,第一是外觀的顏色,再來就是軟爛的程度,所以在科學研究裡面,就會有專業的色差辨識,而且可以驗出顏色的主要活性酵素,再去看電磁場對它的表現變化。他強調,要界定產品本身的價值區塊,保鮮才有它的價值與意義。而根據團隊學術期刊發表的成果,舉例來說,香蕉褐變可降低131.6%,柿子硬度降低的速度延遲1.0-1.3倍,貨架品質可從14天延長到70天,蠔菇褐變可減少40%,秀珍菇褐變延緩56.0%,可延長約6天貨架品質。在水產品方面,可抑制0.7倍的總生菌生長,改善冷藏魚肉蛋白質的變性並延長保存期。在畜產方面,應用於雞肉可抑制總生菌之生長,且相較於傳統低溫解凍,更可縮短2/3的解凍時間;應用於櫻桃鴨肉,則可減少冰晶破壞達70%,提升50%解凍速率,降低28%解凍損失及19%可溶性蛋白質流失,以維持較佳的肉品組織結構完整性。

電磁保鮮技術屬於低耗能型保鮮技術,具有不升溫、操作簡單、無殘留等優點。平均每處理一批只要30分鐘到2小時,除了採後預處理維持食品鮮度外,最關鍵就是包裝。研究團隊選用具有表面改質潛力的電漿技術,開發食品活性包裝膜,結果顯示能有效抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌生長,還有抗氧化的能力。所以團隊後續就在4℃下保存14天模擬市售包裝吳郭魚肉片,結果顯示,以活性包材包裝的吳郭魚肉不論在微生物的抑制,或是延緩VBN(volatile basic nitrogen)及TBA(Thiobarbituric acid)的生成,都顯示此技術可維持魚肉鮮度並延長保存期限。

然而,使用者和消費者最在意的是「安全性」的問題,針對這點,謝昌衛強調,電磁保鮮是一種無化學殘留的綠色環保技術,既不會影響蔬果水產本身的結構,也不會造成破壞。研究團隊還在持續深化保鮮技術,例如,最早使用高壓靜電場,現在更運用變頻器,藉此達到改變電場頻率,改變電場強度及改變電場波形,進一步延長蔬果的保質期。謝昌衛解釋,這就好像產品本來長得好好的,我們想辦法讓它長慢一點,所以要在它的成熟路上設下重重關卡,讓它有披荊斬棘的感覺,透過頻率的轉換,保鮮效果又更好。至於電磁場域的安全性,則會以絕緣包覆它,電磁不會外漏、也不會漏電,在密閉安全的環境下進行保鮮處理。

目前電磁保鮮技術已經獲得15項專利、11項技轉。技術適用於漁獲、蔬果及菇蕈等農產品的預處理、儲運銷售以及延長架售期,並與生技集團合作,實際應用於菇蕈採後預處理,模組化不同菇蕈的最適保鮮條件,以提供市場高品質產品,像是彰化的蕈優和魔菇部落,還有做生菜截切的工廠。至於保鮮成效如何?謝昌衛開心地說「他們都覺得很滿意!」

展望未來,謝昌衛認為有兩個利基,第一是國家對冷鏈技術的發展,第二是因市場集中化,農業加工機械化、大量化,量一大,價格一定會崩盤,進而傷到農民,所以當生產量大的時候,更需要保鮮。他舉例,就像紐西蘭的奇異果是一個品牌,可以全世界營銷,這是歸功他們把奇異果的品種、物流、選果、保鮮都做得很好,才能打響國際競爭力。因此,研究團隊進一步與農糧署合作輔導農產加工業者,藉此提升業者採用新穎加工技術提升農產品價值的觀念,並同步將技術轉移至產業界,以利農產原料的加值性產品開發。電磁保鮮技術的推廣,除可大幅減少農業廢棄物,提升國產農產品的利用性與價值性,同時進一步提升外銷競爭力。