辐照对峰甘板栗货架品质的影响

郭豪宁 1,赵玉华 1,2,常学东 1,2,*

(1.河北科技师范学院食品科技学院,河北 昌黎 066600;2.河北省板栗工程技术研究中心,河北省燕山特色农业技术产业研究院,河北 昌黎 066600)

摘 要:研究 60Co-γ射线辐照对真空包装峰甘板栗货架期指标的影响及其机制,初步确定延长货架期的最佳辐照剂量。通过 60Co-γ射线以0、0.5、1.0、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 kGy剂量辐照峰甘板栗,分别在贮存0、10、15、20、30 d时检测样品的微生物指标(菌落总数、霉菌及酵母数、大肠菌数、沙门氏菌数)、感官指标和理化指标。结果表明:辐照处理对峰甘板栗能够起到很好的杀菌作用;结合峰甘板栗感官品质评定及生理生化数据分析,辐照剂量为4.0 kGy时,可改善峰甘板栗感官质量并保持理化营养指标。初步认为,在4 ℃条件下,辐照剂量为4.0 kGy时,在微生物安全限量方面,使货架期延长至少20 d。

关键词:辐照;峰甘板栗;灭菌;感官品质

板栗果实是典型的顽拗性种子,有很强的脱水敏感性,贮藏期间主要存在的问题是:失水风干、发霉、腐烂等 [1]。而研发的峰甘板栗 [2-3]是在自然状况下,栗果采摘后发生后熟作用,果仁内含物发生糖化,到一定时期,糖化度最高,板栗风味最强,鲜食口感最好,这个时期的品质称为板栗最佳鲜食品质,称为甘栗。而峰甘板栗是一种处于一定失水状态的生食板栗食品,该食品需当鲜板栗贮藏达到甘栗期时,将板栗置于特定环境中,给予合适的温度、湿度、光照等,使栗仁的水分含量降低至一定程度,同时栗果完整,栗仁具有鲜亮的蛋黄色,从而形成峰甘板栗甜、香、韧、爽的独特口感,并且咀嚼有白色汁液。即是半失水状态的鲜板栗,甘指板栗的甜度,而“风干”是指板栗完全失水为干态,故此为其名称的适用性。峰甘板栗可以解决贮藏期板栗因失水而失去食用价值问题,但它是一个活的生命体,剥壳的峰甘板栗不断进行着新陈代谢,失去栗衣的保护极容易滋生微生物,使得该食品货架期很短,将峰甘板栗剥壳之后真空包装,放置于4 ℃环境中,2 周左右就会表现出微生物超标甚至腐败特性,严重影响了消费市场。

辐照加工技术具有应用面广、能耗低、技术附加值高等优点,被誉为“绿色加工产业” [4]。是20世纪发展起来的一种灭菌保鲜技术,是利用辐射源产生的γ射线,以及加速器产生的高能离子束辐照农产品及食品,抑制发芽、推迟成熟、杀虫灭菌和改进品质的贮藏保鲜和加工技术 [5-6]。这项技术已被证实可延长食品的货架期,其原因有三:一是可以起到杀菌灭虫及抑制部分食品发芽的作用;二是可以改善食品的食用品质和加工品质,如辐照薯干酒和白兰地酒有利于加速酒的陈化,提高酒的醇香;三是可以延迟成熟及延长贮藏期,如香蕉、葡萄、蘑菇;但是辐照剂量的确定应该兼顾果蔬对辐照的耐受性,其辐照的参考剂量范围见表1 [5]

表1 食品辐照的参考剂量范围
Table1 Reference dose ranges for food irradiation

类别辐照目的剂量范围/kGy农产品及其制品低剂量辐照(10 Gy~1 kGy)抑制发芽0.03~0.15球茎、跟类、块茎植物杀虫和害虫不育0.15~0.5谷物、水果、干鱼、鲜猪肉等延缓成熟0.25~1.0新鲜水果、蔬菜延长保藏时间1.0~7.0鲜鱼、鱼肉制品、畜肉制品、草莓、蘑菇等杀灭病原菌和腐败微生物1.0~7.0新鲜和冷冻水产品、新鲜和冷冻的畜禽肉、蛋等杀菌5.0~10.0干调料、脱水蔬菜、淀粉等改善品质2.0~10.0酒的陈化、脱水蔬菜、淀粉的低黏度变化等高剂量辐照(10.0~50.0 kGy)完全灭菌和消毒10.0~50.0肉、家禽产品、水产品、蜂蜜、空间食品、军事食品、特殊病人的食品中剂量辐照(1.0~10.0 kGy)

国内外研究表明γ射线辐照可保持板栗质量参数及营养物质 [7-8],降低产品腐烂百分比 [9],及延长板栗贮藏期 [10-11]。但应用辐照灭菌技术延长峰甘板栗货架期的研究鲜有见刊。

本实验应用辐照冷杀菌技术(以 60Co-γ射线为辐照源),通过不同的辐照剂量处理经真空包装去壳的峰甘板栗,考察辐照剂量对峰甘板栗杀菌效果、感官品质及理化指标等货架品质的影响,确定最佳辐照条件以延长其产品货架期。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

板栗品种‘燕山早丰’,采收时间2015年9月18日,采收地点唐山市迁西县园区。

723-可见分光光度计 上海精密科学额仪器有限公司;GXH-3051型红外线二氧化碳分析仪 北京普盛阳科贸有限公司。

1.2 方法

1.2.1 峰甘板栗制备

将鲜板栗冷藏至糖度达到最大,约3 个月,不剥壳处理,取出在温度18 ℃、相对湿度46%、光照条件300 lx的条件下峰甘处理至口感风味最佳,鲜栗味较浓,使得理化指标水分含量达到33%~40%,可溶性总糖含量到达13%~17% [3],剥壳,真空包装,每个真空袋包装8 粒约50 g脱壳峰甘板栗。

1.2.2 辐照处理

60Co-γ辐射源由天津市物理技术研究所提供。将真空包装好的峰甘板栗分别在0.5、1.0、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0 kGy剂量条件下进行辐照,同时以没有经过杀菌的样品为对照。辐照后贮藏在4 ℃的冰箱里,贮存0、10、15、20、30 d时测定各指标。

1.2.3 指标测定

1.2.3.1 微生物指标

参考GB/T 4789.2—2010《食品卫生微生物学检验:菌落总数测定》测定菌落总数 [12];参考GB/T 4789.15—2010《食品微生物学检验:霉菌和酵母计数》测定霉菌及酵母数 [13];参考GB/T 4789.3—2010《食品卫生微生物学检验:大肠菌群计数》测定大肠菌群数 [14];参考GB/T 4789.4—2010《食品卫生微生物学检验:沙门氏菌检验》测定沙门氏菌数 [15]

1.2.3.2 感官指标

于感官实验室按GB/T 12315—2008《感官分析方法排序法》排序法进行感官评价 [16]评价标准见表2。

表2 峰甘板栗感官指标评价标准
Table2 Criteria for sensory evaluation of ‘Fenggan’chestnut

注:各指标的权重分别为色泽30%、气味30%、口感30%、质地10%。

分值色泽气味口感质地10亮淡黄色、无褐变淡雅的鲜栗香味香甜、软脆、咀嚼多汁、下咽有甘润感均匀8淡黄的,无褐变较淡的鲜栗香味香甜、略有韧劲、咀嚼多汁不均匀6淡黄色、零星褐变略有异味,保留鲜栗味甜、软但韧劲大、咀嚼汁少,有渣滓感4栗仁有褐变斑点有较大异味,无栗味渣滓感明显,少汁、部分栗肉味苦

1.2.3.3 生理生化指标

水分含量测定:质量恒定法;呼吸强度测定:采用GXH-3051型红外线二氧化碳分析仪;可溶性总糖、淀粉含量测定:参考韩雅珊 [17]的方法;褐变度测定:取5 g峰甘板栗样品加入50 mL预先冷藏的蒸馏水,在4 ℃条件下进行迅速研磨,过滤后取滤液在25 ℃保温5 min后稀释1 倍,于波长410 nm条件下测定吸光度,重复测定3 次。

1.3 统计分析

图表绘制采用Origin 8.0软件,并利用SPSS 19.0软件对实验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 微生物指标测定结果

综合GB 19300—2014《坚果与籽类食品》 [18]、DB 11/622—2009《果仁、坚果制品卫生要求》 [19]、NY/T 1042—2014《绿色食品坚果》 [20]规定,产品的卫生要求微生物菌落总数应低于1 000 CFU/g,霉菌及酵母数低于50 CFU/g,大肠菌群数低于3 MPN/g,致病菌(沙门氏菌)不得检出。

2.1.1 菌落总数

菌落总数是指一群在营养琼脂上生长发育的嗜中温需氧菌,主要判定食品被污染的程度及卫生质量,反映食品在生产过程中是否符合卫生要求,以便对被检样品做出适当的卫生学评价。

表3 不同剂量条件下样品的菌落总数
Table3 Total bacterial counts of 60Co-γ-treated ‘Fenggan’chestnut with different doses CFU/g

贮藏时间/d辐照剂量/kGy 00.51.03.03.54.04.55.0 03.7×10 23.1×10 210944302500 105.0×10 23.8×10 2125704234106 151.4×10 34.0×10 2130735037129 203.0×10 42.3×10 31.5×10 37959462315 301.7×10 51.8×10 42.9×10 310376594029

由表3可知,对照组贮藏15 d时菌落总数1.4×10 3CFU/g大于峰甘板栗卫生要求1 000 CFU/g,0.5、1.0 kGy处理组在15 d内符合食品卫生要求,其他处理组贮藏30 d菌落总数均未超过食品卫生要求。与对照组相比,辐照处理组菌落总数降低明显,随着贮藏时间的延长,菌落总数也有一定程度的增加,辐照剂量越高,菌落总数增长的越慢,辐照剂量与菌落总数的增长成反比,这与高鹏等 [5]辐照灭菌的结论一致;辐照剂量为3 kGy时,已经起到了良好的杀菌作用。

2.1.2 霉菌及酵母数

霉菌和酵母是真菌中的一类,广泛分布于自然界并可作为食品中正常菌相的一部分。长期以来,人们利用某些霉菌和酵母加工一些食品;但某些情况,霉菌和酵母造成了食品的腐败变质。由于霉菌和酵母能抗热、冷冻及抗菌素和辐照等,也能转换某些不利于细菌的物质,促进致病细菌的生长;有些霉菌能够合成有毒代谢产物——霉菌毒素。霉菌和酵母往往使食品表面失去色、香、味。因此霉菌和酵母也作为评价食品卫生质量的指示菌,并以霉菌和酵母计数来制定食品被污染的程度。

表4 不同剂量条件下样品的霉菌及酵母数
Table4 Total mold and yeast counts of 60Co-γ-treated ‘Fenggan’chestnut with different doses CFU/g

贮藏时间/d辐照剂量/kGy 00.51.03.03.54.04.55.0 040303010<10<10<10<10 1060504020<10<10<10<10 15110805030<10<10<10<10 20250100704010<10<10<10 30400140905020<10<10<10

由表4可知,对照组贮藏10 d时霉菌及酵母数为60 CFU/g,大于峰甘板栗卫生要求50 CFU/g,0.5、1.0、3.0 kGy处理组分别在10、15、30 d内符合食品卫生要求,其他处理组贮藏30 d菌落总数均未超过食品卫生要求。Calado等 [21]研究了γ辐照(剂量为0.25~10 kGy)对板栗酵母菌的影响,结果表明,辐照剂量至少为3 kGy会降低酵母菌的数量,当辐照剂量为10 kGy时霉菌会被全部杀灭。这与本实验辐照处理组霉菌及酵母数明显低于未经过辐照的峰甘板栗,辐照剂量为4 kGy时,起到了良好的杀菌作用结论相一致。随着贮藏时间的延长,霉菌酵母也有一定程度的增加,但是辐照剂量越高,霉菌酵母增长的越慢,这与周任佳等 [22]辐照灭菌的结论相一致。

2.1.3 大肠菌群数

大肠菌群是在36 ℃条件下培养48 h能发酵乳糖、产酸产气的需氧和兼性厌氧革兰氏阴性无芽孢杆菌,该菌群主要来源于人类粪便,作为粪便污染指标评价食品的卫生状况,推断食品肠道中致病菌污染的可能。

表5 不同剂量条件下样品的大肠菌群数
Table5 Coliform bacteria counts of 60Co-γ-treated ‘Fenggan’ chestnut with different doses

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由表5可知,对照组贮藏15 d时大肠菌群数量达到3 MPN/g,已超出峰甘板栗卫生要求,0.5 kGy处理组在20 d内符合食品卫生要求,其他处理组贮藏30 d菌落总数均未超过食品卫生要求。故辐照处理对贮藏期峰甘板栗中污染菌大肠菌群有一定的杀灭抑制作用,辐照剂量为1.0 kGy时,贮藏30 d后,大肠菌群未检出,故经过1.0 kGy的辐照处理,已经能起到很好的杀菌效果。

2.1.4 致病菌沙门氏菌数

根据国家标准检测沙门氏菌,结果表明,对照组与经过辐照处理组均没有检测出沙门氏菌。

2.2 感官评价结果

表6 不同剂量条件下样品贮藏30 d感官评分结果
Table6 Sensory evaluation results of samples irradiated with different doses during storage for 30 d

注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

辐照剂量/kGy 00.51.03.03.54.04.55.0 09.19±0.15 a9.30±0.18 a9.57±0.23 a9.40±0.36 a9.44±0.49 a9.63±0.19 a9.24±0.38 a9.01±0.25 a108.95±0.85 a8.87±0.34 ab8.97±0.75 ab9.07±0.60 ab9.33±0.41 a9.37±0.38 a8.93±0.45 ab8.66±0.25 a158.48±0.75 ab8.47±0.50 b8.42±0.49 ab8.96±0.68 ab8.96±0.23 ab9.19±0.49 ab8.59±0.57 abc8.48±0.36 a207.53±0.31 bc7.56±0.35 c7.87±0.79 b8.13±0.49 ab8.61±0.40 bc8.61±0.35 bc8.17±0.39 bc7.54±0.27 b306.56±0.31 c6.55±0.32 d6.28±1.25 c7.81±1.05 b8.27±0.07 c8.34±0.44 c7.76±0.69 c7.09±0.72 b贮藏时间/d

对色泽、气味、口感、质地各方面得分进行权重加和后峰甘板栗的总体评分结果如表6所示,贮藏期间处理组与对照组无显著性差异;除5.0 kGy相对较大剂量辐照处理组,经过0.5~4.5 kGy处理的峰甘板栗感官品质均比未经过辐照后的品质好,说明辐照在适度剂量处理中可以改善峰甘板栗色泽、口感、气味等方面,提高产品受欢迎程度,其中辐照剂量为3.5、4.0 kGy时的峰甘板栗感官品质较其他组都好,4.0 kGy处理最佳,3.5 kGy其次。

2.3 生理生化指标测定结果

2.3.1 水分含量

图1 不同剂量条件下样品水分含量变化
Fig.1 Changes in moisture content of samples irradiated with different doses during storage for 30 d

由图1可知,随着贮藏时间的延长,峰甘板栗的水分含量呈下降趋势,辐照处理组的水分含量显著高于无处理对照组(P<0.05),但各处理组之间无显著差异,0~10 d峰甘板栗水分含量变化相对平缓,10~20 d水分含量下降相对迅速,20~30 d水分含量的下降又相对稳定。可推断辐照处理对真空包装峰甘板栗的水分含量有轻微的影响,且剂量对其的影响较小。与Antonio等 [23]研究结果相一致。导致这种结果的可能主要原因是真空包装降低水分散失量,推断也可能是辐照处理能使栗果冷藏时蒸腾作用缓慢,呼吸代谢低,从而减少水分散失量的原因 [24]

2.3.2 呼吸强度

图2 不同剂量条件下样品呼吸强度变化
Fig.2 Changes in respiratory intensity of samples irradiated with different doses during storage for 30 d

由图2可知,辐照处理组与对照组的呼吸强度在34 mg CO 2/(kg·h)左右微小幅度变动,货架期间,峰甘板栗呼吸强度呈下降趋势,辐照处理组的呼吸强度显著高于对照组(P<0.05),但各处理组之间无显著差异,0~10 d峰甘板栗呼吸强度变化相对平缓,10~20 d呼吸强度下降相对迅速,20~30 d呼吸强度的下降又相对稳定。辐照处理的峰甘板栗货架后期保持高于对照组的生理活性,可能与两者之间保留的糖、淀粉等可供消耗的底物差异有关 [24]

2.3.3 可溶性总糖含量

图3 不同剂量条件下样品可溶性总糖含量的变化
Fig.3 Changes in respiratory intensity of samples irradiated with different doses during storage for 30 d

由图3可知,辐照处理组与对照组的可溶性总糖变化范围为13.02%~19.56%,辐照处理组的可溶性总糖含量显著高于对照组(P<0.05),但各处理组之间无显著差异,0~15 d峰甘板栗可溶性总糖含量增加较迅速,15~30 d增加相对稳定。这可能是淀粉酶经辐照处理后含量增加,但在贮藏期间其活性降低 [25]。30 d后,对照组与各辐照处理组货架期间总糖含量分别增加了4.19%、4.91%、5.11%、5.46%、5.66%、5.67%、5.91%。板栗含糖量的高低既与淀粉的降解速率有关,又与呼吸消耗的速率有关,只是淀粉水解的速率大于糖消耗的速率,总糖含量才有积累 [24]

2.3.4 淀粉含量

图4 不同剂量条件下样品淀粉含量的变化
Fig.4 Changes in starch content of samples irradiated with different doses during storage for 30 d

由图4可知,货架期间峰甘板栗淀粉的变化呈下降趋势,辐照处理组的淀粉含量显著高于对照组(P<0.05),辐照组1~5 kGy的淀粉含量极显著高于对照组及辐照组0.5 kGy(P<0.01),30 d后,对照组及各辐照处理组货架期间淀粉含量下降了2.82%、2.58%、1.57%、1.11%、1.05%、0.56%、1.06%、1.06%,这可能是辐照处理对峰甘板栗的淀粉代谢具有抑制作用,经辐照处理的板栗淀粉保存率高,尤其是4.0 kGy。

2.3.5 褐变度

图5 不同剂量条件下样品褐变度的变化
Fig.5 Changes in BD of samples irradiated with different doses during storage for 30 d

由图5可知,辐照处理组与对照组的褐变度变化范围为0.42%~1.96%,且贮藏期间褐变度呈上升趋势,对照组与辐照组0.5、1.0、3.0 kGy褐变度无显著差异,辐照处理组3.5、4.0 kGy的褐变度显著高于对照组(P<0.05),辐照处理组4.5、5.0 kGy的褐变度显著高于对照组(P<0.01),这与Kwon等 [9]结果一致。褐变度越高代表褐变程度越重,10~20 d是峰甘板栗的褐变程度最严重的时期。0~10 d和20~30 d褐变较稳定。30 d后,对照组的峰甘板栗及各辐照处理组褐变程度分别增加了1.95、1.93、1.93、1.80、1.80、1.76、2.11、2.13 倍,峰甘板栗褐变度随着辐照剂量的增加而增大,但4.0 kGy处理货架期间褐变度变化最小(1.76 倍),这与Antonio等 [26]的研究结果一致,随着辐照剂量增加,褐变度的增加在可接受的范围内,加重倍数不同。

3 讨 论

研究表明,在4 ℃条件下,辐照剂量为4.0 kGy时,在微生物安全限量方面,可使货架期延长至少20 d,进一步达到延长货架期目的。对于辐照处理延长产品准确货架期的研究,应进一步建立模型预测其准确货架期,实现其商业价值。

辐照处理对峰甘板栗产品起到很好的杀菌作用,对照组贮藏15、10、15 d时菌落总数、霉菌及酵母数、大肠菌群数分别超过食品卫生要求,菌落总数采用≥3.0 kGy处理、霉菌及酵母数采用≥3.5 kGy处理、大肠菌群数采用≥1.0 kGy处理在30 d内均未超过食品卫生要求;由微生物指标可知,辐照剂量≥3.5 kGy处理至少可延长货架期20 d。Calado等 [21]通过辐照剂量为0.25、0.5、3.0、10 kGy对鲜板栗进行辐照处理,结果表明,辐照剂量为3 kGy样品的微生物数量降低明显。辐照剂量为10 kGy样品中检测不到微生物,与本实验结果一致。

4.0 kGy处理改善峰甘板栗感官色泽、口感、气味等效果最佳。同时辐照对产品水分散失量的减少和总糖含量的增加有一定作用,保持并稍促进产品理化营养货架品质达到延长货架期的目的。Fernandes等 [27]进行0.25、0.5、1.0、3.0 kGy剂量辐照板栗实验,结果表明辐射不影响营养价值。Barreira等 [28]进行0.5、3.0 kGy实验辐射板栗,证明辐照不是营养物质损失的变异来源。Iwata等 [29]与Zhu Guoxin等 [25]分别进行辐照剂量为0.1、0.15、0.2 kGy及0.25、0.5、1 kGy处理板栗,结果都表明,板栗中总糖含量没有变化。故辐照对峰甘板栗可溶性总糖的影响还需进一步实验验证。

但是随着辐照剂量的增大,峰甘板栗的褐变越严重,其褐变原因可能是辐照使板栗中抗氧化酶活性下降,减弱了清除活性氧与自由基的能力,使膜质过氧化作用加剧,从而造成细胞膜系统结构和功能的改变,打破了细胞区域化分布,使酚类底物与酶(如过氧化物酶、多酚氧化酶)接触,在酶的催化作用下氧化形成褐色物质,最终导致果实表皮褐变 [30-31]

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Effect of 60Co-γ Irradiation on Sterilization and Sensory Quality of ‘Fenggan’ Chestnut Namely Raw Ready-to-eat Chestnut

GUO Haoning 1, ZHAO Yuhua 1,2, CHANG Xuedong 1,2,*
(1. College of Food Science and Technology, Hebei Normal University of Science and Technology, Changli 066600, China;2. Chestnut Engineering Research Center of Hebei, Yanshan Special Agricultural Technology Industry Research Institute of Hebei,Changli 066600, China)

Abstract:The effect and underlying mechanism of 60Co-γ irradiation on sterilization, sensory quality, and physiological and biochemical indices of ‘Fenggan’ chestnut namely raw ready-to-eat chestnut was examined and the optimal dose of irradiation to extend shelf life was determined. Total bacterial count, mold and yeast, coliform bacteria, and pathogenic bacteria (Salmonella), some sensory attributes and physical and chemical indicators of ‘Fenggan’ chestnut irradiated with different doses of 60Co-γ were measured after 0, 10, 15, 20 and 30 days of storage. Results showed that the total count of bacteria in 60Co-γ treated ‘Fenggan’ chestnut was much lower than that in the untreated one, and irradiation doses in the range of 3.5-5.0 kGy were able to cause a good bactericidal effect on ‘Fenggan’ chestnut, especially 4.0 kGy dose. Together sensory quality evaluation and physiological and biochemical analyses indicated that exposure dose of 4.0 kGy could not only effectively inactivate microorganisms and prolong the shelf life of ‘Fenggan’ chestnut, but also could improve sensory quality and maintain physiological and biochemical quality during its shelf life. This preliminary study indicated that the irradiation dose of 4.0 kGy can extend the shelf life by at least 20 d at 4 ℃ in terms of microbial safety limits.

Key words:irradiation; ‘Fenggan’ chestnut; sterilization; sensory quality

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618042

中图分类号:TS255.36

文献标志码:A

文章编号:1002-6630(2016)18-0262-06

引文格式:

郭豪宁, 赵玉华, 常学东. 辐照对峰甘板栗货架品质的影响[J]. 食品科学, 2016, 37(18): 262-267. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618042. http://www.spkx.net.cn

GUO Haoning, ZHAO Yuhua, CHANG Xuedong. Effect of 60Co-γ irradiation on sterilization and sensory quality of ‘Fenggan’chestnut namely raw ready-to-eat chestnut[J]. Food Science, 2016, 37(18): 262-267. (in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-201618042. http://www.spkx.net.cn

收稿日期:2016-03-18

基金项目:公益性行业(林业)科研专项(201304708)

作者简介:郭豪宁(1991—),女,硕士研究生,研究方向为食品化学与工艺学。E-mail:13102515086@163.com

*通信作者:常学东(1967—),男,教授,硕士,研究方向为果蔬精深加工。E-mail:cxdsgx@163.com