影響獼猴桃保鮮貯藏環境因子的研究概況
□ 班秋妍 西北農林科技大學園藝學院
□ 舒娜 美安康質量檢測技術(上海)有限公司
摘 要:獼猴桃鮮果味道鮮美,營養豐富,廣受消費者喜愛。但如果貯藏環境控制不當,果實品質會嚴重下降,造成經濟損失,因此采后貯藏保鮮是獼猴桃產業發展的重要環節。本文就影響獼猴桃采后貯藏保鮮效果的主要環境因素——溫度、濕度、氣體成分及微生物進行了闡述,結合國內外保鮮技術效果研究,評價適宜獼猴桃采后貯藏的條件。關鍵詞:獼猴桃 貯藏 環境 采后處理
獼猴桃又名奇異果,起源于中國,于新西蘭實現人工馴化。獼猴桃果實口感酸甜,味道鮮美,營養豐富,深受消費者青睞。由于獼猴桃果實為多汁肉質漿果,并且具有典型呼吸躍變型果實特征,采后果實營養及水分代謝極快,易軟化衰老,這嚴重影響了獼猴桃果實的商業品質及經濟效益。因此發展與提高果實貯藏保鮮環境及技術,延長獼猴桃鮮果市場供應期具有重大經濟價值。
獼猴桃果實采摘后經過后熟軟化方可達到最佳食用品質,采后貯藏伴隨著一系列生理、生化及果實品質的變化,如硬度、酸度、干物質、香氣成分等。對“海沃德”獼猴桃果實貯藏期生理特性研究發現[1],貯藏4周后,果實硬度進入快速下降期,從入庫時的40.01N下降到22.88N。呼吸高峰及乙烯釋放高峰出現在貯藏第8周,貯藏期間可溶性固形物含量增加2.04倍,可溶性固形物積累、淀粉的降解、總糖物質的積累主要集中于貯藏的前8周,有機酸含量逐漸降低,但干物質含量無顯著變化。貯藏第20周,開始出現果實腐爛。抑制果實呼吸、乙烯釋放、保持果實硬度,最終延緩果實后熟進程,是獼猴桃果實貯藏的最終目的。由于果實采摘后無法通過母體植株獲得水分和養分,果實對外界環境抵抗能力減弱,因此控制獼猴桃貯藏保鮮期內的環境因子十分重要。
1 獼猴桃采后貯藏品質的影響因素
1.1 溫度
采后冷藏是目前廣泛采用的貯藏保鮮技術,低溫可有效防止獼猴桃采后軟化,但如果采后處置、貯藏溫度處理不當,會發生嚴重的冷害現象,造成大量的果實腐爛變質。目前,在多個獼猴桃品種中均觀察到冷害現象,其中廣受喜愛的紅心獼猴桃品種“紅陽”,其冷害癥狀表現為皮下果肉組織木質化,嚴重時果心亦表現木質化[2];“華優”的冷害癥狀也表現為木質化,冷害發生初期,表皮組織完好,而皮下組織開始出現輕微木質化,隨著冷害加劇,皮下組織木質化加厚,果實表皮局部洼陷。國內其他主栽品種,“金艷”、“徐香”的冷害癥狀也為木質化[3],“海沃德”是目前發現較為耐冷的獼猴桃品種,但也有零星冷害癥狀出現。獼猴桃冷害的其他癥狀還有褐變(“紅陽”)、果肉水漬狀(“海沃德”)、表皮凹陷(“海沃德”,“徐香”)等。在中華系及美味系的獼猴桃研究中發現,過早采收、使用膨大劑處理均會加劇冷害的發生。
當前,有關減輕冷害的采后處理技術報道較多,馬秋詩等[4]通過比較不同溫度熱處理對獼猴桃果實冷害發生控制效果研究發現,35℃和45℃貯前熱水處理10min均能有效減少膜脂過氧化、保持較高的過氧化物酶活性及降低多酚氧化酶活性,從而降低“紅陽”獼猴桃果實冷害率及冷害指數,其中45℃熱水處理效果最佳,而55℃處理則會加劇“紅陽”獼猴桃果實的冷害發生。Yang等[5]發現“紅陽”果實于5℃條件下預處理5天,也可有效降低冷害率,減少出庫后果實軟化腐爛。梁春強等[6]采用5mM草酸(OA)處理“華優”獼猴桃發現,在貯藏70天時,對照果實開始出現冷害癥狀,但處理果實不表現冷害癥狀,而貯藏90天后,草酸處理果實的冷害發生率及冷害癥狀顯著低于對照果實。研究發現,草酸處理可通過保持細胞膜結構完整,維持抗氧化系統酶活性,降低超氧陰離子自由基及過氧化氫生成量,維持高能荷水平來緩解果實冷害發生和癥狀。
1.2 濕度
果實貯藏環境中的濕度也是影響貯藏果實品質及保鮮效果的一個重要因素,在不同濕度條件下,果實的生理狀態差異顯著。當貯藏環境濕度過低時,果實呼吸作用及蒸騰作用增強,釋放水分增加造成重量下降,嚴重時造成果皮皺縮,加速果實衰老,影響果實商品性能,造成出庫后經濟損失。獼猴桃果實低溫貯藏相對濕度一般控制在85%~95%為宜。高濕環境下,當溫度控制不當時,環境中的病原微生物生長繁殖速度加快,會對果實保鮮貯藏造成極大危害。
潘林娜等研究發現[7],采用塑料薄膜包裝獼猴桃果實進行貯藏,袋內相對濕度可達98%~100%,0℃下貯藏5個月,果實水分損失率僅為0.92%;在含有控濕設備的冷庫于相對濕度為90%~95%的0℃環境下貯藏5個月,果實的失水率為2.0%,可保持果實外觀完好。而使用傳統冷庫貯藏,庫內相對濕度僅為70%,獼猴桃果實失水率達到5.1%,此時果實外觀明顯皺縮。采用大帳貯藏的獼猴桃,帳內相對濕度可維持在85%~95%,在此濕度條件下貯藏的獼猴桃可有效控濕果皮失水皺縮,保持果實外觀新鮮飽滿[8]。因此,獼猴桃貯藏環境相對濕度達到90%左右時,可較好保持果實水分,獲得理想的貯藏保鮮效果。
1.3 氣體成分
果實的貯藏過程伴隨著呼吸作用,當貯藏于密閉空間時,其呼吸代謝會影響貯藏環境中氣體成分的變化,使貯藏庫內產生不利于果實保鮮的成分,如過量的CO2、乙烯、乙醇、乙醛等。目前的生產中普通使用冷庫貯藏,多數沒有排氣扇,果實入庫后通風不暢,加上庫體密封性較好,長期貯藏后庫內O2濃度下降,CO2濃度升高。在一些果蔬貯藏中,適當提高貯藏環境中的CO2濃度可有效抑制果蔬成熟并延長其貯藏期,但一些對CO2氣體敏感的獼猴桃品種不宜采用這種方法,如“紅陽”,高濃度CO2會使其產生CO2傷害癥狀,表現為果肉褐變、發苦或果皮褐變等,嚴重影響果實商品性能。此外,調查發現,部分冷庫內乙烯濃度普遍偏高,獼猴桃果實是一類乙烯釋放水平低且對乙烯敏感的果實,獼猴桃果實內乙烯水平僅需達到0.03ppm便會激發果實內源乙烯生物合成[9]。因此貯藏期庫內乙烯濃度的增加可能會導致貯藏期間生理生化變化,如促進果實軟化、加速果實衰老,從而縮短貯藏壽命。
當前,生產上主要采用氣調貯藏方式來控制貯藏環境的氣體成分及比例。氣調貯藏可分為人工氣調貯藏及自發氣調貯藏,原理均為通過調節貯藏環境氣體成分配比以達到良好貯藏效果。研究不同氣調參數對“紅陽”獼猴桃的貯藏效果發現,O2濃度2%、CO2濃度3%可有效延緩果實生理代謝,降低葉綠素分解,維持果實抗氧化活力,延緩果實細胞壁代謝降解,維持果實抗壞血酸-谷胱甘肽循環系統活性,顯著保存果實硬度及其他感官品質,獲得良好的貯藏保鮮效果[10]。MA貯藏則利用不同包裝材料厚度及透氣性等參數差異,使氣體的透過性不同,自發形成有利果蔬保鮮的氣體環境。例如使用箱式自發氣調箱冷藏“長江一號”軟棗獼猴桃,箱內形成氣體環境為CO2濃度2.2%~3.1%,O2濃度17.7%~18.6%,對抑制軟果率及腐爛率,維持果實風味物質具有良好效果[11]。
1.4 微生物
獼猴桃果實的果皮薄嫩,而果肉多汁,采后極易發生病害并引起軟化霉爛,致使其失去食用價值,且病果內由病菌產生的有毒代謝物還可能引發食品安全問題,因此在延緩果實衰老的同時,控制病害的發生具有重要意義。貯藏期內病菌的主要來源是果實自身攜帶菌,以及貯藏庫內潛伏病原菌。獼猴桃果實軟腐病是一類主要發生在采后的真菌性病害,其致病菌為葡萄座腔菌或擬莖點霉菌,主要通過傷口侵入果實,該病發作可引起大量果實腐爛,腐爛率可達20%~50%[12]。典型病果病斑大小不一,呈乳白至乳黃色,近圓形,中央木栓化,外源呈明顯水漬狀。病斑可深入果肉,導致果實內部腐爛,失去食用價值。
獼猴桃貯藏期易發生的另一類病癥為霉變腐爛。研究發現,引起獼猴桃果實采后霉變腐爛最常見的病害是由灰霉菌引起的灰霉病[13],獼猴桃果實灰霉病發病時一般由果蒂端開始褐變霉爛,逐漸蔓延至臍部,最終整果霉變腐爛[14]。此外,段愛莉等通過分離貯藏期腐爛“海沃德”獼猴桃果實中的霉菌,鑒定出青霉屬、交鏈孢霉屬、木霉屬、擬青霉和毛霉屬也參與獼猴桃果實的霉變腐爛[15]。獼猴桃采后貯藏經歷果實后熟和衰老進程,貯期保鮮過程也是病菌與寄主相互博弈的過程,延長保鮮一方面需要抑制病菌的生長、繁殖和致病能力;另一方面還要增強果實抗性,提高其對病害的抵抗力,抵抗已萌發病菌孢子的侵染與繁殖。Zhu等人[16]發現采前噴施5mmol·L-1OA和1.5mmol·L-1SA,可通過抑制由擴展青霉菌產生的有毒次生代謝產物青霉素毒素合成,增加果實表皮角質層及細胞壁厚度,提高果實防御酶系統(如幾丁質酶、β-1,3-葡聚糖酶、苯丙氨酸解氨酶)及抗氧化系統(過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化物歧化酶)相關酶活性,延緩果實成熟衰老的同時,緩解采后貯藏期霉菌病害。
2 獼猴桃采后保鮮技術對貯藏效果的影響
目前,提高獼猴桃貯藏保鮮效果的技術方法主要可分為3類,即物理方法、化學方法和生物保鮮法。
2.1 物理保鮮
物理方法中,利用冷庫等設備進行低溫貯藏最為常見,低溫可顯著抑制果實多方面生理代謝進程,有效延長果實貯藏期和貨架期,氣調貯藏是另一種有效延長獼猴桃貯藏壽命的物理方法。獼猴桃果實在0℃下可貯藏4~5個月,而低溫結合氣調貯藏,可延長貯藏壽命2~3個月[17],盡管氣調貯藏果實品質優異,但由于氣調貯藏成本較高,目前國內利用氣調貯藏仍然較少。其它可提高貯藏效果的物理方法有熱處理、程序降溫等。馬秋詩[4]等發現45℃熱水處理可顯著降低“紅陽”果實的呼吸和乙烯釋放速率,較對照果保持較高的過氧化物酶活性。Shahkoomahally等[18]也發現47℃熱水處理“海沃德”獼猴桃能有效保持果實硬度、色度、芳香物質含量。此外,47℃熱水結合2%CaCl2處理可獲得更好的保鮮效果。Yang[19]等研究證明,在“紅陽”果實中,程序降溫貯藏可通過提高果實抗氧化酶系統活性及調控果實內源激素ABA、IAA、GA3、ZR的水平提高果實貯藏性。
2.2 化學保鮮
早年常見用于獼猴桃防腐保鮮的化學物質有多菌靈和SO2等物質,近年由于消費者及生產者食品安全意識的提升,貯藏保鮮技術中所使用的化學物質是否安全無毒、無殘留逐漸受到重視。其中,1-MCP是無毒、無味且高效化學物質,是目前果實采后保鮮應用較為廣泛的化學物質之一,1-MCP是乙烯受體蛋白競爭抑制劑,通過抑制乙烯信號轉導,起到延緩果實成熟的作用。
國內外已有大量研究報道,1-MCP可以顯著抑制采后獼猴桃果實呼吸代謝,延緩果膠、葉綠素、可滴定酸降解,維持果實硬度、抗氧化系統活性,保持較好的果實品質[20]。但1-MCP的使用效果受到品種和果實狀態等因素的影響,如使用1-MCP處理梨果實會導致果實產生生理病害,出現表皮燙傷疤[21]。近期有研究報道,使用1-MCP處理低成熟的“秦美”獼猴桃,貯藏90天后處理果與對照果腐爛率并無顯著差異[22];Suo等人研究發現[3],貯前使用1-MCP處理“徐香”獼猴桃果實可顯著延緩果實軟化并延長果實貯藏期,但果實組織學觀察發現,與對照相比,1-MCP處理會加劇“徐香”果心木質化,因此1-MCP處理“徐香”獼猴桃果實會導致果實質地劣變,降低商品性能。因此,獼猴桃貯藏保鮮如何正確、合理的使用1-MCP仍需深入研究。
在化學防腐保鮮方面,二氧化氯(ClO2)及臭氧(O3)是目前認可度較高的兩種物質。ClO2是一種性能優良,具有強烈氧化作用的殺菌保鮮消毒劑,已被應用于多種果蔬的防腐保鮮。研究發現,ClO2處理“海沃德”[23]、“徐香”[24]、“貴長”[25]、“秦美”[26]獼猴桃果實,均減少了果實腐爛損失,具有良好的防腐保鮮效果。O3因其具有易操作、無殘留、殺菌力強的特性,是近年應用較為廣泛的殺菌劑。采后處理方面,國內外均有報道采用O3處理獼猴桃果實獲得良好的貯藏保鮮效果的研究。據報道,O3可通過抑制果實呼吸代謝和乙烯生物合成等成熟相關進程延緩果實成熟[27],還可以延緩貯藏期內獼猴桃丙二醛含量及相對電導率的升高,并且降低果實細胞壁水解酶的活性。采用濃度為10.7mg/m3的O3處理“皖翠”獼猴桃冷藏140天后好果率可達95%,但當處理濃度為172.2mg/m3時,反而會加速獼猴桃果實衰老進程,導致貯藏中后期果實腐爛率升高。其他已報道可提高獼猴桃果實貯藏效果的化學處理還有涂膜處理、鈣處理、草酸處理、生長調節劑處理等。
2.3 生物保鮮
食品安全當前已成為我國乃至全球普遍關注的重大問題,目前諸多保鮮技術大多結合一些化學試劑,而化學試劑殘留問題是制約這些保鮮技術廣泛應用的瓶頸,因此發展生物防治法及開發天然保鮮劑日益受到關注及重視。胡欣潔等[28]利用拮抗微生物分泌代謝產物抑制病原菌的原理,采用枯草芽孢桿菌Cy-29菌懸液處理“紅陽”果實,較好的保持了貯藏果實的品質。郭宇歡等[29]發現銀杏葉粗提物可通過提高“秦美”果實的防御酶系統抑制其灰霉病的發生。但天然提取物在獼猴桃采后保鮮的應用仍較少,目前也僅限于抑菌作用的研究,尋找更高效、更全面的天然保鮮劑將是未來果實保鮮重要研究趨勢。
3 展望
近年獼猴桃栽培面積不斷增加,獼猴桃產量增長迅速,然而獼猴桃產業各環節發展不均,應用在獼猴桃貯藏保鮮上的方法技術還不夠系統規范,缺乏對獼猴桃貯藏環境及果實生理狀態監控預警機制,導致果農及企業對貯期獼猴桃生理狀態了解缺失。建立完整的貯藏保鮮環境監控標準體系和果實品質變化預警模型可有效降低獼猴桃貯藏風險,保證獼猴桃產業健康發展。
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