果蔬采后处理和天然保鲜技术的研究进展

谢国芳，谭书明，王贝贝，龙明秀

（1.贵州省发酵工程与生物制药重点实验室，贵州贵阳 550025;2.贵州大学化学与化工学院，贵州贵阳 550025;3.贵州大学生命科学学院，贵州贵阳 550025)

果蔬采后处理和天然保鲜技术的研究进展

谢国芳1，2，谭书明3，*，王贝贝1，2，龙明秀3

（1.贵州省发酵工程与生物制药重点实验室，贵州贵阳 550025;2.贵州大学化学与化工学院，贵州贵阳 550025;3.贵州大学生命科学学院，贵州贵阳 550025)

论述了国内外果蔬采后1-MCP处理、热处理、预冷处理、臭氧处理、钙处理、静电处理、辐射处理等预处理方法;综述了国内外天然植物提取物、天然多糖及其他天然保鲜剂在果蔬保鲜中的应用，并对未来天然保鲜技术的发展方向给予展望，认为根据各种果蔬生理生化特性，采取适当的采后处理与天然保鲜技术相结合是未来的发展趋势。

果蔬，采后处理，天然保鲜技术，研究进展

果蔬因营养丰富，成为人们不可或缺的食品。但果蔬具有较强的生产季节性和区域性，含水量较高，极易腐烂变质，在贮运过程中损失很大。我国是世界上果蔬生产大国，占全球产量的60%，但是由于加工技术发展滞后，果蔬出口量仅占总产量的1%～2%，且其中80%是初级产品。果蔬采后损失率在20%～25%，每年损失达到1000亿元以上。而欧美发达国家果蔬损失率仅1.7%～5%[1-2]。目前，国内外果蔬保鲜大多采用涂膜保鲜和化学保鲜剂。涂膜保鲜以壳聚糖、蔗糖脂等为原料制成保鲜膜较多，在常温下取得一定的保鲜效果[3-5]。但涂膜保鲜存在涂膜效果不稳定、干燥时间较长、操作繁琐、一次性处理量小、容易导致二次污染、不适应大规模作业等问题[6]。而常用的化学保鲜剂主要有仲丁胺、O3、SO2释放剂、二氧化氯和联苯等，气体释放过程中也会受温度、湿度的影响改变气体释放速度，同时也会对果蔬产生一定的药害[7]。近年来，化学防腐剂保鲜果蔬越来越显示出其弊端，无论对果实本身还是对人体健康都会造成极大伤害[8]。人们把更多的目光投向了天然保鲜技术的研究与开发，并取得了一些突破。从长远来看，果蔬保鲜剂的研究方向应该向着天然、安全、有效的方向发展。因此，天然保鲜剂代替化学保鲜剂是果蔬贮藏保鲜必然要求。

1 果蔬采后处理

控制果蔬的保鲜条件：首先要减缓其衰老进程，一般通过抑制呼吸作用来实现;其次是抑制微生物，主要通过控制腐败菌的生长来实现;第三，减少内部水分蒸发，主要通过对环境相对湿度的控制和细胞间水分的结构化来实现。

1.1 1-MCP处理

1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP)能明显延缓跃变型果蔬的后熟与植物组织的衰老，但对非跃变型果蔬的影响和作用却有所不同。在果蔬储存期间，1-MCP被用来维持其品质，而剂量与果蔬种类有差异。

番石榴采后用1-MCP处理，能延缓果实成熟，减少可溶性固形物、可滴定酸及VC含量的损失。无论是冷藏还是常温条件下均能延长货架期、维持良好的品质[9]，但在商业应用中达不到实验室的效果。Massolo J F等[10]用1-MCP对茄子进行处理，能有效减小贮藏期间损伤，色泽、水分变化小，总酚积累降低，PAL、PPO、POD等酶活力显著降低从而起到延缓衰老的作用。Yan Su-cheng等[11]研究了1-MCP与高温对果蔬成熟度的影响，1-MCP处理对果蔬的成熟度控制明显优于高温下抑制乙烯信号基因的表达，归因于果蔬局部成熟延缓异常所致。Elizabeth B等[12]选择食用成熟度的番茄，用200～500nL/L范围的1-MCP处理后，贮藏在13℃下，可延长其货架期4～5d。在桃的成熟和贮藏期间，1-MCP处理能有效延缓其成熟[13]。Wang Baogang等[4]用1-MCP和外源乙烯对芒果乙烯的合成进行调控，1-MCP不仅能抑制乙烯诱导剂还直接或间接的保护活性氧化物系统，活性氧化物和抗氧化剂效果的差异与H2O2和抗坏血酸的代谢有关联。0℃贮藏期间，1-MCP处理可有效延缓黑莓果实可溶性固形物含量、果实色泽L*、a*、b*值以及脂氧合酶活性的升高、降低膜脂过氧化产物丙二醛的积累，推迟总还原能力和花青素含量的上升[14]。

1.2 热处理

热处理是将采后的果蔬置于适当的温度处理一段时间，杀死或抑制病原菌的活力，降低某些与生理代谢相关酶的活性，减少果蔬采后腐烂，以延长果蔬的保鲜期来达到贮藏保鲜目的的方法，其处理方式包括热空气、热蒸汽、热水浸泡、远红外线及微波处理。

Patricia L S等[15]通过对胡萝卜、西兰花、番茄进行机械和热处理，热处理和机械处理对不同蔬菜微细胞机构和流体性质的影响各不相同，在低温高压条件下破坏胡萝卜和西兰花，会使细胞壁发生破坏;直接使用机械破裂番茄会导致其单细胞破坏，在低压下用热破坏会得到很高的粘度值，均质后胡萝卜、西兰花的细胞机构紧密，而番茄细胞分散，这就正好解释破碎后的浆体的涨缩。Wang Kaituo等[16]用48℃热气处理3h与含Ag和TiO2纳米包装联合处理比单一的热空气处理及纳米包装对中国杨梅采后绿霉和自然腐败抑制要好。用500mL/L乙醇熏蒸与热空气联合处理对由Verticicladiella abietina、桔青霉及绿色木霉等致病菌导致的腐败和发病率有效降低，对孢子和细菌的体外生长的抑制比单独使用乙醇熏蒸或热空气处理的效果显著，同时能降低杨梅的自然腐败和微生物病害，而不影响果品的质量[17]。热处理的温度对番茄采后效果的影响随成分发生变化，36～39℃组织开始破坏，菌丝生长活跃，38～39℃损伤范围增大，只有在处理期间设置一个确定的温度可以得到理想的热处理效果[18]。Nobile M A D等[19]通过乙醇、热水、氯化物及包装材料等对食用葡萄进行研究，由于乙醇处理能有效降低致病菌浓度而又不影响包装产品的呼吸作用而最有效。热蒸汽处理10s可以明显抑制贮藏期间果实花青素积累，降低果实失重率、腐烂指数和呼吸速率，维持较高的SOD活性，降低LOX、纤维素酶活性、超氧阴离子产生速率和MDA含量，明显延长了果实贮藏时间。处理20～40s的果实受到热伤害，影响了果实的外观品质，甚至缩短了果实贮藏寿命[20]。桃、油桃采后在48℃的热水中分别浸泡12、6min，贮藏期间能够有效控制其采后褐变腐烂，温度过高则会导致风味改变[21]。

1.3 预冷处理

预冷处理（Precooling Treatment)是将准备冷藏、冷运的果实在采收后立即进行冷却处理，以减少果实在田间受热时间。预冷要求达到的温度，一般略高于该果实冷藏最适温度。具有冷却速度快、效果均匀、能耗低、产品不会受到污染等特点。真空预冷是将被采摘后的物料放在真空室内，通过抽真空，使物料内部的水分迅速蒸发，由于水分的蒸发吸热导致物料本身温度下降（一般在0～10℃)。

刘芬等[22]对冷藏保鲜青花菜进行真空预冷处理，能抑制其呼吸速率、乙烯释放量，失重率、叶绿素及VC的损失减少，感官得到明显改善。预冷可有效提高黑莓总还原能力，推迟可溶性固形物、果实色泽L*、a*、b*值的升高、延缓LOX活性、花青素含量上升，但对MDA含量具有诱导作用[14]。适当的预冷处理可保持青椒的品质，如硬度、脆性、咀嚼度、色泽等，同时能保持较高的抗坏血酸含量。冷处理过的青椒有着较低的呼吸强度、过氧化物酶（POD)活性和MDA含量[23]。在低温储存期间（5℃)，抗蒸腾剂的应用可增强甜椒的硬度，当总酚、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化酶增加，过氧化反应下降时，尿素可以维持甜椒的色泽，对氨基酸释放的影响较小[24]。Mauro J等[25]对甜栗子冷浴处理，虽有不需要特殊设备即可达到处理最大化的优点，但存在占用空间大，甜味、芳香物质减少，失去光泽，不能保证昆虫完全被杀死等缺陷。

1.4 臭氧处理

臭氧作为一种高效安全、无残留、广谱可靠的果蔬防腐保鲜剂，不仅具有强杀菌性，还可降解果蔬表面农药残留、杀虫剂，且对果蔬发育、成熟、衰老等代谢过程也有影响。

朱东兴等[26]用不同浓度、时间臭氧对南方产区鲜食葡萄进行处理，不同臭氧处理均显著抑制了冷藏期浆果的腐烂率（p＜0.05)，不同程度降低了其落粒率，有效延长了果实贮藏寿命最高可达2倍以上（p＜0.05)。臭氧水有显著的杀菌作用和保鲜效果，且臭氧浓度越高，处理时间越长，杀菌和保鲜效果越好。臭氧水冷激处理冬枣可保持其的硬度，抑制其转红及酒软，使枣果保持较好的外观色泽;同时，还可以有效抑制冬枣可滴定酸含量和VC含量的下降，保持了其贮藏期的品质，延缓其衰老速率[27]。采用6mg/L的臭氧对花蛤进行处理15min，杀菌率达到92.0%，能减缓花蛤保藏期间感官质量变化，延长保藏期限[28]。

1.5 钙处理

钙离子在植物生长发育、成熟衰老等生理生化方面具有重要作用，已被广泛应用在果实采后贮藏过程中，钙还是一种符合绿色环保要求的保鲜处理剂。一般认为钙具有维持细胞壁、细胞膜的结构及功能，调节控制离子环境与酶活性等生理功能，可保持果实的硬度，延缓后熟衰老，降低腐烂率等。

Chen Fusheng等[29]用CaCl2对草莓进行处理研究，CaCl2通过加强三种果胶离子耦合作用使果胶的降解得到延缓，特别是CSP（金属离子螯合果胶)和SSP（碳酸钠盐果胶)侧链的修饰导致草莓软化，从而延长采后草莓的货架期。CaCl2处理能明显减缓番茄果实中可滴定酸、VC含量及含水量的降低，维持较高的CAT活性，延长其贮藏期，起到较好的保鲜效果[30]。适当浓度（3%)的钙处理可有效改善丰水梨的保鲜效果，降低果实的呼吸强度与烂果率，延缓梨果实的生理生化变化[31]。果树枝叶修剪与采后钙处理相结合可以降低苹果苦心病的发病率[32]。采后番茄用200ppm的氯化钙溶液浸泡5min后包装在带有小孔的聚乙烯袋里，贮藏在20～25℃、相对湿度70%～90%条件下，可从根本上降低腐败率和失重率，同时也显著减缓总固形物、总糖、还原糖、VC及胡萝卜素含量等成分的变化，货架期由无处理的7d延长到17d[33]。

1.6 静电处理

利用静电可对作物的种子进行分选和处理，促进其生长;对植株进行静电喷雾，可以提高农药的利用率和病虫防治效果，减少环境污染;对农产品进行静电加工处理，可以满足人们生产、生活的需要。

静电喷雾杀虫不仅用于田间作物、果树等农作物的保护，而且在对真菌、微生物、植物病毒、杂草等引起植物衰弱、病变的植物保护中发挥很大的作用。表面涂敷是利用高压静电场使荷电颗粒在电场力的作用下，定向漂移并沉积在农产品表面形成均匀的涂膜。静电涂敷也在食品加工中维生素、甜料和特殊香料的添加过程中得到了应用。国内外有关的实验研究结果都表明，静电涂敷保鲜技术对苹果、红薯、黄瓜、番茄、香蕉等农产品的保鲜效果是非常明显的[34]。Law S E等[35]研究了空气辅助静电喷雾在香蕉采后病原菌控制中的应用，在疾病多发的区域进行喷雾与不喷雾对照实验，静电喷雾比传统液压喷雾的效果好，即经济又环保。

1.7 辐射处理

辐照条件对果蔬保鲜效果有显著影响。在强光条件下的腐烂速率较弱光和黑暗条件下明显偏高。在黑暗和弱光条件下失水率比强光下平均低10%～30%[36]。因为在强光条件下，植物的气孔张开，水分通过气孔蒸腾作用大量散失，造成细胞膨压下降、体表皱缩、萎蔫、水解酶活动旺盛，大量水解造成细胞膜结构破坏，最终导致蔬菜硬度下降，萎蔫腐烂，食用品质降低。因此，果蔬产品在贮藏保鲜过程中应尽可能避免光照。谢晶等[37]将弱光光源引入冷藏中，使果蔬在贮藏的同时还在进行光合物质积累，达到既保持果蔬的良好品质，又延长其货架寿命的目的。

Jagadeesh S L等[38]用紫外灯对番茄进行辐射处理，对其抗氧化成分的的影响有较大差异，番茄红素在采后处理和贮藏期间都较低，对番茄的总酚、VC有积极影响，紫外处理后保藏20d比7d成熟的番茄有较高的抗氧化成分。由于越橘有相对较厚的皮和蜡层能忍受紫外辐照，在越橘成熟中导致的病害是主要的，2J/m2剂量的辐照是能有效减少成熟腐烂率，对抗氧化剂的活性的影响与其品种有关[39]。磁场强度为4.22A/m的交变磁场对草莓处理后，腐烂率明显降低，其可溶性糖含量、pH及呼吸速率比对照组的降低幅度小;VC含量比对照组大，外观也最佳[40]。果蔬在磁场辐射作用下其失水率降低、VC和Fe损失减小[41]。

2 天然保鲜技术的研究

2.1 天然植物提取物的保鲜技术

生产实践和科学研究表明植物提取物中含有抑制病原微生物的成分，具有良好的天然杀菌作用，对人体和环境不会造成危害，增加了果蔬食用的安全性，减少了废弃物的处理，人们提出了利用植物中的抗菌物质对果蔬采后病害生物防治的设想并进行了大量研究，并且在果蔬保鲜上也取得了很好的效果[42]。其中从人们食用的中药和香辛料中提取天然防腐保鲜剂，被认为是食品添加剂研究领域最有前景的发展方向，是开发新型高效果蔬生物防腐保鲜剂的重要途径。

许多植物都具有一定的抗菌、杀虫能力，从植物中提取的杀虫剂已经在生产中大量应用，人们对果蔬采后保鲜中主要病原菌具有较强抑制作用的植物研究遵守药食同源的原则进行筛选，因此主要集中于天然香辛料和一些中草药，包括芸香科的柠檬、柑橘类、橙类，樟科的肉桂、月桂，桃金娘科的丁香、众香，唇形科的百里香、迷迭香、薄荷等，百合科的洋葱、大蒜，姜科的高良姜、姜，肉豆蔻科的肉豆蔻，胡椒科的胡椒、花椒，茄科的辣椒、山鸡椒等和本科的香茅、芳香草等[43]。未成熟的葡萄汁作为可选的抑菌剂来加强色拉菜的安全性[44]，香芹酚在葡萄保鲜中作为抑制真菌新物质[43]，柏树干果提取物在食品保鲜剂行业是天然抗氧化剂很有潜力天然资源[45]。MarandiR J等[46]从Thymus kotschyanus和Carum copticum提取的精油在体外对食用葡萄采后病原菌菌丝的生长有抑制效果，由于其安全性可被用作鲜食葡萄新的抑菌剂。代亨燕等[47]采用丁香、花椒、大蒜、生姜4种天然香辛料精油，通过微胶囊技术分别制成挥发性保鲜剂，让其挥发性释放于黄瓜表面，于常温（25±5)℃条件下贮藏30d，定期测定黄瓜的腐烂率、失重率、呼吸强度、总糖和叶绿素含量并观察其变化规律。4种天然香辛料精油制成的保鲜剂对黄瓜都有显著的保鲜效果，其中，用丁香精油制成的保鲜剂保鲜效果最好，花椒次之，大蒜保鲜效果最差。钟业俊等以“圣女”小番茄为试材，研究复配保鲜剂OAA-7（由天然有机酸和助剂活化配伍的有机食品防腐剂)在番茄中的应用效果。把番茄浸渍500～750mg/kg OAA-7溶液5～ 10min可在一定程度上抑制番茄腐烂，保持番茄硬度，防止VC被氧化和还原糖损失。

2.2 天然多糖涂膜保鲜

天然多糖涂膜保鲜是将多糖物质制成适当浓度的溶液，通过浸渍、喷洒、涂布等方法在果蔬表面形成透明或半透明膜。这类薄膜具有可选择的透气性、较低的透水性，能阻隔外界环境的有害影响，不仅控制了膜形成的微环境中的气体浓度，使果实采后的呼吸强度下降，延缓果蔬的衰老，而且可减少果实在贮藏期内水分的散失，防止果蔬的病菌感染，从而达到延长保存期的目的。此外，由于多糖本身具有胶凝特性和特殊的生理活性，这类膜还可作为抗菌防霉的活性成分的载体植物结构抗病性的诱导剂[48]。

王明力等[49]采用纳米SiOx对壳聚糖进行改性得到的复合涂膜对金秋梨进行保鲜效果研究，壳聚糖纳米SiOx复合膜（CTS-SiOx)与壳聚糖单膜（CTS)相比，其水蒸气透过率下降35%、氧气透过率下降21%，复合涂膜抗菌效果明显，室温下金秋梨保鲜时间由20d延长至60d，好果率达到80%。Duan Jingyun等[50]先用酸液清洗草莓再进行水溶性壳聚糖涂膜，在室温下贮藏，能有效降低其腐败率，森柏尔保鲜剂能有效减少失重，酪蛋白钙涂膜能延缓成熟提高硬度，壳聚糖涂膜能有效减少果实周围霉菌的生长。Devlieghere F等[51]实验说明壳聚糖对低蛋白及NaCl食品具有抗菌性保鲜效果，果蔬正是这一类，把莴苣和草莓放在壳聚糖-乳酸/乳酸钠溶液中浸泡，表现出较好的抗菌活性，但处理过的莴苣产生苦味而不宜使用。

2.3 其他天然保鲜技术

上世纪九十年代，美国的Monsanto化学公司成功研制出一种新型高效多功能果蔬保鲜剂—雪鲜（Snow Fresh)，英国森柏生物工程公司研制出一种无色、无味、无毒、无污染、无副作用的可食性果蔬保鲜剂—森柏保鲜剂（Semper Fresh)，德国科学家从天然岩盐层的岩石中提出一种白色粉末的天然保鲜剂，含大量的钙、磷、镁、钠、锰等金属盐类，其中钙达钙达37.2%[8]。抗氧化性多肽对柑橘不同青霉属的杀菌能力有显著差异，可有效延缓微生物导致的腐败。同时也强调作为特定肽来源的短暂色氨酸和亲水性AMP的富集对采后植物真菌病原体有潜在的抑制效果[52]。

3 存在问题及研究展望

目前，虽研制出多种果蔬采后处理方法和天然保鲜剂，在实践应用中也取得了一定的效果，但仍存在诸多问题，如：a.在天然保鲜技术中，大多是针对食品加工业中的细菌、酵母菌等微生物来筛选抑菌剂，且单一微生物在培养基中进行实验，然而果蔬腐败是由多种病原菌共同作用的结果，对各类果蔬病变微生物及其特性加以研究，再根据具体果蔬病原微生物、抗菌特性及营养成分筛选适宜的复合抑菌剂及应用技术条件进行的研究比较少;b.导致果蔬腐败变质的因素很多，但在研究天然保鲜技术时，根据果蔬采后特性进行适宜处理与天然保鲜剂相结合的研究却很少;c.由于天然抑菌剂的安全性较高，评价指标大多数是好果率、失重率、呼吸强度等，缺乏风味、新鲜度、成熟度、口感、色泽等综合性评价指标;d.天然抑菌剂的抑菌机理尚不清晰、有效成分结构难以确定、提取成本较高，这大大限制了天然抑菌剂的产业化发展和化学仿合成的研究;e.化学保鲜技术已有丸状或片状固体保鲜剂，天然固体保鲜剂尚处在实验研究阶段，实际应用还在进行探索实验。由于天然固体保鲜剂的安全性和便捷性，能均匀挥发出抑菌和抑制成熟气份的天然固体保鲜剂将是未来的发展方向。随着果蔬保鲜技术的进一步深入研究，天然抑菌剂、抗成熟剂与果蔬特定的生理生化相结合技术在果蔬保鲜上应用的研究将具有重要意义。

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Study progress in postharvest handling and natural preservation technology for fruits and vegetables

XIE Guo-fang1，2，TAN Shu-ming3，*，WANG Bei-bei1，2，LONG Ming-xiu3
（1.Guizhou Province Key Laboratory of Fermentation Engineering and Biological Pharmacy，Guiyang 550025，China;2.College of Chemistry and Chemical Engineering，Guizhou University，Guiyang 550025，China;3.College of Life Science，Guizhou University，Guiyang 550025，China)

The pretreatment methods were discussed，including，1-MCP treatment，heat treatment，cooling treatment，ozone treatment，calcium treatment，electrostatic treatment，and radiation.The application of natural plant extracts，natural polysaccharide and other natural preservation technology were summaried.Some new natural preservation technology were prospected.Based on the physiological and biochemical characteristics of fruits and vegetables，combination appropriate postharvest treatment with the natural preservation was the trend for natural preservation technology in the future.

fruit and vegetable;postharvest treatment;natural preservation technology;study progress

TS255.1

A

1002-0306（2012)14-0421-06

2011－10－20 *通讯联系人

谢国芳（1987-)，男，硕士研究生，主要从事食品资源利用研究。

贵阳市农业公关项目（2009筑科农合字4-024);贵州省农业攻关项目（黔科合NY字[2010]3018号)。