火龙果采后生理和保鲜技术的研究进展

王生有，陈于陇，徐玉娟，* ，吴继军，肖更生，傅曼琴

(1.江西农业大学食品科学与工程学院，江西南昌330045;2.广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所，广东省农产品加工公共实验室，广东广州510610)

火龙果又名红龙果、仙密果、情人果等［1－2］，属仙人掌科(Cactaceae)三角柱属(Hylocereus)和西施仙人柱属(Selenicereus)［3－4］，原产中美洲的哥斯达黎加、尼加拉瓜、墨西哥、古巴、越南等地，是当地非常普遍且主要的水果［5］。人工栽培遍及中美洲、以色列、越南、泰国、我国台湾省及美国南部地区［6］。到2009年为止，全国(除台湾外)火龙果种植面积已达3239.3hm2，其中广西壮族自治区约为1600hm2，海南省约 653.3hm2，贵州约 450hm2［7－8］，到 2012 年全国种植面积估计为6000hm2。我国大陆从台湾和泰国等地引进了量天尺属白肉火龙果、红肉火龙果和紫红肉火龙果3个品种［3，9］。火龙果果实外形独特、营养丰富、绿色保健，含有一般植物少有的植物性白蛋白、甜菜色素及水溶性膳食纤维等及各种酶、丰富的不饱和脂肪酸及抗氧化物质，而且果实中含有丰富的维他命 A、B1、B2、B3、B12、C、E 及钙、磷、铁等矿物质［10－11］，对人体健康有特殊的功效。但火龙果采后极易腐烂，鲜果供应期短［12］。本文介绍了国内外有关火龙果贮藏特性、采后生理及贮运保鲜技术的进展，以期为火龙果采后理论和技术的进一步研究提供参考。

1 火龙果的贮藏特性

火龙果属于非呼吸高峰型果实，采收的果实，常温贮藏3d鳞片出现黄化、萎蔫现象;贮藏7d果实失重率达5.14%，火龙果果皮出现明显皱缩现象，且鳞片萎蔫严重;贮藏12d时果实失重率达7.44%，部分鳞片基部和果脐开始腐烂，腐烂率达 11.11%［13－14］。火龙果在常温贮藏过程中，理化品质发生一系列变化:可溶性固形物、可溶性总糖、还原糖、可滴定酸、Vc、粗脂肪、粗蛋白含量下降，水分含量和pH升高，粗纤维含量基本不变［13］。王俊宁等［15－16］研究表明，花后25d采收的果实在常温贮藏期间呼吸强度较低，能保持相对较高的总糖含量、Vc含量和可溶性固形物含量，失重率低，可以显著降低O－2·的积累，同时保护酶系统也维持较高的活性，贮藏效果好，为最适宜的采收。8月采收的火龙果常温下仅能贮藏7d，11 月采收的果实也只能贮藏 11d［17］。

2 火龙果的采后生理

2.1 呼吸作用

呼吸作用是采后果实最重要的生理活动之一，关系到果蔬的成熟、品质的变化、贮藏的寿命，是评价果实新陈代谢快慢和果实贮藏性能的重要指标之一。呼吸强度则是衡量果实呼吸作用强度的指标。呼吸强度大，则有机物消耗多，果实的成熟或衰老就快，意味着贮藏期限不长，货架寿命短［18－19］。火龙果属于非呼吸跃变型果实，在贮藏的过程中，呼吸强度呈下降趋势，不出现呼吸跃变现象。王彬的研究表明，常温贮藏下，火龙果果实的呼吸强度呈下降趋势，贮藏4d后呼吸强度从采收当天的14.09mg/(kg·h)迅速降至5.34mg/(kg·h)，最后呼吸强度降至4.04mg/(kg·h)，为采收时的28.67%［13］。另据王彬［20］等的研究表明，火龙果在整个贮藏过程中，在(10±5)℃和20～30℃两种温度条件下，果实呼吸强度均呈下降趋势，但直至果实发生大量腐烂也未出现明显的呼吸高峰。同时王彬等［21］研究表明，火龙果果实在整个贮藏过程中，CaCl2处理对火龙果呼吸作用的抑制作用不明显。

2.2 果肉褐变

果蔬的酚类化合物含量、多酚氧化酶(PPO)活性和O2的供应是发生酶促褐变的三大先决条件［22］，酶促褐变可分为两个阶段:第1阶段，由PPO催化酚类物质形成O－醌类;第2阶段，醌类通过非酶促反应形成褐色复合物。常温受条件下，火龙果受到机械损失时呼吸与代谢旺盛，易发生酶促褐变，果肉慢慢变暗;但在低温条件下，多酚氧化酶及其它酶的活性受到抑制，可以延缓褐变进程，降低各种生理生化反应速度。李粉玲［23］以红皮白肉的火龙果为材料，研究了pH、温度、反应时间以及肉桂酸、L－半胱氨酸、柠檬酸和抗坏血酸4种抑制剂等条件对火龙果PPO活性的影响，结果表明，以0.2mol·L－1的邻苯二酚为底物时，其最适波长为410nm，最适pH为6.8，最适温度为30℃;温度超过50℃时，该酶的活性明显降低，反应时间不宜超过15min。在较短时间内，几种添加剂对火龙果PPO的活性均表现出不同的抑制作用，其中以L－半胱氨酸的效果最为理想;而且2种添加剂协同作用时，以L－半胱氨酸+抗坏血酸的效果最为理想。

2.3 活性氧代谢

自由基学说认为，果实的成熟衰老是组织和细胞中不断进行着的自由基损伤反应的总和，氧自由基产生与清除的动态平衡遭到破坏，是机体各个部分功能的衰退和老化的过程，即活性氧代谢失调累积的过程［24］。活性氧一直被认为是果实采后代谢过程中的毒副产品，能引起大分子物质如脂类、蛋白质及DNA的损伤［25－26］。氧自由基的清除主要由一些抗氧化酶类和抗氧化剂来完成，清除活性氧的抗氧化酶主要包括过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及溶解在抗坏血酸－谷胱甘肽循环中的酶类［27－28］。王俊宁等［15］的研究表明:火龙果在前3d的贮藏过程中，SOD活性缓慢下降，之后迅速升高，在贮藏4d时达到最高值341.1U/(g·h)FW，随后迅速降至最低值182.4U/(g·h)FW，贮藏结束时(10d)，其活性又有所回升;POD活性在贮藏的前2d，先缓慢升高后略有降低，之后迅速上升;在贮藏的第6d达到最大值752.53U/(min·g)FW，随后贮藏的2d，其活性缓慢下降，在贮藏的10d时，其活性迅速下降至最低585.0U/(min·g)FW;CAT活性先是迅速下降至最低值5.25U/(g·min)F，随后上升，在贮藏6d时达到最大值17.25U/(g·min)FW。火龙果常温贮藏3d时，随着·含量的变化，其POD活性呈现相似的变化规律，表明贮藏初期·的清除与POD活性有关，随后POD活性迅速升高，与SOD、CAT一起，清除体内大量·从而减轻伤害。

2.4 抗氧化活性

在果蔬正常生长过程中，由于氧化胁迫而产生的活性自由基，与体内自由基清除剂保持动态平衡;而在果蔬采后贮藏过程中，由于受到多种不利条件的影响，其体内活性氧的代谢平衡被破坏，产生并积累了大量自由基，从而加速了果蔬的衰老;但由于果蔬采后新陈代谢活动仍然存在，因此其机体本身对自由基造成的伤害具有防御功能，体内防御自由基的氧化损伤体系(主要包括酶类抗氧化物质和非酶类抗氧化物质)通过协同作用与自由基发生反应，生成其他性质稳定且对果蔬本身无害的化合物［29］。在贮藏初期，火龙果受到的环境胁迫较轻，体内产生的自由基能够被机体防御系统所清除;当自由基含量超过体内氧化物质的清除能力时，就会诱导体内新的抗氧化物质的生成;但到贮藏后期，随着火龙果体内自由基的不断累积，其抗氧化物质突然减少，抗氧化能力也随之降低;当自由基的累积超过某一阈值后，就会加速火龙果的衰老与死亡［30－31］。Liaotrakoon的研究表明，经过热处理后的红肉和白肉火龙果，其抗氧化性呈现增加的趋势［32］，是因为热处理刺激了自身防御系统，促进了次生代谢物的产生，使果肉释放出更多的生育酚、植物甾醇、酚酸等抗氧化活性物质，从而提高了抗氧化活性。用商业果胶酶处理的火龙果，其果皮和果肉中多糖结构水解阶段的抗氧化活性比其它阶段都要高;通过1，1－二苯基－2－三硝基苯肼(DPPH)方法检测到的最高水解阶段抗氧化活性是对照的3～8 倍，而2，2'－2－联氮－2－双－(3－乙基苯并噻唑啉－6－磺酸)(ABTS)测检到的抗氧化活性是对照的4～7倍［33］，是因为酶水解了组织的细胞壁，释放了一些酚类生物活性成分。表明抗氧化活性的高低能反映植物体内总防御能力的强弱。

2.5 细胞膜透性变化和膜脂过氧化作用

细胞膜是整个细胞保持正常生理条件的基础，也是保持细胞完整性及正常物质能量代谢的基础。细胞正常生理代谢所需要的一些关键酶、胞内外离子交换所需要的离子梯度、pH梯度都必须依靠一个完整的细胞膜结构［34］。膜脂过氧化作用涉及到多种活性氧，及酶促与非酶促保护系统的平衡，可用组织自动氧化速率表示组织总的清除自由基的能力，丙二醛(MDA)是膜脂过氧化作用的最终产物，能影响细胞膜的结构，干扰正常的生理代谢，其含量的高低是膜脂过氧化程度的重要标志［35］。张绿萍等［36］研究表明，经1－MCP处理的火龙果果肉细胞膜相对透性在整个贮藏期间明显低于对照。1－MCP能有效地保护火龙果果肉细胞膜的破坏，从而相应地延长其贮藏期。膜脂过氧化将导致MDA的积累，而MDA会攻击膜、核酸、蛋白质等生物大分子，使膜结构遭到破坏、透性增加。王俊宁等［15］研究表明，白玉龙火龙果采后成熟过程中，膜透性的变化与MDA含量的变化表现一致;在果实成熟衰老的过程中，随着MDA的累积，果实细胞膜透性上升，至第10d相对膜透性达最大值，细胞代谢混乱，细胞结构崩溃。

3 火龙果贮运保鲜技术

目前，国内外对火龙果保鲜的方法主要有低温保鲜、涂膜保鲜、化学保鲜剂保鲜、热处理、辐照等。虽然采用的保鲜方法各不相同，侧重点也有所不同。但都是对果实贮藏保鲜起关键作用的生理代谢的调控:第一是通过抑制果实呼吸作用及乙烯的产生调控其衰老进程;第二是对果实体内酶的活性和细胞膜的完整性的影响;第三是通过控制腐败菌抑制微生物的增长从而延缓腐败。

3.1 低温贮藏

火龙果的采后贮藏方式对火龙果保鲜期及品质有很大影响。低温冷藏是热带水果贮藏的主要形式之一，在越南应用较多。到目前为止，火龙果主要贮藏方法还是冷藏。低温贮藏可有效地控制微生物生长繁殖及抑制褐变相关酶活性［37］，从而延缓衰老和腐败变质。王彬［38］等研究表明，用1－MCP熏蒸处理火龙果后，在(10±0.5)℃恒温冷库贮藏，显著延缓火龙果贮藏期的品质劣变。王彬等［13］研究结果表明，火龙果在温度4～8℃、湿度85%～95%中冷藏，保质期在 20～25d［39］，在 5℃低温下，相对湿度 90% 的环境中可以贮藏40d。低温贮藏，虽不是成本最低的，却是最有效、保鲜效果最理想一种协同保鲜方法，在商业上大规模应用。

3.2 涂膜保鲜剂保鲜

涂膜技术是通过增强果蔬表皮的防护功能，阻塞表面的气孔和皮孔以抑制呼吸作用，减少营养损耗，抑制水分蒸发，防止皱缩萎蔫，保持果蔬产品的新鲜度［40］，同时有效阻止酶促褐变，消除或抑制乙烯等有害挥发物，防止微生物的侵入，减少果蔬的霉变和腐烂，从而更好地保持食品的营养价值及外观品质，延长其货架寿命［41］。张绿萍等［42］采用壳聚糖、茶多酚、壳聚糖复合保鲜剂涂膜方式，及纳米果蜡使用，研究了对火龙果贮藏时间的影响。结果表明，试验所选保鲜剂单独使用对延长火龙果贮藏时间的效果不明显;复合保鲜剂结合冷库贮藏，1.0%壳聚糖+0.6%纳米载银抗菌粉+0.08%茶多酚的复合保鲜剂处理，能延长火龙果的贮藏时间2～4d。根据Paull的火龙果贮藏手册，最佳贮存温度为6～10℃，贮存寿命约为14d［43］。Chien等的研究表明，用 0.2%、0.5%、1% 浓度的低分子壳聚糖涂膜处理火龙果片，可阻止水分损失和感观质量的降低，维持可溶性固性物含量、可滴定酸和抗坏血酸含量，抑制微生物生长，有效地保护质量和延长贮藏寿命［44］。涂膜保鲜技术不是很适合火龙果的保鲜，因为火龙果有鳞须，表面不光滑平整，不容易形成一个完整的膜层，达不到理想的保鲜效果，而对鲜切火龙果较适用，并且可以直接食用，还可以大规模商业化生产。

3.3 热处理和辐照保鲜技术

热处理是指果蔬采后在适宜温度(一般在35～50℃)下，杀死或抑制病原菌的活动处理，以降低酶活性，达到贮藏保鲜的效果。辐照保鲜是利用60Co、137Cs等辐射出的γ射线辐照果蔬，使其新陈代谢受到抑制，从而达到保鲜目的［45］。Liaotrakoon［32］研究表明，红肉火龙果和白肉火龙果经历0～60min的50～90℃的热处理后，红肉火龙果在90℃热处理60min后，甜菜色素的含量降到32.35%，而在热处理的过程中，红肉火龙果和白肉火龙果的抗坏血酸在0min时急剧下降，随着热处理时间的延长缓慢降低，热处理时随着热处理时间的延长总酚含量升高。Hoa等对火龙果进行了热空气处理研究;结果表明，高温短时热处理要求果实的核心温度达到46.5℃ 持续时间为 20、40min;48.5℃ 下持续 50、70、90min［46］，表明果实只能在46.5℃下的热处理中持续20min，并且对果实品质没有显著影响。Marisa等采用X射线照射处理3个火龙果品种，照射剂量为0、200、400、600、800Gy并在10℃下贮藏12d。试验结果表明，果肉的可溶性固形物含量、可滴定酸、果糖浓度不受照射的影响，但葡萄糖、蔗糖、总糖浓度随照射剂量增加线性下降。400、600Gy处理火龙果果肉变软程度最小。发病率不受照射的影响，照射剂量在800Gy以下对火龙果所提供检疫安全、感官和品质没有影响［47］。由于热处理对火龙果保鲜上的研究还较少和辐射贮藏是一种比较新的技术，目前还都没有大规模应用。

3.4 化学保鲜剂保鲜

化学保鲜是利用化学药剂涂抹或喷施在果蔬表面，以达到杀死或抑制果蔬表面、内部和环境中的微生物，以及调节环境中气体成分的目的，从而实现果蔬的保鲜。目前，使用较多的化学保鲜剂主要包括两种:一是防腐保鲜剂，主要有亚硫酸盐、VC、柠檬酸、山梨酸钾、苯甲酸钠、CaCl2等［48］;二是生长抑制剂，如赤霉素、水杨酸等。张绿萍等［36］研究结果表明，当1－MCP浓度为1.0μL/L时最利于延长火龙果的贮藏期，并能有效保持火龙果常温贮藏期间的可溶性固形物含量和减缓果实失重率和鳞片含水量下降，减缓火龙果果肉及果皮干物质的降解，抑制细胞膜相对透性的升高，具有较明显的保鲜效果。王彬等［21］研究结果表明，CaCl2处理对火龙果呼吸作用的抑制作用不明显，但对降低火龙果的腐烂率有一定的作用。化学保鲜剂对火龙果表面的微生物具有明显的抑制作用，也有较好的保鲜效果，但不利于人类健康。

3.5 酶处理

酶法保鲜技术是利用酶的催化作用防止和消除外界因素对食品的不良影响，从而保持食品的新鲜度。酶是活细胞产生的具有高效催化功能的，高度专一性和高度受控性一类特殊的蛋白质。酶法保鲜技中应用到的一般都是酶制剂，世界已知的酶制剂有5000多种，工业生产的酶制剂有近200种，常用的有 30 多种［49］。Kunnika［33］研究表明，用商业果胶酶处理过的火龙果，其含有更多的生物活性物质，总酚含量比对照的含量高2～3倍，黄酮含量比对照高5～7倍，花青素含量比对照显著增加，而使果肉颜色更红。酶法保鲜可以更多保留植物活性成分，是一种新的保鲜技术，有待进一步研究。

表1 火龙果不同保鲜方法的比较Table 1 Comparison of different preservative methods in pitaya

3.6 采后处理技术流程和质量保证体系的建立

通过研究火龙果采收、采后预冷、包装等，建立了其采后处理流程和质量保证体系。火龙果采后处理工艺流程为:采收→选别→分级→防腐剂处理→预冷→晾干→包装→低温贮运→销售;此流程已在生产上应用。目前，我国应学习泰国采后各环节的处理技术，建立了出口鲜火龙果生产的GMP(良好工艺规范)和HACCP(危害关键控制点)质量管理体系。GMP主要包括:采摘:选择合适的采收期及防止损伤;前处理:包括及时预冷，并分级和修整;检疫:对病、虫、草、农药、重金属等的检测;杀菌:选择绿色、高效、无毒的杀菌剂;包装:选择安全、实用、美观的包装材料;而HACCP主要对出口火龙果初加工保鲜中的关键环节，如检疫、杀菌、包装等方面进行控制，使之达到安全标准。

4 展望

尽管国内种植火龙果的时间不长，由于火龙果果实含有丰富的营养成分，具有很好的保健及药用价值，其种植规模发展很快。尽管国外对火龙果保鲜技术的研究较早，但是引入到国内后，结合国内的实际，开发出高效、实用、低成本、绿色的综合保鲜技术，是未来发展的方向。同时，火龙果采后生理、分子生物学、细胞生物学等方面的基础研究相对较少，也有待深入研究，为综合保鲜技术的开发奠定理论基础。

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