张 倩,张 晶,白冬红,陈义伦,辛 力
(1.山东省果树研究所,山东泰安 271000;2.山东农业大学食品科学与工程学院,山东泰安 271000)
肥桃采后生理变化及贮藏保鲜技术研究进展
张 倩1,2,张 晶1,白冬红2,*陈义伦2,*辛 力1
(1.山东省果树研究所,山东泰安 271000;2.山东农业大学食品科学与工程学院,山东泰安 271000)
肥桃果实柔软多汁、风味芳香、营养丰富,是我国地方名优果品之一。采后常温下极易腐烂变质,低温贮藏易受冷害、褐变,不耐贮藏。从采后呼吸作用、乙烯、酶活、细胞膜的变化,以及低温贮藏下的冷害生理等方面论述了肥桃果实采后的生理变化,阐述了肥桃果实的物理保鲜、化学保鲜和涂膜保鲜等贮藏技术的研究现状,为深入研究肥桃果实保鲜提供理论依据。
肥桃;采后生理;贮藏保鲜
肥桃(Prunuspersica cv Feicheng) 又名肥城桃、佛桃,是山东省肥城市栽培历史悠久的名优特产果品,以其果实个大、营养丰富、味甘郁香而在国内外享有盛名,被誉为“群桃之冠”,截至2014年底,肥城市桃的栽培面积达到6 700 hm2[1]。肥城桃有白里、红里、柳叶、大尖、香桃、晚桃、酸桃等7个品种,以红里桃、白里桃、柳叶桃为主栽品种[2]。由于肥桃常温下易腐烂,低温贮藏易发生冷害褐变,对于肥桃的贮藏保鲜,迄今仍为业界公认的世界性难题[3]。因此,研究其采后生理变化和贮藏技术具有重要意义。
1.1 呼吸作用
桃果实属于呼吸跃变型果实,贮藏期间出现2次呼吸高峰和1次乙烯释放高峰。通常呼吸跃变峰值出现的早晚,与耐贮性密切相关[4],呼吸高峰出现越早果实越不耐贮[5]。胡小松等人[6]报道,“绿化九号”桃采后在室温(30±2℃) 和低温(0~2℃) 条件下,均出现2个呼吸高峰和乙烯释放高峰。适宜低温能显著降低其呼吸强度和乙烯释放量,推迟2次呼吸高峰的时期。颜志梅等人[7]测定发现,同一桃果实不同部位的呼吸强度不同,果皮的呼吸强度是果肉的4倍,果顶和果蒂是果实平均呼吸强度的1/4。
呼吸跃变发生的机理尚未明确,目前比较流行的机理假说包括细胞膜相变学说,蛋白质合成作用增强学说和植物激素调节学说,具体机理有待于进一步研究[8]。
1.2 乙烯变化
乙烯对桃果实的呼吸跃变、叶绿素分解、糖分积累和转化、有机酸成分变化、芳香物质形成和转化以及果实组织软化等均产生重要影响[4]。对于呼吸跃变型果实而言,抑制果实采后呼吸速率和乙烯释放速率能大大提高果实的贮藏效果[9]。1-MCP能够推迟深州蜜桃呼吸高峰和乙烯释放高峰的出现时间,抑制果实的呼吸速率和乙烯释放速率,延缓果实软化,降低腐烂率[10]。因此,通过外界条件控制内源乙烯的释放,也能很大程度上提供果实的贮藏品质。
1.3 酶的变化
1.3.1 果胶酶
果胶的组成与含量决定果实的硬度,果胶酶催化果胶的代谢直接影响果实硬度。研究认为,胞间层和细胞壁中果胶质和纤维素在果胶甲酯酶(PE)、多聚半乳糖醛酸酶(PG)和纤维素酶作用下的水解是导致果实成熟期硬度下降的主要原因[11]。茅林春等人[12]指出温度是影响果胶酶活性的主要因素之一,低温易造成果胶酶活性异常变化,但在不同种类的果实中起主导作用的水解酶不同。
1.3.2 超氧化物歧化酶(SOD) 和过氧化氢酶(CAT)
SOD和CAT与采后果实的衰老密切相关。SOD可以将超氧阴离子(O2-)歧化为过氧化氢(H2O2),而CAT可以分解H2O2为H2O和O。SOD和CAT活性上升有利于清除或减轻活性氧对细胞膜的破坏作用,SOD和CAT活性的下降将导致自由基的积累。李富军等人[13]认为,SOD活性在肥桃贮藏中呈现先上升后下降的变化趋势。
1.3.3 多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD) 和脂氧合酶(LOX)
多酚氧化酶(PPO)与果实褐变密切相关。多数研究发现,在果实褐变的过程中,PPO活性先上升后下降[14]。而张培正等人[15]报道,PPO与肥桃褐变发生率无显著相关性,PPO不是引起肥桃果实低温褐变的直接原因。
过氧化物酶(POD) 参与植物多种生理过程,其活性变化可作为果蔬成熟和衰老的标志。POD在H2O2存在的情况下能催化多种底物,如酚类、芳族胺、抗坏血酸和吲哚等物质,促进许多与果实褐变有关的反应。POD的活性与果实呼吸作用,乙烯的生物合成和细胞衰老有关[14]。
脂氧合酶(LOX) 以亚油酸和亚麻酸为底物,生成的氧化产物能够导致脂质过氧化,破坏膜完整性,还可以在相关酶的作用下,生成挥发性物质、茉莉酸和乙烯。Shuhua Zhu等人[16]研究证明,在5℃和25℃贮藏肥桃过程中,LOX活性均一直上升,没有高峰出现。在这2种温度条件下分别用5,10 μl/L一氧化氮(NO) 处理肥桃,从第10天起LOX酶活性均显著下降。而李富军等人[13]发现0℃下贮藏肥桃,LOX活性呈先升后降的趋势,氨基乙氧基乙烯甘氨酸 (AVG)、1-甲基环丙烯 (1-MCP) 和AVG+1-MCP处理均能降低LOX活性,延缓果实衰老。试验处理温度的不同可能是造成二者研究结果不同的原因,其变化趋势还需进一步研究。
桃为冷敏型果实,低温下极易发生冷害而出现果肉褐变和少汁变韧等品质劣变[17]。肥桃果实的低温褐变主要是酶促褐变。在正常组织中,酚类物质一般以游离态或糖苷、糖酯的形式存在于液泡中,PPO存在于质体中,酚类物质与PPO的区域化分布避免了酶促褐变的发生。冷害果实中,膜结构发生相变,膜透性增大,区域化被打破,使内源酚酸与PPO相接触,导致褐变发生[19]。
絮败的果实中,果胶物质发生了代谢异常,不溶性果胶明显增加,果胶质分子量明显高于正常果实,果胶质代谢异常与PE和PG的活性变化密切相关[20]。研究者对絮败果实中PE活性变化有分歧,但对于PG活性变化的结论趋于一致,都认为贮藏中PG活性降低[21]。
3.1 物理保鲜
3.1.1 低温冷藏
适宜的低温可抑制采后桃果实的呼吸作用和内源乙烯的产生,延长贮藏期。但是,不适宜的低温贮藏容易使桃果产生冷害,因此要选择合适的温度贮藏。张培正等人[22]研究表明,0℃较3℃更适合肥桃的贮藏,虽然这2个温度下果肉都会发生冷害褐变,但0℃下果肉褐变晚于3℃的条件。
3.1.2 间歇升温贮藏
间歇升温贮藏是在低温贮藏过程中,间歇地采用高温进行短时间处理,达到保鲜效果。张培正等人[15]对肥桃的间歇变温贮藏试验表明,在0℃贮藏温度下,间隔15 d进行回温20±1℃,24 h,贮期回温2次,可以延迟贮藏期达60~70 d,期间果实保持较好的品质风味,果肉不发生褐变,但是较0℃恒温贮藏,果实硬度下降。Anderson R E[23]研究表明,间歇升温(Intrmittent warming)处理能显著抑制油桃果实内腐病的发生,有助于果实维持较好的品质。
3.1.3 气调贮藏
气调贮藏是通过对贮藏环境中温度、湿度、二氧化碳、氧气和乙烯浓度等条件的控制,抑制果蔬呼吸作用,延缓其衰老进程。Salazar J[24]的试验表明CA贮藏可以保持桃子较好的感官品质。张培正等人[22]的研究表明,肥桃适宜的气体指标为5%O2+5%CO2。
3.1.4 减压贮藏
减压贮藏是在低温下使密闭环境中的气压由正常的大气压降低至负压,形成一定真空度后进行贮藏的方法。减压贮藏能够降低桃果实的呼吸强度,抑制内源乙烯的生物合成,减少果实失质量。负压条件下循环空气有助于去除桃果田间热及代谢产生的乙烯、二氧化碳和乙醇等,延缓桃果的成熟与衰老。陈文煊等人[25]研究了减压对水蜜桃采后呼吸途径和活性氧代谢的影响,结果表明减压在采后保鲜上的作用与活性氧代谢有关。
3.1.5 冰温贮藏
冰温贮藏是指将果实置于0℃以下果实冰点以上的温度区间内进行贮藏。通过测定桃果实的冰点,确定桃果实的最适贮藏温度,对于减少冷害有重要意义[26]。利用自然冷源模拟试验冷库进行冰温贮藏试验结果表明,冰温能降低“绿化9号”水蜜桃的呼吸强度,延迟呼吸高峰,维持桃果实品质,贮藏30 d后好果率为92%[27]。目前对于冰温贮藏的研究报道还较少,在肥桃上尚未见应用。
3.1.6 热处理
热处理作为果蔬采后处理的一种简单的物理方法,可以减轻长时间低温冷藏造成的伤害,改善品质和延长贮藏期。茅林春等人[12]研究发现,冷藏前于35℃条件下放置42 h可明显减轻“白凤”桃果实的冷害,但加速了果实的软化。陆振中等人[28-29]通过试验得出,适宜的热水处理(48℃,20 min) 和热空气处理(48℃,4 h) 均可较好地抑制中华寿桃低温贮藏中冷害导致的果肉褐变和组织绵化。María Sisquella等人[30]研究表明,热水处理(40℃,60 s)可以将桃子褐腐病的发病率降低到7%以下,并且此处理对外观和果实质量均未造成负面影响。
3.1.7 冷激处理
研究表明,0℃冷空气处理3.5 h可延迟“秦光2号”油桃的后熟衰老,推迟果实乙烯释放高峰和呼吸高峰,提高SOD、CAT和POD的活性,减轻冷害发生[31]。陈留勇等人[32]研究证明,用0℃的冰水浸泡黄桃30 min,然后置于0±1℃下贮藏,可以抑制果实的呼吸强度,保持硬度,降低丙二醛含量和电解质渗出率。在其他品种桃果实中冷激处理尚未见应用。
3.2 化学保鲜
3.2.1 1-MCP处理
1-MCP是乙烯作用抑制剂,能够竞争结合乙烯受体,具有无毒、稳定、易于合成、使用浓度极低等优点。在0℃冷藏条件下用1-MCP熏蒸肥桃能显著降低乙烯产生速率,降低LOX酶活性,显著提高SOD的活性,并且能够提高果实硬度,减少失质量和冷害的发生[13]。
研究表明1-MCP能够降低桃果实的呼吸速率和乙烯释放速率,并且1-MCP处理的桃果实在整个贮藏期间未出现明显的呼吸高峰和乙烯释放高峰[33]。千春录等人[34]得出1 μL/L的1-MCP对水蜜桃果实保鲜效果最佳,1-MCP处理提高了桃果的抗氧化能力,从而改善果实的冷藏品质。
3.2.2 NO处理
由于NO分子量小、化学性质活泼、易于结合生物大分子等特点,可以介导植物多种生理生化和免疫防御反应中[35-37]。朱树华等人[38]试验表明,NO熏蒸处理可以延缓肥桃果实软化,避免果实絮败,缓解低温下桃果实的冷害。但NO处理具有时效性,对果实的作用随时间的延长而逐渐降低。另有报道,NO结合间歇升温处理能显著抑制肥桃贮藏过程中冷害的发生,保持果实硬度,并且NO处理可以缓解间歇升温处理引起的果实软化,使得二者的结合处理达到更好效果[39]。
3.2.3 水杨酸(SA) 处理
万春燕等人[3]研究发现,室温(22~24℃) 下SA处理能明显抑制肥桃硬度、可溶性固形物和含酸量的变化;在冷藏条件下SA对肥桃的影响均低于室温条件下,但低温加贮前处理更能有效地抑制肥桃硬度下降,提高VC含量,延长保质期。刘更森等人[40]研究了SA处理对中华寿桃褐变的影响,结果表明水杨酸能显著降低果实褐变指数,抑制果肉褐变。
3.2.4 采前与采后钙处理
钙在质膜上连接着蛋白质和磷脂,维护着细胞膜的完整性和稳定性,组织内较高的钙含量有助于降低膜的通透性[41]。研究表明,采前喷施钙肥能提高肥桃果实全钙尤其是水溶性钙及果胶钙的含量,有利于缓解果实发育过程中钙含量的下降[42]。采前与采后钙处理均能维持白凤桃果实硬度,延长其货架期,采前钙处理要好于采后喷钙[43]。
研究表明,在桃果实的保鲜技术中,还有其他防腐保鲜剂的应用,如多胺处理、SO2处理等。冯志宏等人[44]试验证明适宜浓度的亚精胺处理可有效降低大久保桃的冷敏性,延长贮藏期。
3.3 涂膜保鲜
壳聚糖是一种天然可食用的物质,具有良好的成膜性,涂布在果蔬表面能防止失水,抑制呼吸强度,延缓果蔬衰老,具有良好的保鲜作用。梁志宏等人[46]发现N,O-羧甲基壳聚糖涂膜结合0~1℃低温处理大久保桃,能有效维持桃果较低的呼吸强度,减少果实的腐烂和褐变,降低果实冷敏感性,提高贮后品质。还有试验证明用1.0%壳聚糖+1.5%VC的涂膜处理涂布油桃果实保鲜效果良好,在室温条件下保鲜期由自然存放的5 d延长到11 d。
现阶段,对于肥桃的生理生化研究(如褐变机理等)已取得一定进展,其易褐变腐烂、受到冷害等问题已得到有效缓解,但仍未很好地解决。对于肥桃贮藏保鲜的研究尚不普遍,且未在实际生产中大量应用。因此,寻找成本低廉、应用方便、可应用于实际生产的保鲜方法是摆在研究者面前的课题,亟待进一步探索。
[1]屈宜宝.肥城桃产业发展问题及建议 [J].中国果菜,2016,36 (7):43-45.
[2]冯小帅.肥城桃褐变相关因子分析 [D].泰安:山东农业大学,2015.
[3]万春燕,李桂凤.1-甲基环丙烯和水杨酸在贮藏中对肥桃品质的影响 [J].食品科学,2007,28(10):523-525.
[4]罗云波,生吉萍,陈昆松,等.园艺产品贮藏加工学(贮藏篇) [M].北京:中国农业大学出版社,2010:3.
[5]郑重禄.桃采后生理研究综述 [J].福建果树,2007(3):23-27.
[6]胡小松,丁双阳.桃采后呼吸和乙烯释放规律及多效唑的影响 [J].北京农业大学学报,1993,19(1): 53-69.
[7]颜志梅,盛宝龙,赵江涛,等.影响桃贮藏保鲜的因素及其综合保鲜技术 [J].江苏农业科学,2002(6):76-78.
[8]李富军,张新华.果蔬采后生理与衰老控制 [M].北京:中国环境科学出版社,2004:7-16.
[9]汪沂,田世玉,徐勇,等.硅窗袋处理对肥桃果实的呼吸速率及乙烯释放速率的影响 [J].园艺学报,2000,27(5): 331-334.
[10]及华,刘媛,关军锋,等.1-MCP和预贮对桃呼吸、乙烯和贮藏品质的影响 [J].食品研究与开发,2013,34(9):107-110.
[11]Ben-Aire R,KislerN1 Ultrastructural changes in the cellwall of ripening apple and pear fruit[J].Plant Physiol,1972(2):197-202.
[12]茅林春,张上隆.果胶酶与桃果实冷害的关系 [J].植物生理学通讯,2000,36(3):266-270.
[13]李富军,翟衡,杨洪强,等.1-MCP和AVG对肥桃果实采后衰老的影响 [J].果树学报,2004,21(3):272-274.
[14]朱世明,祝美云,王贵禧,等.桃采后生理研究进展[J].粮油加工,2009(8):128-130.
[15]张培正,李坤,施小培,等.间歇变温对肥桃品质及酚类物质代谢的影响 [J].食品科学,2002,23(7):127-129.
[16]Shuhua Zhu,Mengchen Liu,Jie Zhou.Inhibition by nitric oxide of ethylene biosynthesis and lipoxygenase activity in peach fruit during storage[J].Postharvest Biology and Technology,2006,42 (1):41-48.
[17]赵颖颖,陈京京,金鹏,等.低温预贮对冷藏桃果实冷害及能量水平的影响 [J].食品科学,2012,33(4):276-281.
[18]Manganaris G A,Vasilakakis M,Diamantidis G,et al.Cell wall physicochemical aspects of peach fruit related to internal breakdown symptoms[J].Postharvest Biology and Technology,2006,39 (1):69-74.
[19]于建娜.桃采后低温贮藏冷害发生机理及防治措施 [J].塔里木农垦大学学报,2004,16(4):32-35.
[20]王友升,王贵禧.冷害桃果实品质劣变及其控制措施[J].林业科学研究,2003,16(4):465-472.
[21]邵兴锋,屠康.桃果实絮败机理及减缓措施 [J].果树学报,2005,22(2):149-153.
[22]张培正,李坤,施小培,等.温度和气体成分对肥桃果实贮藏效果的影响 [J].食品科学,2002,23(9):112-114.
[23]Angerson R E.Long-term storage of peach and nectarines IW during controlled atmosphere storage[J].Journal of the American Society for Horticultural Science, 1982 (5):214-216.
[24]Salazar J.Cano,Relationships between the instrumental and sensory characteristics of four peach and nectarine cultivars stored under air and CA atmospheres[J].Postharvest Biology and Technology,2013 (8):58-67.
[25]陈文煊,宋丽丽,廖小军.减压对水蜜桃采后呼吸途径和活性氧代谢的影响 [J].中国食品学报,2016,16(7):170-175
[26]王海宏,周慧娟,乔勇进,等.桃贮藏保鲜技术研究现状与发展趋势 [J].保鲜与加工,2009(2):10-14.
[27]赵朝辉,李里特.“绿化9号”水蜜桃的冰温贮藏 [J].中国农业大学学报,1999,4(2):77-81.
[28]陆振中,徐莉,王庆国.热水预处理对中华寿桃采后品质的影响 [J].食品与发酵工业,2009,35(7):183-188.
[29]陆振中,徐莉,王庆国.热空气处理对中华寿桃贮藏品质的影响 [J].农业工程学报,2010,26(1):375-379.
[30]María Sisquella,Pierre Picouet,Immaculada Vinas,et al.Improvement of microwave treatment with immersion of fruit in water to control brown rot in stone fruit[J].Innovative Food Science&Emerging Technologies,2014 (6):168-175.
[31]熊兴淼,饶景萍,戴思琴,等.冷激处理对油桃贮藏品质和抗氧化酶活性的影响 [J].西北植物学报,2006,26(3): 473-477.
[32]陈留勇,孔秋莲,孟宪军,等.冷激处理对黄桃保鲜效果的影响 [J].食品工业科技,2003,24(11):67-69.
[33]王彩霞,陈现臣,马海乐.1-MCP对桃果实贮藏保鲜中呼吸作用的影响 [J].湖北农业科学,2009,48(9):2 227-2 230.
[34]千春录,米红波,何志平,等.1-MCP对水蜜桃冷藏品质和氧化还原水平的影响 [J].食品科学,2013,34(12):322-326
[35]Zhu S H,Sun L N,Liu M C,et al.Effect of nitric oxide on reactive oxygen species and antioxidant enzymes in kiwifruit during storage[J].Journal of the Science of Food and Agriculture,2008 (13):2 324-2 331.
[36]Wink D A,Hines H B,Cheng R Y S,et al.Nitric oxide and redox mechanisms in the immune response[J].Journal of Leukocyte Biology,2011 (6):873-891.
[37]Wu F,Yang H,Chang Y,et al.Effects of nitric oxide on reactive oxygen species and antioxidant capacity in Chinese Bayberry during storage[J].Scientia Horticulturae,2012(5):106-111.
[38]朱树华,刘孟臣,周杰.一氧化氮熏蒸对采后肥桃果实细胞壁代谢的影响 [J].中国农业科学,2006,39(9):1 878-1 884.
[39]Liqin Zhu,Jie Zhou,Shuhua Zhu.Effect of a combination of nitric oxide treatment and intermittent warming on prevention of chilling injury of Feicheng peach fruit during storage[J].Food Chemistry,2010(7):165-170.
[40]刘更森,樊连梅,李淑萍,等.外源水杨酸处理对贮藏期桃果实褐变的影响 [J].华北农学报,2014,29(2):193-198.
[41]周娴,郁志芳,杜传来,等.几种林果低温贮藏的冷害及其调控研究进展 [J].南京林业大学学报(自然科学版),2004,28(3):105-109.
[42]王雷,李玲,陈修德,等.喷施钙对肥城桃果活性钙含量及其在亚细胞分布的影响 [J].植物营养与肥料学报,2016,22 (4):1 102-1 110.
[43]梁庆沙,张东亚,李芳,等.钙处理对白凤桃果实冰温贮藏后细胞壁代谢物质的影响 [J].果树学报,2009,26 (5):714-718.
[44]冯志宏,赵迎丽,李建华,等.亚精胺处理对大久保桃果实冷敏性的影响 [J].农业机械学报,2009,40(12):151-155.
[45]苏娜.壳聚糖常温保鲜肥城蜜桃 [J].山西果树,2007(4):6-8.
[46]梁志宏,刘刚,王俊宇,等.羧甲基壳聚糖涂膜对大久保桃保鲜及货架品质的影响 [J].食品工业科技,2015,36 (3):353-356.◇
Advances in Studies on the Postharvest Physiological Changes and Storage Techniques of Feicheng Peach
ZHANG Qian1,2,ZHANG Jing1,BAI Donghong2,*CHEN Yilun2,*XIN Li1
(1.Shandong Institute of Pomology,Tai'an,Shandong,271000,China;2.Deptment of Food Science and Engineering,Shandong Agricultural University,Tai'an,Shandong 271000,China)
Feicheng peach is an excellent and special fruit in China,which is very famous for its juiceful texture,delicious flavor and rich in nutrient.However,the peaches are highly putrescibility at room temperature.Lowtemperature storage is an effective method to control postharvest disease,but chilling injury,such as internal browning is usually found in peach fruit during storage.Thus,this essay explained comprehensively the physiological change of the Feicheng peaches during the period of its maturity and decay after its harvest,including respiratory intensity,ethylene evolution and enzyme activity.The symptoms of chilling injury and cause of low temperature browning were also overviewed.This essay also made an introduction to the technology of peach storing and preserving,including the physical,chemical and coating technology of preharvest,prestorage and postharvest.
Feicheng peach;postharvest physiology;storage technology
S662.1
A
10.16693/j.cnki.1671-9646(X).2017.12.019
1671-9646(2017) 12a-0069-05
2017-09-26
山东省现代农业产业技术体系水果创新团队建设项目(SDAIT-06-13)
张 倩(1981— ),女,在读博士,助理研究员,研究方向为果品贮藏加工。
*通讯作者:陈义伦(1966— ),男,博士,教授,研究方向为果蔬深加工与品质控制、功能食品与食品安全。
辛 力(1962— ),男,硕士,研究员,研究方向为果品采后处理与加工。