荔枝气调保鲜研究进展

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(1.华南农业大学食品学院,广东广州 510642;2.广州鲜之源生态冷链技术有限公司,广东广州 511486)

荔枝气调保鲜研究进展

王欲翠1,冯毅2,吴德全2,蔡金龙1,向红1,*

(1.华南农业大学食品学院,广东广州 510642;2.广州鲜之源生态冷链技术有限公司,广东广州 511486)

荔枝果实营养丰富,对人体健康十分有益,但是荔枝采后极易腐烂变质,造成严重的经济损失。气调保鲜技术具有操作方便且安全可控的优点,目前被认为是安全有效的保鲜方法之一。本文通过概述荔枝的保鲜现状,归纳国内外气调保鲜技术在荔枝上的应用研究,分析了荔枝采后生理及品质劣变、荔枝气调保鲜的研究和荔枝气调复合保鲜技术,讨论了荔枝气调保鲜技术应用中存在的问题以及今后的研究方向,旨在为荔枝采后保鲜技术的利用提供参考依据。

荔枝,气调保鲜,采后生理,复合保鲜

荔枝(LitchichinensisSonn.)属亚热带常绿无患子科植物,在华南地区广泛栽培,果实营养丰富,素有“中华之珍果”的美誉,是我国在国际市场上最具竞争力的水果之一[1-2]。荔枝果实成熟于高温的夏季,采收后极易腐烂变质,保鲜期短,严重影响了这一名果的贮藏和销售[3]。研究发现,荔枝果实在室温下贮藏2～3 d即发生褐变[4],因此研究有效的荔枝保鲜技术至关重要。适合荔枝保鲜的技术方法有多种,如低温贮藏、保鲜剂处理、气调保鲜等,其中气调保鲜技术被认为是目前贮藏新鲜荔枝安全有效的方法之一[5]。本文综述了荔枝采后生理及品质劣变、荔枝气调保鲜研究和荔枝气调复合保鲜技术研究进展,并且讨论了气调保鲜技术应用中存在的问题以及今后的研究方向,旨在为我国荔枝采后保鲜技术的深入研究与应用提供参考依据。

1 荔枝采后生理及品质劣变

1.1 荔枝采后生理

采后荔枝仍然进行着旺盛的生理代谢活动,如呼吸作用、乙烯作用、果皮电导率等变化都会导致果实后熟加快。

1.1.1 呼吸作用 荔枝果实在贮藏过程中,由于呼吸作用,使贮藏环境中O2浓度降低,CO2浓度升高,从而抑制有氧呼吸;但是当O2浓度过低时,会出现无氧呼吸,产生异味;当CO2浓度过高时,会对荔枝果实产生生理伤害。在常温下,不同荔枝细胞中的呼吸作用的变化趋势是一致的,都随着时间的延长而逐步下降,但当果实大部分变色腐烂时,呼吸又趋上升,这个过程一般持续 5～6 d。国内外研究表明,荔枝属于无呼吸高峰型果实,低温对荔枝的呼吸有明显的抑制作用[6-7]。

1.1.2 乙烯释放 乙烯是促进果实成熟和衰老的主要激素,在果蔬贮藏过程中本身会产生内源乙烯并向外释放,使环境中乙烯浓度增高,促进果蔬成熟与衰老。荔枝属无跃变型果实,不必通过产生乙烯启动果实成熟,荔枝贮藏过程中乙烯释放量很低[8]。研究[9-10]表明从采收到劣变过程中,乙烯的释放有一定规律性:荔枝采收后乙稀释放量先增加后下降,果实的内源乙烯随着外观色泽和风味的变劣而增加,在乙烯释放达到最高峰时,此时果实的品质劣变非常迅速,表现为褐变、流汁并伴随异味的产生,当果实品质进一步败坏时,乙烯释放量又有所下降,一般来说,温度越低,乙烯释放量越小。

1.1.3 果皮电导率 荔枝果皮的电导率随着贮藏时间的延长而增大。荔枝果皮含有的酚类物质、叶绿素等物质,随着果实的成熟和衰老,果皮中酚类物质、叶绿素等逐渐被分解,从而使果皮电导率增大。果皮的电导率大小也反应了荔枝采后品质的好坏,如程志明等[11]通过对荔枝贮藏过程中果皮的电导率和多酚氧化酶活性变化的研究,得出果皮细胞渗透率的变化是荔枝采后果皮褐变的一个重要指标。

1.2 荔枝采后品质劣变

1.2.1 荔枝果实结构 荔枝果实构造特殊,果皮与果肉在结构上完全分离,之间无输导组织相连,果皮角质层较簿,容易失水,中间海绵组织疏松;含水分少,同时果皮内的输导组织也不发达,果皮不同部位间的水分难以有效调节输导,因此果皮与果肉之间的输导组织在贮藏过程中容易被破坏,裂口也容易变大,果皮失水时不能得到充分补给[12-14]。

1.2.2 荔枝果皮褐变 一般采后荔枝果皮在常温下24 h内会发生褐变,是荔枝在逆境条件下对环境胁迫的一种病理反应,是一系列顺序发生的生理生化反应的结果。荔枝果皮褐变分为两大类即酶促褐变和非酶促褐变。

1.2.2.1 酶促褐变 酶促褐变是在有氧条件下,由于多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)的作用,邻位的酚氧化为醌,醌很快聚合成为褐色素而引起组织褐变,PPO、POD是发生酶促褐变的主要酶,存在于荔枝中。很多研究也表明了酶促褐变是引起荔枝果皮褐变的主要原因之一。早在60年代初期,K A E[15]根据荔枝果皮褐变的现象推测为酶促褐变,认为果皮失水诱导了多酚氧化酶(PPO)的活性,在有氧的情况下 PPO作用于花色素苷生成了一种称作“类黑精”(Melenin)的物质,从而导致果皮褐变。之后,人们对荔枝果实PPO和POD作了大量研究。周永成等[16]认为荔枝果皮变褐的内因是酶促褐变。刘春丽等[17]以“怀枝”为贮藏品种,在贮藏期间,荔枝果肉的褐变度在前5 d呈快速上升,PPO活性在贮藏的前5 d与褐变度呈正相关,随后它们的活性都呈下降趋势;同时在贮藏期,荔枝果肉多酚含量与褐变度呈负相关。林植芳等[18]对荔枝果皮中的PPO进行了提纯和分析,明确了PPO中含有能够催化氧化果皮的二元酚和三元酚化合物。Reichel等[19]用酶抑制剂处理荔枝以研究其对荔枝果实采后褐变的影响,结果表明,适当增加酶抑制剂含量时,POD活性降低,果皮褐变程度相对较低。

1.2.2.2 非酶促褐变 非酶促褐变是由于花色素苷水解,在无酶参与条件下醌类物质的聚合,细胞受胁迫或其他不利条件影响所造成的细胞程序化死亡,或自然发生的细胞死亡等形成的褐变现象。如,庞学群等[20]通过探讨PPO催化花色素苷降解,研究引起果皮褐变的机理;得出结论,在荔枝果皮褐变过程中,首先是PPO催化氧化酚类物质、花色素及其降解产物形成相应的醌类物质,醌类物质进一步氧化花色素苷,导致花色素苷含量降低、褪色或变色,从而引起荔枝果实褐变。ZHANG等[21]研究花色素降解对荔枝果皮褐变的影响,结果表明,花青素降解的产物与儿茶酚(PPO的良好底物)具有相似的结构,可以通过PPO产生酶促褐变反应,说明花青素可能有助于荔枝果皮酶促褐变。除了花色素苷水解能引起荔枝果皮非酶褐变外,荔枝在采摘、贮藏和销售过程中环境温度的变化、机械损伤、果皮失水等也会引起非酶促褐变[22-23]。如,研究人员Campbell[24]和Mukerjee[25]研究表明荔枝果皮失水和初始褐变具有相关性,通过低温贮藏和包装减少果实失水,可以推迟褐变。段学武等[26]认为中果皮细胞膜的完整性与抑制荔枝果皮失水褐变相联系。潘洵操等[27]通过扫描电子显微镜对鲜果、褐变果、霉变果的果皮进行显微结构的观察,发现新鲜荔枝果实外果皮细胞形态结构特殊,向外突出成半球形并和栅栏组织一样极易破损失水而加速果皮的褐变。

1.2.3 果肉营养成分的变化 每100 g新鲜荔枝肉含碳水化合物16.1 g,其中98%为还原糖,所含的有机酸主要是柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乙酸等,蛋白质含量0.9 g,共含有17种氨基酸,其中7种为人体必需氨基酸,营养价值高[28]。研究[14,29]表明,荔枝果实在贮藏过程中由于自身呼吸作用而消耗体内营养,致使可溶性固形物、酸和维生素C含量呈下降趋势;在常温环境中,这种变化更明显,果皮组织电导率随贮藏期延长而有所增加。

2 荔枝气调保鲜研究

气调保鲜是指在一定封闭低温贮藏的体系内,依据食品品种的差异,通过多种调节方式改变环境体系中的气体组成成分,甚至除去不良气体,以此来抑制食品本身引起食品腐败变质的生理生化过程或抑制食品微生物的生长繁殖,为食品保鲜创造一个最佳的适应环境,从而达到延长食品贮藏期和货架期的目的。气调保鲜包括两种方式:自发气调(MA)、控制气调(CA)。

2.1 荔枝自发气调保鲜研究

荔枝自发气调保鲜即用塑料薄膜包裹荔枝,借助荔枝呼吸作用及包装材料调节包装内部氧气与二氧化碳的比例;此气调包装技术,具有成本低、操作简便等优势,是目前果蔬保鲜技术中应用较广泛的技术。相关研究表明不同包装材料如聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)等对荔枝采后品质有一定的影响,郭嘉明等[30]研究认为,经8 d的贮藏,微孔膜袋、包装盒以及开孔PE袋包装的荔枝果实失重率分别从0增大0.74%、1.36%和2.73%,包装盒和微孔膜比开孔PE袋更能减缓荔枝果实褐变指数。Doll等[31]研究发现用厚度为0.014 mm聚氯乙烯(PVC)薄膜包装结合0.5%壳聚糖处理荔枝能显著的降低其采后质量损失,有效保持果皮诱人的红色。唐海尧等[32]用单侧厚度都为0.02 mm的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和双向拉伸聚丙烯(BOPP)3种材料的薄膜对“怀枝”荔枝果实进行包装处理,发现在贮藏的第28 d时,用BOPP薄膜包装处理的荔枝果实在低温环境中显示出较好的贮藏效果。Jitareerat等[33]分别采用均衡气调保鲜膜和PVC膜包裹的聚酯(PET)托盘及低密度聚乙烯(LDPE)膜包装荔枝,在4 ℃贮藏28 d,发现用均衡气调保鲜膜包裹的聚酯(PET)托盘显著减少了腐烂率和失重率。

表1 荔枝控制气调保鲜的优势Table 1 The advantages of controlled atmosphere of litchi

表2 不同荔枝品种适宜气调参数Table 2 Optimal gas parameters for different varieties of litchi

近年来,研究者[30,34]也在多孔材料自发气调保鲜荔枝方面不断探索,并且取得一定的效果。如,杨松夏等[35]用开孔率为1%、3%、5%的聚乙烯包装袋包装“妃子笑”荔枝,放置在在低温货柜,发现1%开孔率包装可显著抑制荔枝失水、褐变和好果率下降。

2.2 荔枝控制气调保鲜优势研究

控制气调是指利用机械设备,人为地控制气调冷库贮藏环境中的气体,实现水果保鲜,控制气调保鲜冷库要求精确调控不同水果所需的气体组分浓度及严格控制温度和湿度。控制气调在荔枝保鲜中的应用也较多,具有一定的保鲜作用。从表1可知,控制气调保鲜荔枝相比其他保鲜方式能显著的提高荔枝好果率,延长保鲜期。

2.3 荔枝气调保鲜适宜气调参数研究

不同荔枝品种适宜气调参数不同,且不同的气调参数对同一品种荔枝采后品质影响也不同。O2浓度过高加快荔枝呼吸和衰败;O2浓度过低,容易引起无氧呼吸造成低氧伤害,使荔枝果皮产生褐变、软化、组织坏死等病变。当CO2浓度过高时引起代谢失调即CO2中毒。所以,研究适宜荔枝气调保鲜的O2、CO2浓度就尤为重要。

目前国内外针对荔枝气调保鲜适宜参数的研究有很多。表2列出了部分常见荔枝品种适宜的气体参数,从表中可知不同品种的荔枝在其适宜气调参数保鲜荔枝时,能有效延长荔枝的贮藏期。

表3 荔枝气调保鲜预处理方法Table 3 Pretreatment of litchi fruit before modified atmosphere

对于相同品种荔枝,不同气体比例对荔枝果实品质的影响也不相同。杨松夏等[46]以“淮枝”荔枝为实验材料,采用液氮充注气调保鲜实验平台进行实验,研究了气调贮藏时间对荔枝货架期品质变化的影响,其中气调贮藏实验环境参数为温度3～6 ℃,O2浓度 3%～6%,相对湿度 90%～95%。于茂兰[47]等研究了高氧和高二氧化碳对“淮枝”荔枝采后贮藏品质的影响,结果表明,与对照组(空气包装)相比,高氧(100% O2)气调包装抑制了“淮枝”荔枝的呼吸强度,能够延缓带叶荔枝的褐变,但是不利于其果汁抗坏血酸(VC)含量的维持。徐步前等[48]研究表明高浓度CO2(20% CO2+80% N2)短时处理后的“剩余作用”有利于保持“淮枝”荔枝的好果率与果皮色。

3 荔枝气调复合保鲜技术研究进展

气调与其他保鲜技术相结合处理荔枝,一般可延长其货架期。徐匆等[49]将多粘类芽孢杆菌用于“桂味”荔枝果实采后保鲜,辅以0.3 g/L纳他霉素、1%乳酸钠复配成为生物保鲜剂(DN004),用塑料盒包装,在29～33 ℃贮藏7 d,结果显示,复合生物保鲜剂处理抑制了贮藏期荔枝的呼吸作用,显著提高果实的商品率,延长货架期4 d。Sivakumar等[50]以SO2熏蒸为对照,将荔枝在枯草芽孢杆菌、乙二胺四乙酸(EDTA)或4-己基间苯二酚(4-HR)中浸泡5 min,然后用双向拉伸聚丙烯薄膜BOPP-1(16%O2,6%CO2)包装,在21 ℃贮藏18 d,之后在14 ℃贮藏2 d;结果发现,三种抗菌方法结合MAP处理均能减少果皮褐变和腐烂,但是在贮藏20 d中,枯草芽孢杆菌结合BOPP-1处理能最好的保持荔枝采后品质,从而有利于保持其商品价值。疏秀林等[51]认为6 g/Lγ-聚谷氨酸涂膜处理能够显著降低果实的CO2释放率和C2H4释放率,防止水分散失,推迟花色素苷的降解,降低多酚氧化酶、过氧化物酶的活性变化,常温下能够有效延长荔枝保鲜期4 d左右。表3为近几年一些荔枝气调保鲜预处理方法结合低温贮藏的研究。

4 展望

荔枝气调保鲜研究30多年来,虽然在一定程度上能延长荔枝贮藏期和货架期,在国内外也得到广泛的应用;但同时也存在着很多问题,未来对于荔枝气调保鲜的研究方向应该注意以下几个方面:

气调保鲜能有效的保存荔枝采后品质,不同的气调参数对荔枝采后品质的影响不同,通过探索适宜的气调参数去延长荔枝的贮藏期和货架期。目前关于荔枝气调保鲜的机理研究的还不够深入,可从荔枝采后生理以及气调保鲜机理方面深入探索。

自发气调保鲜荔枝具有保鲜效果好、成本低、安全方便的特点,受到消费者青睐。当前,关于荔枝自发气调保鲜研究较多的是不同包装材料(单一的分子聚合物如PE、PVC、PP等)对荔枝贮藏品质的影响,但对如何改进包装材料以延长荔枝保鲜期的研究较少。今后应研究开发活性包装、智能包装、抗菌包装。

控制气调保鲜技术能有效的保鲜荔枝,延长荔枝贮藏期。但这一技术并未得到广泛应用,一方面由于建立气调库成本较高,且操作不便;另一方面由于荔枝从气调库移出后,迅速发生褐变,货架期较短。因此,如何建立低成本的气调库以及如何延长荔枝出库后的货架期是值的探索的。

气调保鲜技术和其他技术的结合对荔枝的保鲜具有协同作用。当前,主要是气调保鲜与涂膜保鲜协同,其中多糖类涂膜较多,如壳聚糖涂膜与气调保鲜,海藻寡糖与气调保鲜等,而用其他物质涂膜的复合保鲜研究还比较少。因此,今后要探索其他物质涂膜保鲜与多种保鲜技术或新的保鲜技术的协同作用,如用精油涂膜与低温气调保鲜的协同保鲜,茶多酚、抗菌肽涂膜和气调保鲜等,为延长荔枝的贮藏期和货架期提供更加安全有效的保鲜技术。

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Researchprogressofgas-adjustedfresh-preservedoflitchi

WANGYu-cui1,FENGYi2,WUDe-quan2,CAIJin-long1,XIANGHong1,*

(1.College of Food Science,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China;2.Guangzhou bright source ofecological cold chain Technology Co.,Ltd.,Guangzhou 511486,China)

Litchi is beneficial to humanhealth becauseofits rich nutrition,but rot of litchi causesa great number ofeconomic loss.At present,gas-adjusted fresh-preserved technology for the advantages of convenient operation and security has been considered one of the advanced postharvest techniques.The researchesof gas-adjusted fresh-preserved technology of litchi through the review of litchi fresh-keeping status at home and abroadare summarized. Postharvest physiology,quality deterioration,research on air conditioning preservation,and combined preservation techniquesof litchi are analyzed. The problems on preservation technology of litchi with modified atmosphere and its application,as well as the future research directions are discussed in order toprovide theoretical basis for modified atmosphere technology of litchi.

litchi;gas-adjusted fresh-preserved;postharvest physiology;compound preservation

2017-05-02

王欲翠(1989-)，女，硕士研究生，研究方向：食品包装研究，E-mail:18539856609@163.com。

*通讯作者:向红(1964-)，男，博士，教授，研究方向：食品包装与运输包装研究，E-mail:xianghong@scau.edu.cn。

广州鲜之源生态冷链技术有限公司横向项目。

TS255.1

A

1002-0306(2017)23-0340-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.23.062