果蔬保鲜贮藏技术研究进展

汤石生，刘 军，龚 丽，刘清化※，龙成树

（1.广东省现代农业装备研究所，广州 510630；2.广东弘科农业机械研究开发有限公司，广州 510630）

0 引言

近年来，随着人们生活水平的不断提高，对水果及蔬菜等多种农副产品的需求量越来越大。果蔬具有较强的生产季节性，保鲜储藏要求较高，在生产旺季时大量果蔬因采后处理不当导致腐烂变质的事件经常发生。据商业部统计，由于果蔬采后商品化处理和储藏运输保鲜技术水平低、贮运设施不足等原因，导致果蔬采后的损耗率高达20%～30%，每年果蔬损失高达800万t，造成经济损失达800亿元[1]。此外，果蔬旺季时供过于求，价格相对较低，而在淡季由于气候、保鲜储藏、运输等原因，造成供应短缺，导致价格偏高，造成市场波动[2]。因此，有效延长果蔬采摘后的贮藏保鲜期，对减少果蔬腐烂现象的发生，解决果蔬供应和需求间的矛盾，具有重要的社会经济效益。

1 果蔬保鲜贮藏概述

果蔬采后由于其旺盛的组织代谢活动、微生物活动及水分流失，易出现霉变、腐烂等变质现象。近年来，国内外学者针对果蔬保鲜储藏过程中生命活动进行了大量研究，旨在通过物理、化学和生物方法来减缓果蔬的呼吸作用、抑制微生物的生长以达到贮藏保鲜的目的。因物理保鲜储藏技术设备昂贵，化学保鲜储藏存在有毒残留，所以目前果蔬的贮藏保鲜多采用低温、气调、臭氧处理等单一的保鲜技术[3]。但单一的保鲜储藏技术存在不足，如储藏时间短、储藏品质低、储藏工艺与设备不匹配导致保鲜储藏效果不佳等问题。因此，将多种贮藏保鲜技术相互融合，如冷藏、气调、绿色防腐剂、低剂量辐射预处理保鲜及紫外线保鲜、基因工程等各种保鲜技术的复合研究和应用[4]，以弥补单一保鲜技术的不足，并对储藏工艺进行系统分析研究，结合不同储藏方法、不同保鲜剂、不同种类果蔬、不同收获季节等多种因素，针对性地开发保鲜储藏工艺，提高储藏保鲜品质，延长果蔬的贮藏期，多种保鲜方法与保鲜工艺密切结合，将成为今后果蔬保鲜研究发展的方向。

2 果蔬保鲜贮藏技术的分类

2.1 气调保鲜技术

气调保鲜储藏技术是通过合理控制储藏温度和储藏环境二氧化碳浓度、氧气浓度以及其他气体成分的比例，使果蔬在维持正常生理活动的前提下，最大限度地降低果蔬的呼吸作用，延缓其组织代谢，延长果蔬保鲜贮藏时间，实现果蔬的市场反季节销售[5]。气调保鲜技术分为被动气调保鲜（MA）和主动气调保鲜（CA）[6]，被动气调保鲜储藏（MA）是指果蔬通过自身呼吸作用调节储藏环境中氧气和二氧化碳浓度，达到抑制自身生命活动，延长保鲜储藏周期的一种保鲜技术。主动气调保鲜储藏（CA）是指根据不同果蔬的最佳储藏环境气体成分比例，借助其他机械设备作用，主动调节储藏环境气体成分、温度以及气压等条件，达到延长果蔬储藏周期的保鲜技术。被动气调保鲜储藏（MA）成本低，操作简单；主动气调保鲜（CA）控制精确，技术复杂，保鲜储藏成本相对较高。目前，常用的气调保鲜技术主要有：塑料薄膜帐气调、自然降氧法、微孔膜[7]、混合降氧法（MA）和人工调控储藏环境气体成分法(CA)[8]。与传统的冷藏保鲜方式相比较，气调保鲜储藏具有保鲜品质好、贮藏时间长、工作能耗较低等多方面优点，可以延长果蔬贮藏时间5～10倍。国内学者对红酥梨[6]、蓝莓[9]、樱桃[10]等水果进行了气调保鲜储藏试验研究，试验表明气调保鲜储藏能有效延长其保鲜储藏周期，提高储藏品质。据统计，美国、以色列柑橘总产量的50%以上为气调保鲜；新西兰的苹果、猕猴桃气调贮藏量为总产量的30%以上；法国、意大利以及荷兰等国家气调贮藏苹果均达到其总贮藏量的50%～70%[11]。

2.2 冰温保鲜贮藏技术

冰温是指从0℃开始到生物体冻结温度（即冰点）为止的温域。生物细胞中溶解了糖、酸、盐类、氨基酸、多糖、可溶性蛋白等多种成分，导致其冰点低于纯水，处于-3.5～-0.5℃之间。细胞中的各种天然分子物质及其复合物以空间网状结构存在，阻碍了水分子在细胞内的迁移，增加了其凝结阻力，使得细胞的冰点低于0℃。所以，果蔬在0℃与冰点之间的温度区域内仍然能保持细胞活性，而生理活动被抑制，减缓果蔬变质腐烂，进而延长果蔬保险贮藏时间[12]。林学亮[13]等对黄花梨的抗冷性研究中发现，在-1℃贮藏条件下黄花梨果实表现出更强的抗冷性，果实的成熟度对其抗冷性影响明显。黄花梨果实在冰温条件下贮藏可以维持更好的贮藏品质。杨德毅[14]等研究发现不同保鲜剂配比对保持巨峰葡萄感官、硬度、降低腐烂率、减缓可溶性固形物、总酸含量变化方面有一定效果，但对巨峰葡萄冰温保鲜贮藏效果影响差异不明显。

2.3 减压保鲜储藏技术

减压贮藏又称为减压冷藏、真空贮藏等[15]，是将需贮藏的物料置于密闭耐压容器内，利用真空泵使之保持相对于大气压较低的压力，通过压力调节器和加湿器对贮藏容器内部压力和湿度进行调节，减压的同时将贮藏产品的田间热、呼吸热以及二氧化碳、乙烯、乙醛等次生代谢产物带出，并降低原有空气中氧气浓度。氧气浓度低有利于抑制果蔬有氧呼吸强度，低二氧化碳浓度可避免高二氧化碳浓度伤害，抑制乙烯形成酶（EFE）的合成，减少维生素C的损失，抑制病害发生等，使果蔬产品在密闭空间内长期保持良好的贮藏品质[16，17]。

近年来国内外学者在减压保鲜贮藏技术研究上取得很大进展。Gao H Y等[18]对枇杷进行了减压贮藏研究，研究表明在压力20～30 kPa，温度2～4℃的条件下枇杷可贮藏49 d。王亚萍[19]等对冬枣减压保鲜储藏品质变化进行了研究，结果表明减压贮藏不仅能有效控制冬枣硬度、色泽、失水率等感官指标劣化，而且能有效抑制维生素C、有机酸等营养成分含量的下降，减缓冬枣代谢速率，使冬枣贮藏期延长至100 d。国内学者还对草莓[20]、生菜[21]、大枣[22]、花菜[23]、圣女果[24]、番茄[25]等进行了减压保鲜贮藏研究，在一定压力范围内均能有效延长其保鲜贮藏时间。

2.4 生物保鲜技术

生物保鲜技术的一般机理为隔离果蔬与空气的接触，延缓氧化作用，或生物保鲜剂本身具有良好的抑菌作用，从而达到保鲜防腐的效果[26]。生物保鲜技术主要分为三类：利用微生物菌体及其代谢产物的保鲜、天然提取物的保鲜以及基因工程保鲜技术。利用具有拮抗作用的微生物产生的抗生素、溶菌酶、蛋白酶、细菌素、过氧化氢和有机酸等生物活性物质抑制或杀死果蔬中其他微生物的生长，从而达到保鲜储藏的目的[27]；天然提取物保鲜剂是利用天然提取物中的活性物质来抑制果蔬储藏过程中微生物的活性和果蔬自身的呼吸代谢强度及相关酶的活力，从而降低果蔬的生理活动强度，达到延长保鲜储藏的目的[28]；基因工程技术对果蔬进行保鲜的机理是控制果蔬生理成熟期内源乙烯的生成[29]。乙烯是国际公认的果实成熟衰老激素，在许多果蔬的成熟及衰老过程中起重要的调控作用，是造成果蔬采摘后腐烂的根本原因。乙烯能够促进细胞壁降解酶即纤维素酶的合成，并且控制纤维素酶由原生质体释放到细胞壁中，从而促进细胞衰老和细胞壁的分解。刘菊花等人对Ⅲ类酸性几丁质酶基因（MaCH Ⅲ）表达以及几丁质酶活性进行了测定。研究表明，MaCH Ⅲ基因可能与香蕉果实采后成熟呈负相关[30]。宋俊岐等研究发现，利用基因工程技术将ACC 脱氨酶基因转入番茄内，乙烯合成量降低了80%，采后果实能保鲜75 d左右[31]。

2.5 植物提取液保鲜贮藏技术

植物提取液是从植物体或某一特定部位中提取、制备的具有生物活性的功能成分，通过抑制或清除自由基、与自由基相关酶发生反应、多组分协同作用或直接破坏微生物细胞膜结构或影响其能量代谢来达到抑制病原菌生长的目的。植物提取保鲜剂主要包括植物精油、多酚物质、维生素类、生物碱、多糖、皂苷、多糖及中草药成分等[32]。

毛琼等利用具有优良防霉抑菌作用的几种天然中草药提取液制成保鲜剂，应用于水晶梨保鲜储藏试验，结果表明保鲜剂具有良好的保鲜效果，在室温下能较好地保持水晶梨的鲜度，延缓其生理变化和营养物质损失，延长保鲜储藏周期。蒋岚等研究发现，以白茅根、连翘提取物为保鲜剂处理草莓，降低了草莓腐烂速率和营养物质消耗，显著延长了草莓的保鲜储藏周期，提升了草莓保鲜储藏品质。赵玉生[33]研究发现，利用植物酸配置的保鲜剂用于葡萄、草莓、哈密瓜、香蕉、菠萝、荔枝等瓜果保鲜储藏，不仅可以维持瓜果的微弱生理作用，保持理想的透水、透气性能，还可以提高瓜果的光泽，抵抗外界病菌的入侵，并能显著抑制相关酶的活性，延长保鲜储藏周期，保证储藏品质。

2.6 防腐剂保鲜技术

防腐剂保鲜技术主要是利用化学试剂杀死果蔬中的细菌，并形成保护膜来抑制细菌的二次滋生和侵害，从而延缓果蔬的腐烂速度，达到保鲜储藏的目的。按其来源不同可分为化学合成防腐剂和天然防腐剂两类。其中，化学合成防腐剂指由人工合成的，包括有机防腐剂和无机防腐剂，种类多达50余种，常用的化学合成防腐剂有苯甲酸钠、二氧化硫、山梨酸钾、丙酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐等。化学合成防腐剂虽对果蔬有较好的保鲜效果，但存在二次污染残留，对人体产生致癌、致畸等影响[5]。天然防腐剂是由生物体分泌或体内存在的防腐物质，经人工提取后即可用于食品防腐。目前常用的天然水果保鲜剂主要有茶多酚、蜂胶提取物、橘皮提取物、魔芋甘露聚糖、鱼精蛋白、植酸、连翘提取物、大蒜提取物、壳聚糖等[9]，天然防腐剂具有安全、无毒、高效和增进食品风味、品质等特点。我国中科院武汉植物研究所从73种植物的173个抽提物中筛选出代号为EP的猕猴桃天然防腐保鲜剂，试验表明其保鲜效果较佳[34]。王向阳[35]等分别研究了水溶性壳聚糖、乳酸链球菌素和聚赖氨酸三种天然保鲜剂对发酵萝卜的储藏效果，结果表明乳酸链球菌素和壳聚糖都能显著抑制发酵萝卜中细菌总数的生长，并且能很好地维持乳酸菌数量，但聚赖氨酸抑菌效果较差。

此外，美国研制出一种由焦磷酸钠、柠檬酸、抗坏血酸和氯化钙等4种安全无毒的成分组成的高效多功能水果保鲜剂，可延缓水果氧化和酶促褐变；英国研制出一种无色、无味、无毒、无污染、无副作用的由植物油和糖组成的可食用水果保鲜剂，可抑制果蔬的呼吸作用和减少果蔬水分损失[5]。

2.7 臭氧保鲜技术

臭氧保鲜储藏技术是利用臭氧的强氧化能力与微生物细胞中活性成分及果蔬成熟过程中释放的还原性物质反应，达到杀菌和减缓果蔬成熟速率，达到延长果蔬保鲜储藏周期的目的。臭氧可以氧化多种饱和、不饱和的有机物，能够分解果蔬成熟过程中释放的乙烯、乙醛、乙醇等有害气体，缩小果蔬表面气孔，减弱果蔬生理代谢活动，降低营养成分的损耗，保持果蔬原有口感和风味。臭氧可以改变真菌、细菌等微生物细胞壁、细胞膜通透性，并使得细菌体蛋白质变性、酶系统波坏，达到消毒、杀菌、防腐的作用，能有效保证果蔬储藏品质，延长保鲜储藏周期。臭氧保鲜技术具有高效、安全、无污染、无残留等优点[36]。梁芸志[37]等分别用1 μg/mL、3 μg/mL、5 μg/mL臭氧处理微孔膜包装的黄瓜15 min，储藏在7℃的冷库，并对黄瓜硬度、可溶性固形物、维生素C、叶绿素等营养成分指标进行分析，得到5 μg/mL臭氧处理可以有效保持黄瓜生理生化指标，提高黄瓜的保鲜储藏品质。郭伟珍[38]等对鸭梨等3种梨的臭氧保鲜储藏进行了试验研究，通过对储藏过程中营养成分分析，得到“皇冠梨”的最佳臭氧处理浓度为60 ug/mL。Tzortzakis等[16]研究发现臭氧处理能够抑制草莓、番茄、李子和葡萄上灰霉孢子的产生。马海燕等[39]用臭氧水和超声波协同作用对生冻大根泥进行处理，能有效控制微生物数量并保持速冻产品的颜色、风味。Palou等[40]利用臭氧处理人工接种靑霉的柑橘和柠檬，能显著降低果实的腐烂率。此外臭氧对保鲜库具有广谱杀菌作用，结合保鲜袋包装、冷藏、气调等保鲜技术可以有效提高果蔬保鲜储藏效果[41]。

2.8 辐照保鲜技术

辐照保鲜技术是利用电离辐射产生的γ、β、x射线对果蔬进行处理，抑制果蔬生理过程，减少果蔬乙烯产生，杀灭果蔬中的害虫，消除果蔬中的病原微生物及其它腐败细菌，从而达到食品贮藏保鲜的目的[42]。辐照保鲜储藏具有穿透能力强、处理均匀、杀菌效果显著、剂量可调、几乎无热量产生，能最大限度保持果蔬原有特性，方法简单、快捷、无污染、无残留等优点。采用1.0～5.0 kGy剂量辐照可以有效减少霉变生物的数量，辐照剂量在5～10 kGy 时，可杀灭一些非芽孢致病菌（如沙门氏菌、大肠杆菌和葡萄球菌等）。高于3 kGy容易使水果变软、变味并损失大量的营养成分。新鲜果蔬的辐射处理选用剂量为0.1～2.0 kGy。 国内外学者已经对多种新鲜果蔬的辐照保鲜技术进行了广泛研究，并制定了相关产品的辐照加工工艺，如草莓[43]、葡萄[44]、番茄[45]、西兰花[46]等。其中草莓是辐射预处理保鲜中有代表性的例子，以2.0～2.5 kGy剂量辐射处理，细菌总数和霉菌总数降低了1～2个数量级，细菌总数控制在较低水平，可有效保持草莓原有口感和风味，减缓草莓腐败变质速率，延长保鲜储藏周期[47]。越橘采用0.75 kGy剂量辐射处理，在1℃条件下分别贮藏7 d，风味和质地不会受到影响[48]。

3 结语

目前，对于果蔬保鲜贮藏技术主要从果蔬的呼吸代谢强度和相关代谢酶活性的变化对果蔬保鲜储藏感官品质、营养成分等方面进行研究，而对有关蔬菜的成熟和衰老机理的研究较少。此外，与发达国家相比，我国果蔬保鲜技术尚存在较大差距。现有果蔬保鲜贮藏技术种类较多，但受制于设备技术、实际生产条件及保鲜储藏成本等，大规模生产应用难度大。在实际生产应用中，需要基于实际生产条件和果蔬品种选择相适应的的保鲜贮藏技术，加强果蔬分级、包装新技术的推广应用，促进科研机构与大型果蔬基地合作，加速新技术新设备的应用推广模式，建立完善的果蔬产地分级、包装、保鲜贮藏和采后运输体系，降低果蔬采摘、采后和运输损耗，进一步降低果蔬采后损失率，缩短与发达国家之间的差距，增加社会经济效益。