采后浆果熏蒸保鲜技术的研究进展

廖嘉，胡文忠*，权春善，姬亚茹，杨香艳，龙娅，李元政

1(大连民族大学 生命科学学院，辽宁 大连，116600)2(生物技术与资源利用教育部重点实验室，辽宁 大连，116600)3(大连理工大学 生命科学与技术学院，辽宁 大连，116024)

浆果是一种小型肉质水果，由子房或联合其他花器发育而成[1]，通常呈圆形[2]，皮薄肉厚，汁液较多，市场上大部分以新鲜或加工的形式食用，例如蓝莓、草莓、葡萄、桑葚、蔓越莓、树莓、醋栗等都是最常见的浆果。现如今，浆果是人们饮食中占最大比例的水果之一，其果实特性也成为了研究的焦点，这一切归功于它含有丰富的酚类化合物、有机酸、维生素、花青素等特殊的活性成分以及多种营养保健因子[2]。

研究表明，浆果的膳食摄入量对人体健康有积极而深远的影响，能提高人体免疫力，具有抗氧化作用，有助于延缓衰老进程，减少各种疾病的风险，例如能预防心血管疾病和癌症等[3]。因此，在这个对饮食与健康的关注度不断提高的社会环境下，新鲜的浆果以其健康、方便、营养丰富、风味鲜活独特等优点深受消费者的青睐[4]。但浆果受到季节性、地域性、产品易腐性以及鲜果采摘方式不当、贮藏方法不善、生理性病害、微生物侵染等因素影响，导致果品的食用价值及营养价值大打折扣[5]，而当果实进入销售环节后，鲜果颜色和大小的均匀性、具有光泽和无缺陷的果皮，以及有无褐变的迹象均为消费者判断浆果质量的一个重要的品质属性[6]。由此，利用各种科技手段延长浆果的贮藏期就显得极为重要。

1 浆果采后品质变化及其保鲜研究现状

1.1 采后浆果生理及病理变化

浆果采摘后，处于脱离母体植株的逆境之中，但它仍是一个各项生命代谢活动有序进行的有机体[5]，在光合作用停止的条件下，体内以呼吸作用为基础，利用果实所含的营养物质进行各种新陈代谢活动[7]。然而在采后贮运过程中，浆果在生理上也发生了一系列的变化，如呼吸加强、乙烯合成、组织软化褐变、风味物质形成、致腐菌生长等，均能加快果实衰老[5]。其中呼吸强度就是影响浆果贮藏寿命长短的关键性因素，若呼吸强度处于过高水平时，浆果自身消耗的糖、蛋白、氨基酸等贮藏物就会过量；呼吸强度处于较低水平，则会使新陈代谢发生紊乱，最终均可导致果实衰老加速。因此，贮藏浆果过程中，要保证果实在进行正常的呼吸的情况下，将其呼吸强度控制在最低水平[5]。除此之外，乙烯作为一种重要的植物生长调节物质也是不容忽视的，它可以改变酶的释放速度，使得果实机体的呼吸作用加强，促使果实成熟衰老加速[8]，因此，通过抑制乙烯的合成便能达到延长果实贮藏期的目的。

同样的，真菌病害也是浆果采后腐烂的主要因素，这些真菌产生的真菌毒素往往会对人体构成威胁[9]，如草莓主要被灰葡萄孢霉(Botrytiscinerea)、扩展青霉(Penicilliumexpansum)、匍枝根霉(Rhizopusstolonifer)、尖孢炭疽病(Colletotrichumacutatum)4种真菌[9]侵染；鲜食葡萄易被灰葡萄孢霉(Botrytiscinerea)、根霉(Rhizopusspp.)、黑曲霉(Aspergillusniger)、青霉(Penicilliumspp.)[10]侵染；番茄采后主要被链格孢(Alternariaalternata)、刺盘孢菌(Colletotrichumcoccodes)、灰霉(Botrytisspp.)、寄生疫霉(Phytophthoraparasitica)、晚疫病菌(Phytophthorainfestans)[11]侵染等，这些真菌皆能导致浆果腐烂，使其商品及营养价值出现严重损失[9]。

1.2 浆果保鲜研究现状

为了减缓浆果衰老速度，延长货架期，提高广大消费者对于鲜果的接受程度，减少采后果实损失率，各学者根据浆果采后成熟衰老机制及生理病理变化，探索了适宜不同浆果所使用的各类贮藏保鲜技术。

就目前来说，浆果保鲜方法可大致分为三大类，即物理保鲜、化学保鲜和生物保鲜技术[4]。物理保鲜技术是指为延长保质期而调整环境温度、湿度、压力和气体组成的方法[4]，如气调贮藏、低温贮藏、辐射保鲜、高压贮藏等，其中低温贮藏便是延长新鲜浆果保质期最常用的物理方法之一。在化学保鲜技术方面，大多以使用天然或合成防腐剂来延长新鲜果蔬的保质期[4]，如化学杀菌剂、化学涂膜剂、激素处理等。生物保鲜技术在过去几十年迅速发展，其中抗菌素、抑菌素和生物防治技术等的应用尤其受到重视[4]。随着消费者在食品健康和安全方面的认识提高[4]，对于果品的贮藏保鲜技术便注重高效、安全、环保、低耗[5]，使得采用适宜的贮藏保鲜技术降低浆果采后损失率、提高商品价值、提高食品安全性成为了当前亟需解决的问题之一[5]。

2 熏蒸技术在浆果保鲜中的应用

熏蒸保鲜技术主要是通过熏蒸剂的挥发，以分子态气体[12]的形式抑制或杀死浆果表面的病原微生物，并渗透到被熏蒸的果实细胞中。此种类型的保鲜应用时需要空间密闭，将浆果置于其中密封一段时间后再进行重新通风，由于该方式在处理过程中熏蒸剂不直接接触果实[13]，同时熏蒸气体也能在通风散气过程中扩散出去，因此使用该技术处理浆果对果实及人体的毒害作用较小。不仅如此，熏蒸还具有抑制果蔬中多酚氧化酶活性，防止褐变等优点。虽说熏蒸在浆果保鲜中的益处显而易见，但在熏蒸浓度过高，该方法依然会造成药害，使浆果品质受到影响[14]，因此选用适宜的熏蒸时间及浓度就显得极为重要。目前，常用于熏蒸保鲜浆果的有1-甲基环丙烯(1-methylcyclopropene，1-MCP)、乙醇(C2H6O)、臭氧(O3)、二氧化氯(ClO2)及部分植物精油等，通常情况下该方法不会损失浆果表面的果粉，对其表面的色泽、外观等影响较小。现如今，国内外各学者针对熏蒸技术保鲜效果进行了深入研究。

2.1 气态熏蒸

2.1.1 二氧化氯(ClO2)熏蒸

二氧化氯是一种有效的熏蒸剂，具有较强的氧化能力和明显的抗菌能力[15]，有较高的渗透性和扩散性，且该气体处理后无气味残留，也是室内净化的理想气体。而在浆果保鲜方面，ClO2也得到人们的高度重视，据报道已在红提葡萄、芒果、番茄等果蔬保鲜上有了很好的应用，这是因为它在浆果贮藏过程中可以阻止乙烯生成并破坏已经产生的乙烯[16]，延缓浆果衰老与腐烂，对病毒、细菌具有较强的杀灭作用，经熏蒸后的浆果口味不变，无气味残留，并在整个处理过程中，对果实不产生毒效[17]，因而在如此注重食品安全的社会环境下，ClO2对浆果的保鲜产生不错的效用。

SANGHYUN等[18]将接种了大肠杆菌O157∶H7、鼠伤寒沙门氏菌和单核细胞增生李斯特菌的番茄在不同相对湿度(RH为50%、70%和90%)条件下，置于ClO2气体(5、10、20和30 mg/L)中处理20、15、10 min。随着气体浓度和处理时间的增加，3种食源性病的灭活水平均观察到了差异(P<0.05)。

SUN等[15]则是在20℃条件下，经ClO2熏蒸处理的葡萄和番茄，14 d贮藏过程中，样品与对照相比具有较高的硬度，失重的下降速率也相对减小。经过不同浓度(2、4、6、8 mg/L)的ClO2对果实进行处理，研究发现，ClO2的最低有效浓度为4 mg/L，能充分控制微生物的生长。

GUO等[19]将成熟绿色期的番茄果实用ClO2气体在密封容器中熏蒸处理12 h后，于23℃且RH为85%的环境下储存23 d，测量番茄在贮藏期间的各项生理指标，结果表明，施用ClO2能有效降低总呼吸和乙烯生物合成相关基因的表达，使番茄乙烯的产量降低，从而延迟了番茄果实的成熟。

魏佳[20]将经农药处理后的葡萄，放入密闭容器中，利用ClO2在25 ℃环境中熏蒸2 h，处理完成后放入聚乙烯(PE)袋中置于0 ℃(RH=95%)冷藏27 d。整个过程中，ClO2处理降低农药的残留率(P<0.05)，较好维持了葡萄的采后品质，延迟了鲜食葡萄的采后成熟衰老进程。

NETRAMAI等[21]将接种了鼠伤寒沙门氏菌的的圣女果，暴露于0.15～0.85 mg的ClO2中58 min。在4 ℃和25 ℃下，ClO2处理对圣女果表面的沙门氏菌的抑制效果有非常显著的影响(P<0.000 1)。

2.1.2 臭氧(O3)熏蒸

O3作为一种有较强的氧化性由3个氧原子组成且常温下稳定性差的气体，会自发地分解为羟基自由基和其他种类的自由基，该自由基的氧化性使被O3熏蒸处理过的物体表层氧化，也可穿透细菌的细胞壁导致细菌死亡[22]。O3在杀菌过程中，产物为无毒的氧化物，如O3被还原后变成O2，不会对大气造成污染，O3还具有高效杀菌及环保特性，可以作为合适的一种保鲜剂在果蔬上使用[22]。由此，很多学者也相继对O3在不同浆果上的保鲜效果进行研究。

郭宇欢[22]用30、60、90 μL/L的O3对接种了灰霉菌的葡萄进行熏蒸处理15 min后常温保存7 d，抑制了灰霉菌的生长繁殖，降低了葡萄果实的发病率。

张娜等[23]采用不同浓度O3对树莓进行短时熏蒸处理(4 ℃，1 h，RH=95%)后置于0 ℃冷库中贮藏，将O3浓度设为0.21、0.54、1.07 mg/L，观察熏蒸处理后，树莓采后贮藏品质的变化。最终发现，实验虽然使用了不同浓度O3，但均可在不同程度上抑制树莓的微生物繁殖(P<0.05)，能够有效延缓树莓果实VC降解，抑制硬度下降，维持可滴定酸(titratable acid，TA)及可溶性固形物(total soluble solid，TSS)含量，而感官品质也显著好于未经熏蒸的对照组。

TABAKOGLU等[24]将采后桑葚置于O3(5.14 mg/m3)环境中熏蒸处理后，在储存初期，可以有效减少桑葚中所有被测微生物的数量，而在整个储存过程中，O3处理在控制失重和维持抗坏血酸水平方面也显示出有效性，同时对桑葚果实花色苷含量没有任何不良影响，因此该研究者建议利用O3维持桑葚采后品质。

MINAS等[25]为保持猕猴桃品质，将其置于0 ℃(RH=95%)环境下，利用0.3 μL/L O3处理，随后在20 ℃(RH=90%)中储藏8 d，在其过程中猕猴桃果实的成熟出现延迟，乙烯合成也显著减少，并降低了ACC合成酶及ACC氧化酶的酶活性。

HAN等[26]针对桑葚极易腐烂且货架期很短的问题，研究了2 mg/L O3处理后冷藏桑葚果实的采后品质的变化，结果表明，有效抑制细菌入侵，减少水分蒸腾，延缓细胞壁分解和表皮组织降解，较好延长了果实的贮藏期。

2.1.3 一氧化氮(NO)熏蒸

一氧化氮(NO)是一种普遍存在的细胞信号分子[27]，20世纪80年代末，科学家已发现NO广泛分布于生物体内各组织，在免疫系统、呼吸系统等各种生化过程中，起着关键的作用，具有很好的生理调节功能[28]。它能通过减少活性氧的积累来保护植物细胞免受氧化胁迫[27]，也能抑制线粒体呼吸链上复合体Ⅰ和复合体Ⅱ以及细胞色素C氧化酶的活性，与氧可逆性竞争而抑制呼吸链，以致线粒体产能过程受阻，抑制呼吸作用[28]。经各学者研究发现NO可提高采后果实品质，延迟其成熟衰老[28]，将其应用于果蔬的贮藏保鲜领域后，取得了可观的效果。

黄玉平[29]探究外源NO在0、10、20、50、100 μL/L的浓度下，短时熏蒸处理草莓果实后，贮藏过程中发现，经熏蒸后不仅在抑制草莓果实的腐烂指数和腐烂率方面具有显著性，还能延缓果实TSS含量下降，降低膜脂质过氧化程度，保持果实较高的总酚、花色苷、类黄酮含量，维持较高的抗氧化活性。

SINGH等[30]用NO熏蒸日本李子后进行贮藏，发现该操作显著抑制了果实成熟过程中的呼吸速率和乙烯释放速率，延缓果实软化，及可滴定酸含量的下降(TA)，总体上保持了贮藏品质，提高了果品的食用价值。

ZHU等[31]研究了1.0、5.0、10.0 μmol/L的硝普酸钠溶液释放NO对采后草莓进行处理，显著抑制乙烯产生、呼吸速率、ACC合成酶活性并降低了ACC含量，从而显著延长草莓的贮藏寿命。

徐福乐[28]选用白熟期番茄置于自制密封熏蒸箱内，灌入NO(5、10、15、20、50、100 μL/L)处理2 h后通风0.5 h，后置于阴凉处贮藏(温度为(20±1) ℃， RH=(75±5)%)。该处理有效控制果实硬度下降及失重率的上升，调控其呼吸强度，抑制TSS的变化，延迟了番茄的成熟衰老进程。

除此之外，丹阳等[32]也观测了20 μL/L的NO气熏处理采后番茄0.5、1、1.5、2 h，其结果显示有效调控果实的呼吸变化，延长其贮藏期。YANG等[33]则采用NO调节绿熟期番茄果实的乙烯合成，使番茄成熟得到延缓。

2.2 液态保鲜剂释放熏蒸

2.2.1 1-甲基环丙烯(1-methylcydopropene,1-MCP)熏蒸

众所周知，采摘后的浆果在贮藏期间，其乙烯含量随时间的延长不断增加，而乙烯在许多果蔬成熟及衰老过程中起着重要的调控作用[34]，能导致采后浆果的衰老和生理失调，若能抑制乙烯的生成则能在一定程度上保持果品品质。1-MCP是乙烯的一种竞争性抑制剂，其结构与乙烯相似，可与乙烯的受体蛋白结合，阻止乙烯作用信号的传导和表达，延缓乙烯的合成，延迟一些与乙烯因子相关的应答反应[35]。因而，应用1-MCP保鲜剂对浆果进行熏蒸处理，其效果显示能抑制果实成熟过程中乙烯的相关生理反应，降低乙烯的生成速率，抑制呼吸强度，延缓呼吸高峰的出现[8]，最终延长浆果保鲜期。

马婷等[34]选用0.2、0.6、1.0 μL/L的1-MCP处理猕猴桃，置于(0.5±0.5) ℃冷库贮藏，该处理最大程度地保持了猕猴桃的硬度及品质，减轻营养成分的流失，延长了其货架期。

SELCUK等[36]研究了1-MCP熏蒸处理对枸杞成熟特性、后熟特性、抗氧化活性、有机酸和糖含量的影响。将枸杞在(0±0.5) ℃的温度下，置于密封的100 L容器中，用0.2、0.4、0.6 μL/L的1-MCP熏蒸24 h后，在相对湿度为(90±5)%的条件下，储存60 d。 最后显示，两种较高含量的1-MCP处理延长了枸杞的贮藏寿命，降低了失重率，延缓了果实的软化速度、味道丧失及组织褐变，同时也降低了TA含量，在贮藏初期，所有处理中总酚、总黄酮、抗坏血酸、抗氧化活性和有机酸含量也逐渐减少。

KOUKOINARAS等[37]将猕猴桃置于100 L的气密容器中，在0 ℃的黑暗环境中，利用0.5 μL/L的1-MCP 熏蒸处理24 h，后保存于0 ℃储存室中，该方法抑制了乙烯产量，在中长期冷藏后降低了CO2的产量，同时1-MCP还延迟了因灰葡萄孢霉(Botrytiscinerea)引起的腐烂变质及货架期内果实颜色的变化。

CHIABRANDO等[38]探讨了1-MCP熏蒸对采后蓝莓果实成熟的控制作用，采用了0.3和0.6 μL/L的1-MCP处理后，贮藏于0 ℃下35 d，监测质量指标变化，发现与未处理蓝莓相比，1-MCP处理的蓝莓失重下降，TSS含量降低，但对花色苷、酚类和抗氧化活性无显著性影响。

李雪枝[39]则取用取用0、0.25、0.5、0.9 μL/L的1-MCP对绿熟期番茄进行熏蒸处理后于4 ℃贮藏室中贮藏，结果显示，随1-MCP含量的增大，番茄的保鲜效果随之增加，硬度下降速率减缓，TSS含量增加，同时有效抑制呼吸作用，阻止叶绿素的降解。

总的来说，1-MCP因其挥发时间长、处理数量大、无毒、使用方法简单等优势在果蔬保鲜上有着广泛的应用途径和发展前景[1]。

2.2.2 乙醇(C2H6O)熏蒸

乙醇是由玉米、甘蔗等多种原料发酵而成的一种简单的二碳醇[40]，在采后实际使用防腐剂和食品安全方面，它作为天然、安全的外源底物，已被用于各类果蔬的贮藏和保存。有研究表明，乙醇浸泡或熏蒸处理均可延长果蔬的寿命[41]，主要是因为乙醇影响果实中乙烯的合成[42]，推迟其成熟衰老。另外，乙醇作为芳香类物质合成的重要前体物质之一，可刺激果实中的芳香物质含量升高，特别是乙酯，令果实风味得到维持。贮藏期内，浆果自身也会生成并挥发乙醇，用于抗菌及增强果实对微生物的抵抗能力等方面[43-44]。

PONZO等[45]将已经用炭疽病菌的分生孢子悬浮液接种的番石榴暴露于乙醇气体(0、1、2、4和8 mL/kg)， 置于密封容器(200 L)中，处理1 h后置于25 ℃条件下保存，发现乙醇熏蒸降低了番石榴的发病率。

ROY等[46]在室温((26.84±3.0) ℃)下，将新鲜采收后的番茄在4、6、8 mL/kg的密闭空间中进行不同的乙醇气熏处理6、9、12 h，研究了乙醇气熏对夏季番茄贮藏期间理化性质的影响，发现乙醇熏蒸处理抑制番茄成熟过程，显著延长了番茄的采后寿命。

另外SABIR等[44]将无茎葡萄经乙醇处理后，在不同程度减少了浆果的质量损失，风味在贮藏过程中所受影响较小，且葡萄的失重率也得到控制。黄晓杰等[47]用500 μL/L的乙醇在20 ℃环境下熏蒸蓝莓12 h后于(1±1) ℃贮藏28 d，最后指标测定表明，有效抑制果实腐烂，同时提高其抗氧化能力。

2.2.3 植物精油熏蒸

植物精油(essential oils，Eos)从花卉、种子、叶、根、果实等植物材料中提取[48]，是具有抗真菌活性的多种天然物质中最重要化合物的芳香油提取物。它们由挥发性次生代谢物组成，对植物病原菌具有直接的活性，能增强植物对这些微生物的防御机制[49]。植物精油在浆果保鲜方面不仅能够矫正食品的异味，赋予香气，还具有抑制细菌、真菌，抗病毒、抗氧化等作用[50]，能够减缓采后病害的发生。

表1展现了常用于浆果保鲜的植物精油，如月桂精油、茶树精油、肉桂精油、百里香精油及丁香精油，均对浆果采后生长的各病原菌产生明显的抑制效果，减少浆果腐烂，减缓衰老速度，使货架期得以延长，提高了其商品价值。

表1 常用于浆果熏蒸保鲜的植物精油Table 1 Essential oils of plants used for berry fumigation

虽然不同植物精油能利用其熏蒸处理有效控制各种浆果采后腐烂[58]，但针对不同浆果的特性差异，其熏蒸效果是不一样的，需要选择适宜的熏蒸浓度及时间，才能达到最佳保鲜效果，并有大量研究表明，采用熏蒸方法比直接接触方法处理更为有效。除此之外，也有报道证明，香豆素、茴香醇或紫苏醛可提高蓝莓的黄酮含量和氧自由基吸收能力，茉莉酸甲酯或茶树油则提高了杨梅或树莓的抗氧化能力和抗氧化酶活性[48]。

2.2.4 小结

选用液态保鲜剂对浆果进行保鲜时通常会选用浸泡或熏蒸法，但由于浆果自身皮薄肉厚，极易腐烂的特点，浸泡法容易在处理过程中便对浆果产生损伤，因而熏蒸法便成为了较好的选择。但液态保鲜剂在加入熏蒸空间时，并非马上挥发产生大量的分子态气体对密闭环境中的浆果进行熏蒸，而是在密封空间后一段时间才产生足够的气体。因此浆果在熏蒸初期会因空间内残存的氧气进行呼吸作用，产生二氧化碳(CO2)且不被抑制，便对果实品质产生损害，而在的熏蒸中后期也存在熏蒸不均匀的问题，影响最终保鲜效果。

3 结论

气态熏蒸通常以气体形式的保鲜剂在密封且避光的环境中对浆果进行熏蒸处理，已达到延长浆果货架期，维持浆果品质的目的。在此过程中保鲜剂不直接接触果实，对其表面的果粉无影响，能更好的保持浆果外观，但由于熏蒸空间内气体分布不均匀，对浆果处理不充分，使同时接受熏蒸的果实之间存在差异，影响总体保鲜效果。

选用液态保鲜剂对浆果进行保鲜时通常会选用浸泡或熏蒸法，但由于浆果自身皮薄肉厚，极易腐烂的特点，浸泡法容易在处理过程中便对浆果产生损伤，因而熏蒸法便成为了较好的选择。但液态保鲜剂在加入熏蒸空间时，并非马上挥发产生大量的分子态气体对密闭环境中的浆果进行熏蒸，而是在密封空间后一段时间才产生足够的气体。因此浆果在熏蒸初期会因空间内残存的O2进行呼吸作用，产生CO2且不被抑制，便对果实品质产生损害，而在的熏蒸中后期也存在熏蒸不均匀的问题，影响最终保鲜效果。

4 展望

熏蒸保鲜是以气体的形式抑制或杀死果蔬表面的病原微生物，渗透进入果实内部调控其生理生化品质。浆果皮薄多汁，极易腐烂，而熏蒸处理不需直接接触果实，对其表层果粉、形状、组织等几乎无影响，越来越多研究者更倾向于探寻有效的熏蒸剂对浆果进行保鲜。然而，在熏蒸过程中，其保鲜效果受熏蒸浓度和熏蒸时间等因素的影响，如若熏蒸时间过长，果实在熏蒸后期进行大量的无氧呼吸产生大量的乙醇或乙酸，造成果实口感下降甚至加快其腐烂速率，损害浆果品质；若熏蒸浓度过高，也会导致浆果表面的色彩消退，影响外观，并使熏蒸剂残留危害人体健康，可是当浓度过低或熏蒸时间过短则会熏蒸不充分，保鲜效果不理想。每一种保鲜技术均有其优点和缺陷，熏蒸保鲜亦如此，众学者便着力于熏蒸技术与其他保鲜技术结合的研究，取长补短，形成复合保鲜技术对浆果进行保鲜，其中最基础的便是低温冷藏与熏蒸保鲜的复合处理，而在此基础上进一步探索，如今1-MCP 和壳聚糖复合处理、壳聚糖和乙醇复合保鲜、1-MCP 与ClO2复合作用、肉桂-柠檬草精油结合处理等均已应用于浆果保鲜方面。综上所述，熏蒸处理逐渐成为了采后浆果保鲜的一个较好选择。在这个科学技术不断发展的社会，众学者依然对浆果保鲜技术不断深入研究，而当人们越来越注重高效、安全、环保、低耗等方面时，这种熏蒸保鲜技术在浆果的贮运保鲜方面将会有很好的发展前景。