草莓贮藏保鲜技术的研究进展

唐甜甜,解新方,任 雪,张 洁,王志东

(中国农业科学院农产品加工研究所,农业农村部农产品质量安全收贮运管控重点实验室,北京 100193)

草莓(FragariaananassaDuch.)为蔷薇科草莓属多年生草本植物,色泽鲜艳,风味独特,富含矿物质、膳食纤维、抗坏血酸、花青素和黄酮等多种营养物质,素有“水果皇后”之美誉。然而,由于草莓自身具有果皮脆弱、组织柔嫩、采后呼吸强度大等生理特性,在收获和运输过程中,极易受到机械损伤和微生物侵染而腐烂变质,从而限制了草莓销售半径和生产规模的发展[1]。因此,延长草莓果实货架期,提高其商品价值,是草莓贮藏保鲜中亟需解决的问题,也是果蔬贮藏领域的研究热点和难点。

在过去的二十年中,学者已经研究了各种采后处理方法以延长草莓贮藏寿命和降低腐烂的发生,包括使用杀菌剂、食用涂膜、气调贮藏、短波紫外线辐射以及热处理等。但它们往往受到周围环境相对湿度、温度等各种外在因素的限制,且存在污染严重、技术成本高、工艺复杂等问题,能用于商品化的有效保鲜技术很少,农户每年由于机械损伤和微生物侵染所造成的损失率还是很高。因此,结合具体情况,将多种保鲜技术并用和寻找成本低、高效无害的草莓保鲜剂仍是现在乃至今后需要重点关注的问题。本文综合国内外研究现状,对草莓化学、物理和生物保鲜技术及多种技术联用的新型保鲜技术进行综述,从消费者接受程度、安全性以及商业可用性等方面评价了各种保鲜技术的优缺点,以期为草莓产业的发展提供理论依据。

1 化学保鲜技术

化学保鲜技术是用一些高效的杀菌剂、防腐剂对果蔬进行处理,从而达到延长其贮藏期,提高果蔬品质的目的。化学保鲜剂一般可以分为吸附型、浸泡型、熏蒸型等,其中,化学熏蒸剂(杀虫剂)已在世界范围内被普遍用于控制草莓生产(栽培)和收获中的腐败变质,草莓农场通常使用溴甲烷、碘甲烷作为熏蒸剂,化学防腐剂如苯甲酸钠和山梨酸钾在草莓采后贮藏上的应用也非常普遍。此外,有害化学物质如氯化苦和二氯丙烯也常用于草莓栽培的一个或多个阶段。据报道,2012年在加利福尼亚州的草莓中检测出了近50种不同类型的化学物质[2],虽然长期使用传统的化学杀菌剂会对人体健康和环境产生不利影响,但是由于其低成本、操作简单方便、抗菌性高等优点,在草莓中的应用依然非常普遍。

但是就目前而言,果蔬工业中使用的大多数杀菌剂都是基于氯和氯化化合物,长期使用会刺激皮肤和呼吸道,甚至引起过敏反应。所以也可将化学杀菌剂与其他保鲜技术联用,来降低杀菌剂的使用剂量,达到与高浓度杀菌剂相同的保鲜效果。De等[13]研究发现,超声和50 mg/L二氯异氰尿酸钠联合处理草莓,使其表面霉菌和酵母菌降低了1.0 lg CFU/g,该结果与单独用200 mg/L二氯异氰尿酸钠处理所得效果相似。陈凤姐[14]将稳定性ClO2与可降解植物发泡材料复合在一起制成ClO2防腐保鲜垫并结合保鲜袋包装草莓,在10 ℃的冷库中冷藏10 d后,果实仍具有较好的外观及营养品质。另外,与单独的1-MCP相比,用1-MCP与ClO2组合处理草莓,可使其保持更高的超氧化物歧化酶(SOD)、APX和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性,并降低多酚氧化酶(PPO)活性,ClO2可能是通过抑制微生物生长和酶活性调节从而增强了1-MCP对草莓的影响[15]。由此可见,将多种化学保鲜剂和保鲜方法联合使用,不仅可以降低杀菌剂的使用剂量,还能达到更好的保鲜效果。

2 物理保鲜技术

2.1 气调保鲜技术

气调贮藏包括人工气调贮藏和自发气调包装两种,人工气调即人为地补充和减少贮藏环境的CO2或O2浓度(空气中的O2和CO2浓度分别为21.0%和0.03%)或填充一定浓度比例的惰性气体,来达到降低果蔬呼吸强度的目的。虽然目前对包装材料的选择性越来越多,但对于水果包装来说,应用最广的仍是聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)这四种基本聚合物。据研究报道[16],将‘金明星’草莓装入0.035 mm厚PE保鲜袋中,抽真空,充入5% O2、10% CO2和85% N2,可以明显降低草莓的质量损失率,抑制果实硬度和可溶性固形物含量的下降,减缓维生素C含量的降低,且在0 ℃贮藏条件下可保鲜30 d左右。

气体浓度参数的设置对草莓的保鲜效果非常重要,Li等[17]研究发现,20% CO2延缓了草莓果皮的a*和b*值变化,通过抑制叶绿素酶的活性和下调还原酶FaChlb、FaPAO和FaRCCR基因的表达,延缓了CO2处理果实中叶绿素的降解,并且在CO2胁迫下,参与苯丙烷类代谢途径和类黄酮生物合成途径的13个基因也被下调。Pérez等[18]指出高O2和高CO2的混合气调虽然可以抑制真菌生长增强草莓果实硬度,但是一周贮藏后发现,高O2和高CO2气调处理的草莓出现了较高浓度的异味。由此可知,不合适的气体环境将导致草莓代谢失调,乙醇等异味物质积累,从而影响果实风味,甚至使果实腐烂。Oliveira等[19]研究显示,3%～6% O2和2%～10% CO2的气调条件可实现对微生物生长的控制并延长各种新鲜切产品的货架寿命。

自发气调包装(MAP)主要是利用果蔬的呼吸作用和塑料薄膜的气体选择透过性,使包装内气体成分自动调节到可抑制果蔬呼吸的最佳状态,因此选择合适的薄膜对果蔬的自发气调至关重要。李阳博等[20]发现与聚乙烯(PE)薄膜的保鲜效果相比,聚乙烯醇(PVA)复合膜可以更好地降低草莓失重率,延缓水果衰老,将草莓的保鲜期延长5 d以上。用纳米二氧化钛改性LDPE薄膜包装的草莓在4 ℃贮藏14 d时草莓的腐烂指数和乙烯释放量分别比用普通LDPE薄膜包装的草莓低60.72%和40.32%,可滴定酸含量和硬度分别比其高9.02%和24.31%,抗坏血酸和总酚含量分别高出29.22%和10.73%[21]。一定厚度的PBAT/PCL共混薄膜对包装内部气体有很好的调控作用,可将包装内部的CO2浓度维持在体积分数2%～3%的范围,O2的体积分数随着贮藏时间逐渐降低后达到6%～7%,有效地抑制了草莓的有氧呼吸作用,延长其保鲜期[22]。此外,TiO2-聚乳酸复合纳米纤维膜[23]、壳聚糖-聚乙烯醇共混物薄膜[24]、纳米银-聚乳酸复合材料包装膜[25]、聚乳酸-碳纳米管-壳聚糖复合纤维膜[26]等在草莓上保鲜均显示出了比普通保鲜膜更好的效果。

综上,气调贮藏在草莓贮藏方面表现出了良好的保鲜效果,但不同品种和产地的草莓在贮藏时所需的气体条件有所差异,不合适的薄膜包装则可能会导致包装内O2浓度过低而进入无氧酵解途径,生成乙醇、乙酸等物质，从而导致果实品质和风味劣变。

2.2 采后热处理

热处理是利用热力杀死或钝化果实上的害虫或病原菌,以减少腐烂,同时改变果实采后某些代谢过程以达到贮藏保鲜目的的一种物理保鲜方法。热处理方法有热水、热蒸汽、热空气、强力热风和热灰掩埋等,但商业应用的主要是热水和热空气[27]。细胞壁解体是导致草莓果实软化的主要原因,并且果实硬度的丧失在很大程度上是由于多种果胶分解酶的协同催化作用,例如果胶酯酶(Pectineaterase,PE)、多聚半乳糖醛酸酶(Polygalacturonase,PG),果胶酸盐裂合酶(Pectate lyases,PL),β-半乳糖苷酶(β-Galactosidase,β-Gal)等。研究表明,热处理能够通过上调内源性果胶甲酯酶(PME)来改变果实细胞壁组成,同时可降低与半纤维素代谢相关的酶(内切葡聚糖酶和β-木糖苷酶)和果胶降解酶(PG和β-Gal)的活性,下调参与草莓细胞壁解体和果实软化过程有关基因(FaPG1、FaPLB、FaPLC、FaAra1、FaβGal4)的表达[28]。此外在果实成熟过程中,扩展蛋白对细胞壁结构的重塑起着非常重要的作用,目前已经在草莓中分离了七种扩展蛋白基因(FaEXP1至FaEXP7),且研究发现热处理可减少扩展蛋白基因表达,降低这些蛋白质对细胞壁解体的影响,延缓果实软化[29]。

Peng等[30]研究发现,热风(HA,45 ℃,3～5 h)处理明显降低了草莓果实中灰霉病的病斑直径,提高了几丁质酶(CHI),β-1,3-葡聚糖酶(GLU)和PAL的活性,且HA处理的草莓果实中SOD、CAT和APX的活性均高于对照。此外,体外实验表明,HA处理直接激活了草莓果实对灰霉病的抗病性,抑制了灰霉病菌的孢子萌发和芽管生长。但是由于草莓组织娇嫩,果皮极薄,热处理对草莓果实具有潜在的破坏性,使用不当易造成失水、变色等伤害。Jing等[31]报道指出,在60 ℃下处理草莓20 s可明显减少果实腐烂,降低果实表面附生微生物数量,但65 ℃下处理的果实约有60%出现热损伤,失去商品价值。因此为缩短热处理时间、避免热伤害,可将热处理与其他草莓保鲜方法结合起来使用,进一步提高热处理的防腐效果。Wei等[32]发现热风(HA)处理在体外试验中可与其它处理产生明显的协同效应,茶树油(TTO)和热风联合处理比单一处理能更有效地控制接种灰霉病草莓的病变直径,还提高了CHI和GLU的活性。毛淑波[33]研究指出,用浓度为108CFU/mL拮抗菌罗伦隐球酵母(Cryptococcuslaurentii)菌悬液结合38 ℃ 24 h热空气处理对草莓果实采后灰霉病和自然病害的控制效果要明显好于两者单独处理。热处理是灭活酶和消除病原生物使用最广泛和有效的方法,但是热处理时果蔬的多酚水平和抗氧化活性会受到多种因素(如温度、持续时间和果蔬类型)不同程度的影响,针对具体果蔬的生理特性,将热处理与多种保鲜方法结合具有良好的发展应用前景。

2.3 非热技术

近年来,为满足消费者对新鲜果蔬的需求,对果蔬的处理技术已从传统的热处理保鲜技术发展到了非热技术,非热杀菌技术克服了一般热杀菌传热相对较慢和对果蔬产生热损伤等弱点,可最大限度的保留果蔬原有色香味和营养含量。目前,非热技术已经在橘子[34]、圣女果[35]、柠檬[36]等多种水果保鲜中应用,常见的用于草莓保鲜的非热技术包括超声(US)、电子束辐照(EBI)、紫外线(UV)等。

2.3.1 超声波技术 超声波可在固体、液体和气体媒介中传送,在传播过程中会与介质发生作用而产生强烈的热效应、机械效应和空化效应。超声用于果蔬采后处理主要依赖于空化效应,空化效应在液体介质中产生大量微小气泡,气泡在运动过程中产生强烈的局部高温和高压,可直接导致果蔬表面微生物死亡。超声波的频率、功率、处理时间、温度等是决定草莓最适保鲜条件的关键因素。Gao等[37]将新鲜收获的草莓于20 ℃分别在超声频率为0、25、28、40、59 kHz的条件下,处理10 min,然后在5 ℃下贮存8 d,结果发现,40 kHz超声处理明显降低了草莓表皮微生物总数,并抑制了果实硬度的降低,其中可溶性固形物(TSS)、可滴定酸度(TA)和维生素C含量可保持较高水平。Gani等[38]通过试验得到,草莓经频率为33 kHz,功率为60 W的超声波处理20～30 min后,果实的软化速率得到明显抑制,但当处理时间增加到60 min时,超声波处理则会导致草莓细胞损伤和水分损失。Aday等[39]还指出当超声功率高达90 W时会对草莓品质产生不利影响,而功率水平在30～60 W之间则可有效改善草莓品质,延长草莓的货架期。此外,超声波可影响草莓中花青素的含量,Alexandre等[10]将草莓经35 kHz、120 W、2 min的超声条件处理后,4 ℃贮藏13 d,其花青素的含量与未处理的草莓相比明显增加,总色差值降低。因此,超声条件的选择对草莓保鲜效果的影响至关重要。

总而言之,超声波技术在草莓清洗、杀菌、品质调控等方面能发挥显著作用,但是由于目前的超声波技术还不够成熟,缺乏超声波清洗不同果蔬的生产标准和技术参数,其应用还一直处于实验室阶段。因此,超声波技术的商业化应用还存在巨大的困难。

2.3.2 辐照技术 食品辐照被认为是食品工业上除巴氏灭菌外的第二个重大突破,主要是利用电离辐射产生的高能射线来杀灭食品中的病原微生物及其它腐败细菌,从而达到保鲜的效果。目前在草莓保鲜中应用较多的辐射源有电子束、γ射线、脉冲光(PL)、短波紫外线(UV-C)等。

辐照技术的效果主要取决于果蔬类型和辐照剂量。剂量不足可能会导致无效,但是过量使用又可能导致组织损伤。美国食品和药物管理局(FDA)规定除新鲜生菜和菠菜可以用电子束辐射到4.5 kGy外,其他果蔬的最大辐射水平为1.0 kGy[40]。研究表明,1.0 kGy电子束处理即可降低草莓灰霉病的发病率及病斑直径,并在一定程度上提高抗病相关酶(SOD、POD、PAL)的活性。同时体外试验表明,1.0 kGy以上处理可明显抑制灰葡萄孢菌分生孢子的萌发,延缓分生孢子达到完全萌发的时间,并且温度越低这种效果越明显[41]。杨俊丽[42]指出,当电子束辐照剂量增加至5 kGy时,虽能显著抑制微生物的生命活动,但会使草莓发生失色、玻璃化等现象,此外,以2.0 kGy剂量电子束辐照结合90.58和45.29 mg·m-3臭氧处理并低温贮藏可有效延长草莓保鲜时间至30 d,果实腐烂指数为0,失重率均低于3%。

60Co-γ射线在果蔬辐照方面的研究较成熟,应用也较广泛,1.0～3.0 kGy60Co-γ射线辐照处理能延缓草莓贮藏中后期果实硬度的下降,且对草莓果实的特征香气成分乙酸乙酯、丁酸乙酯和己酸甲酯的含量无明显影响,高剂量(4.0 kGy)辐照处理能完全抑制草莓上的灰霉菌生长,有效抑制草莓的呼吸强度,并使草莓中8种农药残留的降解率达到53%以上,其中对嘧霉胺和烯酰吗啉的降解作用最大,降解率高达94%以上,但会严重影响草莓硬度[43]。De等[44]用2 kGy剂量的γ射线辐照草莓,在12 d的储存期内,草莓具有良好的微生物水平和感官接受度。

PL作为一种非热能处理方法,在1996年已获FDA批准用于食品表面的清洁,PL用于食品处理的最大剂量为12 J·cm-2,其主要是通过导致微生物DNA损伤(光化学效应)、微生物细胞的局部过热(光热效应)和由脉冲效应(光物理效应)引起的结构损伤三种作用方式来抑制微生物生长。由于PL能在很短的时间间隔(几十s)内明显减少微生物数量,已经在菠菜、甜椒、覆盆子和草莓等多种新鲜果蔬保鲜中应用[45]。Avalos等[46]将鲜切草莓经脉冲光处理(4、8、12、16 J·cm-2),在5 ℃条件下贮藏14 d后发现,低剂量辐照(4和8 J·cm-2)是保持鲜切草莓质量和抗氧化性能的最有效方法,可明显降低其在贮藏过程中的软化率,且维生素C和总花青素含量维持较好。另外,使用2.4～47.8 J·cm-2剂量范围的PL处理草莓在6 ℃下贮藏8 d,可使草莓果实采后霉菌的发生率降低16%～42%,并未出现明显的软化[47]。

UV-C波长为200～280 nm,能穿透微生物细胞膜,破坏核酸结构,在分子中产生嘧啶二聚体,从而引发分子的突变,使细胞遗传物质活性丧失,导致微生物失去繁殖能力或者死亡。2002年,美国食品和药物管理局批准UV-C辐射作为水果和蔬菜的采后处理方法[48]。近年来,UV-C辐照处理已经被成功地用于提高新鲜果蔬防御酶的活性,诱导抗病性的基因的表达等方面。王焕宇[49]发现2.0 kJ·m-2UV-C处理明显提高了草莓果实中PAL、4-香豆酸CoA连接酶(4-CL)、肉桂酸羧化酶(C4H)等苯丙烷类代谢相关酶的活性,促进了果实中总酚、总花色苷、总黄酮及酚类和花色苷类单体合成,同时提高了对DPPH自由基清除率、还原力和羟基自由基清除率。另外,Araque等[50]发现,多次低UV-C剂量(两次2 kJ·m-2剂量和5次0.8 kJ·m-2剂量)照射草莓在0 ℃下贮藏13 d后,果实表面的霉菌和酵母数量比单次高剂量(1次4 kJ·m-2剂量)处理的果实低,并表现出了更高的感官价值。

辐照技术作为一种有效快速的草莓保鲜方法,还具有穿透力强、杀菌彻底、无环境污染等优点,但是由于它的高成本以及消费者对此技术可接受度较低,所以难以评估其效益,从而限制了辐照食品的商业进展。Lima等[51]通过问卷调查发现,消费者对食品辐照过程知之甚少,许多人在没有意识到的情况下食用了受3.6 kGy剂量辐射的草莓时,表现出了良好的感官接受度,并且发现消费者的知识水平越高,购买辐照食物的意愿就越高。因此,消费者的受教育程度以及对辐照工艺的了解程度,也成为了影响辐照技术进步的一大因素。

3 生物保鲜技术

生物保鲜剂是指从动物、植物、微生物中提取的天然物质,或利用生物工程技术改造而获得的对人体安全的保鲜剂,具有极强的抑制和杀灭腐败菌、霉菌等功效。目前,从藻类(如角叉菜胶、琼脂和海藻酸盐)或甲壳类动物(如甲壳素和壳聚糖)中开发可食用薄膜和涂料的生物聚合物基体,吸引了越来越多人的关注。

食用涂料作为一种新型的保鲜技术已被广泛应用于果蔬行业,它通过阻隔氧气、水分和芳香物质的散失,使得果蔬的呼吸速度变慢,从而保持了果实硬度,延长贮藏期。用于食用薄膜和涂料的天然聚合物主要包括蛋白质、多糖、脂质及其衍生物。此外,将天然抗菌剂和抗氧化剂添加到食用涂料中也可用于活性涂料包装开发。

3.1 食用多糖类天然生物基膜

壳聚糖、海藻酸盐、纤维素衍生物等天然多糖聚合物在草莓保鲜中的应用非常广泛。壳聚糖是从虾、蟹、昆虫等节肢动物的外壳上提取的一种天然多糖,是美国食品药品监督管理局(US FDA)公认的安全食品添加剂。目前,大多数公认的壳聚糖抗菌机理是基于带正电荷的聚阳离子壳聚糖分子与带负电荷的微生物细胞膜之间的相互作用[52]。研究表明,1.0%(w/v)的壳聚糖是保持草莓质量品质的最佳浓度,在冷藏条件下保存果实超过10 d[53]。同时,壳聚糖降解所得的壳寡糖(COS)已被证明是一种有效的植物免疫诱导剂,COS处理对抑制细胞壁多糖降解途径的基因表达具有积极作用。100 mg/L壳寡糖采后处理草莓可明显降低草莓贮藏过程中导致果实软化基因的表达[54]。另外,用从褐藻中提取的天然多糖海藻酸盐处理草莓可抑制脱落酸(ABA)信号基因和细胞壁降解基因的表达,延缓ABA的积累,减少细胞壁的降解,同时,还可以保留较高的花青素、总酚和黄酮类化合物的含量[55]。

此外,在食用涂料中加入抗菌化合物也为提高草莓品质和延长果实货架期提供了一条新的途径,最常见的涂料添加物为植物提取物(精油、水提物、有机溶物提取物等)和微生物及其代谢产物等。精油是芳香植物的次级代谢产物,具有良好的抗菌、抗氧化和杀虫性能,Shao等[56]发现用0.9 g/L的茶树油蒸汽熏蒸草莓可明显减少人工接种的灰霉病和软腐病发病率,能保持更新鲜的品质,并且,还可提高过H2O2水平、SOD和PAL活性。但是由于精油强烈的香气和潜在的毒性也限制了其在果蔬保鲜中的大规模使用,研究表明,在试验条件下,茶树精油对无特定病原体(SPF)的SD大鼠急性经口、经皮毒性属于低毒性,急性吸入属于微毒性[57]。所以为减少精油的用量,将精油或其组成成分加入到壳聚糖等天然聚合物中作为食品涂料的方法吸引了许多学者的关注。研究发现,向壳聚糖中添加柠檬精油不仅可以增强壳聚糖的抗真菌活性,更好地减慢草莓呼吸速率,而且还可以在很短的时间内促进酯的形成,使原有的果味更加明显[58]。壳聚糖中加入石榴提取物和葡萄籽提取物对嗜中性菌、酵母菌和霉菌的抑菌效果明显,加入纳他霉素会降低新鲜草莓果实的耗氧量[52]。Shahbazi等[59]用含有薄荷挥发油的羧甲基纤维素(CMC)食用涂层保鲜草莓,可将草莓的保质期提高到12 d以上。类似的,含有4 μL/100 mL大蒜精油的羧甲基纤维素钠(Na-CMC)复合膜具有延迟草莓花青素分解的作用[60]。海藻酸盐与罗伦隐球酵母(Cryptococcuslaurentii)组合使用可明显抑制草莓表面嗜冷微生物、酵母和霉菌的生长,C.laurentii可与灰葡萄孢(Botrytiscinerea)竞争外源营养素[61]。天然多糖聚合物与抗菌药物联合应用对草莓保鲜效果十分显著,多糖包衣加生物防治的双重保鲜方式比单独使用其中一种方法能更有效的减少草莓采后病害。

3.2 食用蛋白类天然生物基膜

衍生自玉米、小麦、大豆、花生、牛奶等食物的玉米醇溶蛋白、谷蛋白、大豆蛋白、酪蛋白和乳清蛋白等蛋白质由于具有良好的涂膜性能,均可作为食用涂膜用于草莓保鲜。研究发现,用玉米醇溶蛋白和小麦谷蛋白双层涂料处理草莓在7 ℃ 21 d的贮藏时间内,能有效减少草莓营养物质的流失,延长货架寿命[62]。向菜籽蛋白(RP)-明胶(RG)膜中添加葡萄柚籽提取物(GSE)抑制了病原菌(如大肠杆菌O157∶H7和单核细胞增生李斯特菌)的生长,使用含有1.0% GSE的RG薄膜包装‘Maehyang’草莓,在贮藏14 d后,草莓中的总需氧菌和酵母和霉菌的数量分别减少1.03和1.34 lg CFU/g[63]。

Tanada-Palmu等[64]研究表明,可食用小麦面筋薄膜和脂质(蜂蜡、硬脂酸和棕榈酸)的复合涂层对草莓硬度的保持具有明显影响,但是感官评价显示具有面筋涂层的草莓味道是消费者可接受的,而双层包衣的草莓味道是不可接受的。明胶是一种从胶原蛋白中提取的可溶性多肽化合物,除具有良好的生物相容性、无毒等特点外,还具有良好的成纤维能力。Li等[65]采用静电纺丝法制备的明胶-丁基羟基茴香醚(GA-BHA)纤维垫对金黄色葡萄球菌具有良好抗菌活性和广谱的抗真菌活性,可将草莓保鲜10 d左右。由此可见,生物可降解和生态友好的天然聚合物与抗菌剂的结合已成为研究的一大热点,利用它们的不同且相互关联抗菌作用机制,可降低新鲜食品的感官接受度劣变的风险,以达到更好的抗菌效果。

3.3 微生物保鲜技术

微生物拮抗保鲜简单来说即以菌治菌,利用微生物之间的拮抗作用或其产生的代谢产物(如蛋白酶、抗生素、过氧化氢等物质),选择对果蔬产品本身不造成危害的微生物来抑制引起产品腐烂的病原菌,以达到防病的目的。

目前用于草莓保鲜的拮抗微生物主要有细菌、酵母菌、霉菌等,其中酵母菌因其抑菌范围较广、对逆境耐受力强、可与化学杀菌剂相容且对人体无害等特点,而成为最受关注的拮抗菌之一。有些拮抗酵母菌能够诱导寄主提高抗性酶类物质的活性或是能够分泌CHI、GLU等酶类,这些酶可破坏病原菌结构,抑制其生长[66]。1×107CFU/mL的拮抗菌膜醭毕赤酵母(Pichiamembranaefaciens)悬浮液对草莓采后灰霉病有明显的控制效果,且不会对果实表皮造成损伤,其主要是通过诱导草莓果实β-1,3-葡聚糖酶、过氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶等抗性相关酶活性的增强,提高了果实对灰霉病的抵抗能力[67]。生长在水果表面的有益酵母-柠檬形克勒克酵母(Kloeckeraapiculata)使草莓贮藏过程的TSS、TA等营养成分的含量维持在较高水平,且1×108CFU/mL的酵母菌悬液处理效果最好[68]。季也蒙毕赤氏酵母(Pichiaguilliermondii)在草莓保鲜中最为有效的抑菌途径是与灰霉葡萄孢竞争碳源,在碳源相对最缺乏的混菌培养中的灰霉葡萄孢基本被抑制[69]。除酵母菌外,从草莓根际土壤分离的放线菌菌株T3-5对草莓灰霉病菌也具有较强拮抗作用,且其菌株发酵液能够明显降低草莓腐烂率[70]。

目前直接用于草莓保鲜的微生物代谢产物主要有纳他霉素和乳酸链球菌素等,纳他霉素是一种由链霉菌发酵产生的天然抗真菌化合物,纳他霉素处理能明显降低贮藏前期草莓表面霉菌和酵母菌数量,在贮藏后期也能抑制霉菌繁殖,能有效地延缓果实有机酸和糖分的下降,抑制草莓果柄中叶绿素的降解,较好地保持果实的营养[71]。乳酸链球菌素是乳酸链球菌产生的一种多肽物质,用0.01%溶菌酶与0.10%乳酸链球菌素复配保鲜液处理草莓,贮藏第10 d时,未处理草莓果实腐烂率达100%,复配保鲜液处理草莓腐败率为60%[72]。虽然微生物拮抗保鲜能取得良好的保鲜效果,但是拮抗菌自身种群的繁殖及作用效果易受到环境等诸多因素的影响,拮抗菌工业化制剂的生产、储存对环境条件要求十分严格,每种拮抗菌均有不同的储存条件,管理复杂,同时存在对潜伏病原菌防治效果不佳、对病原菌缺乏根除能力等问题,在控制突发性病害或流行性病害上还难以应用。此外,拮抗菌在营养和空间竞争、分泌水解酶及其诱导果实抗病性的防御机制等方面的作用机理还不明确,需要进一步研究深入。

4 展望

随着我国草莓种植面积的迅猛增加,草莓贮藏保鲜的问题日益突出。虽然目前已研究的保鲜技术已经有效的提高了草莓的贮藏期,但是大多数的草莓保鲜技术由于存在技术成本高、工艺复杂等问题,能用于商品化的有效保鲜技术很少,农户每年由于机械损伤和微生物侵染所造成的损失率还是很高。因此,结合具体情况,今后将着重在以下几方面进行研究:a. 注重产地保鲜。减少在草莓采摘前的微生物侵染,结合生物防治着重研究草莓致病源及抑制草莓病源真菌生长繁殖的作用机理。b. 大力发展物流保鲜技术。将物理、化学、生物等多种保鲜技术并用,研制新型结构包装保鲜盒,减少储运过程中的机械损伤,增加运输过程中的保护性,是现在乃至今后仍需重点关注的问题。c. 着重研究成本低、高效无害的草莓保鲜剂。寻找适用于农户的大规模使用,可商业化发展的保鲜剂,注重实用性,不能只局限于实验室层面。同时,在今后的研究中,应当着重研究草莓采后软化等生理特性和采后病害侵染的过程,以及保鲜技术对草莓贮藏品质的影响的作用机制,这将有利于开发适合草莓贮藏保鲜的新方法,为草莓腐烂变质提供重要的解决途径。