荸荠采后贮藏保鲜研究进展

李飞，李洁，严守雷，2，3

（1.华中农业大学食品科技学院，武汉，430070；2.湖北华贵食品有限公司；3.长江经济带大宗水产绿色发展工程研究中心）

荸荠[Eleocharis dulcis（Burm.f.）Trin.]，一种单子叶植物球茎，属莎草科水生草本植物，又称马蹄、水栗、乌芋[1]。荸荠为果蔬两用的食材，其果实水分含量较高，在贮运过程中，不同的保鲜处理方式对荸荠保鲜效果不同。随着贮藏时间的延长，带皮荸荠会失水皱缩，表面致病性微生物的生长会导致其发霉变质[2]。果蔬外观是影响其商品价值的重要因素，也是判断其品质在贮藏保鲜过程是否改变的重要指标之一，而鲜切荸荠受到外力机械损伤后则会发生切面黄化、褐变[3]。现有的新鲜荸荠贮藏，主要采用物理、化学、生物涂膜等保鲜技术手段，以延长采后新鲜荸荠的保鲜期。为维持荸荠品质特性，减少新鲜荸荠在贮运期间的损失，应研究更好的保鲜技术，使荸荠的保鲜效果更佳[4]。整理归纳了荸荠采后贮藏期间发生黄化、褐变、生理病害等的原因，国内外关于新鲜荸荠贮藏保鲜的技术研究进展，以期为荸荠采后病变及贮藏保鲜研究提供借鉴和参考。

1 荸荠的生理功效

荸荠原产于印度，最早的栽培记录可追溯到西汉时期[5]。在我国主要分布在广西、湖北、安徽等地区，其种植地域分布广泛，种类多样，包括广西荔浦荸荠、湖北孝感荸荠等较为出名的品种[6]。荸荠以水下球茎作为食用部分，其果肉洁白、口感清脆、多汁甘甜，营养物质含量丰富，包含碳水化合物、蛋白质、纤维素及多种维生素等，具有清热解毒、健胃消食、止咳降血等功效[7]。荸荠能生吃，也能蒸煮烹饪后食用，是一种药食两用的经济型作物，对预防餐后血糖上升具有很强功效[8]，还可用于治疗咳嗽、咽炎、高血压等疾病，深受广大消费者青睐[9]。荸荠淀粉还具有改变食品的水化、流变和结构性质等功能[10]。

2 荸荠的黄化、褐变原因

2.1 荸荠的生理特点

采后荸荠的品质变化与其呼吸强度密切相关，其组织受去皮、切分等机械损伤后呼吸强度增强。一般情况下，鲜切荸荠的呼吸强度是新鲜原料的1.2～7.0倍[11]。鲜切后的荸荠产品，由于组织和细胞的完整性被破坏，更加容易衰老和变质，加速其贮藏期的质量损失[12]。同时贮藏温度也是影响荸荠呼吸强度变化的重要因素，降低贮藏温度能对呼吸速率和呼吸强度产生极大影响[13]。所以控制荸荠采后的呼吸强度是控制其劣变的重要途径之一。

2.2 荸荠的褐变原理

贮藏期间使新鲜荸荠维持良好的外观品质和营养价值是荸荠保鲜研究的重点，鲜切荸荠随贮运时间的延长会发生褐变与质量劣变，极大程度影响了荸荠的食用价值[14]。研究表明，鲜切荸荠的褐变类型为酶促褐变，与多酚氧化酶（PPO）等活性直接相关[15]，其褐变反应过程由PPO引导，并且还需要O2和酚类化合物的参与，由单酚酶氧化为邻二酚和醌进行触发，进一步进行非酶聚合反应，导致色素的生成，使荸荠表面褐变[16]。图1为酚类物质的酶促褐变反应式[17]；图2为邻醌和酚类化合物的反应式[18]。

图1 酚类物质酶促褐变反应式

图2 邻醌和酚类化合物的反应式

2.3 荸荠的黄化原理

贮藏过程中的切面黄化是鲜切荸荠变质的主要原因之一[19]。在去皮过程中，机械损伤后会诱导荸荠产生植保素，从而促使苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性增强，苯丙氨酸解氨酶（PAL）在植物损伤后的抗病、抗损伤中发挥重要作用，其活性越强，产品品质下降越快[20]。随着贮藏时间的延长，荸荠中的2种黄酮类物质[21]会引起荸荠的黄化，这2种物质是柚皮素和圣草酚[22]，其会随贮藏时间的延长转化为槲皮素、芹菜素等成分从而使荸荠黄化，进而变质[23]。图3为鲜切荸荠黄化代谢途径[19]。

图3 鲜切荸荠黄化代谢途径

2.4 荸荠采后微生物腐败

荸荠的颜色和形状与栗子相似[24]，其季节性强，有着严格的采收季节[25]。一般立冬（11月7日左右）前后即可采收，至第2年的清明节（4月4日左右）前后为最佳采收期[26]。新鲜荸荠货架期一般不超过10 d，中长期存放未处理的新鲜荸荠存在很大的市场风险[27]。表面致病性微生物的生长则极易导致贮藏的荸荠发生真菌性病害，蒋冬花[28]、李本金等[29]研究表明，尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）是造成福建荸荠枯萎发霉的主要病原菌，鲍建荣等[30]则认为新月弯孢霉[Curvularia lunata（Wakker）Boedijn]是浙江荸荠发生腐败的主要病原菌，颜梅新等[31]研究认为，棘孢木霉（Trichoderma asperellum）是广西荸荠发生腐败的主要病原菌，以上研究结果表明荸荠的产地不同，其致病微生物的种类也有所不同。

3 荸荠采后贮藏保鲜技术

3.1 传统贮藏方法

荸荠采后的传统贮藏方法有窖藏、缸藏、堆藏、沙藏、冷藏等[32]。传统贮藏方法能使荸荠在采收后避免与外界空气接触，减弱荸荠的呼吸作用和呼吸效率，减少体内水分的流失，防止荸荠贮藏期间因失水而表皮皱缩，影响荸荠的营养价值和经济价值。传统贮藏方法能在短时间内将大量采收后的荸荠进行贮藏，有效避免由于天气温度、湿度等外界原因造成的损失[33]。其中，使用冷藏保鲜方法，需将新鲜荸荠表面的泥土、腐叶等杂物清除，剔掉具有伤、病、残等特征的荸荠，避免在贮藏过程中由于极少数荸荠腐烂加速整体冷藏荸荠的腐烂速度[34]。现生产上保鲜主要采用传统贮藏方法，运输过程中带泥贮运，清洗、去皮后进行销售。

3.2 物理保鲜方法

①低温冷藏保鲜 当前食品生产、加工、冷藏、销售等环节，低温冷藏是第一基本条件[35]。随冷藏温度的升高，产品的感官品质如风味、外观、质地等会发生变化[36]。冷藏条件下能维持果蔬组织原有的生理状态，减缓荸荠的生理作用，降低其呼吸速率，有效抑制表面微生物的生长[37]，保持荸荠的新鲜度，最大限度降低损耗[38]。冷藏温度决定冷藏食品的品质[39]，目前大多基于低温环境对荸荠进行保鲜[40]。

②热处理保鲜技术 热处理保鲜技术是近年来保鲜研究的热点，单独使用或与其他方法组合使用都能够起到很好的保鲜效果[41]。田维娜等[42]研究发现，轻微热处理（58℃，20 min）能够对鲜切荸荠的褐变起到有效抑制作用，能够有效减弱鲜切荸荠的颜色变化，在其风味和质地维持等方面也能起到很好的作用。潘嫣丽[43]研究发现，热处理（90℃，25 s）能使鲜切荸荠货架期延长到8 d而不产生黄化褐变现象。热处理能有效抑制荸荠的生理作用，抑制其呼吸作用，其较高温度的蒸汽处理能使荸荠的水分含量维持在稳定状态，以保持果蔬细胞膜的完整性[44]，贮藏期内延缓品质的降低，能在一定程度上降低其失重率和腐烂率，减少贮运期间的损耗[45]。

③气调保鲜技术 气调保鲜技术是通过改变荸荠贮藏环境中气体的成分或含量，减少贮藏环境中O2的含量，抑制荸荠的呼吸作用和呼吸强度，延缓荸荠后熟衰老的一种保鲜方法[46]。谢玉花等[47]研究表明，将涂膜后的鲜切荸荠贮藏在能够微调节O2/CO2浓度的环境中，能够显著抑制鲜切荸荠发生褐变，延长其货架期，但最适浓度还需进一步研究。通过降低荸荠在贮藏过程中的呼吸作用等消耗，来延长荸荠保质期，使得气调保鲜技术在荸荠的保鲜过程中应用前景非常广泛[48]。

④辐照保鲜技术 随着科学技术的不断发展，辐照在新鲜农产品贮藏保鲜上的应用逐渐广泛，辐照技术是一种环保、高效的杀菌保鲜技术，能显著延缓贮藏产品的保鲜期，抑制产品后熟衰老[49]。其中，脉冲强光是一种新型的非热加工技术，在多种农产品上都有研究，该技术能在短时间内以光辐射的形式释放出大量能量，杀死贮藏产品的致病微生物[50]，还能高效灭活食品中的内源酶[51]，但其辐射出的能量并不会改变食品本身及其包材特性，在荸荠保鲜上应用广泛[52]。彭光华等[53]采用脉冲强光处理对鲜切荸荠的保鲜效果进行测定，结果表明，脉冲强光处理频率为2次/s，处理10 min对鲜切荸荠的贮藏保鲜效果较好，对荸荠的营养成分改变影响较小。

⑤高压二氧化碳（HPCD）、N2处理保鲜技术 高压二氧化碳（High pressure carbon dioxide，HPCD）是一种新型保鲜技术，其非热加工处理能有效避免温度过热对贮藏产品的不良影响，还能有效抑制荸荠内酶活性，延缓荸荠产品品质下降，该技术在荸荠保鲜中应用广泛[54]。孔梦洁等[55]研究了高压二氧化碳处理对鲜切荸荠褐变程度的影响，结果表明，高压二氧化碳处理在2 MPa、贮藏温度为4℃条件下贮藏8 d后，能有效抑制鲜切荸荠硬度降低，有效抑制褐变程度。You等[56]研究发现，纯N2处理4 h，放入4℃冷藏条件下贮藏18 d后，能明显抑制鲜切荸荠的酶促和非酶促抗氧化活性，从而有效缓解荸荠的脂质过氧化，更好地维持荸荠的质量和品质。

3.3 化学保鲜技术

①食品添加剂保鲜 食品添加剂对果蔬进行防腐护色保鲜是国内外鲜切荸荠保鲜的研究热点[57]。乙醇是一种常见的食品添加剂，其价格低廉，并且具有强大的抗菌能力，包垠秋等[58]使用乙醇浸泡处理鲜切荸荠，研究乙醇浸泡处理后对鲜切荸荠表面黄化和褐变的影响，并开展鲜切荸荠在贮藏期的酶活变化以及品质变化情况，结果表明，乙醇处理能很好地抑制荸荠表面发生褐变，延长荸荠的贮藏保鲜期。Peng等[59]发现，使用食品添加剂可以有效防止荸荠在贮藏期间发生黄化褐变现象，有效减少腐败变质现象，并能很好地保持其营养价值和品质。

②化学杀菌剂保鲜 近年来，化学杀菌剂已被广泛应用于鲜切荸荠制品的保鲜，其杀菌效果好，且使用方便[60]。陈学玲等[61]发现使用0.3%强力安杀菌剂处理2 min，在真空条件下于4℃贮藏，可使荸荠保鲜期达到60 d，显著增加了鲜切荸荠的保鲜期。谢冬娣等[62]发现，使用25%咪鲜胺乳油500倍液添加0.1 g/L乳酸链球菌素助剂复合处理后，能显著提升采后荸荠的贮藏品质，使其贮藏30 d后的腐烂率低至0.58%，极大提升了荸荠的价值，也提高了食用安全保障。咪鲜胺是一种光谱高效化学杀菌剂，其毒性较低，可用于防治荸荠采后病害[63]。

③碱式次氯酸镁保鲜 碱式次氯酸镁是一种新型无机抗菌剂，当前该抗菌剂在无机化工领域是研究热点之一，其杀菌效果好，稳定性强，不易使微生物产生耐药性等[64]。邓靖等[65]利用碱式次氯酸镁对鲜切荸荠进行护色处理，结果表明，碱式次氯酸镁遇无机酸类或荸荠呼吸作用释放出的CO2生成的新生态氧能有效杀死微生物，抑制鲜切荸荠在贮藏过程中的黄化现象和维生素C含量的降低，从而使鲜切荸荠保持良好的品质。由于碱式次氯酸镁为白色粉末状，且在水中溶解度较小，故该研究为荸荠保鲜提供了新的思路和方法。

④草酸保鲜 草酸是存在于植物体或生物体的代谢产物[66]，使用外源草酸可防治果蔬采后病害，延缓后熟衰老[67]。杨莹[68]使用0.005、0.01 mol/L草酸对鲜切荸荠进行保鲜处理，结果表明，低浓度草酸处理能在一定程度上延缓鲜切荸荠表面的黄化褐变，使其保持较好的色泽和特性，且不会造成食用安全性问题。草酸能降低乙烯等物质含量，抑制果实软化[69]，其还是酶促褐变的抑制剂，能增强采后荸荠的抗病性[70]。但草酸的实际应用和推广存在很大的问题，其处理浓度和处理时间等因素的相互性还需更加深入的研究[71]。

3.4 生物涂膜保鲜技术

涂膜是一种成本低廉、操作方便、安全无毒的保鲜方法，其能在产品表面形成一个封闭的气调微环境[72]。王东坤等[73]以结冷胶、瓜尔豆胶和乳酸链球菌素为材料制备可食性复合膜，研究表明，随着乳酸链球菌素浓度的增大，其抑菌性能也随之增强，能显著延缓荸荠在贮藏过程中的品质下降等现象。Pen等[74]研究表明，在0.5%、1.0%、2.0%的壳聚糖溶液中浸泡，能显著延长鲜切荸荠贮藏保鲜期，壳聚糖溶液浓度越高，鲜切荸荠的品质下降速度越慢。彭勇等[75]使用壳聚糖和海藻酸钠2种膜处理，邱松山等[76]采用壳聚糖/纳米TiO2作复合处理，徐庭巧等[77]采用壳聚糖/纳米SiOx复合物处理，结果表明，这几种复合涂膜处理都可抑制鲜切荸荠的褐变，有效抑制荸荠发生腐烂，延缓荸荠中总酚含量的增加。可食性涂膜已进行了大量的研究，其安全性也得到了大众的认可，但因为荸荠果实能吸收涂层物质，相对较薄的涂层可能对荸荠的感官品质引起不良影响[78]。

3.5 不同包材保鲜

包装材料和方式是影响作物产品贮藏期感官品质的重要因素之一[79]。Huang等[80]利用壳聚糖和乳清蛋白制备复合膜，加入纳米纤维素和肉桂醛（CMA）后，能显著提升该复合膜的防水性、抗菌性及其钙化指数。王金鑫[11]将鲜切荸荠用复合保鲜液浸泡处理后，放入自制丙酸钙改性抑菌薄膜中封口包装，结果表明，该方法能显著提升鲜切荸荠在贮藏期间的保质期，延缓其腐败变质。有研究表明，将低血糖指数的荸荠粉包装在高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）袋中，能使荸荠粉在高温下贮藏6个月之久，说明其具有很好的贮藏效果[81]。贮藏条件和包装材料对产品的货架期也有显著影响[82]。研究方法简单、操作方便、安全无害的包装方式，可为荸荠的供销平衡提供可靠的技术支撑[83]。

3.6 复合保鲜技术

复合保鲜是将2种以上保鲜方法进行组合使用的技术。尹璐等[84]研究表明，经NaClO消毒后加壳聚糖-葛根淀粉复合膜涂膜后在4℃温度下贮藏25 d，荸荠样品的质量损失率仅为3.35%，其品质比对照更佳。王蓉蓉等[85]发现，用0.3%柠檬酸溶液在70℃条件下烫漂荸荠90 s后，用1.0%氯化钙+0.15%亚硫酸氢钠+0.3%植酸复合保鲜护色液浸泡处理20 min，能显著提升鲜切荸荠的护色效果，延长鲜切荸荠的保鲜时间。肖立志等[86]研究发现，1.5%双乙酸钠结合55℃热处理能显著抑制鲜切荸荠的褐变，能更好地维持维生素C、可溶性固形物等物质的含量。复合保鲜技术对采后荸荠具有较为良好的保鲜效果，能结合不同保鲜技术的特点，补齐短板，维持荸荠更高的营养品质，延长其采后贮藏期[87]。

4 结语

研究荸荠的保鲜技术对于其品质的保持具有重要意义，当前的保鲜技术研究包括物理、化学、生物涂膜保鲜等方法，为满足人们对荸荠不同食用方式的需求，需选择适当的保鲜方法。目前国内外的研究中，保鲜方法研究越来越多样化，学者们采用不同的保鲜方法使新鲜荸荠的贮藏保鲜达到较好水平，但是也存在一些问题，如辐照保鲜食品能否被消费者接受，食品添加剂和化学杀菌剂的使用剂量和残留是否符合要求，涂膜保鲜后的涂层材料是否会影响贮藏产品的感官品质和风味等。所以在荸荠的保鲜研究上，应着重解决以下问题：①应用化学保鲜技术，应避免食品添加剂残留过高对人体造成伤害和对环境造成污染；②应加强保鲜技术的研究，以及不同保鲜技术联合使用的保鲜方法，应用复合保鲜技术提升荸荠的保鲜效果；③探究更多的荸荠保鲜技术方法，研究更多的保鲜手段和工艺，开发新的无毒、绿色的保鲜技术，延缓荸荠贮运期间品质的下降。

随着生活水平的不断提高，人们对新鲜食品的需求量越来越大，同时对食品的安全性和稳定性提出了更高要求。基于荸荠保鲜过程中存在的黄化、褐变、微生物导致腐败等问题，需加强对荸荠黄化褐变、抑制荸荠致病性微生物防腐效果的研究。为规避以上风险，开发新的保鲜技术手段，研究安全、高效、低残留的保鲜方法仍是将来研究的重点。