猕猴桃采后贮藏保鲜的影响因素和主要技术研究进展

2022-08-10 08:08张小丽卢玉鹏王小玲赵学生
湖北农业科学 2022年13期
关键词:二氧化氯保鲜剂乙烯

陈 璐,张小丽,高 柱,卢玉鹏,王小玲,赵学生

(1.井冈山生物技术研究院,江西 吉安 343016;2.江西省科学院生物资源研究所,南昌 330096;3.深圳点筹互联网农业控股有限公司,广东 深圳 518067)

猕猴桃(Actinidia chinensis)果实酸甜可口,富含各种维生素和矿物质等营养物质,被誉称为“果中之王”,具有极高的营养、经济与药用价值[1,2],是世界主流消费水果之一。近年来,中国猕猴桃产业规模连年增长,种植面积与产量均居世界第一,产业效益与综合产值也稳定提升。整体来看,中国虽是猕猴桃生产大国,却并非生产强国,猕猴桃产业各环节发展不均衡,存在果实品质不稳定、优果率低、采后贮藏保鲜技术不成熟等问题,其中采后贮藏保鲜是导致中国猕猴桃国际竞争力弱的主要原因之一,也是制约猕猴桃健康可持续发展的关键因素。

猕猴桃是呼吸跃变型水果,具有明显的生理后熟过程和呼吸高峰,呼吸速率在贮藏期间的变化趋势表现为先上升再下降,且对乙烯比较敏感,导致常温下贮藏时间较短[3]。猕猴桃果实为薄皮多汁的浆果,采收时温度一般较高,采摘中易受机械损伤和病原菌感染,采摘后在常温下易软化腐烂,损失率极高。由于中国采后保鲜与加工技术滞后,其腐烂率平均可达到35%,甚至更高,给生产造成巨大的经济损失[4]。可见,加强猕猴桃贮藏保鲜研究对猕猴桃产业的可持续发展具有重要意义。为此,本研究对采前和采后影响猕猴桃贮藏保鲜的主要因素以及猕猴桃贮藏保鲜的化学技术、生物技术和复合保鲜技术进行了整理归纳,旨在为延长猕猴桃贮藏保鲜期提供参考。

1 猕猴桃贮藏保鲜影响因素

1.1 采前主要影响因素

猕猴桃果实贮藏保鲜效果同时受猕猴桃品种与采前果实的生理状态影响。品种是影响猕猴桃贮藏保鲜效果的首要因素,不同猕猴桃品种的耐贮性差异很大,如秦美、海沃德、徐香等猕猴桃果实耐贮性较好,冷库条件下可贮藏4~8 个月,而红阳猕猴桃耐贮性一般为2~3 个月,甚至更短。总体来说,美味猕猴桃较中华猕猴桃、绿肉猕猴桃比黄肉猕猴桃、晚熟品种比早熟品种更耐贮[5]。

猕猴桃采收期也是影响贮藏保鲜的重要因素,适时采收对延长贮藏时间和保持果实品质有很大的影响。研究表明,未成熟的猕猴桃营养物质积累不足、风味较差,而过熟的猕猴桃容易变软,贮藏性能不佳[6]。提早采收的美味猕猴桃秦美在贮藏期硬度下降速率快于对照,且贮藏性较差、腐烂率高[7];延迟采收的中华猕猴桃红阳贮藏后品质下降,香味变淡甚至有异味[8]。因此,合理控制不同品种猕猴桃果实的采收时间,不仅可以有效控制果实中内含物质的流失,而且可以提升成熟后的果实品质。

猕猴桃果实贮藏性能与果园栽培管理技术密切相关。合理的水肥管理保证了果实正常生长的营养需求,适当疏花疏果与修剪也可促进树体的平衡生长。另外,猕猴桃果实易受真菌病原体侵染,在采收、贮藏和运输过程中若受到机械损伤,加上采前预处理不到位,病原菌很容易通过伤口侵染,并大量繁殖生长,导致果实迅速腐烂变质[9]。因此,延长猕猴桃的贮藏时间不仅需要注意抑制病原菌侵染,还需要增强果实抵御病害的抗性能力。目前,猕猴桃果实贮藏期病害的防治主要通过田间管理、采后药剂处理和调节适宜的贮藏条件等方式进行,病害的生物防治则是新的发展趋势。

1.2 采后主要影响因素

猕猴桃果实采后保鲜效果很大程度上受到贮藏环境温度、湿度、气体等因素的影响。

温度是影响猕猴桃果实贮藏期长短的重要因素。猕猴桃属于冷敏型果实,普通冷藏或不适低温容易诱发冷害[10]。猕猴桃在不适低温条件贮藏期间没有明显冷害症状,但在后熟过程中逐渐表现出冷害症状,且不同品种的冷害症状不一。红阳果实表现为皮下果肉组织木质化,近果柄处褐变,贮藏时间延长褐变及果肉木质化程度也逐渐扩展[11];华优果实表现为皮下果肉组织木质化,果面无明显症状,随着贮藏时间延长,果肉组织木质化加剧,果实腐烂[12]。猕猴桃的冷藏温度一般维持在(0±0.5)℃,保鲜期可达6 个月,好果率大于95%[13]。海沃德果实冷藏温度维持在(0±0.5)℃,保鲜期可达6 个月[13],哑特果实最适贮藏温度为0 ℃[14],金艳与皖金果实在(1±0.5)℃条件下贮藏,品质最优[15,16]。

湿度对猕猴桃果实贮藏效果影响较大,不同湿度条件下,果实生理表现存在明显差异。环境湿度过高,容易引起果实腐烂;湿度较低,容易造成果实失水皱缩,影响果实商品性;湿度控制不当,还容易促进病原微生物的繁殖。一般研究认为,当环境相对湿度保持在90%左右时,有利于猕猴桃果实的贮藏,且能较好地维持果实水分与品质。

贮藏过程中还应关注环境中气体含量对猕猴桃果实的影响。适当的高氧低二氧化碳的环境将大大减弱果实的呼吸作用,能够适当延长贮藏期;同时应严格控制乙烯的含量,可进行通风换气或用乙烯吸收剂减少贮藏环境中的乙烯浓度[17],从而减缓猕猴桃的软化与衰老。如氧气含量2%、二氧化碳3%的贮藏环境能有效降低红阳果实的呼吸强度[18],延长贮藏时间,保持果实品质。

2 采后保鲜技术

目前,研究报道了许多猕猴桃保鲜方法,虽然保鲜途径不尽相同,但其保鲜机理大致可归纳为3 种:一是通过降低猕猴桃的呼吸作用,保持果实风味及延缓衰老;二是通过控制贮藏过程中乙烯释放量,维持果实硬度;三是通过控制采前采后果实表面微生物,抑制或阻止病原菌侵染,降低果实腐烂率。

2.1 化学保鲜技术

2.1.1 1-甲基环丙烯 1-甲基环丙烯(1-MCP)是目前果蔬贮藏保鲜中应用广泛、无毒低量、高效稳定的保鲜剂。1-MCP 是一种乙烯受体抑制剂,它可以抑制果实的呼吸作用,通过降低呼吸强度和延后呼吸高峰出现时间,显著减缓果实失重率升高与硬度下降的速率,减少果实损耗,延长果实贮藏期,这种保鲜技术对已经处于成熟后期的果实也有效[15]。研究表明,1-MCP 处理显著抑制了秦美果实中抗坏血酸、色素含量的下降,可保持较高的果实硬度和可溶性固形物含量;抑制了果实的呼吸强度和丙二醛含量的增速,同时抑制了超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶的活性[16],对采后软枣猕猴桃魁绿也具有较好的保鲜效果[19]。

1-MCP 处理能延缓猕猴桃果实的衰老,但不及气调的贮藏效果[20]。品种不同、产地不同,1-MCP处理的效果也不尽相同,生产中还需因地制宜、因物制宜探索适宜的处理浓度。另外,目前中国使用的1-MCP大多从国外进口,生产成本增加,限制了1-MCP在实际生产中的应用。

2.1.2 臭氧 臭氧的氧化能力极强,杀菌速度快,可以迅速穿过细菌、真菌等微生物的细胞膜、细胞壁,并将其损伤,破坏酶系统,使微生物因休克死亡而灭之,从而达到灭菌、消毒与防腐等效果[21],不易在果实上残留毒害。臭氧处理提高了冷藏过程中黄肉猕猴桃超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性,抑制脂氧合酶活性和丙二醛含量积累来保持膜的完整性,提高果实的商品性[22]。经200 mg/L 臭氧处理后,贵长猕猴桃果实保持良好的果实硬度,果肉弹性、凝聚性、咀嚼性、回复性等质构性能,延缓了果实品质劣变[23]。

虽然臭氧处理猕猴桃果实有一定的效果,但是在贮藏期间需要多次处理,成本增加,操作繁琐,不同品种之间的臭氧处理浓度存在差异,浓度越高对猕猴桃的贮藏品质和后熟生理损害越大,并且高浓度的臭氧容易对人体造成伤害。

2.1.3 二氧化氯 二氧化氯被认为是一种高效安全的果蔬保鲜剂,具有较强的杀菌能力。二氧化氯是通过阻止蛋氨酸分解成乙烯,以及抑制腐败菌的生成达到保鲜效果,同时对果蔬原有风味和外观品质没有负面影响[24]。二氧化氯在猕猴桃果实采前或采后使用都能达到延长贮藏期的目的。海沃德果实采前喷施二氧化氯可抑制果皮表面的菌落,有效延缓了果实软化[25];同时,适宜浓度的二氧化氯处理不仅能够有效杀灭果实表面的溃疡病病原菌,还能够维持良好的果实品质[26]。通过不同浓度二氧化氯气体分别处理华优果实,研究表明贮藏期间适宜的二氧化氯气体处理可以延缓果实硬度的降低,抑制果实呼吸强度及过氧化物酶活性,并保持果实品质处于较好的状态[27]。此外,二氧化氯处理对采后翠玉果实具有较好的杀菌、抑菌效果[28],对机械损伤猕猴桃果实也具有明显的防腐保鲜效果,有效降低了由于腐烂造成的损失[29]。

二氧化氯是一种强氧化剂,适宜的浓度可以阻止蛋氨酸分解为乙烯,破坏已经形成的乙烯,一定程度上延缓了猕猴桃果实的衰老,但不适浓度的处理可能会对果实本身造成伤害。二氧化氯在发达国家作为一种高效广谱的杀菌剂应用较早,但是在中国由于生产成本偏高,相关法规仍不完善,限制了其作为杀菌剂的广泛使用与开发[30]。

2.1.4 其他化学处理 猕猴桃果实贮藏保鲜还可通过抗坏血酸、草酸、硫化氢、水杨酸、茉莉酸甲酯等处理来延长贮藏期,但是不同的处理方法影响机理有差异。外源抗坏血酸处理秦美果实后,降低了呼吸速率和乙烯释放量,延缓了细胞膜相对渗透率的升高,减少了果实失重和腐烂,保持较高的好果比率,较大程度维持果实品质,有效延长保鲜期[31];草酸处理延迟了华优果实软化,提高果实耐贮性[32],抑制布鲁诺果实青霉病的发生[33];硫化氢处理不仅可以通过抑制乙烯产生、提高保护酶活性、减少氧活性物质积累来延缓猕猴桃果实的成熟,而且可以通过调节细胞壁的降解酶基因,影响乙烯信号转导途径基因,延缓猕猴桃果实的成熟和衰老[34]。水杨酸及其衍生物乙酰水杨酸则是通过影响果实组织中的乙烯合成代谢和信号传导途径相关基因的表达,抑制乙烯生物合成来延缓果实的后熟进程[35];茉莉酸甲酯处理金魁猕猴桃可显著降低接种软腐病菌后病变的直径,提高相关抗氧化保护酶、防御系统相关酶的活性,增加总酚含量的积累,降低膜脂过氧化程度,诱导抗软腐病防御反应,减少采后损失[36]。

2.2 生物保鲜技术

生物保鲜技术是近年来果实贮藏保鲜研究的热点。生物保鲜剂主要来源于动植物或微生物,对包括腐败微生物在内的多种微生物具有天然、安全、无毒、抗菌活性强等特点[37],同时具有良好的生物相容性和生物可降解性,对果实水分的维持、护色、抗氧化等起到有效作用[38]。

2.2.1 动物源生物保鲜剂 动物源生物保鲜剂种类较多,作用机理有所不同,但主要是通过提高抑菌效果和抗氧化作用以及形成生物保护膜来达到保鲜效果。高效天然保鲜剂壳聚糖及其衍生物一度被认为是合成杀菌剂的环保型替代品,具有良好的透气性、延展性与抑菌效果,易吸附于果实表面形成一层薄膜。壳聚糖应用在采前或采后对贮藏期的果实有良好的保鲜效果。采前应用壳聚糖处理延缓果实硬度、内含物质和总木质素等物质的变化,有效推迟了果实的成熟和衰老[39]。采后应用壳聚糖进行涂膜处理增强了猕猴桃果实的抗病性,有效延长了常温环境下猕猴桃存放时间,同时保持了果实较好的品质与风味[40],对中华猕猴桃采后灰霉病和青霉病有明显的抑制作用,提高抗氧化酶基因表达与活性,增加总酚含量[41],有效延缓了猕猴桃果实硬度下降,保持果实中VC 和酚类含量,有效保证猕猴桃的各种营养品质[42,43]。

2.2.2 植物源生物保鲜剂 植物源生物保鲜剂是指从天然植物中提取或利用生物技术获取的保鲜有效成分,与化学保鲜剂相比,具有更安全、天然的特点。许多植物源天然保鲜剂在果蔬保鲜方面效果显著,肉桂精油是从干燥的肉桂树皮中提取的挥发油,拥有特殊的芳香及辛辣气味,具有作用范围广、抗菌性强与安全无毒等优点,是一种具有营养价值的健康绿色保鲜剂[44]。400 μL/L 肉桂精油处理红阳果实后,有效抑制了果实的呼吸强度、影响其能量代谢,减慢了果实硬度的下降速率,降低了果实失重率及坏果率[45]。3 g/L 的茶树精油缓释剂处理徐香果实,较好地保持了细胞膜的通透性,延缓了果实软化、降低了果实腐烂率,提高了果实品质[46]。采用魔芋葡甘聚糖涂膜处理中华猕猴桃,可以有效延缓果实衰老软化、VC 含量的下降速率和果实失重率的上升速率,延长果实贮藏时间,维持果实营养价值[47]。采用适宜浓度的银杏叶粗提物诱导防御酶系统,有效降低了秦美果实灰霉病的发病率,较好地维持了果实硬度,延缓了可溶性固形物的上升速率和可滴定酸的下降速率,提高抗性酶活性[48]。采用海藻酸盐寡聚糖[49]及黄芩等中药材提取物[50]处理猕猴桃果实,可抑制细胞壁降解相关酶活性,提高抗氧化酶活性,抑制采后腐烂,维持果实品质,延长果实保鲜期[49,50]。

2.2.3 微生物源生物保鲜剂 微生物源生物保鲜剂是通过自然或人为控制微生物群落或(与)其产生的抗菌物质来达到保鲜效果。拮抗微生物能够诱导果实产生植物保护激素,诱导果实防御酶系统,增强果实抵抗力与抗病性[51]。枯草芽孢杆菌可产生许多种酶和抗菌素,抗逆能力较强与广谱抗菌活性较高[52]。枯草芽孢杆菌Cy-29 菌悬液处理猕猴桃果实,能够延缓VC 含量、总糖含量的下降,更好地维持了果实可滴定酸含量和可溶性固形物含量、硬度,保持了果实更好的贮藏品质,延缓了果实的成熟衰老[53]。拮抗菌作为一种采后果实病害控制应用技术,在猕猴桃果实贮藏保鲜研究中的报道罕见。因此,研究拮抗菌在猕猴桃果实贮藏保鲜上的应用很有必要,但微生物保鲜剂保鲜效果不是很稳定,推广应用难度大,需联合其他保鲜技术,发挥优势,补其不足。

2.3 复合处理保鲜技术

单一的物理、化学与生物保鲜技术在生产中难以保障贮藏果实品质,无法满足人们对果实贮藏保鲜的需求。许多研究报道通过化学、生物及物理技术相互组合的复合处理方式,有效延长了果实保鲜期,达到很好的保鲜效果[54]。

猕猴桃果实保鲜研究表明,复合处理保鲜的效果要明显优于单一保鲜技术。茶多酚与1-MCP 处理黄心猕猴桃果实与茶多酚或1-MCP 单独处理及对照相比,复合处理能够延长果实在常温下的贮藏期,保持较好的果实颜色,并能明显降低果实的失重,推迟呼吸高峰,抑制乙烯的释放,从而延缓果实营养物质的消耗,较好地保持猕猴桃的感官品质[55]。溶菌酶涂层和1-MCP 处理猕猴桃果实的保鲜效果也明显优于单独的溶菌酶涂层或1-MCP,在抑制乙烯的产生和呼吸速率,延缓衰变率、失重率、硬度、可滴定酸、抗坏血酸含量及提高抗氧化酶活性方面表现更佳[56]。1-MCP 结合纳他霉素处理对贵长果实后熟品质的影响明显优于1-MCP 或1-MCP复合乳酸链球菌素处理,1-MCP 结合纳他霉素处理显著降低了果实货架期的代谢水平,保持了果实的后熟品质[57]。

目前,中国猕猴桃贮藏保鲜大多采用复合处理技术与冷库低温贮藏或(与)气调贮藏相结合的方式,详见表1。贮藏保鲜技术的联合应用不仅安全性高,还充分发挥了各自优势,弥补各自不足,控制猕猴桃采后的生理特性变化及腐败微生物的生长繁殖,延缓劣变,保持新鲜度,提升果实品质,显著提升保鲜效果,具有很好的发展前景。

表1 复合保鲜处理对猕猴桃果实品质的影响

3 展望

通过整理、归纳近年来猕猴桃果实贮藏保鲜的研究结果,发现要想达到理想的保鲜效果还需要采前与采后两手抓,采前处理提高果实品质与抗性,采后处理可维持果实品质。因此,在以后的猕猴桃生产过程中,首先,通过培育优良新品种、培养高光效树形、提高授粉技术、加强病虫害防治等,创新形成猕猴桃优质高效、轻减省力的栽培模式,以此提高果实采前品质;其次,做好适时采收,轻采轻放,避免机械损伤,严格按照入库前的要求进行处理,减少果面病原菌;最后,根据猕猴桃品种选择适宜的贮藏保鲜方法,提高果实耐贮性和果实品质。

此外,猕猴桃贮藏保鲜应重点研究和开发果实的天然保鲜剂,大力发展生物防治方法,采取天然植物提取物抑制病菌,达到高效、安全、无污染的贮藏保鲜效果。其次,充分发挥优势绿色环保的复合贮藏保鲜技术,解决保鲜剂带来的不利影响,有效提升果实保鲜效果。再者,不同地区猕猴桃的采后贮藏方法必须结合当地实际情况与猕猴桃的品种特性,因地制宜、因物制宜选择合适的方法。最后,要完善冷链系统,加强贮运保鲜硬件设施,做到“采-贮-销”产业一体化,延长猕猴桃的货架期。

最后,中国猕猴桃贮藏保鲜在气调贮藏、低温贮藏、热处理等物理、化学及生物保鲜等研究方面已经取得很大进展,为中国猕猴桃鲜果贮藏保鲜提供了技术上的支持,但很多研究成果还没有完全运用到实际生产中。因此,在以后的研究中,还应利用生物技术手段加强耐贮藏性猕猴桃品种的选育,整体规划、合理布局猕猴桃地方产业,加强产学研深度融合,深化对猕猴桃采后贮藏关键技术研究,尤其关注复合保鲜技术及其协同增效机制研究。

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