黄花菜采后生理特性及保鲜技术研究进展

白宇皓，王 亮，张晓宇，杨志国，张立新

（山西农业大学食品科学与工程学院（农产品贮藏保鲜研究所），山西 太原 030031）

黄花菜又名金针菜，通常指多年生百合科萱草属植物黄花（Hemerocallis citrina）未开放的花蕾，可鲜食或经漂烫、蒸制后烘干食用，被认为是一种兼具蔬菜特性和保健食品功效的药食同源食品。与胡萝卜、番茄、冬笋、木耳等常见蔬菜和食用菌相比，鲜黄花的营养物质和微量元素特别是蛋白质、钙、磷、铁等的含量较高，脂肪含量相对较低，对人体十分有益[1-3]。此外，近年来对黄花菜中功能性成分如多糖、黄酮类、多酚类、生物碱类等物质的提取和分析及在动物试验中的结果印证了黄花菜在镇静、抗抑郁、促眠、肿瘤抑制等方面也能发挥重要作用[4-7]。

黄花菜在我国广泛种植，主要产区分布在甘肃、四川、山西、河南、陕西、湖南等地。在主要产区，盛花期在7 月左右，采收高峰期正值夏季气温较高和降水充沛时期，鲜菜在采摘后极易开花和腐烂，严重影响其品质和商品价值。基于这一生产现状，通过研发贮藏保鲜技术提高黄花菜贮藏品质，对缓冲产量与加工能力矛盾，提升黄花菜附加值有积极意义。本文综述了黄花菜生理特性及其贮藏保鲜技术的研究现状，旨在为新技术研发和应用提供参考。

1 黄花菜采后生理特性

1.1 蒸腾作用

水分对于维持果蔬的组织形态、质地、色泽、风味等有重要作用，果蔬贮藏期间失重的主要原因是蒸腾失水。鲜黄花菜组织幼嫩，含水率可达85%左右[8]，如果采后不做处理，常温下1 d 失水率就可达20%以上[9]，花蕾开放、萎蔫，大部分失去商品价值。通过降低贮藏温度及应用包装材料等手段，可以显著降低黄花菜贮藏期的失水。高建晓等[10]在0～2 ℃下，应用32.70 μm PE 保鲜袋贮藏黄花菜21 d，失重率控制在4.95%；张欣等[9]研究表明，应用真空包装在0～1 ℃条件下贮藏20 d，黄花菜失重率仅为1.24%，显著优于对照。

1.2 呼吸作用

果蔬采后仍是一个活性个体，其呼吸作用的强度反映了果蔬生理代谢活动的旺盛程度，而呼吸作用与采后品质变化和成熟衰老过程密切相关。对黄花菜呼吸作用研究多在低温（0～8 ℃）条件下进行，现有的研究表明，黄花菜采后呼吸强度整体呈现缓慢下降的趋势，在贮藏期间会有若干时间段略有上升，但没有明显的呼吸高峰出现[9,11]。在使用保鲜袋包装的条件下情况有所不同，呼吸强度会在贮藏前期（3～5 d）迅速下降，并在之后一直维持较稳定的低值，原因是密闭环境下O2被消耗，CO2分压上升，抑制了呼吸作用[11-13]。但温度仍然是黄花菜呼吸强度的主要影响因素，在一定范围内，温度越低，黄花菜的呼吸作用越弱。

1.3 感官品质的变化

对消费者而言，黄花菜的黄绿色泽和开花与否是其新鲜程度的重要表征。黄花菜在采收后随着成熟衰老进程失水萎蔫，并伴随着颜色由绿转黄直到完全褐变，同时好花率下降、腐烂率上升。这一进程在室温贮藏条件下非常迅速，一般在3 d 左右即完全腐败变质，低温贮藏可以延缓褐变和腐败的发生[14]。黄花菜色泽的劣变可用色差值指标衡量。低温条件下，成熟黄花菜亮度L*值逐渐下降，色相a*、b*值逐渐上升，表明其逐渐失去光泽，颜色由绿转黄[15]；未完全成熟的黄花菜在后熟过程中L*值略有升高[16]。

1.4 营养成分的代谢

叶绿素、VC、还原糖、可溶性蛋白等是与黄花菜采后成熟衰老过程密切相关的几类重要营养物质，也是采后生理指标的主要研究对象。在贮藏期间各营养物质含量整体呈现下降趋势。其中，叶绿素含量与黄花菜色泽变化相关。叶绿素稳定性不高，在温度、pH值、光照、氧等条件变化时易发生降解，导致失绿黄化[17]；VC 是果蔬贮藏后期呼吸作用的底物，也是参与果蔬非酶褐变的主要物质之一[18]；还原糖是呼吸作用的主要底物，贮藏过程中随着呼吸作用不断消耗还原糖，其含量逐渐降低。未完全成熟的黄花菜在贮藏过程中还原糖含量先上升后下降，与其贮藏前期多糖类物质向还原糖的转化多于呼吸作用消耗有关[19-20]；可溶性蛋白质含量反映果蔬衰老程度[13]，也是影响鲜美风味的主要因素[21]，黄花菜中天冬氨酸、甘氨酸等鲜甜味氨基酸含量较高[22]，贮藏过程中可溶性蛋白质的降解也是导致其风味劣变的主要原因。

1.5 酶活性的变化

植物体内广泛分布着超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT），可起到清除自由基和活性氧的作用，被称为保护酶系统。保护酶的活性变化情况反映植物对膜脂过氧化的抑制能力，是植物衰老程度的表征指标。膜系统受氧化损伤后，失去了选择性通过能力，从而导致衰老加剧，直至腐烂。对上述3 种保护酶类的活性变化各研究的结论不完全一致，主要原因是保护酶类的活性受温度、成熟度、贮藏时间等多种因素影响，一方面在低温条件下酶活性受到抑制[23]，表现在贮藏前期活性略有下降或保持稳定，而且低温可以推迟保护酶活性高峰的出现；随着成熟衰老的进程，黄花菜体内超氧自由基的累积激活了保护酶作用，使其活性上升；另一方面，采收成熟度与保护酶活性显著相关，成熟度较低的黄花菜贮藏期保护酶活性的波动情况小于成熟度高的黄花菜[20]。贮藏期也是影响保护酶活性的重要因素之一，贮藏后期超氧自由基的累积与清除的平衡被打破，丙二醛（MDA）等有害物质毒害作用又抑制了保护酶的活性。保护酶系统酶活性变化受多种因素影响，还需要进行进一步研究。

1.6 乙烯的变化

乙烯是植物成熟衰老过程中重要的影响激素。有研究表明，与很多其他花器官不同，黄花菜在贮藏期未开放前乙烯释放量很低，只有在完全开放后才到达峰值，然后随着花朵衰败很快下降；花瓣是内源乙烯的主要来源，单位鲜重释放乙烯量最高的是花柱[24-26]。对花蕾施加外源乙烯也不促进其开花或衰老过程[27]，黄花菜内源乙烯的生理作用和调控机制还有待进一步研究。

2 黄花菜贮藏保鲜技术

按照技术领域可将黄花菜的保鲜技术分为物理保鲜、生物保鲜和化学保鲜，实际应用中，往往综合各技术优势，复合联用以达到最佳效果。

2.1 物理保鲜

2.1.1 温度处理

温度是影响植物新陈代谢过程的关键因素[28]，低温处理是常用且有效的采后保鲜技术之一。研究表明，低温条件下黄花菜的呼吸作用受到抑制，且随着温度降低抑制效应增强。在-1 ℃时，贮藏末期黄花菜品质最高，在-3 ℃时会引起冻害，导致MDA 含量和电导率显著上升[25]。Liu 等[29]研究发现，5 ℃低温处理显著提高了黄花菜抗氧化酶系统中SOD、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、POD 的活性，同时与植物抗逆性相关的苯丙氨酸酶（PAL）活性增加，表明5 ℃处理提升了黄花菜抗冷性。而与非生物胁迫和成熟衰老相关的脂氧合酶（LOX）活性在低温条件下明显下降，表明膜脂氧化程度降低。许国宁等[19]研究了室温和3 ℃低温条件下黄花菜VC、叶绿素、还原糖等营养成分含量变化情况，结果显示,低温条件可以减少营养成分降解消耗，保持贮藏品质。对黄花菜进行预冷处理也是重要的保鲜手段，王娟等[12]研究发现，应用真空快速预冷技术，与不预冷相比，黄花菜货架期由14 d 延长到了23 d。

除低温处理外，Liu 等[29]用50 ℃热风处理鲜黄花菜5 min，提高了CAT 活性，抑制了超氧阴离子和过氧化氢的产生及多酚氧化酶（PPO）活性，同时在风味物质、营养成分含量上与低温处理黄花菜基本保持一致。Panavas 等[30]从参与细胞壁水解的纤维素酶和果胶酶活性变化的角度，探讨了热处理对于延缓黄花菜细胞壁降解和膜脂过氧化起到的作用。

2.1.2 预脱水处理

水分是生理代谢活动的必要参与者，但贮藏期间自由水分过多也容易引起有害微生物滋生，导致果蔬的腐烂。同时对于幼嫩易腐果蔬，适当的脱水可以提高组织韧度，避免机械损伤的产生。已有研究表明，对果蔬进行适当的预脱水处理，可以延长贮藏期。姜丹等[31]研究发现，对软枣猕猴桃进行失水处理，失水4%时，软枣猕猴桃的呼吸作用和乙烯释放被抑制，呼吸高峰的出现时间被推迟；而且果胶酶活性受到水溶性果胶含量下降的抑制，缓解了果实软化的发生。穆晶晶等[32]认为，采后对果实进行适当的脱水处理，对于缓解贮藏期失水有作用，而且可以抑制果实的酶促褐变。王进等[33]对青皮核桃进行10%脱水处理，发现核桃仁中活性氧的累积受到抑制，脂肪和可溶性蛋白含量得到较好保持。潘炘[25]研究发现，5%脱水预处理的黄花菜在低温贮藏30 d 时的呼吸强度略低于对照，乙烯释放量、硬度、色泽方面与对照区别不大，但贮藏40 d 时，其损失率小于1%，显著低于未处理黄花菜，表明预脱水处理可有效延长贮藏时间。

2.1.3 气调处理

气调贮藏技术是通过调节贮藏环境中氧气和二氧化碳的浓度，抑制果蔬的呼吸作用、活性氧水平和酶促褐变的产生[34]。黄花菜贮藏中应用自发气调包装（MAP）来控制包装内小环境的气体状况居多，一是应用成本较低，只需要增加薄膜包装就可实现控氧的目的；二是控制失水的效果较好。自发气调包装内的气体成分与黄花菜自身的呼吸作用特性和薄膜包装的气体渗透特性都有关系，二者共同维持了袋内气体成分的动态平衡。因此，选择合适的薄膜包装也是自发气调保鲜研究的主要内容。高建晓等[10]分析了5 种不同厚度、材质和气体渗透率的薄膜包装材料，发现32.70 μm PE 包装袋在贮藏时可控制袋内CO2和O2体积分数分别为10.23%～11.73%和0.19%～2.53%，与对照组相比显著抑制了黄花菜的呼吸强度。张欣等[35]研究表明，在黄花菜包装贮藏前期采用MA 密封包装，当CO2达到较高浓度后，中后期控制CO2在14%～16%，好花率可达99.85%。

2.1.4 辐射处理

辐射处理包括电离辐射和电磁辐射两种，通常将能引起中性原子带电的辐射如α、β、γ 和X 射线称为电离辐射，将无电离效应的紫外线、微波等称为电磁辐射。辐射处理在果蔬贮藏领域有广泛应用，适当剂量的辐照可以延长果蔬贮藏期和货架期，减少抗病虫药物的使用，并且对食品安全没有影响[36]。辐射处理中以60Co、137Cs 为辐射源产生的γ 射线应用较多。郑贤利等[37]研究了黄花菜在0～8.0 kGy γ 射线处理的保鲜效果，结果显示，蛋白质、脂肪、还原糖含量不受辐射剂量影响，但高剂量处理对坑坏血酸的破坏严重，贮藏期也短于低剂量处理。Kwon 等[38]发现，与其他常见品种的鲜切花相比，百合科植物对电子束照射的耐受度较低。Yang 等[39]通过扫描电镜观察黄花菜表皮细胞也得到相似结论，但认为抑制黄花菜开花的剂量至少为2.0 kGy，而在1.0 kGy 时就出现细胞结构的伤害从而加速了褐变。

2.1.5 氢气、甲烷处理Hu 等[40-41]利用富氢水和甲烷对黄花菜进行低温保鲜，得到了良好的效果。研究表明：采前富氢水处理在提高黄花菜耐冷性和提升膜脂抗氧化能力方面有重要作用。通过抑制黄花菜PAL 和PPO 活性及活性氧的积累，使膜系统功能得到维持，通过抑制PPO 与底物接触，缓解褐变产生。甲烷气体的作用与氢气类似，对维持细胞内氧化还原稳态，保护膜系统功能，降低电导率起到重要作用。而且甲烷气体在处理时起到了类似气调的效果，可显著降低黄花菜的呼吸作用。两种气体处理延缓黄花菜衰老的机制还有待明确，而且两种气体均属于易燃易爆气体，因此在使用上还有一定的局限性。

2.2 生物保鲜

2.2.1 植物提取液

我国的中草药资源和香辛料资源丰富，这些药材和香辛料中含有的天然抑菌成分安全性已得到公认，应用于果蔬防腐和保鲜领域有其他化学物质无法比拟的优势。植物中的抑菌活性成分主要来源是其次生代谢产物中的挥发性有机物（VOCs）、生物碱类、黄酮类和酚类、有机酸类等物质，经水或有机溶剂提取，通过涂膜、喷洒、浸泡等方式涂布在果蔬表面，从而发挥作用。杨大伟等[42]研究了中药复配提取液喷雾处理对黄花菜的保鲜效果，结果显示，该处理可能抑制了黄花菜表面微生物繁殖，使黄花菜在常温下的贮藏期延长到6 d。李荣等[43]认为中草药复配提取液中的黄酮类和酚类物质对抑制黄花菜褐变和腐败起到显著作用。由于中草药提取液有效成分较为复杂，目前并没有对其抑菌防腐机理有明确的判断，还有待进一步研究。

2.2.2 壳聚糖衍生物

壳聚糖是一种天然的高分子多糖，有良好的成膜性和生物安全性，并且可实现生物降解或酶解，已经广泛应用于食药领域。壳聚糖在果实表面成膜后，起到隔绝空气和保持水分的作用[44]，从而减缓果实代谢，延长贮藏期，但过厚的涂膜可能引起果蔬的无氧呼吸，积累有害代谢产物。姚亚明等[45]用1.0 g/100 mL壳聚糖溶液在黄花菜表面涂膜，促进了SOD、CAT活性，延缓了还原糖和VC 含量下降，有效提升了好花率。

2.3 化学保鲜

2.3.1 1-甲基环丙烯（1-MCP）处理

一般认为，1-MCP 通过与乙烯受体的竞争性结合抑制了乙烯的催熟效应。相对于呼吸跃变型的果实，非呼吸跃变型果实的内源乙烯释放量极低，对外源乙烯的引入也不敏感。但近年来在柑橘[46]、草莓[47]等非呼吸跃变型果实的研究中发现，微量的内源乙烯释放也参与了果实采后品质变化的调控，但可能存在与呼吸跃变型果实不同的信号通路或者高乙烯受体水平对微量乙烯产生了响应[48]。目前，已知黄花菜的成熟衰老过程对外源乙烯不敏感，但是有研究表明，1-MCP 处理对于黄花菜保鲜有明显效果。王通等[15]采用1.5 μL/L 1-MCP 处理黄花菜，显著抑制了其呼吸强度，而且对于抑制膜脂过氧化和维持营养品质也有明显效果，特别在中后期表现好于对照。韩志平等[49]采用250 μL/L 1-MCP 熏蒸处理黄花菜，在常温条件下使黄花菜的开花得到抑制，但高浓度1-MCP处理对于可溶性固形物和VC 含量的保持效果降低。

2.3.2 硫化氢（H2S）处理

硫化氢是调控果蔬采后成熟衰老的一种重要的信号分子[50-51]。目前的研究表明，H2S 可以保持贮藏期内果蔬的抗坏血酸、类胡萝卜素含量，同时降低MDA、H2O2和超氧阴离子对组织的氧化损伤。经H2S诱导，与叶绿素降解相关的SGR、CLH2、PaO 和RCCR基因的表达受到抑制[52]，改善了持绿特性。Liu 等[53]研究发现，在黄花菜衰老过程中，由于H2S 合成酶活性下降，导致内源性H2S 的合成受到阻碍。在施加外源H2S 后，抗氧化酶系统得到激活，同时提高了能量物质水平，延长了货架期。表明H2S 不仅与氧化损伤的修复相关，而且对于保持机体的能量水平有重要作用。

2.3.3 植物激素类物质处理

植物内源激素对于果实的衰老进程有调控作用[54]。已有研究表明，脱落酸（ABA）促进了黄花菜中蛋白酶和RNA 酶活性，引起细胞膜的通透性改变，从而促进其衰老过程[55]。同时，不同植物激素间存在互作效应[56]，如外施2,4-表油菜素内酯（EBR）在黄花菜贮藏过程中，除了起到抑制过氧化物积累和抗氧化系统激活的作用外，还使得体内赤霉素（GA）含量增加和脱落酸（ABA）含量下降，激素间互作的结果延缓了黄花菜采后衰老进程[57]。任邦来等[58]用2 mmol/L 水杨酸（SA）浸泡处理黄花菜，结果表明，处理组的呼吸作用受到明显抑制，因而营养物质的消耗显著降低，室温下贮藏期可延长至7 d，好花率依然保持较高。龚吉军等[59]研究表明，人工合成的植物激素6-苄基腺嘌呤（6-BA）对黄花菜的膜系统氧化损伤有抑制作用，可明显延长贮藏期。但由于6-BA 已被国家食品药品监督管理总局公告为在豆芽生产中禁止添加的物质，因此从食品安全角度出发，其已不能用于生产中。

3 展望

我国黄花菜每年用于鲜食的部分占总产量的比例不足5%。与干制处理相比，鲜黄花菜能最大程度地保留原始风味和营养物质，有着广阔的发展前景。然而，受黄花菜自身生理特性以及种植生产条件、饮食习惯的制约，黄花菜鲜贮、鲜食应用还存在着规模小、品质差、产品力不足的问题。

鲜黄花菜品质控制涉及育种、栽培、采收、贮藏、物流、销售等各个环节。在采后环节，鲜食品质的保持与科学的采收时机和完善的贮藏技术密切相关。在这一环节还有许多课题值得研究。首先，黄花菜种植生产作为一种劳动力投入较大的产业，如何在现有条件下建立科学的黄花菜分级标准，研发机械化、智能化的黄花菜采收设备，建立标准化采收模式，减少在采收环节的损耗和人力投入，并提高贮藏前品质的稳定性，这些将成为研究的重点。其次，目前生产中在采后预冷环节有较大缺失，对代谢水平很高的黄花菜来说十分不利。因此，研发适宜在黄花菜产区应用的小型智能化预冷设备，提高鲜菜的预冷率有很好的应用前景。第三，贮藏过程中在包装材料的选择、气体成分的控制、保鲜剂的种类等技术参数优化及多种技术复合联用对保鲜效果的影响方面，以及在拮抗菌、天然防腐剂等生物防治技术应用，减少化学药剂的使用和残留，提高食品安全性方面还值得深入研究。第四，鲜食黄花菜产品种类偏少、口味单一是消费规模小的重要原因，以其功能成分研究为切入点，研发营养价值高、有特色口味的鲜食产品会进一步提高消费者对于鲜黄花菜的接受度。在采前环节，借助组学研究手段，从蛋白质代谢、能量代谢、营养代谢的角度阐明黄花菜采后品质变化机理的基础上，通过基因工程技术选育品质优良、耐贮性好的黄花菜新品种将是鲜黄花菜品质提升的研究热点，或可从根本上改善黄花菜的贮藏特性和采后品质。