程玉豆
(河北省农林科学院生物技术与食品科学研究所,河北 石家庄 050051)
桃(Prunus persicaL.Batsch)属蔷薇科(Rosaceae)李属(Prunus)植物,是我国北方四大栽培果树之一,拥有几千年的栽培历史,现已成为促进农业经济发展和乡村振兴的重要产业。桃果实富含酚类物质、果胶和多种微量元素,具有抗氧化、促进肠道蠕动、预防缺铁性贫血和心血管疾病等功能[1],加之其色泽鲜亮、甘甜多汁、风味浓郁,因此深受消费者的喜爱。
桃属于呼吸跃变型果实,多在盛夏高温时节成熟,采后代谢旺盛,常温下迅速出现呼吸高峰和乙烯释放高峰,如不及时进行保鲜处理,果实品质会很快劣变,商业价值严重下降。由于桃果实生理生化的特殊性,因此其采后保鲜技术一直难以得到快速发展。对桃采后生理、影响桃贮藏的因素、桃保鲜技术研究进展等进行介绍,旨为今后桃采后贮运保鲜技术深入研究和高效应用提供一定的参考。
桃属于典型的呼吸跃变型水果,常温贮藏条件下呼吸强度较高,且存在双呼吸高峰。研究发现,桃果实采后第1 次呼吸高峰过后,硬度开始下降,完全软化之前出现第2 次呼吸高峰,随后风味下降、果实腐烂[2,3]。因此,呼吸高峰出现早晚直接影响着采后桃果实的贮藏期限,即呼吸高峰出现得越早,果实贮藏时间越短;反之,亦然[4]。
植物激素乙烯在调控果实成熟衰老过程中发挥着重要作用[5]。早期研究表明,贮藏期桃果实乙烯释放量在呼吸跃变出现前大幅提升,随后水解酶活性升高,果肉软化[6];进一步研究证实,外源乙烯处理可通过提升油桃秦光品种贮藏前期淀粉酶、多聚半乳糖醛酸酶和纤维素酶的活性,促使果实中的淀粉、纤维素和果胶等物质含量下降,从而诱导果实软化[7]。此外,不同品种桃果实的乙烯释放速率也存在显著差异,具体表现为晚熟品种较早熟品种乙烯释放速率慢且释放量低,因此晚熟品种相对耐贮藏[8]。可以看出,调控乙烯合成及后续乙烯信号转导可有效延缓桃果实采后衰老。
细胞壁结构及组分含量是决定果实硬度的关键,桃果实富含果胶,对细胞粘连起重要作用。研究发现,桃果实在采收初期细胞壁较厚、结构紧密、硬度较大,随着贮藏时间的延长,果胶酶、纤维素酶、多聚半乳糖醛酸酶、茁-半乳糖苷酶和琢-L-阿拉伯呋哺糖苷酶等细胞壁水解酶活性升高,细胞壁物质逐渐被降解,细胞壁胞间层结构疏松,细胞壁膨胀,之后果实软化[9,10]。
桃采后果肉褐变常见于贮藏期衰老、生物和非生物胁迫,如酶促褐变、病原菌侵染、机械损伤和低温胁迫等,其中酶促褐变是主要因素。桃果实在贮藏过程中,伴随着呼吸作用会产生大量的活性氧物质,而这些活性氧物质如果不能被保护酶如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶等及时清除,就会造成细胞质膜系统损伤,进而使果实中酚类物质与多酚氧化酶空间隔离被打破,最终引起组织褐变[11]。
不同品种的桃,果实贮藏性差异很大。一般而言,从肉质类型看,软溶质品种不耐贮藏,硬溶质、不溶质和SH 型品种较耐贮藏;从成熟时期看,早熟品种如早花露、庆丰等大多不耐贮藏,而晚熟品种如绿化九、冬桃等较耐贮藏[4]。
桃果实的采收成熟度与其耐藏性密切相关,用于贮藏的桃果实一般在硬熟期采收。如采收过早,果实将达不到应有的品质和风味,商品性不佳;而采收过晚,果实硬度低,也不耐贮运。赵晓芳等[12]通过分析3个不同采收成熟度对八月脆桃果实贮藏期品质的影响发现,成熟度域(绿色明显减退,阳面少量着色,果面丰满,果肉稍硬)桃果贮藏性强、商品果率高,为最适宜的采收成熟度。因此,适宜的采收成熟度是维持果实商品性和延长货架寿命的重要保证。
包装是桃果实商品化处理不可缺少的重要环节。采后包装不仅能减少果品在装卸、运输和贮藏过程中因摩擦、碰撞、挤压等造成的机械损伤,还能缓冲因外界温度骤变而引起的产品损耗,延缓病虫害蔓延和水分蒸发,降低果品受到灰尘和微生物等污染的风险,从而有利于桃果实的贮运保鲜[13]。
环境温度对采后桃果实的呼吸强度影响较大,温度越低,桃果实的呼吸强度越弱;此外,低温还可以抑制桃果实乙烯的释放[14],因此,低温贮藏是果实保鲜的有效途径之一。需要注意的是,低温贮藏方式不当会导致桃果实发生冷害,具体表现为果肉褐变、果实不能正常软化、果实风味变淡等。因此,在实际生产中对于桃果的贮藏温度选择需慎重考量。
3.1.1 低温贮藏 低温贮藏是目前最常见的果蔬贮藏方法,能够降低果实呼吸作用和乙烯释放,减缓果实生理生化反应进程,从而延缓衰老。此外,适当的低温还可抑制微生物生长,有利于减少贮藏期果实的腐烂。对于多数桃品种的果实,适宜的贮藏温度为0 ℃左右[15]。但桃果实对低温较为敏感,不当的贮藏低温和贮藏时长均会导致桃果实发生冷害。因此,桃果实采后保鲜中,需根据品种特性选择合适的贮藏温度。
3.1.2 热处理 热处理又称热激处理,可以有效抑制病原菌生长和部分衰老相关酶的活性,从而有效维持果实品质。用于果实采后热处理的方法主要有热水浸泡、热蒸汽、干热空气等。陆振中等[16]研究发现,48 ℃热空气处理既可有效延缓中华寿桃果实硬度下降,较好地保持果实风味,又可减缓多酚氧化酶活性升高,抑制果肉褐变。申江等[17]研究证实,40 ℃热水处理可显著提高平谷24 号桃果实的抗冷性,能够促使长期冷藏桃果实正常后熟。周涛等[18]以湖景桃为材料,分析了热空气处理后果实的贮藏效果,结果表明,40 ℃热空气处理24 h 可显著抑制其乙烯释放,延缓果实的衰老进程。
3.1.3 气调贮藏 气调贮藏是通过调节贮藏环境中CO2和O2等气体组分的浓度,抑制果实呼吸作用,延缓新陈代谢,进而实现延长果蔬贮藏期的一种保鲜技术。气调贮藏分为自发气调(modified atmosphere,MA)和人工气调(controlled atmosphere,CA)2 种。研究表明,大久保桃果实经CA(O2体积分数5%+CO2体积分数10%)贮藏后,腐烂和褐变显著减少,果实冷敏感性降低,贮藏后品质明显提高[19];玉露蟠桃在O2体积分数3%~5%+CO2体积分数3%~5%和O2体积分数6%~8%+CO2体积分数3%~5%的贮藏条件下,可较好地保持果实风味和外观色泽,显著减少果肉褐变[20];秦光2 号油桃采用MA 贮藏后,果实的呼吸高峰和乙烯的释放高峰均推迟,多聚半乳糖醛酸酶和纤维素酶的活性受到抑制,果实软化进程减缓[21];经1-MCP结合不同保鲜膜处理后,贮藏期品质下降慢,腐烂率低,贮藏期可延长至60 d[22]。
3.1.4 减压贮藏 减压贮藏可通过降低贮藏环境的气体压力,减少环境中的O2含量,从而抑制果实呼吸强度,延缓果实衰老。研究发现,50 kPa 大气压下贮藏的川中岛水蜜桃果实硬度较高,且失重率和腐烂率较低[23];10~20 kPa 贮藏条件可增强桃果实的抗氧化能力,减少膜损伤,有利于延长贮藏期[24]。
3.1.5 电子保鲜 近年来,电子保鲜技术开始被人们所关注,其包括高压静电场和辐照保鲜技术等。韩金宏[25]采用场强为100 kV/m 和-100 kV/m 的高压静电场对华光油桃进行处理,结果发现,二者均能显著抑制油桃果实在低温贮藏过程中冷害的发生,并降低腐烂率,达到了较好的保鲜效果。桃果实经过1.0~2.0 kGy 辐照剂量的酌射线处理后,抗氧化活性显著提高,失重率和腐烂率均大幅度降低,贮藏时间明显延长[26,27]。
3.2.1 含钙制剂 Ca2+是植物的重要营养元素之一,具有维持细胞壁功能和结构,以及细胞膜完整性和果实硬度的功能。因此,提高果实中的钙含量有利于保持果实采后品质,延长贮藏期。研究表明,增加Ca2+浓度可维持白凤桃果实活性氧代谢平衡,促进脯氨酸积累,减少冷藏期间冷害的发生[28];用CaCl2溶液处理中华寿桃果实后,可显著降低果实的呼吸强度和乙烯释放速率,延缓果实硬度和可溶性固形物含量的下降,较好地保持果实贮藏期品质[29];CaCl2处理以及CaCl2与热空气结合处理均可显著降低艳红水蜜桃果实货架期的乙烯释放量、呼吸强度、电导率和失重率,减少果肉褐变和絮败[30];CaCl2、柠檬酸和抗坏血酸复合保鲜剂处理可显著抑制雪桃贮藏期间腐烂和褐变的发生[31]。
3.2.2 二氧化氯(ClO2)ClO2是世界卫生组织(WHO)和世界粮农组织(FAO)推荐的A1 级广谱、高效、安全的消毒剂,被广泛应用于果蔬保鲜领域。研究表明,ClO2处理可维持红蜜桃果实较好的外观色泽,延缓果实质量损失和相对电导率升高[32];ClO2结合1-MCP 处理能够有效保持桃果实在贮藏期间果皮强度和脆性,抑制果实腐烂,减缓果实可溶性固形物、可滴定酸和维生素C 含量的下降,维持果实贮藏期品质效果明显[33,34]。
3.2.3 1-甲基环丙烯(1-Methylcyclopropene,1-MCP)1-MCP 具有安全、操作简便、无污染等特点,能够高效抑制果实成熟衰老、延缓软化、维持果实品质。刘淑英等[35]研究认为,1-MCP 浓度大于1.0 μL/L 时,对于降低桃果实呼吸强度和延缓软化均具有显著效果。目前,1-MCP 已在水蜜桃[36]、深州蜜桃[37]、中华寿桃[38]、雪桃[39]、蟠桃[40]、肥城桃[41]、油桃[42]等品种保鲜中得到了广泛应用,并被证实可以有效延缓桃果实采后衰老,延长贮藏时间。
3.2.4 一氧化氮(nitric oxide,NO)NO 在调控果实品质方面发挥着积极作用[42,43]。Han 等[44]研究发现,NO 处理可有效抑制霞晖6 号桃果实贮藏期间乙烯生成速率,延缓果实硬度下降,保持较高的蔗糖含量以及较低的葡萄糖和果糖含量。宋丛丛等[45]使用10 μL/L的NO 处理映霜红桃后,可显著降低果实呼吸速率,同时,NO 处理通过提高葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶和交替氧化酶的活性,增强桃果实的抗冷性。在肥城桃上的研究表明,NO 能够显著降低果实中内切葡聚糖酶和果胶甲酯酶的活性,延缓贮藏过程中细胞壁纤维素和半纤维素的降解,抑制离子型果胶含量下降和可溶性果胶含量增加,进而维持桃果肉细胞的完整性[46,47]。
近年来,安全、绿色、环保的保鲜技术逐渐受到重视,壳聚糖涂膜、天然提取物保鲜、微生物制剂保鲜等技术得到了研究和应用。张洪等[48]采用壳聚糖/纳米SiOx复合膜处理艳红桃果实后发现,复合膜处理的果实失水率和腐烂率降低,还原糖和总酸含量显著提高,表明该复合膜具有良好的保鲜效果。高海艳等[49]研究表明,用12.5 mg/mL 的柚皮提取物负压渗透处理桃果实,可延缓果实硬度和可滴定酸含量的下降,保持果实较高的可溶性固形物和抗坏血酸含量,还可明显减少贮藏期果实的腐烂率和果肉褐变。在白凤桃上使用微生物菌剂处理后,可有效降低果实乙醇和丙二醛的累积速率,显著抑制贮藏期果实的腐烂[50]。
适宜的贮藏保鲜技术,对于延长桃果实贮藏时间、维持商品价值、提升产品市场竞争力均具有重要意义。目前应用的桃果实贮藏保鲜技术虽然在一定程度上延长了果实的贮藏时间,但仍存在着诸多问题和不足,如,低温贮藏下的果实果肉褐变、风味变淡以及出库后不能正常软化,气调贮藏技术因成本过高而不能大规模使用,1-MCP 保鲜剂使用时间和剂量把握不精准。因此,今后一段时间内,需要在现有技术的基础上,通过充分挖掘各单项技术的优势,开发系列效果更好、效率更高、操作简便、成本投入少的综合处理技术,用以解决和弥补当前桃采后贮藏保鲜技术存在的问题和不足。此外,随着生活水平的不断提高,人们对健康越来越重视,研发安全、绿色、环保的天然保鲜剂以及电子保鲜技术将是今后的发展趋势。