羅海波，何 雄，包永華，戴云云，郁志芳,*

鮮切果蔬品質(zhì)劣變影響因素及其可能機(jī)理

羅海波1,2，何 雄1，包永華3，戴云云2，郁志芳2,*

(1.浙江醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校生物與食品系，浙江 寧波 315100；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095；3.浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用工程系，浙江 杭州 310018)

鮮切果蔬是指新鮮果蔬原料經(jīng)預(yù)處理、清洗、切分、保鮮、包裝和貯藏等多道工序制成的不影響其鮮活狀態(tài)的一種制品。品質(zhì)快速劣變是影響其貨架壽命的主要原因。本文綜述鮮切果蔬品質(zhì)快速劣變的影響因素及其可能機(jī)理，旨在為鮮切果蔬貯藏保鮮新技術(shù)的建立和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

鮮切果蔬；品質(zhì)劣變；生理生化；機(jī)理

鮮切果蔬是遭受人為機(jī)械損傷的生命有機(jī)體，是一種保持果蔬原有特殊風(fēng)味和品質(zhì)的生鮮食品[1]。切分造成的極大損傷與一般的局部機(jī)械損傷不同，對(duì)生理生化代謝、風(fēng)味品質(zhì)以及安全性都將產(chǎn)生較大的影響，如呼吸速率顯著提高、乙烯產(chǎn)生量增加、膜脂過(guò)氧化和酚類物質(zhì)氧化反應(yīng)加強(qiáng)、易受微生物污染等[2]。此外，切分還誘導(dǎo)次生代謝產(chǎn)物的積累和愈傷組織的形成[3]。

鮮切果蔬品質(zhì)劣變的研究已有大量報(bào)道，且不同鮮切果蔬的主要品質(zhì)劣變現(xiàn)象也存在差異。蘋果、梨、香蕉、荔枝、山藥、甘薯、蓮藕及蘑菇等的主要品質(zhì)劣變現(xiàn)象是褐變；枇杷、胡蘿卜、竹筍及綠蘆筍等的主要品質(zhì)劣變現(xiàn)象是木質(zhì)化；而甜瓜、西瓜、草莓、生菜、菠菜、芫荽葉及辣椒等則以微生物腐敗為主[4-6]。目前，國(guó)內(nèi)外科研工作者針對(duì)鮮切果蔬不同的品質(zhì)劣變現(xiàn)象提出了其生理生化機(jī)制，然而系統(tǒng)性的報(bào)道甚少。

本文綜述了鮮切果蔬品質(zhì)劣變的影響因素及其可能機(jī)理，以期為鮮切果蔬貯藏保鮮新技術(shù)的建立和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 鮮切果蔬品質(zhì)劣變相關(guān)的生理生化變化與酶

新鮮果蔬經(jīng)過(guò)清洗、切分、保鮮和包裝等處理后，組織產(chǎn)生機(jī)械損傷，細(xì)胞的完整性及酶與底物的區(qū)域化結(jié)構(gòu)被破壞，酶與底物直接接觸，加之傷信號(hào)的迅速傳遞，從而誘導(dǎo)果蔬組織發(fā)生錯(cuò)綜復(fù)雜的生理生化反應(yīng)，并擴(kuò)散、影響遠(yuǎn)離傷害部位的細(xì)胞，使鮮切果蔬組織快速衰老與腐敗[7]。

1.1 傷脅迫

果蔬切分造成的機(jī)械損傷等脅迫因子稱為第一信使。果蔬細(xì)胞從感受胞外環(huán)境信號(hào)和胞間信號(hào)后產(chǎn)生的胞內(nèi)信號(hào)分子統(tǒng)稱為第二信使。一般認(rèn)為，切分形成的傷信號(hào)包括植物激素(如茉莉酸類，水楊酸、脫落酸、乙烯)、多肽分子(如系統(tǒng)素)、多糖分子(如寡糖素)以及物理信號(hào)(如水壓、電脈沖)等[8]。此外，傷信號(hào)在韌皮部中傳遞比較快而化學(xué)物質(zhì)信號(hào)傳遞比較慢的事實(shí)暗示傷反應(yīng)可能存在其它的信號(hào)[9]。但也有人認(rèn)為傷信號(hào)不是受傷組織特異形成的，而是傷害細(xì)胞最初傷響應(yīng)的副產(chǎn)品[10]。

鈣離子作為植物細(xì)胞中最重要的第二信使，參與植物對(duì)許多逆境信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。在非生物逆境條件下如機(jī)械損傷，植物細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的鈣離子在時(shí)間、空間及濃度上會(huì)出現(xiàn)特異性變化，即誘發(fā)產(chǎn)生鈣信號(hào)。細(xì)胞質(zhì)中的這種鈣離子濃度的特異性變化是它作為細(xì)胞次級(jí)信使來(lái)區(qū)分不同原始信號(hào)的一種反應(yīng)，并通過(guò)與它的作用介質(zhì)——鈣結(jié)合蛋白相互作用而將信號(hào)繼續(xù)向下游傳遞，進(jìn)而在細(xì)胞內(nèi)引起一系列的生物化學(xué)反應(yīng)以適應(yīng)或抵制各種脅迫[11]。

目前關(guān)于傷信號(hào)的研究報(bào)道較少，其確切特征仍不清楚，但對(duì)傷信號(hào)的鑒定和特點(diǎn)分析將有利于控制鮮切果蔬的傷響應(yīng)，消除或者弱化傷信號(hào)延緩鮮切果蔬品質(zhì)劣變是值得考慮的途徑。

1.2 傷乙烯和傷呼吸

乙烯作為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，幾乎所有植物組織均有產(chǎn)生乙烯的能力，但在多數(shù)情況下乙烯產(chǎn)生量較少。當(dāng)植物受到傷害后乙烯產(chǎn)生量增加，稱為傷乙烯[12]。Lulai等[13]研究表明，完整的馬鈴薯塊莖在貯藏(21℃，95% RH)前9d乙烯產(chǎn)生很少，直到第9天發(fā)芽時(shí)才有所增加，而切分后的馬鈴薯塊莖在貯藏第2天即達(dá)到最大值，且比完整馬鈴薯高出幾十倍。傷乙烯的產(chǎn)生促進(jìn)了果蔬組織的衰老與腐敗，尤其在呼吸躍變型果蔬中表現(xiàn)更為突出。此外，果蔬中芳香物質(zhì)的代謝受乙烯調(diào)節(jié)。Saltveit[14]研究發(fā)現(xiàn)，鮮切生菜經(jīng)乙烯處理后酚類化合物的含量顯著升高。

切分造成的機(jī)械傷還會(huì)顯著增加果蔬組織呼吸速率，即傷呼吸，并隨著衰老過(guò)程而進(jìn)一步加強(qiáng)，甚至還會(huì)改變某些果蔬呼吸途徑。Aguayo等[15]研究表明，切分后的西紅柿呼吸速率明顯高于未切分的呼吸速率，而且呼吸速率隨傷害程度的增加而增加。茭白未切分時(shí)呼吸速率為71mg CO2/(kg·h)，切分后立即測(cè)定即增加到168mg CO2/(kg·h)[16]。不同的切分方式對(duì)呼吸速率的影響也不同，切分越細(xì)，果蔬表面積增加越大，呼吸速率越高。

鮮切果蔬呼吸速率上升加速了糖類消耗、淀粉降解、三羧酸循環(huán)和電子傳遞鏈的活化，并產(chǎn)生大量CO2、O2以及劇增的熱量釋放等生理效應(yīng)[17]。另外，鮮切果蔬表面的汁液阻塞氣孔，氣體擴(kuò)散速率下降，造成局部CO2/O2的比值上升，達(dá)到一定程度后誘發(fā)無(wú)氧呼吸，造成乙醇和乙醛的大量積累，使產(chǎn)品風(fēng)味發(fā)生變化，貨架壽命縮短[18]。鮮切果蔬對(duì)于溫度更為敏感，溫度高時(shí)生理和生化反應(yīng)加速，不利于產(chǎn)品品質(zhì)。一般來(lái)說(shuō)，在一定的溫度范圍內(nèi)，降低溫度呼吸速率就大大降低。果蔬呼吸速率越小，物質(zhì)消耗就越慢，貨架壽命就會(huì)延長(zhǎng)[19]。

1.3 細(xì)胞膜降解

細(xì)胞膜是防止細(xì)胞外物質(zhì)自由進(jìn)入細(xì)胞的屏障，它調(diào)節(jié)和選擇物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞，保證了細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定，使各種生理生化反應(yīng)能夠有序運(yùn)行。細(xì)胞膜可通過(guò)胞飲作用、吞噬作用或胞吐作用吸收、消化和外排細(xì)胞膜外、內(nèi)的物質(zhì)。在細(xì)胞識(shí)別、信號(hào)傳遞、纖維素合成和微纖絲的組裝等方面，細(xì)胞膜也發(fā)揮重要作用。

鮮切果蔬加工過(guò)程中導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞及原生質(zhì)流動(dòng)性的喪失，引起膜組分迅速降解。細(xì)胞膜降解會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)的去區(qū)域化及正常細(xì)胞功能喪失。許多次級(jí)反應(yīng)是由膜降解引起的，最常見的是組織褐變和異味的產(chǎn)生。另外，果蔬組織軟化也與細(xì)胞壁組分的降解有關(guān)。研究[8]表明，鮮切馬鈴薯在切分后15min內(nèi)，切片的磷脂減少35%，糖脂減少30%。

切分還可能活化那些在正常條件下活性很低的酶，包括一些控制細(xì)胞壁、細(xì)胞膜代謝的酶。田密霞等[20]研究表明，鮮切皇冠梨貯藏過(guò)程中其多聚半乳糖醛酸酶活性提高了近7倍，脂氧合酶活性提高了近5倍。

1.4 次生代謝物質(zhì)積累和愈傷組織形成

植物次生代謝是相對(duì)于植物初生代謝或稱基本代謝而言。次生代謝產(chǎn)物是指植物中一大類并非生長(zhǎng)發(fā)育所必需的小分子有機(jī)化合物，包括苯丙素類、醌類、黃酮類、單寧類、萜類、甾體及其苷、生物堿等，這些物質(zhì)在植物體內(nèi)含量不等且有自己獨(dú)特的代謝途徑。植物次生代謝產(chǎn)物是植物對(duì)環(huán)境的一種適應(yīng)，是長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中植物與生物和非生物因素相互作用的結(jié)果。在對(duì)環(huán)境脅迫的適應(yīng)、植物之間的相互競(jìng)爭(zhēng)和協(xié)同進(jìn)化、植物對(duì)昆蟲的危害、草食性動(dòng)物的采食及病原微生物的侵襲等過(guò)程的防御中起著重要作用[21]。

果蔬組織受到切分等傷害后能誘導(dǎo)次生代謝產(chǎn)物的合成與積累。這些物質(zhì)主要集中在傷口及其附近組織，參與傷愈合反應(yīng)和抵抗病蟲的入侵，往往在受傷后立即開始合成。不同種類的果蔬，即使同一果蔬的不同品種，產(chǎn)生次生物質(zhì)的種類和數(shù)量也有差異，產(chǎn)地不同的同一品種，傷誘導(dǎo)的次生物質(zhì)也有差異。番茄果皮受傷后表層細(xì)胞均發(fā)生栓質(zhì)化反應(yīng)，而柑橘果皮受傷部位發(fā)生木質(zhì)化反應(yīng)，在枇杷、胡蘿卜、竹筍等果蔬上表現(xiàn)尤為突出[22-24]。栓化或木質(zhì)化及創(chuàng)傷周皮的形成受組織自身狀況和周圍環(huán)境條件(如溫度、濕度、氣體組分)的影響，組織的傷愈合能改變鮮切加工產(chǎn)品的外觀、影響商品性狀和降低食用價(jià)值。

1.5 蒸騰與失重

蒸騰是植物失水過(guò)程，也是植物吸水和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的重要?jiǎng)恿Γ艽龠M(jìn)水分在植物體內(nèi)傳導(dǎo)和從土壤中吸收礦物質(zhì)隨水上運(yùn)，并降低葉面溫度、免受強(qiáng)光灼傷。蒸騰作用是水分從活的植物體表面以水蒸氣狀態(tài)通過(guò)氣孔及幼嫩的角質(zhì)層大量散失到大氣中的過(guò)程，與物理學(xué)蒸發(fā)過(guò)程不同，蒸騰作用不僅受外界環(huán)境條件影響，而且還受植物本身的調(diào)節(jié)和控制，因此它是一種復(fù)雜的生理過(guò)程[25]。

鮮切果蔬與完整新鮮果蔬組織一樣，含水量高達(dá)80%～95%，色澤鮮亮、組織器官飽滿、質(zhì)地脆嫩，顯現(xiàn)出新鮮、優(yōu)良的品質(zhì)。新鮮果蔬經(jīng)過(guò)整理、清洗和切分等加工處理后，原有的角質(zhì)層、蠟質(zhì)層等保護(hù)結(jié)構(gòu)及蒸騰作用發(fā)生的自然孔道(氣孔和皮孔)被破壞，細(xì)胞組織直接大面積暴露在空氣中，造成蒸騰作用顯著增強(qiáng)，同時(shí)細(xì)胞組織失去的水分又得不到補(bǔ)充，鮮切果蔬就成為一個(gè)蒸發(fā)體，不斷地蒸騰失水，細(xì)胞膨壓降低，最終導(dǎo)致組織萎蔫、疲軟、皺縮，逐漸失去新鮮度，并引發(fā)一系列的不良生理反應(yīng)[26]。

研究表明，果蔬組織失水率達(dá)到鮮切果蔬產(chǎn)品總質(zhì)量的4%～6%時(shí)，就會(huì)呈現(xiàn)明顯的萎蔫和起皺現(xiàn)象，鮮度下降。通常在溫暖、干燥的環(huán)境中幾小時(shí)，大部分鮮切果蔬都會(huì)出現(xiàn)萎蔫和皺縮[27]。有些鮮切果蔬雖然沒有達(dá)到萎蔫程度，但失水已影響到果蔬的口感、脆度、硬度、顏色和風(fēng)味。鮮切果蔬出現(xiàn)失水萎蔫時(shí)，水解酶活性提高，細(xì)胞中的大分子物質(zhì)加速向小分子轉(zhuǎn)化，呼吸底物的增加會(huì)進(jìn)一步刺激呼吸作用。嚴(yán)重脫水時(shí)，細(xì)胞液濃度增高，有些離子如NH4+和H+濃度過(guò)高會(huì)引起細(xì)胞中毒，甚至?xí)茐脑|(zhì)的交替結(jié)構(gòu)。過(guò)度缺水還會(huì)引起脫落酸含量增加，并且刺激乙烯合成，加速器官的衰老[28]。

此外，失水萎蔫破壞了正常的代謝過(guò)程，水解作用加強(qiáng)，細(xì)胞膨壓下降造成結(jié)構(gòu)特性改變，必然影響鮮切果蔬的耐貯性和抗病性[29]。因此，鮮切果蔬加工貯運(yùn)過(guò)程中的蒸騰失水是導(dǎo)致其品質(zhì)下降，貨架壽命縮短的重要方面。

1.6 鮮切果蔬的褐變

褐變是鮮切果蔬加工貯藏過(guò)程中普遍存在的一種變色現(xiàn)象，是造成鮮切果蔬品質(zhì)下降的一個(gè)重要原因。褐變不僅可引起鮮切果蔬色、味等感觀性狀的下降，還會(huì)造成營(yíng)養(yǎng)損失，甚至影響產(chǎn)品的安全性。果蔬褐變一般可分為兩大類:一類是在氧化酶催化下的多酚類物質(zhì)的氧化變色，稱為酶促褐變；另一類是如美拉德反應(yīng)、焦糖化作用等產(chǎn)生的褐變沒有酶的參與，稱為非酶褐變[30]。而鮮切果蔬中的褐變，常以酚酶引起的酶促褐變反應(yīng)最為明顯。關(guān)于果蔬酶促褐變機(jī)理，科研工作者曾先后提出過(guò)乙醛乙醇毒害學(xué)說(shuō)、自由基傷害假說(shuō)、保護(hù)酶系統(tǒng)假說(shuō)、酚-酚酶區(qū)域化分布學(xué)說(shuō)等理論，目前比較容易接受的解釋酶促褐變的是酚-酚酶區(qū)域化分布學(xué)說(shuō)。果蔬中酚類物質(zhì)主要分布在細(xì)胞中的液泡中(約占97%)，僅有少量(約3%)分布在細(xì)胞壁中。正常情況下，由于膜系統(tǒng)的存在使酚類物質(zhì)與引起褐變的酶類分隔開，酚類物質(zhì)不易發(fā)生氧化而使組織褐變，一旦膜系統(tǒng)被破壞，酚類物質(zhì)在多酚氧化酶(PPO)、過(guò)氧化物酶(POD)等酶的催化作用下快速氧化，導(dǎo)致果蔬組織褐變[31]。

1.6.1 酚類物質(zhì)

酚類物質(zhì)是果蔬中含量最多的次生代謝產(chǎn)物之一，其代謝直接影響到果蔬的外觀、鮮食和貯運(yùn)品質(zhì)。木質(zhì)素、類黃酮及酚類色素的合成，石細(xì)胞的發(fā)育，貯藏期間的組織褐變等都與之密切相關(guān)[32]。酚類物質(zhì)根據(jù)碳骨架的不同，可分為簡(jiǎn)單酚類(如氫醌、熊果苷)、木質(zhì)素、類黃酮類、鞣質(zhì)類(俗稱單寧)和其他酚類等；根據(jù)酚類物質(zhì)的溶解性，可將其分為水溶性酚類物質(zhì)(包括各種酚酸、黃酮類化合物、花色素、水溶性單寧等，可溶于水和乙醇，但氧化后不溶于水，能溶于乙醇)和非水溶性酚類物質(zhì)(包括縮合單寧和木質(zhì)素等)兩類[33]。

果蔬組織中的酚類物質(zhì)種類多樣，主要包括肉桂酸、酪氨酸、3,4 -二羥基苯丙氨酸、4-甲基兒茶酚、焦性沒食子酸、沒食子酸、咖啡酸、綠原酸、兒茶酚、表兒茶酚、愈創(chuàng)木酚、多巴胺及其聚合物和酯化物等。這些酚類物質(zhì)一般在果蔬生長(zhǎng)發(fā)育中合成，但若在采收期間或采收后處理不當(dāng)而造成機(jī)械損傷，或在脅迫環(huán)境中也能誘導(dǎo)酚類物質(zhì)的合成[34]。幾種代表性果蔬中的主要酚類物質(zhì)見表1。

酚類物質(zhì)廣泛存在于果蔬組織中，然而通常只有其中的一種或幾種能被酶作為底物而氧化，導(dǎo)致果蔬褐變。引起荔枝果皮褐變的主要物質(zhì)是(—)-表兒茶素[35]；南果梨褐變發(fā)生時(shí)主要是綠原酸在活力較高的PPO作用下氧化所致[36]；富士蘋果褐變主要是表兒茶素氧化引起[37]。酚類物質(zhì)的種類、含量及存在狀態(tài)的差異是造成不同果蔬褐變特性不同的主要原因之一。

1.6.2 酶促褐變相關(guān)酶

果蔬組織酶促褐變中涉及的酶包括PPO、POD、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)等，其中以PPO和POD研究較多。

1.6.2.1 PPO

催化果蔬酶促褐變反應(yīng)的酶類主要為PPO，國(guó)內(nèi)外關(guān)于PPO的研究已有80多年的歷史，在PPO的細(xì)胞和組織定位、分離純化、生化特性、酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、同工酶、氨基酸組成和空間結(jié)構(gòu)、基因的堿基序列表達(dá)、調(diào)控、生理功能和應(yīng)用等方面取得了許多成果，對(duì)其生理功能及與在酶促褐變中的作用也越來(lái)越明確。PPO催化的酶促褐變反應(yīng)分兩步進(jìn)行:單酚羥化為二酚，然后二酚氧化為二醌。PPO以銅離子為輔基，其活性的最適pH值范圍為4～8，有一定耐熱性，其活性可以被金屬離子螯合劑、有機(jī)酸、硫化物、酚類底物類似物質(zhì)所抑制。PPO催化酚類物質(zhì)氧化導(dǎo)致組織褐變已在蘋果、梨、桃、葡萄、草莓、香蕉、荔枝、馬鈴薯、蓮藕和蘑菇等許多果蔬的研究中得到證實(shí)[8]。

PPO的類型、分布、活力大小及存在狀態(tài)等是影響鮮切果蔬褐變速度的關(guān)鍵原因之一。PPO在細(xì)胞內(nèi)有兩種存在形式，一種以有活性的游離態(tài)(FPPO)形式存在于細(xì)胞質(zhì)中，而另一種以潛在活性的結(jié)合態(tài)(BPPO)形式結(jié)合在質(zhì)體、線粒體等細(xì)胞器內(nèi)膜和細(xì)胞膜上[42]。正常狀態(tài)下PPO以BPPO形式存在，活性很低；當(dāng)膜受傷害后，潛在的PPO可被激活，BPPO即向FPPO轉(zhuǎn)化，F(xiàn)PPO活性顯著提高，導(dǎo)致或/和加速酶促褐變的發(fā)生[8]。

不同果蔬種類、部位PPO的活性、催化特性和最適底物差異性較大，且并非總是和酶同時(shí)存在于同一植物中(表1)。荔枝果皮中含量最多的酚類物質(zhì)是(－)-表兒茶素，組織中PPO最適宜作用底物也是(－)-表兒茶素，兩者呈現(xiàn)一致性，因而荔枝果皮褐變的速度快[39]；蓮藕和溧陽(yáng)白芹中主要的酚類物質(zhì)均為兒茶酚，但兩者最適宜作用底物卻不同，前者為兒茶酚，后者為綠原酸，使兩者褐變特性發(fā)生差異[38,41]。由此可見，果蔬中PPO存在狀態(tài)、活力大小、催化特性和最適底物的不同是造成果蔬褐變特性差異的重要原因。

1.6.2.2 POD

POD在有H2O2存在時(shí)，可催化酚類、類黃酮等物質(zhì)的氧化和聚合，參與酚類物質(zhì)代謝，導(dǎo)致組織褐變。和PPO一樣，不同果蔬POD的催化特性和最適底物存在差異(表1)。近年來(lái)，POD參與鮮切果蔬酶促褐變的研究越來(lái)越受到重視。研究表明，POD是造成鮮切茭白褐變的主要酶[16]。此外，POD會(huì)造成果蔬組織中谷胱甘肽和抗壞血酸的氧化、膜脂過(guò)氧化，促進(jìn)果實(shí)系統(tǒng)乙烯的合成，加速成熟衰老，因而POD可作為鮮切果蔬成熟和衰老的一個(gè)指標(biāo)[43]。

1.6.2.3 其他酶類

鮮切果蔬酶促褐變可能還與PAL和APX等密切相關(guān)。PAL是催化苯丙烷類代謝第一步反應(yīng)的酶，也是苯丙烷類代謝途徑關(guān)鍵酶和限速酶。機(jī)械傷害可誘導(dǎo)PAL活化，進(jìn)而酚類物質(zhì)積累，加速褐變反應(yīng)進(jìn)程。李正國(guó)等[44]研究表明，在不同褐變程度的奉節(jié)臍橙果實(shí)果皮中，PAL活力隨著果皮褐變程度增加而增加，同時(shí)分子水平檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，果皮一旦發(fā)生褐變，PAL2基因的表達(dá)即迅速增強(qiáng)。APX也被認(rèn)為與果蔬的褐變有關(guān)。鴨梨果心發(fā)生褐變時(shí)APX活力達(dá)到最高點(diǎn)，而PPO活力則變化不大[38]。

1.7 鮮切果蔬的木質(zhì)化

木質(zhì)素是一種具芳香族特性的三維高分子化合物。作為地球上含量?jī)H次于纖維素的天然有機(jī)物，木質(zhì)素具有重要的生理功能，是植物從水生進(jìn)化到陸生的物質(zhì)基礎(chǔ)。木質(zhì)素填充于纖維素構(gòu)架中賦予了細(xì)胞壁堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)特征，增加了植物體的剛性；其疏水性使植物細(xì)胞壁具有不透水性，保證了植物體內(nèi)的長(zhǎng)距離運(yùn)輸；同時(shí)，木質(zhì)素亦加強(qiáng)了植物對(duì)生物與非生物逆境的防御能力[45]。

機(jī)械損傷等外界環(huán)境脅迫因子能誘導(dǎo)果蔬組織在傷害部位細(xì)胞的胞壁中大量產(chǎn)生和沉積木栓質(zhì)或/和木質(zhì)素[6-7]。然而，木質(zhì)素的過(guò)量合成會(huì)使細(xì)胞壁增厚，從而導(dǎo)致木質(zhì)化，影響鮮切果蔬質(zhì)地和品質(zhì)。研究表明，木質(zhì)化是導(dǎo)致枇杷果實(shí)、竹筍、綠蘆筍及胡蘿卜等品質(zhì)劣變的直接原因[22-24,46]。

2 鮮切果蔬品質(zhì)劣變的其他影響因素

2.1 營(yíng)養(yǎng)成分損失

營(yíng)養(yǎng)成分是影響生鮮果蔬品質(zhì)好壞的決定性因素，是果蔬感官性狀得以維持的物質(zhì)基礎(chǔ)。鮮切果蔬由于破壞了細(xì)胞的完整性，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)直接流出損失(尤其是水溶性和易氧化的成分)；另一方面，鮮切果蔬仍是生命活體，在貯藏過(guò)程中必然發(fā)生內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)成分的分解和變化，進(jìn)而引起果蔬色、香、味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的降低，超過(guò)一定極限，果蔬就會(huì)衰老甚至腐爛而喪失商品價(jià)值。切割韭菜在10℃貯藏7d，其干物質(zhì)、可溶性固形物、抗壞血酸及總可溶性酚含量分別下降了13.8%、19.1%、38.5%及29.5%，感官品質(zhì)也急劇下降[47]。鮮切大頭菜在5℃貯藏14d，感官評(píng)分從8.7降到3.8，失去商品價(jià)值[48]。鮮切生菜在4℃貯藏9d，抗壞血酸含量損失80.3%[49]。

表1 不同鮮切果蔬中主要酚類物質(zhì)及其PPO和POD的最適作用底物、pH值和溫度Table 1 Major phenols and optimal substrate, temperature and pH of PPO and POD from different fruits and vegetables

2.2 微生物污染

鮮切果蔬從原料、加工、包裝、貯藏、運(yùn)輸?shù)戒N售等各個(gè)環(huán)節(jié)，常常與環(huán)境發(fā)生各種方式的接觸，因而極易受到外界微生物的污染而導(dǎo)致腐敗變質(zhì)，其主要原因有以下幾個(gè)方面:1)鮮切果蔬經(jīng)過(guò)加工后細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)受到破壞，造成大量的機(jī)械損傷，表面積成倍增加，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外溢，給微生物的侵染、生長(zhǎng)和繁殖提供了有利條件；2)切分造成果蔬原有保護(hù)系統(tǒng)破壞，自然抵抗能力下降，更多種類和數(shù)量的微生物侵染機(jī)會(huì)增加；3)大多數(shù)果蔬屬堿性食品且含水量較高，給微生物提供了理想的生長(zhǎng)環(huán)境。研究表明，鮮切甜瓜于5℃條件下貯藏10d后，微生物從2.51×102CFU/g上升到108CFU/g，增加了6個(gè)數(shù)量級(jí)[6]。鮮切西紅柿于5℃條件下貯藏15d微生物達(dá)到了8.13×106CFU/g[15]。微生物的迅速繁殖不僅縮短了鮮切果蔬的貨架壽命，而且在很大程度上影響產(chǎn)品的安全性。引起鮮切果蔬品質(zhì)劣變的常見微生物見表2、3。

3 鮮切果蔬品質(zhì)劣變的可能機(jī)理

綜上所述，鮮切果蔬加工過(guò)程中造成細(xì)胞膜破壞，營(yíng)養(yǎng)成分流失，給微生物污染和繁殖創(chuàng)造了良好的條件；切分增大了果蔬表面積，加速了蒸騰作用和水分損失；切分產(chǎn)生的傷信號(hào)使各種生理生化反應(yīng)加劇，傷乙烯大量產(chǎn)生，呼吸速率顯著提高，次生代謝產(chǎn)物和自由基積累，最終影響到產(chǎn)品的香氣、風(fēng)味、質(zhì)地、外觀及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。鮮切果蔬品質(zhì)劣變的可能機(jī)理概括如圖1所示。

表2 引起鮮切蔬菜品質(zhì)劣變的常見微生物[8]Table 2 Common microorganisms causing quality deterioration of fresh-cut vegetables[8]

表3 引起鮮切水果品質(zhì)劣變的常見微生物[8]Table 3 Common microorganisms causing quality deterioration of fresh-cut fruits[8]

圖1 鮮切果蔬品質(zhì)劣變的可能機(jī)理Fig.1 Possible mechanisms underlying quality deterioration in freshcut fruits and vegetables

4 結(jié) 語(yǔ)

目前，鮮切果蔬品質(zhì)劣變影響因素已有多方面的研究，在其品質(zhì)劣變機(jī)理方面的研究也已取得了不少進(jìn)展，但是關(guān)于傷信號(hào)分子及其信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制還尚未明確，一些可能的機(jī)理還有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，相信隨著采后生物學(xué)研究的深入，鮮切果蔬品質(zhì)劣變機(jī)理將被進(jìn)一步揭示，從而為鮮切果蔬貯運(yùn)保鮮新方法的建立奠定理論基礎(chǔ)。

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Affecting Factors and Possible Mechanisms of Quality Deterioration in Fresh-cut Fruits and Vegetables

LUO Hai-bo1,2，HE Xiong1，BAO Yong-hua3，DAI Yun-yun2，YU Zhi-fang2,*
(1. Department of Biology and Food, Zhejiang Pharmaceutical College, Ningbo 315100, China；2. College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China；3. Department of Applied Engineering, Zhejiang Economic and Trade Polytechnic, Hangzhou 310018, China)

Fresh-cut fruits and vegetables are products that is freshly cut, washed, packaged and maintained in fresh state through refrigeration. Rapid quality deterioration during storage is the major problem affecting the shelf life of fresh-cut fruits and vegetables. In this paper, the factors accelerating quality deterioration are comprehensively reviewed. Meanwhile, the possible mechanisms underlying quality deterioration of fresh-cut fruits and vegetables are also discussed with the aim of providing a theoretical basis for the development and application of new preservative techniques in fresh-cut products.

fresh-cut fruits and vegetables；quality deterioration；physiological and biochemical；mechanisms

TS255

A

1002-6630(2012)15-0324-07

2011-07-10

羅海波(1979—)，男，講師，博士，研究方向?yàn)楣卟珊笊飳W(xué)與處理技術(shù)。E-mail:luohaibo_1216@126.com

*通信作者:郁志芳(1960—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)楣卟珊笊飳W(xué)與貯藏加工。E-mail:yuzhi88@yahoo.com.cn