蔣 寶

(渭南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714026)

運(yùn)輸振動(dòng)損傷及其對(duì)果實(shí)采后生理特性與品質(zhì)影響的研究進(jìn)展

蔣 寶

(渭南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714026)

運(yùn)輸振動(dòng)是水果在貯運(yùn)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生機(jī)械損傷，并導(dǎo)致品質(zhì)下降的重要原因。文章在分析運(yùn)輸過(guò)程中車(chē)輛振動(dòng)情況及影響因素的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)綜述了卡車(chē)運(yùn)輸振動(dòng)對(duì)果實(shí)采后生理特性和品質(zhì)影響研究取得的最新進(jìn)展，為降低果實(shí)的運(yùn)輸振動(dòng)損傷提供研究依據(jù)和參考。

水果；運(yùn)輸振動(dòng)；機(jī)械損傷；生理特性；品質(zhì)

水果從采收到銷(xiāo)售的整個(gè)流通環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行運(yùn)輸。目前中國(guó)水果以公路運(yùn)輸為主。由于中國(guó)東西和南北間的空間跨度較大，水果在運(yùn)輸過(guò)程中要經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)輸振動(dòng)，這種運(yùn)輸振動(dòng)會(huì)降低果實(shí)的品質(zhì)，對(duì)于硬脆多汁的果實(shí)問(wèn)題尤為突出。據(jù)估計(jì)，由于運(yùn)輸過(guò)程中機(jī)械損傷造成果蔬采后損失率達(dá)25%～45%[1-2]，嚴(yán)重影響其經(jīng)濟(jì)效益[3]。通常認(rèn)為卡車(chē)的運(yùn)輸振動(dòng)是造成果實(shí)機(jī)械損傷(擦傷和碰傷)的主要原因[4-6]。運(yùn)輸振動(dòng)對(duì)果實(shí)造成的直接機(jī)械損傷，嚴(yán)重地影響水果的外觀，同時(shí)引起果實(shí)振動(dòng)后的組織流變特性發(fā)生變化繼而造成水果在儲(chǔ)藏過(guò)程中產(chǎn)生延遲損傷[7-9]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞著果實(shí)運(yùn)輸振動(dòng)及振動(dòng)損傷對(duì)其品質(zhì)的影響開(kāi)展了相關(guān)的研究，筆者在收集相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的基礎(chǔ)上，就果實(shí)運(yùn)輸振動(dòng)損傷及對(duì)其采后生理特性和品質(zhì)影響的研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，以期為降低運(yùn)輸振動(dòng)對(duì)果實(shí)造成的損傷提供研究依據(jù)和參考。

1 運(yùn)輸過(guò)程中車(chē)輛的振動(dòng)情況

水果運(yùn)輸過(guò)程中，由于行駛速度和道路狀況等因素，車(chē)輛通常會(huì)發(fā)生前后方向、上下、左右同時(shí)振動(dòng)的現(xiàn)象。其中，卡車(chē)車(chē)廂的垂直振動(dòng)(上下振動(dòng))是導(dǎo)致果實(shí)運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生機(jī)械損傷的主要原因，而水平振動(dòng)(前后方向、左右振動(dòng))的影響要遠(yuǎn)小于垂直振動(dòng)[10]。Pierce等[11]指出不同懸掛類(lèi)型的卡車(chē)在運(yùn)輸過(guò)程中的振動(dòng)是不同的，鋼片彈簧懸架的半掛車(chē)振動(dòng)強(qiáng)度要強(qiáng)于氣體懸架的半掛車(chē)，而中國(guó)用于水果運(yùn)輸?shù)目ㄜ?chē)的懸架類(lèi)型主要是鋼片彈簧懸架。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者[1, 12-13]對(duì)于水果振動(dòng)損傷的研究多以利用振動(dòng)模型裝置的手段為主，即將水果樣品置于振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上，通過(guò)對(duì)相關(guān)振動(dòng)參數(shù)(例如，振動(dòng)加速度、振動(dòng)頻率和振幅等)的設(shè)置來(lái)進(jìn)行研究。由于通過(guò)模擬裝置的手段進(jìn)行研究有一定的局限性，所以也有部分學(xué)者[14-16]通過(guò)對(duì)室外卡車(chē)運(yùn)輸真實(shí)過(guò)程的模擬來(lái)研究該問(wèn)題。表1列舉了部分學(xué)者的研究結(jié)果。

2 影響果實(shí)振動(dòng)損傷的主要因素

在卡車(chē)運(yùn)輸過(guò)程中，影響水果振動(dòng)損傷程度的因素有多種。按照來(lái)源不同，可以分為三類(lèi)：第一類(lèi)是運(yùn)輸前，即被運(yùn)輸水果在采收前因果實(shí)的品種、硬度和成熟度等因素的不同，對(duì)果實(shí)振動(dòng)損傷造成的差異；第二類(lèi)是卡車(chē)本身，即因運(yùn)輸水果所使用卡車(chē)的懸架類(lèi)型、卡車(chē)載重及輪軸數(shù)量不同所導(dǎo)致果實(shí)振動(dòng)損傷的差異；第三類(lèi)為其它因素，包括許多不確定因素，例如水果的包裝技術(shù)(包括包裝材料和包裝方式)、運(yùn)輸時(shí)間(或運(yùn)輸距離)、路面狀況(包括高速公路、1～3級(jí)公路及鄉(xiāng)村土路等)、水果在車(chē)廂中被碼放的位置(包括車(chē)廂前部、尾部、上層和下層)以及運(yùn)輸速度等。并且，在水果的實(shí)際運(yùn)輸過(guò)程中，通常是多因素共同作用于水果的振動(dòng)損傷，至于不同因素間是否彼此間存在聯(lián)系，目前還尚不清楚。此外，上述因素對(duì)果實(shí)振動(dòng)損傷的影響作用是間接的，主要是通過(guò)改變卡車(chē)的振動(dòng)頻率、振動(dòng)加速度及振幅等來(lái)最終影響果實(shí)的振動(dòng)損傷。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者們主要圍繞著第三類(lèi)影響因素做了大量研究，表2列舉了部分文獻(xiàn)中關(guān)于影響振動(dòng)損傷試驗(yàn)的因素。

3 運(yùn)輸振動(dòng)對(duì)果實(shí)采后生理特性和品質(zhì)的影響

振動(dòng)損傷能誘發(fā)果實(shí)產(chǎn)生一系列的生理生化異常，進(jìn)而使果實(shí)衰老速度加快，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)迅速下降，腐爛增加，導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)和耐貯性下降。

3.1 運(yùn)輸振動(dòng)對(duì)果實(shí)采后生理特性的影響

3.1.1 呼吸作用 果實(shí)采收以后，呼吸作用便成為其新陳代謝的主導(dǎo)過(guò)程，而振動(dòng)脅迫會(huì)影響果實(shí)采后的呼吸作用。杏果實(shí)在振動(dòng)過(guò)程中，其呼吸速率明顯加快，且呼吸高峰提前出現(xiàn)[31]。在獼猴桃[32]、哈密瓜[33]和蘋(píng)果[34]等多種水果中也有類(lèi)似現(xiàn)象。其原因可能是果實(shí)會(huì)通過(guò)提高呼吸速率來(lái)防御逆境，而呼吸速率過(guò)高不僅會(huì)導(dǎo)致活性氧自由基增加，對(duì)細(xì)胞膜造成氧化傷害，而且還會(huì)加速果實(shí)中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損耗，降低果實(shí)質(zhì)量，加快果實(shí)成熟衰老[35-36]。

3.1.2 乙烯 乙烯生成速率的變化是果實(shí)對(duì)振動(dòng)脅迫的一種應(yīng)激反應(yīng)，這種應(yīng)激反應(yīng)會(huì)造成兩種結(jié)果，首先是激發(fā)相應(yīng)的保護(hù)機(jī)制，使乙烯合成速率先減慢，從而抵抗振動(dòng)脅迫對(duì)衰老的促進(jìn)作用；然后是啟動(dòng)某些衰老機(jī)制。隨著果實(shí)貯藏期的延長(zhǎng)，脅迫果實(shí)的乙烯生成速率開(kāi)始加快，說(shuō)明振動(dòng)脅迫誘導(dǎo)的抗衰老保護(hù)機(jī)制的作用逐漸減弱最后消失，隨著衰老機(jī)制的作用不斷增強(qiáng)，果實(shí)的衰老進(jìn)程加速[37]。杏果實(shí)在經(jīng)過(guò)振動(dòng)處理后，其內(nèi)源乙烯生成速率呈先下降后上升的趨勢(shì)，并且受振動(dòng)脅迫后果實(shí)的乙烯生成速率明顯高于對(duì)照果實(shí)[31, 38]。類(lèi)似的結(jié)果在蘋(píng)果[34]、葡萄[39]上也被證實(shí)。

3.1.3 相對(duì)電導(dǎo)率和丙二醛 果實(shí)細(xì)胞質(zhì)膜受損傷后導(dǎo)致細(xì)胞液的大量滲漏是機(jī)械損傷最為典型的生理傷害之一。一般用組織相對(duì)電導(dǎo)率的變化來(lái)反映細(xì)胞液的滲透情況。運(yùn)輸振動(dòng)能引起組織相對(duì)電導(dǎo)率的增加。受振動(dòng)脅迫的哈密瓜在整個(gè)貯藏期都有較高的相對(duì)電導(dǎo)率[33]。類(lèi)似結(jié)果在梨[28]、杏[31]等果實(shí)的研究中也有發(fā)現(xiàn)。

表1 車(chē)輛振動(dòng)情況

表2 影響振動(dòng)損傷因素

丙二醛(MDA)作為植物組織中質(zhì)膜氧化程度的標(biāo)志，其含量的變化通常與相對(duì)電導(dǎo)率變化同步。因?yàn)殡S著果實(shí)細(xì)胞膜透性的破壞，果實(shí)組織的相對(duì)電導(dǎo)率上升，且由外向內(nèi)，作為膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物的MDA含量也隨之增加。對(duì)振動(dòng)脅迫的獼猴桃[32]、杏[40]的研究證明了這個(gè)結(jié)論。

3.1.4 植物酶系統(tǒng) 在植物細(xì)胞中，SOD(超氧化物岐化酶)、POD(過(guò)氧化物酶)、CAT(過(guò)氧化氫酶)、LOX(脂氧合酶)及PPO(多酚氧化酶)等酶與果實(shí)衰老，以及減輕脂質(zhì)氧化和維持細(xì)胞膜完整性密切相關(guān)[41-42]。植物在逆境或衰老過(guò)程中，組織內(nèi)酶活性會(huì)發(fā)生變化。哈密瓜在整個(gè)貯藏期間，受振動(dòng)脅迫果實(shí)中SOD、POD和CAT酶的活性相對(duì)較低，表明振動(dòng)脅迫可以通過(guò)抑制果實(shí)SOD、POD和CAT酶的活性來(lái)促進(jìn)果實(shí)的衰老變質(zhì)[24]。在逆境條件下，植物會(huì)產(chǎn)生活性氧自由基來(lái)激發(fā)防御系統(tǒng)抵抗逆境，但過(guò)量的活性氧自由基能使細(xì)胞膜氧化，SOD和CAT可以將活性氧自由基轉(zhuǎn)化為無(wú)毒物質(zhì)，POD可以清除過(guò)氧化物，抑制脂質(zhì)氧化，保護(hù)細(xì)胞膜。由于振動(dòng)脅迫降低了抗氧化酶活性，使得細(xì)胞膜加速氧化，從而加快了果實(shí)的衰老變質(zhì)。對(duì)獼猴桃和杏果實(shí)的研究表明，隨著振動(dòng)頻率的增加和振動(dòng)時(shí)間的延長(zhǎng)，LOX和PPO活性呈增加趨勢(shì)[32, 40]，說(shuō)明振動(dòng)脅迫使果實(shí)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)遭到破壞后，相關(guān)酶和多酚類(lèi)物質(zhì)可能會(huì)發(fā)生氧化生成醌，醌類(lèi)物質(zhì)在有氧條件下可使果實(shí)發(fā)生褐變，而褐變則是果實(shí)成熟衰老的重要指標(biāo)之一[40]。

3.2 運(yùn)輸振動(dòng)對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響

3.2.1 硬度 硬度是衡量果實(shí)采后品質(zhì)的重要指標(biāo)。受振動(dòng)脅迫的梨[14]、獼猴桃[32]、哈密瓜[33]、蘋(píng)果[34]及杏[38]等果實(shí)的硬度下降幅度不同程度地高于對(duì)照，振動(dòng)脅迫縮短了其貨架壽命。運(yùn)輸振動(dòng)導(dǎo)致的機(jī)械損傷與運(yùn)輸后果實(shí)硬度變化之間關(guān)系還不太清楚。Miller等[43]認(rèn)為振動(dòng)脅迫引起的有關(guān)降解細(xì)胞壁酶活性增加是造成果實(shí)軟化的原因，振動(dòng)脅迫誘導(dǎo)乙烯生成速率加快同樣可引起軟化加速。

3.2.2 可溶性固形物和總酸 可溶性固形物是果實(shí)中一種主要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其含量是評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)，總酸含量影響果實(shí)的口感。通常把糖酸比值作為衡量果實(shí)品質(zhì)的指標(biāo)。對(duì)杏果實(shí)研究表明，振動(dòng)脅迫會(huì)增加杏果實(shí)可溶性固形物含量，且可溶性固形物含量隨著振動(dòng)脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而上升[31, 38]；而在梨[44]和蘋(píng)果[34]上，振動(dòng)脅迫使果實(shí)可溶性固形物含量呈上升—下降—上升的反復(fù)變化趨勢(shì)。除果實(shí)本身因素外，上述研究結(jié)果的不同也可能是由于試驗(yàn)過(guò)程中振動(dòng)強(qiáng)度不同所造成，當(dāng)振動(dòng)強(qiáng)度較低時(shí)，振動(dòng)脅迫對(duì)大分子碳水化合物的降解有一定的促進(jìn)作用，當(dāng)振動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到一定程度后，果實(shí)呼吸迅速加快，隨著大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被逐漸消耗，果實(shí)的可溶性固形物含量快速降低。此外，振動(dòng)脅迫顯著地降低了梨[44]和杏[38]果實(shí)中總酸含量，且振動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，總酸含量降低幅度越大，說(shuō)明振動(dòng)脅迫會(huì)降低果實(shí)的風(fēng)味品質(zhì)。

3.2.3 VCVC又稱抗壞血酸，它是果實(shí)中重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[45]。振動(dòng)脅迫后哈密瓜[31]和杏果實(shí)[33]在貯藏期其VC含量較對(duì)照下降明顯，且振動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，VC含量下降越多。VC作為一種非酶性抗氧化劑，對(duì)果肉褐變起到快速保護(hù)作用。隨著果肉中其含量的下降，這種保護(hù)作用會(huì)減弱。

3.2.4 總酚 酚類(lèi)物質(zhì)是植物體中重要的次生代謝物質(zhì)，與果實(shí)品質(zhì)，尤其是果實(shí)抗氧化能力關(guān)系密切[33, 46]。振動(dòng)脅迫降低了哈密瓜總酚含量，表明振動(dòng)可能會(huì)降低果實(shí)抗氧化能力；Fischer等[39]對(duì)葡萄果實(shí)的研究表明，經(jīng)振動(dòng)脅迫處理后果實(shí)褐變明顯；對(duì)梨的研究[28]也獲得了類(lèi)似的結(jié)果。這可能是經(jīng)振動(dòng)脅迫處理后果皮中酚類(lèi)物質(zhì)迅速被氧化所致。

4 結(jié)語(yǔ)與展望

運(yùn)輸振動(dòng)損傷對(duì)果實(shí)品質(zhì)造成的影響不可忽視。過(guò)去20多年，國(guó)內(nèi)外學(xué)者就運(yùn)輸振動(dòng)與果實(shí)品質(zhì)關(guān)系的研究取得了一定的成果，但是還存在一些尚待研究的內(nèi)容，主要集中在：① 通過(guò)室內(nèi)模擬運(yùn)輸振動(dòng)來(lái)研究果實(shí)的振動(dòng)損傷具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一定局限性，需要進(jìn)一步克服該研究手段存在的局限性；② 振動(dòng)損傷對(duì)果實(shí)營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味品質(zhì)的影響有待于深入的研究；③ 目前用于評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)變化的指標(biāo)多為有損檢測(cè)，無(wú)損檢測(cè)方法需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)；④ 為了加強(qiáng)對(duì)于振動(dòng)損傷檢測(cè)結(jié)果的可追溯性和便于不同研究者彼此間比較研究結(jié)果，應(yīng)該進(jìn)一步提高檢測(cè)手段和分析技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化程度。

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Research progress on transport vibration damage and effects of fruits on its postharvest physiology characteristics and quality

JIANG Bao

(Weinan Vocational & Technical College, Weinan, Shaanxi 714026, China)

In our country, truck transport vibration is the important reason which leads to mechanical damage and quality decreased of fruits during storage and transportation. This paper was on the basis of the analysis of the vehicle vibration in the process of truck transportation, and influencing factors, focused on the latest process in effects of transport vibration on postharvest physiology properties and quality of fruits, providing a basis and reference for the reduced transport vibration damage of fruits.

fruit; transport vibration; mechanical damage; physiology property; quality

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.12.045

陜西省科技發(fā)展研究計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2015KJXX-98)；渭南市科技發(fā)展研究計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào)：2015KYJ-4-3)

蔣寶(1981-)，男，渭南職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，博士。E-mail:treebaojiang@163.com

2016—10—11