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(1.大連民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,遼寧大連 116600； 2.生物技術(shù)與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,遼寧大連 116600)

漿果是由子房或聯(lián)合其他花器發(fā)育成的柔軟多汁的肉質(zhì)果,通常形小皮薄,可能有很多種子,如葡萄、藍(lán)莓、番茄、獼猴桃、龍眼與荔枝等。其果皮薄,果肉水分含量高,采后即失去果樹的養(yǎng)分供應(yīng),若未經(jīng)保鮮處理,短期內(nèi)會(huì)迅速衰老變質(zhì)。同時(shí),漿果在采摘和貯運(yùn)過程中,易受機(jī)械損傷與微生物侵染,導(dǎo)致腐敗變質(zhì),造成經(jīng)濟(jì)損失。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,我國果蔬流通腐損率高達(dá)20%～30%,每年損失1000多億元[1]。其中,植物病原真菌引起的采后腐爛是導(dǎo)致漿果類產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)損失的重要因素之一[2]。漿果中最常見的病原真菌有黑曲霉(Aspergillusniger)、灰霉(Botryiscinerea)、刺盤孢(Colletotrichumacutatum)等,通常會(huì)引起黑曲霉病、灰霉病、炭疽病等諸多侵染性病害。此外,漿果采后還易遭受冷害等生理性病害。因此,在貯藏過程中如何選擇適宜的保鮮技術(shù),延緩漿果采后的自身“衰老”與防止微生物侵染就成為一個(gè)重要問題。

目前漿果類保鮮方法主要有低溫貯藏、氣調(diào)包裝、化學(xué)保鮮劑保鮮、天然保鮮劑保鮮等。低溫貯藏保鮮簡(jiǎn)單有效,但是設(shè)備造價(jià)高;氣調(diào)包裝模型復(fù)雜;而化學(xué)保鮮劑會(huì)有有害殘留,易造成二次污染。近年來新興的天然保鮮劑來源廣泛,價(jià)格低廉,安全綠色,在各保鮮方法中優(yōu)勢(shì)明顯,已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。本文通過對(duì)天然保鮮劑在漿果類產(chǎn)品貯藏保鮮中的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分類綜述,并對(duì)其防腐保鮮機(jī)理及應(yīng)用實(shí)例予以論述,以期為天然保鮮劑在漿果保鮮的研發(fā)和應(yīng)用提供理論參考。

1 天然保鮮劑對(duì)漿果保鮮的作用機(jī)理

天然保鮮劑作用機(jī)理可大致歸納為幾個(gè)方面:一是損傷病原菌的細(xì)胞器,如改變病原菌細(xì)胞膜流動(dòng)性和透過性,或是直接使其溶破,細(xì)胞質(zhì)流出,從而使其死亡;二是阻礙遺傳物質(zhì)的翻譯表達(dá),抑制病原菌繁殖;三是影響病原菌中各種酶的活性,擾亂其正常的生理活動(dòng);四是與病原菌競(jìng)爭(zhēng)營養(yǎng)物質(zhì)和空間,限制其生長(zhǎng)繁殖[3-6]。

2 天然保鮮劑在漿果保鮮中的應(yīng)用

2.1 動(dòng)物源

動(dòng)物源天然保鮮劑是從動(dòng)物體內(nèi)提取的天然抗菌活性成分,具有安全無毒、抗菌性強(qiáng)、抑菌譜廣、水溶性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[7]。常見的動(dòng)物源保鮮劑有殼聚糖、魚精蛋白、抗菌肽、溶菌酶、蜂膠等，用于漿果保鮮的主要是殼聚糖和蜂膠。

2.1.1 殼聚糖 殼聚糖來源于甲殼類動(dòng)物的外骨骼,是甲殼素脫乙?；玫教烊粺o毒的生物聚合物,可生物降解、具有生物相容性[8],是生物界中唯一大量存在的天然堿性多糖。殼聚糖對(duì)植物病原菌具有抗性,加之其成膜性和激發(fā)植物防御機(jī)制的能力,適用于果蔬的涂膜保鮮[9]。相關(guān)研究顯示,殼聚糖可能是通過對(duì)菌體表面帶負(fù)電荷殘基的干擾作用影響細(xì)胞膜的通透性,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)和蛋白質(zhì)成分的泄漏,從而影響病原菌生長(zhǎng)和存活[4]。近年來,已有部分國內(nèi)外研究學(xué)者將殼聚糖用于漿果保鮮中。

其中,Carlos等[10]從小克銀漢線蟲(Cunninghamellaelegans)中提取殼聚糖用于美洲葡萄(VitislabruscaL.)的涂膜保鮮,發(fā)現(xiàn)殼聚糖對(duì)采后葡萄的病原菌有抑制作用,能分別使葡萄灰霉與擴(kuò)展青霉的抑制率從65.2%、68.6%升至94.6%、96.7%,能使葡萄的亮度增加,同時(shí)還可降低低溫或是室溫貯藏葡萄的失重率。Adel與 Mohamed[11]也證實(shí)了用1%～2%的殼聚糖溶液處理采后葡萄(El-Bayadi),經(jīng)30 d冷藏后,處理組樣品的過氧化物酶(Peroxidase)活性較初始值升高,均高于對(duì)照組,且濃度越大活性越高;殼聚糖處理組樣品抗氧化能力增強(qiáng),能有效減緩其腐敗,保持較好硬度與感官品質(zhì),能使貨架期延長(zhǎng)2 d。Liu[12]研究發(fā)現(xiàn)殼聚糖處理能有效抑制番茄果實(shí)的青霉和灰霉生長(zhǎng),使其抗氧化物含量增加,抗氧化相關(guān)酶活性升高。此外,殼聚糖用于櫻桃番茄[13]、草莓[14]均取得較好的保鮮效果。

2.1.2 蜂膠 蜂膠是蜜蜂將采集的樹脂混入其分泌物加工而成的一種具有芳香氣味的天然化合物,其成分有酯類、糖類、二萜酸和五環(huán)三萜類化合物等。一方面,蜂膠對(duì)各種細(xì)菌、真菌、病菌和病原蟲都有抑制和殺滅作用;另一方面,蜂膠良好的成膜性可阻止果蔬內(nèi)外氣體交換、抑制呼吸、降低新陳代謝、減少表面水分蒸發(fā),進(jìn)而減少營養(yǎng)物質(zhì)消耗和品質(zhì)下降[15]。

Pastor等[16]使用含有蜂膠提取物的羥丙基甲基纖維素(hydroxypropyl methylcellulose)溶液對(duì)葡萄涂膜處理,得出處理葡萄的微生物安全性更佳,且不會(huì)對(duì)光澤、氣味、硬度與風(fēng)味等理化特性產(chǎn)生影響。在室溫條件下,用2%蜂膠乙醇提取物對(duì)草莓涂膜,可顯著降低草莓果實(shí)的呼吸強(qiáng)度、失重率與腐爛率,有效保持其硬度,維持產(chǎn)品的原有品質(zhì),延緩果實(shí)的成熟衰老[17]。

2.2 植物源

植物源天然保鮮劑安全、健康,符合綠色生活的理念。植物源天然保鮮劑種類繁多,如多糖類、多酚類、萜類、甙類和苯丙素類等,并且來源廣泛，在采后漿果保鮮中應(yīng)用較多的有植物精油、異硫氰酸烯丙酯、蘆薈凝膠、茶多酚等。

2.2.1 植物精油 精油是從植物的花、葉、莖、根或果實(shí)中提煉萃取的揮發(fā)性芳香物質(zhì)。精油主要活性成分為肉桂醛、檸檬醛、丁香酚、檸檬烯與麝香草酚等,是經(jīng)美國FDA認(rèn)證的一般公認(rèn)安全食品添加劑[18]。很多精油具有殺蟲、抗菌、抗氧化和抗癌作用,可用于食品行業(yè)[19]。精油揮發(fā)的次生代謝產(chǎn)物可增強(qiáng)植物對(duì)病原微生物的防御能力,還可直接作用于植物病原菌[20]。精油對(duì)微生物的作用方式主要有兩種,一是對(duì)細(xì)胞壁和細(xì)胞膜造成不可逆損傷,導(dǎo)致蛋白質(zhì)和DNA、RNA的滲漏[3];二是抑制菌絲生長(zhǎng)、孢子萌發(fā)和芽管伸長(zhǎng)[5]。

何靖柳等[21]通過體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),肉桂精油能有效抑制從 “紅陽”獼猴桃中分離出的尖孢炭疽菌(Colletorichumacutatum)與葡萄座腔菌(Botryosphaeriaparva)的生長(zhǎng),使“紅陽”獼猴桃果實(shí)的呼吸速率降低、呼吸消耗減少,果實(shí)硬度下降,腐爛與失重均得到有效抑制。呂明珠等[22]發(fā)現(xiàn)肉桂精油保鮮液可有效抑制紅提葡萄表面致病菌的生長(zhǎng),在63 d貯藏期內(nèi),處理組的爛果率均低于對(duì)照組;同時(shí)還能維持紅提葡萄的含水量,降低質(zhì)量損失和呼吸強(qiáng)度,從而提高葡萄品質(zhì)。丁香精油可有效抑制櫻桃番茄上根霉、灰霉的生長(zhǎng),降低果實(shí)的腐爛率,達(dá)到良好的防腐保鮮效果[23]。

2.2.2 異硫氰酸烯丙酯(allyl isothiocyanate,AITC) 異硫氰酸烯丙酯廣泛存在于山葵、葉芥菜、辣根等植物中[24],殺菌作用強(qiáng)且廣譜,并食用安全。研究發(fā)現(xiàn)低濃度的AITC即可顯著抑制食源性微生物的生長(zhǎng),且真菌比細(xì)菌對(duì)AITC更為敏感[25]。用AITC熏蒸 “Tecla” 和 “Monterey”草莓,使采后草莓灰霉病發(fā)病率降低45%以上[26],且處理組和對(duì)照組果實(shí)的總酚含量、抗氧化能力無顯著性差異,從而表明AITC處理對(duì)果實(shí)的營養(yǎng)品質(zhì)無不良影響。AITC處理能降低接種鏈格孢、青霉和毛霉造成的桑葚腐爛率,還可以顯著抑制桑葚的呼吸作用,保持果實(shí)硬度,延緩果實(shí)品質(zhì)下降[27]。Chen等[28]也進(jìn)一步證實(shí),AITC可以減緩采后桑葚果實(shí)的代謝速率,提高果實(shí)品質(zhì),延長(zhǎng)貯藏時(shí)間。

2.2.3 蘆薈凝膠 蘆薈凝膠是從蘆薈(Aloevera)葉中提取的具有生物活性和抗菌活性的凝膠，其具有復(fù)雜的化學(xué)成分,主要是多糖和可溶性糖類,其次是蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)中很多是酶,其成分還有氨基酸、維生素和蒽醌[29]。同樣,蘆薈凝膠可作為可食性涂膜用于果蔬保鮮,但是目前的研究還相對(duì)較少。王靜等[30]用0.05%～0.5%的蘆薈提取液處理 “豐香”草莓,發(fā)現(xiàn)處理組草莓的腐爛率與失重率有所降低,營養(yǎng)物質(zhì)下降速率減緩;此外,低濃度蘆薈提取液的處理效果更好。也有研究表明,蘆薈凝膠對(duì)葡萄[31]的采后主要病原菌有抑制作用。

2.2.4 茶多酚 茶多酚組成復(fù)雜、分子量及結(jié)構(gòu)差異很大,是多酚類及其衍生物的混合物,主要由兒茶素、黃酮醇、花色素、酚酸與縮酚酸等組成。茶多酚是從茶葉中提取的全天然抗氧化物質(zhì),具有抗氧化能力強(qiáng)、抗癌、抗炎、抗輻射,無毒副作用、無異味等特點(diǎn)。茶多酚可通過破壞細(xì)胞膜、抑制酶的作用、影響蛋白質(zhì)表達(dá)、與微生物必需的金屬離子絡(luò)合等方式抑制微生物的生長(zhǎng)繁殖[6]，將其溶液噴灑在果蔬表面,有抑菌保鮮的作用。

李軍[32]用茶多酚處理葡萄,40 d室溫貯藏后發(fā)現(xiàn),葡萄處理組果實(shí)果皮狀態(tài)較好,仍有光澤,果實(shí)硬度基本正常;而對(duì)照組果皮失去光澤,出現(xiàn)嚴(yán)重的褶皺,果實(shí)變軟塌縮。對(duì)比處理與對(duì)照組VC含量可知茶多酚能明顯抑制葡萄貯藏過程中的VC氧化。

2.3 微生物源

微生物拮抗保鮮簡(jiǎn)單來說即以菌治菌,是通過拮抗或競(jìng)爭(zhēng)作用抑制有害微生物。除拮抗菌體本身之外,有些微生物能產(chǎn)生細(xì)菌素、有機(jī)酸等有抗菌活性的代謝產(chǎn)物[33],抑制或殺滅有害微生物,減少微生物的腐敗;而有些微生物能分泌具有成膜性的多糖物質(zhì),在果蔬表面形成微氣調(diào)環(huán)境,降低果蔬呼吸作用和水分蒸發(fā),進(jìn)而達(dá)到減緩衰老和保鮮的效果[34]。

2.3.1 乳酸鏈球菌素(Nisin) 乳酸鏈球菌素是乳酸乳球菌乳酸亞種(Lactococcuslactis subsp. Lactis)合成分泌的細(xì)菌素[35],是一種安全的微生物防腐劑。其主要通過損傷細(xì)胞壁、改變細(xì)胞通透性、改變核酸分子結(jié)構(gòu)、抑制酶的作用、抑制代謝過程、抑制核酸合成等過程抑制、殺死靶細(xì)胞[36]。

在冰溫貯藏條件下,吳汶飛等[37]測(cè)定了Nisin和溶菌酶兩種生物保鮮劑不同濃度及組合對(duì)鮮切荔枝果肉影響,結(jié)果得出,0. 05%-Nisin與溶菌酶浸漬預(yù)處理可顯著降低貯藏期間菌落總數(shù)、霉菌和酵母的增加幅度,Nisin對(duì)細(xì)菌的抑制效果優(yōu)于溶菌酶,而溶菌酶對(duì)霉菌和酵母菌的抑制效果優(yōu)于Nisin,且對(duì)果肉有一定的護(hù)色作用。兩種保鮮劑復(fù)配處理優(yōu)于單獨(dú)處理。

2.3.2 拮抗酵母 近年來,針對(duì)水果采后病害控制,以酵母為基礎(chǔ)的生物防治產(chǎn)品發(fā)展迅速[38]。酵母菌適合用于微生物拮抗,主要有以下原因:培養(yǎng)基廉價(jià),生長(zhǎng)迅速,容易大量生產(chǎn);對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)要求簡(jiǎn)單,對(duì)極端環(huán)境條件的耐受性強(qiáng);不產(chǎn)生致敏孢子或毒素,食用安全。此外,酵母是唯一適應(yīng)水果微環(huán)境(高糖、高滲透壓和低pH)的微生物拮抗菌。通常認(rèn)為酵母主要通過競(jìng)爭(zhēng)到的營養(yǎng)物質(zhì)和空間抑制病原體,因?yàn)樗鼈兡芨行У厥褂觅Y源。

將梅奇酵母(Metschnikowiafructicola)用于處理采后草莓,可顯著降低草莓果實(shí)腐爛率,高濃度處理組的效果較好。相比之下,梅奇酵母的處理效果好于水處理和化學(xué)劑處理。由于生物防治劑可在草莓表面繁殖,抵抗致腐微生物的侵染和擴(kuò)張,這也是其可在草莓貯存期取得較好防腐保鮮效果的主因[39]。

Tang等[40]研究發(fā)現(xiàn),拮抗酵母Candidadiversa與harpin蛋白質(zhì)單獨(dú)使用均可顯著降低人工接種時(shí)獼猴桃的灰霉(B.cinerea)與青霉(P.expansum)感染,還可降低自然感染率,兩者結(jié)合效果更優(yōu)。同時(shí),Candidadiversa和harpin單獨(dú)或組合處理也會(huì)誘導(dǎo)獼猴桃防御反應(yīng)酶的活性升高,如多酚氧化酶、過氧化物酶和超氧化物歧化酶。因此,Candidadiversa和harpin用于控制獼猴桃采后腐爛極具潛力。

2.4 復(fù)配保鮮劑

由上可知,不同來源的保鮮劑單獨(dú)使用時(shí)均有一定的保鮮效果,然而也存在一些問題。如單一成分的保鮮劑易使病原菌產(chǎn)生抗性,或是某一種保鮮劑的抗菌譜窄,效果有限;又如精油,氣味濃郁,濃度太低抑菌效果不好,濃度過高又可能對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)生危害。因此,許多研究嘗試復(fù)配保鮮。

Jorge[41]等用殼聚糖-蘆薈(Aloevera)涂層處理采后藍(lán)莓(Vacciniumcorymbosum),5 ℃貯藏。結(jié)果發(fā)現(xiàn),未涂層藍(lán)莓2 d后出現(xiàn)霉菌污染,而涂層藍(lán)莓9 d后出現(xiàn)霉菌污染;15 d后涂層和未涂層藍(lán)莓的質(zhì)量損失分別為3.7%和6.2%;25 d后涂層藍(lán)莓的微生物生長(zhǎng)和失重率較未涂層分別降低了50%和42%。整體來說,復(fù)合涂層使藍(lán)莓貨架期延長(zhǎng)了5 d。殼聚糖和大蒜素復(fù)合涂膜處理可有效抑制葡萄的呼吸強(qiáng)度,控制失重率和腐爛率,且提高果實(shí)耐壓力,延長(zhǎng)貨架期[42]。Kumari等[43]還研究了殼聚糖和水楊酸結(jié)合處理荔枝果實(shí)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)處理組樣品的采后病害侵染率得到降低,延緩了荔枝的腐爛,保持果實(shí)品質(zhì)和營養(yǎng)成分。2.0%茶多酚與1.5%殼聚糖復(fù)合涂膜處理草莓,能明顯降低草莓的失重率、腐爛指數(shù)、呼吸強(qiáng)度,保持較好的感官品質(zhì)[44]。用不同濃度溶菌酶、殼聚糖和氯化鈣復(fù)配保鮮液對(duì)草莓進(jìn)行保鮮處理,能有效延長(zhǎng)草莓的貨架期,較好的保持其感官品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值[45]。

Aloevera蘆薈凝膠結(jié)合抗壞血酸涂膜處理草莓,與對(duì)照果實(shí)相比,處理可以延緩失重、硬度下降,維持維生素C、花青素等營養(yǎng)物質(zhì)含量以及抗氧化能力,延長(zhǎng)草莓果實(shí)貨架期,并且涂膜降低了好氧嗜溫菌、酵母和霉菌數(shù)[46]。

3 展望

目前天然保鮮劑已有多種專利產(chǎn)品,并在實(shí)踐中得到應(yīng)用,但仍存在諸多問題。例如,一些天然化合物,如精油等具有較大活性,往往會(huì)對(duì)果蔬產(chǎn)生負(fù)面影響的味道和氣味,甚至可能導(dǎo)致藥害,可以尋找適當(dāng)?shù)奈絼?以減弱或去除精油的氣味。此外,雖然某些天然保鮮劑的體外研究具有很好的效果,但是應(yīng)用于果蔬可能影響其生理代謝,而不能達(dá)到預(yù)期效果,可能需要一個(gè)合適的載體或介質(zhì)來解決。與動(dòng)物源和植物源相保鮮劑相比,微生物源保鮮劑具有生長(zhǎng)周期短、易培養(yǎng)、不受季節(jié)限制、易貯運(yùn)等諸多優(yōu)點(diǎn);但同時(shí),微生物及其代謝產(chǎn)物易隨周圍環(huán)境的變化而變化,因此,其穩(wěn)定性和純度便會(huì)受到影響。將不同保鮮方法或不同來源的保鮮劑復(fù)配通常能取得更優(yōu)的效果,而復(fù)配對(duì)產(chǎn)品的影響具有復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)性,因而其研究應(yīng)用難度也更大。為解決上述問題,一方面,需要提高天然保鮮劑的純度,減少雜質(zhì)成分對(duì)產(chǎn)品及對(duì)協(xié)同保鮮劑的影響;另一方面,對(duì)拮抗菌等生命活體,提高其抗性及耐受性,以適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境。

天然保鮮劑因其優(yōu)異特點(diǎn)已被廣泛接受并為國內(nèi)外研究者看好。雖然天然保鮮劑的機(jī)理、研究、應(yīng)用還不夠成熟,但是隨著安全、健康、環(huán)保的理念深入人心,天然保鮮劑前景光明。這激勵(lì)著人們積極探索,破解難題,而這不僅需要相關(guān)研究者的通力合作,也需要來自企業(yè)的聯(lián)合合作、社會(huì)上的支持。

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