蔣 寶JIANG Bao

(渭南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714026)

為提高果實(shí)采后貯藏質(zhì)量和新鮮度，在傳統(tǒng)保鮮技術(shù)的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)外學(xué)者長(zhǎng)期以來一直在尋找更加安全、經(jīng)濟(jì)、高效、便捷和環(huán)保的果實(shí)保鮮新技術(shù)和新方法。其中，臭氧(O3)處理技術(shù)因其在果實(shí)貯藏保鮮中表現(xiàn)出的突出優(yōu)點(diǎn)，已在果實(shí)貯藏的應(yīng)用中受到越來越多的重視并迅速發(fā)展。目前，臭氧處理技術(shù)已在葡萄[1-2]、蘋果[3-4]、梨[5-6]、獼猴桃[7-8]、木瓜[9-10]、草莓[11-12]、柑橘[13]、桑葚[14]、冬棗[15]29-30等20余種果實(shí)上被使用，但由于與該技術(shù)相配套的諸多關(guān)鍵問題還未解決，導(dǎo)致這項(xiàng)技術(shù)多數(shù)情況下還僅僅局限在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)使用。利用臭氧處理采后貯藏期的果實(shí)，它的效果主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：① 臭氧作為果實(shí)保鮮劑，具有殺菌防腐的作用；② 臭氧處理可以降解果實(shí)表面的農(nóng)藥殘留，提高果實(shí)的質(zhì)量安全；③ 臭氧可以預(yù)防和降解某些霉菌代謝所產(chǎn)生的真菌毒素；④ 臭氧能抑制果實(shí)采后呼吸等生理活動(dòng)，并氧化分解果實(shí)采后生理代謝所產(chǎn)生的催熟劑乙烯氣體，延遲果實(shí)衰老。本文旨在通過對(duì)當(dāng)前臭氧處理在果實(shí)采后應(yīng)用中取得的進(jìn)展及存在的問題進(jìn)行綜述，以期為其更好地應(yīng)用于采后果實(shí)的貯藏保鮮提供參考。

1 臭氧的性質(zhì)與產(chǎn)生

臭氧是氧氣的同素異形體，在常溫常壓下為無色氣體，當(dāng)其濃度較高時(shí)，呈淡藍(lán)色。臭氧化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，在水中極易分解，具有很強(qiáng)的氧化性，屬于廣譜、高效的殺菌消毒劑。同時(shí)，臭氧半衰期短(通常情況下僅為30～60 min)，可自行分解為氧氣，故不適于瓶裝貯存，只能現(xiàn)制現(xiàn)用。

目前，生產(chǎn)臭氧的方法主要有：電暈放電型的臭氧發(fā)生器法、電解法、放射化學(xué)法和紫外照射法[16]，這4種方法各有特點(diǎn)，但電暈放電型的臭氧發(fā)生器法具有耗能較低、氣源豐富、使用方便及臭氧產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)，是工業(yè)化合成臭氧的主要方法。

2 臭氧的貯藏保鮮機(jī)理

2.1 殺菌作用

臭氧氧化能力極強(qiáng)，能有效殺死各種微生物。臭氧能破壞微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，導(dǎo)致微生物的膜透性增加，胞內(nèi)物質(zhì)外泄；還可以使微生物細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)變性，促使微生物死亡[17]。

2.2 降解農(nóng)藥殘留

臭氧是強(qiáng)氧化劑，在水中臭氧可以發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的羥基和單原子氧，它們可進(jìn)一步分解水中的有機(jī)物質(zhì)。臭氧與果實(shí)表面的農(nóng)殘物質(zhì)反應(yīng)，生成水溶性化合物，所以利用臭氧來降解果實(shí)表面的農(nóng)殘是安全可行的，被認(rèn)為是未來解決果實(shí)表面農(nóng)殘的一項(xiàng)重要技術(shù)。

2.3 降解真菌毒素

真菌毒素是某些霉菌在生長(zhǎng)過程中產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，多數(shù)具有毒性，例如黃曲霉毒素B1、B2、G1和G2。它們主要存在于無花果、開心果和花生等含油量高的食物中，對(duì)人體健康造成嚴(yán)重威脅。臭氧可以通過自身的強(qiáng)氧化作用改變真菌毒素的分子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改變其生物活性，從而起到降解真菌毒素的作用[18]。

2.4 抑制新陳代謝

呼吸作用作為果實(shí)采后最主要的生理代謝活動(dòng)，一方面消耗果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，降低果實(shí)品質(zhì)，加快果實(shí)的衰老；另一方面隨著果實(shí)的逐漸衰老，乙烯不斷產(chǎn)生，同樣加速了果實(shí)的成熟，使果實(shí)變軟腐爛，新鮮度下降。而臭氧具備的強(qiáng)氧化能力，能迅速氧化分解果實(shí)自身產(chǎn)生的乙烯，從而抑制果實(shí)的新陳代謝，延遲果實(shí)的后熟，延長(zhǎng)果實(shí)的保鮮期。此外，臭氧也可以誘導(dǎo)果實(shí)表皮氣孔變小，降低水分的蒸騰作用，進(jìn)而降低果實(shí)的養(yǎng)分損耗[13-14]。

3 影響臭氧貯藏保鮮效果的主要因素

在果實(shí)采后貯藏保鮮過程中，影響臭氧貯藏保鮮效果的因素有多種，按照來源不同，主要可以分為三類：① 果實(shí)本身特點(diǎn)，即因果實(shí)品種、成熟度和硬度等的不同，對(duì)臭氧處理效果所造成的差異；② 果實(shí)貯藏條件差異，即臭氧處理前后果實(shí)貯藏環(huán)境的溫度、濕度、氧氣濃度及果實(shí)包裝方法和包裝材料不同所造成的差異；③ 臭氧處理方式的不同，包括臭氧處理的濃度、時(shí)長(zhǎng)、頻次及是否與其它保鮮技術(shù)相結(jié)合等。長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞著第三類因素開展了大量的研究，其中以臭氧處理濃度不同作為試驗(yàn)因子是目前研究的熱點(diǎn)。表1列舉了部分文獻(xiàn)中關(guān)于影響臭氧貯藏保鮮效果的因素。

4 臭氧處理對(duì)果實(shí)采后生理特性和貯藏品質(zhì)的影響

4.1 臭氧處理對(duì)果實(shí)采后生理特性的影響

4.1.1 呼吸作用 呼吸作用是果實(shí)采收貯運(yùn)過程中最重要的生理活動(dòng)之一，通常隨著呼吸作用的持續(xù)進(jìn)行和呼吸強(qiáng)度的增加，采后果實(shí)的品質(zhì)不斷下降，所以有效抑制采后果實(shí)的呼吸作用是延長(zhǎng)果實(shí)保鮮期，提高果實(shí)貯藏品質(zhì)的重要手段之一。葡萄果實(shí)經(jīng)一定濃度臭氧處理后，其呼吸速率較未處理對(duì)照果實(shí)顯著地降低[28]，類似研究結(jié)果在獼猴桃[8]、桑葚[20]、板栗[27]、冬棗[29]、黃花梨[30]和金橘[31]等果實(shí)上也已被證實(shí)。果實(shí)經(jīng)臭氧處理后其呼吸速率降低的原因可能是乙烯與其受體的結(jié)合受抑制，因而阻斷了乙烯誘導(dǎo)的生理生化反應(yīng)。

表1 影響臭氧貯藏保鮮效果的因素Table 1 Factors for affecting the preservation and storage effect of ozone

4.1.2 乙烯 內(nèi)源乙烯是果實(shí)在貯藏過程中釋放出的代謝產(chǎn)物。隨著內(nèi)源乙烯生成速率的增加，果實(shí)的衰老進(jìn)程加快[32]。有研究表明，臭氧處理可以抑制黃花梨[30]和哈密瓜[33]內(nèi)源乙烯的釋放。而Mei等[10]的研究結(jié)果又顯示，當(dāng)臭氧處理濃度>3.5 μL/L時(shí)，相對(duì)于未經(jīng)臭氧處理的對(duì)照樣品，經(jīng)臭氧處理的樣品在貯藏期其乙烯的釋放量增加，所以臭氧對(duì)果實(shí)乙烯釋放量的影響，與臭氧處理的濃度有密切關(guān)系。

4.1.3 相對(duì)電導(dǎo)率與丙二醛 細(xì)胞膜的完整性是果實(shí)維持細(xì)胞微環(huán)境和正常代謝的重要保障。但通常隨著果實(shí)貯藏期組織的后期衰老，細(xì)胞膜的完整性受到損壞，導(dǎo)致細(xì)胞正常功能受損，膜的通透性增加和胞內(nèi)電解質(zhì)外滲，引起果實(shí)提取液相對(duì)電導(dǎo)率逐步增加[34]。前人[35]研究表明，與未經(jīng)臭氧處理果實(shí)相比，經(jīng)適當(dāng)濃度臭氧處理后的沙糖橘在整個(gè)貯藏期都有較低的相對(duì)電導(dǎo)率。類似的結(jié)果在黃花梨[6,30]、獼猴桃[8]、冬棗[29]和金橘[30]等果實(shí)的研究中也有發(fā)現(xiàn)。說明臭氧處理能延緩果實(shí)的衰老，進(jìn)而延長(zhǎng)果實(shí)的保鮮期。

丙二醛(MDA)是植物組織中膜脂過氧化的主要產(chǎn)物之一，其含量是衡量植物體衰老程度的重要標(biāo)志。此外，植物組織中MDA含量通常與其相對(duì)電導(dǎo)率變化同步，即MDA含量越高，植物組織的相對(duì)電導(dǎo)率值也越大。對(duì)臭氧處理后的梨[6,29]、獼猴桃[8]、草莓[11]、葡萄[28]、金橘[31]和沙糖桔[35]等的研究證明了上述結(jié)論，同時(shí)也說明臭氧能抑制貯藏期果實(shí)組織的膜脂過氧化反應(yīng)，從而延緩組織的衰老進(jìn)程。

4.1.4 植物酶系統(tǒng) POD(過氧化物酶)、SOD(超氧化物岐化酶)、CAT(過氧化氫酶)、PPO(多酚氧化酶)和APX(抗壞血酸氧化酶)等是植物體內(nèi)的重要酶類，具有維持氧代謝平衡和保護(hù)細(xì)胞膜結(jié)果完整性等功能，因而與采后果實(shí)的成熟衰老密切相關(guān)。研究表明，適宜濃度的臭氧處理能使獼猴桃[8]、葡萄[28]、金橘[31]、血橙[36]和藍(lán)莓[37]等果實(shí)在貯藏期間維持較高的抗氧化酶POD、SOD和CAT活性，減輕果實(shí)的失重與腐爛，延緩果實(shí)的衰老。

PPO和APX是與采后果實(shí)中酚類物質(zhì)和抗壞血酸含量直接相關(guān)的調(diào)控酶。Mei等[10]對(duì)木瓜和章寧瑛等[37]對(duì)藍(lán)莓的研究均表明適宜濃度的臭氧處理可以抑制PPO和APX的下降，與張有林等[29]對(duì)冬棗和張海偉等[38]對(duì)藍(lán)莓的研究結(jié)論不一致，可能是研究者們選取的果實(shí)樣品貯藏時(shí)間和臭氧處理濃度不同所致。

4.2 臭氧處理對(duì)果實(shí)貯藏品質(zhì)的影響

4.2.1 可溶性固形物和總酸 可溶性固形物直接反映果實(shí)的成熟度和品質(zhì)狀況，而總酸則對(duì)果實(shí)的口味、pH和加工特性等具有重要的影響。通常把糖酸比作為衡量果實(shí)品質(zhì)和貯藏保鮮效果的指標(biāo)。對(duì)葡萄[2]、草莓[11]、桑葚[20]、樹莓[21]、無花果[24]、黃花梨[30]、血橙[36]和藍(lán)莓[37]等果實(shí)的研究表明，適宜濃度的臭氧處理可以推遲后熟型果實(shí)的后熟作用，并延緩后熟型和非后熟型果實(shí)的后期衰老過程；而李文生等[1]和齊馨等[28]對(duì)葡萄果實(shí)的研究結(jié)果表明，臭氧處理對(duì)果實(shí)的可溶性固形物含量變化無顯著影響。此外，臭氧處理能延緩草莓[11]、桑葚[20]和血橙[36]等果實(shí)在貯藏期間總酸的下降速率，而李珍等[2]對(duì)葡萄和蔣家偉等[30]對(duì)無花果的研究結(jié)果則與此相反。這些研究結(jié)果的差異可能是研究者們選取的果實(shí)樣品貯藏時(shí)間長(zhǎng)短與臭氧處理濃度不同所致。

4.2.2 硬度 硬度是衡量采后果實(shí)耐貯性的重要指標(biāo)之一。一般由于原果膠和纖維素等物質(zhì)的變化，果實(shí)采收后的硬度會(huì)隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸下降。適宜濃度的臭氧處理可以延緩葡萄[2,28]、草莓[11]、桑葚[20]、樹莓[24]、金橘[31]、血橙[36]、藍(lán)莓[37]、金苷[39]、蘋果[40]和河套蜜瓜[41]等果實(shí)硬度的下降速度。這可能與臭氧處理有助于抑制組織中原果膠和纖維素等的降解，維持果實(shí)細(xì)胞壁的完整性有關(guān)。

4.2.3 抗壞血酸 抗壞血酸又稱為VC，它是果實(shí)中一種重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其含量與變化是衡量果實(shí)采后保鮮效果的重要指標(biāo)。經(jīng)適宜濃度臭氧處理后的冬棗[15]31-33、黃花梨[30]、金柑[39]、巨峰葡萄[42]和無花果[43]等在貯藏期VC含量較對(duì)照下降速率減慢，Pérez等[44]對(duì)草莓的研究也獲得了相同結(jié)果。而李文生等[1]對(duì)紅提、夏黑、遼峰和玫瑰香4個(gè)品種葡萄的研究則表明，臭氧處理對(duì)上述品種葡萄貯藏期的VC含量變化沒有顯著影響。前后研究結(jié)果的差異可能是臭氧處理濃度不同所致。說明試驗(yàn)過程中，臭氧處理濃度過低，會(huì)造成試驗(yàn)效果不明顯；但臭氧濃度過大，則會(huì)加速果實(shí)在貯藏期VC的分解，故選取適宜濃度的臭氧來處理果實(shí)是影響試驗(yàn)效果的關(guān)鍵因素。

4.2.4 總酚與抗氧化能力 酚類物質(zhì)是果實(shí)中重要的功能性成分，與果實(shí)的品質(zhì)，尤其是果實(shí)的抗氧化能力密切相關(guān)。Ali等[9]和齊馨等[28]的研究分別表明，適宜濃度的臭氧處理有助于降低木瓜(1～16 d)和紅提葡萄(0～120 d)總酚含量的下降速度，并提高前者的抗氧化水平，Yeoh等[45]對(duì)鮮木瓜和Minas等[46]對(duì)獼猴桃的研究也獲得了相同的結(jié)論；而李文生等[1]對(duì)紅提葡萄(0～9 d)的研究則表明，臭氧處理對(duì)葡萄貯藏期總酚含量的變化沒有顯著影響，究其原因可能是不同試驗(yàn)的臭氧處理濃度與果實(shí)貯藏時(shí)間存在較大差異所致，所以適宜濃度的臭氧處理能有效提高果實(shí)貯藏過程中總酚含量，從而顯著抑制果肉膜脂過氧化的進(jìn)程。

4.3 臭氧處理對(duì)果實(shí)農(nóng)藥殘留的影響

果實(shí)采后的農(nóng)藥殘留是目前引起中國(guó)果品質(zhì)量安全的主要因素之一。臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，可與果實(shí)中殘留的大部分農(nóng)藥發(fā)生反應(yīng)，生成相應(yīng)的酸、醇或胺等可溶性物質(zhì)，因而用臭氧處理果實(shí)可以降低果實(shí)表面的農(nóng)殘含量[47-49]。徐維微[50]研究發(fā)現(xiàn)，8 mg/L的臭氧水處理可使草莓果實(shí)中多菌靈和百菌清殘留的降解率達(dá)85%以上；楊娟等[51]、王瓊等[52]和朱玲風(fēng)等[53]分別用臭氧處理馬水桔、哈密瓜和柑橘的研究表明，臭氧處理可以有效降低果實(shí)中有機(jī)磷和擬除蟲菊酯類農(nóng)藥殘留的含量，提高果實(shí)的采后貯藏品質(zhì)。

5 結(jié)語(yǔ)與展望

臭氧作為一項(xiàng)新的非熱殺菌技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用，而臭氧處理對(duì)果實(shí)采后生理特性和貯藏品質(zhì)的影響作用不可忽視。近20年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞著臭氧與果實(shí)品質(zhì)關(guān)系的研究取得了一定的成果，但仍存在一些尚待研究的內(nèi)容，主要包括：① 臭氧作為一種有毒氣體，在實(shí)際操作過程中需要提高處理技術(shù)的安全性；② 為了提高對(duì)臭氧處理檢測(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)進(jìn)一步加強(qiáng)檢測(cè)手段和分析技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化程度；③ 為不斷提高臭氧處理效果，需要進(jìn)一步確定臭氧的最佳使用濃度、處理時(shí)間和處理方式等；④ 臭氧處理對(duì)果實(shí)貯藏期感官品質(zhì)的影響。

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