薛友林,韓雙雙,張 鵬,李江闊,*,張 敏,李 冬

(1.遼寧大學輕型產業(yè)學院,遼寧沈陽 110036; 2.國家農產品保鮮工程技術研究中心(天津),農業(yè)農村部農產品貯藏保鮮重點實驗室, 天津市農產品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室,天津 300384; 3.桂林恭城豐華園食品有限公司,廣西桂林 542500)

柿(DiospyroskakiL.)隸屬柿樹科(Ebenaceae)柿屬植物,為多年生落葉果樹,原產于中國[1]。柿早在唐宋時期就得到大規(guī)模種植[2],至今栽培已有一千多年的歷史。柿果實成熟后色澤艷麗,口味甜美,營養(yǎng)價值高,含有很多人體所需的營養(yǎng)物質,如蛋白質、維生素、礦物質、鈣、磷等[3-5]。另外,柿果實還具有清熱潤肺,化痰止咳健脾等功效[6],在醫(yī)療方面和人們生活中具有很高的價值,深受消費者的喜愛。我國柿資源十分豐富,廣泛分布在全國各地,至2016年我國柿果實年產量就達396.9×104噸[7],其中河北、河南、山西、陜西、山東5個省份的柿產量占全國總產量的80%～90%,江西、四川、重慶等南方地區(qū)也有栽培,但產量較小[8]。

柿是一種典型的呼吸躍變型果實,在貯藏期間極易變軟[9]。目前我國采用的貯藏保鮮方式仍較為傳統(tǒng),包括:室內貯藏、露天貯藏、氣體貯藏和液體貯藏等,這些貯藏方法不能較好地延長柿果實的貯藏期還可能使果皮色澤發(fā)生變化,出現褐變腐爛等現象,嚴重影響果實的品質及市場價值[10]。盡管我國柿果實產量大,但貯藏技術落后,導致柿資源不能充分開發(fā)利用,因此采取適當的貯藏保鮮技術對柿果實采后品質及延長貯藏保鮮期極其重要。

本文對現有的柿果實貯藏保鮮技術進行綜述,分析各保鮮方法的特點,并對柿果實貯藏保鮮的研究方向進行展望,以期為我國柿果實保鮮產業(yè)的發(fā)展提供理論依據。

1 物理保鮮技術

1.1 低溫保鮮技術

低溫保鮮是指降低貯藏環(huán)境溫度,使得果實的呼吸作用和微生物的生命活動減弱,降低酶的生物活性,從而使果實在一定時間內保持營養(yǎng)品質,達到保鮮目的。王同陽[11]研究表明,將柿果實堆于室外秸稈上,霜凍后柿果充分凍結,一般可貯藏3個月,且柿果實的色澤,風味基本不變,但這種自然低溫凍藏方法,只適用于北方寒冷的地區(qū)。低溫冷藏方法在柿貯藏保鮮方面得到廣泛應用,該物理貯藏方法簡便有效,為了使柿果實貯藏期更長,該方法通常與其他保鮮方法共同使用。王成業(yè)等[12]表明,澀柿在溫度范圍為-1～0 ℃,CO2(或1%的O2)含量為15%～20%的條件下,貯藏 2～3 個月后柿果實澀味可以完全脫除,且較好的保持果實的硬度。占習娟等[13]以“牛心柿”為實驗試材,研究了60 d內柿果通過凍藏(-18 ℃)、冷庫貯藏(-1～0 ℃;HR:85%～90%)、液藏(2%的食鹽和0.5%的明礬)和冷藏(-1～1 ℃)+氣調貯藏(4%～7% CO2;3%～5% O2)4種貯藏方式,果實的可溶性固形物含量,果實硬度,呼吸強度等生理指標的變化情況,結果顯示,冷藏+氣調貯藏的處理方式效果最好,該方法與其他處理方式比較,可以更有效地抑制柿果的呼吸強度,保持果實的品質及果皮色澤,延長貯藏期限。但要注意的是果實在冷藏前必須進行預冷,使溫度降至5 ℃后逐漸降至0 ℃,否則會因溫度過低造成果實冷害而表現出病癥。

1.2 冰溫保鮮技術

冰溫保鮮技術是指將果蔬貯藏在0 ℃以下至各自的凍結點范圍內,使果蔬內部組織液未發(fā)生凍結的同時,果蔬細胞不受破壞仍處于活體的狀態(tài),這樣便有效抑制微生物的活動,起到保鮮的作用。周擁軍等[14]以方山柿為試材,比較研究了普通貯藏(1～2 ℃)與冰溫冷藏(-1～-2 ℃)兩種冷藏方式對柿果細胞壁物質代謝的影響,結果發(fā)現冰溫貯藏比普通冷藏更好的保持了果實的硬度,且在貯藏90 d時,冰溫貯藏的硬度是普通冷藏的硬度的1.66倍。魏寶東等[15]研究了磨盤柿在普通冷藏(-0.5～0.5 ℃)、冰溫貯藏(-0.5～-0.2 ℃)和冰溫結合1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)貯藏的情況下,柿果實品質變化情況。結果表明:冰溫結合1-甲基環(huán)丙烯貯藏品質>冰溫貯藏品質>普通冷藏品質,冰溫結合1-甲基環(huán)丙烯貯藏方法對柿果實的硬度及衰老軟化相關的酶活性具有最好的抑制效果。冰溫貯藏技術可以較好的保證果蔬品質,近年來備受研究人員關注,現該技術已應用于大量果蔬貯藏保鮮,但需要注意的是冰溫保鮮庫內流場波動小,控制精度高。

1.3 氣調保鮮技術

1.3.1 自發(fā)氣調貯藏(modified atmospere storage,MA)保鮮 MA是果蔬氣調貯藏保鮮的一種,貯藏機理是通過薄膜包裝果蔬,利用果蔬自身的呼吸代謝降低環(huán)境中O2含量提高CO2含量,進而延長果蔬生命活動。目前應用較多的薄膜有聚氯乙烯膜(polyvinyl chloride,PVC)、聚乙烯膜(polyethylene,PE)和聚烯烴膜(polyolefins,PO),MA貯藏保鮮效果與薄膜厚度及膜透氣性密切相關。李劼等[16]研究表明,在0.5～1.5 ℃的環(huán)境下貯藏甜柿,在貯藏45 d時,果實硬度已經下降7.8 kg/cm2,而使用聚乙烯膜包裝的甜柿硬果期可達60 d。李燦等[17]以尖柿為試材,研究發(fā)現MA貯藏方式對柿果的硬度下降具有一定抑制作用,還可以抑制多聚半乳糖醛酸酶、纖維素酶活性的升高,延緩果實軟化。Fahmy等[18]研究發(fā)現,使用MA貯藏運輸‘Jiro’ 果實,可以降低果實失重率,且在2 ℃貯藏時,顯著抑制柿果實冷害現象;在15 ℃貯藏時,延緩果實成熟衰老?，F今MA貯藏已廣泛應用于果蔬,且常與冷藏、脫澀劑、保鮮劑結合運用。

1.3.2 人工氣調貯藏(controlled atmosphere storage,CA)保鮮 CA貯藏是指在短時間內人工調控貯藏環(huán)境中的氧氣、二氧化碳或氮氣含量,從而達到抑制果實的呼吸作用,降低生命活動,延緩貯藏期的技術?；輦サ萚19]發(fā)現,在較高CO2濃度時,O2濃度不能低于3%,則能有效延長柿貯藏期。Arnal等[20]以‘Rojo Brillante’為試材,用90% N2+10% CO2和97% N2+空氣兩種氣調方式處理柿果實,結果表明,97% N2+空氣的處理在15 ℃貯藏‘Rojo Brillante’30 d仍能保證果實的品質,且在該種氣體環(huán)境下果實可進行無氧呼吸,產生的乙醇經氧化脫氫后,導致乙醛的產生與積累,乙醛再與柿單寧發(fā)生氧化縮和反應使可溶性單寧呈不溶狀態(tài),使?jié)断?從而不再需要脫澀處理。Park等[21]研究了不同濃度氣體成分對‘Fuyu’柿果實褐變病的影響,結果表明當氧氣濃度低于0.4%時,柿果的褐變率明顯提高。與其他貯藏保鮮方法相比,該法可有效去除澀柿果實的澀味,但在使用CA貯藏柿果時,應注意氣調環(huán)境的變化,氣體成分配比應協(xié)調,高濃度的CO2和N2都有助于柿果實的貯藏,但貯藏環(huán)境中氧氣濃度過低時,也會導致果實褐變率增高。

1.4 減壓保鮮技術

減壓保鮮技術是在氣調保鮮技術上的更進一步發(fā)展,是指抽出部分貯藏環(huán)境中的氣體,使壓力低于外界壓力,保持果蔬在低壓的環(huán)境中,使得果蔬呼吸強度減弱,乙烯的生成收到抑制,從而延緩果實衰老軟化。黃森等[22]將火柿和水柿置于聚乙烯袋內,進行減壓處理,測定貯藏期內各理化指標的變化,結果表明,減壓處理顯著抑制了果實衰老軟化,降低果膠甲酯酶、多聚半乳糖醛酸酶活性及乙烯生成量。周擁軍等[23]研究發(fā)現,貯藏壓力為50 kPa時,牛心柿衰老期比常壓下對照組明顯延后,柿果的呼吸作用,果膠脂酶(pectinesterase,PE)和多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase,PG)活性均降低,且VC的損失減少,可溶性固形物含量的增加減慢,但柿單寧含量變化不大。李江闊等[24]以磨盤柿為試材,發(fā)現減壓冷藏后果實的硬度比普通冷藏硬度值高,可溶性固形物含量低,且有效抑制多酚氧化酶活性的上升和超氧化物歧化酶活性下降,提高了柿果可滴定酸的含量。由以上研究表明,減壓貯藏可以延緩柿果實的成熟、衰老,且該法操作靈活方便、貯量大、效率高,但也存在著問題,減壓貯藏庫的建造費用高、產品易失水、研究范圍窄、技術研究單一。

1.5 臭氧保鮮技術

臭氧保鮮技術是指果蔬在入庫前通過臭氧氣體或臭氧水的強氧化性殺滅微生物,抑制果蔬病害的發(fā)生,延長果蔬的生命周期,達到保鮮的作用。楊紹艷等[25]以磨盤柿為試材,在溫度范圍為-0.5～0.5 ℃環(huán)境貯藏,用0.85和1.88 μL/L兩種濃度的臭氧分別處理柿果9 min和3 min,結果表明,冷藏加臭氧處理顯著抑制了磨盤柿的呼吸強度、多酚氧化酶和過氧化物酶的活性,有效保持了硬度,降低了可溶性單寧含量的變化;另外0.85 μL/L臭氧濃度處理柿果9 min比1.88 μL/L臭氧處理柿果3 min對柿果成熟衰老抑制作用更顯著。喬勇進等[26]研究發(fā)現,濃度為88.6～134 mg/m3的臭氧處理柿果能有效保持柿子的色澤,且在貯藏40 d時,柿果實的食用價值很高,臭氧處理柿果可以延緩果實衰老,減緩VC的流失。臭氧處理可降低果實代謝速率、安全無殘留,但在使用臭氧處理柿果實時,確定最佳臭氧濃度及處理時間,則會更有效的抑制果實衰老。

1.6 高壓靜電保鮮技術

高壓靜電技術是指在高壓靜電場的作用下,果蔬周圍產生一定量的負離子和臭氧。負離子利用其較強的穿透力,進入果蔬體內而抑制呼吸強度,延長生命活動;臭氧具有較強的氧化性,可以殺死果蔬表面的微生物,從而延長貯藏期,達到保鮮的目的。目前利用高壓靜電技術在草莓[27]、鴨梨[28]、豌豆莢[29]、黃瓜豇豆[30]和番茄[31]等果蔬均有研究,且該法可以較好的延長果蔬的貯藏期,保證其品質。但在柿果實貯藏保鮮方面應用較少。孫貴寶等[32]以磨盤柿為試材,用0、60和100 kV/m 3種電場的高壓靜電處理,結果顯示,高壓靜電處理柿果可以有效減少VC損失,抑制果實硬度降低,延緩果實衰老軟化。且柿果在60 kV/m的高壓靜電場下處理1 h,效果最好,在貯藏兩個半月時好果率仍能達到93%。Liu等[33]研究表明,高壓靜電處理柿果實后,降低了柿果實的失重率、硬度下降,抑制了丙二醛含量的產生和果膠甲酯酶的活性,延長柿果保質期。利用高壓靜電場處理果蔬具有操作簡單、無毒害、經濟實用等特點,但不能去除澀柿的澀味,因此在處理澀柿時,該法可以與CA貯藏相結合,這樣不僅延長果實貯藏期還可以達到脫澀的目的。

2 化學保鮮技術

2.1 1-MCP保鮮

1-甲基環(huán)丙烯是目前備受關注的一種乙烯受體抑制劑,其以不可逆的方式與乙烯受體蛋白結合,阻斷乙烯與受體結合,抑制果實的生理生化反應,從而達到保鮮的目的。Besada等[34]研究表明,Triumph和Rojo Brillante是西班牙主要栽培的柿果,在貯藏溫度為1 ℃,4%～5% O2+N2貯藏環(huán)境下,Rojo Brillante在貯藏60 d時,柿果內部開始出現冷害現象,當柿果用1-MCP預處理后,再貯藏于4%～5% O2+N2的環(huán)境中,發(fā)現經1-MCP處理可以延緩柿果內部軟化褐變現象;Triumph在經1-MCP處理后貯藏在該氣調環(huán)境下,貯藏期可達90 d,且硬度比其他貯藏方式硬度高,品質好。孟憲軍等[35]研究表明,在60 kPa壓力值時,濃度為1 μL/L的1-MCP處理效果較0.5 μL/L的1-MCP處理效果好,在貯藏75 d時,對照組硬度值下降了5.64 kg/cm2,而兩種濃度的1-MCP處理分別下降了3.51和3.06 kg/cm2,同時1-MCP處理顯著抑制了果實丙二醛、可溶性固形物、多酚氧化酶活性和膜相對透性的升高,保鮮鮮果顯著。張鵬等[36]以磨盤柿為試材,用兩種處理方式處理柿果實:1-MCP+PVC袋、1-MCP+真空包裝袋,觀察貯藏期果實的生理變化,發(fā)現1-MCP與真空包裝結合處理柿果貨架壽命可以延長14 d,且濃度為0.5～1 μL/L的1-MCP處理效果最佳。胡芳等[37]研究表明,0.5 μL/L的1-MCP處理能推遲呼吸躍變的出現,抑制呼吸強度和乙烯生成速率,且能較好的保持膜系統(tǒng)的完整性,延緩果實衰老軟化。劉成紅[38]、馬沖[39]、Li[40]等研究均表明1-MCP有效抑制了丙二醛含量及硬度、呼吸強度的變化,延緩了柿果實衰老。因此在貯藏柿果時,可以使其他貯藏方式與1-MCP相結合,則可以更顯著的保持果實的生理品質及質地品質。

2.2 Ca2+保鮮

Ca2+可以與果膠作用,形成交聯(lián)網狀結構,這種特殊的結構可以保持水果硬度,降低果實腐爛率。夏紅等[41]研究不同濃度的CaCl2溶液處理方柿,觀察柿果生理品質的變化,結果表明,1.5%和2.0%濃度的CaCl2對柿果采后硬度、還原糖的下降有一定抑制作用,可以延緩果實衰老,達到保鮮的目的。周瑞金等[42]研究表明,6% CaCl2處理牛心柿可以有效抑制硬度及可溶性固形物含量的降低,控制單寧含量的變化,延緩果實后熟和衰老進程。近幾年,CaCl2溶液處理美味獼猴桃[43]、藍莓[44]、‘金冠’蘋果[45]等果蔬均顯示出果實貯藏品質得到提高,延緩衰老軟化的作用。Naser等[46]考察了熱水和乳酸鈣處理對冷藏期間柿果實品質的影響,結果顯示,熱水與乳酸鈣共同作用于柿果實,不僅可以減少冷害現象,還可以保持果實硬度、減少失重率。維持果實的可溶性單寧含量和抗氧化能力。鈣溶液處理果實節(jié)約能源、方便有效,但當其濃度過高時,就會對果實造成生理病害,因此在用Ca2+溶液處理不同品種柿果時應注意濃度的控制或者與熱水處理方式相結合。

2.3 乙烯吸收劑保鮮

當柿果實成熟時,會有大量乙烯產生,進而使果實逐漸衰老軟化,因此利用乙烯吸收劑除去貯藏環(huán)境中的乙烯可以延緩果蔬的貯藏期限[47]。目前乙烯吸收劑主要是高錳酸鉀,通過其強氧化能力將乙烯氧化成乙醛,從而延緩果實衰老。陸勝民等[48]以吊紅柿子為試材,用乙烯吸收劑和赤霉素處理柿果,發(fā)現當二者同時處理柿果時,保鮮效果更加明顯,保持果實可溶性固形物、可滴定酸和單寧的含量,但在貯藏后期果實腐爛嚴重,可能是因為赤霉素浸液導致微生物侵染果實。黃森等[49]發(fā)現乙烯吸收劑可以較好的吸收貯藏環(huán)境中的乙烯,處理后火柿的呼吸作用降低,多聚半乳糖醛酸酶、果膠酯酶和纖維素酶的活性均降低,較好地保證了果實品質。乙烯吸收劑操作簡單,使用方便,且對果實貯后風味影響較小,進行這方面研究有一定的意義。

3 生物保鮮技術

3.1 微生物保鮮

微生物保鮮技術是指通過微生物自身菌體及產生的抗生素、溶霉菌等代謝產物抑制果蔬表面的病原菌生長的技術。目前,果蔬采后病害拮抗微生物應用最多的是酵母菌、芽孢桿菌和假單孢桿菌[50]。且已經用于貯藏保鮮蘋果、葡萄、草莓、獼猴桃、生菜等果蔬。微生物保鮮技術具有經濟、安全、無污染等優(yōu)勢,近幾年在果蔬貯藏方面得到廣泛應用,現該技術已成為防止果蔬腐爛變質的研究熱點。但目前微生物貯藏保鮮技術在柿果實方面的研究還尚不明確,因此該項技術值得進一步探討研究。

3.2 天然提取物保鮮

天然提取物保鮮技術是指從生物體內提取天然活性物質,該物質可以抑制果蔬表面的微生物活性,降低果蔬的生命活動,從而達到保鮮的目的。Wen-Tao等[51]實驗研究葡萄柚籽提取物對葡萄和柿子的保鮮作用,結果顯示,葡萄柚籽提取物含有大量的酚類化合物,具有較強的抗氧化活性,可以延緩果實內多酚氧化酶和過氧化物酶活性峰的出現,降低果實褐變率和腐爛率,保證果實品質,延長保質期。蜂膠是由蜜蜂分泌出的一種天然含有黃酮、可消毒殺菌成膜的天然物質,Ergun等[52]研究表明,在4 ℃條件下,用10%～20%(W/V)的蜂膠溶液處理柿果,可延緩果實硬度的下降,保證柿果的香氣和口味,延長保質期。天然提取物高效、安全、無污染,目前天然提取物貯藏保鮮果蔬技術在國內外得到廣泛應用,但在柿果實方面應用較少。

3.3 基因工程保鮮

基因工程保鮮技術是指根據果蔬遺傳特性,利用基因工程手段調節(jié)乙烯生物合成相關的酶和細胞壁降解酶的基因表達量[53-54],從而改變貯藏特性,延緩果蔬衰老,達到保鮮的目的。與乙烯合成相關的基因有?；o酶 A 氧化酶基因(ACO)、酰基輔酶A合成酶基因(ACS),乙烯合成的關鍵酶是乙酰輔酶A羧化酶基因(ACC)合成酶。ACO只有在ACS的協(xié)同表達作用下才能發(fā)揮作用,從而控制乙烯生成量[55]。劉永巨等[56]將ACC合成酶和氧化酶反義基因轉入日本甜柿,協(xié)同抑制乙烯的表達,增強柿果實的耐貯性。申曉鴻等[57]以次郎柿葉片為材料,用農桿菌介導法將次郎柿ACC合成酶的RNAi基因導入次郎柿中,獲得再生抗性植株,結果顯示有1.6%為陽性植株,這些植株中ACC合成酶的表達會受到抑制,乙烯生成速率降低,進而延緩果實成熟、衰老。目前,美國、日本等國能較好的利用基因工程技術保鮮果蔬,但我國在應用基因技術貯藏保鮮果蔬方面的研究還不夠透徹,因此應加強這方面的研發(fā)力度。

4 展望

柿果貯藏保鮮方法有很多,各種方法作用機理不盡相同,柿果貯藏方法又取決于柿子品種,因此在柿果貯藏時,應結合產區(qū)的柿果實際情況及氣候經濟條件來選取最佳貯藏方法。目前現有的柿果貯藏保鮮方法主要是:冷庫+氣調貯藏、化學保鮮劑貯藏,這些貯藏方法都是優(yōu)缺點共存,冷庫貯藏果蔬,易導致果蔬發(fā)生冷害現象;氣調貯藏方法安全、無污染,但低氧氣和高二氧化碳的氣體環(huán)境,易使某些品種柿果發(fā)生病變;化學保鮮劑貯藏果蔬,會有殘留或成本較高等。因此在以后的研究中,應在發(fā)揮最大保鮮作用的前提下,強化科研訓練,改進現有保鮮技術的缺點。同時,我國在柿果貯藏方面應大力發(fā)展生物保鮮技術,如:微生物保鮮技術、基因技術,另外應繼續(xù)研發(fā)高效無污染、低能節(jié)約資源的天然保鮮技術。并能有效的結合現有技術,揚長補短。

關于柿果貯藏保鮮的研發(fā)和優(yōu)化是一項系統(tǒng)而復雜的長期任務,文中所提到的貯藏保鮮技術有一定優(yōu)缺點,在發(fā)揮最大保鮮作用的同時不可避免的對柿果實產生些副作用,因此要達到最佳保鮮狀態(tài),從果實采摘到整個技術研發(fā)過程要不斷探索尋求最佳貯藏保鮮方法。