王娟紫,喬勇進(jìn),王春芳,劉晨霞,鐘耀廣

1(上海海洋大學(xué) 食品學(xué)院,上海,201306)2(上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品保鮮加工研究中心,上海,201403) 3(上海農(nóng)產(chǎn)品保鮮加工工程技術(shù)研究中心,上海,201403)

糯玉米(ZeamaysL.sinensisKulesh),又稱蠟質(zhì)玉米或黏玉米,是玉米第9條染色體上基因發(fā)生隱形突變而形成的一種特殊玉米類型[1]。鮮食糯玉米營(yíng)養(yǎng)豐富,包括淀粉、糖、蛋白質(zhì)、維生素和微量元素鐵、鈣等物質(zhì),且不含膽固醇[2]。最重要的是,鮮食糯玉米是一種全谷物食品,玉米果皮的柔嫩使其食用舒適,使玉米攝入成為增加膳食纖維、微量元素和維生素含量的有效途徑,未成熟的玉米籽粒作為一種新的功能性食品加工原料,在開發(fā)適合人類食用的全谷物食品和營(yíng)養(yǎng)干預(yù)食品方面有巨大開發(fā)前景[3]。

一個(gè)多世紀(jì)以來,鮮食糯玉米在東南亞和東亞廣泛種植[4]。在美國(guó)20.23萬hm2的土地上每年大約生產(chǎn)203.2萬t糯玉米[5]。中國(guó)是鮮食糯玉米的資源大國(guó),據(jù)2019年數(shù)據(jù)顯示,中國(guó)鮮食糯玉米種植面積已增加到134多萬hm2[6]。目前,糯玉米作為一種新鮮蔬菜,大量出現(xiàn)在歐洲和美國(guó)市場(chǎng),以罐裝玉米粒、冷凍玉米粒和冷凍玉米穗的形式出售[7]。因其黏性、耐嚼的質(zhì)地、味道和營(yíng)養(yǎng)在中國(guó)、韓國(guó)、越南、老撾、緬甸和泰國(guó)等國(guó)家廣泛消費(fèi)[8]。隨著人們消費(fèi)理念的轉(zhuǎn)變,鮮食糯玉米的銷量將不斷增加。

然而鮮食糯玉米收獲后籽粒呼吸依然旺盛,在自然條件下存放時(shí)品質(zhì)易發(fā)生劣變,使鮮食糯玉米的市場(chǎng)流通與保障受到極大限制[9-10]。為滿足人們對(duì)鮮食糯玉米的需求,解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展技術(shù)短板,尋找有效的鮮食糯玉米采后保鮮方法顯得尤為迫切。本文對(duì)鮮食糯玉米采后生理及品質(zhì)變化與影響其貯藏的因素進(jìn)行研究分析,系統(tǒng)總結(jié)鮮食糯玉米的保鮮技術(shù),為鮮食糯玉米采后研究與技術(shù)應(yīng)用提供理論參考和技術(shù)借鑒。

1 鮮食糯玉米的采后生理及品質(zhì)變化

鮮食糯玉米是一種籽粒含水率可高達(dá)60%～65%[1]、組織鮮嫩、采后呼吸作用旺盛的易腐農(nóng)產(chǎn)品,嚴(yán)重影響鮮食糯玉米的保質(zhì)期和采后食用品質(zhì)[10]。鮮食糯玉米的采后生理及品質(zhì)變化主要與籽粒中的水分、蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素及揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化及玉米籽粒嫩度的改變有關(guān)。

1.1 水分

水分是鮮食糯玉米籽粒中的重要成分,在貯藏過程中水分的流失會(huì)導(dǎo)致鮮食糯玉米的質(zhì)量和新鮮度的下降。在一定范圍內(nèi),鮮食糯玉米品質(zhì)與含水量呈正相關(guān)[11]。疏松且具有較大葉表面積的苞葉組織在常溫下極易失水,帶苞葉貯藏的鮮食糯玉米的水分變化首先表現(xiàn)為苞葉失水,后形成由籽粒向苞葉擴(kuò)散的水分梯度,使籽粒含水量迅速下降,導(dǎo)致鮮食糯玉米品質(zhì)劣化,加速其衰老進(jìn)程[12]。徐瑞[13]研究發(fā)現(xiàn),由于蒸騰作用,鮮食糯玉米在貯藏過程中水分含量呈下降趨勢(shì)。含水量下降超過5%,將使鮮食糯玉米失去風(fēng)味價(jià)值[12]。

1.2 蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)含量的多少是評(píng)價(jià)鮮食玉米的重要指標(biāo)。有學(xué)者認(rèn)為,貯藏期間蛋白質(zhì)的變化主要表現(xiàn)為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和類型等方面的改變[14]。徐瑞[13]研究發(fā)現(xiàn),鮮食糯玉米貯藏期間總蛋白質(zhì)含量穩(wěn)定在3%～4.5%,貯藏前后無顯著差異。與孫瑞[15]的研究結(jié)果一致,在乳熟期采收的鮮食糯玉米,貯藏過程中籽粒粗蛋白含量變化不大。而董宗宗[10]的研究表明,鮮食糯玉米的可溶性蛋白含量在貯藏前2 d短暫上升,后呈波動(dòng)變化。

1.3 碳水化合物

新鮮糯玉米的甜味和黏性等食用品質(zhì),與碳水化合物的含量、組成和空間結(jié)構(gòu)直接相關(guān),并受碳水化合物代謝酶活動(dòng)的影響。淀粉是影響鮮食糯玉米黏糯口感的主要物質(zhì)[10]。籽粒中淀粉的主要化學(xué)成分包括直鏈淀粉、支鏈淀粉及一些保留這2種組分特征的中間物質(zhì),淀粉的功能特性與支鏈淀粉、直鏈淀粉含量和支鏈長(zhǎng)度的分布有關(guān)[16]。支鏈淀粉主要由可溶性淀粉合成酶和淀粉分支酶合成,直鏈淀粉主要由束縛態(tài)淀粉合成酶合成[17]。直鏈淀粉是直鏈或微支鏈分子,而支鏈淀粉是高支鏈分子[18]。常溫下短期貯藏的糯玉米,淀粉含量一般隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加,受基因型的影響較大;支鏈淀粉的平均鏈長(zhǎng)分布隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而增加[19]。

可溶性糖與鮮食糯玉米的甜度密切相關(guān),是評(píng)價(jià)鮮食糯玉米食用品質(zhì)的重要指標(biāo),影響了鮮食玉米食用品質(zhì)[20]。鮮食玉米穗含糖量高,采后的糖代謝途徑主要是蔗糖和淀粉之間的相互轉(zhuǎn)化[7]。由于采收后的鮮食糯玉米果穗將無法獲得由葉片轉(zhuǎn)運(yùn)的蔗糖供給,玉米籽粒的呼吸作用使其可溶性糖含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸下降,這是采后貯藏品質(zhì)降低的一個(gè)重要原因。

支鏈淀粉和可溶性糖的含量分別決定鮮食糯玉米的糯性和甜度[20]。鮮食糯玉米采后初期,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),淀粉含量增加,可溶性糖含量下降,淀粉代謝動(dòng)態(tài)平衡中此時(shí)合成代謝占據(jù)主導(dǎo)地位[21]。低溫貯藏鮮食糯玉米有助于抑制蔗糖轉(zhuǎn)化為果糖和葡萄糖、果糖和葡萄糖轉(zhuǎn)化為直鏈淀粉、直鏈淀粉轉(zhuǎn)化為支鏈淀粉的進(jìn)程,從而提高鮮食糯玉米的食用品質(zhì)[1]。

1.4 維生素

鮮食糯玉米富含維生素C,是人體必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[10]。然而,維生素C極易流失。研究表明,糯玉米籽粒中維生素C含量隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而大幅下降;貯藏溫度影響維生素C的流失速度,低溫貯藏有助于延緩維生素C的流失[15]。鮮食糯玉米中也富含維生素E和類胡蘿卜素,由于類胡蘿卜素的高度不穩(wěn)定性和易氧化性,在采后貯藏過程中類胡蘿卜素含量也有所下降[10]。

1.5 揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)

揮發(fā)性風(fēng)味是評(píng)價(jià)鮮食糯玉米食用品質(zhì)的重要指標(biāo)。吳建平等[22]研究表明,鮮食糯玉米典型的脂香、蠟香與其他類型玉米具有的果香有明顯區(qū)別;在鮮食糯玉米中可檢測(cè)到11種揮發(fā)性成分,其中己醛和己醇的含量比例最高,熱處理后醛醇含量明顯下降。在鮮食糯玉米揮發(fā)性成分與香氣變化的研究中, 發(fā)現(xiàn)主要揮發(fā)性成分為來自脂肪氧合酶途徑的己醛和己醇[23]。鮮食糯玉米的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)會(huì)隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)不斷減少[10]。

1.6 嫩度

嫩度是影響鮮食糯玉米感官品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo),苯丙烷途徑誘導(dǎo)的次生細(xì)胞壁木質(zhì)化是造成鮮食糯玉米采后嫩度下降的主要原因[2]。組織木質(zhì)化是鮮食糯玉米采后應(yīng)對(duì)逆境脅迫的一種應(yīng)激現(xiàn)象,果蔬在遭受脅迫之后會(huì)刺激苯丙烷代謝,從而改變木質(zhì)素及其組分含量[24]。龔魁杰等[25]采用ClO2殺菌復(fù)合殼聚糖涂膜處理鮮食糯玉米,發(fā)現(xiàn)此處理能降低苯丙烷代謝水平,減少玉米貯藏期間的木質(zhì)素積累,從而保持鮮食糯玉米的柔嫩口感。此外,采后鮮食糯玉米大量失水,會(huì)造成細(xì)胞萎縮變薄,細(xì)胞結(jié)構(gòu)致密,從而造成嫩度下降[26]。

2 影響鮮食糯玉米貯藏的因素

鮮食糯玉米采后品質(zhì)受貯藏條件的影響,且主要集中在貯藏溫度、貯藏濕度、氣體組成三方面。此外,采后病蟲害也是影響鮮食糯玉米貯藏的關(guān)鍵因素。

2.1 貯藏溫度

貯藏溫度與鮮食糯玉米貯藏品質(zhì)密切相關(guān)。低溫能有效抑制鮮食糯玉米果穗的呼吸生理和蒸騰生理。溫度還會(huì)通過影響與糖代謝相關(guān)酶的活性,造成鮮食糯玉米可溶性糖及淀粉含量變化。王浩等[27]通過測(cè)定不同貯藏溫度(5、15、25 ℃)下鮮食糯玉米貯藏期淀粉含量與相關(guān)酶活性的變化,結(jié)果表明,貯藏溫度對(duì)鮮食糯玉米中淀粉含量變化影響顯著,5 ℃是鮮食糯玉米貯藏的理想溫度。

2.2 貯藏濕度

貯藏環(huán)境相對(duì)濕度的變化會(huì)影響果蔬采后水分含量變化和果皮組織內(nèi)水分運(yùn)動(dòng),進(jìn)一步影響其形態(tài)和結(jié)構(gòu)變化[28]。高濕環(huán)境有利于減緩水分流失,低濕環(huán)境會(huì)使水分含量下降[13]。研究表明,甜糯玉米在貯藏溫度0～5 ℃,相對(duì)濕度80%～95%的環(huán)境下,保鮮效果較好,濕度過低影響口感,而濕度過高則易滋生微生物[29]。因此,適宜的環(huán)境濕度有利于減少貯藏期間糯玉米的水分流失,維持其貯藏品質(zhì)。

2.3 氣體組成

通過改變氣體環(huán)境組分能抑制果蔬呼吸作用,降低植物機(jī)體生理生化反應(yīng),減少內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)素?fù)p耗,從而延長(zhǎng)果蔬貯藏期[30]。龔魁杰等[31]利用硅窗袋對(duì)袋內(nèi)的氣體濃度進(jìn)行調(diào)節(jié),結(jié)果表明,CO2濃度為3%～5%,O2濃度為8%～10%時(shí),較適合鮮食糯玉米的貯藏。貯藏環(huán)境中的氣體組成與害蟲的生長(zhǎng)與霉菌的代謝繁殖關(guān)系密切,通過改變各氣體濃度可以達(dá)到防治害蟲、抑制霉菌生長(zhǎng)的目的[13]。

2.4 采后病蟲害

穗腐病是糯玉米生長(zhǎng)后期的主要病害之一,該病菌首先通過侵染根部,然后經(jīng)莖侵染穗部,影響鮮食糯玉米采后品質(zhì)[10]。谷物螟成蟲鉆入玉米殼、玉米棒或籽粒中,形成大量蟲洞,在鮮食糯玉米采后前期貯藏時(shí)依然存活于玉米鮮穗中,其生理活動(dòng)將影響玉米貯藏品質(zhì)[32]。選擇無病蟲害污染的鮮食糯玉米并對(duì)鮮食糯玉米進(jìn)行合理貯藏對(duì)維持其貯藏品質(zhì)至關(guān)重要。

3 鮮食糯玉米保鮮方法

鮮食糯玉米作為一種備受人們歡迎的農(nóng)產(chǎn)品,不僅需求量越來越大,人們對(duì)其品質(zhì)的要求也越來越高。鮮食糯玉米的保鮮方法主要有低溫保鮮、熱處理保鮮、氣調(diào)保鮮、輻照保鮮、化學(xué)保鮮、生物保鮮等。

3.1 低溫保鮮

低溫保鮮包括預(yù)冷、冷藏(0～10 ℃)、冰溫(食品的凍結(jié)點(diǎn)溫度)、冷凍(-18 ℃及以下)[13]4種方式。預(yù)冷是保持鮮食糯玉米品質(zhì)的重要環(huán)節(jié),主要目的是迅速將新鮮玉米穗溫度降低到適宜溫度,從而延緩其新陳代謝進(jìn)程,更好維持鮮穗品質(zhì)。采收后的糯玉米穗必須及時(shí)采取預(yù)冷措施,防止堆積發(fā)熱。

冷藏可以通過保持較低的呼吸率,降低新陳代謝導(dǎo)致的物質(zhì)消耗。研究表明,采后0 ℃低溫貯藏鮮食糯玉米穗與25 ℃室溫貯藏相比,低溫處理可溶性糖轉(zhuǎn)化緩慢,可有效抑制鮮食糯玉米穗的呼吸強(qiáng)度,從而延長(zhǎng)鮮食糯玉米的可食用期[33]。

鮮食糯玉米速凍加工技術(shù)是將鮮穗置于-40～-30 ℃條件下,短時(shí)間內(nèi),使籽粒細(xì)胞中的水分迅速凍結(jié),形成的冰晶直徑小于100 μm且均勻分布在細(xì)胞組織中,在低溫凍藏條件下能更好地保證鮮食糯玉米的食用品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。劉洪明等[34]以墾黏1號(hào)為試材,結(jié)果表明,速凍溫度在-45～-30 ℃時(shí)速凍效果最好,速凍后的糯玉米穗在-18 ℃冷凍條件下可安全貯存9～12個(gè)月。

3.2 熱處理保鮮

熱處理是指對(duì)采后果蔬進(jìn)行適當(dāng)溫度的處理,以殺滅或抑制致病微生物的活動(dòng),是一種無毒、安全有效的糯玉米采后保鮮方式[35]。應(yīng)用于糯玉米的常見熱處理方式包括常壓蒸汽處理、熱水處理、微波處理等[36]。何余堂等[37]研究表明,在熱燙溫度85 ℃條件下處理時(shí)間120 s,鮮食糯玉米水分含量為63.6%,顯著高于對(duì)照組的61.3%,具有顯著的保鮮效果。

3.3 氣調(diào)保鮮

氣調(diào)包裝是通過調(diào)節(jié)貯藏環(huán)境中 O2和 CO2濃度來調(diào)節(jié)呼吸強(qiáng)度和控制酶的活性,從而降低果蔬的衰老速率[10]。最常用的氣體有 O2、CO2和N2,其他氣體如氦氣、氬氣等稀有氣體和N2O 等也可應(yīng)用于氣調(diào)包裝[38]。張軼斌等[39]分別采用真空、空氣、N2和CO2對(duì)采后鮮食糯玉米進(jìn)行包裝,結(jié)果表明,白糯玉米經(jīng)充N2殺菌處理后,貯存 90 d仍能保持其口感及香氣。合適的包裝材料可以隔絕空氣,維持包裝內(nèi)環(huán)境濕度,升高CO2濃度并降低O2濃度,從而降低呼吸速率[13]。

3.4 輻照保鮮

輻照保鮮主要依靠適宜劑量的紅外線、X射線、紫外線等電離射線對(duì)果蔬進(jìn)行輻照來達(dá)到保鮮效果[40]。食品輻照的輻射劑量為 0.1～1 kGy 時(shí),具有延緩成熟、抑制發(fā)芽、殺滅害蟲的作用;輻射劑量為1～10 kGy 時(shí),可以減少腐敗微生物、非孢子形成的病原體;劑量大于10 kGy 時(shí),可以將病原體減少到不育的程度[41]。何余堂等[42]對(duì)鮮食糯玉米采用以脈沖能量300 J,閃照32次的工藝條件與紫外輻照2 min對(duì)鮮食糯玉米進(jìn)行保鮮,發(fā)現(xiàn)脈沖強(qiáng)光和紫外輻照處理均可有效抑制水分散失,能更好保持色、香、味等感官品質(zhì)。

3.5 化學(xué)保鮮

殺菌劑可以分解毒素,抑制有害微生物生長(zhǎng)[13]。研究表明,在果蔬表面涂覆防腐化合物,可以在果蔬周圍創(chuàng)造一種改良的氣調(diào)環(huán)境來降低呼吸速率,從而保持果實(shí)品質(zhì)[43]。董宗宗[10]研究表明,臭氧處理鮮食糯玉米可降低玉米穗呼吸強(qiáng)度,使可溶性糖含量仍保持在較高水平,與對(duì)照組相比,90 mg/m3臭氧處理的鮮食糯玉米質(zhì)量損失降低了0.56%,有利于保證玉米貯藏過程中的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì),此外,135 mg/m3臭氧處理也能有效抑制禾谷鐮孢病菌孢子萌發(fā)率和孢子產(chǎn)量,具有良好的抑菌作用。

3.6 生物保鮮

生物保鮮劑組成多樣,各種保鮮劑功能有所不同,如殼聚糖具有良好的成膜和保濕性能,茶多酚具有抗氧化作用。多種保鮮劑復(fù)合保鮮能夠結(jié)合不同保鮮劑的特點(diǎn),以達(dá)到延長(zhǎng)鮮食糯玉米貯藏期的效果。張曉莉等[44]研究表明,主要由殼聚糖、花粉多糖、茶多酚配制的復(fù)合生物保鮮劑可有效地抑制鮮食糯玉米的水分損失及營(yíng)養(yǎng)成分損失,并保持鮮食糯玉米的色澤、氣味等其他感官品質(zhì)。

4 結(jié)論與展望

鮮食糯玉米因其營(yíng)養(yǎng)豐富、口感獨(dú)特深受人們歡迎,但如何維持鮮食糯玉米采后品質(zhì),減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損耗是鮮食糯玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需解決的重要研究?jī)?nèi)容。目前,應(yīng)用于鮮食糯玉米的貯藏保鮮技術(shù)主要包括速凍加工、氣調(diào)貯藏及生物保鮮等,各項(xiàng)貯藏保鮮技術(shù)均在一定程度上維持了鮮食糯玉米的品質(zhì),側(cè)重點(diǎn)有所分別,如速凍加工技術(shù)可實(shí)現(xiàn)鮮食糯玉米的常年供應(yīng),適合長(zhǎng)期保存;氣調(diào)貯藏能最大程度地保持鮮食糯玉米的風(fēng)味;生物保鮮技術(shù)來源天然、綠色環(huán)保。此外,還有很多新型果蔬保鮮技術(shù)如冰溫貯藏、低壓靜電場(chǎng)貯藏保鮮等還未應(yīng)用到鮮食糯玉米的貯藏研究中。如何設(shè)計(jì)利用多種新型保鮮技術(shù)綜合使用來維持鮮食糯玉米的采后保鮮品質(zhì)已成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。在今后的研究中,應(yīng)深入開發(fā)綠色、安全、天然、高效的鮮食糯玉米保鮮新方法,有效推動(dòng)鮮食糯玉米產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。