薛友林,韓雙雙,張 鵬,李江闊,*,張 敏,李 冬

(1.遼寧大學輕型產(chǎn)業(yè)學院,遼寧沈陽 110036; 2.國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心(天津),農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮重點實驗室, 天津市農(nóng)產(chǎn)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(chǎn)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(zhì),如蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)、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(chǎn)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(chǎn)量占全國總產(chǎn)量的80%～90%,江西、四川、重慶等南方地區(qū)也有栽培,但產(chǎn)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(nèi)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(xiàn)褐變腐爛等現(xiàn)象,嚴重影響果實的品質(zhì)及市場價值[10]。盡管我國柿果實產(chǎn)量大,但貯藏技術(shù)落后,導致柿資源不能充分開發(fā)利用,因此采取適當?shù)馁A藏保鮮技術(shù)對柿果實采后品質(zhì)及延長貯藏保鮮期極其重要。

本文對現(xiàn)有的柿果實貯藏保鮮技術(shù)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(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 物理保鮮技術(shù)

1.1 低溫保鮮技術(shù)

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(nèi)保持營養(yǎng)品質(zhì),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(jié),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(yīng)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(nèi)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(diào)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(jié)果顯示,冷藏+氣調(diào)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(zhì)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(xiàn)出病癥。

1.2 冰溫保鮮技術(shù)

冰溫保鮮技術(shù)是指將果蔬貯藏在0 ℃以下至各自的凍結(jié)點范圍內(nèi),使果蔬內(nèi)部組織液未發(fā)生凍結(jié)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(zhì)代謝的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)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(jié)合1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)貯藏的情況下,柿果實品質(zhì)變化情況。結(jié)果表明:冰溫結(jié)合1-甲基環(huán)丙烯貯藏品質(zhì)>冰溫貯藏品質(zhì)>普通冷藏品質(zhì),冰溫結(jié)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(guān)的酶活性具有最好的抑制效果。冰溫貯藏技術(shù)可以較好的保證果蔬品質(zhì),近年來備受研究人員關(guān)注,現(xiàn)該技術(shù)已應(yīng)用于大量果蔬貯藏保鮮,但需要注意的是冰溫保鮮庫內(nèi)流場波動小,控制精度高。

1.3 氣調(diào)保鮮技術(shù)

1.3.1 自發(fā)氣調(diào)貯藏(modified atmospere storage,MA)保鮮 MA是果蔬氣調(diào)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(yīng)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(guān)。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(jīng)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(xiàn)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(xiàn),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(xiàn)象;在15 ℃貯藏時,延緩果實成熟衰老?，F(xiàn)今MA貯藏已廣泛應(yīng)用于果蔬,且常與冷藏、脫澀劑、保鮮劑結(jié)合運用。

1.3.2 人工氣調(diào)貯藏(controlled atmosphere storage,CA)保鮮 CA貯藏是指在短時間內(nèi)人工調(diào)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(shù)?；輦サ萚19]發(fā)現(xiàn),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(diào)方式處理柿果實,結(jié)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(zhì),且在該種氣體環(huán)境下果實可進行無氧呼吸,產(chǎn)生的乙醇經(jīng)氧化脫氫后,導致乙醛的產(chǎn)生與積累,乙醛再與柿單寧發(fā)生氧化縮和反應(yīng)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(jié)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(yīng)注意氣調(diào)環(huán)境的變化,氣體成分配比應(yīng)協(xié)調(diào),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(shù)

減壓保鮮技術(shù)是在氣調(diào)保鮮技術(shù)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(nèi),進行減壓處理,測定貯藏期內(nèi)各理化指標的變化,結(jié)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(xiàn),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(xiàn)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(chǎn)品易失水、研究范圍窄、技術(shù)研究單一。

1.5 臭氧保鮮技術(shù)

臭氧保鮮技術(shù)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(jié)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(xiàn),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(shù)

高壓靜電技術(shù)是指在高壓靜電場的作用下,果蔬周圍產(chǎn)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(nèi)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(shù)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(zhì)。但在柿果實貯藏保鮮方面應(yīng)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(jié)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(chǎn)生和果膠甲酯酶的活性,延長柿果保質(zhì)期。利用高壓靜電場處理果蔬具有操作簡單、無毒害、經(jīng)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(jié)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(shù)

2.1 1-MCP保鮮

1-甲基環(huán)丙烯是目前備受關(guān)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(jié)合,阻斷乙烯與受體結(jié)合,抑制果實的生理生化反應(yīng),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(nèi)部開始出現(xiàn)冷害現(xiàn)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(xiàn)經(jīng)1-MCP處理可以延緩柿果內(nèi)部軟化褐變現(xiàn)象;Triumph在經(jīng)1-MCP處理后貯藏在該氣調(diào)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(zhì)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(xiàn)1-MCP與真空包裝結(jié)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(xiàn),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(jié)合,則可以更顯著的保持果實的生理品質(zhì)及質(zhì)地品質(zhì)。

2.2 Ca2+保鮮

Ca2+可以與果膠作用,形成交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),這種特殊的結(jié)構(gòu)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(zhì)的變化,結(jié)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(zhì)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(zhì)的影響,結(jié)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(xiàn)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(yīng)注意濃度的控制或者與熱水處理方式相結(jié)合。

2.3 乙烯吸收劑保鮮

當柿果實成熟時,會有大量乙烯產(chǎn)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(xiàn)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(xiàn)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(zhì)。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(shù)

3.1 微生物保鮮

微生物保鮮技術(shù)是指通過微生物自身菌體及產(chǎn)生的抗生素、溶霉菌等代謝產(chǎn)物抑制果蔬表面的病原菌生長的技術(shù)。目前,果蔬采后病害拮抗微生物應(yīng)用最多的是酵母菌、芽孢桿菌和假單孢桿菌[50]。且已經(jīng)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(shù)具有經(jīng)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(yīng)用,現(xiàn)該技術(shù)已成為防止果蔬腐爛變質(zhì)的研究熱點。但目前微生物貯藏保鮮技術(shù)在柿果實方面的研究還尚不明確,因此該項技術(shù)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(shù)是指從生物體內(nèi)提取天然活性物質(zhì),該物質(zhì)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(jié)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(nèi)多酚氧化酶和過氧化物酶活性峰的出現(xiàn),降低果實褐變率和腐爛率,保證果實品質(zhì),延長保質(zhì)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(zhì),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(zhì)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(shù)在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用,但在柿果實方面應(yīng)用較少。

3.3 基因工程保鮮

基因工程保鮮技術(shù)是指根據(jù)果蔬遺傳特性,利用基因工程手段調(diào)節(jié)乙烯生物合成相關(guān)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(guān)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(guān)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(zhuǎn)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(nóng)桿菌介導法將次郎柿ACC合成酶的RNAi基因?qū)氪卫墒林?獲得再生抗性植株,結(jié)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(shù)保鮮果蔬,但我國在應(yīng)用基因技術(shù)貯藏保鮮果蔬方面的研究還不夠透徹,因此應(yīng)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(yīng)結(jié)合產(chǎn)區(qū)的柿果實際情況及氣候經(jīng)濟條件來選取最佳貯藏方法。目前現(xiàn)有的柿果貯藏保鮮方法主要是:冷庫+氣調(diào)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(xiàn)象;氣調(diào)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(yīng)在發(fā)揮最大保鮮作用的前提下,強化科研訓練,改進現(xiàn)有保鮮技術(shù)的缺點。同時,我國在柿果貯藏方面應(yīng)大力發(fā)展生物保鮮技術(shù),如:微生物保鮮技術(shù)、基因技術(shù),另外應(yīng)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(shù)。并能有效的結(jié)合現(xiàn)有技術(shù),揚長補短。

關(guān)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(wù),文中所提到的貯藏保鮮技術(shù)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(chǎn)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(shù)研發(fā)過程要不斷探索尋求最佳貯藏保鮮方法。