圣女果保鮮技術(shù)研究進展

田　華，韓慢慢，陳樂玲

(信陽師范學院生命科學學院，河南信陽 464000)

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圣女果保鮮技術(shù)研究進展

田華，韓慢慢，陳樂玲

(信陽師范學院生命科學學院，河南信陽 464000)

本文綜述了圣女果的保鮮技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,對圣女果保鮮常用的物理保鮮法、化學保鮮法及涂膜保鮮法做了詳細介紹,并簡要提及了采后冷熱處理、臭氧處理及加減壓處理等保鮮技術(shù),對目前圣女果保鮮中存在的問題進行了簡要分析,其目的是為今后更深入的研究和探討提供參考與借鑒。

圣女果,保鮮技術(shù),品質(zhì)

圣女果又名櫻桃番茄、珍珠小番茄,原產(chǎn)于熱帶,果型較小,水分較多,其維生素含量比普通番茄高,還含有谷胱甘肽和番茄紅素等防癌抗癌物質(zhì),深受廣大消費者青睞,被聯(lián)合國糧農(nóng)組織列為優(yōu)先推廣的果蔬之一[1]。但圣女果屬于呼吸躍變型果實,其在貯藏、運輸和銷售等環(huán)節(jié)中容易出現(xiàn)失水萎蔫,褐變并腐爛,大大降低了其商品、食用及藥用價值,極大地影響了貨架期[2]。隨著圣女果工業(yè)化生產(chǎn)的推進,延長圣女果的保鮮期提高保鮮品質(zhì)成為拉長圣女果產(chǎn)業(yè)鏈的關鍵。目前圣女果的保鮮方法主要有物理保鮮法,化學保鮮法、單一或復合涂膜保鮮法,以及采后冷熱處理、輻射處理、臭氧、加減壓處理等。因此,本文對圣女果保鮮技術(shù)進行綜述,簡要介紹保鮮機理,幫助人們了解圣女果保鮮的新技術(shù),從而提高圣女果種植的經(jīng)濟效益,為圣女果采后無公害保鮮提供技術(shù)參考。

1　圣女果采光后貯藏期間物質(zhì)代謝變化

圣女果是呼吸躍變型果蔬,采摘后雖然其營養(yǎng)來源被切斷,但其代謝活動并未停止,并且在常溫下采摘后的圣女果很快進入呼吸躍變期,出現(xiàn)明顯的呼吸高峰,致病微生物的侵染導致圣女果細胞組織發(fā)生錯綜復雜的生理生化反應,加速圣女果衰老[3]?？偟膩碚f,在圣女果衰老過程中,圣女果葉綠體功能逐漸喪失,導致圣女果果實由綠色變?yōu)榘咨Ｊヅz轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄怨z酸,并進一步水解成糖,導致果實硬度下降,圣女果組織超氧化物歧化酶(SOD)活性降低,過氧化物酶(POD)和多聚半乳糖醛酸酶(PG)活力升高[4]。隨著膜脂過氧化作用,丙二醛(MAD)含量提高,加速圣女果的衰老,最終導致品質(zhì)下降,經(jīng)濟損失加大。因此,對圣女果保鮮來說,最根本的措施就是延緩圣女果的衰老進程,推遲其呼吸躍變期,從而延長貯藏壽命。

2　圣女果的常規(guī)保鮮措施

近年來,圣女果保鮮技術(shù)的研究與創(chuàng)新得到了快速發(fā)展?？偟膩碚f,低溫、低氧、高二氧化碳、低乙烯、無菌的環(huán)境有利于圣女果的保鮮,這也是圣女果保鮮技術(shù)設計的根本依據(jù)。目前圣女果的保鮮方法主要有物理保鮮法、化學保鮮法、涂膜保鮮法等,物理保鮮法主要有低溫保鮮法、氣調(diào)保鮮法和輻照保鮮法,涂膜保鮮法主要有中草藥提取液涂膜保鮮、多糖類涂膜、蛋白類涂膜、蠟膜、PVA活性包裝膜、納米銀涂膜及SPE蔗糖酯涂膜等。

2.1物理保鮮法

2.1.1低溫保鮮法在圣女果的保鮮過程中,采用最多的方式是溫控,即低溫貯藏,在不破壞圣女果緩慢而正常的代謝機能前提下,降低儲藏溫度可以抑制圣女果新陳代謝的呼吸速度,在變溫條件下的圣女果最快腐爛[5]。馬超等[6]研究了不同貯藏溫度下圣女果營養(yǎng)成分的變化,研究發(fā)現(xiàn)低溫冷藏下的圣女果果實營養(yǎng)成分及生理生化指標變化緩慢,低溫冷藏可有效降低失重率的上升速度。貯藏14 d時,冷藏果的失重率僅為1.811%,而常溫果失重率為8.214%。Georgios Tsaniklidis等[7]研究了低溫貯藏對圣女果抗壞血酸代謝的影響,在低溫貯藏條件下,大部分參與抗壞血酸生物合成和氧化還原反應的酶的編碼基因表達增強,最佳貯藏溫度是5℃。通常情況下,圣女果在冷庫里儲藏 24～48 h后,就會陸續(xù)出庫銷售。因此,冷藏保鮮這個環(huán)節(jié)十分重要,不但保質(zhì)還能保值,避免種植戶因鮮果集中成熟而遭受損失。

2.1.2氣調(diào)保鮮法根據(jù)圣女果的呼吸特性,充入適當濃度的混合氣體,立即建立起所需的氣調(diào)環(huán)境,隨著圣女果的呼吸作用,其消耗與呼出的氣體通過薄膜的透氣性來逐漸調(diào)節(jié)為適當?shù)谋壤?最后達到動態(tài)平衡狀態(tài)。當選擇的薄膜合適,能夠維持包裝內(nèi)某種氣體的最佳氣體組成,那么圣女果的呼吸將變緩而又不至于產(chǎn)生無氧呼吸,儲存期得以延長。

冷庫低溫保鮮圣女果要消耗大量的能源,因此與某些技術(shù)的結(jié)合中,室溫應用更普遍。在室溫下,無膜散裝、自然氣調(diào)和人工充氣三種貯藏條件中,人工充氣的貯藏效果較其他兩種好。氣調(diào)包裝作為一種食品包裝技術(shù),較好地保持了食品原有的口感、色澤、形狀及營養(yǎng)。目前研究最多的圣女果氣調(diào)包裝為氮氣[8]或氬氣[9]等惰性氣體MAP、高氧MAP[10]等,研究表明低溫氣調(diào)包裝MAP,如LDPE薄膜,紫外線UV輻照與氣調(diào)保鮮結(jié)合[11-12],可以顯著延長圣女果貨架期,更有效地保持圣女果的新鮮品質(zhì)[13]。

2.1.3輻照保鮮法輻射滅菌是利用電磁輻射產(chǎn)生的電磁波殺死大多數(shù)物質(zhì)上的微生物的一種有效方法,在殺菌的同時能夠較好的保持食品品質(zhì)[14-15],用于滅菌的電磁波有超聲波[16]、微波[17]、紫外線(UV)[11-12,18]、X射線和γ射線等。劉超超等[19]研究發(fā)現(xiàn)γ射線輻照對鮮切蔬菜的理化性質(zhì)的影響隨輻照劑量的增加而不同,實驗驗證菌落總數(shù)初始含量低于105cfu/g的鮮切蔬菜經(jīng)1.38 kGy輻照結(jié)合簡易氣調(diào)包裝貯藏,貨架期可達6 d。輻照處理后的鮮切蔬菜還可以滿足糖尿病人等對于食品衛(wèi)生指標要求嚴格的特殊人群的食用需要,有廣闊的應用前景。

2.2化學保鮮劑保鮮

采后躍變型果蔬圣女果存在著一個后熟的過程,并伴隨著軟化的出現(xiàn),因此圣女果在采后流通領域中需要進行快速、低能耗、低成本和產(chǎn)地化的保鮮,常用的化學保鮮劑有二氧化氯[20-22]、丹皮酚磺酸鈉[23-24]、丹皮酚[24]、抗壞血酸[25]、水楊酸[26]、氯化鈣處理[27-28]。這些化學保鮮劑對于多種病毒和微生物具有抑制和破壞作用,能抑制圣女果貯藏期間圣女果的呼吸作用和乙烯的釋放,延緩圣女果的衰老。

2.3涂膜保鮮法

涂膜保鮮劑通常是將蠟、天然樹脂、脂類、明膠、淀粉、多糖等成膜物質(zhì)配制成適當濃度的水溶液或乳濁液,或成膜物質(zhì)與ZnO、MMT等按比例共混配制,采用浸漬、噴灑等方法施于果蔬表面,風干后形成一層薄薄的透明膜,用以增強果蔬表皮層的防護作用,抑制果實呼吸,降低由于水分蒸發(fā)而導致的皺縮萎蔫,抑制微生物的入侵,防治腐敗變質(zhì)。其成本低,操作簡單,適用面廣,易于推廣利用。目前圣女果保鮮所采用的保鮮膜主要有普通保鮮膜、微孔保鮮膜、防霧功能保鮮膜、可食性保鮮膜和抗菌保鮮膜等,單一功能的保鮮膜不能滿足圣女果保鮮的要求,眾多研究人員正致力于多功能包裝材料的研究,即活性包裝材料,這種材料必須具備抗菌、除氧、去濕、除乙烯等功能。目前圣女果涂膜保鮮研究主要集中在涂膜材料的研究,涂膜材料主要集中在多糖類和蛋白類,常見的涂膜保鮮技術(shù)有:中草藥提取液涂膜保鮮、多糖類涂膜、蛋白類涂膜、蠟膜、PVA活性包裝膜、納米銀涂膜及SPE蔗糖酯涂膜等。

2.3.1中草藥提取液涂膜保鮮中草藥提取液涂膜保鮮在目前圣女果保鮮中占相當比重,植物中含有多種生物活性物質(zhì),具有抗氧化、抗菌、殺蟲等作用。常見的圣女果保鮮用中草藥提取液有萬壽菊[29]、血桐[30]、油茶餅[31]、黃芪[32]、丁香[32-35]、金銀花[36]、亞麻膠與柳葉或生姜提取物[37]、生姜復合抗氧化劑[38]、含笑揮發(fā)油[39]、香茅精油[40]、百里香精油[41]等,天然提取物在圣女果表面形成了一層比普通保鮮劑更致密的保鮮膜,可以防止微生物侵染和減少水分蒸發(fā),抑制圣女果呼吸強度,能較好保持圣女果的營養(yǎng)成分,并且天然提取物對果蔬保鮮的安全性遠高于傳統(tǒng)的化學保鮮劑[42]。植物精油對引起果蔬腐爛的微生物具有較強的抑制作用,其機理主要是通過破壞病原菌的細胞膜、細胞壁和DNA 等結(jié)構(gòu),影響基因表達、細胞呼吸作用和能量代謝等途徑,最終導致微生物細胞死亡[40]。

2.3.2多糖類涂膜保鮮近年來國內(nèi)外對多糖類涂膜保鮮果蔬研究很多,此類圣女果保鮮劑主要有殼聚糖、水溶性大豆多糖、玉米淀粉、蔗糖基聚合物、海藻酸鈉、白芨多糖膠等,多糖類涂膜保鮮圣女果中用到最多的是殼聚糖涂膜。殼聚糖(CTS)是一種由B-(1,4)-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖組成的大分子陽離子多聚糖,于天然高分子化合物,無毒可生物降解,理化性能相對穩(wěn)定,具有成纖成膜性和抗菌性，目前已經(jīng)有大量文獻報道其對果蔬具有顯著的抗菌保鮮作用。目前,殼聚糖涂膜常見的形式有:單一的殼聚糖涂膜保鮮;輻照降解殼聚糖涂膜保鮮[21];殼聚糖與中草藥提取物相結(jié)合的涂膜保鮮,如殼聚糖與竹酢液[43]、茶多酚[44]、牛蒡提取液[45]以及丁香精油[38]等;殼聚糖與納米ZnO[46]、雙胍鹽酸鹽(CGH)[47]、大豆分離蛋白[48]、瓊脂[49]、蒙脫土(MMT)[50]等共混涂膜;以及將Ti摻雜ZnO粉體添加原位合成納米SiOx的殼聚糖涂膜液中,制備納米Ti/ZnO/SiOx/殼聚糖復合涂膜[51],以殼聚糖(CS)和AgNO3為原料,以NaBH4為還原劑,制備載銀殼聚糖(Ag-CS)涂布液涂布紙張制得涂布紙[52]。胡芳等[50]利用殼聚糖(CS)/蒙脫土(MMT)復合涂布液制備涂布紙,研究涂布紙對圣女果的失重率、可滴定酸和VC含量的影響,結(jié)果表明在CS用量1.5%、CS與MMT比例為3∶1、CS相對分子質(zhì)量20萬時,可獲得最佳的保鮮性能,10 d后圣女果失重率為6.3%,可滴定酸含量下降24.31%,VC含量下降11.23%。

除殼聚糖涂膜保鮮圣女果外,還有其他的多糖類,如水溶性大豆多糖[48,53]、玉米淀粉[54]、蔗糖基聚合物[55]、海藻酸鈉[22,56-57]、白芨多糖膠[58]等保鮮圣女果。

宋賢良等[59]研究了納米 TiO2/玉米淀粉復合涂膜對圣女果保鮮效果的影響,結(jié)果表明將納米TiO2均勻分散在玉米淀粉涂膜液中,對圣女果進行涂膜處理,能在其表面形成一層透明的薄膜,使圣女果的一些生理活動減弱,從而起到延緩有機酸轉(zhuǎn)變成可溶性糖的過程。納米TiO2用量為0.025%(m/m),以玉米淀粉的質(zhì)量為基準)時的保鮮效果最好,涂膜后的圣女果在25℃貯藏11 d,其失重率、可溶性固形物含量、腐爛率分別比對照組降低28.6%、12.7%、78.8%,硬度、VC含量、總酸含量分別是對照組的 1.33、1.12、1.34倍。納米 TiO2作為一種新型的光催化劑,具有廣譜的抗菌性能,且相對于傳統(tǒng)的無機和有機抗菌劑,有更好的安全性、即效性和持久性。

2.3.3蛋白類可食性膜保鮮蛋白類可食性膜是一類以蛋白質(zhì)為基質(zhì)的可食性膜,常見的蛋白類可食性膜保鮮圣女果主要有,乳清蛋白膜[60]、牛血清蛋白膜[61]、大豆分離蛋白涂膜[48]、膠原蛋白/GTE涂膜[62]等。以乳清廢液為主要材料制備乳清蛋白膜,以膠原蛋白結(jié)合具有良好的抗氧化活性綠茶提取物(GTE)制備具有抗氧化活性膠原蛋白/GTE膜,在膜內(nèi)形成了低氧高二氧化碳環(huán)境,延緩衰老且提高圣女果貯藏品質(zhì)。

2.3.4類脂蠟膜保鮮類脂物質(zhì)保鮮食品有很長的歷史,圣女果保鮮所用的類脂主要是天然蠟果蠟和米糠蠟。果蠟是把樹膠、蜂蠟、蟲膠之類的物質(zhì),用有機溶劑制成液態(tài)蠟,防止果實水分蒸發(fā)及美化外觀,也有防止病菌侵入,用于蔬果保鮮[63]。Cristiane Fagundes等研究發(fā)現(xiàn)羥含有碳酸銨的丙基甲基纖維素-蜂蠟食用復合涂層可以延長圣女果貨架期[64]。米糠蠟是米糠油精煉時分離出來的一種副產(chǎn)品,以米糠蠟作為櫻桃番茄的涂膜保鮮劑,能減緩圣女果果實硬度和可滴定酸下降,抑制了果實可溶性固形物、失重率和pH的升高,并對圣女果果實中果膠的降解有明顯的抑制作用,延緩了圣女果采后品質(zhì)的變化趨勢,更好的維持果實質(zhì)地特性[65]。利用現(xiàn)有的工藝技術(shù)及配方所生產(chǎn)的米糠蠟型圣女果保鮮涂膜劑,具有較好的成膜性、穩(wěn)定性以及光澤度,且成本低廉,工藝簡單,操作簡便,原料來源廣泛,便于推廣應用。

2.3.5PVA活性包裝膜、納米銀及SPE蔗糖酯涂膜保鮮聚乙烯醇(PVA)易于成膜和降解,在果蔬涂膜保鮮方面有廣闊的前景。董林利等[66]以聚乙烯醇母粒為原料,在母粒熔融過程中加入丁香精油-β-環(huán)糊精包合物,采用流延的方法研制了一種PVA 抗菌活性包裝膜,實驗表明PVA活性包裝膜能控制包裝內(nèi)的水環(huán)境,能抑制細菌的繁殖,由PVA活性保鮮膜包裝的圣女果在第8 d才開始腐敗,貯藏14 d時,圣女果的腐敗率僅是PE包裝膜腐敗率的30%,并且PVA活性保鮮膜能較好的維持圣女果的VC含量及總糖含量,將圣女果的保鮮期延長了6 d以上。

此外,利用納米銀的抗菌作用,通過微波輔助化學還原法制備納米銀涂膜保鮮圣女果效果良好[67]。 蔗糖和食用油脂制成SPE蔗糖酯涂膜涂膜保鮮圣女果,適宜濃度為3.0%。濃度過低不成膜,過高則產(chǎn)生厭氧呼吸[68]。

2.4其它保鮮技術(shù)

除以上方法外,還有采用分子篩乙烯吸附劑和1-MCP降低包裝袋內(nèi)乙烯含量,延緩圣女果的衰老[69-70]。1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)作為一種新型的乙烯作用抑制劑,活性強,穩(wěn)定性高,使用安全,對于呼吸躍變型果實的保鮮效果尤為明顯。與1-MCP相比,分子篩能有效降低包裝袋內(nèi)乙烯濃度,丁苯橡膠(SBS)改性(低密度聚乙烯)LDPE膜加分子篩乙烯吸附劑包裝保鮮效果最好,能夠有效延長圣女果的貨架期[71]。此外,還有采后熱處理[72-73]、冷激處理[72,74]、臭氧[75]、超高壓[76]、減壓處理[77]等技術(shù),以及肉桂精油微膠囊抗菌紙保鮮[78],利用外界物質(zhì)的抗菌作用或物理作用抑制或殺死圣女果中的有害微生物或與有害微生物競爭其中的糖類等營養(yǎng)物質(zhì)而達到保鮮作用。

3　圣女果保鮮中存在的問題及展望

在目前圣女果保鮮技術(shù)方面,低溫貯藏成本較高且易使圣女果發(fā)生冷害;氣調(diào)貯藏對氧、二氧化碳及惰性氣體的濃度控制要求嚴格;輻照保鮮經(jīng)濟成本較高,且應用有限,果品輻照保鮮的成功取決于品種和成熟度、輻照劑量、半透性包裝材料、輻照前化學藥劑處理和貯藏溫度;化學保鮮劑殘留給人類健康和環(huán)境帶來諸多不利影響;涂膜保鮮法所選用的成膜材料多為親水性多糖或蛋白質(zhì)類,使用該溶液進行涂膜常出現(xiàn)干燥時間長、易滋生微生物,且涂膜效果不穩(wěn)定,易受環(huán)境溫度、濕度的影響,難以形成均勻、穩(wěn)定、持久的被膜等缺點;圣女果采后冷熱處理、臭氧、輻射處理后,圣女果的光澤度和顏色會有少許改變,甚至當有些技術(shù)處理后,會影響口感,還會造成內(nèi)部某種有效營養(yǎng)成分流失。因此,在今后圣女果保鮮技術(shù)方面,需要綜合實際情況采取多種保鮮技術(shù)相結(jié)合的高質(zhì)量保鮮,如紫外和輻照結(jié)合的保鮮技術(shù)、采用植物源保鮮劑保鮮技術(shù)等,同時還應重視保鮮機理等基礎性問題的研究,并且將基因工程技術(shù)和微生物拮抗技術(shù)融進傳統(tǒng)保鮮技術(shù)中,逐步降低我國圣女果的采后損失率,縮小與發(fā)達國家領先保鮮水平之間的差距,讓人們能夠享受到品質(zhì)高、價格適中、安全性強的保鮮圣女果。

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Study advances on preservation technologies of cherry tomatoes

TIAN Hua,HAN Man-man,CHEN Le-ling

(College of Life Science,Xinyang Normal University,Xinyang 464000,China)

The preservation technologies of cherry tomatoes,such as physical,chemical and coating preservatives were summarized in this paper.And other technologies of postharvest heat or cold treatment,ozone,compression or decompression technology were described briefly.The problems of these technologies were succinctly analysed in order to provide guidance of future research directions.

cherry tomatoes;preservative technology;character

2015-09-02

田華(1979-)，女，博士，副教授，研究方向：生物技術(shù)，E-mail：xynu0818@163.com。

信陽師范學院青年骨干教師資助計劃項目。

TS201.2

A

1002-0306(2016)07-0396-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.07.068