荔枝氣調(diào)保鮮研究進(jìn)展

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(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,廣東廣州 510642;2.廣州鮮之源生態(tài)冷鏈技術(shù)有限公司,廣東廣州 511486)

荔枝氣調(diào)保鮮研究進(jìn)展

王欲翠1,馮毅2,吳德全2,蔡金龍1,向紅1,*

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,廣東廣州 510642;2.廣州鮮之源生態(tài)冷鏈技術(shù)有限公司,廣東廣州 511486)

荔枝果實營養(yǎng)豐富,對人體健康十分有益,但是荔枝采后極易腐爛變質(zhì),造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。氣調(diào)保鮮技術(shù)具有操作方便且安全可控的優(yōu)點(diǎn),目前被認(rèn)為是安全有效的保鮮方法之一。本文通過概述荔枝的保鮮現(xiàn)狀,歸納國內(nèi)外氣調(diào)保鮮技術(shù)在荔枝上的應(yīng)用研究,分析了荔枝采后生理及品質(zhì)劣變、荔枝氣調(diào)保鮮的研究和荔枝氣調(diào)復(fù)合保鮮技術(shù),討論了荔枝氣調(diào)保鮮技術(shù)應(yīng)用中存在的問題以及今后的研究方向,旨在為荔枝采后保鮮技術(shù)的利用提供參考依據(jù)。

荔枝,氣調(diào)保鮮,采后生理,復(fù)合保鮮

荔枝(LitchichinensisSonn.)屬亞熱帶常綠無患子科植物,在華南地區(qū)廣泛栽培,果實營養(yǎng)豐富,素有“中華之珍果”的美譽(yù),是我國在國際市場上最具競爭力的水果之一[1-2]。荔枝果實成熟于高溫的夏季,采收后極易腐爛變質(zhì),保鮮期短,嚴(yán)重影響了這一名果的貯藏和銷售[3]。研究發(fā)現(xiàn),荔枝果實在室溫下貯藏2～3 d即發(fā)生褐變[4],因此研究有效的荔枝保鮮技術(shù)至關(guān)重要。適合荔枝保鮮的技術(shù)方法有多種,如低溫貯藏、保鮮劑處理、氣調(diào)保鮮等,其中氣調(diào)保鮮技術(shù)被認(rèn)為是目前貯藏新鮮荔枝安全有效的方法之一[5]。本文綜述了荔枝采后生理及品質(zhì)劣變、荔枝氣調(diào)保鮮研究和荔枝氣調(diào)復(fù)合保鮮技術(shù)研究進(jìn)展,并且討論了氣調(diào)保鮮技術(shù)應(yīng)用中存在的問題以及今后的研究方向,旨在為我國荔枝采后保鮮技術(shù)的深入研究與應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 荔枝采后生理及品質(zhì)劣變

1.1 荔枝采后生理

采后荔枝仍然進(jìn)行著旺盛的生理代謝活動,如呼吸作用、乙烯作用、果皮電導(dǎo)率等變化都會導(dǎo)致果實后熟加快。

1.1.1 呼吸作用 荔枝果實在貯藏過程中,由于呼吸作用,使貯藏環(huán)境中O2濃度降低,CO2濃度升高,從而抑制有氧呼吸;但是當(dāng)O2濃度過低時,會出現(xiàn)無氧呼吸,產(chǎn)生異味;當(dāng)CO2濃度過高時,會對荔枝果實產(chǎn)生生理傷害。在常溫下,不同荔枝細(xì)胞中的呼吸作用的變化趨勢是一致的,都隨著時間的延長而逐步下降,但當(dāng)果實大部分變色腐爛時,呼吸又趨上升,這個過程一般持續(xù) 5～6 d。國內(nèi)外研究表明,荔枝屬于無呼吸高峰型果實,低溫對荔枝的呼吸有明顯的抑制作用[6-7]。

1.1.2 乙烯釋放 乙烯是促進(jìn)果實成熟和衰老的主要激素,在果蔬貯藏過程中本身會產(chǎn)生內(nèi)源乙烯并向外釋放,使環(huán)境中乙烯濃度增高,促進(jìn)果蔬成熟與衰老。荔枝屬無躍變型果實,不必通過產(chǎn)生乙烯啟動果實成熟,荔枝貯藏過程中乙烯釋放量很低[8]。研究[9-10]表明從采收到劣變過程中,乙烯的釋放有一定規(guī)律性:荔枝采收后乙稀釋放量先增加后下降,果實的內(nèi)源乙烯隨著外觀色澤和風(fēng)味的變劣而增加,在乙烯釋放達(dá)到最高峰時,此時果實的品質(zhì)劣變非常迅速,表現(xiàn)為褐變、流汁并伴隨異味的產(chǎn)生,當(dāng)果實品質(zhì)進(jìn)一步敗壞時,乙烯釋放量又有所下降,一般來說,溫度越低,乙烯釋放量越小。

1.1.3 果皮電導(dǎo)率 荔枝果皮的電導(dǎo)率隨著貯藏時間的延長而增大。荔枝果皮含有的酚類物質(zhì)、葉綠素等物質(zhì),隨著果實的成熟和衰老,果皮中酚類物質(zhì)、葉綠素等逐漸被分解,從而使果皮電導(dǎo)率增大。果皮的電導(dǎo)率大小也反應(yīng)了荔枝采后品質(zhì)的好壞,如程志明等[11]通過對荔枝貯藏過程中果皮的電導(dǎo)率和多酚氧化酶活性變化的研究,得出果皮細(xì)胞滲透率的變化是荔枝采后果皮褐變的一個重要指標(biāo)。

1.2 荔枝采后品質(zhì)劣變

1.2.1 荔枝果實結(jié)構(gòu) 荔枝果實構(gòu)造特殊,果皮與果肉在結(jié)構(gòu)上完全分離,之間無輸導(dǎo)組織相連,果皮角質(zhì)層較簿,容易失水,中間海綿組織疏松;含水分少,同時果皮內(nèi)的輸導(dǎo)組織也不發(fā)達(dá),果皮不同部位間的水分難以有效調(diào)節(jié)輸導(dǎo),因此果皮與果肉之間的輸導(dǎo)組織在貯藏過程中容易被破壞,裂口也容易變大,果皮失水時不能得到充分補(bǔ)給[12-14]。

1.2.2 荔枝果皮褐變 一般采后荔枝果皮在常溫下24 h內(nèi)會發(fā)生褐變,是荔枝在逆境條件下對環(huán)境脅迫的一種病理反應(yīng),是一系列順序發(fā)生的生理生化反應(yīng)的結(jié)果。荔枝果皮褐變分為兩大類即酶促褐變和非酶促褐變。

1.2.2.1 酶促褐變 酶促褐變是在有氧條件下,由于多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)的作用,鄰位的酚氧化為醌,醌很快聚合成為褐色素而引起組織褐變,PPO、POD是發(fā)生酶促褐變的主要酶,存在于荔枝中。很多研究也表明了酶促褐變是引起荔枝果皮褐變的主要原因之一。早在60年代初期,K A E[15]根據(jù)荔枝果皮褐變的現(xiàn)象推測為酶促褐變,認(rèn)為果皮失水誘導(dǎo)了多酚氧化酶(PPO)的活性,在有氧的情況下 PPO作用于花色素苷生成了一種稱作“類黑精”(Melenin)的物質(zhì),從而導(dǎo)致果皮褐變。之后,人們對荔枝果實PPO和POD作了大量研究。周永成等[16]認(rèn)為荔枝果皮變褐的內(nèi)因是酶促褐變。劉春麗等[17]以“懷枝”為貯藏品種,在貯藏期間,荔枝果肉的褐變度在前5 d呈快速上升,PPO活性在貯藏的前5 d與褐變度呈正相關(guān),隨后它們的活性都呈下降趨勢;同時在貯藏期,荔枝果肉多酚含量與褐變度呈負(fù)相關(guān)。林植芳等[18]對荔枝果皮中的PPO進(jìn)行了提純和分析,明確了PPO中含有能夠催化氧化果皮的二元酚和三元酚化合物。Reichel等[19]用酶抑制劑處理荔枝以研究其對荔枝果實采后褐變的影響,結(jié)果表明,適當(dāng)增加酶抑制劑含量時,POD活性降低,果皮褐變程度相對較低。

1.2.2.2 非酶促褐變 非酶促褐變是由于花色素苷水解,在無酶參與條件下醌類物質(zhì)的聚合,細(xì)胞受脅迫或其他不利條件影響所造成的細(xì)胞程序化死亡,或自然發(fā)生的細(xì)胞死亡等形成的褐變現(xiàn)象。如,龐學(xué)群等[20]通過探討PPO催化花色素苷降解,研究引起果皮褐變的機(jī)理;得出結(jié)論,在荔枝果皮褐變過程中,首先是PPO催化氧化酚類物質(zhì)、花色素及其降解產(chǎn)物形成相應(yīng)的醌類物質(zhì),醌類物質(zhì)進(jìn)一步氧化花色素苷,導(dǎo)致花色素苷含量降低、褪色或變色,從而引起荔枝果實褐變。ZHANG等[21]研究花色素降解對荔枝果皮褐變的影響,結(jié)果表明,花青素降解的產(chǎn)物與兒茶酚(PPO的良好底物)具有相似的結(jié)構(gòu),可以通過PPO產(chǎn)生酶促褐變反應(yīng),說明花青素可能有助于荔枝果皮酶促褐變。除了花色素苷水解能引起荔枝果皮非酶褐變外,荔枝在采摘、貯藏和銷售過程中環(huán)境溫度的變化、機(jī)械損傷、果皮失水等也會引起非酶促褐變[22-23]。如,研究人員Campbell[24]和Mukerjee[25]研究表明荔枝果皮失水和初始褐變具有相關(guān)性,通過低溫貯藏和包裝減少果實失水,可以推遲褐變。段學(xué)武等[26]認(rèn)為中果皮細(xì)胞膜的完整性與抑制荔枝果皮失水褐變相聯(lián)系。潘洵操等[27]通過掃描電子顯微鏡對鮮果、褐變果、霉變果的果皮進(jìn)行顯微結(jié)構(gòu)的觀察,發(fā)現(xiàn)新鮮荔枝果實外果皮細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)特殊,向外突出成半球形并和柵欄組織一樣極易破損失水而加速果皮的褐變。

1.2.3 果肉營養(yǎng)成分的變化 每100 g新鮮荔枝肉含碳水化合物16.1 g,其中98%為還原糖,所含的有機(jī)酸主要是檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、乙酸等,蛋白質(zhì)含量0.9 g,共含有17種氨基酸,其中7種為人體必需氨基酸,營養(yǎng)價值高[28]。研究[14,29]表明,荔枝果實在貯藏過程中由于自身呼吸作用而消耗體內(nèi)營養(yǎng),致使可溶性固形物、酸和維生素C含量呈下降趨勢;在常溫環(huán)境中,這種變化更明顯,果皮組織電導(dǎo)率隨貯藏期延長而有所增加。

2 荔枝氣調(diào)保鮮研究

氣調(diào)保鮮是指在一定封閉低溫貯藏的體系內(nèi),依據(jù)食品品種的差異,通過多種調(diào)節(jié)方式改變環(huán)境體系中的氣體組成成分,甚至除去不良?xì)怏w,以此來抑制食品本身引起食品腐敗變質(zhì)的生理生化過程或抑制食品微生物的生長繁殖,為食品保鮮創(chuàng)造一個最佳的適應(yīng)環(huán)境,從而達(dá)到延長食品貯藏期和貨架期的目的。氣調(diào)保鮮包括兩種方式:自發(fā)氣調(diào)(MA)、控制氣調(diào)(CA)。

2.1 荔枝自發(fā)氣調(diào)保鮮研究

荔枝自發(fā)氣調(diào)保鮮即用塑料薄膜包裹荔枝,借助荔枝呼吸作用及包裝材料調(diào)節(jié)包裝內(nèi)部氧氣與二氧化碳的比例;此氣調(diào)包裝技術(shù),具有成本低、操作簡便等優(yōu)勢,是目前果蔬保鮮技術(shù)中應(yīng)用較廣泛的技術(shù)。相關(guān)研究表明不同包裝材料如聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)等對荔枝采后品質(zhì)有一定的影響,郭嘉明等[30]研究認(rèn)為,經(jīng)8 d的貯藏,微孔膜袋、包裝盒以及開孔PE袋包裝的荔枝果實失重率分別從0增大0.74%、1.36%和2.73%,包裝盒和微孔膜比開孔PE袋更能減緩荔枝果實褐變指數(shù)。Doll等[31]研究發(fā)現(xiàn)用厚度為0.014 mm聚氯乙烯(PVC)薄膜包裝結(jié)合0.5%殼聚糖處理荔枝能顯著的降低其采后質(zhì)量損失,有效保持果皮誘人的紅色。唐海堯等[32]用單側(cè)厚度都為0.02 mm的聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)和雙向拉伸聚丙烯(BOPP)3種材料的薄膜對“懷枝”荔枝果實進(jìn)行包裝處理,發(fā)現(xiàn)在貯藏的第28 d時,用BOPP薄膜包裝處理的荔枝果實在低溫環(huán)境中顯示出較好的貯藏效果。Jitareerat等[33]分別采用均衡氣調(diào)保鮮膜和PVC膜包裹的聚酯(PET)托盤及低密度聚乙烯(LDPE)膜包裝荔枝,在4 ℃貯藏28 d,發(fā)現(xiàn)用均衡氣調(diào)保鮮膜包裹的聚酯(PET)托盤顯著減少了腐爛率和失重率。

表1 荔枝控制氣調(diào)保鮮的優(yōu)勢Table 1 The advantages of controlled atmosphere of litchi

表2 不同荔枝品種適宜氣調(diào)參數(shù)Table 2 Optimal gas parameters for different varieties of litchi

近年來,研究者[30,34]也在多孔材料自發(fā)氣調(diào)保鮮荔枝方面不斷探索,并且取得一定的效果。如,楊松夏等[35]用開孔率為1%、3%、5%的聚乙烯包裝袋包裝“妃子笑”荔枝,放置在在低溫貨柜,發(fā)現(xiàn)1%開孔率包裝可顯著抑制荔枝失水、褐變和好果率下降。

2.2 荔枝控制氣調(diào)保鮮優(yōu)勢研究

控制氣調(diào)是指利用機(jī)械設(shè)備,人為地控制氣調(diào)冷庫貯藏環(huán)境中的氣體,實現(xiàn)水果保鮮,控制氣調(diào)保鮮冷庫要求精確調(diào)控不同水果所需的氣體組分濃度及嚴(yán)格控制溫度和濕度。控制氣調(diào)在荔枝保鮮中的應(yīng)用也較多,具有一定的保鮮作用。從表1可知,控制氣調(diào)保鮮荔枝相比其他保鮮方式能顯著的提高荔枝好果率,延長保鮮期。

2.3 荔枝氣調(diào)保鮮適宜氣調(diào)參數(shù)研究

不同荔枝品種適宜氣調(diào)參數(shù)不同,且不同的氣調(diào)參數(shù)對同一品種荔枝采后品質(zhì)影響也不同。O2濃度過高加快荔枝呼吸和衰敗;O2濃度過低,容易引起無氧呼吸造成低氧傷害,使荔枝果皮產(chǎn)生褐變、軟化、組織壞死等病變。當(dāng)CO2濃度過高時引起代謝失調(diào)即CO2中毒。所以,研究適宜荔枝氣調(diào)保鮮的O2、CO2濃度就尤為重要。

目前國內(nèi)外針對荔枝氣調(diào)保鮮適宜參數(shù)的研究有很多。表2列出了部分常見荔枝品種適宜的氣體參數(shù),從表中可知不同品種的荔枝在其適宜氣調(diào)參數(shù)保鮮荔枝時,能有效延長荔枝的貯藏期。

表3 荔枝氣調(diào)保鮮預(yù)處理方法Table 3 Pretreatment of litchi fruit before modified atmosphere

對于相同品種荔枝,不同氣體比例對荔枝果實品質(zhì)的影響也不相同。楊松夏等[46]以“淮枝”荔枝為實驗材料,采用液氮充注氣調(diào)保鮮實驗平臺進(jìn)行實驗,研究了氣調(diào)貯藏時間對荔枝貨架期品質(zhì)變化的影響,其中氣調(diào)貯藏實驗環(huán)境參數(shù)為溫度3～6 ℃,O2濃度 3%～6%,相對濕度 90%～95%。于茂蘭[47]等研究了高氧和高二氧化碳對“淮枝”荔枝采后貯藏品質(zhì)的影響,結(jié)果表明,與對照組(空氣包裝)相比,高氧(100% O2)氣調(diào)包裝抑制了“淮枝”荔枝的呼吸強(qiáng)度,能夠延緩帶葉荔枝的褐變,但是不利于其果汁抗壞血酸(VC)含量的維持。徐步前等[48]研究表明高濃度CO2(20% CO2+80% N2)短時處理后的“剩余作用”有利于保持“淮枝”荔枝的好果率與果皮色。

3 荔枝氣調(diào)復(fù)合保鮮技術(shù)研究進(jìn)展

氣調(diào)與其他保鮮技術(shù)相結(jié)合處理荔枝,一般可延長其貨架期。徐匆等[49]將多粘類芽孢桿菌用于“桂味”荔枝果實采后保鮮,輔以0.3 g/L納他霉素、1%乳酸鈉復(fù)配成為生物保鮮劑(DN004),用塑料盒包裝,在29～33 ℃貯藏7 d,結(jié)果顯示,復(fù)合生物保鮮劑處理抑制了貯藏期荔枝的呼吸作用,顯著提高果實的商品率,延長貨架期4 d。Sivakumar等[50]以SO2熏蒸為對照,將荔枝在枯草芽孢桿菌、乙二胺四乙酸(EDTA)或4-己基間苯二酚(4-HR)中浸泡5 min,然后用雙向拉伸聚丙烯薄膜BOPP-1(16%O2,6%CO2)包裝,在21 ℃貯藏18 d,之后在14 ℃貯藏2 d;結(jié)果發(fā)現(xiàn),三種抗菌方法結(jié)合MAP處理均能減少果皮褐變和腐爛,但是在貯藏20 d中,枯草芽孢桿菌結(jié)合BOPP-1處理能最好的保持荔枝采后品質(zhì),從而有利于保持其商品價值。疏秀林等[51]認(rèn)為6 g/Lγ-聚谷氨酸涂膜處理能夠顯著降低果實的CO2釋放率和C2H4釋放率,防止水分散失,推遲花色素苷的降解,降低多酚氧化酶、過氧化物酶的活性變化,常溫下能夠有效延長荔枝保鮮期4 d左右。表3為近幾年一些荔枝氣調(diào)保鮮預(yù)處理方法結(jié)合低溫貯藏的研究。

4 展望

荔枝氣調(diào)保鮮研究30多年來,雖然在一定程度上能延長荔枝貯藏期和貨架期,在國內(nèi)外也得到廣泛的應(yīng)用;但同時也存在著很多問題,未來對于荔枝氣調(diào)保鮮的研究方向應(yīng)該注意以下幾個方面:

氣調(diào)保鮮能有效的保存荔枝采后品質(zhì),不同的氣調(diào)參數(shù)對荔枝采后品質(zhì)的影響不同,通過探索適宜的氣調(diào)參數(shù)去延長荔枝的貯藏期和貨架期。目前關(guān)于荔枝氣調(diào)保鮮的機(jī)理研究的還不夠深入,可從荔枝采后生理以及氣調(diào)保鮮機(jī)理方面深入探索。

自發(fā)氣調(diào)保鮮荔枝具有保鮮效果好、成本低、安全方便的特點(diǎn),受到消費(fèi)者青睞。當(dāng)前,關(guān)于荔枝自發(fā)氣調(diào)保鮮研究較多的是不同包裝材料(單一的分子聚合物如PE、PVC、PP等)對荔枝貯藏品質(zhì)的影響,但對如何改進(jìn)包裝材料以延長荔枝保鮮期的研究較少。今后應(yīng)研究開發(fā)活性包裝、智能包裝、抗菌包裝。

控制氣調(diào)保鮮技術(shù)能有效的保鮮荔枝,延長荔枝貯藏期。但這一技術(shù)并未得到廣泛應(yīng)用,一方面由于建立氣調(diào)庫成本較高,且操作不便;另一方面由于荔枝從氣調(diào)庫移出后,迅速發(fā)生褐變,貨架期較短。因此,如何建立低成本的氣調(diào)庫以及如何延長荔枝出庫后的貨架期是值的探索的。

氣調(diào)保鮮技術(shù)和其他技術(shù)的結(jié)合對荔枝的保鮮具有協(xié)同作用。當(dāng)前,主要是氣調(diào)保鮮與涂膜保鮮協(xié)同,其中多糖類涂膜較多,如殼聚糖涂膜與氣調(diào)保鮮,海藻寡糖與氣調(diào)保鮮等,而用其他物質(zhì)涂膜的復(fù)合保鮮研究還比較少。因此,今后要探索其他物質(zhì)涂膜保鮮與多種保鮮技術(shù)或新的保鮮技術(shù)的協(xié)同作用,如用精油涂膜與低溫氣調(diào)保鮮的協(xié)同保鮮,茶多酚、抗菌肽涂膜和氣調(diào)保鮮等,為延長荔枝的貯藏期和貨架期提供更加安全有效的保鮮技術(shù)。

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全國中文核心期刊輕工行業(yè)優(yōu)秀期刊

Researchprogressofgas-adjustedfresh-preservedoflitchi

WANGYu-cui1,FENGYi2,WUDe-quan2,CAIJin-long1,XIANGHong1,*

(1.College of Food Science,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China;2.Guangzhou bright source ofecological cold chain Technology Co.,Ltd.,Guangzhou 511486,China)

Litchi is beneficial to humanhealth becauseofits rich nutrition,but rot of litchi causesa great number ofeconomic loss.At present,gas-adjusted fresh-preserved technology for the advantages of convenient operation and security has been considered one of the advanced postharvest techniques.The researchesof gas-adjusted fresh-preserved technology of litchi through the review of litchi fresh-keeping status at home and abroadare summarized. Postharvest physiology,quality deterioration,research on air conditioning preservation,and combined preservation techniquesof litchi are analyzed. The problems on preservation technology of litchi with modified atmosphere and its application,as well as the future research directions are discussed in order toprovide theoretical basis for modified atmosphere technology of litchi.

litchi;gas-adjusted fresh-preserved;postharvest physiology;compound preservation

2017-05-02

王欲翠(1989-)，女，碩士研究生，研究方向：食品包裝研究，E-mail:18539856609@163.com。

*通訊作者:向紅(1964-)，男，博士，教授，研究方向：食品包裝與運(yùn)輸包裝研究，E-mail:xianghong@scau.edu.cn。

廣州鮮之源生態(tài)冷鏈技術(shù)有限公司橫向項目。

TS255.1

A

1002-0306(2017)23-0340-06

10.13386/j.issn1002-0306.2017.23.062