采后果品細(xì)胞膨壓變化規(guī)律及其對(duì)質(zhì)地調(diào)控的研究進(jìn)展

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(1.長(zhǎng)春大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,吉林長(zhǎng)春 130022;2.吉林省健康狀態(tài)辨識(shí)與機(jī)能增強(qiáng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,吉林長(zhǎng)春 130022;3.浙江李子園食品股份有限公司,浙江金華 321031)

細(xì)胞膨壓是細(xì)胞內(nèi)液體施加在細(xì)胞壁上的靜水壓力,細(xì)胞膨壓使原生質(zhì)體膨脹,使細(xì)胞膜緊貼于細(xì)胞壁[1],維持細(xì)胞形狀、體積、剛度和彈性。細(xì)胞膨壓對(duì)果品的壓縮、剪切、穿刺、蠕變和松弛等力學(xué)性質(zhì)影響巨大,對(duì)果品質(zhì)地保持非常重要。當(dāng)果品貯藏環(huán)境中空氣的水蒸氣壓低于果皮表面水蒸氣壓時(shí),會(huì)引起果蔬水分蒸發(fā),使細(xì)胞膨壓降低,果品便產(chǎn)生萎蔫現(xiàn)象。一般情況下,果品采后失水超過(guò)5%就顯示出失鮮狀態(tài),表面皺縮、光澤消退、細(xì)胞孔隙增多、組織變成海綿狀。質(zhì)地特征作為果品采后的品質(zhì)指標(biāo)之一,在貯運(yùn)期間非常容易受到細(xì)胞膨壓損失的影響,并且細(xì)胞膨壓是影響果品質(zhì)地的關(guān)鍵因素之一[2-3]。鮮食果品在采后仍然進(jìn)行著生理活動(dòng),若貯藏溫度選擇不當(dāng),容易導(dǎo)致水果失水萎縮、膨壓損失、色澤改變[4],引起鮮活程度下降,質(zhì)地變軟,腐敗變質(zhì),威脅人體健康。

分析采后果品細(xì)胞膨壓的變化規(guī)律及其與質(zhì)地特征之間的相關(guān)性,對(duì)于研究典型貯藏環(huán)境對(duì)采后果品品質(zhì)調(diào)控具有一定的指導(dǎo)意義。因此,本文綜述了采后果品細(xì)胞膨壓變化規(guī)律、細(xì)胞膨壓與果品質(zhì)地相關(guān)性的研究進(jìn)展。同時(shí),提出了在采后果皮表面和鮮切水果表面構(gòu)建特殊浸潤(rùn)性涂層來(lái)控制水分定向輸送以調(diào)控膨壓的展望。這對(duì)研究細(xì)胞膨壓受采后貯藏因子影響而發(fā)生的變化規(guī)律具有一定的實(shí)踐意義,可為科學(xué)有效保障果品質(zhì)量提供重要的理論依據(jù),也有利于完善果品品質(zhì)監(jiān)測(cè)與調(diào)控體系。

1 采后果品細(xì)胞膨壓變化規(guī)律及維持的研究進(jìn)展

細(xì)胞膨壓可維持果品細(xì)胞的緊張度、具有保持果品形態(tài)的功能,是眾多植物生理學(xué)家的研究焦點(diǎn)。目前關(guān)于細(xì)胞膨壓的研究主要是集中在分析植株生長(zhǎng)過(guò)程中細(xì)胞膨壓的變化規(guī)律。例如,Burri等[5]搭建了一款包含壓縮和微探針兩個(gè)模塊的微操作系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)同時(shí)分析生長(zhǎng)中植物單細(xì)胞的膨壓和彈性模量的目標(biāo)。但是,關(guān)于采后果品細(xì)胞膨壓的研究,依然主要是集中在水果整體保水階段,而關(guān)于保水后在細(xì)胞膨壓層面上所產(chǎn)生的影響仍未形成完整的研究體系。

1.1 采后果品細(xì)胞膨壓變化規(guī)律的研究進(jìn)展

細(xì)胞膨壓理論是由Burstr?m[6]在1948年首次提出的,其大小由細(xì)胞膜內(nèi)外溶液的滲透壓差而決定。即,果品細(xì)胞膨壓與細(xì)胞內(nèi)含水量有關(guān),細(xì)胞液的滲透壓決定了水分是滲入還是滲出細(xì)胞,這是導(dǎo)致細(xì)胞膨壓升降的根本原因。采后細(xì)胞膨壓的損失主要是由于水分蒸發(fā)而產(chǎn)生,進(jìn)而直接影響果實(shí)的硬度[7-8]。果實(shí)失水的主要外在因素包括溫度、相對(duì)濕度、空氣流速、壓力和光線,內(nèi)在因素則主要包括表皮細(xì)胞角質(zhì)層的厚薄、細(xì)胞間隙的大小、原生質(zhì)的特性、比表面積、細(xì)胞的持水力和成熟度[9]。目前,關(guān)于果實(shí)采后水分?jǐn)U散的研究主要是考慮果實(shí)的多孔介質(zhì)特征對(duì)水分?jǐn)U散的影響,針對(duì)單個(gè)果實(shí)失水傳質(zhì)過(guò)程展開(kāi)[10],較少涉及細(xì)胞層面上的膨壓變化規(guī)律,這說(shuō)明采后果品細(xì)胞膨壓分析尚未引起研究者的注意。

一些學(xué)者針對(duì)細(xì)胞膨壓變化進(jìn)行了初步研究。例如,Rux等[11]采用壓力探針技術(shù)分析了紅葉卷心菜組織中單細(xì)胞的膨壓變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)菜葉細(xì)胞膨壓與溫度變化、超高壓處理、處理時(shí)間具有一定關(guān)系,找到了超高壓處理方法中保持紅葉卷心菜新鮮度的最佳參數(shù)為壓強(qiáng)150 MPa、溫度45 ℃、時(shí)間10 min。Belie等[12]將蘋(píng)果分別放置于溫度相同(25 ℃),但相對(duì)濕度不同(65%和95%)的貯藏環(huán)境內(nèi)來(lái)產(chǎn)生不同的細(xì)胞膨壓,研究膨壓變化對(duì)喬納金蘋(píng)果(Malus domestica Borkh.)紅光漫反射的影響,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膨壓變化對(duì)漫反射沒(méi)有顯著影響。Iwanami等[13]采用熱電耦干濕計(jì)法分析了27種蘋(píng)果在20 ℃貯藏時(shí)的細(xì)胞膨壓變化,研究發(fā)現(xiàn),依據(jù)細(xì)胞膨壓、硬度和綿軟的變化速率,可將蘋(píng)果分成5大類(lèi)來(lái)討論硬度和綿軟對(duì)細(xì)胞膨壓變化速率的依賴(lài)性,從而為蘋(píng)果育種提供技術(shù)支撐。Shackel等[14]研究了不同成熟階段采摘后蕃茄的細(xì)胞膨壓,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞膨壓的變化可在細(xì)胞層面反映出組織成熟的過(guò)程。任曉俊[15]采用核磁共振技術(shù)分析了蘋(píng)果的水分分布,這為果品采后細(xì)胞膨壓與水分分布相關(guān)性的分析提供了思路。由此可知,當(dāng)前關(guān)于果品采后細(xì)胞膨壓變化規(guī)律的研究,主要是分析果蔬貯藏條件、加工條件所引起的變化,屬于被動(dòng)檢測(cè)階段。這主要是由于細(xì)胞膨壓檢測(cè)存在一定難度,導(dǎo)致關(guān)于貯藏環(huán)境因子或加工方式對(duì)果品細(xì)胞膨壓影響規(guī)律的研究較少,目前仍未形成成熟的理論體系。因此,亟需在采后果品細(xì)胞膨壓變化規(guī)律研究方面進(jìn)行研究,以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞膨壓調(diào)控核心技術(shù)的突破。

1.2 采后果品細(xì)胞膨壓維持的研究進(jìn)展

果實(shí)一旦脫離母體,便失去了營(yíng)養(yǎng)和水分的補(bǔ)充,也直接影響細(xì)胞質(zhì)濃度,引起細(xì)胞內(nèi)水勢(shì)變化。因此,細(xì)胞膨壓變化屬于果品采后生理現(xiàn)象之一。減少水分損失,維持細(xì)胞膨壓對(duì)于保持果實(shí)品質(zhì)起著關(guān)鍵的作用。目前,減少采后果實(shí)水分的損失主要依靠果實(shí)和周?chē)h(huán)境中水蒸氣壓差以及果實(shí)表面及內(nèi)部組織對(duì)水分蒸發(fā)作用的抗性。人工打蠟操作,即在水果表面噴涂巴西棕櫚蠟、聚二甲基硅氧烷(PDMS)及其乳液、紫膠(僅限柑橘類(lèi)和蘋(píng)果)等,控制果品水分損失,可用于維持果品細(xì)胞膨壓。例如,通過(guò)滾刷對(duì)水果進(jìn)行清洗打蠟可改善果皮水壓,顯著改變桔皮的膨壓與滲透壓[16-17]。然而,打蠟保水只是維持果品細(xì)胞膨壓的一個(gè)有效方法,無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)控水分進(jìn)入果肉細(xì)胞內(nèi)部、調(diào)節(jié)膨壓的目的。此外,也有一些研究構(gòu)建苯乳酸-海藻酸鈉涂膜減少甜櫻桃水分散失[18],或者以大豆分離蛋白(SPI)、蜂蠟、蘆薈原汁等不同組合作為涂膜降低櫻桃番茄失重率[19],或者制備紫白膠漆蠟復(fù)配涂膜防止柑桔失水[20],其主要目的是維持細(xì)胞膨壓,保持果品新鮮度。另外,將鮮切果蔬浸泡在無(wú)毒的液態(tài)高分子可食性涂膜劑中,在鮮切果蔬表層形成具有通途和阻隔特性的半透氣薄膜[21],也可以維持細(xì)胞膨壓,保持鮮切水果的新鮮度。許嘉琍等[22]介紹了多糖、紫膠、松香及其衍生物等林業(yè)生物質(zhì)資源作為涂膜保鮮材料在果蔬保鮮中的應(yīng)用,著重探討其涂膜保鮮的效果。涂膜技術(shù)及豐富的生物質(zhì)資源必將為維持果品或鮮切果品細(xì)胞膨壓提供技術(shù)支持。

2 細(xì)胞膨壓對(duì)果品質(zhì)地特征影響規(guī)律的研究進(jìn)展

膨壓是胞內(nèi)液體施加在細(xì)胞壁上的靜水壓力,可使細(xì)胞保持一定剛度和彈性,進(jìn)而影響果品的生物力學(xué)性質(zhì)。國(guó)內(nèi)外已有研究分析了膨壓對(duì)果蔬的壓縮、剪切、彎曲和穿刺等力學(xué)特性的影響。關(guān)于果肉細(xì)胞膨壓與質(zhì)地特征相關(guān)性的研究,主要是從果肉在糖溶液中浸泡后的質(zhì)地變化規(guī)律方面展開(kāi),或者以數(shù)值仿真分析進(jìn)行細(xì)胞膨壓與細(xì)胞彈性模量之間關(guān)系的研究。并且,基于細(xì)胞膨壓調(diào)控果品質(zhì)地的技術(shù)尚未普及。

2.1 細(xì)胞膨壓與果品質(zhì)地特征相關(guān)性的研究進(jìn)展

在實(shí)驗(yàn)分析方面,浸泡法是檢測(cè)細(xì)胞膨壓的常用方法,不能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞膨壓與微觀力學(xué)性質(zhì)的原位檢測(cè)。因此,相關(guān)研究仍然是將果肉在糖溶液中浸泡調(diào)整其膨壓數(shù)值,再分析相應(yīng)的力學(xué)性質(zhì)變化[23]。膨壓對(duì)果品宏觀硬度和組織強(qiáng)度具有極大影響,質(zhì)地變軟的大部分原因可用膨壓損失來(lái)解釋[24]。Nilsson等[25]和Falk等[26]較早地提出了膨壓對(duì)組織具有影響的概念,并認(rèn)為組織硬度與膨壓相關(guān)。另外,Lin等[27]分析了蘋(píng)果膨壓對(duì)斷裂應(yīng)力、斷裂應(yīng)變、組織硬度和斷裂模式的影響,認(rèn)為蘋(píng)果果肉在斷裂時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變與膨壓具有相關(guān)性。Belie等[28]發(fā)現(xiàn)梨肉組織的拉伸強(qiáng)度在細(xì)胞液濃度低于外界溶液濃度時(shí)(高滲溶液,細(xì)胞失水)下降了0.6 N,而同樣的梨肉組織在細(xì)胞液濃度高于外界溶液濃度時(shí)(低滲溶液,細(xì)胞吸水),其拉伸強(qiáng)度則增加了0.4 N,這說(shuō)明細(xì)胞膨壓變大具有增加細(xì)胞壁強(qiáng)度的功能。Oey等[29]進(jìn)行了蘋(píng)果細(xì)胞膨壓對(duì)微觀力學(xué)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)方面的定量分析,結(jié)果表明,隨著膨壓增加,位于最大應(yīng)力處的應(yīng)變值下降而硬度上升,且細(xì)胞膨壓變化不影響細(xì)胞初始形態(tài)學(xué)參數(shù),但明顯影響細(xì)胞變形幅度。細(xì)胞膨壓影響果實(shí)的抗張強(qiáng)度,而已經(jīng)軟化果肉的細(xì)胞膨壓對(duì)果實(shí)的抗張強(qiáng)度沒(méi)有影響,這表明膨壓損失率會(huì)影響果實(shí)軟化程度;這與具有低膨壓細(xì)胞的組織比具有高膨壓細(xì)胞的組織硬度小的結(jié)論相符合。果肉細(xì)胞軟化期間細(xì)胞膨壓的變化及細(xì)胞壁的承受能力應(yīng)該是果實(shí)軟化的根源[30]。越來(lái)越多的研究表明,在加工和貯藏期果蔬細(xì)胞壁的降解會(huì)導(dǎo)致膨壓損失,進(jìn)而降低水果的硬度和彈性模量[31]。例如,Xu等[32]對(duì)胡蘿卜進(jìn)行冷凍/融解處理,發(fā)現(xiàn)當(dāng)膨壓發(fā)生損失時(shí),樣品的儲(chǔ)能模量(G′)和損耗因子(Tanδ)也顯著下降。Rojas等[33]將圓柱形的哈密瓜果肉樣品浸泡到甘露醇梯度溶液內(nèi)(從0～0.80 mol/L),來(lái)分析哈密瓜果肉的力學(xué)性質(zhì),發(fā)現(xiàn)果肉斷裂與細(xì)胞壁-細(xì)胞壁完整斷裂相關(guān),而殘余應(yīng)力則與細(xì)胞膨壓相關(guān)。吳杰等[34]對(duì)經(jīng)過(guò)不同濃度蔗糖溶液滲透處理后具有高、低和正常3種膨壓水平的庫(kù)爾勒香梨果肉進(jìn)行振蕩剪切試驗(yàn)和蠕變?cè)囼?yàn),發(fā)現(xiàn)香梨果肉的儲(chǔ)能模量(G′)、損耗模量(G″)、瞬態(tài)彈性柔量(J0)、延遲彈性柔量(J1)、穩(wěn)態(tài)粘性柔量(1/η0)均與膨壓調(diào)控引起的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和胞間隙變化有直接關(guān)系。武新慧等[35]在對(duì)代表性果蔬蘋(píng)果、梨、蘿卜、馬鈴薯等進(jìn)行高壓脈沖電場(chǎng)(HPEF)預(yù)處理,發(fā)現(xiàn)HPEF預(yù)處理引起的果蔬細(xì)胞結(jié)構(gòu)、膨壓及細(xì)胞間隙變化是造成果蔬動(dòng)態(tài)黏彈性變化的主要原因。然而,就果品的黏彈力學(xué)特性而言,目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于膨壓對(duì)其影響規(guī)律尚缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí),未形成定量關(guān)系。

在仿真分析方面,相關(guān)研究則多是針對(duì)單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞膨壓損失與力學(xué)性能之間相關(guān)性的仿真分析。如,Singh等[36]通過(guò)六棱柱模型模擬細(xì)胞膨壓與應(yīng)變率間的關(guān)系,提出一個(gè)應(yīng)變能方程,認(rèn)為較高的細(xì)胞膨壓會(huì)導(dǎo)致果實(shí)細(xì)胞損傷和果品質(zhì)量下降。山西農(nóng)業(yè)大學(xué)的王菊霞[37]利用二維Voronoi模型仿真出蘋(píng)果果皮的微觀結(jié)構(gòu),為直觀地分析比較不同品種蘋(píng)果果皮微觀組織結(jié)構(gòu)的差異提供幾何模型,也為進(jìn)行水分在果皮表面擴(kuò)散引起細(xì)胞膨壓變化的仿真分析奠定了理論基礎(chǔ)。從仿真分析角度來(lái)看,基于細(xì)胞膨壓損失對(duì)質(zhì)地劣變的仿真研究一般是停留在單細(xì)胞層面,較少擴(kuò)展到多細(xì)胞膨壓對(duì)果肉組織宏觀質(zhì)地的影響或者定量分析方面。因此,需要尋求一種多細(xì)胞模型來(lái)反映果肉組織的微觀結(jié)構(gòu),將果品質(zhì)地評(píng)價(jià)拓展到微觀結(jié)構(gòu)的層次。Voronoi模型可以較為真實(shí)地反映出自然界物體的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu),可應(yīng)用于各向異性生物體材料的力學(xué)性能仿真分析。Mebatsion等[38]采用二維Voronoi模型構(gòu)建了蘋(píng)果果肉組織模型,該模型與果肉組織的微觀結(jié)構(gòu)具有高度的相似性。這表明Vornoi模型可應(yīng)用于構(gòu)建果品的微觀結(jié)構(gòu),這對(duì)研究多細(xì)胞膨壓與質(zhì)地特征間的相關(guān)關(guān)系提供了一種思路。而Ali等[39]利用數(shù)值仿真分析方法,將細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞壁黏結(jié)在一起構(gòu)成組織,實(shí)現(xiàn)了多細(xì)胞膨壓與細(xì)胞壁之間作用力的分析,這也為采后果品多細(xì)胞膨壓對(duì)組織宏觀質(zhì)地的影響提供了數(shù)值模型。此外,Liu等[40]基于Van’t Hoff方程分析細(xì)胞膜內(nèi)外滲透壓差所引起的細(xì)胞形態(tài)與膨壓變化,并在此基礎(chǔ)上依據(jù)自洽模型計(jì)算果肉組織的等效體積彈性模量和等效剪切模量,其結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相符,這實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞彈性模量到組織力學(xué)性質(zhì)的跨尺度分析,也為細(xì)胞膨壓與果品質(zhì)地特征相關(guān)性的研究奠定了基礎(chǔ)。

2.2 基于細(xì)胞膨壓調(diào)控果品質(zhì)地技術(shù)的研究進(jìn)展

果品品質(zhì)調(diào)控是一個(gè)難題,已引起諸多學(xué)者的關(guān)注。目前已有許多研究采用物理、化學(xué)、生物或相互結(jié)合的方法,探索果品品質(zhì)受貯運(yùn)環(huán)境因子、酶促反應(yīng)條件、基因表達(dá)方式或外源微生物繁殖等因素的影響規(guī)律與調(diào)控機(jī)制,來(lái)保持果品在生長(zhǎng)期、物流期、貯藏期或貨架期的品質(zhì)。此外,細(xì)胞間水結(jié)構(gòu)化氣調(diào)保鮮是比較接近于細(xì)胞膨壓調(diào)控技術(shù)的一種保鮮技術(shù),它使果蔬組織細(xì)胞間水分參與形成結(jié)構(gòu)化水,使整個(gè)體系中的溶液粘度升高,減慢酶促反應(yīng),抑制水分蒸發(fā),為果品短期保鮮提供了一種原理和方法[41]。細(xì)胞間水結(jié)構(gòu)化氣調(diào)保鮮技術(shù)為基于細(xì)胞膨壓調(diào)控果品質(zhì)地提供了一種思路,即將水鎖定在細(xì)胞膜內(nèi)部,從而維持細(xì)胞膨壓,必要時(shí)為采后果品細(xì)胞膜內(nèi)輸送水分,實(shí)現(xiàn)膨壓的調(diào)控。

然而,國(guó)內(nèi)外通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)果品細(xì)胞膨壓來(lái)調(diào)節(jié)質(zhì)地參數(shù)的研究仍處于探索階段。通過(guò)溫度、相對(duì)濕度、表面控制程度、通風(fēng)氣流速度等有關(guān)的熱動(dòng)力學(xué)特性調(diào)控技術(shù)以及相應(yīng)的組織膨壓變化的測(cè)試技術(shù),可維持果實(shí)細(xì)胞膨壓的完好,實(shí)現(xiàn)其質(zhì)構(gòu)的調(diào)控保鮮[42]。比利時(shí)魯汶大學(xué)率先進(jìn)行蘋(píng)果、梨的組織膨壓調(diào)控保鮮,取得了較好的中長(zhǎng)期保鮮效果[43]。適度的水分蒸發(fā),可降低細(xì)胞膨壓,減輕果品對(duì)外界機(jī)械損傷的敏感程度,對(duì)延長(zhǎng)貯藏有利。例如,柑橘入貯前進(jìn)行“發(fā)汗”處理,作用是降低果實(shí)外皮細(xì)胞的膨壓,以減少運(yùn)輸中的機(jī)械損傷。由目前情況來(lái)看,有待于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)基于細(xì)胞膨壓調(diào)控果品質(zhì)地的生產(chǎn)技術(shù)。

關(guān)于果品質(zhì)地研究方面多數(shù)側(cè)重的是質(zhì)地評(píng)價(jià)方面,較少研究質(zhì)地的調(diào)控技術(shù)。如,Li等[44]研究了瞬間降壓干燥過(guò)程中蘋(píng)果果肉質(zhì)地受細(xì)胞失水的影響,若能從細(xì)胞膨壓對(duì)果品質(zhì)地調(diào)控機(jī)制方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究,則可以拓寬果品品質(zhì)調(diào)控的渠道。Wang等[45]研究了高濕熱燙處理對(duì)葡萄質(zhì)地、水勢(shì)的影響,這為將質(zhì)地與水勢(shì)(膨壓等于細(xì)胞膜內(nèi)外水勢(shì)差)進(jìn)行相關(guān)性分析奠定了一定的基礎(chǔ)。由此可知,基于細(xì)胞膨壓進(jìn)行果品采后的質(zhì)地調(diào)控在國(guó)內(nèi)仍然存在一定空白,亟需展開(kāi)細(xì)胞膨壓對(duì)果品質(zhì)地調(diào)控方面的研究。因此,同時(shí)研究果品的質(zhì)地特征和動(dòng)態(tài)流變學(xué)參數(shù)作為生物力學(xué)參數(shù),并分析膨壓對(duì)其影響規(guī)律,對(duì)于補(bǔ)充和完善細(xì)胞膨壓對(duì)果品生物力學(xué)性質(zhì)影響規(guī)律的研究非常重要。研究細(xì)胞膨壓與果品生物力學(xué)參數(shù)的關(guān)系,對(duì)于闡明果實(shí)軟化生理機(jī)制,改善果品貯藏保鮮措施,延長(zhǎng)貨架期和減少綿軟感具有重要意義。分析細(xì)胞膨壓與果品質(zhì)地特征間的相關(guān)性,研究細(xì)胞膨壓變化對(duì)宏觀質(zhì)地的作用機(jī)制,有助于突破采用膨壓變化調(diào)控果品采后質(zhì)地的關(guān)鍵技術(shù)。

3 展望與結(jié)論

探索果品采后細(xì)胞膨壓受貯藏環(huán)境因子及其果皮表面狀態(tài)的影響規(guī)律,實(shí)現(xiàn)果品采后細(xì)胞膨壓的調(diào)控,是挖掘采后果品細(xì)胞膨壓調(diào)控方法的關(guān)鍵所在。植物表皮結(jié)構(gòu)和功能為構(gòu)建防止水分損失或促進(jìn)水分吸收的仿生表面提供了創(chuàng)新思路[46]。果皮表面能的大小取決于其表面官能團(tuán),包括疏水官能團(tuán)和親水官能團(tuán)。含羞草葉片閉合機(jī)制可為控制采后果品細(xì)胞膨壓提供思路。將人工打蠟操作與離子濃度調(diào)節(jié)相結(jié)合,對(duì)果品果皮表面的蠟質(zhì)層進(jìn)行改造,構(gòu)建仿生薄膜,改變果皮表面的化學(xué)組分實(shí)現(xiàn)果皮表面潤(rùn)濕性的調(diào)控,減少水分流失或增加水分吸收,為控制細(xì)胞膨壓、調(diào)控果品品質(zhì)提供了思路。即在一個(gè)可控的貯藏環(huán)境中調(diào)節(jié)貯藏因子作為激勵(lì)因素,以在果皮表面構(gòu)建的仿生涂層作為響應(yīng)結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)水分進(jìn)出果皮速率,為分析果品采后表皮特征變化、貯藏溫度、相對(duì)濕度、氣體成分對(duì)采后細(xì)胞膨壓及貯藏品質(zhì)的影響提供了一種研究方法,也為調(diào)控細(xì)胞膨壓保持果品品質(zhì)提供了一種思路。在貯藏過(guò)程中對(duì)濕度的控制和果皮表面蠟層的修飾,既要考慮對(duì)膨壓調(diào)節(jié)的影響,又必須兼顧對(duì)微生物活動(dòng)的影響。此外,選取無(wú)紡布作為基底,在其兩側(cè)分別構(gòu)建具有抑菌性和親水性的涂層,可構(gòu)建Janus概念膜,形成多功能水單通道,可實(shí)現(xiàn)對(duì)水滴的操縱,從而控制水分進(jìn)出果皮,調(diào)控細(xì)胞膨壓。另外,鮮切果蔬將成為采后研究領(lǐng)域的重要方向之一,若能在鮮切果品表面構(gòu)建仿生涂層或Janus膜來(lái)調(diào)控細(xì)胞膨壓,必然能夠阻止鮮切果品品質(zhì)劣變,揭示典型貯藏環(huán)境對(duì)果品品質(zhì)調(diào)控模式的機(jī)理[47]。

傳統(tǒng)的細(xì)胞膨壓檢測(cè)方法(浸泡法)存在周期長(zhǎng)、精度低、零膨壓狀態(tài)難以觀察的問(wèn)題,無(wú)法對(duì)細(xì)胞膨壓進(jìn)行原位測(cè)量。這限制了采后果品細(xì)胞膨壓受貯藏環(huán)境因子脅迫所發(fā)生的變化規(guī)律的研究,也致使細(xì)胞膨壓與果品質(zhì)地特征間的關(guān)系研究多數(shù)停留在定性分析階段。果品采后貯藏過(guò)程中的品質(zhì)保持與調(diào)控一直是我國(guó)科學(xué)研究和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中重點(diǎn)支持的內(nèi)容。《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃的通知》(國(guó)發(fā)[2016]43號(hào))指出,要在保鮮物流中突破環(huán)境因子精準(zhǔn)控制的關(guān)鍵技術(shù),這表明關(guān)于環(huán)境因子對(duì)果品品質(zhì)影響的研究是突破果品品質(zhì)保鮮與調(diào)控的關(guān)鍵所在。而理解細(xì)胞膨壓在貯藏流通過(guò)程中的變化規(guī)律,通過(guò)細(xì)胞膨壓調(diào)控果品質(zhì)地特征,保持果品采后的新鮮度,可為果品質(zhì)量保持提供新思路。未來(lái)研究中,開(kāi)發(fā)細(xì)胞膨壓檢測(cè)設(shè)備,掌握細(xì)胞膨壓采后受貯藏環(huán)境因子影響的變化規(guī)律,控制細(xì)胞膨壓,主動(dòng)調(diào)節(jié)果品質(zhì)地,構(gòu)建果品“調(diào)節(jié)貯藏環(huán)境因子→控制膨壓→調(diào)控質(zhì)地”的動(dòng)態(tài)監(jiān)控方式,實(shí)現(xiàn)果品出庫(kù)時(shí)成熟度的精細(xì)控制,保證果品質(zhì)地的均勻性?？偟膩?lái)說(shuō),通過(guò)精確控制細(xì)胞膨壓來(lái)開(kāi)發(fā)出科學(xué)、合理的果品質(zhì)地調(diào)控技術(shù),對(duì)于提高果品采后貯藏的良品率,有效延長(zhǎng)鮮食果品的貯藏期,調(diào)節(jié)淡旺季,繁榮果品市場(chǎng),具有非常重要的實(shí)踐意義。