冬棗生理變化及保鮮機(jī)理研究進(jìn)展

徐悅，趙國(guó)建，朱永寶，侯召華※

〔1.齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353；2.山東國(guó)鑒認(rèn)證有限公司，山東 濟(jì)南 250002〕

冬棗（winter jujube；Dongzao）為鼠李科棗屬冬棗（Ziziphus jujuba cv.Dongzao）植物的果實(shí)，棗樹(shù)的果實(shí)屬于晚熟鮮食品種，果實(shí)近扁圓形，具有色澤紅亮、皮薄肉細(xì)、入口無(wú)渣、汁多脆甜等優(yōu)點(diǎn)，主要于華北地區(qū)種植，是我國(guó)特有的品種[1]。冬棗營(yíng)養(yǎng)豐富，棗果中含有19種氨基酸,其中包括人體所需的9種必需氨基酸[2]和豐富的鈣、鈉及鎂等礦物質(zhì)，還含有多糖、多酚、黃酮、萜類(lèi)化合物、維生素C 和有機(jī)酸等豐富的生物活性物質(zhì)，其中多糖、有機(jī)酸具有保護(hù)肝、腸道，增強(qiáng)機(jī)體免疫力的功效；多酚、黃酮和維生素C 是棗果中主要的抗氧化成分；萜類(lèi)化合物有抗癌作用[3]。冬棗在人工貯藏期間果實(shí)內(nèi)部的活性物質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，采后果實(shí)代謝旺盛，極易導(dǎo)致變質(zhì)，室溫下僅能存放2～5 d，嚴(yán)重制約了冬棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[4]。因此冬棗采后貯藏期品質(zhì)的保持尤為重要，目前已在實(shí)際保鮮工作中大量應(yīng)用保鮮方法，主要有物理方法、化學(xué)方法、生物方法以及復(fù)合方法[5]。

因此，本文就冬棗的活性成分、采后生理變化、變質(zhì)機(jī)理及貯藏保鮮技術(shù)進(jìn)行綜述，并對(duì)冬棗保鮮技術(shù)的研究方向進(jìn)行展望，以期為我國(guó)冬棗的保鮮研究及應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 冬棗采后的生理變化

1.1 多糖

冬棗中的多糖具有降血脂、調(diào)血壓及提高免疫力等功效，它在果實(shí)中占比為26%～36%，在干制棗果中約含60%[6]。果實(shí)中多糖含量豐富，成分也較為復(fù)雜，按照溶解性可分為可溶性多糖與不可溶性多糖；根據(jù)酸堿性劃分為中性多糖與酸性多糖[7]。潘瑩等[8]在冬棗中分離得到DPA 和DPB 2種多糖，都具有較強(qiáng)的抗氧化能力，其消除自由基能力是隨著多糖濃度的增加而增強(qiáng)。多糖含量是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，隨著成熟階段而變化，在白熟前期到全紅期多糖含量呈上升狀態(tài)，在全紅期時(shí)含量達(dá)到最大值，隨后下降直至趨于穩(wěn)定[9]。

1.2 多酚

冬棗中多酚類(lèi)物質(zhì)主要以游離態(tài)、酯化態(tài)和結(jié)合態(tài)的方式存在，具有抗氧化作用且能夠有效地清除自由基。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)棗皮比棗肉中的抗氧化成分含量更豐富，即在成熟過(guò)程中，棗皮中多酚含量呈減少狀態(tài)，在深紅色階段含量大幅下降[10]，這與念紅麗等[11]研究結(jié)果一致，果皮與果肉在不同成熟時(shí)期多酚含量不同，在全紅期時(shí)果皮多酚含量最低，全綠期果肉多酚含量最低。大量試驗(yàn)證明果皮中的酚類(lèi)物質(zhì)遠(yuǎn)大于果肉[12]。

1.3 黃酮

常見(jiàn)的黃酮類(lèi)物質(zhì)按照成分有槲皮素、蘆丁、兒茶素、白藜蘆醇及其衍生物等，按照結(jié)構(gòu)可分為黃烷醇類(lèi)、黃酮醇類(lèi)等[13]，而冬棗中主要是以蘆丁及其槲皮素衍生物為主構(gòu)成黃酮組分，具有抗癌、抗自由基、抗氧化及鎮(zhèn)靜作用[14]。槲皮素在白熟期到半紅期階段是下降狀態(tài)，在全紅期時(shí)達(dá)到最低[15]。張瓊等[16]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)果實(shí)在全綠期與黃白期時(shí)黃烷醇類(lèi)含量較高，而在全紅期時(shí)黃酮醇類(lèi)含量最高。薛曉芳等[17]研究表明，果肉中的總黃酮含量遠(yuǎn)低于果皮，在成熟階段黃酮含量呈先上升后下降的趨勢(shì)。

1.4 維生素C

維生素C 又名抗壞血酸，具有促進(jìn)傷口愈合、清除體內(nèi)的活性氧基團(tuán)及自由基、促進(jìn)機(jī)體對(duì)鐵的吸收等作用，維生素C 在冬棗的果肉及果皮中也大量存在，是評(píng)價(jià)鮮棗營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和新鮮度的重要指標(biāo)。郭慧慧等[18]研究發(fā)現(xiàn)，采后的冬棗果肉中維生素C 含量呈倒“V”字型變化；果皮中維生素C的含量是直線(xiàn)下降，且果皮中的維生素C 含量遠(yuǎn)低于果肉，當(dāng)果實(shí)處于白熟期時(shí)，維生素C 大量積累，隨后衰老酒化逐漸減少。維生素C 含量與抗壞血酸氧化酶（AAO）變化呈負(fù)相關(guān)性，果皮內(nèi)的AAO 酶活性明顯低于果肉，采后酶活性先降低后升高，在全紅期達(dá)到最高峰[19]。綜上所述，可推測(cè)冬棗果肉發(fā)生衰老、變質(zhì)早于果皮，含AAO 酶活性越高的品種越易發(fā)生腐敗。

1.5 萜類(lèi)化合物

棗果中的三萜類(lèi)成分豐富，三萜烷烯類(lèi)含有11種三萜酸化合物，具有抗腫瘤活性，包括美洲茶酸、坡模酮酸、麥珠子酸、山楂酸、epiceanothic acid、樺木酸、齊墩果酸、熊果酸、白樺脂酸、齊墩果酮酸和烏宋酸[20]。樺木酸具有較強(qiáng)的抗病毒、抗癌作用；齊墩果酸主要用來(lái)治療急慢性肝炎；熊果酸是有效治療腫瘤的藥物。彭艷芳[21]研究發(fā)現(xiàn)，樺木酸、齊墩果酸和熊果酸在冬棗成熟階段呈下降趨勢(shì)，但與果實(shí)中總萜含量變化不同，白熟期到半紅期無(wú)顯著變化，但在半紅期到全紅期呈上升趨勢(shì)，在全紅期含量達(dá)到最高值。

1.6 有機(jī)酸

有機(jī)酸是決定棗果味感的重要成分，很大地影響了鮮棗風(fēng)味，能夠有效評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)，直接反映了鮮棗的貯藏效果。黃艷鳳等[22]檢測(cè)出冬棗中富含20種有機(jī)酸，含量最高的是檸檬酸與2,4-庚二烯酸。冬棗在貯藏過(guò)程中，有機(jī)酸含量先下降后趨于平緩，總體呈下降趨勢(shì)，所以減小有機(jī)酸含量下降速率，且保持較高的酸含量，才有利于保持棗果品質(zhì)[23]。彭艷芳[24]研究發(fā)現(xiàn)，冬棗在白熟期到全紅期有機(jī)酸含量呈逐漸上升的趨勢(shì)，全紅期之后逐漸下降，這與趙曉[9]的研究結(jié)果一致。

2 變質(zhì)機(jī)理

2.1 呼吸作用

冬棗沒(méi)有顯著的呼吸高峰期，屬于非躍變型果實(shí)[25]。冬棗被采后脫離了棗樹(shù)的營(yíng)養(yǎng)供給，由于果實(shí)生命活動(dòng)仍在進(jìn)行，呼吸強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，加速自身生命物質(zhì)代謝，所以降低果實(shí)的呼吸強(qiáng)度尤為重要，低溫貯藏能夠有效降低冬棗呼吸效率[26]。常雪花等[27]研究發(fā)現(xiàn)，冬棗的成熟度不同會(huì)影響果實(shí)的呼吸速率，冬棗在全青期和白熟期采摘后的呼吸速率先下降后上升，果實(shí)在全紅期呼吸速率最高，全青期與白熟期相比全紅期采摘出現(xiàn)呼吸高峰較晚，且白熟期采摘呼吸速率最低，說(shuō)明白熟期是冬棗采摘的最佳時(shí)期，貯藏時(shí)間最長(zhǎng)。

2.2 乙烯

乙烯是促進(jìn)果實(shí)成熟的一種催熟劑，溫度、硬度的變化與乙烯的釋放量密切相關(guān)，溫度越高，乙烯釋放量越多，導(dǎo)致果實(shí)硬度下降，是造成冬棗果實(shí)衰老的主要物質(zhì)[28]。果實(shí)在半紅期和白熟期時(shí)，乙烯釋放量一直處于上升狀態(tài)，出現(xiàn)2 次最高峰，隨后下降[29]，這與韓冰等[30]研究結(jié)果一致，采后冬棗的乙烯釋放量低，在冷藏期間乙烯釋放量出現(xiàn)2 次顯著高峰值，并測(cè)定到2個(gè)乙烯釋放高峰時(shí)間，若在第1個(gè)高峰期時(shí)進(jìn)行氣調(diào)，乙烯釋放量能夠降到很低，在第2個(gè)高峰期時(shí)經(jīng)氣調(diào)處理的果實(shí)，乙烯釋放峰值比普通冷藏延遲14 d。說(shuō)明2 次高峰期之間是延長(zhǎng)冬棗貯藏的關(guān)鍵時(shí)期。

2.3 酶活性

目前多數(shù)保鮮技術(shù)機(jī)理主要是抑制冬棗中酶活性來(lái)降低果實(shí)衰老速率，進(jìn)而提高貯藏效果。多酚氧化酶（PPO）能將底物發(fā)生褐變，活性先上升后下降，在果實(shí)全紅時(shí)達(dá)到高峰[31]。胡波等[32]研究表明，聚半乳糖醛酸酶（PG）、超氧化物歧化酶（SOD）和果膠甲酯酶（PME）是影響棗果表皮硬度的主要酶類(lèi)，這與李紅衛(wèi)等[33]研究結(jié)果相似。果皮中多酚氧化酶（PPO）、過(guò)氧化物酶（POD）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性逐漸增加的同時(shí)果皮中木質(zhì)素和纖維素的含量也隨之增加，且酶活性高于果肉，說(shuō)明果皮結(jié)構(gòu)緊密導(dǎo)致果肉發(fā)生乙醇積累出現(xiàn)酒化現(xiàn)象。

3 冬棗采后保鮮技術(shù)

3.1 物理保鮮技術(shù)

3.1.1 低溫貯藏 低溫保鮮技術(shù)是指將果實(shí)置于低于外界溫度的環(huán)境中，降低果實(shí)的呼吸強(qiáng)度，抑制酶的活性，來(lái)延長(zhǎng)貯藏期的技術(shù)。果實(shí)在4 ℃條件下貯藏第2周開(kāi)始酒軟，第3周失去鮮食價(jià)值，第4周完全酒化[34]，芮松青[35]在溫度-3 ～-1 ℃、相對(duì)濕度85%～95% 條件下，將冬棗初紅果儲(chǔ)存84 d 時(shí)脆果率仍能保持較高水平。張瑋等[36]研究表明，冬棗在0 ℃時(shí)抑制呼吸速率，呼吸強(qiáng)度呈直線(xiàn)下降趨勢(shì)，且乙烯無(wú)明顯高峰，沒(méi)有躍變現(xiàn)象，延緩果實(shí)表皮葉綠素與硬度的下降，維生素C 與可溶性固形物都一直處于較高水平，抑制淀粉酶的活性，減少物質(zhì)的消耗，延長(zhǎng)保鮮期。

3.1.2 氣調(diào)貯藏 氣調(diào)保鮮技術(shù)是指控制貯藏環(huán)境的各種氣體在一定比例范圍內(nèi)，達(dá)到抑制呼吸速率、降低生命活動(dòng)強(qiáng)度的貯藏技術(shù)。隨著氣調(diào)技術(shù)的不斷成熟，張鐘[37]研究發(fā)現(xiàn)少量CO 對(duì)冬棗衰老有控制作用，10mol/L CO 熏蒸可有效抑制脂質(zhì)氧化損傷，降低自由基含量，保持酶的高活性，且冬棗需在O2 不能低于3%氣調(diào)，CO2 控制0.5%以下，否則易發(fā)酵褐變。王文生等[38]研究發(fā)現(xiàn)，冬棗在溫度（-1.5 ± 0.5）℃條件下，氣體成分為3%～5%O2、0～0.5%CO2 時(shí)，控制維生素C 含量處于較高水平，乙烯釋放量、乙醇與乙醛含量達(dá)到最低，保持表皮硬度，推遲高峰期的出現(xiàn)，這與韓冰等[30]的試驗(yàn)結(jié)果一致。

3.1.3 減壓貯藏 減壓保鮮技術(shù)是指抽出貯藏環(huán)境中的部分氣體，使果實(shí)處于恒定低壓、低溫的氣體環(huán)境中，使氧氣濃度低，自由基產(chǎn)生減少，降低呼吸強(qiáng)度，抑制乙烯的生成，延緩果實(shí)衰老的技術(shù)。郝曉玲等[39]研究發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)中可以選用50.7 kPa 或81.1 kPa 的低壓條件下貯藏冬棗，可抑制果實(shí)的呼吸強(qiáng)度，降低酶的活性與維生素C 損失，減緩可溶性固形物含量增加，延緩果實(shí)衰老進(jìn)程。該技術(shù)具有貯藏容積大、易操作及高效率等優(yōu)點(diǎn)[40]。

3.1.4 熱處理保鮮 熱處理保鮮技術(shù)是指將果蔬置于熱空氣、熱蒸汽或熱水中，通過(guò)高溫處理殺死果實(shí)表面病原菌，降低果實(shí)發(fā)病率、腐爛率和軟果率，達(dá)到保鮮的目的。郝曉玲等[41]研究發(fā)現(xiàn)熱處理能夠保持冬棗的硬度，抑制維生素C分解，降低果實(shí)腐爛率，在50℃/6min熱處理?xiàng)l件下對(duì)冬棗的腐爛抑制作用效果最佳，這與曹志敏等[42]研究結(jié)果相似，用53 ℃熱水處理6 min 效果較好, 可有效地延緩冬棗果實(shí)的衰老。李鵬霞等[43]研究發(fā)現(xiàn)熱水處理冬棗優(yōu)于熱空氣、熱蒸汽處理，后兩者均不能有效地延長(zhǎng)貯存期。

3.1.5 臭氧保鮮 臭氧保鮮技術(shù)是指通過(guò)臭氧（O3）的超強(qiáng)氧化性破壞微生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使微生物死亡，抑制并延緩有機(jī)物的分解[44]。臭氧能殺滅果實(shí)上霉菌及蟲(chóng)卵并抑制其繁殖，達(dá)到消毒殺菌的功效，氧化果實(shí)新陳代謝產(chǎn)物，減少果皮上的農(nóng)藥殘留，從而達(dá)到保鮮的作用[45]。李夢(mèng)釵等[46]研究發(fā)現(xiàn)臭氧處理冬棗不僅能有效抑制果實(shí)的腐爛，而且延緩維生素C、硬度和可溶性固形物的下降，當(dāng)臭氧濃度為40 mg/m3可使低溫冷藏的冬棗保鮮期達(dá)120 d。王新民等[47]研究發(fā)現(xiàn)臭氧濃度為60 mg/m3,并密閉熏蒸1 h，可使冬棗貯存期比常規(guī)保鮮延長(zhǎng)49 d。

3.2 化學(xué)保鮮技術(shù)

3.2.1 保鮮劑保鮮 化學(xué)保鮮劑保鮮是使用人工合成或天然生物提取的化學(xué)物質(zhì)抑制微生物發(fā)育繁殖進(jìn)程的保鮮技術(shù)。Jing 等[48]研究發(fā)現(xiàn)在冬棗幼果時(shí)噴灑50mg/L的亞硒酸鈉可提高果實(shí)的甜酸比，維持維生素C、總黃酮和多糖的含量。胡曉艷等[49]以1000 nL/L 1-MCP處理果實(shí)能夠降低果實(shí)呼吸強(qiáng)度，延長(zhǎng)果實(shí)硬度，抑制乙烯的釋放量。Li 等[50]研究發(fā)現(xiàn)20g/mL 的HarpinXoo蛋白能提高冬棗的好果率，降低腐爛指數(shù)等，促進(jìn)可溶性糖和維生素C 的形成并延緩其含量下降，有效延長(zhǎng)了冬棗的采后壽命。

3.2.2 涂膜保鮮 涂膜保鮮是指在果實(shí)表面涂上一層高分子液態(tài)膜隔離果實(shí)與空氣進(jìn)行氣體交換，抑制呼吸作用，減少水分蒸發(fā)，抑制外界病原菌侵染，是一種經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的保鮮技術(shù)。郭東起等[51]以羧甲基纖維素可食性膜有效維持冬棗的硬度，降低呼吸強(qiáng)度和蒸騰等作用，延長(zhǎng)冬棗的貯藏保鮮期。魏亞峰等[52]以水溶性殼聚糖作為美極梅奇酵母菌的載體復(fù)合涂膜劑，發(fā)現(xiàn)0.1%（w/v）水溶性殼聚糖能夠增強(qiáng)酵母菌的定殖能力，使冬棗的腐爛率達(dá)到最低，減少營(yíng)養(yǎng)成分損失。Kou等[53]研究發(fā)現(xiàn)脫落酸和殼聚糖/納米二氧化硅/海藻酸鈉復(fù)合膜處理提高葉綠素含量，具有抑制SOD、PPO 和PAL酶活性作用。

3.3 生物保鮮技術(shù)

3.3.1 微生物保鮮 微生物保鮮技術(shù)是指利用生物體自身成分或其代謝產(chǎn)物隔離果實(shí)與空氣直接接觸的保鮮技術(shù)。微生物保鮮主要包括菌體保鮮、代謝產(chǎn)物保鮮和多糖保鮮等方式[54]。郭東起等[55]采用拮抗酵母菌處理冬棗果實(shí)，拮抗酵母菌處理可降低致病菌引起的腐爛、病斑直徑，并能提高冬棗的貯藏品質(zhì)。Yuan 等[56]研究發(fā)現(xiàn)將冬棗提取物合成了銀納米粒子（AgNPs）對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有顯著的抗菌活性。納他霉素能夠?qū)Ｐ缘匾种平湍妇c霉菌，不但能有效地延長(zhǎng)冬棗的貨架期，而且不影響果實(shí)的風(fēng)味[57]。

3.3.2 天然提取物保鮮 天然提取物是從生物體內(nèi)通過(guò)物理或化學(xué)分離方法提取的活性物質(zhì)，該物質(zhì)具有抑菌、抗氧化和殺蟲(chóng)作用，能抑制果蔬表面微生物活性，降低果蔬生理代謝水平。植物芳香成分中的精油是主要的抗菌物質(zhì)，其中所含的具有氧化功能的醛類(lèi)和酚類(lèi)，可以抑制果蔬表面病原菌活性[58]。李寧等[59]研究發(fā)現(xiàn)0.5% 的丁香精油能夠提高冬棗的PAL、PPO和POD 活性，提高總酚含量，降低腐爛指數(shù)。張瑾等[60]研究發(fā)現(xiàn)稀釋10 倍的銀杏葉提取液對(duì)冬棗有一定的保鮮效果，在一定程度上能夠延緩冬棗失重率和腐爛率的上升，減緩冬棗的軟化。

3.4 復(fù)合保鮮方法

目前控制冬棗腐爛最有效的措施是低溫貯存結(jié)合化學(xué)保鮮劑的應(yīng)用，但由于化學(xué)保鮮劑易殘留，對(duì)環(huán)境及人體健康有不良影響，所以學(xué)者們不斷地研究可以更有效、更健康的復(fù)合保鮮方法。付坦等[61]研究表明，800 mg/kg 的納他霉素和3% 的氯化鈣溶液與冰溫貯藏相結(jié)合，可以更好地提高果實(shí)貯藏期的好果率，降低果實(shí)硬度下降速率與維生素C的損失，使POD 和SOD活性處于較高水平。Wang 等[62]研究發(fā)現(xiàn)海洋酵母與添加劑羧甲基纖維素鈉聯(lián)合使用可使冬棗的自然腐敗率降至56%，是一種較有前景的保鮮方式。

4 結(jié)語(yǔ)

冬棗在常溫條件下不易貯藏，嚴(yán)重制約了冬棗的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，多年以來(lái)，為了尋找簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)的保鮮方法，人們對(duì)冬棗采后的活性成分以及采后各成分的變化過(guò)程進(jìn)行研究。根據(jù)實(shí)際實(shí)踐的保鮮技術(shù)可知，物理保鮮技術(shù)需要嚴(yán)格的技術(shù)，維修設(shè)備難，耗費(fèi)成本較高；化學(xué)保鮮技術(shù)效果雖好，但無(wú)法保障絕對(duì)的安全；生物保鮮技術(shù)雖相比化學(xué)保鮮較為環(huán)保，但保鮮方法效果不理想；目前越來(lái)越多地使用復(fù)合保鮮技術(shù)，它綜合了單一保鮮的優(yōu)點(diǎn)，既提高了保鮮效果，又做到環(huán)保無(wú)污染，所以我國(guó)的復(fù)合保鮮技術(shù)在冬棗產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)中將有廣闊的市場(chǎng)，綠色、健康、無(wú)殘留和可持續(xù)的復(fù)合保鮮技術(shù)將成為冬棗保鮮技術(shù)研究的主要方向。