甜櫻桃采后保鮮技術(shù)的研究進(jìn)展

李國琴，武晉海，朱洪梅，杜俊杰，額日赫木，許國帥，李桂峰*

（1.山西師范大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，山西臨汾041004；2.臨汾市綜合檢驗檢測中心，山西臨汾041000）

櫻桃為薔薇科櫻桃屬，主要包括甜櫻桃（Prunus avium L.）（又稱大櫻桃、歐洲甜櫻桃）、酸櫻桃（Prunus ceraus L.）和地櫻桃（Prunus fruticose Pall.）。酸櫻桃主要用于加工制品，而甜櫻桃在鮮果市場中廣受歡迎。甜櫻桃來源于歐洲和西亞，目前已在全世界廣泛種植[1]。根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，F(xiàn)AO）統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，目前全球甜櫻桃產(chǎn)量逾233萬噸，我國產(chǎn)量約為4.2萬噸。甜櫻桃果大、色澤鮮艷、酸甜可口，富含維生素C（vitamin C，VC）和酚類物質(zhì)（如酚酸、類黃酮和花青素），但在鮮果市場的供給鏈中比較難保存，因此需要較高成本來保持水果的高品質(zhì)，價格相對較高。國內(nèi)甜櫻桃一般20元/kg～50元/kg，進(jìn)口甜櫻桃一般 100元/kg～300元/kg。

從田間到餐桌，甜櫻桃品質(zhì)存在多種問題，如失水、裂果、腐爛、機(jī)械損傷和褐變等[2]。在貯藏期間相對濕度達(dá)不到甜櫻桃的最佳條件（90%～95%），則會引起果實失水從而導(dǎo)致品質(zhì)下降[3]。若甜櫻桃在成熟期雨水過多，則會引起裂果[2]。果實腐爛是影響甜櫻桃品質(zhì)下降的主要原因，采后甜櫻桃果實硬度低且易衰老軟化，極易受到外界的機(jī)械損傷。果實表皮和果梗表面含有大量的真菌（如擴(kuò)展青霉菌、灰疽菌和褐腐病菌等），一旦物理屏障受到破壞，微生物快速繁殖，果實就會腐敗變質(zhì)。由此可見，控制微生物、減少機(jī)械損傷、增加果實硬度或者延緩果實衰老軟化對維持果實品質(zhì)和延長貨架期可能會有效果。本文主要根據(jù)近五年國內(nèi)外的研究報道，從物理、化學(xué)和生物三方面展開對甜櫻桃保鮮技術(shù)的闡述。

1 物理保鮮

1.1 低溫冷藏

常溫下甜櫻桃貨架期一般能維持5 d～7 d。低溫主要是通過抑制相關(guān)酶活性和降低呼吸強(qiáng)度減緩果實衰老，目前普遍認(rèn)為甜櫻桃冷藏的適宜溫度為-1℃～1℃。Zhao等[4]發(fā)現(xiàn)相比0℃和5℃冷藏，將貯藏溫度控制在接近生物冰點對甜櫻桃的保鮮效果更佳，但每個品種的生物冰點不同。目前國外成熟的甜櫻桃冷鏈物流技術(shù)可以保證甜櫻桃從采后到銷售均處于5℃以下，有研究發(fā)現(xiàn)一氧化氮可提高甜櫻桃的冷藏品質(zhì)[5]。雖然冷鏈中冷庫的相對濕度很難達(dá)到甜櫻桃保鮮的最佳要求，但它仍是受到普遍認(rèn)可和廣泛應(yīng)用的保鮮方法之一。我國缺乏冷鏈設(shè)施還無法保證鮮果的全程冷鏈，但有研究發(fā)現(xiàn)緩慢升溫的出庫方式對于甜櫻桃低溫貯藏的品質(zhì)有積極效果[6]。

1.2 冷激處理

冷激處理一般是對采后果蔬進(jìn)行短時低溫處理，通過冷脅迫誘發(fā)果蔬自身的生理抗性，從而達(dá)到保鮮的物理方法，常使用冷庫、冷水和壓差3種預(yù)冷方式。冷水預(yù)冷可以將甜櫻桃在6 min迅速降溫，但研究發(fā)現(xiàn)這種處理對不同品種的保鮮效果并不一致[7-8]。采用1℃冷水預(yù)冷“Ambrunés”櫻桃6 min會增加果實腐敗率[7]，但0℃冷水（即冰水混合物）冷激10 min可延緩“薩米脫”櫻桃品質(zhì)下降[8]。冷庫預(yù)冷降低果實溫度的速度相對較慢，有研究發(fā)現(xiàn)0℃冷庫預(yù)冷對“美早”櫻桃保鮮效果不如0℃冷水預(yù)冷的保鮮效果，貨架期縮短2 d～3 d[9]。美國、智利等國家早已把預(yù)冷作為甜櫻桃商品化處理的重要環(huán)節(jié)，因此國外櫻桃的商品化操作步驟一般經(jīng)采摘、預(yù)冷、分級、貯藏保鮮和包裝5個環(huán)節(jié)[10]，但在我國很多地方將此步驟省略[9]。

1.3 氣調(diào)貯藏

氣調(diào)貯藏被認(rèn)為是果蔬保鮮效果較佳的方法，常分為自發(fā)氣調(diào)（modified atmosphere，MA）和人工氣調(diào)（controlled atmosphere，CA）。MA是果蔬自身在包裝容器內(nèi)進(jìn)行呼吸作用，形成低濃度氧氣（oxygen，O2）和高濃度二氧化碳（carbon dioxide，CO2）的環(huán)境，而 CA 是一次性充入理想比例的2種或3種氣體，快速建立起有利于保鮮貯藏的氣調(diào)環(huán)境。MA可有效延長“0900 Ziraat”櫻桃貨架期和降低壞果率[11]。相比MA，CA可以更好地提高“砂蜜豆”櫻桃在冷藏期的品質(zhì)和延長貨架期[12]。甜櫻桃本身對CO2有較強(qiáng)的忍耐力，當(dāng)CO2濃度為20%和O2濃度大于等于7%時，可有效降低壞果率，不影響其它品質(zhì)[13-14]；在CO2濃度為10%～20%和O2濃度為 3%～8%時，甜櫻桃能夠保存 40 d～50 d[15]；當(dāng)CO2濃度為10%和O2濃度低于1.5%時，甜櫻桃會產(chǎn)生厭氧乙醇?xì)馕禰14，16]。有研究發(fā)現(xiàn)將氬氣（argon，Ar2）和CA 結(jié)合（Ar2∶O2∶CO2=85∶5∶10，體積比）可以有效提高“拉賓斯”櫻桃的品質(zhì)[17]。除此之外，包裝材料對氣體的選擇滲透可以直接影響內(nèi)部氣體的比例，進(jìn)而影響果實的呼吸作用、代謝和衰老等。新型包裝材料如淀粉復(fù)合膜[15]、防霧膜[18]和添加薄荷精油的聚乳酸活性抗菌膜[19]對果實保鮮有積極效果。不同品牌的紙箱內(nèi)襯薄膜袋對氣體滲透量不同時，對甜櫻桃的保鮮效果有顯著區(qū)別，Wang等[16]的研究結(jié)果表明，保鮮效果最好的紙箱內(nèi)襯薄膜袋可以將O2和CO2的濃度控制在6.5%～7.5%和8%～10%范圍，從而顯著減少VC損失和脂質(zhì)過氧化，有效維持果實風(fēng)味。姜齊永等[20]通過調(diào)節(jié)薄膜面積、薄膜厚度及產(chǎn)品量改變袋內(nèi)氣體比例，可以達(dá)到對“紅燈”櫻桃的理想保鮮效果。不同類型的包裝箱對果實品質(zhì)影響顯著，增強(qiáng)除濕型保鮮紙箱比普通功效型保鮮紙箱和普通紙箱對“美早”櫻桃的保鮮效果好[21]，它能有效增強(qiáng)果實硬度，減少果實腐爛率，減少可溶性固形物和VC損失，將貨架期從6 d延長至9 d。

1.4 輻照

輻照（電子束、γ-射線和X射線等）可有效殺滅微生物，是一種常見的冷殺菌方式。代守鑫等[22]發(fā)現(xiàn)2.31 kGy和2.41 kGy電子束輻射處理的甜櫻桃在0℃冷庫的貯藏期可延長30 d～45 d，但是減少了花青素、總酚、可溶性固形物和總糖含量，與高劑量（1.5 kGy和2.25 kGy）的 γ-輻射相比，低劑量的 γ-輻射（0.75 kGy）可顯著降低“瑪瑙紅”櫻桃的果實腐敗[23]。田竹希等[23]還發(fā)現(xiàn)短波紫外線（ultraviolet C，UV-C）比 γ-射線對甜櫻桃的保鮮效果好。不同劑量的UV-C對果實品質(zhì)影響不同，低劑量的UV-C照射（1.37 kJ/m2）延緩“瑪瑙紅”櫻桃好果率下降的效果比高劑量的UV-C照射（2.05 kJ/m2和 2.74 kJ/m2）好[23]。中波紫外線（ultraviolet B，UV-B）也可以有效維持甜櫻桃的品質(zhì)，但在提高酚類物質(zhì)含量和抗氧化活性方面的效果弱于UV-C[24-25]。不同品種的甜櫻桃對輻照劑量和輻照時間的耐受度不同，每個國家對輻照產(chǎn)品的限量標(biāo)準(zhǔn)也不同。結(jié)合這方面的信息，應(yīng)用輻照技術(shù)對甜櫻桃進(jìn)行保鮮的研究探索，可為產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供堅實的理論指導(dǎo)。

1.5 其它

熱激處理具有操作簡單、易實現(xiàn)等特點，是采后水果殺菌的常用手段之一。有研究表明，42℃水浸泡10 min[26]或60℃熱水噴淋20 s[27]可抑制果實褐變、降低腐爛率，但不影響其它品質(zhì)指標(biāo)。使用44℃熱空氣處理114 min可有效抑制青霉病，維持果實品質(zhì)[28]。然而，將“Ambrunés”櫻桃在50℃水浸泡2 min后置于低溫0℃貯藏10 d后轉(zhuǎn)移至20℃貯藏，卻加速果實成熟使其貨架期縮短[7]。可能由于熱激對甜櫻桃的保鮮效果不一致，近五年來關(guān)于甜櫻桃保鮮在這方面的研究上鮮少報道。姚瑞琪等[29]發(fā)現(xiàn)不同壓力（20、40、60 kPa，每 12 h抽真空維持壓力穩(wěn)定）均可延長“拉賓斯”大櫻桃在0℃冷庫的貯藏時間，壓力越小對櫻桃的保鮮效果越好。但是，這種方法處理繁瑣、成本相對較高，目前并不適宜產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。脈沖電場是一種新型的間歇式熏蒸防霉技術(shù)，具有升溫小、能耗低但殺菌效果明顯等特點，是目前國際上研究較多的高效非熱殺菌技術(shù)之一。林芳妃等[30]使用0.9 kV/cm、頻率為6 kHz的納米脈沖處理60s，可以將“紅燈”櫻桃的腐爛率降低2/3，有研究發(fā)現(xiàn)輕度或中度的脈沖電場還可以增加多酚含量[31]。弱酸性電位水是一種安全高效的殺菌劑，借助儀器用一定濃度的氯化鈉溶液即可制備。在10℃，pH5.5的電位水中浸泡10 min不僅可以有效減少“友誼”櫻桃的霉菌數(shù)和爛果率，且不影響果實硬度和其它指標(biāo)[32]。使用不同稀釋倍數(shù)的電位水浸泡3 min，自發(fā)氣調(diào)包裝后低溫貯藏，稀釋倍數(shù)大（即游離氯濃度低于200 mg/L）的電位水處理對“Ziraat”櫻桃的保鮮效果更佳[33]。另外，劉東平等[34]將櫻桃和等離子活化水以 1∶1～1∶1.5 的質(zhì)量比浸泡5 min，可有效抑制細(xì)菌和真菌生長且無毒副作用。

2 化學(xué)保鮮

人工合成的化學(xué)物質(zhì)主要通過浸泡、噴灑和熏蒸等方式殺滅甜櫻桃微生物或減緩果實衰老軟化，以達(dá)到保鮮的目的。目前主要有二氧化硫（SO2）、丙酮酸乙酯、二氧化氯（ClO2）、乙醇、酸、氯化鈣（CaCl2）和 1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）等。

傳統(tǒng)人工合成的殺菌劑防腐保鮮效果雖好，但有化學(xué)殘留且可能會產(chǎn)生抗藥性。近些年有研究人員用SO2、丙酮酸乙酯和ClO2取代殺菌劑對甜櫻桃進(jìn)行保鮮處理。比如，添加SO2的保鮮紙[35]通過緩慢釋放的方式處理甜櫻桃可起到防腐、抗氧化和抑制呼吸的作用，但是保鮮紙直接接觸到果實的部位會發(fā)生色澤變化，因此將SO2制成粉劑或片劑，避免與果實的直接接觸，可能會減少對果實顏色的影響。丙酮酸乙酯是一種穩(wěn)定的親脂性丙酮酸衍生物，極易揮發(fā)，其蒸汽具有抗菌性，在特定條件下被食品和藥物管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）歸為一般公認(rèn)安全物質(zhì)。將丙酮酸乙酯溶液浸濕濾紙[36]或丙酮酸乙酯溶液被凍干制成粉末后包埋成微膠囊[37]，通過緩慢釋放的方式對甜櫻桃處理，可以降低果實腐敗率、減緩果實成熟和生物活性成分含量的下降，而且不影響顏色。ClO2氧化能力高，但不會氧化有機(jī)物產(chǎn)生劇毒有害物質(zhì)，是一種有效的消毒劑，已被FDA批準(zhǔn)可用于水果和蔬菜的消毒。濃度16 mg/L或20 mg/L的ClO2結(jié)合氣調(diào)可以延緩果實軟化、不影響色澤、口感和花青素的含量，有效延長貨架期[38]。使用ClO2處理成本低、操作簡單，而且在櫻桃產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中容易實現(xiàn)。

室溫下500 μL/L乙醇薰蒸甜櫻桃12 h，可有效抑制灰霉病、延緩果實軟化和可滴定酸的下降[39]?？紤]到乙醇對果實風(fēng)味的影響，進(jìn)一步研究乙醇熏蒸對甜櫻桃一些重要品質(zhì)指標(biāo)（風(fēng)味、口感、顏色和可溶性固形物等）的影響是有實踐意義的。醋酸（6 mg/L）熏蒸30 min可以通過抑制霉菌生長和短期抑制細(xì)菌生長而延長“Oktavia”櫻桃貨架期，但由于諸多技術(shù)問題還沒有被引入產(chǎn)業(yè)應(yīng)用[40]。其他酸類（如草酸、水楊酸、乙酰水楊酸[41]）及其酯類（水楊酸甲酯[42]）可以提高總酚和花青素含量及抗氧化活性、延緩果實衰老，但可能會降低糖酸比進(jìn)而導(dǎo)致果實口感下降。CaCl2主要以浸泡或噴灑方式處理，可以加大果膠分子間的交聯(lián)，從而使果實硬度增加[43]，但有研究表明這種方法并不是對所有品種都有效[44]，大多研究更傾向采前和采后結(jié)合使用CaCl2來提高水果品質(zhì)。

甜櫻桃作為非呼吸躍變型水果，被認(rèn)為乙烯不能顯著影響其品質(zhì)和貨架期。然而近幾年國外研究發(fā)現(xiàn)1μL/L 1-MCP 可以減緩“Bing”和“Burlat”櫻桃果實的軟化，有效延長貨架期[45-46]。張立新等[35]使用高效乙烯去除劑明顯減緩了0℃冷庫保存甜櫻桃的衰老和褐變。這些發(fā)現(xiàn)為甜櫻桃的采后保鮮提供了新的研究思路。

3 生物保鮮

利用生物天然提取物、微生物菌群及其代謝產(chǎn)物和遺傳基因技術(shù)等方法，達(dá)到貯藏保鮮延長貨架期的目的。與傳統(tǒng)化學(xué)物質(zhì)相比，生物天然物質(zhì)因其安全、易得等優(yōu)點，受到世界各地消費者的青睞。近幾年植物提取物特別是具有抑菌特性的植物精油，在園藝保鮮方面的研究較多。Dong等[47]將0.15%瓜爾豆膠、0.1% CaCl2、0.1%甘油和1%人參提取物復(fù)配可將甜櫻桃在20℃（相對濕度70%～75%）的貨架期延長8 d。以艾葉精油為原料制成濃度為0.1%的微乳對甜櫻桃進(jìn)行處理，可有效降低果實的腐爛率、失重率和其它品質(zhì)損失[48]。但考慮到植物精油的香味，可能對水果風(fēng)味造成影響，因此應(yīng)用時應(yīng)當(dāng)注意精油的用量或濃度。植物精油一般是多成分的混合物，有研究人員發(fā)現(xiàn)其中一種物質(zhì)——己醛（濃度為0.1%熏蒸24 h），通過抑制參與膜降解的磷脂酶D的活性來提高果實硬度，同時激活抗氧化酶系統(tǒng)清除自由基進(jìn)而減緩果實衰老[45]。另外，茶樹油、桑葉和石榴皮的提取物與殼聚糖復(fù)配使用可對甜櫻桃保鮮起到積極效果[49]。

殼聚糖是一種直鏈狀多糖，是目前果蔬采后保鮮研究最多的天然抑菌劑。由于具有很好的成膜性，常被用來做涂膜處理。不同生物提取的殼聚糖抑菌效果并不相同，用土耳其馬爾馬拉海里的蝦渣制成的殼聚糖可以顯著抑菌，對甜櫻桃的保鮮效果較好[50]。殼聚糖涂膜（0.5%）還可以激活抗氧化酶系統(tǒng)，減少自由基對膜的損壞和抑制脂氧合酶活性從而減緩膜的降解，進(jìn)而減緩甜櫻桃的軟化[51]。加入納米氧化鋅的殼聚糖復(fù)配膜因抗壓、透氣和抗菌等性能的提高，對“美早”櫻桃的保鮮效果比單一使用殼聚糖的效果好[52]?？紤]到殼聚糖難溶于水、商業(yè)使用不便，有研究人員選用易溶于水的羧甲基殼聚糖對甜櫻桃保鮮處理，發(fā)現(xiàn)可以減少果實的失重率和維持外觀品質(zhì)[53]。

酚類物質(zhì)是果蔬中常見的次級代謝物，有較強(qiáng)的抗氧化活性。濃度為100 mg/L～200 mg/L的外源香豆酸不但激活苯丙烷代謝途徑和重建細(xì)胞壁，而且可提高抗氧化物質(zhì)的含量和激活主要抗氧化酶的活性，進(jìn)而延緩甜櫻桃果實的衰老[54]。濃度為100 mg/L～200 mg/L的木犀草素可有效抑制甜櫻桃病菌的菌絲生長及毒素生成，提高果實總多酚和花青素的含量[55]。陶永元等[56]發(fā)現(xiàn)甜櫻桃在1.5%茶多酚和2%殼聚糖的復(fù)配液中浸泡5 min可有效延長保鮮期。這些方法雖然成本相對較高，但考慮到酚類物質(zhì)對人體健康有益，因此認(rèn)為有較好的應(yīng)用前景。多肽類物質(zhì)（如ε-聚賴氨酸[57]和γ-聚谷氨酸[58]），常見于微生物的代謝產(chǎn)物，具有較好的抑菌性。它們和殼聚糖復(fù)配使用可有效降低甜櫻桃的失重率、腐爛率及凹陷率等，可以改善色澤和硬度，減緩可滴定酸和VC含量下降。β-氨基丁酸是一種小分子的非蛋白氨基酸，常用于提高果實的抗病性。有研究發(fā)現(xiàn)將“紅燈”櫻桃在30 mmol/L的β-氨基丁酸溶液中浸泡10 min還可以抑制細(xì)胞壁修飾相關(guān)酶（聚半乳糖醛酸酶、果膠甲酯酶和纖維素酶）活性減緩果實軟化，延長貨架期[59]。若要在產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用，需進(jìn)一步研究對果實其它品質(zhì)指標(biāo)（如口感、顏色等）的影響。其它物質(zhì)如褪黑素，參與植物的生長發(fā)育，對人類健康有益，近年來也被廣泛應(yīng)用在園藝產(chǎn)品的保鮮當(dāng)中。有研究發(fā)現(xiàn)外源褪黑素有效延緩“Sunburst”果實軟化、顏色損失、糖酸比下降、質(zhì)量損失和腐敗，促進(jìn)花青素和VC合成[60-61]，由此可見，這種保鮮方法在甜櫻桃產(chǎn)業(yè)上具有很好的應(yīng)用前景。

利用微生物通過競爭、抗生、寄生、誘導(dǎo)宿主組織的抗性以及揮發(fā)性代謝產(chǎn)物等多種方式，控制采后病原菌數(shù)量以改善采后果實的品質(zhì)。目前主要集中在酵母的研究上，然而單獨使用保鮮效果不穩(wěn)定，因此有研究人員將這種生物方法與物理方法結(jié)合處理甜櫻桃，發(fā)現(xiàn)采用60℃熱水噴淋“先峰”20 s后，在羅倫隱球酵母菌液中浸泡2 min可有效抑制甜櫻桃果實的青霉病和灰霉病[27]。L479和L672兩種拮抗酵母菌在MA條件下可以顯著降低“Ambrunés”櫻桃青霉病的發(fā)病率[62]。雖然這些生物方法與物理方法結(jié)合處理可抑制甜櫻桃病原菌，但對甜櫻桃保鮮效果的研究仍需進(jìn)一步的探索。近幾年研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子在控制果實成熟中起著重要作用，例如乙烯合成、花青素的合成和細(xì)胞壁代謝的轉(zhuǎn)錄因子主要是MADS-BOX、MYB和NAC。E 類 MADS-BOX SEPALLATA3（SEP3）-like基因PaMADS7在甜櫻桃果實成熟軟化過程中起著正向調(diào)節(jié)的作用，直接與甜櫻桃果實軟化的PaPG1啟動子結(jié)合激活PaPG1的表達(dá)[63]。使用TRV-介導(dǎo)的病毒誘導(dǎo)PaMADS7基因沉默可抑制果實成熟[64]。甜櫻桃中泛素E3連接酶PacCOP1基因可通過抑制PacMYBA轉(zhuǎn)錄水平，下調(diào)結(jié)構(gòu)基因的豐度，最終抑制花青素的合成[64]。為進(jìn)一步提高和調(diào)控甜櫻桃的保鮮效果，加大對甜櫻桃果實成熟和衰老的基礎(chǔ)研究（如挖掘重要的調(diào)控果實成熟和衰老相關(guān)基因），對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著重要意義。

4 結(jié)論與展望

目前甜櫻桃產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的保鮮方式主要是低溫冷藏和氣調(diào)。大量研究發(fā)現(xiàn)將生物保鮮和物理保鮮結(jié)合不僅對甜櫻桃采后的感官品質(zhì)有積極的效果，而且可以提高營養(yǎng)價值，這無疑為甜櫻桃采后保鮮產(chǎn)業(yè)提供了強(qiáng)有力的理論支撐和應(yīng)用指導(dǎo)。然而，這方面的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用相對較少，應(yīng)加大轉(zhuǎn)化力度。影響甜櫻桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素是果實品質(zhì)和耐貯性，從單一的采后保鮮到采前采后結(jié)合來提高甜櫻桃品質(zhì)和耐貯性將是未來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的趨勢。另外，加大對次級果實和果梗等資源的利用，發(fā)展加工產(chǎn)品，如櫻桃汁飲品及提取生物活性成分等，對我國櫻桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分有利。