采后熱處理在果蔬貯藏保鮮應(yīng)用中的最新研究進(jìn)展

摘要：隨著消費(fèi)者對(duì)食品安全和環(huán)境保護(hù)的重視，尋找安全的處理方法來(lái)保持果蔬采后品質(zhì)和控制病蟲(chóng)害引起人們的廣泛興趣。采后熱處理技術(shù)作為無(wú)毒的物理處理方法，能夠應(yīng)用于果蔬的病蟲(chóng)害防治，改變對(duì)逆境的反應(yīng)，保持水果品質(zhì)。在進(jìn)入21世紀(jì)后，熱處理受到世界范圍內(nèi)的廣泛重視，研究和應(yīng)用發(fā)展迅猛，出現(xiàn)了新的技術(shù)和理論。綜述了近年來(lái)熱處理領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，包括熱水噴淋(Hotwaterbrushing，HWB)處理、射頻(Radiofrequencies，RF)加熱處理法以及復(fù)合熱處理法等對(duì)果蔬生理、品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響及其作用機(jī)理。

關(guān)鍵詞：果蔬；熱處理；新技術(shù)；生理；品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S609.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009—9980(2009)05—704—06

采后熱處理作為一種無(wú)毒無(wú)殘留的物理處理方法，能控制多種果蔬的侵染性病害、蟲(chóng)害，提高抗冷性降低冷害，延緩衰老，保持貯藏品質(zhì)。從上個(gè)世紀(jì)90年代開(kāi)始，熱處理技術(shù)受到世界范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注，部分已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著消費(fèi)者對(duì)食品安全性要求的提高，農(nóng)藥和化學(xué)試劑的使用受到越來(lái)越多的限制；同時(shí)，隨著世界范圍內(nèi)有機(jī)農(nóng)業(yè)的大發(fā)展，尋找安全無(wú)毒的采后防蟲(chóng)抗病處理方法顯得尤為迫切。在這樣的背景下，采后熱處理理論和技術(shù)的研究和應(yīng)用進(jìn)一步迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了熱水噴淋(Hotwaterbrushing，HWB)處理、射頻(Ra-diofrequencies，RF)加熱等新型熱處理方法以及多種處理相結(jié)合的復(fù)合熱處理方法，熱處理對(duì)果蔬品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響及其作用機(jī)理也得到了較為深入和廣泛的研究。

1 新型熱處理方法的出現(xiàn)

傳統(tǒng)的熱處理根據(jù)其傳熱介質(zhì)的不同，可以分為熱空氣處理、熱水處理(以熱水浸泡為主)、熱蒸汽處理。熱蒸汽由于處理溫度較高，易造成熱傷害而未有廣泛的研究和應(yīng)用。熱水浸泡處理傳熱快、溫度高，對(duì)果實(shí)表面的真菌和幼蟲(chóng)有很好的殺滅和抑制作用，可以起到防蟲(chóng)抗病的作用。熱空氣處理溫度相對(duì)較低、時(shí)間較長(zhǎng)?？梢杂糜诠卟『拖x(chóng)害的控制，同時(shí)還方便于研究果蔬在高溫下的生理生化變化。近年來(lái)，隨著研究的發(fā)展和深入，在熱處理家族中還出現(xiàn)了熱水噴淋處理、射頻加熱處理等新型熱處理方法。

1.1 熱水噴淋技術(shù)(HWB)

熱水噴淋處理，采用高溫水作為介質(zhì)，對(duì)果蔬進(jìn)行短時(shí)沖洗。是熱水處理的一種全新應(yīng)用方式。這種新型的熱水處理方式，由于其短時(shí)高溫的特點(diǎn)引起許多學(xué)者的關(guān)注。如圖1所示。果蔬產(chǎn)品經(jīng)軟毛刷傳送帶被送至噴淋裝置下，首先是被非循環(huán)使用的室溫水處理約10s，以清除掉果蔬表面的泥土、殺菌劑和真菌孢子；然后進(jìn)入一定壓力的高溫水(50～70℃)處理階段，時(shí)間大約為10～25s，進(jìn)行熱水噴淋處理。由于從產(chǎn)品表面沖洗下來(lái)的微生物在高溫水中難以生存，所以這部分熱水常循環(huán)使用。最后，果實(shí)經(jīng)強(qiáng)制通風(fēng)晾干除去果蔬表面水分。

研究發(fā)現(xiàn)柚子果實(shí)經(jīng)過(guò)60℃30sHWB處理后，能起到清潔、滅菌、提高抗冷性、減少冷害的作用；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)60℃20HWB處理的柚子Na⁺／H⁺／逆向轉(zhuǎn)運(yùn)基因(cNHXl)合成量出現(xiàn)短暫的升高，其mRNA水平在冷藏過(guò)程中顯著增加。同時(shí)，該處理還能減少由指狀青霉引發(fā)的腐爛，提高幾丁質(zhì)酶和B－1，3－葡聚糖酶的合成，提高誘導(dǎo)抗病能力。在甜瓜、有機(jī)柑橘、草莓等的研究中發(fā)現(xiàn)，HWB處理能降低果實(shí)表面的微生物數(shù)量；使果蠟平滑并覆蓋或密封表面的氣孔或裂紋，這些都是潛在的病原菌入侵位點(diǎn)；且合適的處理并不會(huì)造成外表的損傷、沒(méi)有影響其內(nèi)部品質(zhì)。Lichter等認(rèn)為HWB處理能代替S02熏蒸處理，降低荔枝的PPO(多酚氧化酶)活性，維持果實(shí)花青素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和紅色期。避免果實(shí)褐變。對(duì)金冠蘋(píng)果的研究發(fā)現(xiàn)，55℃15sHWB能降低果實(shí)的乙烯和呼吸速率、延緩顏色變化等后熟進(jìn)程，同時(shí)有效地控制果實(shí)的青霉??；雖然同38℃4d熱空氣處理的效果一樣，但該處理更適合商業(yè)化。Dimitris等也發(fā)現(xiàn)HWB能減少仙人球果實(shí)的失水和銹棕色斑點(diǎn)病發(fā)生率，認(rèn)為該處理稍加改進(jìn)即可適用于商業(yè)化。目前。熱水噴淋處理在以色列等農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用。我國(guó)現(xiàn)有的果蔬采后商業(yè)化處理生產(chǎn)線上均有水噴淋清潔程序，只要加以一定的改進(jìn)，就可以實(shí)現(xiàn)熱水噴淋處理，提高果實(shí)的貯藏品質(zhì)、減少腐爛損失。

1.2 射頻加熱技術(shù)(RF)

射頻加熱技術(shù)也是近年來(lái)采后熱處理研究領(lǐng)域出現(xiàn)的新方法之一。它是通過(guò)射頻發(fā)生器形成的電磁波與電介質(zhì)材料(水果、昆蟲(chóng)等含水生物體)相互作用產(chǎn)生熱量，實(shí)現(xiàn)升溫加熱。傳統(tǒng)的熱水或者熱空氣處理是以水或空氣為傳熱介質(zhì)。通過(guò)水果的表面?zhèn)鳠幔瑐鳠岷蜕郎厮俣容^慢。射頻加熱法能避免傳統(tǒng)熱處理的局限性，提高果實(shí)內(nèi)部的加熱速度。如采用27MHz、12kW的射頻加熱處理核桃，升溫速率可以達(dá)到5～6℃·min^-1；且果實(shí)內(nèi)部的水分與升溫速率成線形關(guān)系，水分越多升溫越快。同時(shí)，射頻是一種非離子化輻射技術(shù)，它產(chǎn)生的能量不會(huì)使水分子離子化，不同于X-射線或伽馬射線產(chǎn)生的高能量能改變分子結(jié)構(gòu)，因此它是一種能被消費(fèi)者接受的安全處理方法。

植物檢疫是新鮮果蔬出入境的重要環(huán)節(jié)。過(guò)去，常用溴化甲烷熏蒸處理來(lái)殺滅果實(shí)上的昆蟲(chóng)。但是，該化學(xué)試劑的使用會(huì)對(duì)環(huán)境和食品安全產(chǎn)生一定的影響。傳統(tǒng)的熱水處理能夠起到一定的殺蟲(chóng)作用，但是很難達(dá)到殺死率99.9968％的安全標(biāo)準(zhǔn)。射頻加熱技術(shù)有望能夠達(dá)到這一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，且不會(huì)影響果實(shí)品質(zhì)。成為植物檢疫的新選擇。通過(guò)RF加熱核桃果實(shí)到55℃或更高的溫度，能100％殺死臍橙螟(Amyeloistransitella)幼蟲(chóng)；同時(shí)該處理不會(huì)影響核桃的過(guò)氧化值和游離脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，不影響其品質(zhì)。櫻桃果實(shí)用RF技術(shù)加熱到53℃或54℃能100％的殺死內(nèi)蠹蛾(Cydiapomonella[L.])幼蟲(chóng)，同時(shí)不影響果實(shí)的顏色、腐爛和枯萎。Tiwari等采用水協(xié)助下的RF處理能殺死Fuyu甜柿上的墨西哥果蠅(Anastrephaludens)，且對(duì)果實(shí)品質(zhì)無(wú)顯著的副作用。Wang等發(fā)現(xiàn)合適的RF處理能殺滅蘋(píng)果上的內(nèi)蠹蛾，且能很好的控制果實(shí)的品質(zhì)。Birla等發(fā)現(xiàn)RF處理能殺滅柑橘果實(shí)上的地中海果蠅(Ceratitiscapitata)；進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)該處理顯著的影響了果實(shí)揮發(fā)性物質(zhì)的指紋圖譜，但未影響其他品質(zhì)指標(biāo)。但是，RF處理也會(huì)使櫻桃出現(xiàn)少許的果皮褐變、表皮凹陷；甜柿的花萼發(fā)生輕微褐變等不良現(xiàn)象。今后RF技術(shù)的研究需要在考慮對(duì)蟲(chóng)害高致死率的同時(shí)，盡量避免對(duì)果實(shí)品質(zhì)的不利影響。

但是，射頻加熱對(duì)果蔬上的作用是復(fù)雜的，RF導(dǎo)致的非均勻加熱極大的限制了該技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。果實(shí)的大小、幾何形狀和介電特性等特點(diǎn)影響到果實(shí)加熱的均勻性。如：果實(shí)的果皮果肉介電特性不同。極大影響RF加熱；核桃在27mHz，6kW／12kWRF作用下，垂直方向上的溫度比水平方向上要高7.4℃。Birla等的研究表明，通過(guò)將果實(shí)浸入水中，且保持旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，才能夠顯著提高果實(shí)加熱的均勻性。Wang等舊則認(rèn)為小水果比大水果表現(xiàn)出對(duì)RF處理的更大適應(yīng)性?？梢?jiàn)，RF技術(shù)在果蔬采后商業(yè)化處理中的應(yīng)用還有很長(zhǎng)的一段路要走。

2 復(fù)合熱處理技術(shù)

盡管熱處理具有較多的優(yōu)勢(shì)，但是熱處理同其他處理一樣本身也存在一些不足之處，即使是新出現(xiàn)的熱處理技術(shù)也是如此。熱處理溫度過(guò)高或者時(shí)間過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)高能耗、或者給果蔬帶來(lái)熱傷害等。近年來(lái)。隨著采后熱處理在果蔬保鮮領(lǐng)域研究的不斷發(fā)展和深入，熱處理和其他一種或多種處理相結(jié)合的復(fù)合熱處理方法受到越來(lái)越多的重視。將48℃熱空氣處理與8kJ·m^-2UV-C復(fù)合處理花椰菜，延緩黃化和葉綠索的降解，延緩了20℃貯藏的花椰菜的衰老。將熱空氣或熱水處理與拮抗菌Rhodotorulaglutinis復(fù)合處理，控制梨果實(shí)的青霉病和根霉病，該復(fù)合技術(shù)完全能夠代替殺菌劑的使用。靜瑋等將HWB處理與羅倫隱球酵母相結(jié)合，比單一處理能更好地降低櫻桃果實(shí)的青霉病和灰霉病的發(fā)生和發(fā)展，該復(fù)合處理未顯著影響果實(shí)的品質(zhì)。水輔助的射頻加熱方法也可看作是一種復(fù)合熱處理，減輕單獨(dú)射頻加熱處理時(shí)加熱不均勻的現(xiàn)象。屠康等綜述了熱處理與生物拮抗復(fù)合、與紫外照射復(fù)合、與鈣處理復(fù)合、與1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)復(fù)合以及與化學(xué)藥物復(fù)合等處理方法。這些復(fù)合處理方法可以提高單一處理的效果，起到增效的作用；或者克服熱處理的不足缺點(diǎn)；或者降低熱處理的強(qiáng)度，減少熱傷害和能源的損耗；或者通過(guò)熱處理與殺真菌劑的復(fù)合使用來(lái)減少化學(xué)藥物的使用，保證食品安全。

3 熱處理對(duì)果蔬某些生理和品質(zhì)指標(biāo)的影響

3.1 熱處理對(duì)果蔬乙烯釋放的影響

乙烯能調(diào)控植物的很多生理代謝過(guò)程。在果蔬采后的貯藏過(guò)程中，乙烯會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生一系列的消極影響，如衰老、過(guò)熟、品質(zhì)下降、增加病原菌的易感性、生理失調(diào)等。桃、椰菜等果蔬在高溫?zé)峥諝馓幚淼倪^(guò)程中，乙烯釋放受抑制，甚至無(wú)法檢出。Budde等認(rèn)為，熱空氣處理對(duì)桃果實(shí)品質(zhì)的有利影響就是由于該處理對(duì)乙烯釋放的暫時(shí)性抑制造成的。過(guò)去的研究表明，高溫下ACC氧化酶(ACO)對(duì)熱更敏感，ACOmRNA下降，導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成停止，從而降低乙烯釋放量。但是。Suzuki等認(rèn)為高溫抑制椰菜的乙烯釋放是由于高溫對(duì)BO-ACSl基因表達(dá)的抑制，從而抑制了ACC合成酶(ACS)的活性。在本課題組的研究中發(fā)現(xiàn)，高溫?zé)崽幚頃?huì)顯著抑制嘎拉蘋(píng)果的乙烯釋放，但是在高溫處理的前期會(huì)顯著提高紅富士蘋(píng)果的乙烯釋放，具體機(jī)理有待進(jìn)一步研究?？梢?jiàn)。熱處理對(duì)果蔬乙烯的影響及其作用機(jī)理受物種、品種及成熟度等多種因素的影響，今后需要廣泛深入的研究。

3.2 熱處理對(duì)果蔬冷害和細(xì)胞膜透性的影響

合適的熱處理技術(shù)和方法能提高多種果蔬的抗冷性，減輕冷害。熱處理提高胡椒、石榴等果實(shí)的抗冷性與刺激多胺的合成有關(guān)。熱處理還能影響超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)等抗氧化酶的活性，影響細(xì)胞膜中脂肪酸飽和度，降低細(xì)胞膜的透性，從而提高果實(shí)的抗冷性。Promyou等具體闡述了熱水處理對(duì)香蕉皮中細(xì)胞膜脂肪酸組成的影響，與對(duì)照相比，熱處理阻止了硬脂酸和beheric酸的上升、減少了亞麻酸，從而阻止飽和脂肪酸的上升。將不飽和脂肪酸的變化趨勢(shì)由下降改為上升，提高不飽和脂肪酸／飽和脂肪酸的比例，提高果實(shí)的抗冷性。

3.3 熱處理對(duì)果蔬質(zhì)地和細(xì)胞壁物質(zhì)的影響

質(zhì)地是水果、蔬菜最主要的品質(zhì)特征之一。影響果蔬的質(zhì)地因素很多，包括：細(xì)胞膨脹力的下降、細(xì)胞膜組分的變化、淀粉的降解、細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的變化。尤其是細(xì)胞壁組分的變化是最重要的因素。熱處理對(duì)果蔬質(zhì)地的影響一直有很多的研究。采后熱處理能延緩嘎拉、金冠蘋(píng)果的后熟軟化，維持較高的硬度和脆度。但對(duì)紅富士蘋(píng)果的質(zhì)地未有顯著影響。邵興鋒等發(fā)現(xiàn)熱處理延緩嘎拉蘋(píng)果的軟化與減少碳酸鈉溶性果膠的下降和水溶性果膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)的上升有關(guān)。熱空氣處理能降低草莓果實(shí)半乳糖醛酸酶(PG)、β-半乳糖苷酶活性，提高了果膠甲酯酶(PE)的活性，延緩了細(xì)胞壁的降解，使處理組果實(shí)保持了較高的非水溶性果膠和較低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的H₂O果膠；同時(shí)熱處理還降低了草莓葡聚糖酶、β-木糖苷酶的活性，延緩半纖維素的降解。

3.4 熱處理對(duì)果蔬色澤的影響

果蔬的外觀顏色是其重要的品質(zhì)指標(biāo)。不同的熱處理?xiàng)l件對(duì)同一種果蔬顏色的影響不同。37℃熱空氣處理青花菜能加速其黃化，而48℃處理則能顯著延緩青花菜的黃化和葉綠素的降解。分析認(rèn)為可能是由于高溫的熱處理(50℃2h)抑制葉綠素降解酶與葉綠素降解過(guò)氧化物酶的活性。除了對(duì)葉綠素的影響外，熱處理還能影響果皮中花青素的合成。在草莓、櫻桃番茄、白蘆筍的研究上發(fā)現(xiàn)，合適的熱處理能降低苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性，減少花青素的積累，從而延緩果實(shí)變色。另外，HWB處理能降低荔枝的PPO活性，避免果實(shí)褐變。

3.5 熱處理對(duì)果蔬營(yíng)養(yǎng)成分和抗氧化能力的影響

近年來(lái)，熱處理對(duì)果蔬品質(zhì)的影響已經(jīng)不再局限于對(duì)質(zhì)地、糖、酸、顏色的影響，熱處理如何影響果蔬的抗氧化能力、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和功能成分的變化是近年來(lái)研究的一大熱點(diǎn)。正確合理的熱處理能增加草莓、青花菜、石榴等果蔬的抗氧化能力，食用此類果蔬有利于人體健康；Mirdehghan等發(fā)現(xiàn)熱處理提高石榴的抗氧化能力首先與提高總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)，另外還與提高抗壞血酸和花青素質(zhì)量分?jǐn)?shù)有關(guān)。草莓經(jīng)45℃3h熱空氣處理能在貯藏過(guò)程中保持高抗氧化能力、提高APX(抗壞血酸過(guò)氧化物酶)、SOD活性，降低過(guò)氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)，減少自由基的產(chǎn)生和對(duì)果實(shí)的損傷。Shigenaga等認(rèn)為熱處理提高青花菜花蕾過(guò)氧化氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)，能加速抗壞血酸一谷胱甘肽循環(huán)，減緩抗壞血酸和谷胱甘肽在貯藏過(guò)程中的下降，提高胞液APX(抗壞血酸過(guò)氧化物酶)活性，抑制衰老進(jìn)程。

3.6 熱處理對(duì)果蔬侵染性病害的影響

熱處理用于采后侵染性病害的防治已經(jīng)在多種果蔬的研究中得到證實(shí)，部分研究認(rèn)為熱處理單獨(dú)或與其他處理復(fù)合能夠完全代替化學(xué)殺菌劑的使用，較好的控制果蔬病害的發(fā)生和發(fā)展。采后熱處理控制果蔬貯期侵染性病害的作用機(jī)理包括2個(gè)方面：一方面是熱處理可以直接作用于病原菌，抑制其生長(zhǎng)或直接殺死，從而減輕病害；另一方面，熱處理還能間接的作用于果實(shí)自身的生理生化反應(yīng)，提高果實(shí)的抗病能力。Nafussi等認(rèn)為，熱水浸泡處理阻止檸檬果實(shí)病害的發(fā)生，一方面是熱對(duì)病原菌孢子短暫的抑制，另一方面也誘導(dǎo)果皮形成抗病系統(tǒng)。

病原菌是導(dǎo)致果蔬腐爛發(fā)生的主要原因。熱處理對(duì)病原菌活性和數(shù)量的影響一直有大量的研究。孢子的空氣濕度、接種時(shí)間、接種濃度等直接影響熱處理的作用效果。但是，熱處理對(duì)果蔬自身抗病防御體系的影響一直以來(lái)研究較少。PAL(苯丙氨酸解胺酶)是苯丙氨酸代謝途徑中的關(guān)鍵酶，與酚類、木質(zhì)素等物質(zhì)的合成有關(guān)。木質(zhì)素能在傷口附近形成物理的屏障，阻止病原菌的入侵，增加果實(shí)的抗病能力。采后熱處理能提高香蕉、杧果果皮中PAL活性。熱處理也能提高蘋(píng)果的貯藏中后期的PAL、POD活性和木質(zhì)素、總酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)，提高果實(shí)自身抗病能力。Pavoncello等發(fā)現(xiàn)熱水噴淋處理能增加葡萄柚β－1，3－葡聚糖酶、幾丁質(zhì)酶的合成，這2種酶是關(guān)鍵的病程相關(guān)蛋白。從目前的文獻(xiàn)報(bào)道來(lái)看，熱處理對(duì)果蔬抗病防御體系，尤其是誘導(dǎo)抗病防御的體系研究較少。復(fù)合熱處理對(duì)果蔬病害的控制機(jī)理更是未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。

總之，隨著人們對(duì)食品安全的重視和渴求，熱處理技術(shù)在果蔬采后貯藏保鮮上還會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。尤其是熱水噴淋處理技術(shù)，由于快捷方便、安全無(wú)毒，必將會(huì)在更廣泛的范圍內(nèi)進(jìn)行商業(yè)化應(yīng)用。射頻加熱技術(shù)也會(huì)克服其加熱不均勻的缺點(diǎn)，早日實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。復(fù)合熱處理技術(shù)將不斷的向高效、可行、易操作的方向發(fā)展。同時(shí)，熱處理對(duì)果蔬乙烯代謝的影響及其分子生物學(xué)機(jī)制、熱處理對(duì)果蔬抗氧化能力和營(yíng)養(yǎng)成分的影響和熱處理對(duì)果蔬自身抗病防御體系等的研究還有待進(jìn)一步研究，深入揭示熱處理對(duì)果蔬的影響及其作用機(jī)理，才能更好的指導(dǎo)我們選擇合適的熱處理技術(shù)和工藝條件，推進(jìn)熱處理技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。