鈣處理對漿果品質影響的研究進展

王馨悅，姜愛麗*，張靜，姬亞茹，胡文忠

1(大連民族大學 生命科學學院，生物技術與資源利用—教育部重點實驗室，遼寧 大連，116600)2(大連理工大學 生命科學與技術學院，遼寧 大連，116024)

漿果(berry)是指由子房或聯合其他花器發育成的柔軟多汁肉質果。漿果類水果簡單來說就是水分含量很高，果肉呈漿狀的一類水果，如藍莓(Vacciniumspp)、葡萄(VitisviniferaL.)、草莓(Fragaria×ananassaDuch)、獼猴桃(ActinidiaChinensis)、石榴(PunicagranatumL.)、番木瓜(CaricapapayaL.)、越桔(Vacciniumvitis-idaeaLinn)等，在世界范圍內產量排前3位的漿果分別是葡萄、草莓和藍莓[1]。甜櫻桃(PrunusaviumL.)果實屬核果類，但果實柔軟多汁，采后極易腐爛變質[2]，雖不是漿果類卻具有漿果的特點，因此在本文中也對其進行了綜述。漿果類水果不僅皮薄、多汁、口感好，而且富含有機酸、多酚、多糖等生物活性成分[3]，具有調理慢性疾病、美容養生等功效，是一類天然的保健果品。近年來，隨著我國人均生活水平的提高，人們對新鮮漿果的消費量越來越大，漿果產業因此得到了快速發展。但是由于采后極易軟化腐爛，不耐貯運等特點，嚴重影響其食用品質和商業價值[4]。

鈣是細胞分裂和果實生長發育的重要營養元素，不僅參與細胞壁和許多細胞器的合成，而且在信號傳導和生理生化反應等方面具有重要作用[5]。鈣在信號傳導過程中充當信使，鈣離子通過H+/Ca++反向轉運體被線粒體吸收[6]，鈣離子可以結合生物膜上的蛋白質和脂肪來維持細胞壁和質膜的穩定，降低細胞膜的流動性和通透性，也通過抑制多聚半乳糖醛酸酶(PG)的活性、增加果實中原果膠含量等因素來提高果實硬度，減輕果實貯藏期腐爛，控制生理性病害的發生[7]。鈣對糖和芳香物質等的形成也起著直接或間接作用，在鈣充足的條件下，果實的含糖量、香味和風味也會提高[8]，且鈣對果實品質的影響遠超過鎂、鉀、氮、磷等元素[9]。鈣在果樹中的營養狀況也影響著樹體的生長發育，最終關系到果實的品質和產量[10]。如今鈣處理作為一種行之有效的保鮮技術，被公認為綠色環保型保鮮處理手段，并且因其操作簡單，可行性高，成本低，具有很好的研究價值和應用意義。目前，我國可用于漿果等水果保鮮及加工的常見含鈣制劑有乳酸鈣、抗壞血酸鈣等[11]。

1　采前鈣處理

果樹對鈣的吸收主要通過根、葉和果皮3種途徑[12]，在實際應用中，采前鈣處理常分為噴鈣和施加鈣肥2種主要途徑。適當的采前鈣處理可有效提高漿果品質，延長貨架期，對漿果的保鮮具有重要意義。

1.1　采前噴鈣處理

采前噴鈣多指對生長期果實、葉穗、葉面進行噴鈣，葉穗、葉面吸收的鈣經韌皮部轉運到果實，進而提高果實中的鈣積累。KAFLE[13]等用CaCl2和Ca(NO3)2對甜櫻桃進行采前噴鈣處理，以解決成熟期降雨導致的甜櫻桃果實裂果問題，研究發現應用適宜濃度的鈣噴施甜櫻桃果實和葉面，可有效減少甜櫻桃的裂果率，而且不會影響果實的品質。其結論與EROGUL[14]對甜櫻桃的研究結果一致，EROGUL發現鈣處理不僅顯著增加了甜櫻桃的果實硬度，而且保護了表皮色澤。木瓜采前經噴施CaCl2處理，增加了采后木瓜果實的含鈣量和可滴定酸含量，卻降低了采后呼吸速率和乙烯合成速率，并減慢了果膠甲酯酶(PME)及多聚半乳糖醛酸酶(PG)活性上升的速度，結果表明，采前噴鈣延緩了采后木瓜的成熟速度，提高了木瓜的品質，進而延長了木瓜的貨架期[15]。石榴采前經CaCl2處理的效果與木瓜相似，經采前葉面噴鈣的石榴果實直徑變大，VC含量增加，推遲了石榴果實成熟期，并起到預防生理性病害發生的作用[16]。但是針對不同品種的石榴所需的適宜鈣濃度，以及外界環境對葉面噴鈣效果的影響還需進一步研究，以上報道均選用的是無機鈣制劑，如CaCl2，近年來CaCl2作為保鮮劑和硬度劑被廣泛應用于果蔬和鮮切商品中[17]，但是氯殘留的問題仍需繼續探究。王瑞[18]等通過對生長期藍莓葉片和果實噴施有機鈣(糖醇螯合鈣)，有效提高了采后藍莓果實中鈣的含量，并抑制果實的呼吸強度、丙二醛含量及可溶性果膠含量的升高，減緩乙烯釋放速率，降低多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)的酶活性，并降低果實軟果率和腐爛率，從而延緩果實的衰老進程。該實驗也指出，有機鈣制劑的水溶性和吸收性均好于無機鈣，因此是更有效的生理活性鈣。關于采前鈣處理的研究在葡萄[19]、草莓[20]和楊桃[21]等漿果中也有報道。上述研究表明,采前噴鈣對采后漿果品質有著重要影響，但需注意以下幾點問題：(1)采前噴鈣受外界環境影響較大，如天氣的影響，所以要選擇適當的環境和時間進行噴鈣處理；(2)鈣源的種類和鈣濃度的選擇，如CaCl2和Ca(NO3)2等的無機鈣試劑，噴施濃度稍高會引發藥害，導致葉片尤其是葉邊緣發生灼燒等現象，嚴重時甚至會引起早期落葉落葉或樹體死亡；(3)果皮和果肉中鈣的吸收主要依靠生長前期[22]，生長后期會因果柄中草酸鈣阻塞韌皮等因素導致果實鈣積累困難，且隨著果實的成熟與膨大，鈣會嚴重流失[23]，因此采前噴鈣應多選在果實的生長前期。

1.2　采前施鈣處理

采前施鈣處理是指向果樹土壤中施加鈣肥，施用的多為無機鈣。適量施加鈣肥可以促進土壤中硝態氮的轉化和吸收，使不溶性磷鉀肥變為可溶性養分，滿足作物需求。有關露地栽培的果樹多提倡采前噴鈣，但對設施內栽培的果樹進行采前噴鈣，會導致果樹生長環境濕度增加，反而加大了果實感染病害的幾率[24]，因此研究向設施栽培的漿果樹體進行土壤施鈣處理具有重要意義。向溫室栽培的葡萄土壤中施加Ca(NO3)2和CaSO4，在一定施鈣范圍內，隨著鈣肥量增加，葡萄穗重、鈣含量、可溶性固性物含量和硬度均顯著增加，葡萄果實裂果率降低，進而提高了葡萄果實的品質。此外，向種植藍莓的土壤中同樣施加CaSO4可將采后藍莓細胞壁的含鈣量增加10 %，鈣離子減少了果膠聚合物的增溶作用，有效地延緩了采后果實的軟化，達到提高采后藍莓保鮮效果的作用[25]。施鈣處理對獼猴桃果實和葉片營養元素含量的影響結果表明，隨著施鈣濃度的增加，獼猴桃葉片中Ca、Mg、Cu含量增加，獼猴桃果實中的Ca、Mg、Cu、Zn和Fe的含量也相應增加[12]。植物體中的各種營養元素間有著相互促進和拮抗的作用，鈣與其他礦物營養元素間的平衡調控著果實品質和采后生理，對果實的采后保鮮起到了重要的作用。施加鈣肥存在兩點問題，一是鈣肥施用成本較高[9]；二是鈣肥不宜施加過多，否則會影響樹體對氮的吸收，從而抑制了果實生長，也會導致土壤偏堿板結，使Fe、Mn、Zn、B等變為不溶性，引發缺素癥，造成土壤污染[7]。

2　采后鈣處理

采前鈣處理可以有效地提高采后漿果果實的品質，而采后直接鈣處理是增加果實組織內鈣元素行之有效的的方法[26]。采后鈣處理的主要方式有常壓浸鈣、真空浸漬、涂膜法等[27]。

2.1　采后常壓浸鈣處理

采后常壓浸鈣處理是最為常見的鈣處理方式，而且對果實的影響相對于滲透法較為溫和，不易產生組織損傷和代謝應激[28]。果實采后浸鈣處理對果實的色澤可以起到穩定和保護作用[29]，且鈣離子與果實中的果膠酸可生成不溶于水的果膠酸鈣，在細胞間形成共價鍵橋而維持組織的質地，抑制軟化[30]。針對有關甜櫻桃的采后浸鈣處理，WANG[31]等發現，采后經浸鈣(CaCl2)處理的甜櫻桃硬度、抗氧化性增強，膜脂過氧化作用、腐爛率降低，呼吸速率被抑制，從而顯著地提升了甜櫻桃的采后品質，延長了貨架期。該實驗也指出CaCl2濃度要在2～5 g/L，10～20 g/L則會破壞甜櫻桃果實的內部結構。對采后草莓進行冷凍前浸鈣處理(不同濃度的乳酸鈣在25 ℃室溫下浸泡草莓5 min)，使商品凍果草莓果實硬度得以提高，失水率減少，外觀顏色得以保護，且抗壞血酸和花青素含量增加，起到了營養優化的作用[32]，相對于無機鈣(CaCl2)，乳酸鈣、丙酸鈣等有機鈣可以避免苦澀殘留物的味道。此外，還有研究分別針對無花果[33]、草莓[34-35]、石榴[36]進行了采后浸鈣的報道。眾多實驗表明，采后浸鈣處理可以有效提高采后漿果的品質，延長其貨架期。但浸泡時間[37]、浸泡液溫度[38]、浸泡液pH值[28]、鈣濃度及鈣種類[39]等因素對處理結果有直接影響，所以要根據漿果的品種、鈣源和最終處理效果來控制其處理條件。

2.2　真空鈣浸漬處理

真空浸漬是與傳統浸漬技術相結合的一種新技術。真空浸漬過程主要是利用壓力的改變引起的水動力學機制作用，使得樣品孔隙內部氣體和液體與外部溶液進行交換[40]，將果實浸漬于鈣溶液中，溶液上方利用真空泵形成部分真空，溶液中的鈣離子由于壓力差的作用則會滲透到果實中。該方式可以保護果實中維生素、糖類等風味物質[41]，還能強化CaCl2、乳酸鈣等保鮮劑以及護色劑的功效[42]，但目前有關漿果的采后真空浸鈣報道甚少。最近，有報道對甜櫻桃果實進行真空浸鈣處理，結果表明，鈣處理組的果膠分子中存在較多多聚集體結構，它們增強了果膠分子間的交聯，有利于維持甜櫻桃果實的質地特征，提高其采后品質[43]。其中需要注意的是不同條件的真空浸漬處理會對處理結果產生相應影響。

2.3　采后鈣涂膜處理

鈣涂膜法也是一種可以增加果實中鈣含量的方式。向草莓的可食用殼聚糖涂膜中添加高濃度的鈣，有效降低了貯藏期草莓的腐爛率、失水率，推遲了顏色的變化，而且保護了草莓的營養物質，對草莓的采后保鮮起到了積極的作用[44]，同時該實驗指出，高鈣涂膜并沒有增加草莓果實的抗菌性。同樣是對草莓進行采后涂膜處理，PILAR[45]等向可食用殼聚糖涂膜中添加葡萄糖酸鈣，其效果與上述研究相似，但PILAR等發現，經涂膜后的果實會失去果粉，口感會受到影響[46]，因此具體的鈣涂膜處理方法還需要進一步改進與完善。

3　其他方式鈣處理

除了上述常見的處理方式外，鈣處理還常與一些物理方法相結合。AYN-REYNA等[47]將采后鈣處理與熱處理相結合作用于番木瓜果實，將果實接種炭疽病菌，對其進行鈣處理(濃度為10 g/L)和熱處理(48 ℃，20 min)，結果表明，與對照相比，2種方式相結合后顯著抑制了菌絲生長，延緩了采后番木瓜炭疽病的發生，使貨架期延長10 d。靜電場可以改變植物細胞膜電位，研究發現浸鈣結合電場處理較對照(單純浸鈣和浸水)明顯抑制了草莓果實的乙烯釋放、降低了果實的呼吸強度、延緩果肉細胞相對電導率的上升，從而有效地抑制采后草莓果實的衰老，而且由于電場以場的狀態存在，電流幾乎沒有流過，因此基本沒有電能的消耗[48]，由此可見，浸鈣結合高壓靜電場處理草莓的貯藏效果更佳，且節能特點非常突出。GUAN[49]等研究人員則是將鈣處理與MA包裝相結合，將草莓放入MA包裝袋中浸鈣，不但保護了草莓果實的完整性和外觀品質，而且較對照更有效地提高了果實的采后品質。

4　展望

隨著社會的發展，人們生活水平的日臻提高，對食品的需求也快速提升，健康保健型的食品將備受消費者青睞。漿果作為一種天然保健果品是人們無法抗拒的，但是新鮮漿果不易保鮮貯藏，所以研究開發漿果的保鮮技術尤為重要。本文歸納了不同方式鈣處理對漿果類水果采后品質的影響，對漿果保鮮的技術發展有著重要的意義。而且本文通過閱讀大量的文獻總結出目前鈣處理用于漿果保鮮方面的幾點問題：(1)不適宜的鈣處理和鈣制劑殘留物會影響漿果的口感；(2)微生物侵染是導致漿果腐爛變質的主要原因，但針對鈣處理是否可以提高漿果抵御微生物侵染能力的研究甚少，因此該領域還需科研人員進一步研究探索，進而推動漿果產業的發展。

[1]BASU A, RHONE M, LYONS T J. Berries: emerging impact on cardiovascular health[J]. Nutrition Reviews, 2010, 68(3):168-177.

[2]JIANG A, TIAN S, XU Y. Effects of controlled atmospheres with high-O2or high-CO2concentrations on postharvest physiology and storability of “Napoleon” sweet cherry[J].Acta Botanica Sinica, 2002, 44(8):925-930.

[3]劉欣. 漿果類果品的貯藏技術與方法[J]. 農業科技與裝備,2015(12):46-47.

[4]FORNEY C F. Prolonging the market-life of small fruit through atmosphere modification.[J]. Journal of Jilin Agricultural University, 2009, 31(5):637-645.

[5]BUTS K, HERTOG M L A T M, HO Q T, et al. Influence of preharvest calcium, potassium and triazole application on the proteome of apple at harvest[J]. Journal of the Science of Food & Agriculture, 2016, 96(15):4 984-4 993.

[6]HELDT H W, HELDT F.植物生物化學[M]. 北京: 科學出版社, 2007.

[7]陳曉亞, 薛紅衛. 植物生理與分子生物學[M].第四版.北京:科學出版社, 2012.

[8]翟忠琴. 施鈣對提高葡萄果實品質和耐貯性的影響[J]. 天津農業科學, 2003, 9(4):8-8.

[9]BRAMLAGE W J, DRAKE M, WEIS S A. Comparisons of calcium chloride, calcium phosphate, and a calcium chelate as foliar sprays for 'McIntosh' apple trees[J]. Science, 1994, 263(5147):602-602.

[10]HEPLER P K. Calcium: a central regulator of plant growth and development.[J]. Plant Cell, 2005, 17(8):2 142-2 155.

[11]GB2760—2014食品安全國家標準 食品添加劑使用標準[S]. 中華人民共和國國家計劃生育委員會. 2014.

[12]張天志, 鄭偉尉, 邵曉嵐,等. 采前鈣處理對獼猴桃果實和葉片營養元素含量的影響[J]. 浙江農業學報, 2014, 26(4):966-970.

[13]KAFLE G K, KHOT L R, ZHOU J, et al. Towards precision spray applications to prevent rain-induced sweet cherry cracking: Understanding calcium washout due to rain and fruit cracking susceptibility[J]. Scientia Horticulturae, 2016, 203:152-157.

[14]EROGUL D. Effect of preharvest calcium treatments on sweet cherry fruit quality.[J]. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 2014, 42(1):150-153.

[15]MADANI B, MOHAMED M T M, WATKINS C B, et al. Preharvest calcium chloride sprays affect ripening of Eksotika II’papaya fruits during cold storage[J]. Scientia Horticulturae, 2014, 171:6-13.

[16]RAMEZANIAN A, RAHEMI M, VAZIFEHSHENAS M R. Effects of foliar application of calcium chloride and urea on quantitative and qualitative characteristics of pomegranate fruits.[J]. Scientia Horticulturae, 2009, 121(2):171-175.

[17]CHARDONNET C O, CHARRON C S, SAMS C E, et al. Chemical changes in the cortical tissue and cell walls of calcium-infiltrated ‘Golden Delicious’ apples during storage[J]. Postharvest Biology & Technology, 2003, 28(1):97-111.

[18]王瑞, 胡旭林, 謝國芳,等. 生長期噴施有機鈣對藍莓鮮果的保鮮作用研究[J]. 現代食品科技, 2015(6):211-218.

[19]CHERVIN C, LAVIGNE D, WESTERCAMP P. Reduction of gray mold development in table grapes by preharvest sprays with ethanol and calcium chloride.[J]. Postharvest Biology & Technology, 2009, 54(2):115-117.

[20]SINGH R, SHARMA R R, TYAGI S K. Pre-harvest foliar application of calcium and boron influences physiological disorders, fruit yield and quality of strawberry (Fragaria×ananassa, Duch.)[J]. Scientia Horticulturae, 2007, 112(2):215-220.

[21]黃虹心, 楊昌鵬, 劉柳姣. 采前噴鈣對楊桃果實貯藏品質及相關酶活的影響[J]. 湖北農業科學, 2012, 51(12):2 546-2 548.

[22]CABANNE C, DONCHE B. Calcium accumulation and redistribution during the development of grape berry[J]. Vitis-Geilweilerhof-, 2003, 42(1):19-21.

[23]CICCARESE A, STELLACCI A M, GENTILESCO G, et al. Effectiveness of pre- and post-veraison calcium applications to control decay and maintain table grape fruit quality during storage[J]. Postharvest Biology & Technology, 2013, 75(1):135-141.

[24]馮作永,陵軍成. 土壤施鈣對設施紅地球葡萄果實鈣含量及品質的影響[J]. 青海農林科技,2015(1):4-7.

[25]ANGELETTI P, CASTAGNASSO H, MICELI E, et al. Effect of preharvest calcium applications on postharvest quality, softening and cell wall degradation of two blueberry (Vacciniumcorymbosum) varieties[J]. Postharvest Biology & Technology, 2010, 58(2):98-103.

[26]王丹, 辛力, 張倩,等. 采后鈣處理對甜櫻桃貨架期品質的影響[J]. 山東農業科學, 2016, 48(7):72-75.

[27]張子沛,宋會歌,顧楠,等. 采后處理對果蔬細胞壁組成的影響[J]. 食品工業科技,2011(10):458-461.

[29]王艷穎, 胡文忠, 田密霞,等. 氯化鈣處理對李果實抑制冷害作用的影響[J]. 食品科學, 2011, 32(8):286-290.

[30]FIGUEROA C R, OPAZO M C, VERA P, et al. Effect of postharvest treatment of calcium and auxin on cell wall composition and expression of cell wall-modifying genes in the Chilean strawberry (Fragariachiloensis) fruit[J]. Food Chemistry, 2012, 132(4):2 014-2 022.

[31]WANG Y, XIE X, LONG L E. The effect of postharvest calcium application in hydro-cooling water on tissue calcium content, biochemical changes, and quality attributes of sweet cherry fruit[J]. Food Chemistry, 2014, 160(11):22-30.

[32]ABD-ELHADY M, ABD-ELHADY M. Effect of citric acid, calcium lactate and low temperature prefreezing treatment on the quality of frozen strawberry[J]. Annals of Agricultural Sciences, 2014, 59(1):69-75.

[33]IRFAN P K, VANJAKSHI V, PRAKASH M N K, et al. Calcium chloride extends the keeping quality of fig fruit (FicuscaricaL.) during storage and shelf-life[J]. Postharvest Biology & Technology, 2013, 82(4):70-75.

[34]CHEN F, LIU H, YANG H, et al. Quality attributes and cell wall properties of strawberries (FragariaannanassaDuch.) under calcium chloride treatment[J]. Food Chemistry, 2011, 126(2):450-459.

[36]RAMEZANIAN A, RAHEMI M, MAFTOUN M, et al. The ameliorative effects of spermidine and calcium chloride on, chilling injury in pomegranate fruits after long-term storage[J]. Fruits, 2010, 65(3):169-178.

[37]MANGANARIS G A, VASILAKAKIS M, DIAMANTIDIS G, et al. The effect of postharvest calcium application on tissue calcium concentration, quality attributes, incidence of flesh browning and cell wall physicochemical aspects of peach fruits[J]. Food Chemistry, 2013, 100(4):1 385-1 392.

[38]MARTINDIANA A B, RICO D, BARRYRYAN C, et al. Comparison of calcium lactate with chlorine as a washing treatment for fresh-cut lettuce and carrots: quality and nutritional parameters.[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2005, 85(13):2 260-2 268.

[39]RICO D, MARTN-DIANA A B, FRAS J M, et al. Improvement in texture using calcium lactate and heat-shock treatments for stored ready-to-eat carrots[J]. Journal of Food Engineering, 2007, 79(4):1 196-1 206.

[41]LEUNDA M A, GUERRERO S N, ALZAMORA S M. Color and chlorophyll content changes of minimall processed kiwifruit.[J]. Journal of Food Processing & Preservation, 2007, 24(1):17-38.

[42]OCCHINO E, HERNANDO I, LLORCA E, et al. Effect of vacuum impregnation treatments to improve quality and texture of zucchini (CucurbitaPepo, L)[J]. Procedia Food Science, 2011, 1(1):829-835.

[43]毛佳琦,陳復生,張麗芬,等. 真空浸漬鈣對拉賓斯大櫻桃果實浸漬特性及細胞壁多糖影響機制研究[J]. 現代食品科技,2017(1):1-9.

[44]HAN C, ZHAO Y, LEONARD S W, et al. Edible coatings to improve storability and enhance nutritional value of fresh and frozen strawberries (Fragaria×ananassa) and raspberries (Rubusideaus)[J]. Postharvest Biology & Technology, 2004, 33(1):67-78.

[45]PILAR H, EVA A, VALERIADEL V, et al. Effect of chitosan coating combined with postharvest calcium treatment on strawberry (Fragaria×ananassa) quality during refrigerated storage[J]. Food Chemistry, 2008, 110(2):428-435.

[46]SKURTYS O, VELSQUEZ P, HENRIQUEZ O, et al. Wetting behavior of chitosan solutions on blueberry epicarp with or without epicuticular waxes[J]. LWT-Food Science and Technology, 2011, 44(6):1 449-1 457.

[48]王愈, 狄建兵, 王寶剛. 浸鈣結合電場處理對草莓采后生理的影響研究[J]. 中國食品學報, 2011, 11(5):145-150.

[49]GUAN J, HYUNG-WOO P, YOON-HO K, et al. Effects on quality of strawberry fruit by dipping of calcium solution and MA packaging[J]. Korean Journal of Food Preservation, 2006,1(13):13-17.