甜櫻桃采后病害、貯藏期間品質變化及其防腐保鮮技術

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(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)

甜櫻桃(PrunusaviumL.)別名大櫻桃,屬薔薇科李屬櫻亞屬植物。其果實圓潤,色澤鮮艷,品之酸甜可口,肉嫩多汁,且營養豐富,因此深受消費者的喜愛[1]。雖然甜櫻桃成熟期早,經濟價值高,但采收后品質下降迅速,并且其本身皮薄汁多,屬于高度易腐水果,不耐貯藏[2]。在貯運及銷售中易受到機械擦傷及致腐微生物的侵染,最終造成果實皺縮、軟化、腐爛變質而失去原有的口感及營養價值,大大影響了櫻桃的異地銷售及貨架期,直接造成生產者及銷售者的經濟損失,同時也限制了甜櫻桃市場的發展[3-4]。近年來,國內外許多研究者對甜櫻桃采后病害及采后貯藏保鮮技術進行大量研究,本文主要對甜櫻桃采后病害進行介紹,并對各保鮮處理后櫻桃在貯藏期間各項品質指標變化以及其防腐保鮮技術進行綜述,以期未來為甜櫻桃能夠遠銷中國各地,為進一步開發甜櫻桃的保鮮新技術提供有益借鑒。

1 甜櫻桃采后病害

甜櫻桃自身水分含量較高,含有豐富的營養物質,適宜微生物的生長繁殖。其果皮較薄易受到損傷,因此極易被致腐菌侵染造成腐爛變質。而完好櫻桃如果因貯藏不當,會加速其衰老,促使櫻桃表皮發生褐變,果梗及果實皺縮,果肉質地變軟,最終失去其食用價值及商品價值。因此,甜櫻桃采后病害可分為兩類:侵染性病害與生理性病害[5]。

1.1 侵染性病害

1.1.1 侵染性病害的分類 由微生物侵染而引起的病害稱之為侵染性病害,它是果蔬在采后貯運過程中腐敗變質的重要原因之一。依據侵染源的不同,又可以分為真菌性病害、細菌性病害和病毒性病害等,櫻桃的侵染性病害主要為真菌性病害。常常在田間病原真菌就已經附著在櫻桃表面,在櫻桃采摘、運輸及銷售過程中伺機侵染。在貯藏期間逐漸顯現出病斑,定殖生長產生孢子,進一步將病害擴展,使周圍櫻桃也受到侵染,因此即使在采前未受到侵染的櫻桃也可能在采后染病[6]。

1.1.2 真菌性病害病原菌 甜櫻桃采后腐爛損失可高達25%～50%[7],其果實常見的采后真菌性病害病原菌主要有擴展青霉菌(Penicilliumexpansum)、美澳型核果褐腐病菌(Moniliniafructicola)、葡萄孢霉菌(Botrytiscinerea)、根霉菌(Rhizopussp.)、毛霉菌(Mucorsp.)、鏈格孢霉(Alternariaalternata)及炭疽菌(Colletotrichumsp.)、黑曲霉(Aspergillusniger)等[8-9]。杜小琴等人對低溫貯藏的甜櫻桃病原菌進行分離純化,分離出毛霉菌目毛霉菌科毛霉屬(Mucorsp.)和膠孢炭疽菌(Colletotrichumgloeosporioides)[10]。張娜等則從大連、河北、山東三個不同產地的櫻桃分離出4種病原真菌,分別為子囊菌亞門囊菌綱柔膜菌目鏈核盤菌屬(MoniliniaHoney)、炭疽病菌半知菌亞門黑盤孢目桃炭疽盤長孢菌(GloeosporiumlaeticalorBerk.)、半知菌亞門絲孢綱絲孢目鏈格孢屬(Alternariaalternata(Fr.)Keissl)及半知菌亞門叢梗孢目葡萄孢屬(BotrytiscinereaPers. Ex Fr.)[11]。

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引起灰霉病的病原菌為Botrytiscinerea,該病原菌也可越冬存活。它首先危害的是即將脫落的花瓣,其次是葉片和幼果及果實。受侵染部位首先呈褐色油狀斑點,后逐漸擴大成為大斑并伴隨生長出灰色絨狀霉塊。被侵染的櫻桃果實感染部位初始呈現出淡褐色的凹陷斑點,接著病斑部位生長出茂密的灰色霉層后迅速蔓延至全果導致腐爛[17-18]。可見真菌性侵染病害對櫻桃采后貯藏影響較大,且病害具有潛伏性,不易控制,是影響櫻桃產業發展的主要因素之一。

物理保鮮技術屬于一種安全無毒害的保鮮技術,目前應用較多的是氣調保鮮,其次是紫外照射保鮮、熱處理等。氣調保鮮是通過有效調節貯藏空間中氣體成為從而達到保鮮的目的,紫外線照射可以殺滅微生物,熱處理保鮮原因多數學者認為是高溫誘導熱激蛋白的產生,使植物細胞結構發生變化,從而提高抵抗力[26-27]。Serradilla等[28]采用氣調來抑制櫻桃貯藏期間微生物的生長,發現5% O2+10% CO2和8% O2+10% CO2在貯藏期15 d后能有效抑制霉菌、嗜溫需氧型細菌、嗜冷菌、假單胞菌及酵母菌生長,延遲貯藏時腐敗,延長貨架期。王維海等利用氣調包裝微環境研究其對櫻桃品質的影響,研究發現,7% O2+20% CO2的氣調環境可以降低雷尼櫻桃的腐爛率,延緩可溶性固形物和可滴定酸含量的下降,延長采后貯藏期[29]。董維發現UV-C處理甜櫻桃不僅可以推遲甜櫻桃果實的成熟,還可促使其PAL、PPO活性的升高,減緩POD活性的下降,誘導果實自身抗病性,使經擴展青霉侵染的櫻桃腐爛率降低[30]。焦忠高等發現短波紫外線輻照處理提高了甜櫻桃果實的總酚、黃酮以及抗氧化活性,但對可溶性固形物含量沒有明顯影響[31]。熱空氣44 ℃處理櫻桃114 min可抑制因擴展青霉引起的腐敗[32]。劉尊英等研究表明42 ℃熱水處理甜櫻桃10 min后貯藏,處理組的果實感官顯著高于對照組,且明顯抑制了各種酶活性的上升[33]。熱處理技術操作簡單,成本低廉,但是過高的溫度和處理時間過長會對櫻桃果實品質造成影響,因此不同種類櫻桃的處理溫度和處理時間還需進一步研究。此外,通過去除乙烯也可以使櫻桃保鮮,張立新等人發現用高效乙烯脫除劑處理可有效延長甜櫻桃貯藏期,并且結合櫻桃保鮮紙共同使用進一步提高采后甜櫻桃好果率貯藏品質和貨架期品質[34]。可見,物理保鮮技術可減緩櫻桃果實衰老速度,同時對病原菌有一定的抑制作用,從而延長甜櫻桃的貯藏期。

1.1.3 侵染性病害的危害 大多櫻桃在采后易感染由Penicilliumexpansum引起的青霉病。青霉病最易侵染有傷口或者成熟度高的甜櫻桃果實[7],起初感染部位局部腐爛,極濕軟,形成亮褐色圓斑后,病斑上生長出小瘤狀白色霉塊,后逐漸變為青綠色且附有粉末狀物體,該物體即為病菌孢子及孢子梗,易隨氣流飄散,從而容易引起其他櫻桃感染導致果實腐爛。

植物生理性病害又稱非侵染型病害,是由于不適宜的物理、化學等非生物因素直接或間接引起的植物病害,因其不能傳染又稱為非傳染性病害。生理性病害可分為兩類,一類是采前發生的田間逆境所造成的病害,例如日照差異、水分多少、土壤條件、營養元素等[6]。另一類是采后逆境所導致的病害,如運輸貯藏中遇到的機械傷害、冷害等。雖然生理性病害一般并不傳染,但是它會給病原菌的侵入制造條件,加重櫻桃的腐爛損失。

1.2 生理性病害

在幾何光學近似下，正弦光柵經過透鏡成像后，在清晰的光柵像面的前后依然是正弦分布，只是對比度有所下降.以豎直條紋為例，假設系統的橫向放大率為M，物體表面的反射率為R(x,y)，光柵像平面上的光強分布可表示為[14]

常溫條件下經肉桂精油處理后的櫻桃腐爛率和失重率有明顯的抑制作用,維持一定的果實硬度,保持了良好的品質,但是對可溶性固形物和可滴定酸沒有明顯作用效果,15 μL/L的防腐效果最佳,但濃度高于30 μL/L時,對果實會有傷害[39]。劉光發等研究體積分數為2%的肉桂檸檬草復配精油抗菌膜可有效維持甜櫻桃的品質,延長其貯藏期3～4 d[40]。

化學保鮮是應用較早的櫻桃保鮮技術,其中1-甲基環丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP)是近年來較受歡迎的一種新型乙烯受體抑制劑,它能不可逆地作用于乙烯受體,從而阻斷與乙烯的正常結合[34]。使用1-MCP處理甜櫻桃可顯著減緩可滴定酸含量的下降,抑制VC含量下降,降低腐爛率,延緩櫻桃果實衰老從而延長貨架期[35-36]。宋等人實驗結果也與之相似,且結合復合氣調處理櫻桃后保鮮效果更佳[37]。此外還有人研究采前對櫻桃進行己醛噴霧處理,采后通過己醛和1-MCP處理,櫻桃果實硬度、色澤、色度都變得更好,花青素及酚類物質在30 d貯藏期內都無下降,該處理可有效提高果實質量及延長甜櫻桃貨架期[38]。化學保鮮劑的安全性受到人們質疑,但其殺菌和保鮮效果比較穩定,目前還不能完全被替代。

2 甜櫻桃在貯藏期間品質變化

櫻桃品質指標主要有硬度、失重率、褐變指數、腐爛率、可溶性固形物、VC含量等。櫻桃在采后貯藏中,因其自身衰老或貯藏條件不同,影響果實中各營養物質指標變化。研究發現,櫻桃在不同溫度環境下貯藏,VC含量均呈先上升后下降趨勢,張鵬等研究在冷藏條件下貯藏60 d,甜櫻桃(砂蜜豆)VC含量先上升再下降[21];甘瑾等人在常溫貯藏甜櫻桃10 d,其VC含量也是先增加后降低,分析原因是因為櫻桃在采摘后還有一個成熟的過程,在這個過程中VC含量會上升,但若采摘成熟度較高的櫻桃,其VC含量則隨著貯藏期的延長而下降[22-23]。同時研究表明失重率、腐爛率、褐變指數、pH、可溶性固形物隨著貯藏天數的增加呈上升趨勢,但硬度、可滴定酸隨天數逐漸下降[21-23]。可滴定酸和VC含量下降速度快于可溶性固形物含量,因此果實糖酸比失調,果實風味受到影響[24]。羅楓等人還模擬貯后不同貨架期5 d內,甜櫻桃(砂蜜豆)各品質的變化,發現在13 ℃下貨架3 d的櫻桃,感官、可溶性固形物、VC含量、黃酮都達到最大值,品質較好,其中貨架期第3 d后,感官評定分數都迅速下降,是其櫻桃新鮮品質與否的轉折點[25]。

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3 甜櫻桃防腐保鮮技術

近年來,對櫻桃采后貯藏保鮮的研究較多,方法也很多樣,從起初的化學保鮮和物理保鮮,到現在生物保鮮,隨著消費者們對健康的逐漸重視,保鮮方法也越來越趨近于天然、健康和無害。對于櫻桃的保鮮,多數方法或多或少都對微生物有一定的控制作用,抑制了微生物就會極大延長櫻桃的保鮮期。此外,還有一些方法對櫻桃采后衰老也有一定的控制作用。

3.1 物理保鮮

櫻桃褐腐病在采前采后都會發生,在采前主要危害葉與果,多發生在展葉期葉片上,初期病斑并不明顯,后擴及全葉,然后生成白色粉末狀,致嫩果染病,最終擴及全果使果實收縮,成為僵果掛樹不落,覆蓋灰白色粉末狀物,即為病菌分生孢子[12]。該病菌可利用僵果及枝梢潰瘍斑中越冬,來年產生分生孢子進行侵染,且在不同時期侵染葉花果[13-14]。王衛芳等從美國進口櫻桃中分離鑒定出Moniliniafructicola,發現其在侵染甜櫻桃后,果實表面會出現微小圓褐色斑點,經4 d培養后形成灰白色絨狀菌落,后霉菌菌落逐漸擴散遍至全果導致腐爛[15-16]。

3.2 化學保鮮

甜櫻桃在運輸中,難免會發生摩擦磕碰,由于其果皮薄軟,不能很好的抵抗外界沖擊,果實表面會出現破損,這種傷害會促使乙烯形成,加強呼吸強度[20],且受傷部位會為侵染性病害提供生長繁殖條件,導致病原菌侵入加快腐敗。櫻桃在運輸及貯藏過程中環境中二氧化碳濃度過高所造成的傷害,會導致出現櫻桃果肉壞死、發生褐變等情況,該現象通常出現在氣調貯藏或者限氣貯藏中[6]。櫻桃的采前生理性病害可根據不同癥狀通過施肥、光照等方法對其進行處理,而采后生理性病害可通過控制溫度、調節氣體比例,盡可能降低生理性病害的發生。

對于櫻桃,目前較為普遍的采前生理病害是裂果病,采后生理病害有冷害、機械傷害、二氧化碳傷害等。裂果病是由于果實接近成熟期,久旱降雨或者遭遇連續降雨所致,果實大量吸水迅速膨脹,造成一定的膨脹壓,從而導致裂果。裂果的櫻桃果實皮肉外翻,易招致病蟲害[19]。低溫貯藏是延緩果蔬采后成熟,抑制微生物生長最常用的方法之一,它可以減緩果實呼吸速率,延緩果實褐變及硬度降低。貯藏溫度越低,保鮮的效果也就越好,但是當溫度低于一個臨界值(-2.0 ℃),櫻桃就會發生冷害,出現斑點表皮變褐等冷害癥狀,遭受冷害的甜櫻桃抗病性有所降低,更易被病原菌侵染加重損失[19]。

3.3 生物保鮮

3.3.1 天然提取物保鮮 為了開發更加安全的天然保鮮劑,植源性保鮮殺菌劑成為櫻桃保鮮的研究熱點。王建清等人使用八角茴香提取物對甜櫻桃進行處理,發現0.1%茴香提取物結合 1%殼聚糖處理櫻桃可有效減緩硬度與VC含量的降低,降低其腐爛率、失重率[41]。侯金麗等人使用不同質量濃度苦菜提取液對甜櫻桃進行處理,結果表明,與對照組相比可減緩腐爛率、VC含量降低等,有效延長櫻桃貯藏期,其中用60 mg/L的處理效果最佳[42]。董曉菊使用大黃、高良姜復合提取液對櫻桃進行涂膜處理,發現比單一提取液處理效果要好,可使櫻桃在常溫(22±3) ℃下貯藏期可達三周,與對照相比延長7 d[23]。張倩等人使用天然肉桂精油對甜櫻桃果實進行處理,結果表明,可有效降低常溫保存腐爛率的上升,維持果實硬度,以及保持果實中花青素含量及果柄中葉綠素含量,以15 μL/L處理效果最佳[39]。趙珊等利用苯乳酸-海藻酸鈉涂膜保鮮劑對甜櫻桃進行涂膜保鮮,較好地抑制甜櫻桃的腐爛,減少水分散失,有利于降低甜櫻桃代謝強度,甜櫻桃的品質得到保持,使冷藏期延長[43]。

3.3.2 生物拮抗保鮮 生物拮抗保鮮是近年來興起的一種保鮮技術,逐漸被人接受重視并成為研究重點,拮抗菌可以為細菌、小型絲狀真菌及酵母菌等,拮抗菌拮抗病原菌作用大致可分為三類:空間以及營養的競爭、誘導寄主抗性增強、重寄生作用[44]。Wang等[44]采用蠟樣芽胞桿菌AR156控制甜櫻桃采后因擴展青霉所引起的青霉病,結果表明,經過蠟樣芽胞桿菌處理后櫻桃的腐爛率,菌斑直徑明顯降低,該菌可能通過破壞真菌生存能力間接誘導櫻桃產生抗病性[45]。關于核果鏈核盤菌引起的櫻桃褐腐病,ORO通過3種不同的酵母菌株進行拮抗實驗,并進行櫻桃實驗及采前櫻桃樹處理實驗,結果表明,使用美極梅奇酵母Disva267與異威克漢姆酵母Disva2處理櫻桃果實表面后,在冷藏條件下2周后仍可存活,且可有效減少褐腐病發病率及嚴重程度,采前實驗也表明該兩種菌株有較好的生存及定殖能力,有望作為生物防治劑,應用于櫻桃果樹[46]。除單獨使用生物拮抗保鮮外,還可以與其他保鮮技術相結合,de Paiva將生物防治與氣調保鮮包裝相結合來抑制甜櫻桃中擴展青霉引起的病害,結果表明使用M50微孔膜結合美極梅奇酵母菌處理防止擴展青霉菌效果最佳[47]。靜瑋將熱處理與生物拮抗相結合,60 ℃熱水噴淋20 s,結合羅倫隱球酵母菌處理甜櫻桃,對自然腐爛效果的抑制好于單獨處理,且能有效降低有擴展青霉引起的傷口腐爛[48]。生物拮抗保鮮主要作用于病原菌,通過對病原菌的抑制,從而延長櫻桃的貯藏期。它可應用于采前也可應用于采后處理,亦可與其他保鮮方法相結合提高拮抗效率。

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下面例子左邊代碼段表示：父類=人類(字段有name,age和學習方法)，子類=學生類(字段有學號和學習方法)，主程序類中學生類調用父類中的字段和說話方法。

4 展望

櫻桃貨架期短,采收季節集中,價格相比其他水果而言不穩定,因此對櫻桃產業發展帶來阻礙。目前櫻桃保鮮研究在物理、化學及生物保鮮方面,應用較多的是低溫貯藏及氣調保鮮。限制櫻桃產業的發展可分為兩類,一是采前櫻桃產量問題,二是采后就櫻桃貯藏問題。采前防病,櫻桃產量才會增高,對于目前防病主要以噴灑農藥為主,安全性未知,在未來可將生物拮抗應用于櫻桃果樹采前處理,目前在國外已有研究者將拮抗菌用于田間實驗[46-49],國內研究還處于實驗室階段。生物拮抗在未來有望工廠化,制成生物拮抗劑,使果蔬保鮮不在局限于采后,而從采前處理入手,從根本上進行防治,未來還需重點研究篩選拮抗菌、優化采前施噴濃度、提高拮抗效率等,以達到最佳拮抗效果。對于采后櫻桃貯藏,主要問題為運輸中櫻桃發生磕碰,加之運輸時間過長,車內溫度上升加快櫻桃腐爛。因此運輸過程中可將運輸車改為冷鏈運輸車或者氣調類運輸車,并結合天然保鮮劑處理延緩櫻桃衰老。從采前和采后兩個方面解決櫻桃保鮮問題,以期櫻桃產業更好發展。