水果保鮮技術研究進展

馬玉婷，王瑞環

(國家知識產權局專利局專利審查協作北京中心，北京 100072)

1 引言

水果由于味道鮮美，營養價值豐富，一直是人們生活中比較受歡迎的食物。隨著生活水平的提高，水果的市場需求也有了大幅的提升。采摘后的水果仍然是有生命的個體，能夠進行呼吸作用、維持新陳代謝、水分蒸發等生命活動，吸收空氣中的氧氣，排出二氧化碳。水果新陳代謝包括TCA三羧酸循環、糖酵解等復雜的生理過程。但是水果在采收后如果不及時作保鮮處理，由于呼吸作用、病菌害及機械損傷等因素，不斷消耗自身的營養，使水果的色澤、風味、形態、營養不斷發生變化，發生萎蔫、腐爛、變質，失去食用價值。據統計由于沒有保鮮或保鮮技術不當造成的果蔬重量損失達20%～40%。因此加強水果保鮮的研究對我國農業經濟的發展，人民生活水平的提高具有重要意義。影響水果的儲存期主要是與溫度、濕度、氧氣濃度及二氧化碳氣體成分關系密切。保鮮手段多種多樣，本文依據保鮮機理將水果保鮮技術從物理保鮮技術、化學保鮮技術和生物保鮮技術三方面分別進行分析。

2 物理保鮮技術

2.1 低溫保鮮

作為決定水果貯藏保鮮周期的重要條件, 溫度對水果的組織代謝活動、微生物活動等都會產生巨大作用。低溫保鮮主要是通過低溫抑制微生物的生長繁殖以及降低水果的呼吸作用中需要的酶的活性，從而保持采后水果品質，延緩細胞衰老以及果實腐爛。在不影響水果品質的前提下，儲存水果的溫度越低保鮮效果越好，通常水果儲存溫度控制在0～5℃之間。不同的水果有不同的儲存溫度，如果不了解水果適宜的儲存溫度而盲目進行低溫儲存，勢必會導致效果不佳，甚至水果凍傷。Allais等發現草莓在2℃時可以降低果實的生理代謝，有益于果實的儲存[1]。

2.2 氣調保鮮

植物細胞的呼吸作用維持其生命活動，降低其周圍的氧氣含量可以減慢其新陳代謝的運行，從而起到保鮮的效果。氣調保鮮依據調節氣體方式的不同，可分為被動氣調保鮮和主動氣調保鮮。

被動氣調保鮮是采用具有一定氣體透過性的薄膜包裝，在建立起預定的調節氣體濃度后不再調整。通過水果自身的呼吸消耗氧氣產生二氧化碳，從而調節環境中氧氣與二氧化碳比例的保鮮方法。二氧化碳可以抑制需氧菌和霉菌的繁殖,氧氣能夠維持新鮮水果的吸氧代謝作用。水果采摘后過快的有氧呼吸和無氧呼吸都會使水果發生老化或腐爛。氧氣的降低可以有效的抑制呼吸作用，過低則容易轉為無氧呼吸，加速水果有機質的消耗，無氧呼吸產生的乙醛及乙醇對水果有毒害作用，影響水果品質。

主動氣調保鮮是依據水果的最佳儲存條件，通過機械作用，人為地調節氣調貯藏環境中的氣體成分，從而達到保鮮的目的。氣調庫需要精確調控不同水果所需的氣體組分濃度并嚴格控制溫度和濕度。主動氣調保鮮的成本高、技術比較復雜，但是貯藏條件容易控制。通常將氣調保鮮與低溫相結合，保鮮效果更好。氣調保鮮在市場上已經很成熟，市場上氣調包裝鮮切水果的保質期可達12天。Mahajan 等[2]研究印度孟買荔枝在3.5%O2、3.8%CO2氣調保鮮條件下可以延長貯藏保鮮期28天。

2.3 輻照保鮮

輻照保鮮是采用一定劑量的射線輻射果蔬，消滅害蟲、微生物和病原菌。水果經過輻射處理，有助于延緩果實的后熟，電離能輻射不會破壞外部形狀，能夠保持果實原有的營養成分以及顏色、味道，具有殺菌、殺蟲、防腐的作用。現階段經常使用的用于輻射源有加速電子、X-射線和γ-輻射源(Co60)，其中以Co60最為常見。

據報道，采用2 kGy的Co60對草莓輻照處理，可以防止草莓上霉菌的滋生，從而抑制草莓的腐爛和變質[3]。水果經這些射線照射后，只是引起食品分子的化學變化，并無放射性及其殘留，因此是一種安全有效的物理保鮮方法。應用電離能輻照保鮮處理可以延緩果實的成熟，同時起到殺菌殺蟲的效果。輻射保鮮技術天然環保、應用廣泛，但是其輻射裝置價格昂貴，購置成本高，操作的專業性較強，因此使用范圍也受到一定限制。

2.4 減壓保鮮

減壓保鮮是將水果置于密閉的室內，抽出大部分空氣, 降低內部壓力, 整個系統不斷地進行氣體交換，以維持貯藏容器內壓力的動態恒定和保持一定的濕度環境。減壓貯藏具有冷藏和類似氣調貯藏的效果，造成一個低氧的環境(氧氣的濃度可降到2%)。減壓保鮮通過降低氧氣的濃度，抑制果實的呼吸作用及乙烯的生成速度，減緩果實的成熟及衰老。英國、美國等國家研發出了具有標準規格的低壓集裝箱，廣泛用于長途運輸水果。

2.5 臭氧保鮮

臭氧既是一種強氧化劑, 又是良好的消毒劑和殺菌劑, 能抑制甚至消除水果中乙烯的產生，消除異味，氧化新陳代謝產物，誘導水果表皮氣孔收縮，降低水果的蒸騰作用。人們利用臭氧的強氧化和殺菌特性，快速分解果蔬貯藏環境中的乙烯，殺滅貯藏環境中的微生物及其分泌的毒素，以達到延長果蔬保鮮期的目的。利用的臭氧發生器產生臭氧的同時，也產生大量的負氧離子，負氧離子有助于抑制果蔬新陳代謝的作用，臭氧與乙烯發生化學反應過程中的中間氧化物還是霉菌等微生物的有效抑制劑，從而達到防腐保鮮目的。Marcin 等[4]研究發現, 水果采用臭氧處理后, 不僅能保持較好的外觀、口感、香味以及品質, 而且還可以殺菌、降低農藥殘留。Rodoni等[5]發現，西紅柿經臭氧處理后，其腐爛率和失重率降低，且誘導了芳香類物質的積累，延緩果實變軟。臭氧保鮮結合其它保鮮技術使用效果更好，如采用臭氧結合保鮮劑處理葡萄的效果比單一的使用臭氧或保鮮劑處理的效果要好[6]。

3 化學保鮮技術

化學保鮮就是利用化學藥物使水果保持新鮮的狀態，水果保鮮中不可缺少的保鮮技術，價格低廉、操作簡便，已廣泛應用于葡萄、柑橘、草莓等水果的貯藏中。根據使用方法的不同，可以分為涂膜型保鮮、吸附型保鮮、浸泡型保鮮和熏蒸型保鮮。常用的水果保鮮劑有涂膜保鮮劑、乙烯處理劑、植物生長調節劑以及殺菌防腐保鮮劑。

3.1 涂膜保鮮劑

水果采摘后呼吸作用仍在進行，體內還會發生生理代謝，因此限制水果的呼吸作用是保鮮的重要手段。將涂膜劑如糖類、蛋白質、淀粉、多糖類蔗糖酯等通過包裹、浸漬等方式均勻涂覆在水果表面，形成一層高分子薄膜，從而抑制水分蒸發及呼吸作用，減少營養物質的消耗，抑制水果表面微生物的生長繁衍，防止細菌侵襲，改善外觀，從而保持食品的新鮮度。

殼聚糖是一種天然高分子聚合物，是從海洋生物蝦、蟹外殼中的甲殼素脫去乙酰基后所得到的產物，具有安全、無毒、可食用、易降解的特點，能夠增強免疫力、預防疾病、調節人體的生理機能。殼聚糖溶于稀醋酸后涂膜在水果上具有良好的成膜性，可在水果的表面形成一層半透膜，因其膜層具有通透性、阻水性，可以減緩果蔬蒸騰作用，有效防止水果在貯藏期間的水分流失，減緩水果變色和營養成分代謝，有利于維持果實的硬度。由于膜的形成使氣體的透過率減弱，而二氧化碳的透過率小于氧氣，因此隨著水果呼吸作用的進行，膜內的二氧化碳濃度越來越高，氧氣濃度越來越低，呼吸作用減弱，水果的代謝降低，從而延長水果的儲存期。魔芋葡甘聚糖、甘露聚糖、普蘭多糖、液態絲膠蛋白也均為涂覆成膜的保鮮劑。

3.2 乙烯處理劑

乙烯能夠激活水果軟化的各種水解和轉化酶，加速水果的呼吸作用，促進果實的軟化衰老，改變水果的外觀、物理性結構、香味物質和營養成分等，從而降低水果的耐貯性，因此抑制乙烯的合成可以延緩水果成熟，起到保鮮的效果。乙烯處理劑通常有兩種：一種是使用環丙烯類抑制劑，它能與乙烯受體結合，抑制果實的成熟和衰老；另一種是乙烯吸收劑。

乙烯生物合成抑制劑有1-MCP、氨基乙氧基甘氨酸(AVG)、氨基氧乙羧酸(AOA)等。1-MCP(1-甲基環丙烯)是一種環丙烯類化合物。當植物進入成熟期時，大量的乙烯產生，與細胞內的相關受體結合，激活一系列的生理生化反應，加速果實的成熟、老化。而由于1-MCP的結構與乙烯類似，因此可以與乙烯受體競爭性的結合，減緩了果實的成熟與衰老。中國農業科學院果樹所與美國羅門哈斯公司共同研究1-MCP對亞洲水果如蘋果、梨、獼猴桃等的商業化應用，顯著提高了果農的經濟效益[7]。

3.3 植物生長調節劑

使用植物生長調節劑提高水果內的激素含量或降低抑制型激素含量，從而起到水果保鮮的效果。根據生理功能的不同，可分為植物生長促進劑、植物生長抑制劑和植物生長延緩劑。植物生長促進劑如2,4-D，6-BA，保甲靈，吲哚乙酸、萘乙酸等，可以抑制水果的后熟。植物生長抑制劑有水楊酸，其可以延緩蘋果、獼猴桃的后熟。人工合成的植物生長抑制劑主要用于采后抑芽上。植物生長延緩劑如B9，能抑制內源赤霉素和生長素的合成，從而延緩水果的保鮮時間，但是有研究稱其有致癌風險，因此許多國家限定在食用作物上使用。

4 生物技術保鮮

生物技術保鮮是從動物、植物、微生物中提取出來的或利用生物工程技術改造發酵而獲得的綠色、天然、安全的防腐保鮮方法，能夠有效抑制有害菌的繁殖。常見的保鮮手段主要有生物拮抗菌、遺傳工程保鮮。

生物拮抗菌保鮮：生物拮抗菌保鮮原理是微生物種群產生抗生素、細菌素和溶菌酶等抗菌物質, 這些物質與水果中病原菌互相排斥, 能夠抑制水果病原菌對水果的腐壞作用。如將繩狀青霉菌噴到菠蘿上, 其腐爛率大為降低。草莓采前噴木霉菌, 采后灰霉病的發病率大大降低。美國科學家從酵母和細菌中分離出一種能防止水果腐爛的菌株, 可防止蘋果的斑爛[8]。

遺傳工程保鮮：遺傳工程保鮮是通過抑制產生乙烯的基因, 減慢乙烯產生的速度, 從而延緩果實的成熟。以ACC 合成酶、ACC 氧化酶等酶的基因為切入點減少內源性乙烯的生成, 并通過對多聚半乳糖醛酸酶進行操作而實現延緩水果后熟軟化[9]。美國科學家用植物細胞壁中的一種天然糖-半乳糖注射尚未成熟的番茄, 使其產生連鎖反應, 生成催熟激素, 促使番茄成熟, 并不破壞番茄品質和味道, 可大幅度降低番茄在收獲、運輸、銷售和貯存時的損耗, 使番茄長期保鮮[10]。

5 水果保鮮技術的展望

將幾種保鮮方法聯合起來，或將保鮮劑與保鮮方法結合使用是目前水果保鮮的有效手段。交替或混合使用也可以解決由于長期使用某種藥劑而出現的抗藥性問題。據報道，馬來西亞的Stixfresh公司研發出一種可以延長水果保鮮的貼紙，只要將一小片貼紙貼在水果表面上，就可以將水果的保鮮期延長14天，同時確保水果果肉緊實而多汁。貼紙內含有氯化鈉及蜂蠟，可有效去除水果內的乙烯，從而延長水果的成熟過程，同時又可以防止果實上霉菌的生長，這款貼紙適用于大多數水果[11]。相信隨著科技的發展，更多方便、高效的新技術會不斷涌現，現代化食品保鮮劑將向著安全、環保、無害的新型保鮮技術發展，水果保鮮技術的應用也將有更加廣闊的前景。