打蠟處理對溫州蜜柑果實異味物質積累的影響

鄒運乾，張立，吳方方，許讓偉，徐娟，胡世全，謝合平，程運江

（1華中農業大學園藝林學學院/國家柑橘保鮮技術研發專業中心/農業農村部園藝作物生物學與種質創制（果樹）重點實驗室/園藝植物生物學教育部重點實驗室，武漢 430070；2夷陵區農業技術推廣中心，湖北宜昌 443100）

0 引言

【研究意義】柑橘作為我國南方地區最重要的水果產業，2018年全國柑橘產量已突破4 100萬t（國家統計局統計結果）。與世界其他柑橘生產大國不同，我國溫州蜜柑為主的寬皮柑橘約占總產量的2/3，且超過90%的果實用于鮮食[1]。溫州蜜柑具有豐產、優質等優點，但仍存在成熟期過度集中、果實不耐貯藏（一般2—4周）[2-3]、商品化處理后異味物質快速積累導致貨架期短等突出問題，直接制約了產業效益的提升。果實采后商品化處理涉及清洗、預分選、保鮮、打蠟、分級、包裝、貯運等多道工序。在清洗過程中，柑橘果實表面的天然蠟質層受到損壞，會加速失水、縮短貨架期，因此果實表面打蠟（涂膜）處理以補償清洗對天然蠟質造成的損傷，顯得尤為重要。研究表明，打蠟作為果實采后商品化處理的重要環節，不僅可以改善果實外觀、減少果實水分散失，還可增強果實對采后病原微生物的抵抗力，降低果實采后腐爛率[4]。但是，打蠟等商品化處理后果實易產生異味，喪失果實新鮮純正的口感和風味[5]。果蠟相關研究在美國、西班牙等柑橘生產大國開展較早，形成了系列果蠟專利產品，如美國DECCO公司“仙亮”“FMC”等系列果蠟、西班牙FOMESA公司的“威特”果蠟等。我國在果蠟領域的研究基礎十分薄弱，生產中使用的果蠟產品主要依賴國外進口，其中美國以蟲膠、樹脂、脂肪酸鹽為主要原材料生產的“仙亮”402D果蠟是我國溫州蜜柑最常用的涂膜劑之一。但產區多年的使用結果表明，經402D打蠟處理的溫州蜜柑果實4 h后就有明顯的異味口感，而且隨著存放時間延長，異味愈加濃烈，嚴重影響果實貨架期和市場競爭力。【前人研究進展】涂抹劑用于食品保鮮最早可以追溯到12世紀的宋朝，人們在檸檬和橙子上涂抹脂質成分以達到減少失水的作用[4]。16世紀，食品被涂上脂肪（如豬油）以減少失水，20世紀30年代石蠟、棕櫚蠟和乳化油水涂層被用于新鮮水果和蔬菜保鮮[6]。此后涂膜劑被廣泛用來防止果蔬采后失水并增加其表面光澤度，如海藻酸鈉涂膜處理能夠顯著降低水蜜桃果實的腐爛率，抑制其呼吸作用，維持果實硬度、延緩丙二醛含量的上升[7]；也能夠提高芒果的抗氧化水平[8]。羥丙基甲基纖維素和蜂蠟的涂層可抑制番石榴‘Pedro Sato’成熟，并延長其貨架期6 d以上[9]。殼聚糖打蠟處理建陽橘柚能防止病原微生物的侵染，減少病害的發生，保持較高的商品價值[10]。姜黃素保鮮劑打蠟處理沙糖橘貯藏80 d結果表明，其果實腐爛率和失重率均顯著低于對照[11]。王日葵等[12]用果蠟處理的夏橙和錦橙果實外觀品質均明顯地得到提高，402D果蠟處理最好。402D處理蘆柑25 d出現酒精味，35 d之后，酒精味加濃，而且還出現其他異味[13]。生產中，溫州蜜柑與其他柑橘類型相比更易產生和積累異味，溫州蜜柑等寬皮柑橘經市場銷售的商業果蠟打蠟處理后，乙醇和乙醛快速積累，形成異味口感，果實的商品性能顯著降低[14-17]。研究表明溫州蜜柑比葡萄柚果皮的氣體交換和滲透率更低，而且乙醇脫氫酶的活性更高，推測這可能是溫州蜜柑不耐貯性的重要原因[18]。【本研究切入點】我國對柑橘采后打蠟處理缺乏系統的研究，沒有技術規范；溫州蜜柑種植規模大，成熟期早，采后品質保持困難，嚴重制約了產業效益提升。【擬解決的關鍵問題】以生產中常用的402D果蠟為參照，通過稀釋改變果蠟固體物含量，研究不同固體物含量的果蠟處理溫州蜜柑對果實內部O2、CO2、乙醇和乙醛的含量，果實表面特性及消費者感官品質變化的影響，為優化溫州蜜柑打蠟工藝和改善果實商品化處理后貯運條件，延長果實貨架期，提升產品市場競爭能力提供理論依據。

1 材料與方法

試驗于2013—2014及2017年在湖北武漢華中農業大學園藝植物生物學教育部重點實驗室進行。

1.1 供試材料

‘尾張’溫州蜜柑（Citrus unshiuMarc）采自湖北省宜昌市夷陵區的生產果園，樹齡約20年，果實均達到商業采收的成熟標準，選取無病蟲害、無機械損傷、無明顯果面瑕疵、大小色澤一致的果實為試驗材料。每次采摘約200 kg，重復取樣3年。

供試蠟液為市場銷售的美國402D商業果蠟（Decco, Cerexagri Inc.美國）。

1.2 樣品處理

為研究不同固體物含量的果蠟打蠟處理對溫州蜜柑果實異味物積累的影響，進行以下4組處理：T1：未經稀釋的402D果蠟原液（固體物含量約20%）；T2：402D果蠟與水1﹕1稀釋液（固體物含量約10%）；T3：402D果蠟與水1﹕3稀釋液（固體物含量約5%）；T4：對照組，直接用清水將果實清洗干凈。溫州蜜柑果實用清水清洗后晾干，模擬實際生產進行打蠟處理，每噸果實平均用蠟量約為1.4 L。各處理的果實用量約50 kg，打蠟后自然晾干。模擬常溫（20℃，相對濕度70%—75%）和冷鏈（4℃，相對濕度90%—95%）環境，觀察果實貨架期。常溫貨架果實每隔1周取1次樣，共3次。冷庫貯藏為了更好的模擬實際生產，不同打蠟處理后的果實在常溫下分別存放0、1、2和4 d（分別標記為Tn0 d、Tn1 d、Tn2 d、Tn4 d，n=1/2/3）后轉冷庫貯藏4周，再轉常溫貯藏1周，分別在冷庫貯藏4周及冷庫貯藏4周并常溫貯藏1周后取樣測定相關指標。

1.3 果皮的掃描電鏡觀察

參照吳方方[19]的方法：用pH 7.2的磷酸鹽緩沖液清洗各個處理果實表面。用手術刀片切果皮0.3 cm×0.2 cm的小片狀有色層。2.5%戊二醛固定24 h，脫水：乙醇系列30%-50%-70%-85%-95%-100%（2次）逐級脫水，直至脫水干凈。換取中間液，臨界點干燥，離子濺射儀鍍膜后入鏡觀察。每個處理帖2片，用電子掃描顯微鏡（NTC JSM-6390LV，日本）100×、1 000×、1 500×、3 000×觀察果皮表面狀況及氣孔，赤道部選4個點做統計觀察。

1.4 果實內部CO2和O2含量測定

將不同處理待測果實在燒杯中完全浸于水中，用氣密針從果蒂插入果實中柱鞘部位抽取0.5 mL果實內部氣體，然后注入氣相色譜儀（美國Agilent7890A）。測定條件為：CTR-1填充柱，柱溫40℃，TCD檢測器溫度120℃，每個處理重復3次。

1.5 乙醇、乙醛含量測定

參照吳方方[19]的方法：每3個果實取5 mL果汁，置于10 mL氣相色譜專用小瓶中，80℃下水浴15 min后，用氣密針取1 mL色譜專用小瓶中頂空氣體注入氣相色譜儀（美國 Aglilent7890A）。測定條件為：使用DB624毛細管色譜柱，柱溫40℃，火焰離子檢測器（FID）溫度250℃，進樣口溫度250℃，載氣為H2，恒壓，載氣流速30 mL·min-1，分流比1﹕10，每個處理重復3次。

1.6 感觀評價

參照何義仲等[20]的方法，隨機招募20名志愿者組成感官評價的測試人員，每次評價時不同處理組以及對照隨機選取5個果實做好標記，先目測打分。評價指標包括光澤度、甜度、酸度、異味、風味、出汁率、化渣性、總體滿意度，感官評價試驗均按0—4級打分，評分標準為5級，其中，0：無；1：輕微；2：一般；3：偏高；4：極高。以總體滿意度作為消費者感官評價的最終結果，得分越高說明消費者對果實認可度越高，品質越好。

1.7 數據處理

用Excel 2003處理數據，應用SAS軟件ANOVA作差異顯著性分析（P＜0.05）。

2 結果

2.1 打蠟處理對果皮表面形態的影響

從掃描電鏡觀察的結果來看，T1處理溫州蜜柑果實后，果皮表面氣孔被完全覆蓋，裂縫較少，氣孔堵塞嚴重；T2或T3處理時，果皮表面氣孔被果蠟部分堵塞，T4組處于完全開放狀態（圖1）。表明高固體物含量的402D果蠟原液對果面氣孔的堵塞，會直接影響果實與環境的氣體交換。

2.2 打蠟處理對果實內部O2和CO2含量的影響

果實內部氣體含量檢測結果表明，無論是短期常溫貯藏還是長期冷藏，打蠟處理后的溫州蜜柑果實內部CO2含量呈上升趨勢，O2含量均呈下降趨勢，402D原液稀釋后處理能夠減緩這種變化趨勢。常溫貯藏條件下，T1處理組CO2濃度從第1周8.4%上升到第3周15.5%（圖2）。T2處理CO2濃度從第1周的5.7%上升到第3周的7.1%，而對照組CO2濃度從第1周1.3%僅上升到第3周2.3%，且隨著貯藏時間的延長，果實內部CO2濃度逐漸升高。O2含量則逐漸降低，T1處理組O2濃度從第1周的1.6%下降到第3周1.4%（圖2），而對照組O2濃度從第1周15.1%下降到第3周13.2%。冷藏條件下，果蠟的固體物含量與打蠟處理后果實轉移到冷庫的時間間隔對果實中柱空腔內氣體濃度均有明顯影響。從圖2可以看出，固體物含量為20%的402D原液打蠟后即轉移到冷庫貯藏（T1，0 d）時CO2為6.1%，O2含量為1.4%。對照組（T4，0 d）果實4℃冷藏4周內果實中柱空腔內部CO2的濃度為2.7%，O2濃度為13.1%，固體物含量為20%的402D原液打蠟后常溫下放置4 d再轉移到冷庫的處理（T1，4 d）CO2為8.18%，O2含量為1.4%。冷庫貯藏前常溫放置的時間越長，冷庫貯藏果實內部CO2含量越高。

模擬市場銷售的貨架期，將冷藏溫州蜜柑果實轉移到常溫下1周，部分處理組果實內部O2含量略上升，CO2含量略下降，這可能與果實內部氣體含量和由環境封閉冷庫貯藏轉移到自然環境后，果實內外氣體能更好地進行交換有關。

2.3 打蠟處理對果實乙醇和乙醛含量的影響

低固體物含量的402D果蠟處理的溫州蜜柑果實轉移到冷庫的時間越早，果實內積累的乙醇、乙醛等異味物質含量越低。乙醇和乙醛是果實無氧呼吸產生的代謝物，是果實采后貯藏過程中形成異味的主要物質。打蠟處理與冷藏的時間間隔對果實異味物質的積累有顯著的影響。結果表明，打蠟果實中乙醇和乙醛含量顯著高于對照，且隨著貯藏時間的延長而增加（圖3、4）。常溫下貯藏3周后，T4組乙醇含量為777.9 mg·L-1，而T1組的果實乙醇含量高達2 899.3 mg·L-1；伴隨著402D果蠟固體物含量由20%降低到5%，果實內部的乙醇含量降低到1 415.4 mg·L-1，乙醛含量由27.34 mg·L-1降低到14.07 mg·L-1，并且與圖2中第3周402D蠟液處理果實內部CO2含量的升高趨勢相同，由于CO2的積累，無氧呼吸加劇導致乙醇、乙醛等異味物質大量累積。上述結果表明，打蠟處理后及時轉入低溫貯藏，有利于降低乙醇和乙醛的濃度，延緩異味形成。

圖1 不同固體物含量的果蠟處理對‘尾張’溫州蜜柑果皮表面形態的影響Fig.1 Effects of different solid contents of waxing treatment on the surface morphology of ‘Praecox Tanaka’ satsuma mandarin fruit

圖2 不同固體物含量的果蠟處理‘尾張’溫州蜜柑對果實內部CO2和O2的含量的影響Fig.2 Effects of different solid content of waxing treatments on the contents of CO2 and O2 in ‘Praecox Tanaka’ satsuma mandarins fruits

圖3 不同固體物含量果蠟處理對‘尾張’溫州蜜柑果實乙醇含量的影響Fig.3 Effects of different solid content of waxing treatments on the contents of alcohol in ‘Praecox Tanaka’ satsuma mandarins

圖4 不同蠟液處理對‘尾張’溫州蜜柑果實乙醛含量的影響Fig.4 Effects of different solid content of waxing treatments on the contents of alcohol in ‘Praecox Tanaka’ Satsuma mandarins fruits

4℃冷藏4周后，不同固體物含量的402D果蠟處理的果實內部乙醇、乙醛含量之間差異不顯著，但當轉移到常溫下放置1周（模擬果實貨架期）后，乙醇、乙醛等異味物質含量急劇增加，T1處理的果實內部乙醇含量顯著積累，由470.6 mg·L-1增加到1 773.8 mg·L-1，而T2組則由396.2 mg·L-1增加到560.5 mg·L-1，說明適當降低果蠟固體物含量有助于減少異味物質的積累。

2.4 打蠟處理對果實感官品質的影響

消費者感官評價的結果表明，常溫貯藏3周，T2處理過的溫州蜜柑雖然亮度比T1處理的低，但對維持有機酸的水平，延緩異味物質的積累具有明顯的效果（圖5）。由圖5可看出，亮度由‘高亮’到‘較亮’；在異味方面，T1處理異味最明顯，隨著固體物含量的降低，異味分降低，由‘強烈異味’到‘適度異味’；在風味方面，T3和T2相比T1處理的風味更強。總體來看，不同固體物含量的果蠟處理在溫州蜜柑果實的光澤度、異味、風味、酸度方面差異顯著，在甜度、出汁率、化渣性等方面差異不顯著。貯藏4周，從總體評價來看，與常溫下感官評價的結果一致，T2處理效果最好（表1）。上述結果表明，打蠟能夠顯著提高溫州蜜柑果皮亮度，且固體物含量越高，果實亮度越高；但降低蠟液固體物含量，果實異味含量降低，風味、化渣性、出汁率和滿意度隨之增高。

圖5 打蠟和對照‘尾張’溫州蜜柑果實的感官評價Fig.5 Sensory attributes of wax-coated and -uncoated ‘Praecox Tanaka’ satsuma mandarins after three weeks of storage at room temperature

表1 ‘尾張’溫州蜜柑果實的感官評價Table 1 Sensory attributes of wax-coated and -uncoated ‘Praecox Tanaka’ satsuma mandarins

4℃冷藏4周，果蠟固體物含量對溫州蜜柑果實的光澤度影響較大，但對果實的異味、酸度、甜度、風味等品質性狀無顯著影響（表1）。T1處理后即刻轉入冷庫（T10 d）亮度評分均為3.81，T2、T3處理后即刻轉入冷庫亮度評分為2.50，T4處理為1.19。打蠟處理后，果實在轉入冷庫前常溫下放置的時間越長，亮度越低，感官評價反映異味越濃，總體評價越低，T1處理后即刻轉入冷庫亮度評分為3.81，常溫放置4 d再轉入冷庫（T14 d）亮度評分則為2.50。總體評價最高為T2處理后立即轉入冷庫（T20 d）貯藏組，平均評分4.11；最低為T1處理后常溫放置4 d再轉入冷庫貯藏組（T14 d），平均評分2.78。模擬銷售時的貨架條件，將不同處理的果實從冷庫轉移到常溫下1周后（表1），其中T1處理異味打分明顯增加，由‘輕度異味’到‘適度異味’或‘強烈異味’，T10 d異味評價得分從2.31到2.47，T1第4天異味評價得分從1.50到2.53，T20 d異味評價得分從1.38到1.93。總評價也變差，T10 d總體評價得分從3.45到1.42，T1第4天總體評價得分從2.78到1.06，T20 d總體評價得分從4.11到3.58，說明冷庫貯藏后轉入常溫使果實異味物質積累顯著，總體評價顯著降低。

3 討論

402D果蠟是我國溫州蜜柑采后商品化處理中最常用的涂膜劑之一，采用402D打蠟處理我國溫州蜜柑后引起的異味物質積累加速、果實表皮褐變、內部品質下降等問題十發突出。柑橘果實采后商品化處理過程中，打蠟處理使果實表面被人工合成蠟液覆蓋，從而增加果實表面光澤度。但是打蠟處理在改善果實表面光澤度的同時也影響到果實與環境的氣體交換[21]，果實內部會逐步積累呼吸代謝產生的CO2，常溫貯藏3周，402D原液處理溫州蜜柑果實內部CO2濃度增加7.12%；O2濃度降低到1.4%。固體物含量越高，蠟液黏度越大，附著于果實表面的蠟液也越多，厚度越厚。蠟液厚度與果實內部氣體的變化有直接的關系，從而影響果實內部呼吸方式的變化。當果實內部O2含量低于果實有氧呼吸所需O2的閥值，CO2含量高于果實忍耐極限值時，果實就會發生無氧呼吸導致品質下降[22]。

乙醇和乙醛是一種增加果實風味的前體物質，但乙醇含量高于1 500 mg·L-1時就會降低果實風味，產生一種‘酒糟’異味[23]。伴隨無氧呼吸產生的乙醇和乙醛的不斷積累，加劇了柑橘果實‘酒糟’異味的產生。402D原液處理3周時乙醇含量2 899.3 mg·L-1，乙醛含量27.34 mg·L-1，品嘗試驗結果表明風味評分為1.6，稀釋至1/4濃度時乙醇含量降低一半，風味評分2.7。說明固體物含量越高，果實透氣性越差，而透氣性較差的果蠟處理的果實在常溫貯藏條件下，代謝加快，糖酸含量降低，總體風味變淡。

固體物含量高的（402D原液）處理果實亮度最高，降低蠟液固體物含量導致打蠟果實亮度降低的同時果實中的異味物質含量也明顯降低。試驗表明固體物含量的降低會導致果實失重率增加，但CO2、乙醇、乙醛等物質透過率增大。402D原液處理亮度評分2.8，稀釋至1/2濃度后評分為2.1，總體評價由1.7增至2.5。本研究結果和美國、西班牙、以色列等柑橘生產大國的生產經驗均表明，打蠟是柑橘采后商品化過程中必不可少的重要環節，但果蠟的選擇必須考慮柑橘品種和產區氣候特點，各柑橘生產大國均針對本國主栽柑橘品種研發了專用果蠟配方。因此，根據我國柑橘果面天然蠟質生物學特點，開發品種特異性的專用果蠟產品對提高我國柑橘采后商品化處理的技術水平具有重要意義。

溫州蜜柑果實采收季節氣溫較高，果實經打蠟等商品化處理后，盡快進入低溫冷鏈環境（4℃），可有效抑制果實的失重和異味物質積累。相比常溫貯藏（20℃），4℃冷藏條件下不同濃度果蠟處理的溫州蜜柑果實內部乙醇和乙醛含量都有所下降，有利于貯藏后期果實的品質保持，延長銷售貨架期。但冷庫貯藏果實轉移到常溫1周后，果實無氧呼吸加劇，乙醇和乙醛含量迅速積累。改善果蠟的透氣性是延緩果實中異味物質積累的有效途徑，根據現有的打蠟生產工藝，結合冷鏈和冷貯藏也是解決該問題的有效方法[24-26]。但是，一旦中途冷鏈環境受到破壞，則會導致果實異味的快速積累。此外，降低現有果蠟固體物的含量，改善果面透氣性也可達到控制果實異味的效果，但生產中會增加打蠟后烘干環節的能耗。

4 結論

高固體物含量的402D果蠟處理溫州蜜柑阻隔了果實內外氣體的交換，導致CO2積累，O2濃度降低，從而加劇果實的無氧呼吸，導致乙醇、乙醛等異味物質積累。高固體物含量的402D果蠟是引起溫州蜜柑商品化處理后異味物質快速積累的直接原因，對402D進行1﹕1稀釋且打蠟后快速預冷，結合全程冷鏈可有效緩解果實異味積累。