蘋果采后處理與貯藏保鮮技術研究進展

高習習，廖梓懿，劉洪沖，周會玲

（西北農林科技大學園藝學院，陜西 楊凌 712100）

蘋果（Malus domesticaBorkh）是世界上產量和銷量最大的新鮮水果之一。我國是蘋果生產和出口大國，但蘋果出口量占產量的比重并不高，不足總產量的5%。主要原因是我國蘋果的品質距離發達國家還有差距[1]。而采收技術不成熟和采后貯藏保鮮技術水平較低一直是限制蘋果生產、銷售和出口的瓶頸。采收時蘋果成熟度會影響蘋果貯藏品質，采收后的果實品質隨著貯存時間的延長而下降。降低果實整體代謝和蒸騰速率的貯藏環境是保持蘋果品質的根本條件，是向市場供應高品質蘋果的重要保證[2]。近年來，隨著采后預處理和動態氣調研究的不斷發展，蘋果貯藏保鮮技術、生理變化及成熟衰老機理研究不斷深入，蘋果貯藏品質越來越高。本文從采收成熟度、采后處理、貯藏技術3個方面綜述了蘋果貯藏保鮮技術的研究進展并展望了蘋果貯藏保鮮產業發展的前景。

1 蘋果采收成熟度的確定

蘋果成熟度是確定適宜采收期的關鍵性指標，而適宜的采收期是影響蘋果品質及貯藏性能的重要因素之一。適時采收的果實內外品質均較優，貯藏病害發生率低，貯藏期及貨架期較長。過早采收的果實，果個小，單果質量不達標，果實著色差，鮮銷及貯藏品質都差。過晚采收的果實，口感差，果皮較粗糙不光潔，一般不受消費者喜愛。采收成熟度檢測方法很多，可以歸為兩大類，即物理化學檢測法和無損檢測法。一般情況下，沒有一個單一成熟度指標可以用來衡量所有品種，生產中往往采用多種成熟度指標來綜合判斷果實的成熟度。

1.1 物理化學檢測法

1.1.1 淀粉染色指數

用碘-淀粉染色法直接觀察染色面積的大小，是一種簡便有效判斷蘋果成熟度的方法[3]。根據采后實際用途，對照淀粉-碘-碘化鉀染色圖譜，來確定蘋果相應采收期。通常用于鮮食的果實應在達到生理成熟期后1周左右采收，用于氣調貯藏的果實采收應早于冷庫貯藏的果實1周左右。何婉茹等[4]以千陽地區適宜冷庫長期貯藏的蘋果品種為例研究認為，“金冠”應在淀粉染色等級為4時采收；“喬納金”應在淀粉染色等級接近4時采收；“富士”淀粉染色等級為6時采收；“澳洲青蘋”淀粉染色等級為3時采收。

1.1.2 果面顏色或底色

果色是一個有價值的成熟度指標，生產上可按照果皮色澤這一明顯特征確定果實采收期。果實成熟的主要標志是果面達到本品種固有的色澤。綠色品種的底色由綠變黃，果面已呈現出本品種特有的色彩，且果心、種子由白色變成褐色，即可采收，如“金冠”由綠變白綠、淺綠，“新紅星”果面由淡紅轉為濃紅或紫紅，“紅富士”由綠變淡紅、深紅，“喬納金”果皮底色透黃時便可采收[5]。

1.1.3 果實硬度

果肉硬度不但影響鮮食的口感味覺，與果實貯藏和加工性狀也密切相關。一般情況下，果實硬度大是果實品質高，耐貯藏的標志。所以可以根據蘋果硬度適時采收，如“紅富士”和“秦冠”在硬度達到8～9 kg/cm2時采收最為合適。

1.1.4 果實發育時間

在同一地區、相同條件下，每個品種果實從盛花至成熟的發育時間歷年差別不大，基本相近。早熟品種為60～100 d，中熟品種100～140 d，中晚熟品種為140～160 d，晚熟品種為160～190 d[6]。各地根據多年生產經驗，總結出從開花到采收的時間，以陜西地區為例，“富士”為170 d，元帥系為150 d“，祝光”為120d。

1.2 無損檢測

無損檢測技術利用檢測對象本身的光、聲、力和電磁學等特性，得到大量能反映被檢測對象品質的特性信息，從而進行品質檢測[7]。光學無損傷檢測技術由于其不破壞樣品、檢測速度快、實時高通量、預測精度高等優點，已成為現代發展果業果品檢測的重要方法和發展趨勢[8]。這給我們探索新的果實成熟度評價體系提供了新思路。

目前無損檢測已在蘋果硬度、可溶性固形物、色澤參數和可滴定酸含量等品質參數中得到廣泛研究，分析產品各參數以確定最適宜的采摘期和貨架期[9]。李磊[10]利用可見近紅外光譜技術對蘋果的成熟度綜合評價指標（IQI）和因子分析得到的成熟度參數（I）進行了評估，通過綜合評價指標得出預測結果較好。未來伴隨著這項技術的不斷發展深化，其可作為質量保證體系的一部分集成到蘋果成熟度檢測生產線中。

目前，制造便攜式光譜儀的核心技術被國外公司掌握，且已經有了商品化的便攜式近紅外光譜儀，便攜式儀器的研究和生產在國內也已經出現。在國內便攜式近紅外光譜儀在水果品質檢測中應用并不多，陳明林等[11]使用商業化的儀器K-BA100R型蔬果品質檢測儀采集蘋果光譜，研究表明，該儀器可以對水果內部品質進行無損檢測，結果較好。

2 蘋果的采后處理技術

蘋果采收后貯藏前等一系列處理措施，不但可以增強保鮮效果，還可以延長貯藏期限，減少病蟲害發生。采后保鮮技術種類多樣，以下是目前實踐生產應用較多的采后處理技術。

2.1 預冷處理

蘋果貯運前往往要進行預冷處理，旨在散去田間熱，延長貯藏壽命[12]。預冷可以提高果實對低溫的耐性，減輕或推遲冷害發生。果蔬預冷采用的主要方式有真空預冷、冷水預冷、加冰預冷和通風預冷等，比較而言，通風預冷可適用于蘋果，投資和運轉費用比較少，易于在生產上推廣應用，是較為實用、有效的預冷方法[13]。

楊培志等[14]研究表明，在蘋果預冷過程中，送風溫度過低易使果品發生冷害，通過過低的送風溫度來達到快速降溫有一定的限制，因此送風溫度不宜低于2℃。

2.2 鈣處理

早期蘋果防腐主要用次氯酸鈣，因為其對沙門氏菌和大腸桿菌等都具有較好的殺滅作用，生產實踐中180 d低溫貯藏期內采用0.15 g/L次氯酸鈣處理紅富士蘋果，該濃度下次氯酸鈣處理能有效降低紅富士蘋果呼吸速率，減少總酸和總糖的損失，且不產生藥劑傷害，但對減少腐爛、保持硬度和可溶性固形物的效應不明顯[15]。

氨基酸鈣溶液處理能夠提高蘋果貯藏期間果實硬度，延長貯藏期。有研究表明[16]，Ca2+可以抑制乙烯合成酶的活性，從而減少乙烯的生物合成。樊海莉[17]研究發現，蘋果采后以4%氨基酸鈣溶液浸泡處理，可降低果實貯藏期間乙烯釋放量，有效降低了苦痘病發病率，顯著提高蘋果的耐藏性。

2.3 熱處理

熱處理可以延緩果實衰老，降低果實軟化速度，減輕果實的灰霉病、青霉病等病害。研究表明升溫至35～38℃會引起蘋果內大量乙酰輔酶A羧化酶（Acetyl-CoA carboxylase,ACC）的增加，以及乙烯的減少。熱處理能使植物適應低溫，降低蘋果等果蔬的冷敏性，還可以加速傷口愈合，從而減少病原菌侵染的機會。熱處理結合鈣處理對虎皮病的作用效果明顯[18]。Klein等[19]對“澳洲青蘋”進行熱處理，研究表明，熱處理能部分抑制α-法尼烯的合成及其氧化所需的酶，減少貯藏期間α-法尼烯和共軛三烯的積累量，從而抑制虎皮病的發生。

2.4 臭氧處理

臭氧通過生物氧化破壞微生物的膜結構和病毒的多肽鏈來進行殺菌和滅毒[20]。隨著貯藏時間的延長，臭氧處理可以保持果實的風味和品質，延緩貯藏期間果實硬度、可滴定酸含量、可溶性固形物含量的下降[21]。

高瑞霞等[21]用濃度1.2 mg/L的臭氧水對紅富士蘋果清洗處理結合低溫的貯藏試驗結果顯示：臭氧水處理對紅富士蘋果具有較好的保鮮效果，更有利于紅富士蘋果貯藏品質的保持。喬彩云等[22]研究表明濃度為1.2 mg/L的臭氧水對蘋果輪紋菌作用5 min后的殺菌率可達80.96%。

2.5 1-甲基環丙烯（1-MCP）處理

1-MCP是近年來用于果蔬保鮮中的一種綠色保鮮劑。1-MCP與乙烯受體蛋白的親和力是乙烯的十倍，通過與乙烯競爭受體蛋白阻斷乙烯的結合，從而抑制或延緩成熟生理生化反應[23]。

1-MCP不僅能夠顯著緩解果蔬的呼吸強度，同時還可以延遲果蔬呼吸高峰的出現，降低其呼吸速率峰值。1-MCP處理能夠誘導果實中多酚氧化酶（PPO）、苯丙氨酸解氨酶(PAL)等抗性物質的增多，從而提高果實的抗病性，顯著降低蘋果灰霉病、蘋果虎皮病。何近剛等[24]用1.0μL/L 1-甲基環丙烯對紅富士蘋果進行處理，然后進行低溫貯藏和常溫貨架貯藏。結果表明1-MCP處理能較好維持冷藏期間紅富士果實硬度和內在品質。同時，1-MCP處理顯著抑制了果皮α-法尼烯及共軛三烯的生成，明顯降低了冷藏期間果心褐變指數、果柄端果肉褐變率以及虎皮病發病指數。但是，1-MCP處理抑制了不同成熟度果實揮發性酯類物質生成，使果實香氣變淡，風味降低。1-MCP濃度過高還會加劇冷害與腐爛狀態的形成[25]。

3 蘋果的貯藏技術

蘋果貯藏主要有3種方式，即常溫貯藏、低溫貯藏和氣調貯藏。目前，我國蘋果的總貯藏能力約占總產量的25%。貯藏方式中，機械冷藏約占45%，氣調貯藏約占5%。常溫貯藏方式因其成本低廉和使用簡便，深受果農歡迎，但貯藏期短，品質不佳是常溫貯藏的短板。我國每年因貯藏保鮮技術落后而導致的蘋果浪費超過產量的30%，為了增加經濟收益和減少資源浪費，深度開發和推廣使用蘋果的貯藏技術成為重中之重[26]。

3.1 機械冷藏

機械冷藏是在有良好隔熱性能的庫房中借助機械冷凝系統，使庫內溫度降低并保持在適合水果長期貯藏的范圍內[27]。低溫顯著減緩呼吸速率，以及與蘋果成熟和衰老相關的過程，從而顯著減少營養和功能成分的降解，延長蘋果貯藏后的壽命。但是如果庫內溫度長期低于果品冰點溫度，將會造成冷害、凍害，引發果品的生理失調，降低果品品質，反而縮短了果品的貯藏壽命[26]。

目前一些冷庫中為了監測和記錄庫溫變化，安裝了微機系統，可以根據對溫度的監測自動控制制冷機組運轉的啟動或停止[27]，從而保持冷庫內貯藏蘋果的適宜溫度。冷藏庫中溫度和相對濕度是影響蘋果貯藏品質的兩大重要參數，0～2℃是大多數蘋果品種最適宜的貯藏溫度，0℃上下貯藏效果最好，但不能長期低于-2℃，超過5℃將會降低貯藏效果。相對濕度一般要求在80%～95%。不同品種有差異，晚熟品種如富士，黃元帥和國光等適宜貯藏溫度為-1～0℃，相對濕度90%～95%。中熟品種如嘎啦、喬納金和布瑞本等適宜溫度為0～1℃。李倩倩等[28]研究表明，對低溫敏感品種蜜脆在貯藏溫度為3℃時，不但能較好地保持果實色澤，推遲呼吸、乙烯高峰的出現，而且可以延緩貨架期品質的下降，表現出較好的貯藏效果。王春生等[29]研究發現，（0±0.5）℃冷藏的富士蘋果貯藏6個月后硬度降到6.0 kg/cm2左右，果實變軟，酸度和甜度下降，香味減少，風味變差，再往后會出現果肉褐變，失去經濟價值。

冰溫貯藏是將果實貯藏在溫度為0℃以下，果實生物冰點溫度以上的一種貯藏技術[30]。冰溫貯藏可以在果實細胞組織不受損傷的前提下，大幅降低果實的呼吸強度、保持果實良好的品質、延長貯藏期，近年來被廣泛應用研究[31]。趙孟等[32]對紅富士進行冰溫貯藏，研究得出可溶性固形物含量與汁液冰點溫度呈線性關系，可以指導果實冰溫貯藏，與-1℃相比，-1.4℃對紅富士蘋果貯藏效果更佳，貯藏8個月后的果實仍保持了良好的質地、風味與品質。舒暢[33]對金冠蘋果進行近冰溫貯藏，研究得出金冠蘋果的近冰溫為（-1.7±0.2）℃，在貯藏240 d后果實色澤鮮亮，失水率低。蘋果冰溫貯藏溫度帶較窄，蘋果易受到冷害。目前冰溫貯藏的研究重點，一是研究開發高精密度的冰溫庫控溫系統；二是加大對冰溫冷鏈配套設施的研究[34]。

蘋果貯藏期內應及時通風換氣，防止二氧化碳和乙烯氣體積累，引起蘋果后熟衰老，果肉變色，品質下降，縮短貯藏期。出庫時應逐步升溫，避免因驟然升溫使果面凝結水珠，色澤變暗，果肉變軟[35]。近年來，隨著人們消費水平的不斷提高，市場對蘋果品質的要求也越來越高，由于蘋果在機械冷藏的條件下貨架期短，貯藏時間不能滿足市場要求，使氣調貯藏普及率越來越高[36]。

3.2 氣調貯藏

氣調貯藏始創于20世紀70年代初，是基于冷藏的基礎上，增加調氣結構，在維持果實正常呼吸代謝的前提下，盡量降低貯藏環境的O2濃度，并適當提高CO2濃度，以降低果實的呼吸代謝、減少乙烯生成，抑制微生物繁殖，從而減少營養消耗，延緩衰老，達到延長果品貯藏期的一種貯藏方法[37]。隨著氣調貯藏的研究發展，除了傳統氣調貯藏，超低氧貯藏，動態氣調貯藏等貯藏方式也應用于生產。

3.2.1 傳統氣調貯藏

與傳統的冷庫貯藏系統相比，氣調貯藏顯著延長了蘋果的貯藏壽命。富士蘋果在0℃冷藏6個月后，硬度下降到6.0 kg/cm2左右，在氣調貯藏8個月，果實硬度均保持在6.0 kg/cm2以上。氧氣含量控制在2%～5%、二氧化碳含量控制在3%～5%時適宜大多數蘋果品種，而溫度可以較一般冷藏高0.5～1℃。不同蘋果品種對氣體敏感度不同，元帥系蘋果在O2濃度低于2%的條件下貯藏，容易發生低O2傷害，形成酒精發酵[38]。與元帥系蘋果對氣調貯藏的反應相比，富士蘋果對環境CO2更敏感，貯藏環境CO2超過4%，貯藏2～3個月，果實即會產生CO2傷害，王春生等[29]研究發現，富士蘋果長期貯藏的理想氣體指標是2%CO2+5%O2。在蘋果氣調貯藏中要經常檢查貯藏環境中氧氣和二氧化碳的濃度變化，及時進行調控，防止二氧化碳傷害或氧氣傷害發生[39]。

3.2.2 自發氣調（MA）貯藏

MA貯藏是指在開始時在包裝內充氣建立合適的氣體環境或者使果實在密閉薄膜包裝內，利用自身的呼吸作用，降低貯藏環境中的氧氣濃度和提高二氧化碳濃度，從而調節果實的代謝，延長果實壽命[40]，又稱為自發氣調包裝（Modified atmosphere package,MAP）。因大型氣調庫昂貴，MA貯藏由于成本低、操作簡單、保鮮效果好越來越受重視。

MA貯藏時，不同蘋果品種對環境中氣體成分和含量的要求和耐受性不同，薄膜選擇不當果實易發生無氧呼吸和受到氣體傷害，所以在選擇包裝薄膜時要綜合考慮溫度、薄膜類型、微孔數量等影響薄膜透過性的因素[41]。目前聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）保鮮膜在我國的應用最為廣泛，功能性保鮮膜的發展更延長了果實的貯藏壽命[42]。隨著保鮮劑如1-MCP、乙烯吸收劑（EA）、CO2吸收劑等的推廣應用，現已從單一的MA貯藏向復合保鮮貯藏發展，并取得良好效果。何近剛等[43]研究得出，1-MCP+EA+MAP處理能較好維持新紅星蘋果冷藏和貨架期間的品質,并能顯著控制果實虎皮病的發生。

3.2.3 超低氧貯藏

超低氧貯藏（Ultralow oxygen，ULO）一般被認為是氧氣含量小于1%的氣體貯藏環境[44]。在超低氧環境下，大部分需氧微生物因氧氣不足而難以生存，從而降低水果的腐爛率和延遲水果的腐爛。Zanella[45]將澳洲青蘋置于低氧條件(0.7%)下長期貯藏或經初期超低氧(0.4%)處理然后再在1.0%O2下貯藏4～6個月能夠很好地抑制虎皮病的發生。Wang等[46]也發現，蘋果經0.25%O2和0.5%O2處理兩個星期后再用CA(3%O2，0%CO2)貯藏，對蘋果虎皮病有很好的抑制作用；0.25%O2處理兩個星期，貯藏兩個月后再經低氧處理兩個星期，效果更佳；低氧處理后于1.5%O2條件下貯藏能完全控制虎皮病的發生。該研究還認為低氧脅迫處理能夠抑制α-法尼烯及其氧化產物6-甲基-5-庚烯-2-酮(MHO)的生成，而MHO的積累被認為是與蘋果虎皮病發生直接相關。

在實際的蘋果貯藏實踐中，創造一個氧氣含量小于1%的氣體貯藏環境存在著很多的困難，其中最大的困難是如何保持貯藏容器的良好密封性。目前，利用高阻隔性材料制成的小型包裝容器或塑料袋能夠滿足超低氧貯藏的需要。包裝內氣體成分的調節，可以通過控制氣體調節和自發氣調包裝等方法實現[47]。但新鮮的蘋果不適合長期處于超低氧環境中，因為長時間處于超低氧條件下會導致組織褐變，無氧代謝產物乙醇和乙醛會大量積累[48]。

3.2.4 動態氣調貯藏

動態氣調貯藏（Dynamic controlled atmosphere,DCA）是指在不同的貯藏時期控制不同的氣體指標，以適應果實從健康向衰老不斷變化的過程中對氣體成分的適應性也在不斷變化的特點，從而達到有效延緩代謝過程、保持更好的食用品質的效果[36]。

DCA技術利用傳感器監測動態受控大氣中氣體濃度的規律性變化。目前，DCA技術中使用的傳感器有三種：葉綠素熒光（CF）、呼吸商（RQ）和乙醇（ET）。然而，對RQ和乙醇的研究很少，因此，CF是仁果行業中最常用的傳感器[49]。葉綠素熒光傳感技術是基于水果在冷藏期間可接受的最低氧氣水平進行調節。基本上，O2水平的變化取決于果實的生理反應。這是通過傳感器對O2脅迫高度敏感的最小CF進行非破壞性監測來實現的[50]。通過傳感器自動增加氧氣含量，減輕了不可逆氧損傷的風險。

HarvestWatchTM是監測蘋果貯藏期間葉綠素熒光的常用傳感器。最近的研究表明，DCA-CF在保持蘋果采后品質方面非常有效。例如，Zanella等[51]比較了DCA-CF和1-MCP對澳洲青蘋的采后表現。在冷藏6個月和貨架期14 d后，兩種處理的結果是相似的。Weber等[52]對皇家嘎拉蘋果的研究表明，與ULO或CA相比，DCA-CF在保持品質方面更有效。

文獻證據表明，雖然DCA技術已被證明能有效控制大多數蘋果生理病害，但DCA技術降低苦痘病發病率的潛力還有待研究。雖然多年來DCA在技術上有所改進，但與這項技術相關的挑戰仍然存在。DCA貯藏水果中O2和CO2傷害的發展仍然是一個很大的問題。因此，未來有必要進行旨在改進DCA技術以確保避免此類傷害的研究。雖然已經研究了DCA對香氣和風味揮發物的影響，但在儀器分析和化學分析方面的相關研究還不多。

4 總結與展望

通過檢測蘋果成熟度控制采收期，根據不同市場需求，確定適宜采收時間，以獲得高質量蘋果，實現果農利益最大化。但我國現有蘋果成熟度檢測技術滯后，不能滿足實際的果品檢測需求，無法實現大批量的蘋果篩選，因此面向密集蘋果種植產區、大規模的現代果業發展需求，開展以無損、快速、實時近紅外光譜檢測技術的方法研究，解決對于蘋果成熟度檢測的若干關鍵問題，是大力提升蘋果產業采收管理水平、科學發展現代蘋果產業的必然需求。

采后處理方法及理論已得到較為細致的研究，不但可以增強保鮮效果，還可以延長貯藏期限，減少病蟲害發生，但是由于采后處理對操作技術的要求較高，采后處理技術還較難普遍推廣。此外，蘋果在采后處理前后分子及生化變化的過程等需要深入研究，以達到有效保持產品品質，并獲得商業應用的目的。

貯藏設施單一，貯藏保鮮技術落后是阻礙我國蘋果貯藏產業發展的重要因素。機械冷藏和氣調貯藏較簡易貯藏可有效延長蘋果貯藏時間，保持蘋果品質。氣調貯藏在貯藏效果上顯著優于機械冷藏。但機械冷藏仍是國內蘋果主要的貯藏方式。動態氣調庫因其造價高，操作管理專業程度高，只有大型合作社和水果商品交易所建設管理。但隨著我國蘋果行業商業化和國際化的發展，動態氣調貯藏因其智能化、自動化、貯藏效果好、低能耗等優點，在實際應用中，比例會逐漸增加。隨著我國蘋果貯藏產業的發展，在氣調貯藏、機械冷藏等多種貯藏方式的基礎上，與預冷處理、1-MCP處理和透氣薄膜包裝等多種保鮮措施結合的蘋果綜合保鮮技術，越來越受到重視和推廣應用。