荸薺采后貯藏保鮮研究進展

李飛，李潔，嚴守雷，2，3

（1.華中農業大學食品科技學院，武漢，430070；2.湖北華貴食品有限公司；3.長江經濟帶大宗水產綠色發展工程研究中心）

荸薺[Eleocharis dulcis（Burm.f.）Trin.]，一種單子葉植物球莖，屬莎草科水生草本植物，又稱馬蹄、水栗、烏芋[1]。荸薺為果蔬兩用的食材，其果實水分含量較高，在貯運過程中，不同的保鮮處理方式對荸薺保鮮效果不同。隨著貯藏時間的延長，帶皮荸薺會失水皺縮，表面致病性微生物的生長會導致其發霉變質[2]。果蔬外觀是影響其商品價值的重要因素，也是判斷其品質在貯藏保鮮過程是否改變的重要指標之一，而鮮切荸薺受到外力機械損傷后則會發生切面黃化、褐變[3]?，F有的新鮮荸薺貯藏，主要采用物理、化學、生物涂膜等保鮮技術手段，以延長采后新鮮荸薺的保鮮期。為維持荸薺品質特性，減少新鮮荸薺在貯運期間的損失，應研究更好的保鮮技術，使荸薺的保鮮效果更佳[4]。整理歸納了荸薺采后貯藏期間發生黃化、褐變、生理病害等的原因，國內外關于新鮮荸薺貯藏保鮮的技術研究進展，以期為荸薺采后病變及貯藏保鮮研究提供借鑒和參考。

1 荸薺的生理功效

荸薺原產于印度，最早的栽培記錄可追溯到西漢時期[5]。在我國主要分布在廣西、湖北、安徽等地區，其種植地域分布廣泛，種類多樣，包括廣西荔浦荸薺、湖北孝感荸薺等較為出名的品種[6]。荸薺以水下球莖作為食用部分，其果肉潔白、口感清脆、多汁甘甜，營養物質含量豐富，包含碳水化合物、蛋白質、纖維素及多種維生素等，具有清熱解毒、健胃消食、止咳降血等功效[7]。荸薺能生吃，也能蒸煮烹飪后食用，是一種藥食兩用的經濟型作物，對預防餐后血糖上升具有很強功效[8]，還可用于治療咳嗽、咽炎、高血壓等疾病，深受廣大消費者青睞[9]。荸薺淀粉還具有改變食品的水化、流變和結構性質等功能[10]。

2 荸薺的黃化、褐變原因

2.1 荸薺的生理特點

采后荸薺的品質變化與其呼吸強度密切相關，其組織受去皮、切分等機械損傷后呼吸強度增強。一般情況下，鮮切荸薺的呼吸強度是新鮮原料的1.2～7.0倍[11]。鮮切后的荸薺產品，由于組織和細胞的完整性被破壞，更加容易衰老和變質，加速其貯藏期的質量損失[12]。同時貯藏溫度也是影響荸薺呼吸強度變化的重要因素，降低貯藏溫度能對呼吸速率和呼吸強度產生極大影響[13]。所以控制荸薺采后的呼吸強度是控制其劣變的重要途徑之一。

2.2 荸薺的褐變原理

貯藏期間使新鮮荸薺維持良好的外觀品質和營養價值是荸薺保鮮研究的重點，鮮切荸薺隨貯運時間的延長會發生褐變與質量劣變，極大程度影響了荸薺的食用價值[14]。研究表明，鮮切荸薺的褐變類型為酶促褐變，與多酚氧化酶（PPO）等活性直接相關[15]，其褐變反應過程由PPO引導，并且還需要O2和酚類化合物的參與，由單酚酶氧化為鄰二酚和醌進行觸發，進一步進行非酶聚合反應，導致色素的生成，使荸薺表面褐變[16]。圖1為酚類物質的酶促褐變反應式[17]；圖2為鄰醌和酚類化合物的反應式[18]。

圖1 酚類物質酶促褐變反應式

圖2 鄰醌和酚類化合物的反應式

2.3 荸薺的黃化原理

貯藏過程中的切面黃化是鮮切荸薺變質的主要原因之一[19]。在去皮過程中，機械損傷后會誘導荸薺產生植保素，從而促使苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性增強，苯丙氨酸解氨酶（PAL）在植物損傷后的抗病、抗損傷中發揮重要作用，其活性越強，產品品質下降越快[20]。隨著貯藏時間的延長，荸薺中的2種黃酮類物質[21]會引起荸薺的黃化，這2種物質是柚皮素和圣草酚[22]，其會隨貯藏時間的延長轉化為槲皮素、芹菜素等成分從而使荸薺黃化，進而變質[23]。圖3為鮮切荸薺黃化代謝途徑[19]。

圖3 鮮切荸薺黃化代謝途徑

2.4 荸薺采后微生物腐敗

荸薺的顏色和形狀與栗子相似[24]，其季節性強，有著嚴格的采收季節[25]。一般立冬（11月7日左右）前后即可采收，至第2年的清明節（4月4日左右）前后為最佳采收期[26]。新鮮荸薺貨架期一般不超過10 d，中長期存放未處理的新鮮荸薺存在很大的市場風險[27]。表面致病性微生物的生長則極易導致貯藏的荸薺發生真菌性病害，蔣冬花[28]、李本金等[29]研究表明，尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）是造成福建荸薺枯萎發霉的主要病原菌，鮑建榮等[30]則認為新月彎孢霉[Curvularia lunata（Wakker）Boedijn]是浙江荸薺發生腐敗的主要病原菌，顏梅新等[31]研究認為，棘孢木霉（Trichoderma asperellum）是廣西荸薺發生腐敗的主要病原菌，以上研究結果表明荸薺的產地不同，其致病微生物的種類也有所不同。

3 荸薺采后貯藏保鮮技術

3.1 傳統貯藏方法

荸薺采后的傳統貯藏方法有窖藏、缸藏、堆藏、沙藏、冷藏等[32]。傳統貯藏方法能使荸薺在采收后避免與外界空氣接觸，減弱荸薺的呼吸作用和呼吸效率，減少體內水分的流失，防止荸薺貯藏期間因失水而表皮皺縮，影響荸薺的營養價值和經濟價值。傳統貯藏方法能在短時間內將大量采收后的荸薺進行貯藏，有效避免由于天氣溫度、濕度等外界原因造成的損失[33]。其中，使用冷藏保鮮方法，需將新鮮荸薺表面的泥土、腐葉等雜物清除，剔掉具有傷、病、殘等特征的荸薺，避免在貯藏過程中由于極少數荸薺腐爛加速整體冷藏荸薺的腐爛速度[34]?，F生產上保鮮主要采用傳統貯藏方法，運輸過程中帶泥貯運，清洗、去皮后進行銷售。

3.2 物理保鮮方法

①低溫冷藏保鮮 當前食品生產、加工、冷藏、銷售等環節，低溫冷藏是第一基本條件[35]。隨冷藏溫度的升高，產品的感官品質如風味、外觀、質地等會發生變化[36]。冷藏條件下能維持果蔬組織原有的生理狀態，減緩荸薺的生理作用，降低其呼吸速率，有效抑制表面微生物的生長[37]，保持荸薺的新鮮度，最大限度降低損耗[38]。冷藏溫度決定冷藏食品的品質[39]，目前大多基于低溫環境對荸薺進行保鮮[40]。

②熱處理保鮮技術 熱處理保鮮技術是近年來保鮮研究的熱點，單獨使用或與其他方法組合使用都能夠起到很好的保鮮效果[41]。田維娜等[42]研究發現，輕微熱處理（58℃，20 min）能夠對鮮切荸薺的褐變起到有效抑制作用，能夠有效減弱鮮切荸薺的顏色變化，在其風味和質地維持等方面也能起到很好的作用。潘嫣麗[43]研究發現，熱處理（90℃，25 s）能使鮮切荸薺貨架期延長到8 d而不產生黃化褐變現象。熱處理能有效抑制荸薺的生理作用，抑制其呼吸作用，其較高溫度的蒸汽處理能使荸薺的水分含量維持在穩定狀態，以保持果蔬細胞膜的完整性[44]，貯藏期內延緩品質的降低，能在一定程度上降低其失重率和腐爛率，減少貯運期間的損耗[45]。

③氣調保鮮技術 氣調保鮮技術是通過改變荸薺貯藏環境中氣體的成分或含量，減少貯藏環境中O2的含量，抑制荸薺的呼吸作用和呼吸強度，延緩荸薺后熟衰老的一種保鮮方法[46]。謝玉花等[47]研究表明，將涂膜后的鮮切荸薺貯藏在能夠微調節O2/CO2濃度的環境中，能夠顯著抑制鮮切荸薺發生褐變，延長其貨架期，但最適濃度還需進一步研究。通過降低荸薺在貯藏過程中的呼吸作用等消耗，來延長荸薺保質期，使得氣調保鮮技術在荸薺的保鮮過程中應用前景非常廣泛[48]。

④輻照保鮮技術 隨著科學技術的不斷發展，輻照在新鮮農產品貯藏保鮮上的應用逐漸廣泛，輻照技術是一種環保、高效的殺菌保鮮技術，能顯著延緩貯藏產品的保鮮期，抑制產品后熟衰老[49]。其中，脈沖強光是一種新型的非熱加工技術，在多種農產品上都有研究，該技術能在短時間內以光輻射的形式釋放出大量能量，殺死貯藏產品的致病微生物[50]，還能高效滅活食品中的內源酶[51]，但其輻射出的能量并不會改變食品本身及其包材特性，在荸薺保鮮上應用廣泛[52]。彭光華等[53]采用脈沖強光處理對鮮切荸薺的保鮮效果進行測定，結果表明，脈沖強光處理頻率為2次/s，處理10 min對鮮切荸薺的貯藏保鮮效果較好，對荸薺的營養成分改變影響較小。

⑤高壓二氧化碳（HPCD）、N2處理保鮮技術 高壓二氧化碳（High pressure carbon dioxide，HPCD）是一種新型保鮮技術，其非熱加工處理能有效避免溫度過熱對貯藏產品的不良影響，還能有效抑制荸薺內酶活性，延緩荸薺產品品質下降，該技術在荸薺保鮮中應用廣泛[54]?？讐魸嵉萚55]研究了高壓二氧化碳處理對鮮切荸薺褐變程度的影響，結果表明，高壓二氧化碳處理在2 MPa、貯藏溫度為4℃條件下貯藏8 d后，能有效抑制鮮切荸薺硬度降低，有效抑制褐變程度。You等[56]研究發現，純N2處理4 h，放入4℃冷藏條件下貯藏18 d后，能明顯抑制鮮切荸薺的酶促和非酶促抗氧化活性，從而有效緩解荸薺的脂質過氧化，更好地維持荸薺的質量和品質。

3.3 化學保鮮技術

①食品添加劑保鮮 食品添加劑對果蔬進行防腐護色保鮮是國內外鮮切荸薺保鮮的研究熱點[57]。乙醇是一種常見的食品添加劑，其價格低廉，并且具有強大的抗菌能力，包垠秋等[58]使用乙醇浸泡處理鮮切荸薺，研究乙醇浸泡處理后對鮮切荸薺表面黃化和褐變的影響，并開展鮮切荸薺在貯藏期的酶活變化以及品質變化情況，結果表明，乙醇處理能很好地抑制荸薺表面發生褐變，延長荸薺的貯藏保鮮期。Peng等[59]發現，使用食品添加劑可以有效防止荸薺在貯藏期間發生黃化褐變現象，有效減少腐敗變質現象，并能很好地保持其營養價值和品質。

②化學殺菌劑保鮮 近年來，化學殺菌劑已被廣泛應用于鮮切荸薺制品的保鮮，其殺菌效果好，且使用方便[60]。陳學玲等[61]發現使用0.3%強力安殺菌劑處理2 min，在真空條件下于4℃貯藏，可使荸薺保鮮期達到60 d，顯著增加了鮮切荸薺的保鮮期。謝冬娣等[62]發現，使用25%咪鮮胺乳油500倍液添加0.1 g/L乳酸鏈球菌素助劑復合處理后，能顯著提升采后荸薺的貯藏品質，使其貯藏30 d后的腐爛率低至0.58%，極大提升了荸薺的價值，也提高了食用安全保障。咪鮮胺是一種光譜高效化學殺菌劑，其毒性較低，可用于防治荸薺采后病害[63]。

③堿式次氯酸鎂保鮮 堿式次氯酸鎂是一種新型無機抗菌劑，當前該抗菌劑在無機化工領域是研究熱點之一，其殺菌效果好，穩定性強，不易使微生物產生耐藥性等[64]。鄧靖等[65]利用堿式次氯酸鎂對鮮切荸薺進行護色處理，結果表明，堿式次氯酸鎂遇無機酸類或荸薺呼吸作用釋放出的CO2生成的新生態氧能有效殺死微生物，抑制鮮切荸薺在貯藏過程中的黃化現象和維生素C含量的降低，從而使鮮切荸薺保持良好的品質。由于堿式次氯酸鎂為白色粉末狀，且在水中溶解度較小，故該研究為荸薺保鮮提供了新的思路和方法。

④草酸保鮮 草酸是存在于植物體或生物體的代謝產物[66]，使用外源草酸可防治果蔬采后病害，延緩后熟衰老[67]。楊瑩[68]使用0.005、0.01 mol/L草酸對鮮切荸薺進行保鮮處理，結果表明，低濃度草酸處理能在一定程度上延緩鮮切荸薺表面的黃化褐變，使其保持較好的色澤和特性，且不會造成食用安全性問題。草酸能降低乙烯等物質含量，抑制果實軟化[69]，其還是酶促褐變的抑制劑，能增強采后荸薺的抗病性[70]。但草酸的實際應用和推廣存在很大的問題，其處理濃度和處理時間等因素的相互性還需更加深入的研究[71]。

3.4 生物涂膜保鮮技術

涂膜是一種成本低廉、操作方便、安全無毒的保鮮方法，其能在產品表面形成一個封閉的氣調微環境[72]。王東坤等[73]以結冷膠、瓜爾豆膠和乳酸鏈球菌素為材料制備可食性復合膜，研究表明，隨著乳酸鏈球菌素濃度的增大，其抑菌性能也隨之增強，能顯著延緩荸薺在貯藏過程中的品質下降等現象。Pen等[74]研究表明，在0.5%、1.0%、2.0%的殼聚糖溶液中浸泡，能顯著延長鮮切荸薺貯藏保鮮期，殼聚糖溶液濃度越高，鮮切荸薺的品質下降速度越慢。彭勇等[75]使用殼聚糖和海藻酸鈉2種膜處理，邱松山等[76]采用殼聚糖/納米TiO2作復合處理，徐庭巧等[77]采用殼聚糖/納米SiOx復合物處理，結果表明，這幾種復合涂膜處理都可抑制鮮切荸薺的褐變，有效抑制荸薺發生腐爛，延緩荸薺中總酚含量的增加。可食性涂膜已進行了大量的研究，其安全性也得到了大眾的認可，但因為荸薺果實能吸收涂層物質，相對較薄的涂層可能對荸薺的感官品質引起不良影響[78]。

3.5 不同包材保鮮

包裝材料和方式是影響作物產品貯藏期感官品質的重要因素之一[79]。Huang等[80]利用殼聚糖和乳清蛋白制備復合膜，加入納米纖維素和肉桂醛（CMA）后，能顯著提升該復合膜的防水性、抗菌性及其鈣化指數。王金鑫[11]將鮮切荸薺用復合保鮮液浸泡處理后，放入自制丙酸鈣改性抑菌薄膜中封口包裝，結果表明，該方法能顯著提升鮮切荸薺在貯藏期間的保質期，延緩其腐敗變質。有研究表明，將低血糖指數的荸薺粉包裝在高密度聚乙烯（HDPE）和低密度聚乙烯（LDPE）袋中，能使荸薺粉在高溫下貯藏6個月之久，說明其具有很好的貯藏效果[81]。貯藏條件和包裝材料對產品的貨架期也有顯著影響[82]。研究方法簡單、操作方便、安全無害的包裝方式，可為荸薺的供銷平衡提供可靠的技術支撐[83]。

3.6 復合保鮮技術

復合保鮮是將2種以上保鮮方法進行組合使用的技術。尹璐等[84]研究表明，經NaClO消毒后加殼聚糖-葛根淀粉復合膜涂膜后在4℃溫度下貯藏25 d，荸薺樣品的質量損失率僅為3.35%，其品質比對照更佳。王蓉蓉等[85]發現，用0.3%檸檬酸溶液在70℃條件下燙漂荸薺90 s后，用1.0%氯化鈣+0.15%亞硫酸氫鈉+0.3%植酸復合保鮮護色液浸泡處理20 min，能顯著提升鮮切荸薺的護色效果，延長鮮切荸薺的保鮮時間。肖立志等[86]研究發現，1.5%雙乙酸鈉結合55℃熱處理能顯著抑制鮮切荸薺的褐變，能更好地維持維生素C、可溶性固形物等物質的含量。復合保鮮技術對采后荸薺具有較為良好的保鮮效果，能結合不同保鮮技術的特點，補齊短板，維持荸薺更高的營養品質，延長其采后貯藏期[87]。

4 結語

研究荸薺的保鮮技術對于其品質的保持具有重要意義，當前的保鮮技術研究包括物理、化學、生物涂膜保鮮等方法，為滿足人們對荸薺不同食用方式的需求，需選擇適當的保鮮方法。目前國內外的研究中，保鮮方法研究越來越多樣化，學者們采用不同的保鮮方法使新鮮荸薺的貯藏保鮮達到較好水平，但是也存在一些問題，如輻照保鮮食品能否被消費者接受，食品添加劑和化學殺菌劑的使用劑量和殘留是否符合要求，涂膜保鮮后的涂層材料是否會影響貯藏產品的感官品質和風味等。所以在荸薺的保鮮研究上，應著重解決以下問題：①應用化學保鮮技術，應避免食品添加劑殘留過高對人體造成傷害和對環境造成污染；②應加強保鮮技術的研究，以及不同保鮮技術聯合使用的保鮮方法，應用復合保鮮技術提升荸薺的保鮮效果；③探究更多的荸薺保鮮技術方法，研究更多的保鮮手段和工藝，開發新的無毒、綠色的保鮮技術，延緩荸薺貯運期間品質的下降。

隨著生活水平的不斷提高，人們對新鮮食品的需求量越來越大，同時對食品的安全性和穩定性提出了更高要求?；谳┧j保鮮過程中存在的黃化、褐變、微生物導致腐敗等問題，需加強對荸薺黃化褐變、抑制荸薺致病性微生物防腐效果的研究。為規避以上風險，開發新的保鮮技術手段，研究安全、高效、低殘留的保鮮方法仍是將來研究的重點。