黃花菜采后生理特性及保鮮技術研究進展

白宇皓，王 亮，張曉宇，楊志國，張立新

（山西農業大學食品科學與工程學院（農產品貯藏保鮮研究所），山西 太原 030031）

黃花菜又名金針菜，通常指多年生百合科萱草屬植物黃花（Hemerocallis citrina）未開放的花蕾，可鮮食或經漂燙、蒸制后烘干食用，被認為是一種兼具蔬菜特性和保健食品功效的藥食同源食品。與胡蘿卜、番茄、冬筍、木耳等常見蔬菜和食用菌相比，鮮黃花的營養物質和微量元素特別是蛋白質、鈣、磷、鐵等的含量較高，脂肪含量相對較低，對人體十分有益[1-3]。此外，近年來對黃花菜中功能性成分如多糖、黃酮類、多酚類、生物堿類等物質的提取和分析及在動物試驗中的結果印證了黃花菜在鎮靜、抗抑郁、促眠、腫瘤抑制等方面也能發揮重要作用[4-7]。

黃花菜在我國廣泛種植，主要產區分布在甘肅、四川、山西、河南、陜西、湖南等地。在主要產區，盛花期在7 月左右，采收高峰期正值夏季氣溫較高和降水充沛時期，鮮菜在采摘后極易開花和腐爛，嚴重影響其品質和商品價值。基于這一生產現狀，通過研發貯藏保鮮技術提高黃花菜貯藏品質，對緩沖產量與加工能力矛盾，提升黃花菜附加值有積極意義。本文綜述了黃花菜生理特性及其貯藏保鮮技術的研究現狀，旨在為新技術研發和應用提供參考。

1 黃花菜采后生理特性

1.1 蒸騰作用

水分對于維持果蔬的組織形態、質地、色澤、風味等有重要作用，果蔬貯藏期間失重的主要原因是蒸騰失水。鮮黃花菜組織幼嫩，含水率可達85%左右[8]，如果采后不做處理，常溫下1 d 失水率就可達20%以上[9]，花蕾開放、萎蔫，大部分失去商品價值。通過降低貯藏溫度及應用包裝材料等手段，可以顯著降低黃花菜貯藏期的失水。高建曉等[10]在0～2 ℃下，應用32.70 μm PE 保鮮袋貯藏黃花菜21 d，失重率控制在4.95%；張欣等[9]研究表明，應用真空包裝在0～1 ℃條件下貯藏20 d，黃花菜失重率僅為1.24%，顯著優于對照。

1.2 呼吸作用

果蔬采后仍是一個活性個體，其呼吸作用的強度反映了果蔬生理代謝活動的旺盛程度，而呼吸作用與采后品質變化和成熟衰老過程密切相關。對黃花菜呼吸作用研究多在低溫（0～8 ℃）條件下進行，現有的研究表明，黃花菜采后呼吸強度整體呈現緩慢下降的趨勢，在貯藏期間會有若干時間段略有上升，但沒有明顯的呼吸高峰出現[9,11]。在使用保鮮袋包裝的條件下情況有所不同，呼吸強度會在貯藏前期（3～5 d）迅速下降，并在之后一直維持較穩定的低值，原因是密閉環境下O2被消耗，CO2分壓上升，抑制了呼吸作用[11-13]。但溫度仍然是黃花菜呼吸強度的主要影響因素，在一定范圍內，溫度越低，黃花菜的呼吸作用越弱。

1.3 感官品質的變化

對消費者而言，黃花菜的黃綠色澤和開花與否是其新鮮程度的重要表征。黃花菜在采收后隨著成熟衰老進程失水萎蔫，并伴隨著顏色由綠轉黃直到完全褐變，同時好花率下降、腐爛率上升。這一進程在室溫貯藏條件下非常迅速，一般在3 d 左右即完全腐敗變質，低溫貯藏可以延緩褐變和腐敗的發生[14]。黃花菜色澤的劣變可用色差值指標衡量。低溫條件下，成熟黃花菜亮度L*值逐漸下降，色相a*、b*值逐漸上升，表明其逐漸失去光澤，顏色由綠轉黃[15]；未完全成熟的黃花菜在后熟過程中L*值略有升高[16]。

1.4 營養成分的代謝

葉綠素、VC、還原糖、可溶性蛋白等是與黃花菜采后成熟衰老過程密切相關的幾類重要營養物質，也是采后生理指標的主要研究對象。在貯藏期間各營養物質含量整體呈現下降趨勢。其中，葉綠素含量與黃花菜色澤變化相關。葉綠素穩定性不高，在溫度、pH值、光照、氧等條件變化時易發生降解，導致失綠黃化[17]；VC 是果蔬貯藏后期呼吸作用的底物，也是參與果蔬非酶褐變的主要物質之一[18]；還原糖是呼吸作用的主要底物，貯藏過程中隨著呼吸作用不斷消耗還原糖，其含量逐漸降低。未完全成熟的黃花菜在貯藏過程中還原糖含量先上升后下降，與其貯藏前期多糖類物質向還原糖的轉化多于呼吸作用消耗有關[19-20]；可溶性蛋白質含量反映果蔬衰老程度[13]，也是影響鮮美風味的主要因素[21]，黃花菜中天冬氨酸、甘氨酸等鮮甜味氨基酸含量較高[22]，貯藏過程中可溶性蛋白質的降解也是導致其風味劣變的主要原因。

1.5 酶活性的變化

植物體內廣泛分布著超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT），可起到清除自由基和活性氧的作用，被稱為保護酶系統。保護酶的活性變化情況反映植物對膜脂過氧化的抑制能力，是植物衰老程度的表征指標。膜系統受氧化損傷后，失去了選擇性通過能力，從而導致衰老加劇，直至腐爛。對上述3 種保護酶類的活性變化各研究的結論不完全一致，主要原因是保護酶類的活性受溫度、成熟度、貯藏時間等多種因素影響，一方面在低溫條件下酶活性受到抑制[23]，表現在貯藏前期活性略有下降或保持穩定，而且低溫可以推遲保護酶活性高峰的出現；隨著成熟衰老的進程，黃花菜體內超氧自由基的累積激活了保護酶作用，使其活性上升；另一方面，采收成熟度與保護酶活性顯著相關，成熟度較低的黃花菜貯藏期保護酶活性的波動情況小于成熟度高的黃花菜[20]。貯藏期也是影響保護酶活性的重要因素之一，貯藏后期超氧自由基的累積與清除的平衡被打破，丙二醛（MDA）等有害物質毒害作用又抑制了保護酶的活性。保護酶系統酶活性變化受多種因素影響，還需要進行進一步研究。

1.6 乙烯的變化

乙烯是植物成熟衰老過程中重要的影響激素。有研究表明，與很多其他花器官不同，黃花菜在貯藏期未開放前乙烯釋放量很低，只有在完全開放后才到達峰值，然后隨著花朵衰敗很快下降；花瓣是內源乙烯的主要來源，單位鮮重釋放乙烯量最高的是花柱[24-26]。對花蕾施加外源乙烯也不促進其開花或衰老過程[27]，黃花菜內源乙烯的生理作用和調控機制還有待進一步研究。

2 黃花菜貯藏保鮮技術

按照技術領域可將黃花菜的保鮮技術分為物理保鮮、生物保鮮和化學保鮮，實際應用中，往往綜合各技術優勢，復合聯用以達到最佳效果。

2.1 物理保鮮

2.1.1 溫度處理

溫度是影響植物新陳代謝過程的關鍵因素[28]，低溫處理是常用且有效的采后保鮮技術之一。研究表明，低溫條件下黃花菜的呼吸作用受到抑制，且隨著溫度降低抑制效應增強。在-1 ℃時，貯藏末期黃花菜品質最高，在-3 ℃時會引起凍害，導致MDA 含量和電導率顯著上升[25]。Liu 等[29]研究發現，5 ℃低溫處理顯著提高了黃花菜抗氧化酶系統中SOD、抗壞血酸過氧化物酶（APX）、POD 的活性，同時與植物抗逆性相關的苯丙氨酸酶（PAL）活性增加，表明5 ℃處理提升了黃花菜抗冷性。而與非生物脅迫和成熟衰老相關的脂氧合酶（LOX）活性在低溫條件下明顯下降，表明膜脂氧化程度降低。許國寧等[19]研究了室溫和3 ℃低溫條件下黃花菜VC、葉綠素、還原糖等營養成分含量變化情況，結果顯示,低溫條件可以減少營養成分降解消耗，保持貯藏品質。對黃花菜進行預冷處理也是重要的保鮮手段，王娟等[12]研究發現，應用真空快速預冷技術，與不預冷相比，黃花菜貨架期由14 d 延長到了23 d。

除低溫處理外，Liu 等[29]用50 ℃熱風處理鮮黃花菜5 min，提高了CAT 活性，抑制了超氧陰離子和過氧化氫的產生及多酚氧化酶（PPO）活性，同時在風味物質、營養成分含量上與低溫處理黃花菜基本保持一致。Panavas 等[30]從參與細胞壁水解的纖維素酶和果膠酶活性變化的角度，探討了熱處理對于延緩黃花菜細胞壁降解和膜脂過氧化起到的作用。

2.1.2 預脫水處理

水分是生理代謝活動的必要參與者，但貯藏期間自由水分過多也容易引起有害微生物滋生，導致果蔬的腐爛。同時對于幼嫩易腐果蔬，適當的脫水可以提高組織韌度，避免機械損傷的產生。已有研究表明，對果蔬進行適當的預脫水處理，可以延長貯藏期。姜丹等[31]研究發現，對軟棗獼猴桃進行失水處理，失水4%時，軟棗獼猴桃的呼吸作用和乙烯釋放被抑制，呼吸高峰的出現時間被推遲；而且果膠酶活性受到水溶性果膠含量下降的抑制，緩解了果實軟化的發生。穆晶晶等[32]認為，采后對果實進行適當的脫水處理，對于緩解貯藏期失水有作用，而且可以抑制果實的酶促褐變。王進等[33]對青皮核桃進行10%脫水處理，發現核桃仁中活性氧的累積受到抑制，脂肪和可溶性蛋白含量得到較好保持。潘炘[25]研究發現，5%脫水預處理的黃花菜在低溫貯藏30 d 時的呼吸強度略低于對照，乙烯釋放量、硬度、色澤方面與對照區別不大，但貯藏40 d 時，其損失率小于1%，顯著低于未處理黃花菜，表明預脫水處理可有效延長貯藏時間。

2.1.3 氣調處理

氣調貯藏技術是通過調節貯藏環境中氧氣和二氧化碳的濃度，抑制果蔬的呼吸作用、活性氧水平和酶促褐變的產生[34]。黃花菜貯藏中應用自發氣調包裝（MAP）來控制包裝內小環境的氣體狀況居多，一是應用成本較低，只需要增加薄膜包裝就可實現控氧的目的；二是控制失水的效果較好。自發氣調包裝內的氣體成分與黃花菜自身的呼吸作用特性和薄膜包裝的氣體滲透特性都有關系，二者共同維持了袋內氣體成分的動態平衡。因此，選擇合適的薄膜包裝也是自發氣調保鮮研究的主要內容。高建曉等[10]分析了5 種不同厚度、材質和氣體滲透率的薄膜包裝材料，發現32.70 μm PE 包裝袋在貯藏時可控制袋內CO2和O2體積分數分別為10.23%～11.73%和0.19%～2.53%，與對照組相比顯著抑制了黃花菜的呼吸強度。張欣等[35]研究表明，在黃花菜包裝貯藏前期采用MA 密封包裝，當CO2達到較高濃度后，中后期控制CO2在14%～16%，好花率可達99.85%。

2.1.4 輻射處理

輻射處理包括電離輻射和電磁輻射兩種，通常將能引起中性原子帶電的輻射如α、β、γ 和X 射線稱為電離輻射，將無電離效應的紫外線、微波等稱為電磁輻射。輻射處理在果蔬貯藏領域有廣泛應用，適當劑量的輻照可以延長果蔬貯藏期和貨架期，減少抗病蟲藥物的使用，并且對食品安全沒有影響[36]。輻射處理中以60Co、137Cs 為輻射源產生的γ 射線應用較多。鄭賢利等[37]研究了黃花菜在0～8.0 kGy γ 射線處理的保鮮效果，結果顯示，蛋白質、脂肪、還原糖含量不受輻射劑量影響，但高劑量處理對坑壞血酸的破壞嚴重，貯藏期也短于低劑量處理。Kwon 等[38]發現，與其他常見品種的鮮切花相比，百合科植物對電子束照射的耐受度較低。Yang 等[39]通過掃描電鏡觀察黃花菜表皮細胞也得到相似結論，但認為抑制黃花菜開花的劑量至少為2.0 kGy，而在1.0 kGy 時就出現細胞結構的傷害從而加速了褐變。

2.1.5 氫氣、甲烷處理Hu 等[40-41]利用富氫水和甲烷對黃花菜進行低溫保鮮，得到了良好的效果。研究表明：采前富氫水處理在提高黃花菜耐冷性和提升膜脂抗氧化能力方面有重要作用。通過抑制黃花菜PAL 和PPO 活性及活性氧的積累，使膜系統功能得到維持，通過抑制PPO 與底物接觸，緩解褐變產生。甲烷氣體的作用與氫氣類似，對維持細胞內氧化還原穩態，保護膜系統功能，降低電導率起到重要作用。而且甲烷氣體在處理時起到了類似氣調的效果，可顯著降低黃花菜的呼吸作用。兩種氣體處理延緩黃花菜衰老的機制還有待明確，而且兩種氣體均屬于易燃易爆氣體，因此在使用上還有一定的局限性。

2.2 生物保鮮

2.2.1 植物提取液

我國的中草藥資源和香辛料資源豐富，這些藥材和香辛料中含有的天然抑菌成分安全性已得到公認，應用于果蔬防腐和保鮮領域有其他化學物質無法比擬的優勢。植物中的抑菌活性成分主要來源是其次生代謝產物中的揮發性有機物（VOCs）、生物堿類、黃酮類和酚類、有機酸類等物質，經水或有機溶劑提取，通過涂膜、噴灑、浸泡等方式涂布在果蔬表面，從而發揮作用。楊大偉等[42]研究了中藥復配提取液噴霧處理對黃花菜的保鮮效果，結果顯示，該處理可能抑制了黃花菜表面微生物繁殖，使黃花菜在常溫下的貯藏期延長到6 d。李榮等[43]認為中草藥復配提取液中的黃酮類和酚類物質對抑制黃花菜褐變和腐敗起到顯著作用。由于中草藥提取液有效成分較為復雜，目前并沒有對其抑菌防腐機理有明確的判斷，還有待進一步研究。

2.2.2 殼聚糖衍生物

殼聚糖是一種天然的高分子多糖，有良好的成膜性和生物安全性，并且可實現生物降解或酶解，已經廣泛應用于食藥領域。殼聚糖在果實表面成膜后，起到隔絕空氣和保持水分的作用[44]，從而減緩果實代謝，延長貯藏期，但過厚的涂膜可能引起果蔬的無氧呼吸，積累有害代謝產物。姚亞明等[45]用1.0 g/100 mL殼聚糖溶液在黃花菜表面涂膜，促進了SOD、CAT活性，延緩了還原糖和VC 含量下降，有效提升了好花率。

2.3 化學保鮮

2.3.1 1-甲基環丙烯（1-MCP）處理

一般認為，1-MCP 通過與乙烯受體的競爭性結合抑制了乙烯的催熟效應。相對于呼吸躍變型的果實，非呼吸躍變型果實的內源乙烯釋放量極低，對外源乙烯的引入也不敏感。但近年來在柑橘[46]、草莓[47]等非呼吸躍變型果實的研究中發現，微量的內源乙烯釋放也參與了果實采后品質變化的調控，但可能存在與呼吸躍變型果實不同的信號通路或者高乙烯受體水平對微量乙烯產生了響應[48]。目前，已知黃花菜的成熟衰老過程對外源乙烯不敏感，但是有研究表明，1-MCP 處理對于黃花菜保鮮有明顯效果。王通等[15]采用1.5 μL/L 1-MCP 處理黃花菜，顯著抑制了其呼吸強度，而且對于抑制膜脂過氧化和維持營養品質也有明顯效果，特別在中后期表現好于對照。韓志平等[49]采用250 μL/L 1-MCP 熏蒸處理黃花菜，在常溫條件下使黃花菜的開花得到抑制，但高濃度1-MCP處理對于可溶性固形物和VC 含量的保持效果降低。

2.3.2 硫化氫（H2S）處理

硫化氫是調控果蔬采后成熟衰老的一種重要的信號分子[50-51]。目前的研究表明，H2S 可以保持貯藏期內果蔬的抗壞血酸、類胡蘿卜素含量，同時降低MDA、H2O2和超氧陰離子對組織的氧化損傷。經H2S誘導，與葉綠素降解相關的SGR、CLH2、PaO 和RCCR基因的表達受到抑制[52]，改善了持綠特性。Liu 等[53]研究發現，在黃花菜衰老過程中，由于H2S 合成酶活性下降，導致內源性H2S 的合成受到阻礙。在施加外源H2S 后，抗氧化酶系統得到激活，同時提高了能量物質水平，延長了貨架期。表明H2S 不僅與氧化損傷的修復相關，而且對于保持機體的能量水平有重要作用。

2.3.3 植物激素類物質處理

植物內源激素對于果實的衰老進程有調控作用[54]。已有研究表明，脫落酸（ABA）促進了黃花菜中蛋白酶和RNA 酶活性，引起細胞膜的通透性改變，從而促進其衰老過程[55]。同時，不同植物激素間存在互作效應[56]，如外施2,4-表油菜素內酯（EBR）在黃花菜貯藏過程中，除了起到抑制過氧化物積累和抗氧化系統激活的作用外，還使得體內赤霉素（GA）含量增加和脫落酸（ABA）含量下降，激素間互作的結果延緩了黃花菜采后衰老進程[57]。任邦來等[58]用2 mmol/L 水楊酸（SA）浸泡處理黃花菜，結果表明，處理組的呼吸作用受到明顯抑制，因而營養物質的消耗顯著降低，室溫下貯藏期可延長至7 d，好花率依然保持較高。龔吉軍等[59]研究表明，人工合成的植物激素6-芐基腺嘌呤（6-BA）對黃花菜的膜系統氧化損傷有抑制作用，可明顯延長貯藏期。但由于6-BA 已被國家食品藥品監督管理總局公告為在豆芽生產中禁止添加的物質，因此從食品安全角度出發，其已不能用于生產中。

3 展望

我國黃花菜每年用于鮮食的部分占總產量的比例不足5%。與干制處理相比，鮮黃花菜能最大程度地保留原始風味和營養物質，有著廣闊的發展前景。然而，受黃花菜自身生理特性以及種植生產條件、飲食習慣的制約，黃花菜鮮貯、鮮食應用還存在著規模小、品質差、產品力不足的問題。

鮮黃花菜品質控制涉及育種、栽培、采收、貯藏、物流、銷售等各個環節。在采后環節，鮮食品質的保持與科學的采收時機和完善的貯藏技術密切相關。在這一環節還有許多課題值得研究。首先，黃花菜種植生產作為一種勞動力投入較大的產業，如何在現有條件下建立科學的黃花菜分級標準，研發機械化、智能化的黃花菜采收設備，建立標準化采收模式，減少在采收環節的損耗和人力投入，并提高貯藏前品質的穩定性，這些將成為研究的重點。其次，目前生產中在采后預冷環節有較大缺失，對代謝水平很高的黃花菜來說十分不利。因此，研發適宜在黃花菜產區應用的小型智能化預冷設備，提高鮮菜的預冷率有很好的應用前景。第三，貯藏過程中在包裝材料的選擇、氣體成分的控制、保鮮劑的種類等技術參數優化及多種技術復合聯用對保鮮效果的影響方面，以及在拮抗菌、天然防腐劑等生物防治技術應用，減少化學藥劑的使用和殘留，提高食品安全性方面還值得深入研究。第四，鮮食黃花菜產品種類偏少、口味單一是消費規模小的重要原因，以其功能成分研究為切入點，研發營養價值高、有特色口味的鮮食產品會進一步提高消費者對于鮮黃花菜的接受度。在采前環節，借助組學研究手段，從蛋白質代謝、能量代謝、營養代謝的角度闡明黃花菜采后品質變化機理的基礎上，通過基因工程技術選育品質優良、耐貯性好的黃花菜新品種將是鮮黃花菜品質提升的研究熱點，或可從根本上改善黃花菜的貯藏特性和采后品質。