藍莓采后生理病理與保鮮技術(shù)的研究進展

姬亞茹，胡文忠，廖嘉，姜愛麗，修志龍

1(大連理工大學(xué) 生物工程學(xué)院，遼寧 大連，116024) 2(大連民族大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，遼寧 大連，116600) 3(生物技術(shù)與資源利用教育部重點實驗室，遼寧 大連，116600)

藍莓(VacciniumSpp)，一種新興漿果，因其獨特風味及極高的營養(yǎng)價值，深受人們的喜愛。藍莓果實富含花青素、Vc和VE及黃酮類等活性物質(zhì)[1]，藍莓果實的抗氧化能力在目前已知果蔬中最高，具有抗癌、抗衰老及改善視力等功效[2]，其栽培面積及產(chǎn)量增長非常迅速[3]。

1 藍莓采后生理及病理

1.1 采后生理

1.1.1 呼吸代謝與乙烯

藍莓在離開樹體之前表現(xiàn)出典型的呼吸躍變行為[4]，采后主要進行呼吸作用產(chǎn)生能量以維持果實生命狀態(tài)，但同時自身貯存的有機物質(zhì)會被不斷消耗，加速藍莓衰老。特別是藍莓采摘于高溫的夏季，呼吸速率更強，影響果實品質(zhì)及貯藏性能。目前研究者們在定義藍莓的呼吸模式上仍存有爭議，但更多的證據(jù)認為藍莓分屬呼吸躍變型水果[5]。藍莓果實在晚熟階段才開始大量積累糖，因此藍莓一般達到全藍后再進行采摘[6]，乙烯和呼吸高峰的出現(xiàn)也即發(fā)生在采摘之前，且藍莓在貯藏過程中的乙烯產(chǎn)生速率和呼吸速率是相近的，所以，通過調(diào)控乙烯生成來控制采后藍莓貯藏品質(zhì)及延長貨架期的試驗多以失敗而告終[7]。乙烯在采后藍莓成熟衰老中的作用仍有待進一步研究。WANG等近期研究表明乙烯吸收劑可以改善藍莓長期貯藏過程中的果實品質(zhì)[8]。應(yīng)用乙烯合成抑制劑氨氧乙基乙烯基甘氨酸(AVG)或1-甲基環(huán)丙烯(1-MCP)處理采后藍莓，可以降低乙烯合成量，延緩藍莓的成熟衰老[9]。適量外源乙烯(1.0 mL/L和1 mL/L)處理藍莓也能誘導(dǎo)果實抗病性，提高抗病相關(guān)酶(苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD)等)的活性[2]。

1.1.2 質(zhì)地變化

采后軟化是影響藍莓貯運銷售市場的一個主要問題，是一個復(fù)雜的過程。藍莓成熟過程中，總水溶性果膠含量降低，細胞壁和中間層降解是造成果肉硬度下降的主要原因。然而藍莓一般在完熟之后被采摘，所以由成熟誘導(dǎo)的軟化在果實完熟后就終止了。硬度是表征采后藍莓軟化的主要特性，不僅影響果實品質(zhì)，也影響其貯藏壽命、運輸性和抗病性。藍莓采后硬度的下降主要還與細胞壁降解、失水率[10]以及表皮硬度有關(guān)。細胞壁降解主要與細胞壁的成分(水溶性果膠(WSP)、堿溶性果膠(SSP)、半纖維素及纖維素含量)變化及水解酶(果膠甲酯酶(PME)、纖維素酶(Cx)以及多聚半乳糖醛酸酶(PG))活性相關(guān)。1-MCP減緩硬度的下降就是通過抑制細胞壁水解酶活性，延緩半纖維素降解實現(xiàn)的[11]。研究還發(fā)現(xiàn)，藍莓果實采后少量失水對于果實硬度的維持是有利的。MILLER等研究不同高叢藍莓和兔眼藍莓硬度與失重率的變化，發(fā)現(xiàn)當果實失重率<1% 時果實硬度提高，而失重率在4%～5%時伴隨果實軟化[12]。

1.1.3 細胞衰老

藍莓采收后，不再有母體營養(yǎng)物質(zhì)和水分的供應(yīng)，其生理生化及結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變，開始邁入衰老。果肉細胞酶活下降，代謝減弱。目前關(guān)于藍莓衰老的研究多集中在生物大分子蛋白質(zhì)等的合成和降解，但對其具體主導(dǎo)藍莓衰老機制中的何種功能尚不清楚。細胞中的活性氧(ROS)介導(dǎo)藍莓衰老的許多相關(guān)反應(yīng)。當藍莓采收后受到生物脅迫或非生物脅迫時，活性氧平衡被打破，核酸結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)合成及膜脂均受到破壞。果實體內(nèi)可通過酶促防御系統(tǒng)和非酶類自由基清除劑2種方式清除活性氧來延緩衰老、提高抗病性的。藍莓富含的花青素、Vc等抗氧化物質(zhì)和多種抗氧化酶，均可有效清除各類活性氧，且花色苷在藍莓貯藏期間可不斷積累和合成[2]。

1.1.4 其他

藍莓果粉在維持藍莓采后品質(zhì)方面也起著關(guān)鍵作用。蠟質(zhì)層附著在藍莓果皮上，降低蒸騰速率，減少失重。YANG等指出藍莓果實在0 ℃貯藏期間，蠟質(zhì)層損傷及出汗均加速其軟化[13]。藍莓蠟質(zhì)層能夠抑制PME、PG、Cx酶活性，降低硬度損失速率[14]。同時，蠟質(zhì)層中的抑菌成分能夠抑制微生物的侵染。然而，藍莓采收貯運過程中蠟質(zhì)層易受損，色澤變暗，影響貯藏品質(zhì)。所以在藍莓采摘以及貯運的過程中要盡可能地減少果粉的破壞。

1.2 采后病理

微生物侵染也是限制采后鮮食藍莓貯藏和物流過程中另一重要因素。貯藏后期，藍莓衰老軟化使得自身抗性減弱，潛伏在藍莓表面或者環(huán)境中的病原菌作用致腐；機械傷口及蒂痕處也是微生物的侵染點。果實自身抗性機制涉及幾丁質(zhì)酶(CHT)、β-1,3-葡聚糖酶(GLU)、PAL和POD等抗病蛋白的活性。

各種真菌病原體可侵襲藍莓果實，其中最常見的腐爛病害主要有由Botrytiscinerea引起的灰霉病，由Alternariasp.引起的黑斑病和由Colletotrichumacutatum引起的炭疽病。不同地區(qū)的藍莓貯藏期內(nèi)易感染的病原菌種群組成存在差異，如表1所示。

Botrytiscinerea被認為是藍莓最主要的致腐菌，通常在采收前通過花殘體侵染藍莓，采后隨著自身抗性減弱，蒂痕或者機械傷口也是其主要侵染點。灰葡萄孢菌孢子萌發(fā)的適宜溫度為15～25 ℃，可在極低溫度(例如-2 ℃)下生長，這使得灰葡萄孢菌在冷藏條件下也能表達其癥狀[23]。經(jīng)灰葡萄孢菌侵害部位的藍莓果皮初期呈現(xiàn)水浸狀的灰白色，之后隨著組織軟腐，病部表面密生大量灰色菌絲體，富含分生孢子，且伴隨輕微的水果萎蔫，風干后果實干癟、僵硬[24]。

表1 不同地區(qū)藍莓貯運期間的主要致腐菌種類Table 1 Species of rot fungus during blueberry storage and transportation in different regions

Alternariasp. 是多種水果和蔬菜的主要致腐真菌屬之一，如柚子、草莓、葡萄、番茄、胡椒和洋蔥，其中Alternariaalternata(Fr.) Keissler和Alternariatenuissima(Kunze: Fr.) Wiltshire是引起藍莓腐爛的主要菌種[25]，孢子萌發(fā)的最適宜溫度為28 ℃左右，且能在-3 ℃的溫度下保持生長，因此在冷鏈運輸和冷藏過程中也能保持生長[23]。鏈格孢菌絲能夠直接穿透藍莓表皮，在果實內(nèi)部保持休眠狀態(tài)，直到內(nèi)部抗真菌物質(zhì)的濃度降低后發(fā)揮作用[26]。有研究表明，鏈格孢菌屬在藍莓果實上存在采前潛伏侵染，通常受鏈格孢菌侵染的藍莓果實與健康果實一起采收，從而在整個采后鏈(包括采摘、運輸、包裝和貯藏)中進行病害傳播[27]。經(jīng)鏈格孢菌侵害部位的藍莓果皮初期呈現(xiàn)塌陷的黑褐色斑點，之后在病部表面密生大量的白色菌絲[24]。

Colletotrichumacutatum是草莓等多種水果的主要致腐真菌屬之一[28]。炭疽菌以生孢子的形式在藍莓發(fā)育的不同階段侵染藍莓，通常待藍莓成熟或采摘后大量繁殖表現(xiàn)出癥狀[29]。炭疽菌分生孢子的萌發(fā)和附著胞的形成需要較高的溫度(即20～27 ℃)，受到侵染的藍莓果實變軟且發(fā)生凹陷，在果實的花萼端周圍密生大量橙色分生孢子。然而，炭疽菌不能在9 ℃以下生長，這限制了它們在冷藏條件下的生長[23]。

2 藍莓采后貯藏保鮮技術(shù)

2.1 物理防控技術(shù)

2.1.1 低溫貯藏

溫度是最影響藍莓品質(zhì)最重要的環(huán)境因素。低溫冷藏，一方面通過抑制果實呼吸減少物質(zhì)消耗，延緩衰老；另一方面也不利于微生物的生長繁殖，降低病害。藍莓在高于10 ℃的環(huán)境中不超過12 h就會有腐敗跡象產(chǎn)生[30]。于濕度適宜的環(huán)境中冷藏將減少鮮活農(nóng)產(chǎn)品的水分流失產(chǎn)生較大膨壓，減少萎蔫，延長貯藏期。研究表明，低溫可使藍莓果實的抗氧化活性提高[31]，抑制各種病菌生長，降低腐爛率。CHEN等研究指出5 ℃冷藏可使藍莓WSP含量較低，SSP、半纖維素及纖維素含量升高，同時抑制細胞壁降解酶如PG、Cx、β-半乳糖苷酶和α-甘露糖苷酶的活性，減緩果膠的溶解，從而有效維持藍莓硬度，延緩軟化[32]。

冰溫貯藏是指將藍莓果實貯藏在冰點至0 ℃以下的溫度范圍內(nèi)，能更有效地降低呼吸速率，抑制微生物生長。有研究發(fā)現(xiàn)-0.5 ℃冰溫條件下貯藏藍莓，減緩其總酚含量的下降，降低腐爛率，提升貯藏品質(zhì)[33]。于繼男等研究發(fā)現(xiàn)藍莓低溫馴化后冰溫貯藏可以保護藍莓果實表面的果粉、延緩腐爛，說明逐步降溫使得藍莓有一個適應(yīng)過程，免受突然的較低溫度造成的冷害，延長貯藏期[34]。

機械冷藏庫是目前果蔬低溫貯藏過程中經(jīng)常采用的設(shè)備。但長時間冷藏也會使藍莓果實產(chǎn)生傷害，如出庫后貨架期間果皮蠟質(zhì)層嚴重脫落，發(fā)生紅變；果蒂痕嚴重凹陷[35]等，影響藍莓果實的感官和貯運期。目前藍莓保鮮的基礎(chǔ)仍是低溫貯藏，結(jié)合其他保鮮技術(shù)延長藍莓保質(zhì)期。

2.1.2 氣調(diào)貯藏

氣調(diào)貯藏即人為地降低貯藏環(huán)境中O2含量，提髙CO2含量，能抑制果實呼吸，減少營養(yǎng)消耗，減少微生物侵染引起的病害。氣調(diào)保鮮藍莓的研究已有很多，在品質(zhì)提升和貯藏期延長上都有顯著效果。ALSMA-IRAT等表明氣調(diào)在采后藍莓的腐敗控制方面有顯著效果[36]。姜愛麗等研究發(fā)現(xiàn)藍莓耐受高濃度CO2(99.9%)，使得藍莓在貯藏50 d內(nèi)的品質(zhì)都滿足食用和售賣的要求[2]。動態(tài)氣調(diào)包裝，即先于5% O2和 50% CO2的氣體環(huán)境中貯藏4 d后轉(zhuǎn)入 5% O2和 30% CO2的氣體環(huán)境中，能夠有效控制藍莓的衰老與腐敗，延長貯藏期[37]。SCHOTSANS等研究表明將藍莓置于氣調(diào)環(huán)境(2.5 kPa O2+ 15 kPa CO2) 6周，硬度下降速率及腐爛率均顯著降低，且花青素含量及抗氧化能力提高[38]。

2.1.3 高壓靜電場技術(shù)

孫貴寶采用高壓靜電處理藍莓，顯著提高了其貯藏保鮮度，降低呼吸強度、果實硬度等[39]。低溫等離子體(CP)是一種新興的可以殺滅鮮活農(nóng)產(chǎn)品表面微生物的非熱殺菌技術(shù)。由高壓放電、微波或其他能源誘導(dǎo)氣體電離產(chǎn)生由離子、自由電子、自由基、紫外線和臭氧等其他活性物質(zhì)組成的復(fù)雜混合物，能有效地殺死或滅活細菌、酵母和霉菌等有害微生物，而殺滅孢子和生物膜通常很困難[40]。LACOMBE等用等離子體技術(shù)處理藍莓，結(jié)果表明等離子體處理后，新鮮藍莓表面潛在好氧微生物的數(shù)量在整個貯藏期間持續(xù)下降，且藍莓的品質(zhì)與對照組相比也有所改善[40]。王卓等也證實了低溫等離子體在殺滅藍莓表面微生物、延長貯藏期的同時可誘導(dǎo)藍莓抗氧化酶活性的提高[41]。

2.1.4 輻照處理

輻照處理能較好地殺滅致病菌而延緩果實的衰老，具有低溫、殺菌徹底、無任何殘留的優(yōu)點。美國科學(xué)家研究指出藍莓對輻照有明顯高耐性，且能保持藍莓在貯運過程中的果實品質(zhì)[42]。不同劑量60Co-γ射線輻照處理藍莓果實，可不同程度地殺滅微生物，減少病害發(fā)生，使藍莓貯藏期達到60～70 d[43]。周慧娟等利用電子束輻照能將藍莓貯藏期達到60 d左右[44]。UV-C照射已由美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)通過可以作為采后鮮食果蔬的一種處理技術(shù)，其操作簡單，能減少藍莓腐爛，改善品質(zhì)，延長保鮮期[45]。

2.2 化學(xué)保鮮技術(shù)

2.2.1 熏蒸處理

目前，熏蒸保鮮因無需直接接觸果實，以氣體的形式直接殺菌并滲透入果實內(nèi)部調(diào)控生理代謝，對藍莓蠟質(zhì)層、形狀、組織等幾乎無影響，深受研究者的青睞。

1-MCP作為一種乙烯受體抑制劑，對呼吸躍變型水果保鮮效果特別明顯，顯著延長貯藏期。0.3 μL/L 1-MCP可有效降低“晚藍”藍莓的失重率和腐爛率[9]。GUSTAVO等將NO和1-MCP結(jié)合處理藍莓，不僅有效維持了藍莓的硬度，還提高了Vc和GSH含量，延長藍莓的貯藏期，提高營養(yǎng)品質(zhì)[46]。選擇合理有效的1-MCP劑量，可達到不同的品質(zhì)保鮮效果。

茉莉酸甲酯(MeJA)是植物自身調(diào)節(jié)各種生命活動的代謝物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，50 μmol/L MeJA處理能誘導(dǎo)提高藍莓貯藏期間自身組織的抗病性，抑制灰霉菌生長，降低發(fā)病率[47]。0.1 μmol/L MeJA通過激發(fā)藍莓苯丙氨酸解氨酶、查爾酮合成酶及花青素合成酶基因的表達，顯著提高酚類物質(zhì)表兒茶素和花青素含量[48]。

乙醇是植物自身的一種次級代謝物，對真菌、細菌等均有一定的抑制和殺死效應(yīng)。而且，外源乙醇處理采后水果能增加果實中酚類和花色苷的積累、提高果實的抗氧化能力，同時減緩硬度的下降。黃曉杰等實驗表明500 μL/L乙醇室溫下熏蒸處理能有效抑制藍莓表面微生物的生長，減少腐爛，并能提高果實中總酚和總花色苷含量，提高藍莓的總抗氧化能力[49]。乙醇熏蒸用于草莓、葡萄和鴨梨等水果的保鮮處理都已取得明顯效果，且已廣泛應(yīng)用，而在藍莓貯藏保鮮上的研究較少，需進一步深入研究。

2.2.2 涂膜處理

可食性涂膜已被廣泛用于漿果類的保鮮，即是通過增加果實內(nèi)部CO2含量，抑制果實呼吸，阻隔水蒸氣流失，有效抑制微生物的生長，控制腐爛，從而延長貯藏期。多糖、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)及其組合均可用作新鮮產(chǎn)品的涂膜材料。不同的涂膜對新鮮藍莓采后品質(zhì)有不同的影響。殼聚糖、海藻酸鈉等常用果蔬涂膜劑。殼聚糖(β-(1→4)2-氨基-2-脫氧-D-葡聚糖)是甲殼素的衍生物，具有優(yōu)良的成膜和抗菌功能，可顯著抑制藍莓主要致腐菌灰葡萄孢菌的孢子萌發(fā)及菌絲的生長[50]。殼聚糖與海藻酸鈉復(fù)合涂膜可以提高藍莓花青素、總酚含量及抗氧化能力，減緩硬度下降，延長貯藏期至45 d[51]。VIEIRO等用殼聚糖、甘油、吐溫80及蘆薈提取物混合涂膜處理藍莓也能顯著抑制真菌生長，提高抗氧化能力，使藍莓貯藏期延長5 d[52]?？捎糜陂_發(fā)、添加到涂膜中的功能性組分很多，仍需學(xué)者們不斷努力。

2.2.3 化學(xué)藥劑處理

化學(xué)藥劑的使用主要是殺菌。將ClO2噴灑于采后藍莓表面，酵母菌及霉菌數(shù)量明顯下降，降低腐爛率[53]。SO2處理冷藏藍莓使得灰霉病的發(fā)病率從97.5%降低至6.1%，有效控制病害[54]。然而，化學(xué)藥劑會對藍莓本身的安全性造成影響且會污染環(huán)境，所以一般多為輔助。

2.2.4 其他化學(xué)處理

ANGELETTI等研究表明施用硫酸鈣肥顯著延緩了“奧尼爾”和“藍豐”藍莓果實的采后軟化，降低采收期果實重量損失[55]。LIATO等用弱有機酸鹽(醋酸鉀、檸檬酸鉀和乳酸鈣)處理藍莓5 min，主要抑制了食源性致病菌(大腸桿菌O157∶H7、單增李斯特菌及致腐真菌A.alternata,F.oxysporum和B.cinerea等)的生長，延長貨架期[56]。

2.3 生物保鮮技術(shù)

生物保鮮技術(shù)一般包括基因工程、生物拮抗以及天然植物提取物及保鮮劑三大類。而藍莓采后生物保鮮主要集中在天然植物精油和生物拮抗兩方面。

2.3.1 植物精油

植物精油，即油狀液體，具有揮發(fā)性的植物自身次生代謝物，其中大部分由萜類和其他芳香族、脂肪族化合物組成，具有抗氧化和抗菌特性，已逐漸廣泛應(yīng)用于果蔬采后領(lǐng)域，藍莓采后保鮮也不乏有研究[57]。茴香腦、香芹酚、芳樟醇、紫蘇醛、對傘花烴等植物精油可顯著抑制貯藏在10 ℃下的北高叢藍莓表面微生物的生長，控制采后腐爛，同時減緩花青素含量的下降，增強藍莓抗氧化活性[58]。適宜濃度的香芹酚精油可通過誘導(dǎo)藍莓果實中PAL、POD、PPO、CHT、GLU等抗性酶的活性進而加強對病原真菌的抵抗能力,同時減緩藍莓貯藏過程中硬度、可溶性固形物、可滴定酸含量的下降，提高貯藏品質(zhì)[24]。

2.3.2 生物拮抗

生物拮抗是利用微生物之間的拮抗作用，選擇能夠顯著抑制病原菌生長且對寄主無危害的微生物以防控寄主病害的發(fā)生。秦仕維從藍莓果實上分離出的1株葡萄有孢漢遜酵母(Hanseniasporauvarum)對鐮刀菌、互隔交鏈格孢霉、黑曲霉、毛殼菌、灰霉菌和青霉菌等病原菌都有顯著抑制作用，抑制率為59.88%～89.34%，同時發(fā)現(xiàn)H.uvarum的揮發(fā)性代謝物也可抑制部分病原真菌菌絲的生長(如灰霉菌，64.29%)[59]。哈茨木霉菌能夠使得灰霉菌的菌絲斷裂,通過纏繞、寄生在灰霉菌菌絲上，同時采前噴施木霉菌可以降低藍莓呼吸、乙烯生成速率，延緩硬度和總抗氧化能力的下降，從而改善藍莓貯藏及營養(yǎng)品質(zhì)[60]。

3 展望

隨著人們對藍莓營養(yǎng)價值的進一步認識，其種植面積及產(chǎn)量均迅速增長，采后貯運保鮮技術(shù)的研究無論是在藍莓營養(yǎng)品質(zhì)的保持還是經(jīng)濟價值的提升方面均顯得尤為重要。目前雖然已經(jīng)在物理處理(冷藏、氣調(diào)、輻照處理等)、1-MCP、乙醇等熏蒸技術(shù)和殼聚糖等天然物質(zhì)涂膜等藍莓保鮮方面取得了成果，但這些多集中于保鮮效果的表面研究，而對于采后藍莓的衰老、微生物侵染機理及保鮮技術(shù)的調(diào)控機理等依然不清楚。今后應(yīng)從細胞和分子水平上對藍莓采后衰老發(fā)生機理進行深入研究，將為藍莓采后病害防治、貯藏保鮮技術(shù)研究提供一定的理論基礎(chǔ)。同時應(yīng)鼓勵以物理保鮮為主，化學(xué)等其他貯藏技術(shù)輔助的保鮮方式，將更有利于降低貯運成本，提高保鮮效應(yīng)。因此，探尋安全、無毒、便捷的保鮮技術(shù)將是藍莓采后貯運市場一直研究的一個重點。