櫻桃生理變化及保鮮機(jī)理研究進(jìn)展

趙悅菡，侯召華，紀(jì)海鵬，董成虎，張娜，郭紅蓮，陳存坤*

（1.天津科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457；2.齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250353；3.天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工技術(shù)研究所（國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心（天津）），農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津市農(nóng)產(chǎn)品采后生理與貯藏保鮮重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300384）

櫻桃樹（Prunus avium L.）是我國北方落葉果樹中上市最早的果樹，其果實(shí)外觀鮮艷、味道鮮美、營養(yǎng)豐富，為最受歡迎的水果之一，是眾多生物活性分子（如酚類、黃酮類、花青素、血清素和褪黑素）的極佳來源，具有抗菌、抗氧化、抗糖尿病、抗癌以及保護(hù)神經(jīng)等功效[1-3]。櫻桃因其風(fēng)味佳和營養(yǎng)豐富而受到歡迎，隨著人們對櫻桃營養(yǎng)價(jià)值認(rèn)識(shí)的提高，櫻桃果實(shí)的市場需求和消耗量迅速增大[4]。櫻桃為非呼吸躍變型果實(shí)，呼吸活性高、易快速軟化且容易受到機(jī)械損傷。此外，櫻桃果實(shí)皮薄、果肉柔軟多汁，其采收期正值高溫、多雨時(shí)節(jié)，采后櫻桃生理狀態(tài)仍然活躍，導(dǎo)致櫻桃果實(shí)極易腐爛，帶來了巨大損失[5-6]。本文針對櫻桃的采后生理變化、變質(zhì)機(jī)理及貯藏保鮮技術(shù)進(jìn)行綜述，并對櫻桃保鮮技術(shù)的研究方向進(jìn)行展望，以期為櫻桃的保鮮研究及應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 櫻桃采后的生理變化

1.1 果實(shí)失水軟化

果實(shí)質(zhì)地是影響果實(shí)品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，果實(shí)失水軟化是多數(shù)果實(shí)從成熟到衰老的必然生理過程[7]。果肉硬度下降是果實(shí)失水軟化的最直觀表現(xiàn)，如桃[8]、獼猴桃[9]、梨[10]等，軟化是水果成熟衰老過程中不可或缺的一部分，是許多水果可食用性和適口性的關(guān)鍵促成因素。然而，軟化也會(huì)增加物理損傷和采后病原菌感染的敏感性，這可能會(huì)限制果實(shí)的運(yùn)輸、貯藏時(shí)間和采后貨架期[11]。

果實(shí)軟化很大程度上受到細(xì)胞壁成分結(jié)構(gòu)和組成的重大改變的影響，導(dǎo)致細(xì)胞壁間黏附喪失、細(xì)胞壁松動(dòng)和解體[12]。植物的原生細(xì)胞壁通常是由纖維素微原纖維嵌在半纖維素和果膠聚合物基質(zhì)中組成，軟化過程中，果膠和半纖維素會(huì)發(fā)生溶解和解聚[13-14]。成熟過程中細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)變化主要是果膠、半纖維素、纖維素以及細(xì)胞壁修飾酶的協(xié)同作用[15]，主要包括聚半乳糖醛酸酶、果膠甲基酯酶、纖維素酶、木聚糖酶、β-半乳糖苷酶、α-阿拉伯呋喃苷酶和蛋白酶[16]。櫻桃果實(shí)失水軟化主要是由于果實(shí)果膠物質(zhì)的降解和果膠-纖維素-半纖維素總體結(jié)構(gòu)狀態(tài)遭到破壞。

1.2 呼吸強(qiáng)度改變

呼吸速率是衡量果實(shí)呼吸強(qiáng)度的重要指標(biāo)，同時(shí)關(guān)系到果實(shí)采后營養(yǎng)品質(zhì)變化以及衰老等情況[17]。櫻桃是非呼吸躍變型果實(shí)，采后在5℃呼吸強(qiáng)度為10mgCO2/（kg·h）～20 mg CO2/（kg·h），無明顯呼吸高峰[18]。呼吸強(qiáng)度受溫度影響較大，溫度系數(shù)（Q10）為2.5，溫度升高10℃，呼吸強(qiáng)度增加了一倍多[19]。但也有研究表明，櫻桃采后1 d～4 d內(nèi)出現(xiàn)呼吸高峰，推測櫻桃并非傳統(tǒng)意義上的非呼吸躍變型果實(shí)，可能屬于呼吸末期上升型，也稱為晚峰型[20]。早熟品種果實(shí)的呼吸強(qiáng)度高于晚熟品種，因此晚熟品種較早熟品種更耐貯藏[21]。晚熟櫻桃的呼吸強(qiáng)度變化受成熟度影響，成熟度高則呼吸強(qiáng)度先下降后上升，成熟度低則相反[22]。貯藏過程中有效控制呼吸強(qiáng)度能改善貯藏品質(zhì)和貨架期。

1.3 褐變

褐變分為酶促褐變和非酶促褐變，水果保鮮主要發(fā)生酶促褐變，酶促褐變是反映果實(shí)老化、生理衰退的重要特征之一。多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）一直被公認(rèn)為是引起果蔬酶促褐變的主要酶類[23]。PPO是一類含銅的氧化還原酶，可把一元酚和二元酚作底物，在有氧條件下，PPO將鄰位酚氧化為醌，醌快速聚合成為褐色素而引起組織褐變[24]。研究表明，櫻桃果肉在4℃貯藏時(shí)褐變度明顯低于在室溫（25℃）條件下貯藏，且褐變不明顯；當(dāng)溫度上升到10℃時(shí)，PPO活性顯著增加，在10℃～25℃之間維持在較高水平，此后逐漸降低。結(jié)果表明，櫻桃果肉PPO活性常溫時(shí)較強(qiáng)，低溫可顯著抑制酶促褐變。此外，櫻桃PPO在pH3.0～5.0時(shí)活性較高，pH4.0時(shí)達(dá)到峰值，pH值大于8.0時(shí)PPO活性抑制效果明顯[25]，櫻桃PPO最適酸堿性為酸性，貯藏加工過程中可利用pH值防止其褐變。

1.4 果實(shí)香氣變化

果實(shí)成熟時(shí)伴有其特有香氣，櫻桃果香隨著成熟度的上升而濃郁。Mattheis等[26]采用動(dòng)態(tài)頂空固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用（headspace solid phase microextractiongas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC/MS）從櫻桃果實(shí)中檢出28種香氣成分，其中2-丙醇、乙醇、辛醛、苯甲醛和己醛是其主要香氣成分。張序等[27]采用SPME-GC/MS研究“紅燈”甜櫻桃發(fā)育進(jìn)程香氣成分的組成與變化，測得己醛、（E）-2-己烯醛、苯甲醛、（E）-2-己烯醇、乙酸乙酯和己酸乙酯是“紅燈”甜櫻桃成熟果實(shí)的主要香氣成分，香氣成分在著色期大量合成，并且多數(shù)在商熟期達(dá)到高峰。貯藏期間，果實(shí)呼吸作用消耗果實(shí)營養(yǎng)物質(zhì)，隨時(shí)間延長，果實(shí)由成熟走向衰老，最終果實(shí)腐爛，產(chǎn)生酸臭氣味。

1.5 營養(yǎng)物質(zhì)變化

櫻桃果實(shí)含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，包括維生素、糖和酸等[28]，這些營養(yǎng)物質(zhì)的含量和變化與果實(shí)的成熟與衰老進(jìn)程密切相關(guān)。隨貯藏時(shí)間延長，果實(shí)的營養(yǎng)物質(zhì)部分用于呼吸作用，可溶性固形物和可滴定酸呈現(xiàn)下降趨勢，造成果實(shí)營養(yǎng)物質(zhì)的流失。許多研究表明，這些化合物的含量取決于一系列收獲前和收獲后的因素，如品種、成熟階段、生長條件、收獲前和收獲后處理[29]。櫻桃在不同溫度環(huán)境下貯藏，VC含量均呈先上升后下降趨勢，張鵬等[30]在冷藏條件下將甜櫻桃貯藏60 d，其VC含量先上升再下降。櫻桃果實(shí)采摘后仍然保持一定的生理活動(dòng)功能，營養(yǎng)物質(zhì)的氧化分解速度高于合成速度，降低分解代謝速度能延長貯藏期。

1.6 生物活性成分變化

櫻桃果實(shí)含有豐富的多糖、酚類化合物、有機(jī)酸和黃酮類化合物，貯藏過程中花色苷和酚酸等活性成分含量呈下降趨勢[31]。甜櫻桃中鑒定出5種花色苷[32]（矢車菊素3-葡萄糖苷、矢車菊素3-蕓香苷、芍藥苷3-葡萄糖苷、天竺葵素3-蕓香苷和芍藥苷3-蕓香苷）和多種酚酸（新綠原酸、綠原酸、對香豆?；崴岬龋33]。研究表明，成熟果實(shí)中原花青素含量較高，但隨貯藏時(shí)間延長，花青素和酚類化合物含量均呈現(xiàn)下降趨勢[34]。

2 櫻桃采后保鮮技術(shù)研究進(jìn)展

2.1 物理保鮮技術(shù)

物理保鮮技術(shù)是保鮮貯藏領(lǐng)域研究最早，運(yùn)用最成熟、最廣泛的保鮮技術(shù)。主要通過3個(gè)方面進(jìn)行控制，一通過調(diào)控呼吸作用來控制其衰老進(jìn)程；二通過減少或抑制致病微生物來控制櫻桃腐敗；三通過環(huán)境相對濕度和細(xì)胞間水分的結(jié)構(gòu)化來控制內(nèi)部水分蒸發(fā)。

2.1.1 低溫貯藏

控制溫度是保持果蔬新鮮，延長貨架期最常用的手段。櫻桃在低溫環(huán)境下，部分酶活性受到抑制，相關(guān)的生理反應(yīng)變緩，因此可以起到延長貯藏期的效果[35]。貯藏溫度（0±1）℃，濕度85%～90%，櫻桃在此溫度和濕度范圍內(nèi)，可保存1～1.5個(gè)月[36]。低溫貯藏能夠抑制果實(shí)呼吸及乙烯釋放量，減少營養(yǎng)物質(zhì)消耗，平衡果實(shí)的生理代謝；且低溫貯藏常與其他物理保鮮技術(shù)或生化保鮮技術(shù)聯(lián)合使用，保鮮效果更加顯著。

2.1.2 氣調(diào)貯藏

氣調(diào)貯藏主要是通過改變貯藏空間內(nèi)的氣體成分，抑制細(xì)胞壁降解酶的活性，延緩果實(shí)衰老，保持營養(yǎng)物質(zhì)含量，從而抑制果實(shí)硬度下降，達(dá)到保鮮的效果[37-38]。Serradilla等[39]采用氣調(diào)來抑制櫻桃貯藏期間微生物的生長，發(fā)現(xiàn)5%O2+10%CO2和8%O2+10%CO2貯藏15 d后能有效抑制霉菌、嗜溫需氧型細(xì)菌、嗜冷菌、假單胞菌及酵母菌生長，延遲貯藏腐敗，延長貨架期。王云香等[2]發(fā)現(xiàn)10%高濃度CO2處理能較好地保持櫻桃果實(shí)的品質(zhì)及風(fēng)味，延緩櫻桃果實(shí)采后衰老。

2.1.3 減壓貯藏

減壓貯藏又稱低壓保鮮或真空保鮮，是利用減小密閉貯藏空間大氣壓力達(dá)到水果、蔬菜等產(chǎn)品保鮮的目的，可迅速達(dá)到低氧或超低氧的狀態(tài)，起到與氣調(diào)貯藏相同或增強(qiáng)的效果[40]。姚瑞祺等[41]發(fā)現(xiàn)，減壓處理能有效延長拉賓斯大櫻桃的貯藏時(shí)間，且壓力越小貯藏效果越明顯；綜合感官指標(biāo)（硬度、褐變指數(shù)）和營養(yǎng)物質(zhì)指標(biāo)（可溶性固形物及VC含量），拉賓斯大櫻桃的減壓貯藏期可達(dá)49d，其中在20kPa壓力下的保鮮效果最好，可溶性固形物含量12.8%，VC含量0.70 mg/100 g，褐變指數(shù)2%，硬度3.4 kg/cm2。

2.1.4 熱處理保鮮

熱處理是一種非化學(xué)但有效的保鮮手段，可誘導(dǎo)植物產(chǎn)生熱休克蛋白，進(jìn)而抑制呼吸強(qiáng)度、乙烯合成及葉綠素分解[42]。44℃熱空氣處理櫻桃114 min可抑制因擴(kuò)展青霉引起的腐敗[43]。劉尊英等[44]采用42℃水處理甜櫻桃10 min后貯藏，處理組果實(shí)感官品質(zhì)顯著高于對照組，且顯著抑制了各種酶活性的上升。熱處理技術(shù)易于操作，成本低廉，但過高的溫度和處理時(shí)間會(huì)影響櫻桃的質(zhì)量，因此不同種類櫻桃的溫度和處理時(shí)間需要進(jìn)一步研究。

2.1.5 臭氧保鮮

臭氧是一種具有很強(qiáng)抗菌性的物質(zhì)，因其天然可降解的特性，被人們認(rèn)為綠色無污染，目前越來越多的運(yùn)用于果蔬保鮮領(lǐng)域中[45]。張琦等[46]發(fā)現(xiàn)臭氧可以明顯延緩果實(shí)可溶性固形物、可滴定酸、總糖、VC、單寧含量的下降，增強(qiáng)色價(jià)含量，從而有效地延緩果實(shí)的成熟衰老。目前，臭氧保鮮技術(shù)已在葡萄[47]、樹莓[48]、草莓[49]等水果上得到驗(yàn)證，但尚未應(yīng)用于櫻桃貯藏保鮮。

2.2 化學(xué)保鮮技術(shù)

化學(xué)保鮮劑主要以抑制或殺死果蔬表面的微生物為主，從而起到防腐保鮮的作用[50]。同時(shí)，化學(xué)防腐保鮮劑能夠有效降低果實(shí)采后呼吸強(qiáng)度、延緩果實(shí)成熟衰老進(jìn)程、減緩采后貯藏過程中水分蒸發(fā)等效果，并且價(jià)格低廉、操作簡單，是我國果蔬保鮮常用手段[51]。

2.2.1 1-甲基環(huán)丙烯保鮮

1-甲基環(huán)丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）具有無毒、低濃度、高效和易操作等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用，其主要保鮮機(jī)理是控制水果的乙烯生成。SERRADILLA等[52]發(fā)現(xiàn)1-MCP處理早熟櫻桃，貯藏前7 d硬度穩(wěn)定，且降低了貯藏末期果實(shí)生理紊亂的發(fā)生率。1-MCP處理甜櫻桃還可顯著減緩可滴定酸含量的下降，抑制VC含量下降，降低腐爛率，延緩果實(shí)衰老，延長貨架期[53]。

2.2.2 二氧化氯保鮮

二氧化氯（ClO2）是一種選擇性強(qiáng)的氧化劑，是食品加工業(yè)的一種新型非熱力殺菌技術(shù)，其殺菌機(jī)制包括細(xì)胞膜失穩(wěn)、與氨基酸的反應(yīng)及蛋白質(zhì)合成中斷以及DNA/RNA/蛋白質(zhì)的氧化作用[54]。ClO2溶液處理能夠顯著降低水果腐爛率，有效控制失重率，抑制其可溶性固形物、還原糖含量的下降，維持總酚含量和糖酸比的穩(wěn)定[55]。楊娟俠等[56]發(fā)現(xiàn)，ClO2處理能夠降低冷藏甜櫻桃的呼吸強(qiáng)度，較好地保持果肉硬度，降低腐爛。

2.2.3 鈣處理保鮮

鈣能夠降低果實(shí)水分散失，提高果實(shí)組織對病原菌的抗性，鈣可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)各類酶的活性及其代謝；同時(shí)，在植物體內(nèi)起第二信使的作用，能夠抑制乙烯的生成，延緩果實(shí)的成熟衰老[57]。鈣處理有利于降低果實(shí)質(zhì)量損失率和腐爛率，抑制可溶性固形物、硬度、抗壞血酸含量、亮度降低和PPO活力增加，提高過氧化物酶活力和總酚、鎂、鉀、鈉、鐵礦質(zhì)元素含量[58]。Belge等[59]發(fā)現(xiàn)鈣處理甜櫻桃硬度較對照組高，失重率和腐爛率更低，且浸鈣處理對果實(shí)的色澤也起到穩(wěn)定和保護(hù)作用。

2.2.4 涂膜保鮮

涂膜保鮮使用方便，成本低且無污染，是一項(xiàng)綠色保鮮技術(shù)[60]。涂膜是在果實(shí)表面人工涂抹特殊薄膜，通過阻礙氣調(diào)交換、減少水分流失、抑制微生物的侵染、減輕表皮機(jī)械損傷等，從而達(dá)到保鮮的效果[61]。TOKATLY等[62]研究可食性殼聚糖涂膜對甜櫻桃理化和微生物品質(zhì)影響，結(jié)果表明殼聚糖涂層對理化特性和微生物品質(zhì)有不同影響，尤其是從蝦廢物中提取的殼聚糖，具有很高的抗菌效果，且可有效地用于延長甜櫻桃的貨架期。

2.3 生物保鮮技術(shù)

水果采后腐爛的主要原因?yàn)椴≡秩?，生物保鮮有效成分來自生物自身，具有天然抑菌性、安全性、操作簡便等顯著優(yōu)點(diǎn)，故其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。其主要是利用拮抗菌或天然提取物來減少病原菌數(shù)量或控制病害發(fā)展，從而達(dá)到保鮮的效果。

2.3.1 微生物保鮮

微生物保鮮方式安全無毒、無污染，拮抗微生物是指在微生物生長繁殖過程中，產(chǎn)生的某種代謝物會(huì)與其他微生物發(fā)生拮抗作用，從而抑制病原菌的生長，延長果蔬貯藏期[63]。Qin等[64]發(fā)現(xiàn)普魯蘭絲孢酵母、勞倫隱球菌、粘紅酵母和膜畢赤酵母4種拮抗酵母對甜櫻桃上主要采后病原菌（鏈格孢菌、擴(kuò)展青霉、灰葡萄孢和匍枝根霉）具有有效抑制作用。張倩[65]發(fā)現(xiàn)甜櫻桃內(nèi)生拮抗菌對軟腐病菌有抑制作用。王友升等[66]發(fā)現(xiàn)酵母拮抗菌C.laurentii在25℃和1℃下均能有效抑制甜櫻桃果實(shí)褐腐病M.fructicola發(fā)生。

2.3.2 天然提取物保鮮

一些植物提取物具有較好的抗氧化性，對病原微生物具有較好的抑制作用，可作為天然食品保鮮劑。Gatto等[67]探究野生食用植物酚提取物防治甜櫻桃果實(shí)采后病害，發(fā)現(xiàn)兩種野生植物（Orobanche crenata和Sanguisorba minor）的提取物能夠顯著抑制甜櫻桃果實(shí)的腐爛率。韓曉云等[68]研究了核桃青皮乙醇提取液對櫻桃的保鮮效果，結(jié)果表明60、80、100 mg/L的核桃青皮乙醇提取液浸泡處理櫻桃，均可減緩櫻桃在貯藏過程中失重率、腐爛率、維生素C含量、可滴定酸含量、可溶性固形物含量和感官評價(jià)等各項(xiàng)指標(biāo)的變化速度，延長櫻桃保鮮期，其中80 mg/L的處理保鮮效果最好。

2.4 復(fù)合保鮮方法

復(fù)合保鮮是將兩種或多種保鮮方式科學(xué)合理地組合起來，發(fā)揮其協(xié)同作用的一種手段。靜瑋[69]將熱水噴淋（60℃，20 s）與羅倫隱球酵母菌處理聯(lián)合使用，能顯著抑制櫻桃果實(shí)的自然發(fā)病率，處理效果顯著高于單獨(dú)處理，同時(shí)并未影響果實(shí)的外觀食用品質(zhì)。吳凡等[70]發(fā)現(xiàn)，與1-MCP單獨(dú)處理比較，1-MCP+ClO2協(xié)同處理能夠減緩櫻桃果實(shí)硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、維生素C含量下降，抑制果實(shí)呼吸強(qiáng)度，保持果實(shí)口感風(fēng)味，果實(shí)腐爛率明顯降低，延緩果實(shí)衰老并延長貯藏保鮮期。Yang等[71]證明加壓氬氣和氣調(diào)的聯(lián)合處理甜櫻桃可有效降低果實(shí)腐爛率，延緩果實(shí)亮度下降，抑制可溶性固形物、可滴定酸和抗壞血酸等含量的降低。De Paiva等[72]在探究改良?xì)庹{(diào)包裝和拮抗酵母聯(lián)合防治甜櫻桃青霉病時(shí)發(fā)現(xiàn)，M50微孔膜與Metschnikowia pulcherrima L672拮抗酵母聯(lián)合作用可有效控制青霉菌的擴(kuò)張，延長甜櫻桃貯藏時(shí)間。劉尊英等[44]在觀察熱水結(jié)合VC處理對甜櫻桃果實(shí)貯藏品質(zhì)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，42℃熱水與0.1%VC聯(lián)合作用，顯著抑制了甜櫻桃果實(shí)褐變和腐爛率的上升及可滴定酸和抗壞血酸含量的下降。復(fù)合保鮮方式已逐步成為保鮮領(lǐng)域的熱點(diǎn)，包括熱處理聯(lián)合拮抗菌、復(fù)合氣調(diào)、改良包裝聯(lián)合拮抗菌、熱處理結(jié)合化學(xué)制劑等。

3 結(jié)語

櫻桃因其果肉香甜、營養(yǎng)豐富而深受人們的喜愛，我國櫻桃產(chǎn)量也在逐年上升，但櫻桃果皮嫩薄，易受機(jī)械損傷，從而微生物侵染導(dǎo)致腐爛。為了延長銷售期和適應(yīng)長途運(yùn)輸?shù)男枨?，櫻桃的保鮮技術(shù)仍需不斷探究。目前，國內(nèi)外學(xué)者在櫻桃保鮮技術(shù)的研究與開發(fā)等方面做了較多研究，可以發(fā)現(xiàn)不同保鮮技術(shù)對櫻桃保鮮作用效果及特點(diǎn)不同。縱觀甜櫻桃保鮮技術(shù)研究現(xiàn)狀，低溫控制的物理保鮮手段和以化學(xué)保鮮劑保鮮的化學(xué)保鮮手段是我國市場上運(yùn)用最多、最成熟的保鮮方式。但低溫物理保鮮設(shè)備昂貴且耗電量大，成本較高；化學(xué)保鮮劑因存在超標(biāo)、殘留等問題而遭到消費(fèi)者排斥；生物防治劑的運(yùn)用成為了甜櫻桃保鮮的熱點(diǎn)，但目前國內(nèi)市場并未廣泛應(yīng)用；復(fù)合保鮮方式采用多種方式結(jié)合，效果明顯，目前已在櫻桃上研究的復(fù)合保鮮方式物理聯(lián)合生物防治較多。