荔枝采后贮藏保鲜研究进展张秀梅 杜丽清 谢江辉(中国热带农业科学院南亚热带作物研究所 湛江 524091) 荔枝原产于华南亚热带地区。
由于荔枝成熟于夏季高温季节,加上其特殊的结构与生理特性,采后极易褐变腐烂,给荔枝贮运带来了极大困难。
荔枝贮藏过程中,果皮褐变是最严重的问题,又是限制荔枝长期贮藏,缩短货架期寿命和降低商品价值的主要原因。
据统计,荔枝每年因腐烂变质而造成的损失约占总产量的20%以上[1]。
荔枝果皮褐变之快,在其他水果之中极为罕见。
常温下,荔枝采后24小时内开始褐变。
国内外对此进行了大量研究,但迄今为止,荔枝果皮的褐变机理研究仍然没有得到满意结果。
荔枝果实褐变机理与防褐变技术仍然是荔枝贮藏和保鲜过程中的重点研究内容。
1 荔枝的组织结构特性荔枝果皮由外、中、内三层组成[2]。
外果皮仅有一层薄壁细胞,外壁薄,角质层也薄,防止水分散失的能力差。
外果皮是含花色素苷栅状组织所形成众多的龟裂片,组织空隙多。
外果皮与中层(中果皮)之间有石细胞,含有褐色物质。
荔枝果皮保水力极差,水分容易蒸发,从而引起果实干枯萎缩而褐变。
荔枝果肉由种柄衍生而来,在结构上与果皮、种子完全分离,只与种柄的维管系统有小面积的连接。
在果实不保湿的贮藏条件下,尽管果肉含水量高,但由于结构上与果皮分离,基本上不能向果皮输送和补充水分,致使果皮不断失水,正常代谢失活,组织结构受损,直至果皮干枯变色。
如在采果期遇到强日照和高温天气,果皮会迅速变褐[3]。
2 荔枝果皮褐变的原因2.1 失水对果皮褐变的影响 荔枝采收后在常温下放置,如果没有适当的包装,荔枝果皮在1～2天内即会失去原有的鲜红色并表现褐变症状。
Sin g和Csott等研究指出,果皮褐变与果实失水密切相关,失水褐变主要是果皮中水分的散失。
荔枝果皮容易失水的原因主要有两方面:一是果肉构造特殊,果皮与果肉在结构上完全分离,两者之间无疏导组织相连,故当果皮水分散失时,果肉中的水分不能给予有效补充[4,5]。
通过对荔枝不包装贮藏过程中果实各部位水分动态变化研究,果皮在不断蒸发失水直至变褐的整个过程中,果肉和果核都无水分转入果皮予以补充,表明褐变完全是由于果皮本身失水引起,试验显示,当失水率达到果皮含水量的50%左右时即表现褐变症状。
二是果皮本身组织结构特殊,果皮组织结构的显微观察显示,果皮角质层较薄,海绵组织疏松,容易失水,同时,果皮内疏导组织也不发达,果皮不同部位之间的水分难以有效调节疏导。
另外,荔枝果皮含水量比一般水果低得多。
电镜观察结果表明,失水果皮的超微结构被破坏。
刚采收的果实,其果皮生活细胞仍具有比较完整的超微结构,在电镜下可见到细胞核、线粒体、衰老的叶绿体、液泡及细胞壁等。
采收后由于表皮蒸发脱水,即可观察到果皮表面的微裂,随着果皮绽裂,脱水加剧,裂缝通过亚表皮后壁组织层延伸到果皮而继续脱水。
果皮褐变出现先从果皮龟裂片突起部分开始,该部位的微管细胞与皮孔相同,极易失水;当贮藏后期果皮有1/3～1/2褐变时,栅状组织细胞表现严重萎缩,部分破裂,贮藏最后至果皮大部分褐变时,海绵组织表现大量失水收缩,细胞相互挤压变形破裂,细胞层次界限不明显。
全部褐变的果皮电镜下可看到细胞之间形成通道,细胞超微结构已完全降解破坏。
膜透性测定表明,褐变果皮的电导率显著提高,细胞质膜通透性明显增加,细胞内物质大量向外泄漏。
2.2 浸水对褐变的影响 为了减少荔枝果皮水分的蒸发与损失,人们通常采用薄膜袋保湿包装,这种措施可在一定程度上延缓褐变发生,但贮藏一段时间后同样出现局部褐变现象。
据研究表明,在薄膜袋密封包装下果皮的褐变与不包装贮藏时表现的失水褐变不同,用密封包装的果实不论置于室温还是低温下贮藏,果皮中的水分含量在贮藏期间变化很小。
其褐变原因不是由于果皮失水,而是由于呼吸代谢作用形成的凝结水浸渍果皮,浸渍一定时间后引起生理失调,细胞超微结构被破坏所致。
测定显示,在密封包装下果皮的电导率变化与不包装相似,褐变过程中电导率均呈不断升高的趋势。
电导率升高,意味着细胞质膜选择性被破坏,泡内物质泄漏。
2.3 酶对果皮褐变的影响2.3.1 多酚氧化酶(PPO)的影响:对苹果、香蕉、鳄53 2004年 第33卷 第5期 中国南方果树 DOI:10.13938/j.issn.1007-1431.2004.05.030梨、马铃薯等果实褐变的研究结果均表明,褐变的内因是PPO的酶促褐变。
对荔枝的研究也表明,褐变与PPO的作用有关。
李明启等(1963)指出,荔枝果皮内有PPO存在。
广东荔枝贮藏协作组(1975)在荔枝的速冻贮藏研究中,用抑制PPO的方法延迟果皮褐变,看出果皮褐变与PPO有关。
谭兴杰(1987)从荔枝果皮提取的酚类物质中分离出PPO的天然底物,而且将部分纯化的荔枝果皮中的PPO作用此底物时,发现有褐色物质产生,证明荔枝果皮中有PPO 的底物存在,PPO酶促褐变是荔枝褐变的内因。
Zam (1991)和Underhill(1993)分别研究了用SO2(二氧化硫)熏蒸和热处理对PPO活性和褐变的影响,测得PPO活性高低和褐变程度的变化基本一致。
上述研究结果表明,PPO是参与荔枝褐变过程的重要酶类。
2.3.2 过氧化物酶(POD)的影响:采后鲜荔枝中部分厚壁组织的细胞质有POD活性反应。
通过对荔枝POD活性测定,果皮的POD活性要高于果肉的POD活性,但品种之间的差异很小。
从糯米糍、桂味、怀枝和黑叶等品种的组织化学定位,可认定它们的POD变化规律相同,但其中糯米糍的活性最高。
晚熟种采后7天果皮中的POD活性相当于采收当天的7～8倍。
POD可能参与催化酚类物质的氧化,使果皮褐变,减少了内源的活性氧化清除剂。
2.4 花色苷对褐变的影响 目前人们仍无法通过用酶抑制剂来较好地控制荔枝的褐变,说明控制荔枝褐变的内因还有其他作用因子。
Proctor的研究表明,花色苷变化是引起花和果实外观颜色变化的重要因素。
据Prasad等对荔枝果实的研究指出,荔枝成熟果皮的颜色是由花色苷形成的,花色苷是果皮的主要色素,果皮褐变可能与花色苷有关。
林植芳等对褐变前后果皮的花色苷含量进行测定的结果显示,褐变后果皮的花色苷含量没有明显减少。
Un-derhill的研究则发现,荔枝果实在常温干燥失水过程中,果皮花色苷由红色逐渐变成无色,同时,果皮组织也逐渐开始褐变,进一步用酸处理,果皮花色苷可增加果皮红色,而用碱处理会导致退色,两种处理的颜色变化是可逆的,且均与花色苷的合成或降解无关。
由此认为,荔枝褐变过程中不仅存在不可逆的酶降解,还存在结构的可逆性转化,这种转化不会降低花色苷含量,但会引起色变。
研究表明,荔枝果皮中有花色苷共着色系统,果皮褐变是花色苷色变并伴随发生组织褐变共同作用的结果。
3 荔枝腐烂变质的主要原因主要由腐烂菌引起,包括黑曲霉、黄曲霉、两型壳曲霉、四脊曲霉、无冠构巢曲霉、柱孢属、可可球二孢属、青霉属、盘长孢状刺盘孢和盘多毛孢属等14种真菌[6]。
此外,夏威夷长蠕孢亦是引起荔枝腐烂的一种真菌,我国某些荔枝品种对此真菌特别敏感。
真菌在果实发育过程中或采收前后潜伏在果皮表面,或从虫孔、伤口侵入,伤害果实。
此外,一些酵母菌、细菌也会在果皮表面繁殖并深入果内,使果肉变酸、腐烂。
4 荔枝防褐保鲜的主要途径4.1 采前管理与采收成熟度 采前合理的栽培措施对采后果实的贮藏性有较大影响,采前培育出健壮、无病虫害的果实是采后成功贮运、防止褐变的前提。
采前潜伏侵染的病害,采后一旦发作,病斑处迅速褐变。
因此,可以通过秋冬清理果园,搞好果园卫生,及时防治荔枝虫害等提高果实质量。
采前管理对采后耐贮性以及果皮褐变的影响非常明显。
掌握适宜的采收成熟度也是提高荔枝耐贮性、控制褐变的一个方法。
成熟度越高,衰老褐变就越快,就越不耐贮运。
选择成熟度八成时采收,延缓果实采后衰老,可以在一定程度上延缓褐变。
4.2 降低呼吸强度,延缓果实衰老 荔枝果实采后呼吸作用旺盛,导致果实迅速衰老,而褐变是果实衰老到一定程度的外观表现,延缓衰老就能延缓褐变。
因此,应用一切可应用的措施降低呼吸作用是延缓荔枝衰老,防止果皮褐变的一个重要方法。
荔枝采收季节气温高,荔枝果实的呼吸强度大,因此,必须迅速预冷,尽快排除田间热,使果实温度尽快降至贮藏室温(3～5℃),以降低旺盛呼吸。
预冷的方法有冰水预冷、强制通风库预冷或冷藏间预冷等。
冷链运输则是降低荔枝呼吸强度、延缓衰老、延迟果皮褐变的首选方法。
没有冷藏库时采用冰水预冷结合泡沫箱加冰包装,也能在一定程度上延缓荔枝果实升温,起到一定的降低呼吸、延缓衰老和褐变的作用。
低温结合气调的效果更好,如保持氧5%、二氧化碳3%、在1～3℃条件下糯米糍可贮藏25～30天,色、香、味良好,好果率可达90%。
没有机械气调库,采用0.025～0.04mm厚的聚乙烯薄膜包装可起到自发气调作用。
4.3 采用适当的保湿包装减少果皮失水 果皮失水是导致果皮褐变的主要原因之一,无论低温贮运还是常温贮运,适当的包装是必不可少的。
常温贮运宜采用透气性较好的薄型聚乙烯薄膜(0.015m m)厚,低温贮运可采用0.025～0.04mm厚聚乙烯薄膜,适当的包装除保湿外,还起到自发气调的作用。
4.4 药剂处理控制病害 病原菌侵染引起的病斑是果皮褐变的另一重要原因,控制采后病害是控制54 中国南方果树 2004年 第33卷 第5期 褐变的重要途径之一。
低温在一定程度上可控制病害,如结合药剂防腐处理则效果更好。
常用的防腐剂有特克多、桔腐净、扑海因和施保功等,用1g/L 的溶液浸果片刻,晾干后包装即可。
4.5 抑制PPO活性 人们用柠檬酸、食盐、亚硫酸盐、维生素C等多种PPO的抑制剂用于控制荔枝采后褐变[7],另外,也曾用套袋[8],热处理和酸浸[9,10],以及间接低温等方法防止水分散失或抑制PPO活性。
其中,效果最好、最稳定的仍是熏硫处理。
4.6 硫处理 当前,熏硫或亚硫酸盐处理仍然是世界上荔枝主要生产国广泛采用的果实采后商业处理技术,如马达加斯加、南非、以色列、巴西、毛里求斯、澳大利亚等国。
这种处理除抑制PPO活性外,二氧化硫与花色素苷形成SO3(亚硫酸根)稳定的复合物,大大提高花色素苷的稳定性,抑制其降解。
据报道,一定量的二氧化硫还可以抑制青霉菌、绿霉菌、霜疫菌及酸腐病等病原微生物的发生与扩展。
试验证明,经过二氧化硫处理,可以降低荔枝果实的pH 值[11]。
另外,二氧化硫处理后,果皮细胞渗透性增强,有利于酸液的浸入[12]。
处理后的果皮呈白绿色,22℃下3～5天后果皮恢复粉红色,粉红色可永久保持。
但是,该方法也有其不足之处,利用二氧化硫或氯气处理不当,果肉会出现异味,Baker等注意到二氧化硫可使部分敏感人群诱发哮喘[13]。
Gunni-son(1987)指出,“每克食品中亚硫酸盐超过1000μg 时,人的健康就会受到损害”。
