水果保鲜技术研究进展

马玉婷，王瑞环

(国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心，北京 100072)

1 引言

水果由于味道鲜美，营养价值丰富，一直是人们生活中比较受欢迎的食物。随着生活水平的提高，水果的市场需求也有了大幅的提升。采摘后的水果仍然是有生命的个体，能够进行呼吸作用、维持新陈代谢、水分蒸发等生命活动，吸收空气中的氧气，排出二氧化碳。水果新陈代谢包括TCA三羧酸循环、糖酵解等复杂的生理过程。但是水果在采收后如果不及时作保鲜处理，由于呼吸作用、病菌害及机械损伤等因素，不断消耗自身的营养，使水果的色泽、风味、形态、营养不断发生变化，发生萎蔫、腐烂、变质，失去食用价值。据统计由于没有保鲜或保鲜技术不当造成的果蔬重量损失达20%～40%。因此加强水果保鲜的研究对我国农业经济的发展，人民生活水平的提高具有重要意义。影响水果的储存期主要是与温度、湿度、氧气浓度及二氧化碳气体成分关系密切。保鲜手段多种多样，本文依据保鲜机理将水果保鲜技术从物理保鲜技术、化学保鲜技术和生物保鲜技术三方面分别进行分析。

2 物理保鲜技术

2.1 低温保鲜

作为决定水果贮藏保鲜周期的重要条件, 温度对水果的组织代谢活动、微生物活动等都会产生巨大作用。低温保鲜主要是通过低温抑制微生物的生长繁殖以及降低水果的呼吸作用中需要的酶的活性，从而保持采后水果品质，延缓细胞衰老以及果实腐烂。在不影响水果品质的前提下，储存水果的温度越低保鲜效果越好，通常水果储存温度控制在0～5℃之间。不同的水果有不同的储存温度，如果不了解水果适宜的储存温度而盲目进行低温储存，势必会导致效果不佳，甚至水果冻伤。Allais等发现草莓在2℃时可以降低果实的生理代谢，有益于果实的储存[1]。

2.2 气调保鲜

植物细胞的呼吸作用维持其生命活动，降低其周围的氧气含量可以减慢其新陈代谢的运行，从而起到保鲜的效果。气调保鲜依据调节气体方式的不同，可分为被动气调保鲜和主动气调保鲜。

被动气调保鲜是采用具有一定气体透过性的薄膜包装，在建立起预定的调节气体浓度后不再调整。通过水果自身的呼吸消耗氧气产生二氧化碳，从而调节环境中氧气与二氧化碳比例的保鲜方法。二氧化碳可以抑制需氧菌和霉菌的繁殖,氧气能够维持新鲜水果的吸氧代谢作用。水果采摘后过快的有氧呼吸和无氧呼吸都会使水果发生老化或腐烂。氧气的降低可以有效的抑制呼吸作用，过低则容易转为无氧呼吸，加速水果有机质的消耗，无氧呼吸产生的乙醛及乙醇对水果有毒害作用，影响水果品质。

主动气调保鲜是依据水果的最佳储存条件，通过机械作用，人为地调节气调贮藏环境中的气体成分，从而达到保鲜的目的。气调库需要精确调控不同水果所需的气体组分浓度并严格控制温度和湿度。主动气调保鲜的成本高、技术比较复杂，但是贮藏条件容易控制。通常将气调保鲜与低温相结合，保鲜效果更好。气调保鲜在市场上已经很成熟，市场上气调包装鲜切水果的保质期可达12天。Mahajan 等[2]研究印度孟买荔枝在3.5%O2、3.8%CO2气调保鲜条件下可以延长贮藏保鲜期28天。

2.3 辐照保鲜

辐照保鲜是采用一定剂量的射线辐射果蔬，消灭害虫、微生物和病原菌。水果经过辐射处理，有助于延缓果实的后熟，电离能辐射不会破坏外部形状，能够保持果实原有的营养成分以及颜色、味道，具有杀菌、杀虫、防腐的作用。现阶段经常使用的用于辐射源有加速电子、X-射线和γ-辐射源(Co60)，其中以Co60最为常见。

据报道，采用2 kGy的Co60对草莓辐照处理，可以防止草莓上霉菌的滋生，从而抑制草莓的腐烂和变质[3]。水果经这些射线照射后，只是引起食品分子的化学变化，并无放射性及其残留，因此是一种安全有效的物理保鲜方法。应用电离能辐照保鲜处理可以延缓果实的成熟，同时起到杀菌杀虫的效果。辐射保鲜技术天然环保、应用广泛，但是其辐射装置价格昂贵，购置成本高，操作的专业性较强，因此使用范围也受到一定限制。

2.4 减压保鲜

减压保鲜是将水果置于密闭的室内，抽出大部分空气, 降低内部压力, 整个系统不断地进行气体交换，以维持贮藏容器内压力的动态恒定和保持一定的湿度环境。减压贮藏具有冷藏和类似气调贮藏的效果，造成一个低氧的环境(氧气的浓度可降到2%)。减压保鲜通过降低氧气的浓度，抑制果实的呼吸作用及乙烯的生成速度，减缓果实的成熟及衰老。英国、美国等国家研发出了具有标准规格的低压集装箱，广泛用于长途运输水果。

2.5 臭氧保鲜

臭氧既是一种强氧化剂, 又是良好的消毒剂和杀菌剂, 能抑制甚至消除水果中乙烯的产生，消除异味，氧化新陈代谢产物，诱导水果表皮气孔收缩，降低水果的蒸腾作用。人们利用臭氧的强氧化和杀菌特性，快速分解果蔬贮藏环境中的乙烯，杀灭贮藏环境中的微生物及其分泌的毒素，以达到延长果蔬保鲜期的目的。利用的臭氧发生器产生臭氧的同时，也产生大量的负氧离子，负氧离子有助于抑制果蔬新陈代谢的作用，臭氧与乙烯发生化学反应过程中的中间氧化物还是霉菌等微生物的有效抑制剂，从而达到防腐保鲜目的。Marcin 等[4]研究发现, 水果采用臭氧处理后, 不仅能保持较好的外观、口感、香味以及品质, 而且还可以杀菌、降低农药残留。Rodoni等[5]发现，西红柿经臭氧处理后，其腐烂率和失重率降低，且诱导了芳香类物质的积累，延缓果实变软。臭氧保鲜结合其它保鲜技术使用效果更好，如采用臭氧结合保鲜剂处理葡萄的效果比单一的使用臭氧或保鲜剂处理的效果要好[6]。

3 化学保鲜技术

化学保鲜就是利用化学药物使水果保持新鲜的状态，水果保鲜中不可缺少的保鲜技术，价格低廉、操作简便，已广泛应用于葡萄、柑橘、草莓等水果的贮藏中。根据使用方法的不同，可以分为涂膜型保鲜、吸附型保鲜、浸泡型保鲜和熏蒸型保鲜。常用的水果保鲜剂有涂膜保鲜剂、乙烯处理剂、植物生长调节剂以及杀菌防腐保鲜剂。

3.1 涂膜保鲜剂

水果采摘后呼吸作用仍在进行，体内还会发生生理代谢，因此限制水果的呼吸作用是保鲜的重要手段。将涂膜剂如糖类、蛋白质、淀粉、多糖类蔗糖酯等通过包裹、浸渍等方式均匀涂覆在水果表面，形成一层高分子薄膜，从而抑制水分蒸发及呼吸作用，减少营养物质的消耗，抑制水果表面微生物的生长繁衍，防止细菌侵袭，改善外观，从而保持食品的新鲜度。

壳聚糖是一种天然高分子聚合物，是从海洋生物虾、蟹外壳中的甲壳素脱去乙酰基后所得到的产物，具有安全、无毒、可食用、易降解的特点，能够增强免疫力、预防疾病、调节人体的生理机能。壳聚糖溶于稀醋酸后涂膜在水果上具有良好的成膜性，可在水果的表面形成一层半透膜，因其膜层具有通透性、阻水性，可以减缓果蔬蒸腾作用，有效防止水果在贮藏期间的水分流失，减缓水果变色和营养成分代谢，有利于维持果实的硬度。由于膜的形成使气体的透过率减弱，而二氧化碳的透过率小于氧气，因此随着水果呼吸作用的进行，膜内的二氧化碳浓度越来越高，氧气浓度越来越低，呼吸作用减弱，水果的代谢降低，从而延长水果的储存期。魔芋葡甘聚糖、甘露聚糖、普兰多糖、液态丝胶蛋白也均为涂覆成膜的保鲜剂。

3.2 乙烯处理剂

乙烯能够激活水果软化的各种水解和转化酶，加速水果的呼吸作用，促进果实的软化衰老，改变水果的外观、物理性结构、香味物质和营养成分等，从而降低水果的耐贮性，因此抑制乙烯的合成可以延缓水果成熟，起到保鲜的效果。乙烯处理剂通常有两种：一种是使用环丙烯类抑制剂，它能与乙烯受体结合，抑制果实的成熟和衰老；另一种是乙烯吸收剂。

乙烯生物合成抑制剂有1-MCP、氨基乙氧基甘氨酸(AVG)、氨基氧乙羧酸(AOA)等。1-MCP(1-甲基环丙烯)是一种环丙烯类化合物。当植物进入成熟期时，大量的乙烯产生，与细胞内的相关受体结合，激活一系列的生理生化反应，加速果实的成熟、老化。而由于1-MCP的结构与乙烯类似，因此可以与乙烯受体竞争性的结合，减缓了果实的成熟与衰老。中国农业科学院果树所与美国罗门哈斯公司共同研究1-MCP对亚洲水果如苹果、梨、猕猴桃等的商业化应用，显著提高了果农的经济效益[7]。

3.3 植物生长调节剂

使用植物生长调节剂提高水果内的激素含量或降低抑制型激素含量，从而起到水果保鲜的效果。根据生理功能的不同，可分为植物生长促进剂、植物生长抑制剂和植物生长延缓剂。植物生长促进剂如2,4-D，6-BA，保甲灵，吲哚乙酸、萘乙酸等，可以抑制水果的后熟。植物生长抑制剂有水杨酸，其可以延缓苹果、猕猴桃的后熟。人工合成的植物生长抑制剂主要用于采后抑芽上。植物生长延缓剂如B9，能抑制内源赤霉素和生长素的合成，从而延缓水果的保鲜时间，但是有研究称其有致癌风险，因此许多国家限定在食用作物上使用。

4 生物技术保鲜

生物技术保鲜是从动物、植物、微生物中提取出来的或利用生物工程技术改造发酵而获得的绿色、天然、安全的防腐保鲜方法，能够有效抑制有害菌的繁殖。常见的保鲜手段主要有生物拮抗菌、遗传工程保鲜。

生物拮抗菌保鲜：生物拮抗菌保鲜原理是微生物种群产生抗生素、细菌素和溶菌酶等抗菌物质, 这些物质与水果中病原菌互相排斥, 能够抑制水果病原菌对水果的腐坏作用。如将绳状青霉菌喷到菠萝上, 其腐烂率大为降低。草莓采前喷木霉菌, 采后灰霉病的发病率大大降低。美国科学家从酵母和细菌中分离出一种能防止水果腐烂的菌株, 可防止苹果的斑烂[8]。

遗传工程保鲜：遗传工程保鲜是通过抑制产生乙烯的基因, 减慢乙烯产生的速度, 从而延缓果实的成熟。以ACC 合成酶、ACC 氧化酶等酶的基因为切入点减少内源性乙烯的生成, 并通过对多聚半乳糖醛酸酶进行操作而实现延缓水果后熟软化[9]。美国科学家用植物细胞壁中的一种天然糖-半乳糖注射尚未成熟的番茄, 使其产生连锁反应, 生成催熟激素, 促使番茄成熟, 并不破坏番茄品质和味道, 可大幅度降低番茄在收获、运输、销售和贮存时的损耗, 使番茄长期保鲜[10]。

5 水果保鲜技术的展望

将几种保鲜方法联合起来，或将保鲜剂与保鲜方法结合使用是目前水果保鲜的有效手段。交替或混合使用也可以解决由于长期使用某种药剂而出现的抗药性问题。据报道，马来西亚的Stixfresh公司研发出一种可以延长水果保鲜的贴纸，只要将一小片贴纸贴在水果表面上，就可以将水果的保鲜期延长14天，同时确保水果果肉紧实而多汁。贴纸内含有氯化钠及蜂蜡，可有效去除水果内的乙烯，从而延长水果的成熟过程，同时又可以防止果实上霉菌的生长，这款贴纸适用于大多数水果[11]。相信随着科技的发展，更多方便、高效的新技术会不断涌现，现代化食品保鲜剂将向着安全、环保、无害的新型保鲜技术发展，水果保鲜技术的应用也将有更加广阔的前景。