甜瓜贮藏保鲜技术研究进展

刘丹阳，鲁丁强，庞广昌

（天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津 300134）

白兰瓜、哈密瓜、蜜瓜等均属于葫芦科中的甜瓜种，白兰瓜又名兰州蜜瓜，原产于美国，20世纪中期引入兰州，是一种厚皮甜瓜，呈圆球状。兰州位于黄河中上游地区，光热资源丰富，昼夜温差大[1]，该地生产的白兰瓜大小均匀，色泽美观，肉厚多汁，含糖量通常在14%以上，并且富含硒、维生素、钙等微量元素[2]，具有增强身体免疫能力、保护肝脏、延缓衰老等作用。甜瓜是夏季消暑佳品，受广大群众喜爱。但甜瓜的收获期是在高温季节，而且大批量销往外省市，如果在采后及运输过程中不采取适当措施，产品很容易腐烂变质，也将造成很大的经济损失。本文简述了甜瓜的几种常用保鲜技术，以期为甜瓜的贮藏保鲜提供依据。

1 物理保鲜技术

1.1 辐照保鲜

食品辐照是利用放射源产生的γ射线、电子加速器产生的X射线或电子束对食品进行加工处理，达到抑制发芽、延迟成熟、杀虫、杀菌、防腐等目的的辐照过程[3]。KOH等[4]以鲜切哈密瓜为试验材料，研究了重复脉冲光间隔处理对哈密瓜贮藏过程中微生物品质、物理品质和化学品质的影响，结果发现，0.9 J/cm2的重复脉冲光处理效果最佳，该条件下处理的哈密瓜较好保持了果实硬度和抗坏血酸（vitamin C，VC）含量。周任佳等[5]研究了高能电子束辐照对鲜切哈密瓜生理生化品质的影响，将鲜切哈密瓜进行不同剂量的电子束辐照处理，经研究发现：在辐照处理13 d时，试验组的可溶性固形物含量维持在9.95%～10.50%之间，而对照组降至9.15%；500、1 000 Gy处理可以有效抑制鲜切哈密瓜在贮藏期内的呼吸速率；适当剂量的电子束处理可以降低果蔬中抗坏血酸氧化酶的活性，从而降低VC的损失；在贮藏过程中，电子束辐照能显著减少丙二醛的生成，降低膜脂过氧化程度；电子束辐照处理可降低鲜切哈密瓜的多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）的活性，辐照处理到13 d时，1 500 Gy处理的哈密瓜的PPO的活性与对照组差异显著，且1 500 Gy处理的哈密瓜褐变潜力值最低，褐变潜力值与PPO酶活性及其作用底物含量相关。

1.2 气调贮藏

气调贮藏主要是在低温冷藏的基础上，通过调节贮藏环境中O2和CO2浓度来降低果蔬的呼吸速率，从而实现对果蔬的保鲜[6]。张阳等[7]研究了 CO2∶O2∶N28 种不同气体配比对新疆伽师瓜贮藏期生理变化和贮藏品质的影响，其结果表明，采用7% CO2+5% O2+88% N2的气体比例处理伽师瓜与对照组相比，可滴定酸的含量差异显著，该条件下保持伽师瓜含酸量效果较好，且可以减缓淀粉向还原糖的转化速率，使还原糖含量保持稳定；该条件下处理的伽师瓜过氧化物酶（peroxdase，POD）活性水平最低，过氧化氢酶（catalase，CAT）活性处于较高水平，可以有效抑制衰老；该条件可以有效抑制多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase，PG）、PPO的活性。张慧杰等[8]通过O2∶CO2不同气体配比处理哈密瓜，发现在贮藏温度为4℃，相对湿度70%～75%条件下，3% O2+1% CO2处理的哈密瓜品质最优，该条件下哈密瓜可滴定酸的含量最高，硬度变化较为稳定，总糖最大值达到21%，与对照组最大值13%存在明显差异。张翠环等[9]以气调保鲜袋、SO2杀菌保鲜纸、充气柱、网套、无纺布等7种包装材料对哈密瓜进行保鲜处理，并对果肉硬度、可溶性固形物含量、失重率进行测定，结果发现，充气柱包装的哈密瓜因贮藏环境湿度过大而腐烂，气调保鲜袋和无纺布结合处理的哈密瓜果肉硬度下降最小，可溶性固形物含量最高为17.1%，失重率仅为0.49%，保鲜效果最佳。

1.3 低温贮藏

采后果蔬仍是活体，低温会抑制果蔬的各种生化反应，降低微生物的生长速率，从而延缓产品的腐败变质[10]，但温度过低，果蔬易发生冷害；贮藏温度过高，会加快果蔬腐烂和衰老。刘芳等[11]以白兰瓜为试验材料，于3种不同温度中贮藏，每7 d统计一次病害种类和发生率，并测量果实失重率、果肉硬度、可溶性固形物含量等指标，结果发现，4℃～5℃条件下贮藏的白兰瓜发生冷害，果皮褐变、果面凹陷，后期冷害和微生物病害交叉感染；19℃～20℃条件下贮藏，果实发病早，且果实失重率和可溶性固形物含量下降严重，品质劣变快，这与贮藏温度高，果实容纳的水分多有关；9℃～10℃条件下贮藏的白兰瓜品质最好，果实发病率最低。张婷等[12]于1、3、5℃条件下分别贮藏哈密瓜，研究了不同温度对哈密瓜采后冷害的影响，结果发现，1℃条件下，哈密瓜出现冷害最早，冷害率较高，贮藏后期果实硬度下降较快，可溶性固形物含量下降明显；5℃贮藏条件下未出现冷害，但后期出现品质劣变，腐烂严重；3℃条件下贮藏的哈密瓜品质最好，果实硬度变化平缓。蔡修臻等[13]研究了哈密瓜在5个贮藏温度下的蔗糖积累和呼吸代谢情况，并分别测定了蔗糖、乳酸和呼吸代谢途径中14种酶的基因表达活性，结果表明，5℃是最佳贮藏温度，该温度下贮藏的哈密瓜酶的基因表达量最低，呼吸代谢缓慢，更有利于贮藏。王会松等[14]于10个不同温度下处理甜瓜，得到不同温度下不同部位糖酵解途径（glycolytic pathway，EMP）、三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle，TCA）、蔗糖合成途径、戊糖磷酸途径的代谢通量，结果显示，8℃处理的甜瓜乳酸通量较高，该温度下贮藏可以降低呼吸代谢、提高蔗糖的合成代谢。

1.4 超声波保鲜

超声波是通过物体振动产生的声波，振动频率一般高于20 kHz，超过了人类听觉对声波的感知上限。果蔬在生长、收获和运输过程中会自然添加某些化学污染物，如杀虫剂、重金属、真菌毒素等[15]。超声波技术应用于果蔬可有效去除农药残留[16]、杀菌[17]、酶灭活[18]，保持果蔬采后的生理品质[19]。目前没有关于甜瓜应用超声波保鲜的研究，应用超声波保鲜研究的其它果蔬有甜柿、番茄、丝瓜、木瓜等。陈广艳[20]以木瓜为试验材料，采用50 kHz、输出功率为200 W的超声波进行处理，清水浸泡为对照组，结果发现，超声波处理可以有效抑制VC含量下降速度、减缓可滴定酸含量的下降趋势、维持木瓜贮藏期间的果实品质。

1.5 热处理

王静等[21]以哈密瓜作为试验材料，分别进行不处理、55℃热水浸泡处理、壳聚糖涂膜处理、55℃热水浸泡和壳聚糖涂膜结合处理，试验发现：结合处理的哈密瓜比对照组的腐烂指数和腐烂率均低50%，结合处理可有效抑制哈密瓜腐烂；处理后冷藏14 d时，除结合处理的哈密瓜外均出现了呼吸高峰，冷藏至35d时，结合处理的哈密瓜出现呼吸高峰；结合处理的哈密瓜乙烯释放速率出现高峰的时间比其它处理方法推迟了21 d，结合处理极高抑制了乙烯释放量。

辐照作为一种物理保鲜技术，不同于加入添加物的化学保鲜技术，具有无需添加物、最大限度地保持了果蔬的外形及原有风味、杀菌彻底、安全环保、无污染等特点，但是值得注意的是，高剂量的电子束辐照会造成VC等营养物质流失，所以在进行保鲜处理前，一定要对其最佳剂量进行研究讨论。气调保鲜技术在果蔬保鲜方面应用广泛，尤其适用于白兰瓜这类呼吸跃变型果实。气调贮藏保鲜技术分为气调库保鲜和气调包装保鲜，气调库极高的机械化程度和大容量储存可以更好地适应自动化生产，但其造价高、维护费用高，适用面并不广泛；气调包装常充入O2、CO2气体，适宜浓度的O2能抑制厌氧型微生物繁殖，CO2能抑制部分好氧菌的繁殖，但是高浓度的CO2会导致果实代谢失常，低浓度的O2导致无氧呼吸，产生乙醇、乙醛等物质，使果蔬失去原有风味。目前超声波保鲜技术还不成熟，超声波单独使用对微生物致死效果不明显，需要与其它技术结合使用。

2 化学保鲜技术

2.1 化学保鲜剂处理

张晓军等[22]采用冷藏、冷藏和二氧化氯间歇处理两种方式对甜瓜进行贮藏，结果发现，冷藏和14.798mg/m3的二氧化氯间歇处理的甜瓜乙烯释放速率最低，硬度最高，高浓度的二氧化氯可以提高POD的活性、抑制细菌的生长。SAFTNER R A等[23]将鲜切蜜露于丙酸钙、氯化钙和氨基酸螯合物中进行浸泡处理，研究发现，含有低浓度钙的浸泡保持了蜜露的品质，延长了货架期，有效抑制了呼吸和乙烯生产速率。

2.2 水杨酸保鲜

乙烯是天然存在的气态植物生长调节剂[24]，是影响果蔬保质期的关键因素，它在很大程度上导致成熟度增加，从而损害了果蔬的新鲜度。水杨酸是一种在植物体内产生的，具有天然活性的酚类物质[25]，它可以抑制乙烯的生物合成，从而延缓果蔬衰老[26]。脂膜过氧化也是引起果蔬褐变衰老的原因[27]，水杨酸处理通过影响酶的活性来抑制果实的褐变衰老。姚军等[28]在3种不同浓度的水杨酸中浸泡处理具有相同成熟度的“西州蜜25号”，结果表明，不同浓度的水杨酸处理可以有效降低哈密瓜的腐烂率，抑制哈密瓜失重率上升，可以较好地保持果实硬度，提高苯丙氨酸解氨酶、PPO、过氧化物酶（peroxidase，POD）活性，浓度为1.0%的水杨酸处理的哈密瓜贮藏效果最好。冯会君等[29]利用哈密瓜为试验材料，通过不同浓度的水杨酸处理，研究了水杨酸对哈密瓜后熟作用的影响，测定了处理后哈密瓜的失重率、可溶性性固形物含量、总糖总酸含量和VC含量，发现不同浓度的水杨酸处理后延缓了后熟过程，从而延长果实的贮藏期，而且在一定程度上提高了哈密瓜的抗病性。

2.3 1-甲基环丙烯处理

1-甲基环丙烯（1-Methylcyclopropene，1-MCP）是一种人工合成的乙烯抑制剂[30]，可以有效抑制果蔬贮藏过程中乙烯的合成，从而延缓果蔬衰老。LIEN PHUONG L N等[31]以甜瓜为试验材料，研究了1-MCP微泡处理对甜瓜货架期的影响，研究表明，1-MCP微泡处理20 min显著降低了甜瓜贮藏期间乙烯和CO2的产生，可有效延缓果实软化和腐烂。

2.4 抑菌保鲜剂处理

杜娟等[32]分别用嘧菌酯、草酸、咪鲜胺杀菌剂对哈密瓜进行不同时间浸泡处理，试验发现：咪鲜胺处理5 min对维持哈密瓜质量及抑制贮藏期间颜色变化效果最好。张强等[33]测定了壳聚糖、大蒜素、壳聚糖和大蒜素结合使用对伽师瓜病原菌的抑菌活性，研究发现，大蒜素和壳聚糖结合使用时抑菌圈直径大于单独使用壳聚糖或大蒜素，且最小抑菌浓度低于单独使用，结合使用抑菌剂的抑菌活性高于单独使用，此外，温度升高，抑菌活性逐渐下降，pH值在5～8之间抑菌活性较高。

化学保鲜方法基本不需要额外的设备和投资，操作简便，使用成本低。使用水杨酸保鲜具有无毒、用量少、使用方便等优点，但单一使用水杨酸进行保鲜处理效果不明显，一般与低温冷藏结合使用。

3 生物保鲜技术

3.1 天然提取物保鲜剂

天然提取物保鲜剂旨在使用天然提取物中的活性物质在果蔬表面形成一层选择性透过薄膜[34]，从而起到隔离保护、抑菌灭菌及抗氧化作用，抑制果蔬水分蒸发和内外气体交换，减缓果蔬呼吸和代谢[35]，延缓果蔬的成熟过程，推迟抗坏血酸、多酚、抗氧化活性、硬度等变化[36]。壳聚糖是最常见的食用涂膜[37]，是一种天然的、可生物降解的聚合物，具有良好的抗菌活性[38]。

周研等[39]使用羧甲基壳聚糖和海藻酸钠复合涂膜对哈密瓜进行保鲜处理，研究发现，羧甲基壳聚糖和海藻酸钠复合涂膜均可降低哈密瓜在贮存期间的失重率，提高过氧化物酶的活性、减缓VC流失，并抑制霉菌和酵母菌的繁殖，但是，羧甲基壳聚糖对降低VC的损失更为有效。曾媛媛等[40]进一步研究了羧甲基壳聚糖和海藻酸钠共混涂膜对哈密瓜贮藏效果的影响，结果表明，与单独使用海藻酸钠涂膜或羧甲基壳聚糖涂膜相比，共混涂膜能更有效提高过氧化氢酶的活性，控制多酚氧化酶活性，并且对降低失重率的抑制作用更为显著。ZHAO等[41]使用壳聚糖基褪黑素双层涂膜对甜瓜进行保鲜处理，空白对照组的甜瓜贮藏期间失水、组织变软，不能保持其原始状态，双层涂膜的甜瓜外观和感官品质较好。POVERENOV E等[42]用蘑菇工业废料作为壳聚糖的来源制备了食用涂膜，并对鲜切甜瓜进行涂膜保鲜，研究发现，真菌壳聚糖具有显著的抑菌作用和强大的质地保护能力。

3.2 拮抗菌保鲜

李平等[43]通过正交试验优选出了复合生物保鲜剂：12 μmol/L茉莉酸甲脂和复合酵母拮抗菌，与对照组相比较，保鲜剂处理的哈密瓜呼吸高峰晚6 d出现，VC含量下降缓慢，硬度差异显著，腐烂率仅有10%，超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性、POD 活性均高于对照组，保鲜剂处理可以有效抑制哈密瓜的呼吸强度，延缓呼吸高峰出现，有效保持哈密瓜贮藏期的品质，诱导抗病相关酶活性升高。

生物保鲜技术应用于果蔬保鲜有明显优势：成本低，无毒物残留、无污染，保持果蔬原有风味，不改变果蔬外观形态，且经过涂膜处理后的果蔬色泽鲜艳，提高了产品的附加值。目前，涂膜剂及其浓度的选择是涂膜保鲜技术的关键问题，涂膜剂黏度要好，易于成膜，且要形成连续均匀的膜，这样才有较好的保鲜效果。另外涂膜剂的浓度要适宜，若浓度太低，则形成的膜太薄，达不到隔氧效果，起不到保鲜作用；涂膜剂浓度太高会导致黏度过高，涂膜层太厚会造成果蔬进行无氧呼吸，产生乙醇，影响果蔬原有风味，还会加快果蔬腐败变质。

4 甜瓜保鲜技术展望

气调库贮藏对设备要求高，经济投入大；气调包装保鲜、辐照保鲜、涂膜保鲜对剂量或浓度要求严格，过高、过低都不利于果蔬贮藏，甚至加速果蔬腐败变质；水杨酸保鲜处理无毒、使用方便，一般与低温贮藏结合使用。另外，近年来对白兰瓜、蜜瓜等采后生理的研究不够深入，有待进一步阐明生理变化机理。对于果蔬贮藏保鲜，本质上就是减少呼吸消耗，在保证果蔬生存的条件下将呼吸代谢控制在最低水平。温度变化影响果蔬的代谢机制，是直接影响果实代谢过程、品质与其贮藏寿命的重要影响因子。蔗糖是白兰瓜品质的关键指标，而乳酸通量又可定量描述呼吸代谢的强度。通过分析TCA循环、糖酵解途径的代谢通量，研究温度对白兰瓜蔗糖积累、乳酸通量及呼吸代谢的影响从而确定最佳贮藏温度具有较好的应用前景。