鲜莲子采后保鲜的研究进展

李梦蝶，谢湘汝，李娟娟,2,3*

(1.湖北工程学院 生命科学技术学院，湖北 孝感 432000；2.湖北工程学院 湖北省植物功能成分利用工程技术研究中心，湖北 孝感 432000；3.湖北工程学院 特色果蔬质量安全控制湖北省重点实验室，湖北 孝感 432000)

莲(NelumbonuciferaGaertn.)，俗称荷花，为我国重要的水生经济作物。莲全身是宝，应用于食品、医药、园林绿化、环境保护等多个领域。长期选育过程中形成了子莲、藕莲和花莲三大农艺品种[1-3]。莲子为莲的果实，属于小坚果类，位于由花托形成的莲蓬中，目前子莲品种主要用于采收莲子。自古便有“南莲北参”之说，莲子富含淀粉、蛋白、维生素、必需氨基酸等，营养价值高；莲子中含有多酚、生物碱、黄酮类、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)等多种功能活性成分，也是一种老少皆宜的药食同源食物[4-6]。目前，食用莲子主要有两种形式：干莲子和鲜莲子，其中干莲子为发育晚期莲子脱水获得，含水量低，易保存，而鲜莲子含水量高，呼吸强度大，难保存。

鲜莲子是夏季的时令水果，日常中习惯将子叶和莲子芯一起食用。许丽宾等[7]认为乳熟期(开花后13～16 d)的莲子最具鲜食价值，此时的莲子饱满香甜、酥脆可口且营养全面，还具有清火祛热、润肺养心等功效，因此深受消费者青睐。莲为长日照植物，生长季节格外喜温，主要盛开在7～9月，此时正值酷暑时节，采后的鲜莲子水分充足，呼吸作用旺盛，营养物质消耗极快，导致鲜莲子采后数小时口感迅速降低。另外，鲜莲子含酚类及其氧化酶丰富，极易发生褐变，感官上也偏离了大众的喜爱，降低了消费者的购买欲。除了以上不足外，鲜莲子采后常直接放置在路边或超市常温销售，缺少有效的保鲜手段进一步加速了其品质劣变。总之，鲜莲子采后品质快速下降以及相对粗放的销售方式严重影响其营养价值，不利于鲜食莲子的推广。目前市场上也以易于保存的干莲子为主要销售产品。基于现有保鲜手段的不足和实际需求，本文总结了影响鲜莲子采后品质的主要生理特性和变化规律，探讨了现有的保鲜手段及其效果，期望为开发高效的鲜莲子保鲜技术提供一定的理论参考。

1 影响鲜莲子采后品质的生理变化

1.1 采后呼吸

呼吸是果蔬采后的重要生理活动之一。研究表明乳熟期的莲子鲜食价值最高[7]，由于此时莲子正处于体积快速膨大、物质大量积累的阶段，因此采后代谢依旧旺盛，这点可从其呼吸强度中得到体现。Li等[8]检测发现鲜莲子采后呼吸速率(25 ℃)为239 ～ 378 mg CO2/(kg•h)，显著高于桃(32 mg CO2/(kg•h))、苹果(21.28 mg CO2/(kg•h))等在20 ℃的呼吸速率。呼吸强度大意味着营养物质被快速消耗，果实衰老加速，进而缩短贮藏寿命。采后的鲜莲子呼吸速率呈现快速降低(0 ～ 2 d)、缓慢升高(2 ～ 4 d)、再次降低(4 ～ 8 d)的趋势[8-9]。根据采后果实是否出现呼吸高峰，可分为呼吸跃变型和非跃变型两种类型[10]。尽管鲜莲子采后呼吸经历再次升高的过程，但该过程中呼吸强度并未出现新的高峰值[9-11]。鲜莲子剧烈的代谢活动会引起快速的生理变化和品质的劣变，从而对贮藏产生不利影响。因此，有效抑制采后鲜莲子的呼吸是延缓其品质衰老的重要措施。

1.2 营养物质

采后的鲜莲子呼吸旺盛并且失去了外界营养供给，含有的营养物质随着贮藏时间的延长而逐渐被消耗。前期研究表明，优质的鲜莲子应具备高含量的可溶性糖和水分、低含量的淀粉和低果实硬度的特征[12]。Sun等[13]发现采后24 h内淀粉含量逐渐上升，蛋白含量在0 ～ 6 h上升后维持基本不变的水平，而可溶性糖则快速下降，这可能是导致采后莲子口感干涩、果实变硬，并且迅速丧失甜味的主要原因。采后第2 d淀粉含量达到最高点，可溶性糖则含量最低，随着采后时间的延长，淀粉含量的持续降低可能是淀粉大量分解用于提供细胞呼吸所需要的能量[11]。由于淀粉的降解，导致其分解产物蔗糖、葡萄糖和果糖等含量增多，因此可溶性糖含量在2 d后逐渐上升，其中蔗糖被认为是莲子中最主要的可溶性糖[11]。水分则随着放置时间延长而不断丧失[14-15]。营养成分和水分还是影响鲜莲采后硬度的因素之一，Li等[8]通过检测发现鲜莲子采后硬度变化趋势与淀粉变化一致。

1.3 细胞结构

鲜莲子采后正常生理过程被打乱，代谢出现紊乱，细胞完整性也被破坏。鲜莲子采前细胞完整，结构紧致，采后仅过2 d，细胞壁变薄并且初生细胞壁出现降解，少数细胞出现质壁分离现象[9]。孙凤杰等[16]发现采后第4 d的莲子细胞质壁分离现象明显，并且中胶层开始降解，细胞膜和细胞壁之间出现大量的空腔；同时，细胞壁纤维素微纤丝结构变得松散、排列不再规则，随着放置时间的延长，细胞壁结构逐渐恶化并瓦解。丙二醛(malondialdehyde，MDA)是植物组织脂质过氧化的产物之一，其含量的增加是膜结构损伤的重要标志[17]。研究显示MDA含量在鲜莲子采后持续上升[12,17]，说明采后膜结构便出现损伤。活性氧(reactive oxygen species，ROS)为植物代谢的有毒副产物，正常情况下，机体内ROS产生和清除处于动态平衡的状态。鲜莲子采后ROS代谢失调，活性氧的大量积累是诱发膜脂过氧化的重要因素[18-20]。另外，采后的莲子无法从外界获得营养，失去了同化作用，细胞能量供应不足也加速细胞膜系统不可逆的破坏[17]。

1.4 激素含量

果实的成熟和衰老受到多种激素的调控[21-22]。采后8 d内，莲子内源的细胞分裂素(cytokinin，CTK)含量逐渐下降[17]，乙烯(Ethylene)的变化趋势则与之相反，持续升高，特别是第4 d后急剧上升[9]。外源添加人工合成的细胞分裂素(6-Benzylaminopurine，6-BA)能抑制采后鲜莲子的衰老[11,17]，乙烯的快速增加可加快果实品质下降[9]，这说明人为的提高细胞分裂素含量或者抑制乙烯产生可能成为改善鲜莲子采后品质的有效手段。除了以上激素外，Sun等[13]发现吲哚乙酸(indole-3-acetic acid，IAA)在采后24 h内持续上升，水杨酸(salicylic acid，SA)、脱落酸(abscisic acid，ABA)以及茉莉酸与异亮氨酸形成偶联物(jasmonoyl-L-isoleucine，JA-Ile)在采后12 h内含量无显著变化，而在12～24 h内快速上升。目前对于IAA、SA等激素在鲜莲子采后品质中发挥何种作用，还需更多的基础研究进行探索。

1.5 微生物繁殖

微生物是引起果蔬采后变质的重要因素。靳娜等[23]统计发现低温(4±0.1) ℃条件下鲜莲子上菌落总数呈现先降低后升高的趋势，这主要原因是突然遇冷导致细胞部分死亡，此后微生物适应环境后缓慢生长。进一步分析认为成团泛菌(Pantoeaagglomerans)、表皮葡萄球菌(Staphylococcusepidermidis)、分散泛菌(Pantoeadispersa)和沃氏葡萄球菌(Staphylococcuswarneri)是鲜莲子在低温贮藏过程中的四种优势腐败菌，且均为革兰氏阳性菌[23]。相比通过观感、生理指标等手段评估不同处理对鲜莲子采后保鲜效果，目前对于贮藏期间微生物数量和种类变化的研究相对匮乏。充分掌握鲜莲子采后微生物生长规律是采取合理保鲜手段和开发可能的微生物保鲜剂的理论依据，因此深入开展相关研究对于鲜莲子保鲜同样具有现实指导意义。

1.6 褐变

褐变是鲜莲子品质劣变最直观和显著的表现。莲蓬和莲子果皮中含有丰富的酚类物质、多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)和过氧化物酶(peroxidase，POD)[24-27]，以上成分的存在为酶促褐变的发生提供了充足的底物和催化酶，也是采后鲜莲子褐变严重的关键原因。正常情况下，植物细胞结构完整，代谢产物区域性分布的自我保护机制可以有效阻止底物与酶的接触，从而避免正常组织中酶促褐变的发生[28-29]。鲜莲子采后代谢平衡被打破，有害物质积累加快，细胞膜过氧化加剧，导致膜脂的分解，致使褐变底物和催化酶接触[8,17]。尽管采后鲜莲子含有的酚类快速减少[17]，但膜脂的破坏将底物与酶的分界线打破，两者结合并发生反应，最终导致褐变的发生。

除此之外，鲜莲子在采收、加工等过程中造成的不可恢复性机械损伤有助于褐变过程中底物和催化酶的接触，加快褐变发生，并加重褐变程度。研究中常以褐变指数或色差来评价鲜莲子褐变程度[19]。实践中发现莲蓬和莲子在室温下(25 ℃)存放2 d开始褐变，4 d后呈现明显的褐变现象，第8 d时莲子果皮基本褐变，莲蓬则是局部发生褐变，褐变面积未完全覆盖整个莲蓬[17,29]。由于褐变是采后品质衰退的最直观表现，因此如何有效地延缓褐变的发生是保持鲜莲子采后品质的重要手段。

2 鲜莲子的保鲜手段

2.1 物理保鲜

2.1.1 低温

低温环境可降低果蔬采后的呼吸强度，使果蔬代谢维持在较低水平，减少能量和物质的损耗并抑制微生物的活动，从而达到延缓衰老、延长货架期的目的[30]。低温条件下，鲜莲子呼吸作用受到抑制，蛋白消耗变慢，水分散失减慢，说明低温极大保留了其营养成分并维持食用品质[14-15]。靳娜等[21]发现4 ℃保存6 d的莲子清甜感仍在，而室温放置的莲子则失鲜并产生异味；4 ℃保存15 d后莲蓬还能维持良好的外观品质，而25 ℃时莲蓬在9 d时表面已经基本褐变，这与低温抑制酶促褐变中POD和PPO的酶活并推迟酶活高峰出现的时间息息相关。同时，低温还可用于采后预处理，该过程有助于带走采后的田间热。例如真空预冷处理能有效减少采后鲜莲子的失重，降低呼吸速率，延缓莲子软化，抑制褐变并保持较高的色素含量(包括总叶绿素、叶绿素 a、叶绿素 b 和类胡萝卜素)，而且作者认为提供4%的补水率(终压为750 Pa)保鲜效果最佳[31]。目前，低温贮藏是维持果蔬品质最常见的方法。尽管低温能延缓衰老，延长货架期，但也是引起土豆(SolanumtuberosumL.)[32]、石榴(PunicagranatumL.)[33]、柑橘(CitrusnobilisL. X C.deliciosaL.)[34]、血橙(CitrussinensisL. Osbeck)[35]等众多果蔬出现冷害现象的原因，因此保存鲜莲子时也应警惕过低温度可能带来的副作用。

2.1.2 采后包装

塑料薄膜常用于家庭和工业对果蔬采后的保鲜处理，具有操作简单、成本低廉等优势。目前市面上常用的保鲜膜有聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸等。胥钦等[36]以锡箔纸为对照，比较了2种类型的聚乙烯(低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯)包装对鲜莲子(4 ℃预冷5 h)的保鲜效果，结果表明低密度聚乙烯在抑制褐变、减少水分挥发和糖分损失等方面效果优于锡箔纸，而线性低密度聚乙烯效果最差。朱雁青等[37]重点分析了不同规格的聚乙烯薄膜对鲜莲子在(5±1) ℃贮藏过程中褐变的差异，发现低氧气(Oxygen dioxygen，O2)和二氧化碳(Carbon dioxide，CO2)渗透系数的薄膜能更有效地减轻鲜莲子采后的膜脂过氧化程度，降低褐变程度。

2.1.3 箱式气调

箱式气调保鲜技术调控气调箱内O2和CO2的含量，通过抑制果实呼吸作用，延缓代谢的方式推迟果实的成熟和衰老进程[38-40]。隋棠等[18]认为箱式气调在低温(2±0.5) ℃下抑制鲜莲子可溶性固形物含量的下降和相对电导率及MDA含量的增加，并减缓POD、PPO酶活的增大，因此箱式气调处理后的鲜莲子在口感和观感上得到提升，对鲜莲子的保鲜期比常规聚乙烯膜包装(对照组)至少延长1周；同时，O2含量为13%～15%和CO2含量为5%～5.5%是气调箱内最有利于鲜莲贮藏的气体环境。目前，关于箱式气调对鲜莲子的保鲜研究还不够充分，如何选择更优的处理条件还需更深入的研究。

2.2 化学保鲜

2.2.1 一氧化氮(nitric oxide，NO)

NO作为一种信号分子，在果蔬保鲜中也展现了现积极作用[41-42]。王瑶等[29]研究发现(25±1) ℃条件下，0.25 mmol/L NO处理后能有效抑制鲜莲子的呼吸速率，同时伴随可溶性糖和淀粉含量的消耗减少，褐变速率变慢。进一步分析显示，NO能延缓了采后莲子的衰老与其抑制乙烯的生物合成有重要关系：NO可有效抑制中间产物1-氨基环丙烷-1-羧酸(1-Aminocyclopropane-1-carboxylic acid，ACC)及目的产物乙烯的合成，检测发现这与乙烯合成关键酶1-氨基环丙烷-1-羧酸合成酶(ACC synthase，ACS)和1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶(1-Aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase，ACO)的活性降低有重要关系[29]。乙烯作为一种重要的植物激素，既能促进果实成熟，亦可加速采后果实衰老[43-44]，以上结果说明NO可通过调控乙烯的合成延缓鲜莲子衰老的进程，这与前人在其他水果上的研究结果相同[43]。

2.2.2 氯吡苯脲(N-phenyl-N-(2-chloro-4-pyridyl) urea，CPPU)

CPPU又名KT-30，是一种促进细胞分裂的生长调节剂，这类化合物在保鲜应用中也有一定的研究基础[45]。研究表明该物质可以从多个方面延缓鲜莲子的衰老：首先，CPPU 抑制采后鲜莲子的呼吸作用，减少营养物质的消耗；其次，CPPU一方面减少超氧阴离子、过氧化氢等ROS的产生，另一方面维持高的SOD、过氧化氢酶(catalase，CAT)活力，加快ROS的清除；再次，CPPU处理有利于抑制酶促褐变中POD、PPO的活力，延缓整个褐变进程；最后，CPPU抑制莲子细胞壁多糖和膜结构的降解，更好地维持细胞的完整性[16,19,46]。值得一提的是，CPPU还可延缓果皮中叶绿素的降解，这也在一定程度上减轻采后鲜莲子的褪色和褐变，有助于维持良好的外观品质[46]。

2.2.3 1-甲基环丙烯(1-Methylcyclopropene，1-MCP)

近年来，1-MCP作为乙烯抑制型在果蔬采后保鲜应用上也广受关注。例如，1-MCP能有效延缓猕猴桃(Actinidiadeliciosa)成熟[47]、减轻桃(PrunuspersicaBatsch ‘Yuhualu’)低温储藏时的冷害[48]，延长柑橘(CitrusnobilisL. X C.deliciosaL.)的冷藏寿命[34]等。Li等[8]探索了1-MCP如何影响鲜莲子的采后品质：0.5 μL/L 1-MCP处理24 h后的鲜莲子硬度变化减轻，淀粉和蛋白质的降解延缓。另外，相关研究者比较SOD、CAT等酶活后认为1-MCP能整体提高采后鲜莲子的抗氧化能力，减轻ROS对细胞膜的损害；同时，1-MCP处理能抑制POD、PPO的酶活，显著改善鲜莲采后的褐变程度[8]。果实采后失去了养分的供应，细胞能量供应不足，能量亏损会引起细胞膜系统损伤，加速果实褐变和衰老[21]。研究发现1-MCP处理的鲜莲子在25 ℃放置4 d后三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)含量和能量荷均高于对照组，这表明了1-MCP还可改善采后鲜莲子的能量供应[8]。乙烯能促进果实成熟，然而乙烯的存在也是造成果实衰败或腐烂等的重要因素[44]。Li等[9]发现1-MCP处理后鲜莲子乙烯含量显著降低，第二天甚至检测不到乙烯的存在，这意味着1-MCP极有可能通过抑制采后乙烯的合成达到延缓衰老的效果。

2.2.4 6-BA

6-BA为人工合成细胞分裂素类物质。近年来，6-BA的保鲜效果在不同果蔬和花卉中都得到了验证，该物质可通过参与增强抗氧化能力、维持细胞和细胞器结构完整性、促进蛋白合成、降低呼吸速率等来调节衰老[49]。6-BA和1-MCP作为两种不同类型的化学物质，却可从多个相同的途径改善鲜莲子的采后品质。例如，6-BA和1-MCP都通过抑制采后鲜莲子呼吸、减少营养物质的消耗、抑制酶促褐变中催化酶的活性、提高抗氧化能力、改善采后能量供应等方式减缓鲜莲子口感恶化并延缓褐变[11,17,20]。鲜食莲子口感清甜，这与莲子中淀粉、可溶性糖等的含量密切相关[12]。淀粉等碳水化合物的代谢也影响果蔬采后衰老[50]。Luo等[11]以淀粉-蔗糖代谢为切入点，探索了6-BA如何缓解采后鲜莲子的衰老。通过检测淀粉、蔗糖代谢途径的相关催化酶表明：20 mg/L 6-BA处理10 min即可抑制淀粉酶(Amylase)活性从而缓和淀粉的降解，降低蔗糖裂解酶(sucrose synthase-cleavage，SS-cleavage)和转化酶(acid invertase，AI)的活性以及提高蔗糖合成酶(sucrose phosphate synthase，SPS)的活性维持蔗糖的含量。由此可见，6-BA可利用调节淀粉和蔗糖的含量变化达到延缓鲜莲子品质衰退的目的。

2.3 生物保鲜

利用天然提取物质对果蔬进行涂膜是常见的生物保鲜手段。靳娜等[23]通过对比PPO、净光合速率等指标认为海藻酸钠比壳聚糖、硬脂酸、普鲁兰多糖和明胶等对缓解鲜莲子褐变的效果更佳，并筛选出最佳保鲜剂组合为0.3%柠檬酸，0.015%EDTA-Na2，2.5%海藻酸钠。高建晓等[51]发现漆蜡涂膜对于鲜莲子具有和CPPU类似的作用，漆蜡涂膜处理的鲜莲子表现出呼吸强度下降、ROS积累减少、酶促褐变中催化酶活性降低、叶绿素降解放缓等现象。例如，3 g/100 mL的漆蜡涂膜后的鲜莲子呼吸强度(7 d)由对照组的189.46 mg CO2/(kg•h)降为143.14 mg CO2/(kg•h)，叶绿素含量69.27-3mg/g升为91.25-3mg/g。另外，漆蜡涂膜处理增强莲子对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(2, 2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl，DPPH)自由基清除能力，特别是采后第8 d，处理组的 DPPH清除率比对照组提高了33.07%[51]。有意思的是，漆蜡处理提高苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase，PAL)活性，这可能是处理组维持较高总酚含量的原因之一，但由于漆蜡可有效抑制POD、PPD的酶活，因此最终也能达到减轻鲜莲子褐变的效果[51]。

2.4 复合(1-MCP/漆蜡)保鲜

目前，绝大多数研究集中在单一化学物质对鲜莲子的保鲜作用，不同保鲜剂同时处理是否能达到更好的效果？单独使用1-MCP或漆蜡都能从多个途径延缓鲜莲的衰老[8,51]。Li等[9]以1-MCP和漆蜡为例探索了复合试剂对鲜莲子采后品质的影响，综合评价表明：1-MCP和漆蜡混合使用效果优于单一处理，并且先1-MCP再漆蜡的处理方式效果最佳。笔者认为上述结果与不同物质发挥的作用差异有关：鲜莲子能吸收1-MCP，抑制乙烯的产生，而漆蜡在防止鲜莲子失水中作用更加突出。漆蜡-1-MCP的处理可减少水分流失，但也可影响到鲜莲子对1-MCP的吸收，进而削减了1-MCP对乙烯抑制效果，从而降低了1-MCP对鲜莲子呼吸的抑制，而1-MCP-漆蜡的方式抑制呼吸同时也降低了水分的流失，因而效果更佳。

3 展望

研究表明，食用新鲜的园艺产品具有多种健康益处，已成为人类必不可少的饮食选择[50]。莲子营养丰富，其含有的活性成分对身体多个组织等都能发挥积极的作用，具有镇静、保护心脏、抗衰老等功效[5]，因此鲜食莲子具有极广的开发潜质。然而，鲜莲子采后的快速衰老严重影响其食用品质，因此高效的保鲜手段是开发鲜莲子价值非常重要的一环。目前的保鲜手段集中在单一的保鲜法，已有研究表明复合试剂对鲜莲子的保鲜效果优于单一材料[9]，因此向复合型保鲜法转变具有重要的现实指导意义。

Li等[9]将化学保鲜(1-MCP)和生物保鲜(漆蜡)结合，获得了比单一保鲜法更优的保鲜效果。由于不同试剂发挥保鲜作用的机制有差异，如何选择合理的组合形式和处理顺序，需要更深入和广泛的验证。另外，研究表明保鲜效果与保鲜剂的处理浓度和时间相关，尽管1-MCP、CPPU等作为植物生长调节剂相比传统防腐杀菌剂对人体和环境更加友好，但也应慎重对待化学保鲜剂可能带来的残留问题，确保处理过程中不带来额外的食品安全隐患。除此之外，还应考虑保鲜手段涉及到的成本问题。由此可见，研发高效的复合保鲜剂涉及保鲜手段的选择、处理顺序、剂量、成本等众多问题，目前还需要大量的基础理论研究。