乙醇在水果采后保鲜中的应用研究进展与展望
2023-01-13廖海达陈萍莫亦铭刘智超吴友根
廖海达,陈萍*,莫亦铭,刘智超,吴友根
(1.海南大学 园艺学院,海南 海口 570228;2.海南省热带园艺作物品质调控重点实验室,海南 海口 570228)
在中国,水果产业占据着非常重要的地位。随着人们生活水平的提高,对于水果的要求越来越注重其品质。水果的采后货架期一般较短,在采后保鲜运输中会因保鲜不当而造成严重的商业损耗[1]。因此对于水果采后保鲜的技术要求也不断提高。乙醇俗称酒精,具有无污染、易挥发、无色无毒的特点,可以作为农业生产上较安全的保鲜剂。乙醇处理对于降低采后水果的生理代谢活动从而延缓果皮的褐变具有很好的效果。该文通过对乙醇在水果采后保鲜方面的应用研究进展进行综合分析,为乙醇在水果采后保鲜的应用提供参考。
1 我国水果产业现状
1.1 我国水果的种植生产状况及需求现状
目前,水果的品质、营养价值及安全度是人们重点关注的问题[2-4]。有研究表明,2019年我国水果果园种植面积约1.23×107hm2,水果产业发展空间巨大[5]。然而,我国每年在采后运输过程中,有20%~25%的热带水果果实由于保鲜不当而失去商品价值[6]。水果作为日常生活中必不可少的食物,不仅能为人体提供大量的维生素,还可以提供所需的有机酸、糖类等[7]。
1.2 水果采后的成熟衰老机理
相关研究发现,水果一旦收获,其自身的养分积累就会停止,但养分仍会通过呼吸和蒸腾作用消耗掉,这不仅会加速衰老的进程还会造成表皮失水萎蔫及新鲜度的降低[8-10]。此外,乙烯的产生及外界环境(机械损伤、温度、湿度和冷害等)的影响也加速了水果的衰老[11-12]。有研究表明乙烯处理香蕉后,会对香蕉体内的细胞壁代谢产生影响[13]。柿子在采摘后会导致大量内源乙烯的产生,因此,易造成其软化[14]。香蕉和猕猴桃在采后也会出现相同的软化现象[15-17]。由于采后果实的生理生化进程复杂而迅速,所以会严重影响着水果采后的品质和价值。水果采后保鲜技术的发展,对延缓水果采后的成熟和衰老非常重要,也为后续的水果采后保鲜研究奠定了坚实的基础。
2 乙醇处理方式
乙醇具有安全、易得、易挥发、抗菌等特点,是一种绿色环保的保鲜试剂[18-19]。
2.1 乙醇熏蒸处理采后水果
乙醇是一种挥发性极强的无色透明液体,很适合作为熏蒸处理剂应用于水果的采后保鲜。熏蒸的作用机理是采用适当的熏蒸剂在密闭空间内消灭有害生物[20]。乙醇作为熏蒸剂处理水果,其浓度的选择很关键,浓度过低一般会造成保鲜效果不理想,而浓度过高一般会加速果实的成熟衰老。乙醇可以通过适当的浓度处理,对延长水果的货架期有很好的效果。姜璐璐等[21]在25℃下用2 mL/kg的乙醇熏蒸葡萄,结果显示其对采后葡萄的果粒脱落与果梗干褐具有明显的抑制效果,且其品质在采后贮藏12 d内还能较好的维持。宋卤哲等[22]通过500 μL/L乙醇熏蒸处理猕猴桃,发现对猕猴桃的抗氧化酶活性起到一定的作用。杨晓哲等[23]也通过500 μL/L的乙醇熏蒸处理采后的甜樱桃,发现对其货架期的延长也具有一定的作用。姬亚茹等[24]研究不同浓度乙醇熏蒸处理蓝莓,发现1 000 μL/L乙醇熏蒸采摘后的蓝莓能够有效缓解蓝莓果实采摘贮存阶段的腐烂情况,提高蓝莓果实品质。此外,采后的蓝莓、杨梅和枇杷通过乙醇的熏蒸处理后对于货架期的延长均具有明显作用[25-27]。
2.2 乙醇复合处理对采后水果保鲜的应用
不同保鲜剂与乙醇复合处理对采后水果的保鲜作用更佳[28]。研究表明,乙醇复合1-甲基环丙烯处理能够有效保持采后中华寿桃的贮藏期[29]。20%乙醇与1% VC复合处理能够有效维持苹果采后的外观品质[30]。贾慧慧等[31]采用乙醇与热气复合处理采后寿桃,结果表明复合处理能很好地保持寿桃的采后品质。乙醇复合乙烯吸附剂处理采后蓝莓与20%乙醇复合0.5%壳聚糖处理采后葡萄同样具有更佳的保鲜效果[32-33]。相比于单一保鲜剂处理,乙醇与其他保鲜剂复合处理的保鲜效果更佳,这也是乙醇在水果采后保鲜领域上的一种新方式。
3 乙醇处理对水果采后保鲜品质的影响
水果的质量直接影响采后销售。由于水果在采后运输与贮藏过程中,易受到外界条件和自身代谢活性的影响而导致其品质下降,因此,对采后水果的保鲜处理至关重要。大量研究表明乙醇处理能够较好地维持水果采后的外观品质(果实硬度、色泽)和内在品质[超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和过氧化物酶(peroxidase,POD)活性、总可溶性固形物(total soluble solids,TSS)含量、可滴定酸(titrate acid,TA)含量、抗坏血酸(vitamin C,VC含量]。
3.1 乙醇处理对水果采后外观品质的影响
水果采前硬度是影响贮藏的最直接因素,与水果采后货架期的关系密切。相关研究表明,乙醇处理能够保持香蕉果实较高的硬度[34],采后番石榴经过乙醇蒸气处理后,可以保持较高的硬度[35]。此外,采后的鳄梨与鸭梨通过适当的乙醇处理后也能够保持较好的果实形态与硬度[36-37]。李佳格等[38]的研究表明低浓度乙醇处理采后樱桃能够有效地保持其硬度。综上所述,乙醇处理有利于延缓水果采后变软,从而延长水果采后的货架期,不仅如此,对采后果皮的褐变一般也能够具有很好的延缓效果。程顺昌等[39]通过乙醇处理鲜切的苹果可以有效保持色泽的变化,在一定程度上使其褐变现象得到延缓。此外,乙醇处理采后中华猕猴桃[22]、葡萄[40]、鸭梨[37]等水果,不仅在其色泽方面有相同的效果,还减缓了采后保鲜期间的褐变过程。
3.2 乙醇处理对水果采后内在品质的影响
乙醇处理对保持采后水果的新鲜度及品质一般有较好的效果。采后水果经过乙醇处理后,内在品质会发生部分变化,例如对SOD、CAT和POD的酶活性[41]及TSS、TA含量产生影响,因此,对果实衰老的延缓有一定的效果,从而延长货架期。此外,相关研究也表明了乙醇处理采后猕猴桃,其CAT活性得到明显提高[22]。冬枣在采后淀粉水解,TSS含量呈先增加后减少的情况[42]。然而,通过外源乙醇处理采后的薄皮甜瓜[43]、鲜切的苹果[39]、鲜食的葡萄[44]都可以很有效地保持其TSS的含量。此外,蓝莓被乙醇熏蒸处理后,其POD、SOD等酶的活性均有显著的增强效果[45]。草莓通过乙醇熏蒸处理后,增强了其自身的SOD酶活性与CAT酶活性[46]。芒果通过乙醇熏蒸后,在维持其自身的TA含量方面具有很好的效果[47]。综上所述,乙醇处理一般能促进水果采后内在品质的保持,从而能够延缓其衰老的进程。
研究表明,采后的柿子被乙醇复合保鲜处理过后,促进了其体内可溶性单宁转化为不溶性,从而达到了良好的保鲜效果[48]。不仅如此,金光等[49]研究表明乙醇处理对采后柿子的脱涩也具有一定的效果。杨晓哲等[50]通过乙醇熏蒸处理樱桃,发现其能很好地保持果肉的TA含量与VC含量。此外,马华青等[51]采用乙醇熏蒸处理番木瓜结果发现,其能有效保持TSS、TA、VC含量。贾慧慧等[31]通过热空气与乙醇相结合的方式处理中华寿桃,表明其能较好维持果肉的TA含量与VC量,保持其较好的风味,对寿桃的品质有很好的改善作用。
4 乙醇处理对水果采后病虫害的影响
水果在采摘后保鲜的过程中极易受到病虫害的影响而导致其快速衰老腐烂。许多研究表明乙醇处理采后的水果不仅对防治病虫害有缓解效果,且对某些致病真菌的灭杀也起到一定的效果[52]。在控制病害方面,采后柠檬通过乙醇的处理可以有效抑制其表皮一些青霉孢子的产生[53]。不仅如此,通过乙醇浸泡采后葡萄还可以有效缓解灰霉病的发生[54]。Karabulut等[55]通过乙醇浸泡后用薄膜包裹处理采后葡萄,可使灰霉病发病率显著降低。马瑜等[56]通过乙醇复合普鲁兰糖处理采后葡萄,能有效对采后葡萄的灰霉病起到抑制作用。此外,佟世生等[57]通过采用高浓度的乙醇处理从而缓解了苹果虎皮病的产生。在采后柑橘的青霉菌研究中,乙醇可以作为有效的抑制剂,抑制其青霉菌的生长繁殖[58]。也有相关研究表明,在对采后桃的研究中,韩红艳[59]通过乙醇处理采后的桃子同样可以抑制其腐烂病的发生。杨晓哲等[50]通过乙醇熏蒸处理采后的樱桃,能够有效控制灰霉菌的产生,从而有效抑制了灰霉病的产生。Wang等[60]通过乙醇蒸气处理采后枇杷能够对炭疽病起到抑制作用。通过乙醇熏蒸法处理采后杨梅也能够有效抑制绿霉病的发病率[61]。综上所述,水果采后病害能通过乙醇处理从而得到一定的缓解作用。
在控制虫害方面,相关研究表明,采用乙醇蒸气处理采后的苹果可以大大提高苹果淡褐卷蛾幼虫的死亡率[62]。Dentener等[63]在乙醇浸泡采后苹果的研究中也发现同样的效果。STEVEN等[64]的研究发现采用5%的乙醇溶液处理采后的李子能够有效控制虫害的发生。乙醇处理对杀除采后苹果的二斑叶螨也具有非常明显的效果[65]。这些试验都验证了乙醇对于采后水果的虫害作用能达到非常有效的抑制作用,能够在水果贮藏过程中起到很有效的保护作用。
5 前景与展望
乙醇与水果采后保鲜未来的发展密不可分。适量的乙醇处理能够很有效地保持采后水果的外在品质与内在品质,此外,对抑制水果病虫害和延长果实货架期也有一定的作用。然而,采后水果被乙醇处理也有一些缺点。例如,由于乙醇本身具有强挥发性则会导致作用在采后水果的时间相对较短。此外,乙醇处理采后新鲜的水果其浓度一定要适当,否则会导致反作用的效果。相比这些不足之处,乙醇在未来采后保鲜行业中仍然能发挥其巨大的优势,其强大的灭菌效果、安全、用量少、价格实惠、绿色环保等优势,在未来的保鲜领域中可以发挥巨大的作用。通过各种研究也可以发现乙醇复合其他保鲜方式处理采后的水果可以达到更加显著的效果。乙醇处理采后水果的应用研究中还存在着巨大的发展潜能,未来这种绿色保鲜剂能在采后水果应用研究中发挥出更大的优势,目前,通过转录组学与代谢组学进一步揭示乙醇延缓调控采后水果衰老进程的研究较少。因此,对于这方面的深入研究是很有必要的,且在水果采后保鲜领域上具有非常重要的意义。