采后熱處理在果蔬貯藏保鮮應用中的最新研究進展

摘要：隨著消費者對食品安全和環境保護的重視，尋找安全的處理方法來保持果蔬采后品質和控制病蟲害引起人們的廣泛興趣。采后熱處理技術作為無毒的物理處理方法，能夠應用于果蔬的病蟲害防治，改變對逆境的反應，保持水果品質。在進入21世紀后，熱處理受到世界范圍內的廣泛重視，研究和應用發展迅猛，出現了新的技術和理論。綜述了近年來熱處理領域的最新研究進展，包括熱水噴淋(Hotwaterbrushing，HWB)處理、射頻(Radiofrequencies，RF)加熱處理法以及復合熱處理法等對果蔬生理、品質和營養價值的影響及其作用機理。

關鍵詞：果蔬；熱處理；新技術；生理；品質

中圖分類號：S609.3

文獻標識碼：A

文章編號：1009—9980(2009)05—704—06

采后熱處理作為一種無毒無殘留的物理處理方法，能控制多種果蔬的侵染性病害、蟲害，提高抗冷性降低冷害，延緩衰老，保持貯藏品質。從上個世紀90年代開始，熱處理技術受到世界范圍內的廣泛關注，部分已經進入商業化應用。進入21世紀，隨著消費者對食品安全性要求的提高，農藥和化學試劑的使用受到越來越多的限制；同時，隨著世界范圍內有機農業的大發展，尋找安全無毒的采后防蟲抗病處理方法顯得尤為迫切。在這樣的背景下，采后熱處理理論和技術的研究和應用進一步迅猛發展，出現了熱水噴淋(Hotwaterbrushing，HWB)處理、射頻(Ra-diofrequencies，RF)加熱等新型熱處理方法以及多種處理相結合的復合熱處理方法，熱處理對果蔬品質、營養價值的影響及其作用機理也得到了較為深入和廣泛的研究。

1 新型熱處理方法的出現

傳統的熱處理根據其傳熱介質的不同，可以分為熱空氣處理、熱水處理(以熱水浸泡為主)、熱蒸汽處理。熱蒸汽由于處理溫度較高，易造成熱傷害而未有廣泛的研究和應用。熱水浸泡處理傳熱快、溫度高，對果實表面的真菌和幼蟲有很好的殺滅和抑制作用，可以起到防蟲抗病的作用。熱空氣處理溫度相對較低、時間較長。可以用于果蔬病害和蟲害的控制，同時還方便于研究果蔬在高溫下的生理生化變化。近年來，隨著研究的發展和深入，在熱處理家族中還出現了熱水噴淋處理、射頻加熱處理等新型熱處理方法。

1.1 熱水噴淋技術(HWB)

熱水噴淋處理，采用高溫水作為介質，對果蔬進行短時沖洗。是熱水處理的一種全新應用方式。這種新型的熱水處理方式，由于其短時高溫的特點引起許多學者的關注。如圖1所示。果蔬產品經軟毛刷傳送帶被送至噴淋裝置下，首先是被非循環使用的室溫水處理約10s，以清除掉果蔬表面的泥土、殺菌劑和真菌孢子；然后進入一定壓力的高溫水(50～70℃)處理階段，時間大約為10～25s，進行熱水噴淋處理。由于從產品表面沖洗下來的微生物在高溫水中難以生存，所以這部分熱水常循環使用。最后，果實經強制通風晾干除去果蔬表面水分。

研究發現柚子果實經過60℃30sHWB處理后，能起到清潔、滅菌、提高抗冷性、減少冷害的作用；進一步研究發現，經過60℃20HWB處理的柚子Na⁺／H⁺／逆向轉運基因(cNHXl)合成量出現短暫的升高，其mRNA水平在冷藏過程中顯著增加。同時，該處理還能減少由指狀青霉引發的腐爛，提高幾丁質酶和B－1，3－葡聚糖酶的合成，提高誘導抗病能力。在甜瓜、有機柑橘、草莓等的研究中發現，HWB處理能降低果實表面的微生物數量；使果蠟平滑并覆蓋或密封表面的氣孔或裂紋，這些都是潛在的病原菌入侵位點；且合適的處理并不會造成外表的損傷、沒有影響其內部品質。Lichter等認為HWB處理能代替S02熏蒸處理，降低荔枝的PPO(多酚氧化酶)活性，維持果實花青素質量分數和紅色期。避免果實褐變。對金冠蘋果的研究發現，55℃15sHWB能降低果實的乙烯和呼吸速率、延緩顏色變化等后熟進程，同時有效地控制果實的青霉病；雖然同38℃4d熱空氣處理的效果一樣，但該處理更適合商業化。Dimitris等也發現HWB能減少仙人球果實的失水和銹棕色斑點病發生率，認為該處理稍加改進即可適用于商業化。目前。熱水噴淋處理在以色列等農業發達國家已經進入商業化應用。我國現有的果蔬采后商業化處理生產線上均有水噴淋清潔程序，只要加以一定的改進，就可以實現熱水噴淋處理，提高果實的貯藏品質、減少腐爛損失。

1.2 射頻加熱技術(RF)

射頻加熱技術也是近年來采后熱處理研究領域出現的新方法之一。它是通過射頻發生器形成的電磁波與電介質材料(水果、昆蟲等含水生物體)相互作用產生熱量，實現升溫加熱。傳統的熱水或者熱空氣處理是以水或空氣為傳熱介質。通過水果的表面傳熱，傳熱和升溫速度較慢。射頻加熱法能避免傳統熱處理的局限性，提高果實內部的加熱速度。如采用27MHz、12kW的射頻加熱處理核桃，升溫速率可以達到5～6℃·min^-1；且果實內部的水分與升溫速率成線形關系，水分越多升溫越快。同時，射頻是一種非離子化輻射技術，它產生的能量不會使水分子離子化，不同于X-射線或伽馬射線產生的高能量能改變分子結構，因此它是一種能被消費者接受的安全處理方法。

植物檢疫是新鮮果蔬出入境的重要環節。過去，常用溴化甲烷熏蒸處理來殺滅果實上的昆蟲。但是，該化學試劑的使用會對環境和食品安全產生一定的影響。傳統的熱水處理能夠起到一定的殺蟲作用，但是很難達到殺死率99.9968％的安全標準。射頻加熱技術有望能夠達到這一技術標準，且不會影響果實品質。成為植物檢疫的新選擇。通過RF加熱核桃果實到55℃或更高的溫度，能100％殺死臍橙螟(Amyeloistransitella)幼蟲；同時該處理不會影響核桃的過氧化值和游離脂肪酸質量分數，不影響其品質。櫻桃果實用RF技術加熱到53℃或54℃能100％的殺死內蠹蛾(Cydiapomonella[L.])幼蟲，同時不影響果實的顏色、腐爛和枯萎。Tiwari等采用水協助下的RF處理能殺死Fuyu甜柿上的墨西哥果蠅(Anastrephaludens)，且對果實品質無顯著的副作用。Wang等發現合適的RF處理能殺滅蘋果上的內蠹蛾，且能很好的控制果實的品質。Birla等發現RF處理能殺滅柑橘果實上的地中海果蠅(Ceratitiscapitata)；進一步分析發現該處理顯著的影響了果實揮發性物質的指紋圖譜，但未影響其他品質指標。但是，RF處理也會使櫻桃出現少許的果皮褐變、表皮凹陷；甜柿的花萼發生輕微褐變等不良現象。今后RF技術的研究需要在考慮對蟲害高致死率的同時，盡量避免對果實品質的不利影響。

但是，射頻加熱對果蔬上的作用是復雜的，RF導致的非均勻加熱極大的限制了該技術的商業化應用。果實的大小、幾何形狀和介電特性等特點影響到果實加熱的均勻性。如：果實的果皮果肉介電特性不同。極大影響RF加熱；核桃在27mHz，6kW／12kWRF作用下，垂直方向上的溫度比水平方向上要高7.4℃。Birla等的研究表明，通過將果實浸入水中，且保持旋轉和移動，才能夠顯著提高果實加熱的均勻性。Wang等舊則認為小水果比大水果表現出對RF處理的更大適應性。可見，RF技術在果蔬采后商業化處理中的應用還有很長的一段路要走。

2 復合熱處理技術

盡管熱處理具有較多的優勢，但是熱處理同其他處理一樣本身也存在一些不足之處，即使是新出現的熱處理技術也是如此。熱處理溫度過高或者時間過長帶來高能耗、或者給果蔬帶來熱傷害等。近年來。隨著采后熱處理在果蔬保鮮領域研究的不斷發展和深入，熱處理和其他一種或多種處理相結合的復合熱處理方法受到越來越多的重視。將48℃熱空氣處理與8kJ·m^-2UV-C復合處理花椰菜，延緩黃化和葉綠索的降解，延緩了20℃貯藏的花椰菜的衰老。將熱空氣或熱水處理與拮抗菌Rhodotorulaglutinis復合處理，控制梨果實的青霉病和根霉病，該復合技術完全能夠代替殺菌劑的使用。靜瑋等將HWB處理與羅倫隱球酵母相結合，比單一處理能更好地降低櫻桃果實的青霉病和灰霉病的發生和發展，該復合處理未顯著影響果實的品質。水輔助的射頻加熱方法也可看作是一種復合熱處理，減輕單獨射頻加熱處理時加熱不均勻的現象。屠康等綜述了熱處理與生物拮抗復合、與紫外照射復合、與鈣處理復合、與1-甲基環丙烯(1-MCP)復合以及與化學藥物復合等處理方法。這些復合處理方法可以提高單一處理的效果，起到增效的作用；或者克服熱處理的不足缺點；或者降低熱處理的強度，減少熱傷害和能源的損耗；或者通過熱處理與殺真菌劑的復合使用來減少化學藥物的使用，保證食品安全。

3 熱處理對果蔬某些生理和品質指標的影響

3.1 熱處理對果蔬乙烯釋放的影響

乙烯能調控植物的很多生理代謝過程。在果蔬采后的貯藏過程中，乙烯會誘導產生一系列的消極影響，如衰老、過熟、品質下降、增加病原菌的易感性、生理失調等。桃、椰菜等果蔬在高溫熱空氣處理的過程中，乙烯釋放受抑制，甚至無法檢出。Budde等認為，熱空氣處理對桃果實品質的有利影響就是由于該處理對乙烯釋放的暫時性抑制造成的。過去的研究表明，高溫下ACC氧化酶(ACO)對熱更敏感，ACOmRNA下降，導致蛋白質合成停止，從而降低乙烯釋放量。但是。Suzuki等認為高溫抑制椰菜的乙烯釋放是由于高溫對BO-ACSl基因表達的抑制，從而抑制了ACC合成酶(ACS)的活性。在本課題組的研究中發現，高溫熱處理會顯著抑制嘎拉蘋果的乙烯釋放，但是在高溫處理的前期會顯著提高紅富士蘋果的乙烯釋放，具體機理有待進一步研究。可見。熱處理對果蔬乙烯的影響及其作用機理受物種、品種及成熟度等多種因素的影響，今后需要廣泛深入的研究。

3.2 熱處理對果蔬冷害和細胞膜透性的影響

合適的熱處理技術和方法能提高多種果蔬的抗冷性，減輕冷害。熱處理提高胡椒、石榴等果實的抗冷性與刺激多胺的合成有關。熱處理還能影響超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)等抗氧化酶的活性，影響細胞膜中脂肪酸飽和度，降低細胞膜的透性，從而提高果實的抗冷性。Promyou等具體闡述了熱水處理對香蕉皮中細胞膜脂肪酸組成的影響，與對照相比，熱處理阻止了硬脂酸和beheric酸的上升、減少了亞麻酸，從而阻止飽和脂肪酸的上升。將不飽和脂肪酸的變化趨勢由下降改為上升，提高不飽和脂肪酸／飽和脂肪酸的比例，提高果實的抗冷性。

3.3 熱處理對果蔬質地和細胞壁物質的影響

質地是水果、蔬菜最主要的品質特征之一。影響果蔬的質地因素很多，包括：細胞膨脹力的下降、細胞膜組分的變化、淀粉的降解、細胞壁結構的變化。尤其是細胞壁組分的變化是最重要的因素。熱處理對果蔬質地的影響一直有很多的研究。采后熱處理能延緩嘎拉、金冠蘋果的后熟軟化，維持較高的硬度和脆度。但對紅富士蘋果的質地未有顯著影響。邵興鋒等發現熱處理延緩嘎拉蘋果的軟化與減少碳酸鈉溶性果膠的下降和水溶性果膠質量分數的上升有關。熱空氣處理能降低草莓果實半乳糖醛酸酶(PG)、β-半乳糖苷酶活性，提高了果膠甲酯酶(PE)的活性，延緩了細胞壁的降解，使處理組果實保持了較高的非水溶性果膠和較低質量分數的H₂O果膠；同時熱處理還降低了草莓葡聚糖酶、β-木糖苷酶的活性，延緩半纖維素的降解。

3.4 熱處理對果蔬色澤的影響

果蔬的外觀顏色是其重要的品質指標。不同的熱處理條件對同一種果蔬顏色的影響不同。37℃熱空氣處理青花菜能加速其黃化，而48℃處理則能顯著延緩青花菜的黃化和葉綠素的降解。分析認為可能是由于高溫的熱處理(50℃2h)抑制葉綠素降解酶與葉綠素降解過氧化物酶的活性。除了對葉綠素的影響外，熱處理還能影響果皮中花青素的合成。在草莓、櫻桃番茄、白蘆筍的研究上發現，合適的熱處理能降低苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性，減少花青素的積累，從而延緩果實變色。另外，HWB處理能降低荔枝的PPO活性，避免果實褐變。

3.5 熱處理對果蔬營養成分和抗氧化能力的影響

近年來，熱處理對果蔬品質的影響已經不再局限于對質地、糖、酸、顏色的影響，熱處理如何影響果蔬的抗氧化能力、營養物質和功能成分的變化是近年來研究的一大熱點。正確合理的熱處理能增加草莓、青花菜、石榴等果蔬的抗氧化能力，食用此類果蔬有利于人體健康；Mirdehghan等發現熱處理提高石榴的抗氧化能力首先與提高總酚質量分數有關，另外還與提高抗壞血酸和花青素質量分數有關。草莓經45℃3h熱空氣處理能在貯藏過程中保持高抗氧化能力、提高APX(抗壞血酸過氧化物酶)、SOD活性，降低過氧化氫質量分數，減少自由基的產生和對果實的損傷。Shigenaga等認為熱處理提高青花菜花蕾過氧化氫質量分數，能加速抗壞血酸一谷胱甘肽循環，減緩抗壞血酸和谷胱甘肽在貯藏過程中的下降，提高胞液APX(抗壞血酸過氧化物酶)活性，抑制衰老進程。

3.6 熱處理對果蔬侵染性病害的影響

熱處理用于采后侵染性病害的防治已經在多種果蔬的研究中得到證實，部分研究認為熱處理單獨或與其他處理復合能夠完全代替化學殺菌劑的使用，較好的控制果蔬病害的發生和發展。采后熱處理控制果蔬貯期侵染性病害的作用機理包括2個方面：一方面是熱處理可以直接作用于病原菌，抑制其生長或直接殺死，從而減輕病害；另一方面，熱處理還能間接的作用于果實自身的生理生化反應，提高果實的抗病能力。Nafussi等認為，熱水浸泡處理阻止檸檬果實病害的發生，一方面是熱對病原菌孢子短暫的抑制，另一方面也誘導果皮形成抗病系統。

病原菌是導致果蔬腐爛發生的主要原因。熱處理對病原菌活性和數量的影響一直有大量的研究。孢子的空氣濕度、接種時間、接種濃度等直接影響熱處理的作用效果。但是，熱處理對果蔬自身抗病防御體系的影響一直以來研究較少。PAL(苯丙氨酸解胺酶)是苯丙氨酸代謝途徑中的關鍵酶，與酚類、木質素等物質的合成有關。木質素能在傷口附近形成物理的屏障，阻止病原菌的入侵，增加果實的抗病能力。采后熱處理能提高香蕉、杧果果皮中PAL活性。熱處理也能提高蘋果的貯藏中后期的PAL、POD活性和木質素、總酚質量分數，提高果實自身抗病能力。Pavoncello等發現熱水噴淋處理能增加葡萄柚β－1，3－葡聚糖酶、幾丁質酶的合成，這2種酶是關鍵的病程相關蛋白。從目前的文獻報道來看，熱處理對果蔬抗病防御體系，尤其是誘導抗病防御的體系研究較少。復合熱處理對果蔬病害的控制機理更是未見相關報道。

總之，隨著人們對食品安全的重視和渴求，熱處理技術在果蔬采后貯藏保鮮上還會得到更廣泛的應用。尤其是熱水噴淋處理技術，由于快捷方便、安全無毒，必將會在更廣泛的范圍內進行商業化應用。射頻加熱技術也會克服其加熱不均勻的缺點，早日實現商業化。復合熱處理技術將不斷的向高效、可行、易操作的方向發展。同時，熱處理對果蔬乙烯代謝的影響及其分子生物學機制、熱處理對果蔬抗氧化能力和營養成分的影響和熱處理對果蔬自身抗病防御體系等的研究還有待進一步研究，深入揭示熱處理對果蔬的影響及其作用機理，才能更好的指導我們選擇合適的熱處理技術和工藝條件，推進熱處理技術的商業化應用。