運輸振動損傷及其對果實采后生理特性與品質(zhì)影響的研究進展

蔣 寶

(渭南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714026)

運輸振動損傷及其對果實采后生理特性與品質(zhì)影響的研究進展

蔣 寶

(渭南職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714026)

運輸振動是水果在貯運環(huán)節(jié)中產(chǎn)生機械損傷，并導(dǎo)致品質(zhì)下降的重要原因。文章在分析運輸過程中車輛振動情況及影響因素的基礎(chǔ)上，重點綜述了卡車運輸振動對果實采后生理特性和品質(zhì)影響研究取得的最新進展，為降低果實的運輸振動損傷提供研究依據(jù)和參考。

水果；運輸振動；機械損傷；生理特性；品質(zhì)

水果從采收到銷售的整個流通環(huán)節(jié)都需要進行運輸。目前中國水果以公路運輸為主。由于中國東西和南北間的空間跨度較大，水果在運輸過程中要經(jīng)歷長時間的運輸振動，這種運輸振動會降低果實的品質(zhì)，對于硬脆多汁的果實問題尤為突出。據(jù)估計，由于運輸過程中機械損傷造成果蔬采后損失率達25%～45%[1-2]，嚴(yán)重影響其經(jīng)濟效益[3]。通常認(rèn)為卡車的運輸振動是造成果實機械損傷(擦傷和碰傷)的主要原因[4-6]。運輸振動對果實造成的直接機械損傷，嚴(yán)重地影響水果的外觀，同時引起果實振動后的組織流變特性發(fā)生變化繼而造成水果在儲藏過程中產(chǎn)生延遲損傷[7-9]。近年來，國內(nèi)外學(xué)者圍繞著果實運輸振動及振動損傷對其品質(zhì)的影響開展了相關(guān)的研究，筆者在收集相關(guān)文獻報道的基礎(chǔ)上，就果實運輸振動損傷及對其采后生理特性和品質(zhì)影響的研究現(xiàn)狀進行綜述，以期為降低運輸振動對果實造成的損傷提供研究依據(jù)和參考。

1 運輸過程中車輛的振動情況

水果運輸過程中，由于行駛速度和道路狀況等因素，車輛通常會發(fā)生前后方向、上下、左右同時振動的現(xiàn)象。其中，卡車車廂的垂直振動(上下振動)是導(dǎo)致果實運輸過程中產(chǎn)生機械損傷的主要原因，而水平振動(前后方向、左右振動)的影響要遠(yuǎn)小于垂直振動[10]。Pierce等[11]指出不同懸掛類型的卡車在運輸過程中的振動是不同的，鋼片彈簧懸架的半掛車振動強度要強于氣體懸架的半掛車，而中國用于水果運輸?shù)目ㄜ嚨膽壹茴愋椭饕卿撈瑥椈蓱壹堋?/p>

目前，國內(nèi)外學(xué)者[1, 12-13]對于水果振動損傷的研究多以利用振動模型裝置的手段為主，即將水果樣品置于振動試驗臺上，通過對相關(guān)振動參數(shù)(例如，振動加速度、振動頻率和振幅等)的設(shè)置來進行研究。由于通過模擬裝置的手段進行研究有一定的局限性，所以也有部分學(xué)者[14-16]通過對室外卡車運輸真實過程的模擬來研究該問題。表1列舉了部分學(xué)者的研究結(jié)果。

2 影響果實振動損傷的主要因素

在卡車運輸過程中，影響水果振動損傷程度的因素有多種。按照來源不同，可以分為三類：第一類是運輸前，即被運輸水果在采收前因果實的品種、硬度和成熟度等因素的不同，對果實振動損傷造成的差異；第二類是卡車本身，即因運輸水果所使用卡車的懸架類型、卡車載重及輪軸數(shù)量不同所導(dǎo)致果實振動損傷的差異；第三類為其它因素，包括許多不確定因素，例如水果的包裝技術(shù)(包括包裝材料和包裝方式)、運輸時間(或運輸距離)、路面狀況(包括高速公路、1～3級公路及鄉(xiāng)村土路等)、水果在車廂中被碼放的位置(包括車廂前部、尾部、上層和下層)以及運輸速度等。并且，在水果的實際運輸過程中，通常是多因素共同作用于水果的振動損傷，至于不同因素間是否彼此間存在聯(lián)系，目前還尚不清楚。此外，上述因素對果實振動損傷的影響作用是間接的，主要是通過改變卡車的振動頻率、振動加速度及振幅等來最終影響果實的振動損傷。長期以來，國內(nèi)外學(xué)者們主要圍繞著第三類影響因素做了大量研究，表2列舉了部分文獻中關(guān)于影響振動損傷試驗的因素。

3 運輸振動對果實采后生理特性和品質(zhì)的影響

振動損傷能誘發(fā)果實產(chǎn)生一系列的生理生化異常，進而使果實衰老速度加快，營養(yǎng)品質(zhì)迅速下降，腐爛增加，導(dǎo)致果實品質(zhì)和耐貯性下降。

3.1 運輸振動對果實采后生理特性的影響

3.1.1 呼吸作用 果實采收以后，呼吸作用便成為其新陳代謝的主導(dǎo)過程，而振動脅迫會影響果實采后的呼吸作用。杏果實在振動過程中，其呼吸速率明顯加快，且呼吸高峰提前出現(xiàn)[31]。在獼猴桃[32]、哈密瓜[33]和蘋果[34]等多種水果中也有類似現(xiàn)象。其原因可能是果實會通過提高呼吸速率來防御逆境，而呼吸速率過高不僅會導(dǎo)致活性氧自由基增加，對細(xì)胞膜造成氧化傷害，而且還會加速果實中營養(yǎng)物質(zhì)的損耗，降低果實質(zhì)量，加快果實成熟衰老[35-36]。

3.1.2 乙烯 乙烯生成速率的變化是果實對振動脅迫的一種應(yīng)激反應(yīng)，這種應(yīng)激反應(yīng)會造成兩種結(jié)果，首先是激發(fā)相應(yīng)的保護機制，使乙烯合成速率先減慢，從而抵抗振動脅迫對衰老的促進作用；然后是啟動某些衰老機制。隨著果實貯藏期的延長，脅迫果實的乙烯生成速率開始加快，說明振動脅迫誘導(dǎo)的抗衰老保護機制的作用逐漸減弱最后消失，隨著衰老機制的作用不斷增強，果實的衰老進程加速[37]。杏果實在經(jīng)過振動處理后，其內(nèi)源乙烯生成速率呈先下降后上升的趨勢，并且受振動脅迫后果實的乙烯生成速率明顯高于對照果實[31, 38]。類似的結(jié)果在蘋果[34]、葡萄[39]上也被證實。

3.1.3 相對電導(dǎo)率和丙二醛 果實細(xì)胞質(zhì)膜受損傷后導(dǎo)致細(xì)胞液的大量滲漏是機械損傷最為典型的生理傷害之一。一般用組織相對電導(dǎo)率的變化來反映細(xì)胞液的滲透情況。運輸振動能引起組織相對電導(dǎo)率的增加。受振動脅迫的哈密瓜在整個貯藏期都有較高的相對電導(dǎo)率[33]。類似結(jié)果在梨[28]、杏[31]等果實的研究中也有發(fā)現(xiàn)。

表1 車輛振動情況

表2 影響振動損傷因素

丙二醛(MDA)作為植物組織中質(zhì)膜氧化程度的標(biāo)志，其含量的變化通常與相對電導(dǎo)率變化同步。因為隨著果實細(xì)胞膜透性的破壞，果實組織的相對電導(dǎo)率上升，且由外向內(nèi)，作為膜脂過氧化產(chǎn)物的MDA含量也隨之增加。對振動脅迫的獼猴桃[32]、杏[40]的研究證明了這個結(jié)論。

3.1.4 植物酶系統(tǒng) 在植物細(xì)胞中，SOD(超氧化物岐化酶)、POD(過氧化物酶)、CAT(過氧化氫酶)、LOX(脂氧合酶)及PPO(多酚氧化酶)等酶與果實衰老，以及減輕脂質(zhì)氧化和維持細(xì)胞膜完整性密切相關(guān)[41-42]。植物在逆境或衰老過程中，組織內(nèi)酶活性會發(fā)生變化。哈密瓜在整個貯藏期間，受振動脅迫果實中SOD、POD和CAT酶的活性相對較低，表明振動脅迫可以通過抑制果實SOD、POD和CAT酶的活性來促進果實的衰老變質(zhì)[24]。在逆境條件下，植物會產(chǎn)生活性氧自由基來激發(fā)防御系統(tǒng)抵抗逆境，但過量的活性氧自由基能使細(xì)胞膜氧化，SOD和CAT可以將活性氧自由基轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，POD可以清除過氧化物，抑制脂質(zhì)氧化，保護細(xì)胞膜。由于振動脅迫降低了抗氧化酶活性，使得細(xì)胞膜加速氧化，從而加快了果實的衰老變質(zhì)。對獼猴桃和杏果實的研究表明，隨著振動頻率的增加和振動時間的延長，LOX和PPO活性呈增加趨勢[32, 40]，說明振動脅迫使果實細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)遭到破壞后，相關(guān)酶和多酚類物質(zhì)可能會發(fā)生氧化生成醌，醌類物質(zhì)在有氧條件下可使果實發(fā)生褐變，而褐變則是果實成熟衰老的重要指標(biāo)之一[40]。

3.2 運輸振動對果實品質(zhì)的影響

3.2.1 硬度 硬度是衡量果實采后品質(zhì)的重要指標(biāo)。受振動脅迫的梨[14]、獼猴桃[32]、哈密瓜[33]、蘋果[34]及杏[38]等果實的硬度下降幅度不同程度地高于對照，振動脅迫縮短了其貨架壽命。運輸振動導(dǎo)致的機械損傷與運輸后果實硬度變化之間關(guān)系還不太清楚。Miller等[43]認(rèn)為振動脅迫引起的有關(guān)降解細(xì)胞壁酶活性增加是造成果實軟化的原因，振動脅迫誘導(dǎo)乙烯生成速率加快同樣可引起軟化加速。

3.2.2 可溶性固形物和總酸 可溶性固形物是果實中一種主要的營養(yǎng)物質(zhì)，其含量是評價果實品質(zhì)的重要指標(biāo)，總酸含量影響果實的口感。通常把糖酸比值作為衡量果實品質(zhì)的指標(biāo)。對杏果實研究表明，振動脅迫會增加杏果實可溶性固形物含量，且可溶性固形物含量隨著振動脅迫時間的延長而上升[31, 38]；而在梨[44]和蘋果[34]上，振動脅迫使果實可溶性固形物含量呈上升—下降—上升的反復(fù)變化趨勢。除果實本身因素外，上述研究結(jié)果的不同也可能是由于試驗過程中振動強度不同所造成，當(dāng)振動強度較低時，振動脅迫對大分子碳水化合物的降解有一定的促進作用，當(dāng)振動強度達到一定程度后，果實呼吸迅速加快，隨著大量的營養(yǎng)物質(zhì)被逐漸消耗，果實的可溶性固形物含量快速降低。此外，振動脅迫顯著地降低了梨[44]和杏[38]果實中總酸含量，且振動時間越長，總酸含量降低幅度越大，說明振動脅迫會降低果實的風(fēng)味品質(zhì)。

3.2.3 VCVC又稱抗壞血酸，它是果實中重要的營養(yǎng)物質(zhì)[45]。振動脅迫后哈密瓜[31]和杏果實[33]在貯藏期其VC含量較對照下降明顯，且振動時間越長，VC含量下降越多。VC作為一種非酶性抗氧化劑，對果肉褐變起到快速保護作用。隨著果肉中其含量的下降，這種保護作用會減弱。

3.2.4 總酚 酚類物質(zhì)是植物體中重要的次生代謝物質(zhì)，與果實品質(zhì)，尤其是果實抗氧化能力關(guān)系密切[33, 46]。振動脅迫降低了哈密瓜總酚含量，表明振動可能會降低果實抗氧化能力；Fischer等[39]對葡萄果實的研究表明，經(jīng)振動脅迫處理后果實褐變明顯；對梨的研究[28]也獲得了類似的結(jié)果。這可能是經(jīng)振動脅迫處理后果皮中酚類物質(zhì)迅速被氧化所致。

4 結(jié)語與展望

運輸振動損傷對果實品質(zhì)造成的影響不可忽視。過去20多年，國內(nèi)外學(xué)者就運輸振動與果實品質(zhì)關(guān)系的研究取得了一定的成果，但是還存在一些尚待研究的內(nèi)容，主要集中在：① 通過室內(nèi)模擬運輸振動來研究果實的振動損傷具有諸多優(yōu)點，但也存在一定局限性，需要進一步克服該研究手段存在的局限性；② 振動損傷對果實營養(yǎng)和風(fēng)味品質(zhì)的影響有待于深入的研究；③ 目前用于評價果實品質(zhì)變化的指標(biāo)多為有損檢測，無損檢測方法需要進一步開發(fā)；④ 為了加強對于振動損傷檢測結(jié)果的可追溯性和便于不同研究者彼此間比較研究結(jié)果，應(yīng)該進一步提高檢測手段和分析技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化程度。

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Research progress on transport vibration damage and effects of fruits on its postharvest physiology characteristics and quality

JIANG Bao

(Weinan Vocational & Technical College, Weinan, Shaanxi 714026, China)

In our country, truck transport vibration is the important reason which leads to mechanical damage and quality decreased of fruits during storage and transportation. This paper was on the basis of the analysis of the vehicle vibration in the process of truck transportation, and influencing factors, focused on the latest process in effects of transport vibration on postharvest physiology properties and quality of fruits, providing a basis and reference for the reduced transport vibration damage of fruits.

fruit; transport vibration; mechanical damage; physiology property; quality

10.13652/j.issn.1003-5788.2016.12.045

陜西省科技發(fā)展研究計劃項目(編號：2015KJXX-98)；渭南市科技發(fā)展研究計劃項目(編號：2015KYJ-4-3)

蔣寶(1981-)，男，渭南職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，博士。E-mail:treebaojiang@163.com

2016—10—11