甜櫻桃采后保鮮技術的研究進展

李國琴，武晉海，朱洪梅，杜俊杰，額日赫木，許國帥，李桂峰*

（1.山西師范大學食品科學學院，山西臨汾041004；2.臨汾市綜合檢驗檢測中心，山西臨汾041000）

櫻桃為薔薇科櫻桃屬，主要包括甜櫻桃（Prunus avium L.）（又稱大櫻桃、歐洲甜櫻桃）、酸櫻桃（Prunus ceraus L.）和地櫻桃（Prunus fruticose Pall.）。酸櫻桃主要用于加工制品，而甜櫻桃在鮮果市場中廣受歡迎。甜櫻桃來源于歐洲和西亞，目前已在全世界廣泛種植[1]。根據聯合國糧食及農業組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）統計數據可知，目前全球甜櫻桃產量逾233萬噸，我國產量約為4.2萬噸。甜櫻桃果大、色澤鮮艷、酸甜可口，富含維生素C（vitamin C，VC）和酚類物質（如酚酸、類黃酮和花青素），但在鮮果市場的供給鏈中比較難保存，因此需要較高成本來保持水果的高品質，價格相對較高。國內甜櫻桃一般20元/kg～50元/kg，進口甜櫻桃一般 100元/kg～300元/kg。

從田間到餐桌，甜櫻桃品質存在多種問題，如失水、裂果、腐爛、機械損傷和褐變等[2]。在貯藏期間相對濕度達不到甜櫻桃的最佳條件（90%～95%），則會引起果實失水從而導致品質下降[3]。若甜櫻桃在成熟期雨水過多，則會引起裂果[2]。果實腐爛是影響甜櫻桃品質下降的主要原因，采后甜櫻桃果實硬度低且易衰老軟化，極易受到外界的機械損傷。果實表皮和果梗表面含有大量的真菌（如擴展青霉菌、灰疽菌和褐腐病菌等），一旦物理屏障受到破壞，微生物快速繁殖，果實就會腐敗變質。由此可見，控制微生物、減少機械損傷、增加果實硬度或者延緩果實衰老軟化對維持果實品質和延長貨架期可能會有效果。本文主要根據近五年國內外的研究報道，從物理、化學和生物三方面展開對甜櫻桃保鮮技術的闡述。

1 物理保鮮

1.1 低溫冷藏

常溫下甜櫻桃貨架期一般能維持5 d～7 d。低溫主要是通過抑制相關酶活性和降低呼吸強度減緩果實衰老，目前普遍認為甜櫻桃冷藏的適宜溫度為-1℃～1℃。Zhao等[4]發現相比0℃和5℃冷藏，將貯藏溫度控制在接近生物冰點對甜櫻桃的保鮮效果更佳，但每個品種的生物冰點不同。目前國外成熟的甜櫻桃冷鏈物流技術可以保證甜櫻桃從采后到銷售均處于5℃以下，有研究發現一氧化氮可提高甜櫻桃的冷藏品質[5]。雖然冷鏈中冷庫的相對濕度很難達到甜櫻桃保鮮的最佳要求，但它仍是受到普遍認可和廣泛應用的保鮮方法之一。我國缺乏冷鏈設施還無法保證鮮果的全程冷鏈，但有研究發現緩慢升溫的出庫方式對于甜櫻桃低溫貯藏的品質有積極效果[6]。

1.2 冷激處理

冷激處理一般是對采后果蔬進行短時低溫處理，通過冷脅迫誘發果蔬自身的生理抗性，從而達到保鮮的物理方法，常使用冷庫、冷水和壓差3種預冷方式。冷水預冷可以將甜櫻桃在6 min迅速降溫，但研究發現這種處理對不同品種的保鮮效果并不一致[7-8]。采用1℃冷水預冷“Ambrunés”櫻桃6 min會增加果實腐敗率[7]，但0℃冷水（即冰水混合物）冷激10 min可延緩“薩米脫”櫻桃品質下降[8]。冷庫預冷降低果實溫度的速度相對較慢，有研究發現0℃冷庫預冷對“美早”櫻桃保鮮效果不如0℃冷水預冷的保鮮效果，貨架期縮短2 d～3 d[9]。美國、智利等國家早已把預冷作為甜櫻桃商品化處理的重要環節，因此國外櫻桃的商品化操作步驟一般經采摘、預冷、分級、貯藏保鮮和包裝5個環節[10]，但在我國很多地方將此步驟省略[9]。

1.3 氣調貯藏

氣調貯藏被認為是果蔬保鮮效果較佳的方法，常分為自發氣調（modified atmosphere，MA）和人工氣調（controlled atmosphere，CA）。MA是果蔬自身在包裝容器內進行呼吸作用，形成低濃度氧氣（oxygen，O2）和高濃度二氧化碳（carbon dioxide，CO2）的環境，而 CA 是一次性充入理想比例的2種或3種氣體，快速建立起有利于保鮮貯藏的氣調環境。MA可有效延長“0900 Ziraat”櫻桃貨架期和降低壞果率[11]。相比MA，CA可以更好地提高“砂蜜豆”櫻桃在冷藏期的品質和延長貨架期[12]。甜櫻桃本身對CO2有較強的忍耐力，當CO2濃度為20%和O2濃度大于等于7%時，可有效降低壞果率，不影響其它品質[13-14]；在CO2濃度為10%～20%和O2濃度為 3%～8%時，甜櫻桃能夠保存 40 d～50 d[15]；當CO2濃度為10%和O2濃度低于1.5%時，甜櫻桃會產生厭氧乙醇氣味[14，16]。有研究發現將氬氣（argon，Ar2）和CA 結合（Ar2∶O2∶CO2=85∶5∶10，體積比）可以有效提高“拉賓斯”櫻桃的品質[17]。除此之外，包裝材料對氣體的選擇滲透可以直接影響內部氣體的比例，進而影響果實的呼吸作用、代謝和衰老等。新型包裝材料如淀粉復合膜[15]、防霧膜[18]和添加薄荷精油的聚乳酸活性抗菌膜[19]對果實保鮮有積極效果。不同品牌的紙箱內襯薄膜袋對氣體滲透量不同時，對甜櫻桃的保鮮效果有顯著區別，Wang等[16]的研究結果表明，保鮮效果最好的紙箱內襯薄膜袋可以將O2和CO2的濃度控制在6.5%～7.5%和8%～10%范圍，從而顯著減少VC損失和脂質過氧化，有效維持果實風味。姜齊永等[20]通過調節薄膜面積、薄膜厚度及產品量改變袋內氣體比例，可以達到對“紅燈”櫻桃的理想保鮮效果。不同類型的包裝箱對果實品質影響顯著，增強除濕型保鮮紙箱比普通功效型保鮮紙箱和普通紙箱對“美早”櫻桃的保鮮效果好[21]，它能有效增強果實硬度，減少果實腐爛率，減少可溶性固形物和VC損失，將貨架期從6 d延長至9 d。

1.4 輻照

輻照（電子束、γ-射線和X射線等）可有效殺滅微生物，是一種常見的冷殺菌方式。代守鑫等[22]發現2.31 kGy和2.41 kGy電子束輻射處理的甜櫻桃在0℃冷庫的貯藏期可延長30 d～45 d，但是減少了花青素、總酚、可溶性固形物和總糖含量，與高劑量（1.5 kGy和2.25 kGy）的 γ-輻射相比，低劑量的 γ-輻射（0.75 kGy）可顯著降低“瑪瑙紅”櫻桃的果實腐敗[23]。田竹希等[23]還發現短波紫外線（ultraviolet C，UV-C）比 γ-射線對甜櫻桃的保鮮效果好。不同劑量的UV-C對果實品質影響不同，低劑量的UV-C照射（1.37 kJ/m2）延緩“瑪瑙紅”櫻桃好果率下降的效果比高劑量的UV-C照射（2.05 kJ/m2和 2.74 kJ/m2）好[23]。中波紫外線（ultraviolet B，UV-B）也可以有效維持甜櫻桃的品質，但在提高酚類物質含量和抗氧化活性方面的效果弱于UV-C[24-25]。不同品種的甜櫻桃對輻照劑量和輻照時間的耐受度不同，每個國家對輻照產品的限量標準也不同。結合這方面的信息，應用輻照技術對甜櫻桃進行保鮮的研究探索，可為產業化應用提供堅實的理論指導。

1.5 其它

熱激處理具有操作簡單、易實現等特點，是采后水果殺菌的常用手段之一。有研究表明，42℃水浸泡10 min[26]或60℃熱水噴淋20 s[27]可抑制果實褐變、降低腐爛率，但不影響其它品質指標。使用44℃熱空氣處理114 min可有效抑制青霉病，維持果實品質[28]。然而，將“Ambrunés”櫻桃在50℃水浸泡2 min后置于低溫0℃貯藏10 d后轉移至20℃貯藏，卻加速果實成熟使其貨架期縮短[7]。可能由于熱激對甜櫻桃的保鮮效果不一致，近五年來關于甜櫻桃保鮮在這方面的研究上鮮少報道。姚瑞琪等[29]發現不同壓力（20、40、60 kPa，每 12 h抽真空維持壓力穩定）均可延長“拉賓斯”大櫻桃在0℃冷庫的貯藏時間，壓力越小對櫻桃的保鮮效果越好。但是，這種方法處理繁瑣、成本相對較高，目前并不適宜產業化應用。脈沖電場是一種新型的間歇式熏蒸防霉技術，具有升溫小、能耗低但殺菌效果明顯等特點，是目前國際上研究較多的高效非熱殺菌技術之一。林芳妃等[30]使用0.9 kV/cm、頻率為6 kHz的納米脈沖處理60s，可以將“紅燈”櫻桃的腐爛率降低2/3，有研究發現輕度或中度的脈沖電場還可以增加多酚含量[31]。弱酸性電位水是一種安全高效的殺菌劑，借助儀器用一定濃度的氯化鈉溶液即可制備。在10℃，pH5.5的電位水中浸泡10 min不僅可以有效減少“友誼”櫻桃的霉菌數和爛果率，且不影響果實硬度和其它指標[32]。使用不同稀釋倍數的電位水浸泡3 min，自發氣調包裝后低溫貯藏，稀釋倍數大（即游離氯濃度低于200 mg/L）的電位水處理對“Ziraat”櫻桃的保鮮效果更佳[33]。另外，劉東平等[34]將櫻桃和等離子活化水以 1∶1～1∶1.5 的質量比浸泡5 min，可有效抑制細菌和真菌生長且無毒副作用。

2 化學保鮮

人工合成的化學物質主要通過浸泡、噴灑和熏蒸等方式殺滅甜櫻桃微生物或減緩果實衰老軟化，以達到保鮮的目的。目前主要有二氧化硫（SO2）、丙酮酸乙酯、二氧化氯（ClO2）、乙醇、酸、氯化鈣（CaCl2）和 1-甲基環丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）等。

傳統人工合成的殺菌劑防腐保鮮效果雖好，但有化學殘留且可能會產生抗藥性。近些年有研究人員用SO2、丙酮酸乙酯和ClO2取代殺菌劑對甜櫻桃進行保鮮處理。比如，添加SO2的保鮮紙[35]通過緩慢釋放的方式處理甜櫻桃可起到防腐、抗氧化和抑制呼吸的作用，但是保鮮紙直接接觸到果實的部位會發生色澤變化，因此將SO2制成粉劑或片劑，避免與果實的直接接觸，可能會減少對果實顏色的影響。丙酮酸乙酯是一種穩定的親脂性丙酮酸衍生物，極易揮發，其蒸汽具有抗菌性，在特定條件下被食品和藥物管理局（Food and Drug Administration，FDA）歸為一般公認安全物質。將丙酮酸乙酯溶液浸濕濾紙[36]或丙酮酸乙酯溶液被凍干制成粉末后包埋成微膠囊[37]，通過緩慢釋放的方式對甜櫻桃處理，可以降低果實腐敗率、減緩果實成熟和生物活性成分含量的下降，而且不影響顏色。ClO2氧化能力高，但不會氧化有機物產生劇毒有害物質，是一種有效的消毒劑，已被FDA批準可用于水果和蔬菜的消毒。濃度16 mg/L或20 mg/L的ClO2結合氣調可以延緩果實軟化、不影響色澤、口感和花青素的含量，有效延長貨架期[38]。使用ClO2處理成本低、操作簡單，而且在櫻桃產業應用中容易實現。

室溫下500 μL/L乙醇薰蒸甜櫻桃12 h，可有效抑制灰霉病、延緩果實軟化和可滴定酸的下降[39]。考慮到乙醇對果實風味的影響，進一步研究乙醇熏蒸對甜櫻桃一些重要品質指標（風味、口感、顏色和可溶性固形物等）的影響是有實踐意義的。醋酸（6 mg/L）熏蒸30 min可以通過抑制霉菌生長和短期抑制細菌生長而延長“Oktavia”櫻桃貨架期，但由于諸多技術問題還沒有被引入產業應用[40]。其他酸類（如草酸、水楊酸、乙酰水楊酸[41]）及其酯類（水楊酸甲酯[42]）可以提高總酚和花青素含量及抗氧化活性、延緩果實衰老，但可能會降低糖酸比進而導致果實口感下降。CaCl2主要以浸泡或噴灑方式處理，可以加大果膠分子間的交聯，從而使果實硬度增加[43]，但有研究表明這種方法并不是對所有品種都有效[44]，大多研究更傾向采前和采后結合使用CaCl2來提高水果品質。

甜櫻桃作為非呼吸躍變型水果，被認為乙烯不能顯著影響其品質和貨架期。然而近幾年國外研究發現1μL/L 1-MCP 可以減緩“Bing”和“Burlat”櫻桃果實的軟化，有效延長貨架期[45-46]。張立新等[35]使用高效乙烯去除劑明顯減緩了0℃冷庫保存甜櫻桃的衰老和褐變。這些發現為甜櫻桃的采后保鮮提供了新的研究思路。

3 生物保鮮

利用生物天然提取物、微生物菌群及其代謝產物和遺傳基因技術等方法，達到貯藏保鮮延長貨架期的目的。與傳統化學物質相比，生物天然物質因其安全、易得等優點，受到世界各地消費者的青睞。近幾年植物提取物特別是具有抑菌特性的植物精油，在園藝保鮮方面的研究較多。Dong等[47]將0.15%瓜爾豆膠、0.1% CaCl2、0.1%甘油和1%人參提取物復配可將甜櫻桃在20℃（相對濕度70%～75%）的貨架期延長8 d。以艾葉精油為原料制成濃度為0.1%的微乳對甜櫻桃進行處理，可有效降低果實的腐爛率、失重率和其它品質損失[48]。但考慮到植物精油的香味，可能對水果風味造成影響，因此應用時應當注意精油的用量或濃度。植物精油一般是多成分的混合物，有研究人員發現其中一種物質——己醛（濃度為0.1%熏蒸24 h），通過抑制參與膜降解的磷脂酶D的活性來提高果實硬度，同時激活抗氧化酶系統清除自由基進而減緩果實衰老[45]。另外，茶樹油、桑葉和石榴皮的提取物與殼聚糖復配使用可對甜櫻桃保鮮起到積極效果[49]。

殼聚糖是一種直鏈狀多糖，是目前果蔬采后保鮮研究最多的天然抑菌劑。由于具有很好的成膜性，常被用來做涂膜處理。不同生物提取的殼聚糖抑菌效果并不相同，用土耳其馬爾馬拉海里的蝦渣制成的殼聚糖可以顯著抑菌，對甜櫻桃的保鮮效果較好[50]。殼聚糖涂膜（0.5%）還可以激活抗氧化酶系統，減少自由基對膜的損壞和抑制脂氧合酶活性從而減緩膜的降解，進而減緩甜櫻桃的軟化[51]。加入納米氧化鋅的殼聚糖復配膜因抗壓、透氣和抗菌等性能的提高，對“美早”櫻桃的保鮮效果比單一使用殼聚糖的效果好[52]。考慮到殼聚糖難溶于水、商業使用不便，有研究人員選用易溶于水的羧甲基殼聚糖對甜櫻桃保鮮處理，發現可以減少果實的失重率和維持外觀品質[53]。

酚類物質是果蔬中常見的次級代謝物，有較強的抗氧化活性。濃度為100 mg/L～200 mg/L的外源香豆酸不但激活苯丙烷代謝途徑和重建細胞壁，而且可提高抗氧化物質的含量和激活主要抗氧化酶的活性，進而延緩甜櫻桃果實的衰老[54]。濃度為100 mg/L～200 mg/L的木犀草素可有效抑制甜櫻桃病菌的菌絲生長及毒素生成，提高果實總多酚和花青素的含量[55]。陶永元等[56]發現甜櫻桃在1.5%茶多酚和2%殼聚糖的復配液中浸泡5 min可有效延長保鮮期。這些方法雖然成本相對較高，但考慮到酚類物質對人體健康有益，因此認為有較好的應用前景。多肽類物質（如ε-聚賴氨酸[57]和γ-聚谷氨酸[58]），常見于微生物的代謝產物，具有較好的抑菌性。它們和殼聚糖復配使用可有效降低甜櫻桃的失重率、腐爛率及凹陷率等，可以改善色澤和硬度，減緩可滴定酸和VC含量下降。β-氨基丁酸是一種小分子的非蛋白氨基酸，常用于提高果實的抗病性。有研究發現將“紅燈”櫻桃在30 mmol/L的β-氨基丁酸溶液中浸泡10 min還可以抑制細胞壁修飾相關酶（聚半乳糖醛酸酶、果膠甲酯酶和纖維素酶）活性減緩果實軟化，延長貨架期[59]。若要在產業上應用，需進一步研究對果實其它品質指標（如口感、顏色等）的影響。其它物質如褪黑素，參與植物的生長發育，對人類健康有益，近年來也被廣泛應用在園藝產品的保鮮當中。有研究發現外源褪黑素有效延緩“Sunburst”果實軟化、顏色損失、糖酸比下降、質量損失和腐敗，促進花青素和VC合成[60-61]，由此可見，這種保鮮方法在甜櫻桃產業上具有很好的應用前景。

利用微生物通過競爭、抗生、寄生、誘導宿主組織的抗性以及揮發性代謝產物等多種方式，控制采后病原菌數量以改善采后果實的品質。目前主要集中在酵母的研究上，然而單獨使用保鮮效果不穩定，因此有研究人員將這種生物方法與物理方法結合處理甜櫻桃，發現采用60℃熱水噴淋“先峰”20 s后，在羅倫隱球酵母菌液中浸泡2 min可有效抑制甜櫻桃果實的青霉病和灰霉病[27]。L479和L672兩種拮抗酵母菌在MA條件下可以顯著降低“Ambrunés”櫻桃青霉病的發病率[62]。雖然這些生物方法與物理方法結合處理可抑制甜櫻桃病原菌，但對甜櫻桃保鮮效果的研究仍需進一步的探索。近幾年研究發現轉錄因子在控制果實成熟中起著重要作用，例如乙烯合成、花青素的合成和細胞壁代謝的轉錄因子主要是MADS-BOX、MYB和NAC。E 類 MADS-BOX SEPALLATA3（SEP3）-like基因PaMADS7在甜櫻桃果實成熟軟化過程中起著正向調節的作用，直接與甜櫻桃果實軟化的PaPG1啟動子結合激活PaPG1的表達[63]。使用TRV-介導的病毒誘導PaMADS7基因沉默可抑制果實成熟[64]。甜櫻桃中泛素E3連接酶PacCOP1基因可通過抑制PacMYBA轉錄水平，下調結構基因的豐度，最終抑制花青素的合成[64]。為進一步提高和調控甜櫻桃的保鮮效果，加大對甜櫻桃果實成熟和衰老的基礎研究（如挖掘重要的調控果實成熟和衰老相關基因），對于產業發展有著重要意義。

4 結論與展望

目前甜櫻桃產業化應用的保鮮方式主要是低溫冷藏和氣調。大量研究發現將生物保鮮和物理保鮮結合不僅對甜櫻桃采后的感官品質有積極的效果，而且可以提高營養價值，這無疑為甜櫻桃采后保鮮產業提供了強有力的理論支撐和應用指導。然而，這方面的產業化應用相對較少，應加大轉化力度。影響甜櫻桃產業發展的重要因素是果實品質和耐貯性，從單一的采后保鮮到采前采后結合來提高甜櫻桃品質和耐貯性將是未來產業化發展的趨勢。另外，加大對次級果實和果梗等資源的利用，發展加工產品，如櫻桃汁飲品及提取生物活性成分等，對我國櫻桃產業的發展十分有利。