獼猴桃果實采后成熟生理與保鮮技術(shù)研究進展

1、獼猴桃果實采后成熟生理與保鮮技術(shù)研究進展0引言獼猴桃Actinidia chinensis Planch)屬獼猴桃科獼猴桃屬植物，是一種營養(yǎng)價值、藥用價值和鮮食率極高的高檔水果。近年來，獼猴桃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出幾何級數(shù)的增長，據(jù)統(tǒng)計，在2010年，全球的獼猴桃產(chǎn)量達150萬t，中國約40萬t，居世界第1位。果實成熟類型按是否出現(xiàn)呼吸峰和乙烯峰可分為2種類型，即呼吸躍變型果實和非呼吸躍變型果實。獼猴桃果實屬呼吸躍變型果實，后熟軟化進程隨著內(nèi)源乙烯峰的出現(xiàn)而加快，當(dāng)果實的呼吸峰和乙烯峰出現(xiàn)后，果實硬度很快下降達到可食狀態(tài)，從而失去了貯藏性。因此，延長獼猴桃果實保鮮時間及貯存品質(zhì)，是獼猴桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重

2、中之重。因此，許多專家學(xué)者致力于獼猴桃果實采后成熟生理及保鮮技術(shù)的研究，其中Adams等和McDonald報道了獼猴桃果實的乙烯生物合成走蛋氨酸路線，沿SAM-ACC-ETH途徑進行合成，為獼猴桃果實的采后保鮮奠定了基礎(chǔ)，其后的獼猴桃果實采后保鮮研究主要圍繞著抑制或減緩乙烯的生物合成，胡為冀等報道了鈣離子處理的采后獼猴桃果實，其乙烯峰和呼吸作用受到抑制；潘林娜，報道了低溫處理可以抑制獼猴桃果實乙烯生成速率，降低果實軟化速率；葉聽等報道了乙烯類似物1-MCP可以抑制采后獼猴桃果實的乙烯釋放，延長獼猴桃的貨架期；陳昆松等研究發(fā)現(xiàn)植物激素ABA和IAA與乙烯代謝密切相關(guān)等。其中陳昆松研究小組的研究是

3、中國現(xiàn)目前做得最好的，它不僅從生理上闡述果實成熟與乙烯代謝的關(guān)系，還從分子生物學(xué)的角度去闡述了乙烯代謝與果實成熟變化之間的關(guān)系9-10。雖然他們的研究為獼猴桃果實采候保鮮提供了理論依據(jù)，但不能大規(guī)模應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，其主要原因是產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中存在許多不可預(yù)料的因素，任何一個因素處理不好，都將影響產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此總結(jié)他們的研究過程和結(jié)果是筆者目前的工作重點，以期使中國的獼猴桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展更加有序可調(diào)。1采后成熟生理1.1果實硬度變化果實硬度通常作為果實收獲和保鮮效果是否良好的重要指標(biāo)，果實硬度及果肉細(xì)胞的空間結(jié)構(gòu)與果內(nèi)不溶性多糖含量和細(xì)胞間的不溶性果膠呈正相關(guān)，而不溶性多糖主要以淀粉為主。在獼猴桃果實

4、未成熟時，果肉細(xì)胞內(nèi)的淀粉含量很高，隨著果實的成熟，不溶性多糖含量開始降解，可溶性糖含量開始上升。1.2果實風(fēng)味顏色變化1.2.1風(fēng)味變化獼猴桃果實的生長發(fā)育是一個有機物積累和轉(zhuǎn)化的過程。在果實發(fā)育初期，有機物主要以淀粉和有機酸的形式存在，在幼果中有機酸主要是奎寧酸。隨著果實的繼續(xù)發(fā)育，細(xì)胞中的淀粉含量呈上升趨勢，其中果心的淀粉含量高于果肉，但可溶性糖含量很低，低到只有專業(yè)儀器才能檢測到其含量。隨著果實成熟期的到來，果實內(nèi)淀粉酶、酸性轉(zhuǎn)化酶以及蔗糖磷酸合酶活性增加，不溶性淀粉被水解和轉(zhuǎn)化成可溶性的葡萄糖、果糖和蔗糖。同時果實內(nèi)的有機酸，如檸檬酸、草酸、奎寧酸等除通過TCA循環(huán)和糖異生被轉(zhuǎn)化成糖

5、類或被氧化成二氧化碳和水外，還可以被細(xì)胞內(nèi)的Na+、K+、Ca2+等離子中和，從而改變了果肉的酸堿度和糖酸。其次在果實的不同成熟階段，果實芳香物質(zhì)含量也不同，涂正順等通過氣象色譜和質(zhì)譜聯(lián)機分析了魁蜜獼猴桃采后硬果期、食用期和過熟期獼猴桃果實的香氣成分，發(fā)現(xiàn)在硬果期到食用期，果實高級不飽和脂肪酸、C5-C7醛、烯類、醇等香氣物質(zhì)減少，而高級不飽和脂類、環(huán)酮類香氣物質(zhì)增加；在食用期到過熟期，高級飽和脂肪酸已降解，主要特征香氣物質(zhì)法呢醇、香草醛消失，醇類化合物等明顯增加。譚皓等、李華等的研究也表明，獼猴桃果實特征香氣成分含量隨著獼猴桃果實的成熟也會不同，脂類物質(zhì)的含量呈現(xiàn)出降一升一降的變化，醇類和醛

6、類物質(zhì)均呈升一降一升的變化。1.2.2顏色變化葉綠素含量是果實采收的重要依據(jù)。崔致學(xué)和關(guān)軍峰的研究發(fā)現(xiàn)，在獼猴桃果實發(fā)育的早期，果肉中的葉綠素含量達20-30 g/kg，但到收獲時，其含量下降到12-13 g/kg，通過進一步的分析發(fā)現(xiàn)，葉綠素a下降較大，而葉綠素b下降較小；在成熟過程中，果實內(nèi)的葉綠素總含量基本保持不變；在果實軟化成熟后，葉綠素含量下降明顯，其中又以葉綠素b的含量下降最快，而胡蘿卜素含量基本保持不變12,17。RuthBen-Arie等報道了獼猴桃果實在3個硬果采收期葉綠素總含量變化不明顯，但隨著果實后熟進程加劇，其含量明顯降低，其中以葉綠素b下降最快：胡蘿卜素含量在第1次和

7、第2次采收時無明顯變化，但在第三次采收時則下降20%，貯后胡蘿卜素含量均下降，但下降速率差異不顯著。1.3乙烯代謝乙烯是一種最簡單也是最重要的植物激素，它在植物體的生長發(fā)育方面起著重要的作用，特別是對果實的成熟具有決定性的作用。有研究表明，獼猴桃為呼吸躍變型果實，其采后果實對乙烯相當(dāng)敏感，0.1 gL/L的超低濃度的外源乙烯就可加速其果實的后熟軟化。王貴禧等研究了獼猴桃果實采后成熟與的乙烯代謝的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)剛采收的獼猴桃硬果ACC含量很低且ACC氧化酶無活性，不產(chǎn)生乙烯，但是隨著果實的成熟軟化，ACC氧化酶活性升高，加速了ACC的合成，促使了乙烯釋放速率增大，且出現(xiàn)乙烯高峰。李日太等的研究也表明

8、采后前期獼猴桃果實的內(nèi)源乙烯含量、ACC含量和EFE酶活性均很低，但是隨著果實的成熟軟化，ACS酶活活性和含量首先達到高峰，乙烯釋放量和ACO活性同時達到高峰。徐昌杰研究發(fā)現(xiàn)，果實成熟對乙烯的響應(yīng)先于乙烯自催化生成。1.4果實成熟過程中參與的酶及其活性變化在獼猴桃果實的采后成熟，是許多酶共同參與的結(jié)果，但從酶所參與的代謝過程來分析，主要包含以下幾類酶：(1)參與乙烯生物合成的酶類，催化Met和ATP生成腺苷蛋氨酸(SAM)的腺苷蛋氨酸合成酶(SAMS)，催化腺苷蛋氨酸形成1一氨基-1-羧基環(huán)丙烷(ACC)的ACC合成酶(ACS)，催化l一氨基-1-羧基環(huán)丙烷(ACC)生成乙烯的ACC氧化酶(A

9、CS)。在果實采摘的硬果期，SAMS、ACS、ACO含量和活性都很低，但是隨著貯藏時間的延長，SAMS和ACS的含量和活性首先達到高峰，然后是ACO和含量，乙烯釋放量達到高峰22-231。(2)催化果實軟化的糖水解酶類，現(xiàn)目前研究得最多主要有淀粉酶、果膠水解酶、多聚半乳糖醛酸酶、纖維素酶、糖苷酶、果膠甲脂酶、-甘露聚糖酶等，這一類酶在果實采摘初期活性很低，但是隨著果實乙烯峰的到來，其酶活活性大幅度提高，加速了果實內(nèi)多糖類物質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)化，使果實變得松軟可食24-281。(3)參與果實特殊香氣物質(zhì)生成的酶類，脂氧合酶(LOX)、乙醇脫氫酶(ADH)、乙?；D(zhuǎn)移酶(AAT)等，它們隨著果實的成熟，

10、其活性達到高峰，使獼猴桃果實在成熟時表現(xiàn)出特殊香氣。(4)過氧化物酶類，主要是超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)，它們在果實成熟強活性很低，但是隨著果實的成熟，其活性會出現(xiàn)先升高后下降的趨勢，且SOD和CAT的活性高峰先于POD，這主要和果實的呼吸代謝相關(guān)。1.5果實內(nèi)含物變化獼猴桃果實在貯藏過程中的軟化成熟，造成了果肉細(xì)胞內(nèi)含物含量的變化。研究表明隨著獼猴桃果實的采后成熟，果實硬度下降，果實糖含量和可溶性固形物含量上升，總酸含量、Vc含量隨著果實貯藏時間的延長會降低32-34。謝鳴等報道了獼猴桃果實的可溶性固形物在10.2%以前，氨基酸含量迅速增加，但其含量

11、隨著果實的成熟而不斷下降；在果實采收時的硬果期，果肉內(nèi)的氨基酸主要是蘇氨酸、組氨酸和天門冬氨酸，但在果實成熟后則以精氨酸、組氨酸和蘇氨酸為主；果實中Vc的含量在后熟過程中呈緩慢下降趨勢。綜上所述，獼猴桃果實的采后成熟生理系統(tǒng)如圖1所示。2保鮮技術(shù)研究進展2.1激素保鮮2.1.11一甲基環(huán)丙烯1甲基環(huán)丙烯(1-MCP)是一種化學(xué)結(jié)構(gòu)和乙烯相似，對生物體無毒無害的氣體物質(zhì)，是乙烯的競爭性抑制物質(zhì)，它能與植物體內(nèi)乙烯受體不可逆的結(jié)合，抑制果實內(nèi)許多與乙烯相關(guān)的生理生化反應(yīng)，以達到保鮮效果【36】。目前關(guān)于1 -MCP對獼猴桃果實采后成熟的文獻報道很多。陳金印等以美味獼猴桃品種金魁為材料，研究了常溫下

12、1.5 .L/L的l -MCP處理對美味獼猴桃果實采后生理生化的影響，結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，果實的軟化速率、總糖及可溶性固形物的上升速率受到抑制，Vc含量則與對照組差異不顯著；乙烯躍變峰和果實呼吸高峰均得到推遲，且峰值降低；果膠酶活性受到推遲和抑制。夏源媛等蚓利用0.5 mL/L 1-MCP對紅陽獼猴桃、0.25 L/L 1-MCP處理徐香獼猴桃，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過1 -MCP的獼猴桃果實，均能達到后熟，但與正常成熟的獼猴桃果實相比，其果實的呼吸速率和乙烯釋放速率得到降低，果實軟化速率、可滴定酸含量下降速率，前期可溶性固形物的上升速率得到抑制。2.1.2吲哚乙酸吲哚乙酸(IAA)根據(jù)濃度的不同，會產(chǎn)生多方

13、面的生理效應(yīng)，當(dāng)適宜濃度的IAA與其受體相結(jié)合后，促使植物中特定序列mRNA的表達和翻譯，其中主要是促使與細(xì)胞生長相關(guān)基因的表達和翻譯，從而延緩細(xì)胞凋完19。有文獻報道，呼吸躍變型果實后熟與IAA密切相關(guān)：外源IAA可抑制成熟衰老，內(nèi)源IAA可減緩后熟進程，而果實后熟的必要條件是體內(nèi)IAA的失活。陳昆松等以美味獼猴桃海沃特品種為材料，利用50 mg/L的IAA浸果2 min后于室溫存放，然后對果實的硬度進行測定，發(fā)現(xiàn)在果實的存放過程中，IAA處理的果實硬度顯著高于對照；通過測定果實的內(nèi)源IAA含量發(fā)現(xiàn)，IAA處理的果實，在存放4天后，其果實的內(nèi)源IAA含量都能夠被檢測出來，且高達4.75 ng

14、/g，而對照則基本檢測不出來；當(dāng)果實內(nèi)源IAA含量下降的同時，果實的乙烯躍變峰也出現(xiàn)，這說明IAA對獼猴桃果實有保鮮作用。2.1.3水楊酸水楊酸(SA)是植物天然代謝產(chǎn)物，同時也是一種植物內(nèi)源激素，它參與植物許多生長發(fā)育過程的調(diào)控，包括植物生長發(fā)育、成熟衰老以及抗逆性的誘導(dǎo)等代謝過程。有文獻報道，水楊酸及其衍生物乙酰水楊酸通過抑制植物果實組織中的乙烯生物合成來抑制植物果實的后熟進程42-43。許文平等，的研究表明，用外源SA處理采后的獼猴桃果實，其乙烯生物合成受到抑制；通過進一步的研究顯示，水楊酸主要是抑制了乙烯合成關(guān)鍵酶(ACC)的活性；隨著獼猴桃果實的軟化成熟，其果實內(nèi)源水楊酸含量呈明顯的

15、下降趨勢。張玉等45-46的研究也表明，在果實后熟過程中，內(nèi)源的水楊酸含量呈下降趨勢，且內(nèi)源水楊酸含量與果實硬度呈現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)關(guān)系；外源的乙酰水楊酸處理能使組織中水楊酸維持在較高水平，同時減低組織中活性氧的生成速率，抑制乙烯合成關(guān)鍵酶的活性，推遲乙烯躍變峰的到來，維持組織細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，從而達到保鮮效果。2.1.4一氧化氮一氧化氮(NO)是一種植物小分子物質(zhì)，參與植物生長發(fā)育、成熟衰老等一系列生命活動過程。在果實的成熟過程中，它也起到重要的作用47-48。有文獻報道，果實在成熟過程中也可產(chǎn)生NO，且未成熟果實中的含量顯著高于成熟果實中的含量，利用外源NO處理可以提高組織中內(nèi)源NO的含量，

16、同時組織中高水平的內(nèi)源NO含量可延緩果實呼吸高峰和乙烯高峰的出現(xiàn)，并降低其峰值。在獼猴桃果實采后保鮮中，利用1.0 gmol/L的NO處理可延緩獼猴桃果實的軟化，推遲乙烯峰的到來并降低其峰值，且使果肉組織保持了較高的POD和SOD活性，減少活性氧對組織的傷害；通過果實超微結(jié)構(gòu)的觀察，發(fā)現(xiàn)NO處理能維持果肉細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，降低獼猴桃果肉細(xì)胞葉綠素的降減速率47-48。2.2化學(xué)保鮮2.2.1鈣鈣離子作為第二信使可促進真核生物細(xì)胞內(nèi)對刺激的反應(yīng)，鈣離子濃度的變化可激活鈣調(diào)蛋白基因的表達，從而激活一系列的生理生化反應(yīng)。有文獻報道，果實采前和采后噴施鈣肥，可以延緩果實采后成熟，推遲乙烯高峰和呼吸高峰的

17、出現(xiàn)并降低其峰值，保持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的完整性，使組織保持較低的電導(dǎo)率，減緩果實的軟化速率，同時還能抑制許多與果實成熟相關(guān)基因的表達。肖志偉等的研究表明，經(jīng)過鈣處理的獼猴桃果實，果實軟化速率、果肉中可溶性固形物含量的增加速率、Vc含量下降速率、可溶性糖含量均低于對照，乙烯峰的出現(xiàn)時間得到推遲，淀粉酶活性的增加受到抑制，果實的存放時間得到延長，且不改變果實風(fēng)味。吳煉等的研究也表明，鈣處理的獼猴桃果實，其果實的貯存性也得到增強。2.2.2其他張中海等報道了利用20g/L的草酸溶液處理采后獼猴桃，發(fā)現(xiàn)草酸不僅能起到清除獼猴桃果銹的目的，且還能降低采后獼猴桃果實儲存過程中的乙烯釋放量和呼吸強度，降低與獼猴桃

18、果實成熟相關(guān)的關(guān)鍵酶活性，對采后獼猴桃果實貯存保鮮起到良好效果。閏瑞香等58-59報道了利用亞精胺處理的獼猴桃果實，其SOD、CAT的活性得到提高，同時POD、ASP活性受到抑制，采后果實在貯存過程中能保持較高的硬度。2.3物理保鮮2.3.1機械冷藏溫度是影響果實代謝過程、品質(zhì)與貯藏壽命的重要因子，有報道在5-35之間，溫度每上升10C，呼吸強度就增大1-1.5倍。因此，降低果實的貯藏溫度將有利于果實的保鮮。機械冷藏保鮮是目前大宗果蔬的主要保鮮方式，它為水果定期銷售和采后保鮮期的延長提供了可能。呼吸強弱與果實的采后貯藏期長短呈正相關(guān)，良好的呼吸環(huán)境能延長果實的采后保鮮期。適當(dāng)降低貯藏溫度有利于

19、減低果實的呼吸速率，而機械冷藏的基本原理就是低溫能降低果實的呼吸速率。預(yù)冷處理、冷沖擊處理和低溫處理都可以有效保持果實的商品價值，延長貯藏壽命【61】。獼猴桃果實在采收后，有自身后熟的過程，而成熟速度的快慢和貯藏溫度呈正相關(guān)。周林愛等研究了4和25貯藏溫度對獼猴桃果實品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)在4的貯藏條件下，果實的乙烯釋放量低，果實軟化速率慢，果肉內(nèi)在品質(zhì)在短時期內(nèi)變化慢，而25下，乙烯釋放量、釋放速率加劇，果實內(nèi)在品質(zhì)短時期內(nèi)變化快。賈德翠等研究了不同預(yù)冷處理對獼猴桃果實冷藏效果的影響，發(fā)現(xiàn)不同的預(yù)冷處理都有利于獼猴桃果實的采后保鮮，但是不同的預(yù)冷處理對不同的品種具有不同的保鮮效果，翠玉以室溫預(yù)冷處

20、理的貯藏效果最好，米良1號以間歇預(yù)冷處理的貯藏效果最好。2.3.2氣調(diào)儲藏氣調(diào)貯藏是通過調(diào)節(jié)貯藏環(huán)境內(nèi)的氣體成分及其含量，降低果實的生理代謝速率，以達到保險的目的，但它不能影響貯藏果實正常生理代謝。它是目前公認(rèn)的最佳的獼猴桃鮮果采后貯藏方法，它主要有氣調(diào)庫冷藏貯藏法、塑料帳氣調(diào)貯藏法，塑料PE膜氣調(diào)貯藏法、硅窗氣調(diào)貯藏法等65-66。目前，獼猴桃的氣調(diào)貯藏庫的各項指標(biāo)主要為：溫度（0士0.5），濕度90%，02濃度2% -3%，C02濃度3% -5%，C2H40.01%。王貴禧等研究了5% 02濃度、不同C02濃度下秦美獼猴桃的保鮮，發(fā)現(xiàn)3%-4%的C02濃度能很好的抑制果實軟化，降低果實的呼吸速率，并使貯藏果實保持很好的內(nèi)在品質(zhì)。黃永紅等的研究也表明：貯藏溫度在（0.5士1），O：濃度在2%-3%時，CO：的濃度為3%-6%時均能明顯的抑制果實呼吸躍變的發(fā)生，使果實保持較高的硬度和內(nèi)在品質(zhì)，但綜合其他因素考慮，果實貯藏時C02的最佳濃