特色蔬菜西蘭花采后貯藏保鮮技術研究進展

特色蔬菜西蘭花采后貯藏保鮮技術研究進展

蘭花又名青花，是一個帶紫色斑點的海南品種。原產于地中海東部沿海地區(qū),19世紀末傳入中國?，F(xiàn)已在我國大量種植,2002年我國西蘭花種植面積達30余萬畝,產量達30萬t,浙江省西蘭花的年種植面積在1萬hm2以上。西蘭花口感爽脆,營養(yǎng)豐富,每100g新鮮西蘭花的花球中含蛋白質3.6g、糖7.3g、脂肪0.3g、礦物質194mg、VC113mg、胡蘿卜素2.5mg,還含有硫代葡萄糖苷及其衍生物蘿卜硫素等具有抗癌解毒、延緩衰老等作用的成分,因而具有很高的營養(yǎng)和保健價值,是人們喜食的一種蔬菜,近年來世界市場對于西蘭花的消費量迅速增加,僅日本每年西蘭花進口量就達近20萬t,我國浙江臺州地區(qū)西蘭花年出口量達萬噸以上,西蘭花是我國重要的出口創(chuàng)匯蔬菜之一。西蘭花頭部為顆粒狀致密排列的小花,采收時呼吸代謝旺盛,在室溫條件下極易導致褪綠,開花和黃化,再加上西蘭花組織幼嫩多汁,花部基本無保護層,極易發(fā)生失水萎蔫,耐貯性差。20℃以上溫度貯藏1~3d便失去其商品價值,因此,掌握西蘭花的采后衰老機理和貯藏方法對于開展西蘭花采后貯藏技術的研究和應用具有十分重要的意義。1花球莖部及采收對呼吸強度的影響西蘭花采后貯藏過程中具有典型的呼吸和乙烯躍變峰,采收后呼吸代謝水平高,再加上組織含水量高,花球表面幼嫩,缺乏保護層,采收后迅速失水、萎蔫。此外,其花球由許多富含葉綠素、未成熟的小花組成,采收后迅速衰老,伴隨著小花的開放和特征氣味的散發(fā),會導致西蘭花花球營養(yǎng)成分含量迅速下降。采收后西蘭花常溫條件下極易變色,衰老,采后在20~25℃室溫下1~2d,花蕾花莖就會失綠轉黃,失去其商品價值。此外如西蘭花品種,采收時間和采收方法等都會影響到西蘭花的貯藏期。一般花球莖部的花枝松散前采收,以色澤翠綠、組織緊密、大小適中的晚熟品種耐貯性最好。采收品種、采收季節(jié)及采收時的溫度都會影響西蘭花采后貯藏過程中的呼吸強度,研究發(fā)現(xiàn)夏末采收的西蘭花花球在貯藏過程中的呼吸速率要低于夏初采收花球的呼吸強度。品種與采收時間對花球呼吸強度的影響可能是由于不同品種(生長期長短不同)和采收期(生長季的溫度等條件不同)花球的質量不同,如干物質積累等差異,從而決定了貯藏特性的差異。其次采后處理與采收時間的間隔長短,采后處理等環(huán)節(jié)都會對西蘭花花球貯藏特性產生較大的影響。2主要貯藏保鮮方法西蘭花采后保鮮技術根據(jù)其原理主要包括物理保鮮技術和化學保鮮技術兩大類。其中物理保鮮技術主要包括物理措施處理和貯藏環(huán)境條件調控等為主要手段的貯藏保鮮方法,如冷藏、氣調貯藏、紫外線處理和熱激處理等方式;化學貯藏保鮮技術主要是通過化學物質處理,抑制和(或)延緩西蘭花采后生理代謝速率,如保鮮劑處理(1-甲基環(huán)丙烯(1-methylcyclopropene,1-MCP))、乙醇處理、植物生長調節(jié)劑(6-芐基腺嘌呤(6-benzylaminopurine,6-BA))處理、涂膜處理等方式。2.1.1花球貯藏時間對花球品質的影響貯藏溫度是影響西蘭花品質和貨架期的重要因素。郭香風等研究發(fā)現(xiàn),與室溫下相比較,低溫(4℃)冷藏能顯著抑制西蘭花凈菜組織的褪綠、黃化和褐變,延緩營養(yǎng)物質的下降速度,保持細胞膜完整性,從而較好地保持西蘭花凈菜的品質,延長貨架期6d;張怡等對不同溫度下西蘭花組織抗氧化活性及品質變化進行了研究,結果表明0℃條件下能有效延長西蘭花中VC、類黃酮、葉綠素和類胡蘿卜素含量的保持時間,貯藏第28天時品質良好。XuChaojiong等研究還發(fā)現(xiàn)西蘭花花球采收時間與冷藏時間間隔對花球質量產生重要的影響,采收后直接在0℃或5℃冷藏有利于保持硫代葡萄糖苷含量和醌還原酶活性,能較好地保持西蘭花感官品質,其貯藏期分別達到了34.7d和17.4d。而在20℃存放時間超過24h,再在低溫下進行貯藏時,會導致硫代葡萄糖苷含量和醌還原酶活性的顯著下降,降低花球的營養(yǎng)價值和感官質量。此外,不同溫度結合自發(fā)氣調(modifiedatmosphere,MA)貯藏和人工氣調(controlledatmosphere,CA)貯藏也證實了低溫可有效地抑制西蘭花的呼吸速率和乙烯釋放量,低溫(2℃)結合氣調貯藏能較好地保持西蘭花的品質,抑制微生物生長,延緩了感官品質(黃化、變味、莖腐)的劣變。低溫貯藏有利于抑制花球生理代謝水平,減少了乙烯釋放量,延緩花球衰老進程,從而抑制了花球開花,此外低溫還有利于抑制葉綠素的降解,減少了采后貯藏過程中花球的黃化發(fā)生。低溫條件下,較低的呼吸消耗有利于保持花球中活性成分和營養(yǎng)物質的含量。再加上西蘭花花球低溫適應性好(0~5℃),不易發(fā)生冷害,因此西蘭花在貯藏運輸過程中,溫度越低(0~20℃),品質保持越好,貯藏時間越長,采收后迅速降溫是保證冷藏效果的必要條件。因此低溫貯運是一種有效的西蘭花貯藏運輸方式。2.1.2環(huán)境質量與貯藏過程的關系研究發(fā)現(xiàn)適宜劑量的UV-C預處理(4.5kJ/m2)有利于抑制花球呼吸強度,抑制或延緩花球中葉綠素的降解,從而能顯著延緩花球的黃化和褪綠進程。UV-C結合熱空氣處理貯藏效果更佳。UV-C主要是通過誘導花球抗氧化活性,抑制花球中葉綠素氧化酶和葉綠素酶的活性而發(fā)揮作用的。研究發(fā)現(xiàn)UV-C處理隨劑量(4~14kJ/m2)的增加,西蘭花花球中總抗氧化活性越高;此外UV-C處理能有效減少花球中微生物的數(shù)量,延長貨架期4~6d。而復合處理主要是通過保持花球中的蛋白質含量,誘導總酚和抗壞血酸含量的增加,提高組織的中活性氧清除相關酶活性,進一步的研究發(fā)現(xiàn)復合處理主要是通過抑制脫鎂葉綠素酶基因的表達,從而抑制了葉綠素的降解。UV-B處理也具有延緩西蘭花貯藏中花球黃化的效果。UV-B處理可能是通過抑制葉綠素降解中的過氧化物酶、葉綠素酶和脫鎂葉綠素酶活性而抑制其褪綠過程的,還可能是通過抑制葉綠素降解酶基因的表達,進而抑制了葉綠素酶活性,并最終延緩了西蘭花花球貯藏過程中的褪綠和黃化進程。紫外線(ultraviolet,UV)處理是一種安全有效的物理處理方式,對于減少西蘭花貯藏病害,保持品質具有重要的作用。其延長西蘭花貯藏期的主要作用機理在于誘導抗氧化系統(tǒng)酶活性,抑制葉綠素降解相關酶活性或基因表達,從而增強組織的抗氧化系統(tǒng)能力,提高組織抗病性,保持葉綠素和活性物質含量,減少組織表面微生物數(shù)量,達到延長貯藏期的目的,由于紫外線是一種無化學污染的物理處理方法,適宜劑量和合理的時間組合處理,能較好地誘導抗氧化物質及其相關酶的產生,抑制葉綠素降解酶活性,從而提高西蘭花組織的抗病性,減少采后腐爛,延緩葉綠素降解。光照處理能保持鮮切西蘭花感官質量,延長貨架期3d以上,則主要依賴于光照對光合作用和組織抗氧化能力的誘導,從而保持葉綠素含量。光照處理同時促進了花球組織的失水和呼吸速率。因此應防止光照處理促進開花衰老的進程,因此在其應用過程中受到了很大的限制。MA貯藏是利用果蔬自身的呼吸作用降低貯藏環(huán)境中O2體積分數(shù),同時提高CO2體積分數(shù)的一種貯藏方式,在西蘭花的貯藏中,應用較為廣泛。研究發(fā)現(xiàn)采用低密度聚乙烯袋(polyethylene,PE,內含乙烯吸收劑)結合低溫能較好地保持西蘭花花球感官質量和風味,MA包裝結合低溫貯藏還能較好地抑制鮮切西蘭花花球貯藏過程中微生物數(shù)量,抑制呼吸速率和乙烯生物合成量,延緩黃化、軟化、風味劣變等過程。張娜等研究發(fā)現(xiàn)保鮮膜包裝結合冰溫貯藏中,以0.05mmPE膜效果最好,西蘭花貯藏期可達到110d。西蘭花MA貯藏中保鮮膜的打孔數(shù)會影響貯藏效果,JiaChengguo等研究了不同打孔數(shù)的聚乙烯保鮮袋對西蘭花貯藏感官質量的影響,其中以不打孔包裝貯藏效果最好,MA包裝有利于抑制脂肪類物質和硫代葡萄糖苷含量的下降,能保持感官質量。在不同孔徑大小的保鮮膜MA貯藏過程中,也發(fā)現(xiàn)以微孔膜和不打孔的膜貯藏效果最好,在整個MA貯藏過程中西蘭花抗氧化能力,抗壞血酸含量和總酚物質含量基本不變,1℃條件下西蘭花貯藏期達28d以上,較對照延長23d。打孔數(shù)等主要影響花球的失水速率,從而影響感官質量,開孔太多或太大會加速失水,還不利于低O2和高CO2氣體濃度的保持,因此在MA貯藏中以不打孔或微孔膜包裝效果最好。2.1.3.氣調貯藏對織物抗氧化活性的影響CA貯藏相對于MA貯藏,能夠根據(jù)果蔬需要調節(jié)貯藏環(huán)境中的氣體體積分數(shù),迅速達到降低O2體積分數(shù),提高CO2體積分數(shù),貯藏效果優(yōu)于MA貯藏。CA貯藏有利于保持西蘭花花球感官質量,包括減少失重率,抑制花球黃化,保持花球新鮮度。CA貯藏還有利于保持西蘭花中的功能性成分,如類胡蘿卜素、總酚類化合物、酚酸、黃酮類化合物和硫代葡萄糖苷等,維持西蘭花的抗氧化活性。最佳氣調貯藏條件為:1%~2%O2,5%~10%CO2,溫度1~5℃,相對濕度98%~100%。XuChaojiong等研究發(fā)現(xiàn),在5℃條件下,氣調貯藏(21%O2+10%CO2),能保持西蘭花較好的感官質量,維持較高的硫代葡萄糖苷含量和醌還原酶活性。CA貯藏(10%CO2+5%O2)抑制了西蘭花組織中的蛋白酶活性,能較好地保持花球顏色。這可能是由于CA貯藏抑制了組織中一系列衰老相關基因表達的結果。進一步的研究發(fā)現(xiàn),CA貯藏誘導了4個基因的表達(BoCAR1A、BoCAR5、BoCAR6-4和BoCAR25),而且低氧、高二氧化碳處理的效應要好于單獨使用低氧或高二氧化碳處理的效果,似乎預示著西蘭花采后CA貯藏通過促進這4個基因的表達來響應。2.1.4氣調包裝對花球貯藏期間黃化速率的影響采后熱處理技術能減少果蔬貯運期間的腐爛,為無毒、無農藥殘留的采后病害控制提供了一種有效的方法。熱空氣(48℃、3h)處理鮮切西蘭花在0℃貯藏21d后,處理較對照顯著抑制了花球的黃化,延緩葉綠素降解,降低電導率,提高了組織中總蛋白和可溶性蛋白含量,保持了鮮切西蘭花的感官質量。采后熱處理能通過抑制乙烯生物合成,延遲花球貯藏中的黃化速率,進而延緩西蘭花貯藏中的衰老進程。而Funamoto等認為熱空氣處理(50℃、1h)通過抑制葉綠素酶和葉綠素降解過氧化物酶活性,從而延緩了處理后葉綠素的降解。進一步的研究發(fā)現(xiàn)熱處理抑制葉綠素降解,主要是依賴于對脫鎂葉綠素酶基因(BoPPH)表達的抑制,而與葉綠素酶基因表達關系不大。由于熱處理單獨使用很難取得令人滿意的效果,目前熱處理結合UV-C處理能有效延緩西蘭花的黃化速率,保持花球感官質量。熱處理結合UV-C處理能提高超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)、過氧化氫酶(catalase,CAT)、抗壞血酸過氧化物酶(ascorbateperoxidase,APX)等活性氧清除系統(tǒng)相關酶活性,還能通過增加苯丙氨酸解氨酶活性,提高酚含量和抗壞血酸含量,以增加西蘭花貯藏期間抗氧化能力。熱激處理主要是通過促進西蘭花低溫貯藏期間的SOD、CAT、過氧化物酶(peroxidase,POD)和APX等酶活性,提高了西蘭花組織內的抗氧化能力,進而延緩了西蘭花的衰老進程。2.1.5霧化處理和基因調控靜電霧化是由于外界干擾引起的液體表面不穩(wěn)定,導致分裂、細化而形成直徑在十到幾百微米的液滴,靜電霧化水處理具有抑制病毒和病菌生長的作用。霧化處理能有效延緩西蘭花采后衰老進程,主要是通過顯著抑制其貯藏中的呼吸強度和乙烯生成量,延緩花球黃化,霧化處理能在轉錄水平促進抗壞血酸合成酶基因和再生基因的表達,對于抗壞血酸代謝基因的調控抑制了抗壞血酸含量的減少。因此在霧化處理中抑制了抗壞血酸含量的下降。2.2對果蔬進行保鮮化學保鮮是采用化學保鮮劑、植物生長調節(jié)劑和防腐劑等方法對果蔬進行保鮮,延長果蔬的貨架期?；瘜W保鮮技術是一種快速而有效的方法,應用較為廣泛。2.2.1-mcp處理對織物品質的影響1-MCP是近年來推薦的一種新型乙烯受體抑制劑,可與細胞膜上乙烯受體優(yōu)先發(fā)生不可逆的結合,致使乙烯信號傳導受阻,達到延緩后熟、延長保鮮期和提高貯藏品質的目的。研究發(fā)現(xiàn)2.5μL/L1-MCP處理能有效地延長西蘭花貯藏的貨架期,保持西蘭花品質,減少采后腐爛,延緩葉綠素降解速率和丙二醛含量增加的速度,抑制多酚氧化酶與脂氧合酶活性,促進SOD、POD和CAT等活性氧代謝酶活性,降低總胡蘿卜素和硫代葡萄糖苷含量下降的速度。1-MCP處理還可以通過抑制乙烯生物合成,延遲西蘭花花球的衰老黃化進程。1-MCP處理主要通過調節(jié)抗壞血酸代謝相關基因和葉綠素降解相關酶基因的表達來抑制西蘭花貯藏過程中抗壞血酸含量和葉綠素含量的下降。2.2.2乙醇對葉綠體的作用乙醇處理(6mL/kg,5h)顯著降低了西蘭花冷藏中的失重率,延緩了葉綠素含量的下降,提高了抗氧化酶SOD和CAT的活性。超微結構顯示乙醇對葉綠體外膜及內部基粒片層結構均起到了保護作用,減小了貯藏期間葉綠體的破壞程度,顯著延緩了葉綠體結構的解體。乙醇處理(乙醇墊,可緩慢釋放出乙醇氣體,濃度約40pmol/mL)通過調節(jié)乙烯合成中1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸合酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylatesynthase,ACS)和1-氨基環(huán)丙烷-1-羧酸氧化酶(1-aminocyclopropane-1-carboxylateoxidase,ACO)的基因表達,抑制了ACS和ACO活性,進而減少了乙烯的生物合成量,在20℃延長了西蘭花貨架期2d以上。乙醇處理還可能是通過抑制西蘭花花球中還原物質的降解速度,保持抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)中消除過氧化氫的酶活性,從而利于抑制西蘭花的衰老進程。此外乙醇處理還可能是通過調控葉綠素降解相關基因和酶的活性抑制了葉綠素的降解。2.2.3-ba和苯甲酸鈉葉陳亮等研究發(fā)現(xiàn),采用20mg/L6-BA處理能延緩西蘭花花蕾中葉綠素和蛋白質的降解速率,提高了SOD和CAT活性,降低H2O2和羥自由基含量,抑制膜脂過氧化作用,延緩花蕾衰老。6-BA結合0.2%苯甲酸鈉處理,具有良好的增效作用,進一步推遲花蕾衰老。6-BA處理能夠抑制葉綠素酶、脫鎂螯合酶和葉綠素降解相關過氧化物酶活性,從而抑制了葉綠素的降解。進一步的研究發(fā)現(xiàn)6-BA處理主要抑制了脫鎂葉綠素酶基因的表達,從而抑制了葉綠素的降解。2.2.4貯藏過程中失重率的變化采用殼聚糖或羧甲基纖維素涂膜處理能有效地抑制西蘭花花球貯藏過程中的失水率,延緩花球黃化和葉綠素降解。殼聚糖涂膜(2g/mL)相對于對照處理,能顯著降低西蘭花整個貯藏過程中大腸桿菌的數(shù)量,抑制花球黃化和花蕾開放。2.2.5發(fā)酵菌種少Kim等研究發(fā)現(xiàn)西蘭花采后用二氧化氯(50mg/L)結合富馬酸(0.5%)處理,可以有效減少細菌,酵母菌和霉菌的菌群數(shù)量,從而有效延長西蘭花采后貯藏時間。而采用10mg/L的對氯苯磺酸酯結合50mg/L赤霉素(gibberellin,GA3)處理能有效地延緩西蘭花采后顏色的變化,降低呼吸速率,顯著抑制了花球的褐變,延緩了可溶性固形物含量升高的速率,還能較好抑制花球失水率。3氣調貯藏的影響綜上所述,西蘭花貯藏過程中主要問題是由于衰老引起的花球開放、黃化,伴隨著衰老進程的到來,引起花球營養(yǎng)物質損失,體內積累自由基和次生代謝產物,最終影響到產品的香氣、風味、質地、感官及營養(yǎng)品質。其次失水和病害也是影響西蘭花貯藏的重要方面。因此貯藏保鮮原理主要是延緩花球衰老進程,概括如圖1所示。4運輸流通技術隨著人們對自身健康的日趨關注,促進了西蘭花種植面積和消費量的增加,西蘭花貯藏保鮮技術成為延長產業(yè)鏈和市場供應的重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)今雖然在物理處理(冷藏、氣調、紫外線處理等)和化學保鮮(1-MCP、乙醇和植物生長調節(jié)劑處理等)方面取得了重要突破,但對