商品学-温度处理对园艺作物的保存.doc

温度处理对园艺产品的生理及其微生物影响专业：茶学 姓名：郭 湘 学号：S20132604摘要：本文综述了温度处理对园艺产品的生理影响，包括热处理、间歇升温处理和缓慢降温处理，讨论了温度处理对园艺产品的POD、SOD和CAT酶活性的影响，以及丙二醛MDA、可滴定酸、ASA、酚类物质等的生理变化，以及温度处理对园艺产品微生物的影响。关键词：热处理；间歇升温；缓慢降温；园艺产品；生理影响 由于水果采收期往往集中在某个季节，为使水果采后能在短期内销售完必须进行贮藏，采取合理的贮运保鲜技术，能够有效地延长鲜果的贮藏期，调节淡旺季，实现果蔬的保值或增值1。因其化学方法对身体有害，不被提倡，现重点研究无残留、无污染和无毒的保鲜技术，其中物理的变温处理备受人们的关注2。 温度是影响果实代谢过程、品质与贮藏寿命的重要因子。果实采后操作与贮运过程中相对于环境(包装箱、大气内)温度的波动都可称为变温，包括加冰、昼夜温差、冰融化造成温度的波动，人为的变温处理，如冷冲击处理、贮前热处理、预冷处理、低温处理和间歇升温处理等3。热处理是将果蔬置于非致死高温中处理一段时间，而后置于低温下贮藏的采后处理技术。一般是指用高于果实成熟季节的温度对果实进行采后处理的一种技术，旨在控制果实病虫害，调节果实生理生化代谢，延缓果实衰老。热处理作为一种物理的控制果蔬采后腐烂的方法，具有安全性高、无化学残留等优点，成为近年来果蔬保鲜研究的热点，研究者在多种水果上都进行了热处理的防腐效果研究，包括热带水果和温带水果。虽然不同研究者对同一种水果提出的热处理参数差异很大，但都得出了热处理可以控制采后病害的结论4。热处理方法有热蒸汽、热水、微波辐射和红外辐射等，但实际常用的是热水和热蒸汽。贮前热处理对贮藏效果、乙烯释放、呼吸作用、衰老、果实品质以及其它生理生化代谢活动等方面的影响已有大量研究报道，对于不同水果，热处理时间和温度可能不同，时间太短或温度过低则效果不理想，温度过高或时间太长则会造成高温伤害。此外，品种、果实成熟度、热处理后果实的贮藏条件等亦影响热处理效果4。间歇升温处理是用高于冷害临界温度的温度中断低温以减轻冷害的一种力法。水果在低温贮藏时，冷害是影响贮藏效果的主要因子之一。当温度低于冷害临界温度时，果实就容易发生冷害。因此，要延长水果的贮藏期，必须控制冷害的发生。中断低温会推迟冷害的发生，减轻冷害程度。间歇升温处理能够提高多种果实的抗冷害能力，减轻或防止果蔬贮藏时冷害的发生5。逐渐降温能显著抑制呼吸作用，推迟跃变型果实呼吸高峰的出现，降低呼吸峰的大小，甚至消除跃变高峰，逐渐降温还能抑制菌丝生长和病原孢子发芽，减少侵染并抑制已受侵染组织的发展，抑制后熟、衰老和腐烂，低温至今仍是控制果实成熟、延长果实寿命、保持果实品质的最简便、有效的方法5。2.三种处理对园艺产品的生理影响2.1热处理对园艺产品的生理影响2.1.1 热处理对叶绿素降解的影响 研究表明，热处理可延缓某些果蔬如青花菜、柑橘叶绿素的降解6。在Nagatoyuzukichi柑橘和Oroblanco柑橘7上试验也发现，热浴处理或热空气处理都能有效的延缓果皮脱绿。热处理能有效降低冷害造成的叶绿泰分解，延缓辣椒衰老，且热处理优于间歇升温。值得注意的是，对于部分果蔬，如绿皮西葫芦、芒果和黄瓜，热处理却促进了叶绿素的降解，加速了果蔬的褪绿。有研究认为，热处理8促进叶绿素的降解可能与果蔬叶绿素降解机制中高温催化有关。也有人推测，这种不同反应可能是由于热处理过程中，新合成的酶可能会影响叶绿素的降解。2.1.2 热处理的丙二醛含量的影响丙二醛（MDA）是膜脂过氧化分解的主要产物，其含量大小可以反映细胞膜的稳定性和植物的抗逆性强弱9。对于不催熟的香蕉10，热处理和对照在贮藏前期没有显著差异，但贮藏后期对照丙二醛含量显著高于热处理；对于经过催熟处理的香蕉，对照的丙二醛含量在整个贮藏期间均高于热处理。热处理的香蕉在成熟过程中果皮MDA含量低于对照，表明热处理抑制了膜脂过氧化作用，保护了细胞膜的稳定性，这应该是热处理减轻香蕉采后病害的原因之一。另史辉11等在对“紫李”、张子德12等在对辣椒的试验表明，热处理延缓了冷害的出现时间，减轻了冷害的程度，减少了有害物质MDA的积累。2.1.3热处理对不同防御酶活性的影响POD是植物体内清除过氧化氢的主要酶类，能清除果蔬体内过量的活性氧，维持活性氧代谢平衡，保持膜结构，延缓果蔬衰老13。颜福花14等在对西兰花研究表明，45温水处理的西兰花中POD活性较CK低，且上升趋势平缓。可能是温水处理减少了活性氧的产生，从而降低了POD的活性，减慢了黄化速率，延缓了衰老。蒋侬辉15对板栗进行50热处理60min发现，热处理的POD活性远低于CK,说明热处理有显著抑制POD活性的作用。POD在抗氧化的逆境伤害中可催化过氧化物和H2O2分解,POD活性低说明底物中的活性氧含量少,栗果抗逆能力较强。 热处理的果肉SOD活性在整个贮藏过程中显著高于对照，热处理能显著提高SOD活性，提高果实对低温的抗性，这与其延缓果实褐变是一致的16。周开兵17等在对黄皮果实贮藏效果和活性氧代谢的影响表明，对照的果皮和果肉的SOD活性最低,不同温度热处理果皮和果肉均能维持较高的SOD活性,尤以55热处理果肉和果皮SOD活性为最高。 CAT是植物体内清除H2O2的主要酶类之一，它可使H2O2分解为H2O和O2。热处理CAT的活性在整个贮藏过程中显著高于对照，增加了SOD、CAT 的活性，使得SOD和CAT活性平衡，能高效清除H2O2，进而达到延缓果实衰老的作用，提高了果实的商品性。尹学杰18等在对采后茄子活性氧代谢影响表明，冷藏过程中茄子果肉SOD、CAT 活性总体呈峰型变化，在整个贮藏过程中热处理的茄子果肉都显著(P0.05）高于对照。2.1.4 热处理对可滴定酸的影响在采后果蔬体内，有机酸主要是以呼吸底物的形式被消耗。史祖云11对“紫李”果实采后生理的影响表明，果蔬的可滴定酸（TA）含量呈下降趋势。在整个贮藏期间，热处理可滴定酸含量始终高于CK，CK的TA含量在前35 d内缓慢下降，35 d后，随着褐变的出现TA含量急剧下降，并极显著低于其他两种处理(P001)。说明热处理抑制了果实的呼吸作用，延缓呼吸底物有机酸的消耗，延长了果实贮藏寿命。 2.2 间歇升温对园艺产品的影响 2.2.1 间歇升温对褐变度的影响间歇升温处理有抑制褐变的作用，降低了果蔬的腐烂度，提高了果蔬的外观品质。据张子德12研究表明，间歇升温处理减轻了辣椒的腐烂，减少了辣椒水分的散失，在一定程度上保持了辣椒的硬度，提高了辣椒的商品性。叶祖云11在对“紫李”的试验中发现间歇升温不仅有抑制褐变的作用，且处理效果要优于热处理。间歇升温处理缓解低温胁迫，在贮藏90d后，李子果肉基本上无褐变，而恒温处理则褐变严重。2.2.2 间歇升温对不同防御酶的影响 间歇升温处理能显著提高SOD活性，抑制MDA的积累，提高果实对低温的抗性，这与其延缓果实褐变是一致的。间歇升温降低了CAT的分解速度，减少了H2O和O2的产生，提高了辣椒的商品性12。2.2.3 间歇升温对可滴定酸的影响 间歇升温处理可有效延缓可滴定酸的下降，保持果实的良好风味和品质，在贮藏结束时，间歇升温贮藏果实含有李11品种特有的香味，而恒温处理则香味丧失，且有一定的异味，影响果实的口感。 2.2.4 间歇升温对ASA的影响ASA是植物体内有效的自由基清除剂，清除活性氧自由基，在维持膜结构完整性和防御膜脂被自由基及脂氢过氧化物过氧化中起重要作用。在对紫李11的研究中发现，间歇升温处理的ASA含量呈下降趋势，且在28d时显著（P0.05）高于CK，说明间歇升温保持了细胞内较高水平的还原型ASA，不但有利于清除自由基，延缓衰老，而且它还可将醌还原为酚，防止由于醌的聚合而导致的褐变，提高果实对低温的耐受力，增强果实抗氧化能力，提高果实品质。2.2.4 间歇升温对冷害的影响 间歇升温处理延迟了冷害出现的时间。王丹等12在对辣椒间歇升温的试验中，发现间歇升温每隔48h放至(20005)冷库中24h 减轻了冷害程度，且效果优于热处理。间歇升温降低了低温冷害造成的细胞膜透性的增加减少了细胞内电解质的外渗，较好地保持了细胞结构的完整性。间歇升温处理降低了冷害造成的呼吸异常的增加程度，减轻了辣椒的冷害。2.3 缓慢降温对园艺产品的生理影响 缓慢降温过程是逐渐适应低温并防止冷害发生的冷锻炼过程。就其对果实冷害生理的影响报道甚少且观点各异。闫师杰19对缓慢降温对鸭梨贮藏中褐变的影响研究表明，缓慢降温明显提高了早采果果心和果肉的亚麻酸、亚油酸、可溶性蛋白含量和不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸比值，降低了鸭梨果心的相变温度，提高了鸭梨果实的抗性；且缓慢降温延缓了果实多酚氧化酶PPO活性的升高，H2O2的积累和膜脂过氧化，从而很好抑制了果实的褐变。2.3.1 缓慢降温对不同酶活性的影响 SOD酶可以清除超氧自由基、过氧化氢和过氧化物，是植物体内有害物质的清除剂。当植物受到逆境胁迫时, SOD酶可以对植物细胞起到保护作用,其活性高低可以反映植物对逆境的适应能力, SOD酶活性越强说明植物的抗性越强。 梁大伟20等就自然降温对红花玉兰抗寒生理指标的试验中，以玉兰花为例，说明缓慢降温对SOD酶活性的影响。试验地选在北京市昌平区，实验材料为4年生红花玉兰实生苗，同时引种4年生的望春玉兰、紫玉兰、黄玉兰。10月初温度一直开始降低，到11月20日日平均气温降到2.6，日最低气温降为最小值-8.9,之后气温有小幅回升，但到12月10日时日平均气温降至-0. 4，日最低气温降为-10.0。 图1 SOD酶活性的变化趋势见图1可知，4种玉兰SOD酶活性总体趋势是随着温度的降低逐渐增大, 11月20日左右SOD活性也在这个时候达到最大值,然后出现小幅度下降。 CAT酶的主要作用是分解H2O2 ,与SOD酶和POD酶协同作用，降低自由基的浓度减少植物受到伤害。CAT酶的总体趋势是随温度降低，其活性增加，到11月20日增加到最大值然后降低，和SOD酶的变化趋势相吻合。 四种玉兰POD酶活性的变化趋势与SOD、CAT酶相似,随着温度的降低,POD酶的活性逐渐增大。冰水处理的西兰花POD活性较CK高，且上升较快。 2.3.2 缓慢降温对丙二醛的影响丙二醛是膜质过氧化物的产物, 它与细胞内的各种成分发生反应,引起对细胞膜和酶的严重损伤，它的多少反映了植物受低温危害的程度。随时间的变化,温度逐渐降低，植物体内丙二醛含量也逐渐增高，11月20日温度最低时，丙二醛含量达到最大值,随后随着温度小幅回升。2.3.3 缓慢降温对可溶性固形物与可滴定酸的影响 李建华21对石榴果实研究表明，石榴采后可溶性固形物与可滴定酸含量均呈递减的趋势。另发现缓慢降温处理对果实采后的TA及可溶性固形物含量的影响虽不大，但果实的失重却相对较高，这可能与前期贮藏环境温度较高，果实代谢较低温（0 ）贮藏旺盛有关。2.3.4 缓慢降温对细胞膜透性的影响 果实在衰老或发生冷害时细胞膜的完整性和流动性受到破坏，膜透性增大。赵迎丽21等在对石榴的缓慢降温处理研究表明，缓慢降温处理延缓了膜透性的增加，有效延缓石榴冷害的发生，并减轻果实冷害发生程度。2.3.5 缓慢降温对酚类物质的影响 图2 缓慢降温对酚类物质的影响酚类物质是果蔬酶促褐变的底物，作为底物的酚类物质酶促氧化，从而使果实发生褐变。在对石榴21的研究发现，见图2可知，与0 贮藏处理相比，缓慢降温处理的酚类物质含量高于对照，说明降温处理减缓了石榴果皮酚类物质氧化降解的速度。 3. 温度处理对园艺微生物的影响腐烂性病害是影响采后水果贮藏寿命的主要原因，热处理可以有效法防止水果腐烂，延长水果的保鲜期。Schirra报道Tarocco 柑橘22经过52，3min 热水浸泡，8下冷藏两个月，最后在货架上放置一周，腐烂率明显低于对照。Prusky 22等发现接有炭疽病菌的芒果，在 56、60和 64热水喷淋处理后可降低腐烂率 60%。另有研究发现，造成草莓腐烂变质的主要原因是灰根霉(Rhizopusstolonifer)和葡萄孢霉(Botrytiscinenea)引起的，热处理可有效控制它们的生长繁殖，减少果实的腐烂率。此外热处理广泛应用于各种柑梨、桃、橘等各种水果采后防腐上。朱虹23等在有关热处理减轻采后香蕉病害的效果及其机理的研究表明，3min和5min的热水处理对炭疽菌孢子的萌发率没有显著影响,10min热水处理显著降低了炭疽菌孢子的萌发率，而热处理显著抑制了炭疽菌孢子的芽管生长速度，热水浴处理3min、5min和10min后,孢子芽管生长速度均显著低于对照,并且热处理时间越长其生长速度越慢。从图3可以看出，用热处理的炭疽菌孢子接种香蕉热处理的时间越长，病斑直径越小，3min热水处理的病斑直径略小于对照，但差异没有达到统计学上的显著水平，而5min和10min热处理的孢子接种香蕉病斑直径与对照有显著差异。图3 热处理对炭疽菌致病性的影响鲜切果蔬由于切分造成的机械伤增加了微生物污染和生长繁殖的可能性，因此控制鲜切果蔬的微生物侵染已成为当务之急。热杀菌是一种物理杀菌技术，广泛应用于各类食品杀菌，其优点是安全无残留，缺点是热处理会对食品的感官、营养等品质造成一定影响。热处理对细菌有明显的杀灭作用，热烫处理时间越长、温度越高，菌落总数减少越显著。覃海元24等在有关热处理对鲜切哈密瓜品质及其微生物的影响中发现，在热处理当天，95、60s 处理杀菌的鲜切哈密瓜效果最好。但鲜切哈密瓜菌落总数在贮藏期间随着时间增加而迅速增加，95、60s 处理的鲜切哈密瓜的菌落总数在贮存后期已明显高于其他处理，可能是由于过强的热处理严重损伤鲜切哈密瓜细胞膜，导致汁液渗出严重，促进了细菌的生长繁殖。4. 讨 论由于热处理中的影响因素很多，品种、树种、成熟度和栽培条件等不同都会对热处理的方法、温度高低和时间长短提出不同的要求。不同的变温模式作用机理存在差异，探讨其与果蔬采后生理代谢的相关性是很有必要的。而且，果蔬产品的生理基础不同，冷害表现各异，有效的变温模式，取决于果蔬本身。目前尚无在生产上大面积推广的报道，热处理方法应用于商业生产还需要经过大量深入的研究。生产上主要反映热处理的效果不是很稳定，应用有一定难度，例如在芒果上25虽然报道表明热处理可以控制多种主要采后病害，但不同的研究者采用的技术参数差异很大，且难以应用操作。如何结合产品本身的生物特性和贮藏条件，选择适于该产品切实可行的最佳变温模式，仍需要详细和深入的研究。随着对热处理技术研究的深入和不断的完善，热处理技术会在采后保鲜上发挥更大的作用。参考文献：1 谭兴和,甘霖,王仁才,李清明,郭时印,王峰.利用冷、热处理提高冷藏果实贮藏效果及其机理研究进展 J. 保鲜与加工. 2003(04)2 王育林,陈洪国等.果实采后变温生物学的研究进展J.果树学报, 2001,18(4) :2342383 孙秀兰,刘兴华,张华云. 果蔬变温贮藏控制冷害研究进展J.北方园艺.2000.064 陈金印,吴友根.采后热处理与果实贮藏J.植物生理学通讯, 2003, 39(1): 83885 王世珍,张红印,黄星奕.热处理对水果采后病害防治的研究进展J.食品科学,2008,(2).6 袁海娜.国内外果蔬热处理保鲜技术研究进展J.粮油加工与食品机械.2002(10):30327 杨晓棠,张昭其,庞学群.果蔬采后叶绿素降解与品质变化的关系J.果树学报,2005,22(6)8 莫开菊. 热处理在果蔬贮藏保鲜方面的应用与机理J. 湖北民族学院学报.1997.(06):20229 张海芳,赵丽芹,韩育梅.热处理在果蔬贮藏保鲜上的应用J.保鲜与加工. 2005(02)10 王艳颖，胡文忠，刘程惠，等 .间歇升温对采后香蕉李贮藏中酶促褐变的影响J.食品科学,2010.31( 2) :245249.11 史辉,龙超安,叶祖云. 间歇升温和热处理对紫李果实采后生理的影响J.亚热带植物科学. 2011.40(3):20-24.12王丹,张子德,刘升,王利斌,张贞亮,. 热处理和间歇升温低温贮藏对辣椒冷害的影响J. 安徽农业科学,2012,(3).13 田维娜,曾凯芳.热处理对果蔬采后贮藏特性的影响J. 食品工业科技.2007(12)