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哈密瓜贮藏保鲜技术的研究进展

   哈密瓜，学名：Hami cantaloupe，属葫芦科植物，是甜瓜的一个变种，素有“瓜中之王”的美称。新疆哈密瓜有180多个品种，其形态各异，风味独特，营养丰富，药用价值高，是新疆的名优特水果，深受国内外人民喜爱[1]，然而哈密瓜主产区地处我国西北边陲，运往国内其他地区或国外路途遥远，运输时间长，如果在采后及运输过程中处理不当则极易受到病原微生物的污染而引起腐烂，故采后腐烂成了哈密瓜在生产和流通过程中遇到的主要问题之一，且近年来又有上升趋势。烂瓜问题不仅严重影响了哈密瓜的品质，也给生产者和经营者带来了很大损失，因此该问题亟待解决，否则将极大地制约这一特色产业的可持续发展[2-3]。本文综述了国内外对哈密瓜保鲜技术的研究进展，并指出了各种方法的优劣势，可为哈密瓜的储藏保鲜提供一定的指导。
    1· 哈密瓜的贮藏保鲜技术
    1.1 气调保鲜
    气调保鲜技术是通过调节果蔬储藏室的环境温度、湿度、空气中氧和二氧化碳含量等参数，达到满足不同果蔬所需的最低氧气含量，以实现延长果蔬贮藏期并保持其良好品质的保鲜技术。生产上多采用聚乙烯薄膜袋，果蔬的呼吸作用构成薄膜装内外气体的浓度差，随着贮藏过程中气体浓度差的增加，薄膜袋内的气体达到一个低O2和高CO2的气体平衡浓度。当薄膜内的气体平衡浓度使果蔬处于仅可产生维持生命活动所需最低能量的有氧呼吸的状态时，果蔬置于最佳气调贮存环境，从而可起到延缓成熟、贮藏保鲜的目的[4]。
    用于哈密瓜的贮藏保鲜一般采用简易气调保鲜，气调库中的氧含量为3%~5%，二氧化碳含量为1%~1.5%，相对湿度控制在80%，温度为3~4℃。陈存坤等[5]以厚皮哈密瓜为实验材料，比较了冷藏、冷藏结合臭氧间歇处理、O2 4%~6%、CO2 0.2%~0.5%气调等3种贮藏方式的效果。结果表明，在6℃贮藏条件下，气调贮藏显著抑制了哈密瓜的呼吸强度，延缓了果实的衰老，并有效抑制了果肉硬度、可溶性固形物、VC和还原糖含量的下降，降低了果实的腐烂指数，保持了哈密瓜较好的品质和风味，其他两种贮藏方式效果均不及气调贮藏。李萍等[6]研究了气调贮藏不同气体比例对哈密瓜86-1贮期品质及生理活性的影响，设置了O2+CO2：3％+0％；O2+CO2：4％+1％；O2+CO2：5％+2％三种气体条件，结果发现：CO2含量较高的气体环境更利于瓜的贮藏，CO2/O2=2/5明显优于CO2/O2=0/3，但其原因还需进一步研究验证。张阳等[7]也研究了8种不同气体配比对新疆伽师瓜贮期生理变化和贮藏品质的影响，结果发现：在体积分数为7% CO2+5% O2+88% N2条件下贮藏伽师瓜，其可滴定酸含量、还原糖含量和果实硬度可以得到保持，过氧化物酶（POD）、多酚氧化酶（PPO）和多聚半乳糖醛酸酶（PG）活性受到抑制，过氧化氢酶（CAT）活性保持相对较高水平，贮藏80d，腐烂指数为0.3，商品果率90%，贮后果实色泽鲜绿，风味甘甜香美，保鲜效果较好。
    不同品种的哈密瓜，其保鲜效果最好的气体比例是不尽相同的，在进行保鲜处理前，一定要对其最佳工艺进行研究和讨论，否则将影响保鲜效果，甚至引起哈密瓜更大的伤害。另外，气调保鲜的效果还需要有相关技术配套，如采摘后的快速预冷、贮藏容器的标准、贮藏堆放技术、出库后的分选、包装、出入库的运输等等，这也制约了该技术的进一步发展。
    1.2 外源性水杨酸处理
    水杨酸（Salicylic acid）是植物体内产生的一种具有天然活性的酚类物质，在植物中分布较广，是植物防御系统中的一种重要的信号分子[8]，最早从柳树皮中分离出来，具有镇痛解热作用[9]。将外源性水杨酸应用到果蔬中可以抑制乙烯的生物合成、调节活性氧代谢，从而抑制果蔬衰老，提高果实的贮藏期。冯会君等[10]将成熟度一致的伽师哈密瓜在其发汗后用不同浓度的水杨酸溶液浸泡后对其可溶性固形物、总糖、总酸、VC、失重率等进行了测定和比较，结果发现与对照组相比水杨酸处理可以推迟哈密瓜呼吸高峰的出现，并降低呼吸峰值，减缓硬度的下降，延缓果实成熟衰老的发生，从而延长果实的贮藏期，起到一定的保鲜作用。李刚等[11]还比较了在哈密瓜的常温贮藏和低温贮藏过程中，不同浓度水杨酸处理对哈密瓜生理指标的影响，得到与冯相似的结果[10]。另外，张桂芝等[12]研究证实了哈密瓜采后腐烂变质是由两种主要致腐性病原菌R.stolonifer和F.semitecum分泌了活性较高的细胞壁降解酶所引起的，加入酚类物质后能明显地抑制病原菌的生长，并大大降低它们产细胞壁降解酶的能力，并且酚类物质也能显著地抑制细胞壁降解酶的活性，从而达到更好的储藏保鲜效果。这些研究结果表明[10-13]：水杨酸对哈密瓜的保鲜效果源于两个方面：一是对哈密瓜自身活性物质、生理运动的抑制作用，包括SOD（超氧化物岐化酶）、CAT（过氧化氢酶）、POD（过氧化物酶）等酶活的下降以及呼吸强度的减弱；二是提高了果实的抗病性，对病原菌的抑制、杀害作用大大增强。最后必须指出的一点是，哈密瓜对水杨酸的浓度较敏感，如果浓度过高，反而会促进呼吸作用，加快果实的腐烂。
    1.3 涂膜保鲜
    涂膜保鲜技术目前已广泛应用于果蔬的保鲜领域，其中应用较多的主要是壳聚糖涂膜。果蔬经过壳聚糖涂膜处理后在表面形成一层类似纤维素的透明薄膜，将果蔬与大气隔开，使果蔬内部形成一个低氧、高二氧化碳的微环境，减少果实内物质转化和呼吸机制的消耗，起到类似气调包装的效果[14-15]，从而抑制呼吸作用、乙烯产生及膜脂过氧化等各种需氧的生理生化过程，在一定程度上能够延缓果实衰老，降低哈密瓜果实的腐烂率[16]。另外壳聚糖还能够推迟呼吸跃变，在保持硬度、减少糖损耗、保护VC、减缓果胶物质降解等方面有明显效果。因此壳聚糖涂膜处理可以保持果蔬品质，减少果蔬腐烂率，从而延长果蔬的贮藏期以达到保鲜效果[17]。之前有研究称对香蕉、草莓、桃子和鲜食葡萄进行壳聚糖涂膜处理后可降低其腐烂率，延长货架期，从而起到一定的保鲜作用[18-20]。
    杨文侠[21]对哈密瓜贮藏果进行了涂膜处理，将其与未涂膜的哈密瓜的失重率、腐烂率、可溶性固形物、还原糖含量、VC含量等相比，涂膜果明显优于未涂膜果。另外，胡少华等[22]采用了一种更为方便的涂膜方式，将哈密瓜浸入一定浓度的涂膜保鲜剂（主要成分为多糖有机酸、表明活性剂、水）中30~60s，取出后晾干，瓜皮表面就形成一层保鲜薄膜，他比较了5种处理方式的好瓜率和含糖量，结果表明，当保鲜剂与水的稀释比例为1∶3时，在储藏95d后，其好瓜率达到25%，优于其他处理方式。对哈密瓜进行涂膜保鲜可以有效抑制微生物侵害、降低腐烂率、延长贮藏期，是哈密瓜采后贮藏的一项商业化可行性措施。涂膜处理虽然能有效地防止采后水果的衰老和失水，但使用时应注意膜的厚薄和均匀适当。涂膜过厚会导致果实的无氧呼吸，引起生理失调，产生异味，果实迅速衰老腐烂，涂膜太薄，保鲜能力差。一般涂膜厚度控制在0.11mm左右，就能使果实处于半封闭状态，起到较好的保鲜效果。
    1.4 钙处理
    钙是植物组织中的重要组成部分，能维持细胞壁的结构和功能，对果实后熟和衰老起到延缓作用[23]。Ferguson[24]认为细胞中的钙分布于细胞壁、液泡、内质网、线粒体等部位，与细胞质中的钙处于动态平衡之中，因此质膜外的钙可及时补充细胞内各种反应的需求，以维持细胞正常的生理活动，从而起到延缓果实衰老的作用。对果蔬进行钙处理一方面能抑制果实膜脂过氧化作用，减少组织乙烯的合成。另一方面能维持细胞膜结构和功能的完整性，抑制组织内部物质的外渗，从而推迟果实的软化过程。
    对哈密瓜进行外源钙处理可以维持其细胞膜和细胞壁的结构与功能，同时降低果实的呼吸速率和乙烯释放量，以保持果实较高的硬度，延缓果实的成熟软化。由于果实自身具有吸收钙的能力，因此可以直接向果实喷施钙溶液，以增加果实中的钙含量。然而许多果实因缺钙而产生的生理病害在采收后的贮藏中才会出现，在采收前期很难被发现，采后浸钙就成了亡羊补牢的一种常用的方法。目前对于采前喷钙和采后浸钙的研究比较多[25-26]，吕双双等[27]通过研究采前喷钙和采后浸钙处理对网纹甜瓜果实硬度、呼吸速率、乙烯释放量等的影响，发现无论是采前喷钙还是采后浸钙，都可以有效降低网纹甜瓜软化的速度，但作用效果存在差异。贮藏前期，采前喷钙处理的果肉硬度略高于采后浸钙处理，这可能是由于采后浸钙过程中被果实表皮吸收的钙离子需经一定时间才能运输到果肉部位发挥作用。而随着贮藏时间的延长，与采前喷钙相比，采后浸钙处理能够更有效地减缓果实软化的速度，这可能是钙离子抑制了细胞壁的降解。因此，最好将采前栽培与采后处理结合起来，以便最大程度地改善哈密瓜的贮藏性能。目前主要是采用氯化钙溶液浸泡，由于减压浸渗能使钙离子更有效地渗入果实组织，同时又能将少量的乙烯从组织中排出，而且处理时间短，因而也被广泛地采用。
    1.5 二氧化氯保鲜
    二氧化氯（ClO2）是目前世界上公认的高效、广谱、快速、无污染的第四代灭菌消毒剂，世界卫生组织（WHO）将其列为AI级高效安全灭菌剂，现已广泛用于水处理、纸浆漂白、食品保鲜和医药等领域[28-29]。二氧化氯性能优良，能有效杀死微生物，无气味残留且不会影响被处理果蔬的风味和外观品质，用于果蔬保鲜效果显著[30]。在杀菌过程中不产生有害物质，对无公害食品的保鲜具有重要意义。在果蔬贮运中，蛋氨酸等代谢而氧化分解为乙烯、CO2等会造成果蔬老化过熟的物质，而ClO2可以迅速有效地阻止蛋氨酸的分解、抑制乙烯的生成，杀灭腐败菌，从而起到长期保鲜的作用[31]。
    胡双启等[32]研究了气体二氧化氯对哈密瓜中沙门氏菌的杀菌保鲜效果，实验表明，气体二氧化氯对哈密瓜中的沙门氏菌具有明显的杀菌效果，对哈密瓜的存放具有较好的保鲜效果。吴明辉[33]研究了二氧化氯对哈密瓜黑斑病菌的抑制效果，结果表明：二氧化氯对哈密瓜黑斑病菌的生长起到很好的抑制作用，且随着二氧化氯浓度的升高，抑制效果增强，菌丝全部消解死亡。另外，他还研究了二氧化氯对哈密瓜中影响其成熟衰老的四种激素的作用，这四种激素分别是：乙烯、内源激素生长素（IAA）、赤霉素（GA3）、脱落酸（ABA），结果表明：二氧化氯气体可以促进ABA的生成，延缓哈密瓜的衰老；二氧化氯处理的哈密瓜的IAA含量更高，生长素可减少哈密瓜对乙烯的敏感度，降低腐烂率；二氧化氯保鲜后哈密瓜的GA3含量更高，可以有效防止腐烂；二氧化氯的氛围下，哈密瓜的乙烯释放量有推迟及减少的趋势，可有效保持哈密瓜的耐储性。但目前国内研究比较成熟的主要为二氧化氯溶液，对于气体二氧化氯的应用还有待进一步的研究与开发[34]。
    1.6 热处理
    采后热处理防腐是近年来发展起来的一种非化学药物控制果蔬采后病害的方法。热处理主要采用35～55℃的高温（高温极限在半致死温度以下），旨在促进果实表面伤口的愈合，以及杀灭或抑制果皮或果肉内病原微生物的生长等。迄今国内外用于果蔬采后热处理的方法主要有：热水浸泡、热蒸汽、热水冲刷、干热空气、强力湿热空气、热灰掩埋、红外辐射、微波辐射等，而以热水浸泡、热蒸汽处理应用最为普遍。热处理已有用于葡萄、苹果、草莓、黄瓜、西红柿等的报道。
    王静等[35]对“西州密25号”哈密瓜进行了热处理（在55℃热水中浸泡3min，温度保持恒定），比较了它们在储藏过程中病斑直径、病斑深度、呼吸速率、乙烯释放量、酶活性和细胞膜透性等方面与未经热处理的哈密瓜的差异，结果发现：病斑直径、病斑深度、呼吸速率和乙烯释放量均随着储藏期增长而呈上升趋势，但经热处理后明显改善，在储藏9d后，病斑直径、病斑深度、呼吸速率和乙烯释放量分别比对照组下降了40%、27%、39%、43%，另外在酶活性和细胞膜渗透率方面也有显著的降低效果。毛晓英等[36]对采后哈密瓜进行了热处理，分析了贮藏过程中哈密瓜的呼吸强调和硬度，结果发现：50、55、60℃的热水处理能提高哈密瓜呼吸高峰的到来，但随后都比空白组的呼吸强度低，热处理还能很好的保持哈密瓜的硬度，有助于贮藏保鲜。热处理在刚开始时，呼吸强度会有所加强，因为温度升高，酶的活性也随之升高，当温度超过某个临界值时，因酶的失活或钝化，呼吸强度则开始下降。但不是温度越高越好，温度过高，不仅造成哈密瓜某些营养物质的损失，还会导致哈密瓜内层组织缺氧，呼吸产生的CO2来不及向外扩散，堆积在细胞内危害代谢活动，由此引发有毒物质的积累。
    1.7 拮抗酵母处理
    目前，国内外对哈密瓜贮藏保鲜技术的研究绝大部分还停留在传统的化学杀菌剂方面[37]。因此，寻找绿色环保的处理手段成为哈密瓜采后保鲜研究的新热点[38]。研究发现，拮抗酵母能有效的抑制哈密瓜的致病菌，起到延长贮藏保鲜期的效果。以往普遍认为拮抗酵母的主要抑病机理是与原病菌进行营养和空间竞争。最近的研究表明，拮抗酵母不但能诱导寄住PR蛋白，如几丁质和β-1，3葡聚糖酶等的表达[39-42]，而且能诱导果实氧化酶与抗氧化酶活性升高[43-44]。还有些酵母菌能通过产生抑菌物质来发挥对植物病原菌的拮抗作用[45-46]。这研究结果表明：虽然拮抗酵母菌的主要抑菌机理是与病原菌进行营养与空间竞争，但是对每种拮抗酵母菌来说，其抑菌效果的发挥，则可能是多种方式共同作用的综合效果。
    裴世琪等[47]采用了不同活化条件、菌种不同处理方式、设置不同浓度梯度以及添加外源营养素对拮抗酵母进行处理后，涂抹于哈密瓜表面，对其病害抑制效果进行了研究分析。结果表明：最佳活化条件培养时间为42h，培养基浓度为12Brix，装液量为150mL，适用浓度为108cfu/mL的酵母悬液，同时加入0.5%的壳聚糖，其病害抑制效果最为明显。而王坚等[48]用拮抗酵母XL-1做了类似的研究，结果表明：最佳活化条件为培养时间为36h，培养基浓度为10Brix，装液量为150mL，浓度为108cfu/mL的拮抗酵母菌悬浮液的抑菌效果最佳。汪志浩等[49]还研究了拮抗酵母以不同载体和不同时间的添加方式对哈密瓜保鲜效果的影响，结果表明：1.0％壳聚糖配制的1×108cfu/mLWJ-1酵母悬液，处理哈密瓜能够显著（p＜0.05）抑制哈密瓜果实发病率和病斑直径（6.8mm）的扩展，显著提高WJ-1对M1的生防效力，显示了良好的应用前景。
    在实际运用中，往往会根据具体情况采取不同措施以提高拮抗菌的拮抗效果[50]，常用的方法有：a.与其他处理措施综合运用，如与杀菌剂、低温、热处理等配合使用；b.多种拮抗菌混合使用，但要注意混合使用的拮抗菌必须保证无相互竞争、能够共同在良好的环境下发挥其拮抗效用；c.加入辅助剂，如乳链球菌素、碳酸氢钠、氯化钙、壳聚糖等，可增强拮抗菌的抑菌效果；d.应用基因工程方法提高拮抗酵母菌的抑菌能力。值得注意的是，拮抗菌只有在适宜的气体组成、温度、湿度条件下才能有效的发挥其拮抗作用，这在一定程度上增加了该技术的应用难度和成本。
    1.8 其他方法
    除上述方法外，用于哈密瓜贮藏保鲜的方法还有很多，例如低压、超高压处理、真空冷冻干燥、1-MCP处理、生物保鲜剂等。另外在实际应用中，往往采用多种方法的结合，例如低温与保鲜剂的结合，热处理与涂膜技术的结合，可根据具体情况采用适宜的保鲜储藏方式。
    2 ·结论与展望
    由上所述可知，哈密瓜的保鲜方法很多，但是气调、低压、低温、超高压等保鲜方法一般对设备要求较高，经济投入大，严重制约哈密瓜贮藏保鲜业的发展；水杨酸处理虽然可以延长哈密瓜贮藏期，降低生产运输过程中的成本，但是它对人体胃肠道、肾等有一定的刺激作用，且对水体和大气可能造成污染，而涂抹保鲜、钙处理、二氧化氯保鲜等方法在此方面显现出优势：涂抹保鲜是目前果蔬保鲜常用的方法，主要是壳聚糖涂膜保鲜，现已广泛应用于各种食品的保鲜，其技术成熟，应用范围广；钙处理需要在哈密瓜采前采后均进行处理，虽可对哈密瓜起到明显的保鲜作用，延长其贮藏期，但工序多、操作较麻烦；气体二氧化氯是一种广谱、高效的灭菌剂，因其具有杀菌能力强，对人体及动物没有危害且不会对环境造成二次污染等特点而备受人们的青睐，其发展前景广。而拮抗酵母作为一种绿色环保的处理方式，研究与开发意义重大，可能会成为哈密瓜贮藏保鲜的一种新的发展趋势。同时，多种保鲜技术的有效结合使其综合发挥优势，从而达到保鲜的目的，在实际生产上是经常采用的一种保鲜贮藏方式。

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