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低氧贮藏对采后果实风味的影响研究进展
日期:2021-09-17 作者:未知 来源:食品科学杂志 点击:
   作为当前较为先进的果实贮藏手段,气调贮藏技术可以有效抑制果实生理代谢、延缓衰老、保持品质、延长贮藏期和防治病虫害,被广泛地用于果实采后的商业贮藏。传统的气调贮藏方式一般可分为自发气调和非自发气调(CA)。对于传统气调贮藏来说,贮藏环境中较低的氧气水平有助于减少乙烯生成,降低有氧呼吸和酶促氧化作用,延缓色泽变化和叶绿素降解;维持果实的硬度,糖分、有机酸和维生素含量;预防或减少苹果和梨虎皮病等生理病害。然而,如果环境中氧气水平过低,果实就有可能会出现低氧胁迫症状,如组织水浸、内部褐变、产生异味以及因低细胞能量而产生的其他生理紊乱。
  水果的风味品质对消费者的选择具有重要影响,因此气调贮藏过程中因低氧而造成的果实风味品质劣变值得关注。渤海大学食品科学与工程学院,生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心的陈敬鑫、米红波*、葛永红*等人综述了气调贮藏过程中低氧对采后果实风味品质的影响及其机理的研究进展,为采后研究工作者提供理论参考。
  1、低氧对采后果实糖分和有机酸的影响
  低氧对采后果实糖分的影响
  与常氧条件相比,长期低氧贮藏对于果实的糖代谢具有较为显著的影响。Thewes等研究发现‘Nicoter’苹果能在基于呼吸熵的动态气调(DCA-RQ)下贮藏9 个月,DCA-RQ 1.3(0.40 kPa O2+1.0 kPa CO2)条件下果实的果糖和葡萄糖含量显著高于DCA-RQ 1.5(0.38 kPa O2+1.0 kPa CO2)。同样,对于呼吸代谢较为旺盛的浆果类果实,较短时间的低氧贮藏也会使其糖分发生类似的变化。‘赛娃’草莓在CA(0.5 kPa O2和2.0 kPa O2)条件下于5 ℃贮藏10 d后,其葡萄糖和果糖含量显著高于常氧贮藏,而蔗糖含量明显降低。在CA(2.0~5.0 kPa或5.0~8.0 kPa O2)和常氧下低温(0 ℃)贮藏30 d后,无花果的还原糖质量分数分别为12.45%、11.67%、10.34%;且低氧下果实SSC保持较高水平,说明低氧能有效减缓其生理代谢,减少有机物的消耗。由此可见,在一定程度上,低氧环境促进了果实中蔗糖的代谢,以及果糖和葡萄糖的积累。
  低氧对采后果实有机酸的影响
  一般而言,低氧贮藏能够较好地维持果实有机酸含量。‘Delta R2E2’芒果在CA(1.5、2.0 kPa或3.0 kPa O2+6.0 kPa CO2)下贮藏24 d后,其果实酸度分别为0.31%、0.29%、0.21%。有学者将‘Gola’荔枝于CA(1.0、2.0 kPa或3.0 kPa O2+5.0 kPa CO2)低温(5 ℃)贮藏35 d,结果发现1.0 kPa O2+5.0 kPa CO2条件下贮藏果实的TA含量约为其他处理组的1.25 倍。可见,低氧贮藏显著减缓了TA含量的下降。有学者提出,这是因为低氧可降低果实的呼吸速率,导致作为TCA循环底物的有机酸消耗较少,从而使其有机酸含量维持在较高的水平。此外,缺氧条件下还会诱导果实发生厌氧呼吸从而影响TCA循环特定的酶活性,进一步影响TCA循环。
  2、低氧对采后果实挥发性化合物的影响
  低氧对采后果实醇类化合物的影响
  醇类对果实香味形成起着重要作用,尤其是乙醇。较低浓度的乙醇有利于果实品质的保持并促进风味的形成,而高浓度则会产生异味。如表2所示,一般情况下,低氧条件下果实的醇类化合物总量有所下降,且随着氧分压的降低而降低,但乙醇积累量却有所增加。相反,低氧条件下苹果直链醇(如己醇、丁醇、戊醇)含量显著减少,相应的酯类含量也减少。然而,极低氧条件下‘皇家嘎啦’苹果的乙醇含量并未显著增加,说明其低氧耐受性较好。
低氧对采后果实醛类化合物的影响
  醛类物质是产生一类类似绿草的香气物质。对于跃变型果实来说,跃变前果实中存在的醛类物质是绿色/未成熟果香味的重要来源;当成熟发生时,挥发性的醛类转变为酯类,以形成果实特有的果香味。乙醛是几乎所有果实的天然香气成分,其在果实成熟过程中,甚至在有氧条件下也会积累。
  如表3所示,经低氧气调贮藏后,果实中醛类化合物总量有所下降,而‘红蛇果’苹果和樱桃在极低氧条件下乙醛含量明显增加。其中,己醛和(E)-2-己烯醛是一类带有青苹果味的化合物。在低氧条件下,己醛和(E)-2-己烯醛的生成量相对减少,但其在极低氧条件下反而升高。学者指出,在CA贮藏过程中,带有青苹果味的醛类等挥发性物质含量的增加可能意味着‘皇家嘎啦’苹果风味品质的下降。也有学者提到,极低氧条件下果实醛类化合物含量保持较高水平可能是由于果实新陈代谢的减慢和成熟的延迟。
  低氧对采后果实酯类化合物的影响
  在低氧贮藏过程中,生成酯类物质的脂肪酸反应受到严重抑制(表4、图1)。成熟果实所产生的酯类可大致分为直链型和支链型。在气调贮藏过程中,降低氧水平可显著降低果实中以脂肪酸为前体的丙基、丁基、己基直链酯类的生成量,而对以支链氨基酸为前体的支链酯类的生成量影响较小。直链酯类是由脂肪酸通过LOX途径和β-氧化途径所产生,而支链酯是由氨基酸的代谢所产生。重要的是,LOX途径和β-氧化都需要氧气,会受到CA贮藏期间使用的氧浓度的影响。LOX作为脂类挥发物形成过程中的关键酶,其在果实香气形成过程中起到重要作用。LOX是一种需氧酶,在缺氧条件下,LOX的活性受到一定程度的抑制,这可能是低氧贮藏果实直链酯类生成量减少的主要原因之一。HPL也是一种通过LOX途径合成挥发性酯的重要酶,能处理LOX途径产生的脂肪酸氢过氧化物,并为随后ADH催化生成相应的醇提供必要的醛底物。研究发现,极低氧条件反而会使苹果中HPL和ADH的活性增强,这可能与果实中丁醛、丁醇和丁酯含量的增加有关。
  低氧对采后果实萜类化合物的影响
  萜类化合物是植物次生代谢产物中种类最多的一类物质。在正常大气压条件下,只要具有足够高的蒸汽压力,大多数的半萜(C5)、单萜(C10)、倍半萜(C15),甚至一些二萜(C20)均可大量释放到空气中。‘Packham’s Triumph’梨在低氧(3.0 kPa O2)条件下贮藏2 个月后,α-法尼烯(E,Z)和十一碳萜烯的含量均显著降低。在1.0~3.0 kPa O2条件下,经CA贮藏21 d和35 d的‘Kensington Pride’芒果果肉中单萜类化合物(如月桂烯、柠檬烯、β-松油烯、γ-异松油烯)和倍半萜类化合物(如α-胡椒烯、α-草烯)的含量均显著降低。与常氧贮藏相比,2.0 kPa O2水平贮藏可抑制黑醋栗果实合成萜烯的能力,特别是在贮藏6 周后。由此可见,较低的氧浓度会显著降低单萜类化合物和倍半萜类化合物的生成量。
低氧对采后果实其他香气组分的影响
  在低氧贮藏条件下,除了醇、醛、酯和萜类化合物外,参与形成果实香气的其他类化合物如酮类、酸类、内酯类等也受到低氧环境的调控作用。研究表明,在极低氧条件下贮藏的‘皇家嘎啦’苹果中,2-丙酮和3-辛酮的生成量随着氧水平下降而降低。1-甲氧基-4-(2-丙烯基)苯是在一些苹果品种(如‘嘎啦’苹果、‘皮诺瓦’苹果)中发现的一种挥发性苯丙烷类物质可使苹果带有辛辣的味道,其含量在低氧条件下也显著降低。与常氧条件相比,在2.0 kPa O2条件下贮藏的‘Kensington Pride’芒果γ-辛内酯含量显著降低。可见,由于果实香气组分的多样性,低氧胁迫对果实香气形成的影响作用也千差万别,这也给园艺采后方向科研人员的相关研究工作带来了巨大的挑战。
  结 语
  风味品质是衡量果实品质的重要指标之一,其中以糖酸比作为风味的基础,而香气赋予了其风味的独特性。相对于冷藏,传统的气调贮藏较好地维持了果实品质,但长时间的气调贮藏仍会对果实的风味品质造成很大的影响。无论是果实的糖分和有机酸,还是挥发性香气组分,均在一定程度上受到气调贮藏过程中低氧环境的影响。采后科学工作者们对气调贮藏过程中果实糖分、有机酸以及香气组分变化进行了大量研究,基本上完成了低氧环境影响风味品质的量化研究,但关于低氧胁迫对果实风味物质生物合成的分子调控机制尚缺乏深入研究。随着现代生物学技术的发展,植物基因组学、转录组学、代谢组学等技术的日益成熟,从分子生物学层面揭示低氧对果实风味的分子调控机制已成为一个重要的研究课题,这一研究领域将有助于更有针对性地改进现代气调贮藏技术,以最终实现园艺果蔬产品的精准气调贮藏。
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