近冰溫冷藏過程中果蔬采后生理品質變化的研究現狀

　　摘 要 果蔬產品在采后極易發生品質劣變，而溫度是影響果蔬采后品質的關鍵因素，近冰溫冷藏技術則是一 種將食品置于生物結冰點附近貯藏的一種精準控溫保鮮技術。近冰溫冷藏技術能夠有效延緩果蔬采后衰老進 程，顯著延長貯藏期，近些年近冰溫冷藏技術在果蔬保鮮領域得到廣泛的應用。該文匯總了國內外關于果蔬近 冰溫冷藏技術的研究成果，從采后生理學角度對近冰溫冷藏中果蔬的代謝進程進行闡述，對“乙烯生成和呼吸強 度”“營養成分的損失”“質地和軟化進程”“抗氧化體系和膜脂過氧化進程”“感官品質”和“微生物生長”6 個方 面進行探討。該綜述為近冰溫冷藏中果蔬生理品質變化的研究提供了參考依據。

　　關鍵詞 近冰溫冷藏技術; 果蔬; 采后生理

　　近冰溫( near freezing temperature，NFT) 冷藏技 術，是在將果實置于 0 ℃ 以下，生物結冰點溫度附近 貯藏的一種技術，又稱為近冰點冷藏技術( controlled freezing point storage) 。通常情況下，將 0 ℃ 以上的 貯藏稱為冷藏，主要適應于有生命特性的果蔬產品; 而將 0 ℃ 以下的貯藏稱為凍藏，主要適用于無生命 特性的魚、肉等產品[1]。果實的生物結冰點并不是 0 ℃ ，通常在 0 ℃以下的某一個溫度，研究發現一些果 蔬產品在生物結冰點附近貯藏的效果明顯優于 0 ℃ 以上貯藏，進而提出了果蔬近冰溫貯藏的概念。近冰 溫冷藏技術被稱為是繼冷藏、氣調之后的第三代保鮮 新技術，被稱為果蔬貯藏保鮮領域上的又一次革命。

　　1 近冰溫冷藏技術的發展

　　近冰溫冷藏技術，最早在 20 世紀 70 年代由日本 學者山根昭美博士在一次氣調貯藏中意外發現的。 該實驗原計劃在 0 ℃ 下貯藏梨果實，但由于操作失 誤致使貯藏溫度降至 - 4 ℃，但 - 4 ℃ 并未將梨果實 凍傷，室溫下恢復后的梨果實仍保持具有原來的風味 和色澤。此后，山根昭美博士在研究 0 ℃ 以下海水貯藏肉食時發現，生物組織的真實結冰點一般低于0 ℃， 只要在生物結冰點以上的溫度貯藏，生物的組織細胞 就能保持活體狀態。

　　山根昭美博士將這種原理應用到 食品保鮮領域，他將 0 ℃ 以下、生物結冰點以上的溫 度范圍稱為食品的“冰溫帶”，又叫冰溫，而將在冰溫區 域貯藏的技術定義為近冰溫冷藏技術。近些年來，近 冰溫冷藏技術在日本、美國、韓國、英國等其他一些發 達國家得到廣泛的示范應用。早在 20 世紀 80 年代， 我國就開始引進近冰溫冷藏技術的理念，但系統地進 行果蔬產品的近冰溫冷藏研究卻始于 2004 年。

　　2 果蔬近冰溫冷藏技術的原理

　　由于果蔬組織細胞內不僅含有水，還含有可溶性 糖、有機酸、礦物質等溶質分子，這使得果蔬組織細胞 的實際結冰點低于 0 ℃，而細胞內的高分子物質的網 狀空間結構和植物細胞緊密排布的蜂窩狀結構使細 胞內水分子的自由擴散受到一定程度的阻礙，可以使 果實細胞在一定程度上回避凍結現象，使得果蔬產品 可以在 0 ℃以下進行貯藏。將果蔬產品的貯藏溫度控 制在冰溫范圍內時，果蔬組織細胞處于活體不凍結狀態，此時果蔬的呼吸代謝受到極大的抑制，果蔬衰老速 率大大降低，微生物生長受到較大程度的抑制。

　　果蔬產品是一個生命活體，低溫貯藏過程中，生物組織為抵 抗外界低溫脅迫，會通過自身生理代謝生成可溶性糖、 可溶性蛋白質等以保持組織細胞的生命活體狀態，生 物學上稱這個過程為“生物體防御反應”。當貯藏溫 度接近果實的生物結冰點時，貯藏產品會進入一種“休眠”狀況，果蔬可以在這種“休眠”狀態下長期存 放，“休眠”狀態下果蔬的新陳代謝效率極低，果蔬維 持生命體征所消耗的能量也最小，這就達到了延緩果 實衰老、延長貯藏期的目的[2]。

　　果蔬產品在冰溫范圍內的適應性和耐受性被稱 為是“冰溫效應”，果蔬產品生物結冰點的高低與果 實冷耐受能力的強弱有關。冰溫效應主要體現在以 下兩個方面:

　　( 1) 在正常生理過程中，果蔬產品細胞 膜上的不飽和脂肪酸會被自由基所氧化，而自由基又 會被超氧化物歧化酶、過氧化物酶、谷胱甘肽過氧化 物酶等抗氧化酶類和 Vc、多酚、花青素等非酶物質所 清除，兩者之間維持相對平衡，可以使果蔬細胞膜不 被破壞，近冰溫貯藏過程中的果蔬產品中的自由基清除系統仍然具有較高活性，可以有效抑制丙二醛含量 的積累，防止膜脂過氧化過程，使細胞膜得到保護。

　　( 2) 果蔬產品在近冰溫貯藏過程的另一個抗冷表現 是具有高含量的持水性較好的可溶性蛋白，在果實組 織遭受 0 ℃以下的低溫脅迫時，細胞內會代謝生成游 離氨基酸和可溶性糖等溶質，這些溶質分子的增加能 夠提高果實細胞的冷耐受能力[2]。

　　3 果蔬近冰溫冷藏技術研究現狀

　　近冰溫冷藏技術已經同 1-MCP 處理、臭氧處理、 紫外照射、低溫馴化、氣調包裝等其他技術相結合，在葡萄、櫻桃、藍莓、蘋果、桃、杏、柿、西蘭花、蘆筍等多 種果蔬產品上進行了應用性研究。果蔬產品是具有生命活性的有機體，為維持自身 的生命體征，果蔬在采后過程中會進行一系列的生理 代謝活動。近冰溫冷藏技術的根本就是在維持果蔬 正常生命活動的基礎上，最大程度地抑制果蔬的呼吸 消耗和各種代謝進程。近冰溫冷藏對果蔬采后生理 品質的影響主要包括“乙烯生成和呼吸強度”“營養 成分的損失”“質地和軟化進程”“抗氧化體系和膜脂 過氧化進程”“感官品質”和“微生物生長”6 個方面。

　　3. 1 近冰溫冷藏對果蔬中乙烯生成和呼吸強度的影響

　　乙烯是一種植物內源激素，其在植物體內的合成及釋放對果實的后熟進程影響巨大，并影響果實的呼 吸代謝進程[42]。近冰溫冷藏技術可以顯著抑制果實 在貯藏過程中的乙烯生成速率和呼吸強度，并延緩乙 烯高峰和呼吸高峰出現的時間。1 μL/L 1-MCP 處理 結合近冰溫 -0. 3 ℃貯藏可以抑制葡萄果穗的乙烯生 成速率和呼吸強度[6]。

　　近冰溫( -2. 0 ～ -1. 5 ℃) 貯藏 可以有效延緩小白杏的呼吸強度和乙烯生成速率，推遲 乙烯高峰和呼吸高峰出現的時間[17]。胡位榮等[31]在研 究荔枝的近冰溫貯藏時發現，相較于 3 ℃冷藏，近冰溫 ( -1 ±0. 2) ℃下貯藏可以有效抑制荔枝果實的呼吸強度和乙烯釋放速率，近冰溫貯藏30 d 的荔枝的呼吸強度 和乙烯釋放速率分別是3 ℃貯藏的荔枝的61%和66%。

　　趙猛[18]研究了紅富士蘋果在近冰溫( -1 ～ -1. 4 ℃) 下 貯藏時發現，0 ℃貯藏的紅富士蘋果的乙烯高峰和呼 吸高峰分別出現在 180 d 和 210 d，近冰溫貯藏的蘋 果沒有出現明顯的乙烯高峰和呼吸高峰，其乙烯釋放 速率和呼吸強度被大大抑制。薛文通等[23]在研究桃 果實的近冰溫冷藏過程中發現，4 ℃ 貯藏的桃果實在 貯藏 10 和 24 d 出現兩次呼吸高峰，而近冰溫貯藏的 桃果實的兩次呼吸高峰分別被推遲到 50 和 90 d，并 且果實的呼吸作用受到抑制，這使桃果實進入一個呼 吸消耗極低的“休眠狀態”，進而延緩了桃果實的成 熟進程并延長了貯藏期。

　　3. 2 近冰溫冷藏對果蔬中營養成分的影響

　　近冰溫冷藏技術可以延緩果實在貯藏過程中抗壞 血酸、TA、黃酮、酚類物質、花色苷等營養成分的損 失[8，26]。HELLAND 等[40]研究發現近冰溫( - 2. 0 ℃) 下 貯 藏 可 以 保 持“Napobrassica Rchb”和“Rapifera Metzg”兩個品種的甘藍果實的蔗糖含量和總糖含量。 GUO 等[38]發現，近冰溫冷藏延緩了綠豆中 TA 含量 的下降，保持了貯藏后期綠豆中的還原糖含量。近冰 溫( - 0. 7 ～ - 0. 4 ℃ ) 下貯藏可以延緩采后過程中 “優秀”西蘭花中 SSC、可溶性糖和 Vc 等營養成分的 下降[35]。

　　近冰溫 - 0. 7 ～ - 0. 4 ℃ 下貯藏可以延緩 藍莓果的采后腐爛率，抑制果實中 Vc 和花色苷含量的 降低，能有效保護藍莓表皮的果霜[13]，近冰溫 -1. 6 ℃ 下貯藏結合殼聚糖處理能夠有效延緩藍莓果實中花色 苷、抗壞血酸、酚類物質和黃酮等營養成分的降解，保持 果實的抗氧化活性[14]。ZHAO 等[19]在研究油桃果實 的近冰溫冷藏時發現，近冰溫( - 1. 5 ～ - 1. 2℃ ) 下 貯藏可以延緩貯藏后期油桃果實中 SSC、TA、抗壞血 酸、多酚、黃酮等營養成分的下降，貯藏56 d時，油桃 中 TA、抗壞血酸、總酚和黃酮含量均顯著高于 0 ℃貯 藏的油桃果實。

　　3. 3 近冰溫冷藏對果蔬質地和軟化進程的影響

　　質地特性是評價果蔬產品貯藏品質的重要指標。 在采后成熟過程中果實硬度的下降與果膠、纖維素等 細胞壁多糖的降解密切相關[43]，而這些細胞壁多糖 的降解受果膠甲酯酶、果膠裂解酶、多聚半乳糖醛酸 酶、纖維素酶等細胞壁代謝相關酶的影響[44]。近冰 溫冷藏技術可以保持果實硬度，抑制細胞壁成分的降 解和果膠代謝相關酶的活性，有效延緩果實的軟化進 程。研究發現，近冰溫( - 0. 2 ℃ ) 下貯藏可以延緩綠豆在貯藏過程中果膠和纖維素成分的降解，并抑制纖 維素酶、果膠甲酯酶、多聚半乳糖醛酸酶的活性，可以 降低細胞壁結構的膨脹速率，有效保護細胞壁多糖的 網狀結構[39]。

　　近冰溫( - 0. 5 ～ - 0. 2℃ ) 下貯藏可以 抑制“磨盤”柿的 PG、CX 和淀粉酶活性，抑制柿果實 中可溶性果膠的升高，有效保持了果實硬度[24]。相 較于 4 ℃ 貯藏，近冰溫( - 1. 0 ～ - 2. 0℃ ) 下貯藏可 以抑制“方山”柿果實中 PG 和 CX 的酶活性，延緩纖 維素和原果膠的降解，抑制果實中水溶性果膠含量的 增加，能夠較好地保持果實的硬度，貯藏 90 d 時，近 冰溫貯藏的柿果實的硬度是 4 ℃ 冷藏柿果實硬度的 166%[25]。

　　近冰溫( -3. 0 ℃) 下貯藏冬棗時發現，近冰 溫冷藏可以延緩冬棗在貯藏過程中的硬度、黏性和彈性 的下降，有效保持冬棗果實的質構特性，近冰溫冷藏可 以抑制冬棗果實中可溶性果膠含量的增加，進而抑制貯 藏過程中冬棗的軟化進程[28]。近冰溫( -0. 3 ℃) 貯藏 結合1-MCP 處理可以延緩葡萄果實的采后軟化，保持葡 萄的硬度、彈性、凝聚性和咀嚼性等質地特性[7]。

　　3. 4 近冰溫冷藏對果蔬中抗氧化體系和膜脂過氧化進程的影響

　　近冰溫冷藏技術可以提高果實中抗氧化系統相 關酶的活性，來增強果實的自由基清除能力和抗氧化 能力。過氧化氫酶( CAT) 是一種抗氧化酶，能夠催化 H2O2 的分解，清除果實在貯藏過程中產生的活性氧， 果實中 CAT 酶活性的升高意味著果實抗氧化力的增 強[45]，過氧化物酶( POD) 是果實抵抗逆境脅迫時的 一種防御酶，他能夠清除植物體內自由基并提高植物 體的自身抗逆性[46]。

　　研究發現，近冰溫( - 0. 5 ℃ ) 貯藏可以有效提高櫻桃果實中抗氧化相關酶 CAT 和 POD 的活性[8]。近冰溫( - 0. 7 ～ - 0. 4℃ ) 下貯藏可 以提高貯藏過程中西蘭花的 POD、SOD 和 CAT 的活 性，降低了 PPO 的活性[34]。宋秀香等[36] 在近冰溫 ( - 0. 2 ～ - 0. 5℃ ) 下貯藏“格蘭蒂”綠蘆筍時發現， 近冰溫冷藏結合低溫馴化的方式可以抑制綠蘆筍中 PAL 活性的上升，提高了 CAT 和 POD 的酶活性，有 效增強了綠蘆筍抗氧化能力。

　　另一方面，近冰溫冷藏技術可以有效保持果實中還 原糖、抗壞血酸、多酚、花青素等抗氧化成分，進而提高 果實的抗氧化能力。崔寬波等[17]在近冰溫( - 2. 0 ～ -1. 5℃) 下貯藏“小白杏”時發現，相較于 0 ℃和 5 ℃ 貯藏，近冰溫貯藏可以延緩“小白杏”在貯藏過程中 酚類物質的轉化，有效保持了貯藏后期杏果實仍保持 具有較高的抗氧化能力，近冰溫貯藏 56 d 的杏果實 ABTS 自由基清除能力、DPPH 自由基清除能力、銅還原能力和鐵還原能力均顯著高于 0 和 5 ℃ 貯藏的杏果實。

　　ZHAO 等[19]在研究油桃果實的近冰溫冷藏 時發現，相較于 0 ℃貯藏，近冰溫( - 1. 5 ～ - 1. 2℃ ) 下貯藏可以延緩貯藏后期果實中抗亞油酸氧化能力、 銅離子螯合能力、ABTS 自由基清除能力、鐵還原能 力等抗氧化能力的下降趨勢。 果實在成熟衰老過程中，在受到微生物侵染、低溫 等逆境脅迫時，細胞中會產生超氧陰離子、羥基自由 基、過氧化氫等活性氧。這些活性氧成分的積累會對 果實機體造成損傷，活性氧可以誘導細胞膜脂上的不 飽和脂肪酸發生過氧化反應，導致細胞膜透性增加，細 胞膜結構破壞，活性氧的積累還會影響蛋白的合成以 及相關酶的活性[47]。

　　近冰溫冷藏可以抑制細胞膜氧 化相關酶的活性，進而減緩果實的膜脂過氧化進程。 宋秀香等[36]發現，近冰溫( - 0. 2 ～ - 0. 5℃) 貯藏結合 低溫馴化的方式可以延緩“格蘭蒂”綠蘆筍中電導率 的上升，抑制了膜脂過氧化過程，而近冰溫貯藏結合出 庫緩慢升溫的方式可以有效延長“冠軍”綠蘆筍的貨 架期，降低綠蘆筍在貨架過程中電導率的上升和 MDA 含量的積累，在一定程度上起到了保護綠蘆筍細胞膜 的作用[37]。

　　近冰溫( - 0. 2 ～ - 1. 0℃) 下貯藏可以降 低樹莓果實中 PPO 的活性，延緩貯藏過程中樹莓的 MDA 含量的升高，抑制了果實的膜脂過氧化過程[29]。 劉璐等[9]研究發現，近冰溫 - 0. 5 ℃貯藏可以有效延 緩“砂蜜豆”櫻桃中 MDA 含量的上升，抑制能夠催化 細胞膜脂肪酸氧化反應的 LOX 的活性，一定程度上保護了果實的細胞膜結構，降低了貯藏腐爛率。

　　3. 5 近冰溫冷藏對果蔬感官品質的影響

　　果實的綜合感官品質與外觀色澤、香氣、甜味、酸 味、質地等多個方面相關[48]，近冰溫冷藏通過抑制果 實的成熟衰老進程來延緩果實感官品質的下降。GUO 等[38]發現，近冰溫冷藏可以抑制綠豆在貯藏過程中 果皮色澤的轉變，使貯藏后的綠豆仍具有較高的感官 品質和商品價值。近冰溫( - 0. 5 ℃ ) 下貯藏，能夠保 持甜瓜中氨基酸、還原糖等風味物質含量，顯著提高 了甜瓜的口感和鮮度[30]。

　　近冰溫( - 0. 5 ℃ ) 下貯藏 也可以減緩草莓中糖分和水分的損耗，抑制糖酸比的 下降，較好地保持草莓果實的外觀、甜味、酸味、香氣、 口感、質地等感官品質[49]。趙猛等[50]研究了 2 種近 冰溫( - 1、- 1. 4 ℃ ) 貯藏對紅富士蘋果感官品質的 影響時發現，這 2 種近冰溫貯藏均能夠延緩果實的衰 老進程，保持了紅富士的感官品質，近冰溫貯藏 8 個月的蘋果仍具有良好的質地、風味與食用品質。

　　3. 6 近冰溫冷藏對微生物生長的影響

　　腐敗微生物的生長是貯藏后期果實腐敗的主要原 因，近冰溫能夠很好地抑制細菌和真菌的生長繁殖。 相較于 5 ℃冷藏，近冰溫( - 1 ～ - 3℃) 可以大幅度地 抑制大腸桿菌和葡萄球菌的生長繁殖，能夠有效防治 因微生物繁殖而引起的食品腐敗變質[51]。近冰溫結合納他霉素處理可以有效抑制綠蘆筍表面霉菌的生 長[52]。FAN 等發現，相較于 0 ℃ 貯藏，近冰溫( 低熟 果，( -2. 1 ～ - 1. 7℃) ; 中熟果，( - 2. 8 ～ - 2. 4℃) 冷藏可以抑制“樹上干杏”腐敗菌的生長速率，有效減緩 果實的 腐 爛 率[15]。近冰溫冷藏技術與臭氧[3]、紫外[12]、賴氨酸[53]、SO2 [4]等其他殺菌技術結合，均能較好地抑制微生物的生長，延長果實的貯藏期。

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　　4 展望

　　近冰溫冷藏技術在果蔬貯藏領域的應用過程中也 存在一些難題。

　　( 1) 果蔬近冰溫冷藏的技術要求較 高，針對不同品種的果蔬需要設定不同的、精確的貯藏 溫度，因為果蔬的生物結冰點在 0 ℃以下，在近冰溫貯 藏過程中，較大的溫度波動會對果蔬產品造成嚴重凍 害。已經有報道指出，( - 2 ～ - 3℃) 的貯藏雖然可以 降低葡萄果實的腐爛率，但卻對葡萄果梗組織造成了 明顯的凍害[5]。南方軟質水蜜桃在冰溫貯藏過程中也出現一定的冷害癥狀[20]。

　　( 2) 果蔬近冰溫冷藏技術 的實施需要精確的溫度控制，而商業冷庫的控溫精度 在 ±1 ℃以上，無法達到果蔬近冰溫冷藏的技術要求， 就需要研發一種能夠精確控溫的冷藏設備，這無疑會 大大增加果蔬近冰溫冷藏的成本[1]，所以研究一種低 成本的能夠和普通冷庫配套使用的近冰溫冷藏設備是 推廣近冰溫冷藏技術的關鍵。

　　( 3) 近冰溫冷藏技術在 延緩果實采后衰老的同時，也大大抑制了與果實后熟 相關的各種生理代謝進程，使得近冰溫冷藏后的果實 的感官品質較差。研究表明，近冰溫( -0. 9 ℃) 下貯 藏使得桃果實中與風味物質相關的氨基酸等物質的代 謝進程 受 阻，造成長期貯藏后的桃果實的口味較 差[22]。這也需要我們利用其他技術手段來恢復冷藏 后果實的正常成熟進程。

　　作者：范新光1，3，4 ，梁暢暢1 ，郭風軍2 ，姜微波3 ，楊艷青1，4 ，劉慧1，4 ，張愛迪1，4 ，貢漢生1，4*

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