CN101073339B - 一种苹果采后贮藏保鲜的复合热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种苹果采后贮藏保鲜的复合热处理方法，属于食品储藏加工领域。用于苹果果实采后贮运过程中品质的保持和病害的控制，以延长产品的贮运期或者提高贮藏后品质。该技术采用热空气处理后壳聚糖涂膜的复合热处理方法，将经过初步筛选的新鲜果实套袋放置于38℃的热空气环境中处理4天，强制通风冷却至室温，随后浸入1％壳聚糖溶液中2分钟，取出晾干，处理后果实在低温下冷藏。与单独热空气处理相比较，该复合热处理一方面能完全控制病害的发生，同时还能提高果实的硬度、减少果皮的黄化和可滴定酸的下降，作用效果明显优于单独热空气处理。本发明不使用任何化学保鲜剂，可确保果实食用的安全性。

Description

一种苹果采后贮藏保鲜的复合热处理方法

一、技术领域

本发明一种苹果采后贮藏保鲜的复合热处理方法，属于果蔬贮藏保鲜技术，专用于苹果果实采后贮运过程中腐烂的控制和品质保持。

二、背景技术

苹果(Apple)，学名Malus spss，属于蔷薇科(Roascease)苹果属(Malus)，是多年生落叶乔木。目前，苹果是世界范围内的第一大水果，在世界上88个国家和地区种植生产。从1994年起，我国的苹果产量占世界的第一位，也成为我国的第一大水果品种。2005年，全国水果总面积(含瓜果)为1224万公顷，总产量(含瓜果)达到16,120万吨，其中苹果园总面积为189万公顷，苹果产量达到2401.1万吨，分别占全国总量的15.4％和14.9％。

苹果采后的病害可以分为生理性病害和侵染性病害。苹果采后主要生理性病害之一是虎皮病，主要的侵性性病害是炭疽病、青霉病、灰霉病，其病原菌分别为Colletotrichumacutaccon、Penicillium expansum、Botrytis cinerea。这些病害发生率高、即使在低温冷藏过程中也会大规模的发病，从而给果农和相关企业造成严重的损失。一直以来，使用化学试剂是我国防治苹果采后病害的主要手段。

但是，化学试剂的长期使用一方面使得病原菌产生耐药性；另一方面，随着人们对食品安全和环境保护意识的不断提高，化学试剂在食品生产加工中的应用受到越来越多的限制。近年来，我国出口农产品由于化学试剂残留超标而被退回的事件屡有发生，其中包括苹果的出口。寻找一种可替代的无毒无残留的处理方法成为采后处理研究领域的重要课题。目前，采后热处理(Heat treatment)方法受到越来越多的重视，该处理能对果实生理产生有利影响，提高果实的贮藏品质、减轻冷害、同时还能控制病害和虫害(Lurie，S.1998.Postharvest heat treatments[J].Postharvest Biology and Technology，14，257-269)。

热处理包括热空气处理(Hot air treatment)、热水处理(Hot water treatment)等方法。在苹果的保鲜抗病研究中常采用热空气处理方式，尤其是38℃ 4d热空气处理被认为是苹果热处理温度和时间的最佳组合(Klein，J.D.and Lurie，S.1990.Prestorage heattreatment as a means of improving poststorage quality of apples.Journal of the AmericanSociety for Horticultural Science，115，265-269)。该处理能有效的降低苹果贮藏过程中的呼吸强度、乙烯释放量和细胞膜透性；延缓果实的软化速率、提高贮藏后果实的硬度、脆度；研究者认为热空气处理对果实乙烯释放量的抑制或者乙烯高峰的推迟导致了对苹果其他品质、生理产生了有利影响，其中热空气处理对果实硬度、脆度等质地品质影响最为有利，而质地品质被认为是苹果最重要的品质指标，感官评定也认为该处理能提高果实的整体可接受程度(Lurie S.and Klein D.1990.Heat treatment of ripening apples：differential effects on physiology and biochemistry[J].Physiologia Plantarum，78：181-186；Lurie，S.and Nussionovitch，A.1996.Compression characteristics，firmness，and textureperception of heat treated and unheated apples[J].International Journal of Food Science andTechnology，31：1-5；Klein，J.D.，Abbott，J A.，Basker，D.，et al.1998.Sensory evaluation ofheated and calcium-treated fruits[J].Acta Horticulturae，464：467-471.)

除了对苹果品质产生的有利影响之外，38℃ 4d热空气处理能有效的控制苹果采后病害的发生。虎皮病是苹果采后的生理性病害之一。研究表明，38℃ 4d热空气处理可以减少苹果果皮中a-法尼烯的积累，延缓苹果虎皮病的发生，降低虎皮病的严重程度(Lurie，S.，Klein，J.D.and Arie，R.B.1990.Postharvest heat treatment as a possible means ofreducing superficial scald of apples[J].Journal of Horticultural Science，65，503-509)。

苹果采后主要的侵染性病害是青霉病、灰霉病、炭疽病。研究表明，38℃ 4d热空气处理都能完全抑制青霉病、灰霉病等的发生、或者能有效控制此类病害的发生发展(Fallik，E.，Grinberg，S.，Gambourg，M.，et al.1995.Prestorage heat treatment reduces pathogenicity ofPenicillium expansum in apple fruit[J].Plant Pathology，45，92-97；Klein，J.D.1997.Botrytiscinerea decay in apples is inhibited by postharvest heat and calcium treatments[J].Journal ofthe American Society for Horticultural Science，122，91-94；Conway，W.S.，Janisiewicz，W.J.，Klein，J.D.et al.1999.Strategy for combining heat treatment，calcium infiltration，andbiological control to reduce postharvest decay of‘Gala’apple[J].HortScience，34：700-704；Janisiewicz W J，Leverentz B，Conway W S，et al.2003.Control of bitter rot and blue mold ofapples by integrating heat and antagonist treatments on 1-MCP treated fruit stored undercontrolled atmosphere conditions[J].Postharvest Biology and Technology，29：129-143.)。热空气处理防治果蔬病害的原因一方面是可以直接作用与病原菌，抑制其生长或直接杀死，从而减轻病害；另一方面，热处理也能间接的作用与果实自身的生理生化反应，提高果实的抗病能力。

虽然38℃ 4d热空气处理能提高苹果的贮藏品质，也能有效的控制采后病害的发生。但是该处理也存在一些对品质不利的影响，比如加速苹果果皮的黄化、加速可滴定酸含量的下降(Lurie S.and Klein D.1990.Heat treatment of ripening apples：differential effectson physiology and biochemistry[J].Physiologia Plantarum，78：181-186)。随着对热处理研究的不断深入，寻找其它处理方法与热处理相结合来提高热处理的效果、降低热处理强度或克服其不足成为这一领域研究的热点。目前，开展的复合热处理研究主要包括：热处理与生物防治、钙处理、1-MCP等相结合的方法。热处理和生物防治相结合可以提高防治苹果病害的能力；热处理与钙处理或者1-MCP处理相结合可以提高苹果的品质，同时还能减缓果皮黄化和可滴定酸含量下降。

壳聚糖(Chitosan)是由节肢动物外壳的甲壳素脱乙酰基制得的，由于其具有极好的成膜性，抗真菌能力，生物降解作用，以及对人体的安全性，因此被广泛的用于食品贮藏。近年来，壳聚糖作为一种新型无毒天然的果蔬保鲜剂，正越来越引起人们的关注。它能提高多种水果的贮藏品质，减少病害发生。在苹果保鲜研究中证实，1％的壳聚糖涂膜处理能降低苹果的呼吸强度，减少干物质的消耗；降低自由基的产生，延缓衰老；抑制叶绿素的降解，延缓果皮颜色的变化，对果实品质产生了有利影响。同时还能减少病害的发生，提高长期贮藏后的好果率。(Jang，Y.M.，& Li，Y.B.2001.Effects of chitosancoating on storage life and quality of longan fruit[J].Food Chemistry，73，139-143；Zhong Q.，Xia W.2007.Effect of 1-methylcyclopropene and/or chitosan coating treatments on storage lifeand quality maintenance of Indian jujube fruit[J].LWT，40(3)：404-411；Ait M.，Barkab E.，Bosquez-Molinac E.，et al.2006.Chitosan as a potential natural compound to control pre andpostharvest diseases of horticultural commodities[J].Crop Protection，25：108-118；胡文玉，邹良栋.1998.壳聚糖涂膜对苹果的保鲜效应.植物生理学通讯，1998，2：17-19.)

目前，热空气处理和壳聚糖相结合处理的复合热处理方法用于水果的保鲜研究未见国内外报道。申请者在国家自然科学基金资助下，开展苹果热处理的优化控制研究。尝试将热空气处理和壳聚糖涂膜相结合对苹果进行保鲜抗病研究，目的在于提高热处理的作用效果、减少或者降低热处理的不足之处。通过研究，形成了本发明专利技术。

三、发明内容

技术问题：

本发明针对苹果采后品质下降、病害较严重的问题，以及单纯热处理存在的加速苹果果皮黄化、加速可滴定酸含量下降的不足之处，提供一种新型的苹果复合热处理保鲜技术，以提高苹果的贮藏品质、控制病害、减少或者降低热处理的不足。

技术方案：

本发明所提供的一种苹果采后贮藏保鲜的复合热处理技术，包括苹果初步筛选套袋、热空气处理、壳聚糖涂膜、冷藏，其使用方法和步骤为：

a、果实采后经过初步筛选，套普通PE食品保鲜袋以防热空气处理过程中过渡失水，但不扎口以防自发气调；

b、套袋果实置于38℃的热空气中处理4天，空气的相对湿度在90～95％；

c、热空气处理后的果实经强制通风冷却至室温，再在质量体积比为1％的壳聚糖溶液中浸泡2分钟，后取出晾干；

d、处理后的果实置于0℃贮藏。

其中热空气处理的实现：处理环境的高温采用通电加热的方式控制在38℃，空气湿度采用加湿器控制在90～95％；强制通风冷却空气为自然空气。壳聚糖涂膜的实现：壳聚糖为食品纯，分子量在200000，脱乙酰度大于85％，水溶性，使用浓度为1％(m/v)。

有益效果：

本发明提供一种苹果采后贮藏保鲜的复合热处理技术及其使用，其优点和积极效果为：

(1)可以提高单纯热处理的作用效果：本发明利用38℃的热空气处理4天后1％壳聚糖涂膜处理的方法对苹果品质下降和青霉病发病的抑制作用来保鲜果实，可以提高单纯热处理对苹果品质的有利影响，也能保证对病害的完全控制。

(2)减少或降低单纯热处理的不足：与单纯热处理相比，发明的复合热处理方法可以有效的减少果皮的褪绿变黄、果肉可滴定酸含量的下降。

(3)不使用化学保鲜剂：本发明利用热空气、壳聚糖来处理苹果，可以避免使用各种化学的保鲜剂、防腐剂对人类和环境带来的潜在危害。

(4)技术新、应用前景广：基于本发明开发而成的复合热处理技术，为一种全新概念的果实贮藏新技术。我国苹果种植面积广、产量大，在贮运过程中急需有效的处理方法来保鲜抗病，而该复合处理就能做到这一点，因此具有广阔的商业化应用前景。

四、附图说明

图1：不同处理对苹果冷藏6周后的青霉病的影响

五、具体实施方式

以下结合具体试验，对发明一种苹果采后贮藏保鲜的复合热处理技术及其使用效果作进一步的说明。

试验材料：

“嘎拉”苹果采自徐州丰县大沙河果园，挑选大小、色泽基本一致，无病虫害，无机械伤的果实。

壳聚糖：食品纯，分子量在200000，脱乙酰度大于85％，水溶性，使用浓度为1％(m/v)。

扩展青霉(Penicillium expansum)从自然发病的苹果上分离纯化(分离纯化方法见参考文献Jones，A L，Aldwinkle，H S.1990.Compendium of Apple and Pear Diseases.St.Paul，APS Press，MN，pp.54-55)得到，在PDA培养基上保存，使用时借助血球计数板调成1×10⁵个/ml的孢子悬浮液备用。

试验分组、处理方法及测定指标：

试验分为2部分进行。试验一：考查复合热处理对苹果品质的影响。设置对照组、热空气处理组、壳聚糖涂膜组、壳聚糖+热空气处理组、热空气+壳聚糖处理组。对照组果实直接冷藏；接受热处理前果实先用普通食品保鲜袋套袋但不扎口，置于38℃热空气环境中处理4天；壳聚糖涂膜处理时果实浸入1％壳聚糖溶液中2分钟，取出晾干。处理后的果实置于0℃贮藏8周，再在20℃下放置15天以模拟货架期。果实货架期后，采用仪器测定苹果的硬度(Firmness)、果皮颜色(a值)、可溶性固形物(TSS)、可滴定酸含量(TA)；并进行感官评定评价果实的总体可接受程度(1～2：极差；3～4：差；5～6：一般；7～8：好；9～10：极好)。

试验二：以青霉病为例，考查复合热处理对苹果病害的影响。先将挑选好的果实在2％的次氯酸钠溶液中消毒，用接种针在果实赤道相对部位刺伤形成2个直径2mm、深2mm的伤口，再接种10⁵个/ml的Penicillium expansum孢子悬浮液，从而模仿苹果自然条件下感染青霉病海。试验分为4组：直接接种组、接种后热空气处理组(接+热)、接种后壳聚糖涂膜组(接+壳)、接种后热空气处理再壳聚糖涂膜(接+热+壳)。处理结束后，果实置于0℃下贮藏6周后测定病害的发生率和病斑直径。

统计分析：

所有指标重复三次测定，本研究中的数据为测定的平均值。用SAS9.0 Duncan’sMultiple Range Test(P＝0.05)方差分析，比较不同处理的差异显著性。

结果与分析：

1、苹果受热伤害情况

对于热空气处理、热空气+壳聚糖处理的苹果贮藏过程中没有热伤害的发生，果皮果肉未见任何的褐变发生。但是，壳聚糖+热空气处理组在热处理结束后，立即就能发现约7％的果实顶部直接发生腐烂，约50％左右的果实中心果肉发生不同程度的褐变。可见，壳聚糖+热空气这样的复合热处理组合给苹果造成了严重的热伤害。在后面的试验中，该处理直接被剔除。

2、不同处理对苹果货架期后品质的影响

a值是评价果皮颜色的重要指标(Shao X.F.，Tu K.，Zhao Y.Z.，Chen L.Chen Y.Y.，andWang H.2007.Effects of pre-storage heat treatment on fruit ripening and decay developmentin different apple cultivars[J].Journal of Horticultural Science & Biotechnology，82，297-303)，a值越小果皮越绿，a值越大果皮越黄。如表1所示，货架期后，壳聚糖涂膜组a值最低，说明果皮最绿；受热空气处理的2组果实果皮a值都显著高于对照组，说明热处理加速了果皮的褪绿变黄；较单纯热处理而言，先热空气处理后壳聚糖涂膜的复合热处理方法(热+壳)能有效地降低a值的上升，减少果皮的失绿。

硬度是苹果的重要品质指标(Shao X.F.，Tu K.，Zhao Y.Z.，Chen L.Chen Y.Y.，andWang H.2007.Effects of pre-storage heat treatment on fruit ripening and decay developmentin different apple cultivars[J].Journal of Horticultural Science & Biotechnology，82，297-303)。所有处理组都显著的提高了货架期后果实的硬度。和单纯热处理相比较，复合热处理(热+壳)能进一步的延缓果实软化，保持较高的硬度。

单纯的壳聚糖涂膜能提高贮藏果实的可溶性固形物(TSS)含量，对可滴定酸含量(TA)没有显著的影响。而热处理和复合热处理对TSS含量的影响不显著，但是热处理加速了果肉TA的下降，复合热处理(热+壳)能减少TA含量的下降。

从感官评定的果实总体可接受程度(屠康，邵兴锋，赵艺泽.2006.采后热空气处理对金冠苹果后熟衰老及病害的影响[J].果树学报，23(4)：562-567)而言，各处理均能提高果实的整体可接受程度。其中，壳聚糖涂膜的接受程度最高、品质较好，但是和复合热处理组无显著的差异。和单纯热处理相比较，复合热处理(热+壳)能显著的提高果实的可接受程度。

表1：不同处理对苹果货架期后品质、整体可接受程度的影响

注：所标识不同字母时表示存在显著差异，下同(P＜0.05)。

3、不同处理对苹果青霉病害的影响

如图1所示，直接接种青霉孢子悬浮液的果实在冷藏6周后的病害发生率和病斑直径均很严重，分别达到100％和3.8cm；单纯的壳聚糖处理的苹果冷藏6周后的病害发生率和病斑直径分别为91.7％和3.25cm。可见，单纯壳聚糖涂膜处理能显著的抑制病害的发生，但是这种抑制效果远不如热处理的作用效果。无论是单独热处理、复合热处理均能有效地控制病害的发生，冷藏6周后没有任何腐烂发生。

结论：

虽然单独壳聚糖涂膜处理组果实货架期后的整体可接受程度最高，但是控制病害的效果远不如热空气处理的效果。而与单独热空气处理相比较，热空气处理后壳聚糖涂膜(38℃的热空气中处理4天，空气的相对湿度在90～95％；再在质量体积比为1％的壳聚糖溶液中浸泡)的复合处理方法具有较好的处理效果和商业应用前景，能显著提高单独热空气处理的作用效果，进一步提高果实的硬度、减少果皮的黄化和可滴定酸含量的下降、提高果实的整体可接受程度，同时还能完全控制病害的发生。但是，壳聚糖涂膜后热空气处理的方法则会导致大量热伤害的发生。

Claims (3)

1.一种苹果采后贮藏保鲜的复合热处理方法，其特征在于，包含下列步骤：

a、果实套普通PE食品保鲜袋但不扎口；

b、套袋果实置于38℃的热空气中处理4天、相对湿度90～95％；

c、热空气处理后的果实先经强制通风冷却至室温，再在质量体积比为1％的壳聚糖溶液中浸泡2分钟，取出晾干；

d、处理后的果实置于0℃贮藏。

2.根据权利要求1所述的一种苹果采后贮藏保鲜的复合热处理方法，其特征在于，处理环境采用通电加热的方式控制在38℃，采用超声波加湿器控制空气的相对湿度为90～95％；强制通风冷却空气为自然空气。

3.根据权利要求1或2所述的一种苹果采后贮藏保鲜的复合热处理方法，其特征在于，壳聚糖为食品纯，分子量在200000，脱乙酰度大于85％，水溶性。

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