猕猴桃采后的变化及影响贮存的因素
采收后的猕猴桃果实变成了独立的生命个体,无法继续从树体获得营养,只能通过呼吸作用消耗本身贮存的能量以维持生命过程,贮存的时间越长,消耗的有机物就越多。在贮存期间,果实最重要的生理活动是呼吸作用,其实质是细胞中的有机物在酶的作用下分解成简单的物质并释放出能量,也是果实衰老的过程。
呼吸分有氧呼吸和无氧呼吸。有氧呼吸是在氧的参与下把糖分、有机酸、脂肪等物质氧化成二氧化碳和水,同时释放出能量。
无氧呼吸也称分子内呼吸,是在缺氧条件下进行的呼吸作用,呼吸底物未被彻底分解,生成乙醇、乙醛等有害果品贮存的物质,同时释放出二氧化碳和少量能量。
猕猴桃属于跃变型果实,在软化后期产生呼吸高峰和乙烯释放高峰,但果实个体之间进入呼吸跃变期的时间差异很大。在20℃下猕猴桃果实的呼吸速率在20~30mgCO2/(kg·h),以后随着果实的软化逐渐降低,当果肉硬度下降到大约1.0kg/cm2后,呼吸速率出现短时间的上升,最大值相当于初始呼吸速率的2倍,然后降低。当果实出现呼吸高峰后,果实处在最佳食用状态,以后随着呼吸的消耗,营养成分含量逐渐降低,一旦本身的能量消耗殆尽,果实就衰老崩解腐烂。贮存过程就是要创造一种环境,将果实的各种生命活动维持在很低的水平,保持鲜果的营养价值,延长果实食用期限,由于品种、贮存条件及其他因素的影响,这个期限会相差很大。
图10-3 果实硬度测定
猕猴桃贮存期间最显著的变化是果肉硬度降低,如果用硬度计进行测定(图10-3)刚采收的果实,果肉硬度在6~9kg/cm2,放置在室温条件下,这个硬度能保持2~3天,然后果肉逐渐软化,可溶性固形物含量上升,硬度下降到0.5kg/cm2时可溶性固形物含量上升到最高值,果实达到最佳可食状态,这个可食状态保持一段时间后,细胞崩解,果实发酵腐烂,食用价值丧失。
据王贵禧等研究,在20℃下贮存的猕猴桃果实的软化过程可分为2个阶段,在第1阶段果肉硬度下降较快,秦美和海沃德品种在从采收到采收后约第10天、第13天,硬度分别从6.2kg/cm2、7.0kg/cm2下降到2.9kg/cm2、3.2kg/cm2。这一阶段果肉硬度的下降主要与淀粉酶活性明显上升引起淀粉快速降解有关。淀粉主要以淀粉粒的形式在细胞内维持细胞的膨压,对细胞起着支撑作用,当淀粉被水解直接转变为可溶性糖参与代谢后,引起细胞张力下降,从而导致果肉硬度降低。淀粉酶活性在采前就已存在,并引起淀粉开始降解、可溶性固形物上升。果实采收后淀粉酶活性快速上升,秦美、海沃德分别在采后第4天、第7天达到峰值,淀粉酶活性的上升促进了淀粉的降解,秦美在采后13天,含量为6.1%的淀粉全部被降解,而海沃德在15天内淀粉含量由7.5%下降到0.6%。经相关性分析表明,秦美和海沃德品种的淀粉含量与果实硬度的相关系数均达到99%以上,淀粉酶是造成本阶段果肉硬度下降的关键酶。
果实软化的第2阶段,果肉硬度下降趋缓,在20℃下秦美和海沃德品种分别发生在从采收后第11~第25天、第14~第28天,硬度分别从2.9kg/cm2、3.2kg/cm2下降到0.7kg/cm2、1.7kg/cm2。这一阶段果肉中的淀粉已基本降解为零,硬度的下降主要以PG(多聚半乳糖醛酸酶)活性上升,果胶物质水解加快,原果胶逐渐降解为可溶性果胶,以不溶性果胶含量下降而可溶性果胶含量上升为主要特点。果胶是细胞壁的结构物质,果胶物质的降解由PG的活动引起,果胶物质的水解使胞间黏着力降低,引起细胞壁的解体和果实硬度的下降。果实采收后的硬度速降阶段,PG的活性很低,果胶物质降解缓慢,秦美和海沃德分别在采后前9天、前13天只下降了0.07%、0.12%,同期水溶性果胶含量上升约0.025g/100g、0.05g/100g。秦美、海沃德品种的PG活性分别在采后第5天和第9天明显上升,并分别在第13天和第17天达到活性峰值,秦美品种从采收第9天、海沃德品种从第13天起不溶性果胶含量下降速度加快,到采后第25天时,分别下降0.48g/100g、0.35g/100g,相应的可溶性果胶含量上升0.34g/100g、0.18g/100g。
纤维素是构成细胞壁的骨架物质,纤维素的降解也是导致这一阶段果实软化的原因之一。秦美和海沃德在刚采收时的纤维素含量分别为0.4%和0.9%,纤维素酶的活性较低,在采后第5天和第9天纤维素酶活性快速上升,分别在第13天和第17天达到峰值,果实在20℃下放置16天后纤维素含量分别损失54.1%和32.9%。
多数研究表明,猕猴桃在果实贮存期间,生理生化的变化趋势是维生素C和果肉硬度呈现下降趋势,维生素C是在贮存60天后开始迅速下降,在存放40天内,果肉硬度下降迅速,可溶性固形物含量呈上升趋势,贮存40天达到高值,而后缓慢上升,酸含量呈现下降趋势,软果率在贮存60天后上升较快。
影响果实贮存性的因素包括果实本身的状况和贮存环境2个方面。
1.果实本身的状况
首先是果实的贮存性,如海沃德可以在常温下贮存1个多月,而贮存性较差的品种贮存1周就已经软化。保持可食状态的时间也因品种而异,海沃德品种的可食状态可超过10天以上,而差的品种只能保持3~5天。
栽培环境及措施通过对果实的成分构成及生理特性等的影响对果实贮存性产生明显影响,凡土层深厚、土壤肥沃、营养平衡、园内光照良好的果园生产的果实贮存性一般较好,相反,河滩沙土地园或树冠郁闭、内膛光照不良的果园生产的果实贮存性差。施氮肥过多、灌水过多、幼果期蘸膨大剂等会使果实内含水量高,果肉细胞大,排列疏松,组织不充实,果实硬度低,贮存中也极易软化。同一果园中不同年份之间因气候的差异也会造成果实贮存性的不同。果肉中钙的含量高,贮存过程中硬度下降慢,所以在果实生长季节果面喷钙可延长果实的贮存期。
采收期适宜的果实,贮存后果肉硬度变化缓慢,一直保持在较高的水平上。采收过早的,贮存中不仅软化速度快,而且品质差异大,风味淡。据研究,贮存果实的采收期,可溶性固形物含量不能低于6.2%,而可溶性固形物超过8%时是贮存果实的最终采收期。
采收及采后处理过程中对果实产生的各种机械损伤,包括撞伤、擦伤、刺伤、病虫危害造成的伤口及震动产生的伤害,有些虽然在当时从外表上看不到任何受伤的痕迹,但果肉内部受伤的部分会促进淀粉酶活性的升高,使淀粉水解速度加快,果实逐渐软化,并在软化的过程中释放出乙烯,加速其他果实的软化。
2.贮存条件
(1)温度 温度的影响首先表现在对果实呼吸作用的影响。温度越高,呼吸越强,营养消耗量大。据测定,在0℃下海沃德品种的呼吸速率为3mgCO2/kg/h,而在2℃下呼吸速率为6mgCO2/kg/h,4~5℃下呼吸速率为12mgCO2/kg/h,10℃下呼吸速率为16mgCO2/kg/h,20~21℃下呼吸速率上升到22mgCO2/kg/h。在不干扰破坏果实缓慢而正常代谢的前提下,将贮存温度尽可能控制在较低的水平,能够抑制果实代谢,延缓成熟衰老。
据日本研究,猕猴桃果实在常温(7±4)℃条件下,最长可贮存到第2年2月;在低温5~6℃时,可贮存到第2年4~5月;在更低温2~3℃的条件下,能贮到第2年7月。低温可以抑制果实的呼吸和内源乙烯的产生,因而可使果实的后熟期延长。据试验,在0~5℃,尤其在2℃以下的条件下,果实不产生内源乙烯,即使使用外源乙烯处理,呼吸作用也不出现变化。如果在15℃以上时,果实对乙烯的作用就会非常敏感。
低温贮存就是通过降低果实贮存环境的温度而使果实内部的温度下降,以减少呼吸的消耗。同时在低温条件下,影响果实软化的各种酶的活性大大降低,例如淀粉酶活性上升缓慢,淀粉水解速度也慢得多,因而推迟了果实的软化速度。
多数研究表明,猕猴桃果实的冰冻点为-1.66℃,贮存在0℃的条件下最适宜,温度超过0.5℃时可明显观察到果实软化速度加快。温度过低会对果实造成冻害,出库后果实会迅速腐败而丧失食用价值。
贮存期间温度忽高忽低的变化会加速果实的软化进程,影响到果实的贮存效果,因此贮存库的温度变化幅度不能过大,使果实温度尽可能保持比较稳定,上下波动以不超过±0.5℃为好。
据新西兰研究,贮存在0±0.5℃下的海沃德猕猴桃,入库后到4~6周,果肉硬度下降较快,从大约8kg/cm2降到3kg/cm2,此后硬度下降缓慢;贮存到3个月后,硬度仍大致保持在1.5kg/cm2,以后下降更缓;贮存到6个月左右时,果肉硬度大致保持在1kg/cm2,符合新西兰海运出口的标准。在20℃下贮存的果实,尽管初期果实软化速度只是略高于贮存在0℃下的果实,但冷存的果实软化速度逐渐变得越来越缓慢,而20℃下贮存的果实一直保持较高的软化速度,果实不到20天就软化、过熟、衰败。
对猕猴桃果实的冷藏是国内外普遍采用的办法,效果也比较理想。将采收的果实在24~48h内经过预冷后,马上进库冷存,这样可以降低其呼吸强度,延缓乙烯的大量产生,推迟呼吸高峰的到来,使后熟过程延迟,提高了贮存寿命。新西兰要求果实采收后8h内将果实温度降到1℃,24h内进入冷库贮存。认为冷库的适宜温度是-0.5~0.5℃,相对湿度为95%左右,这样的条件下可保存4个月左右。贮存温度不能太低,如在-1.5℃时,有的果肉就会受到冻害。而日本认为温度以1~2℃、相对湿度在98%以上是冷存的适宜条件。美国则认为,温度为1.7℃、湿度为90%~95%最适宜。
(2)乙烯 乙烯既是果实贮存过程中的新陈代谢的产物,也是加速果实软化的催化剂。猕猴桃对乙烯的反应特别敏感,空气中乙烯含量对其软化进程的影响十分明显,即使贮存在0℃下,果实周围有浓度为0.01μL/L的乙烯也会促进果实软化、呼吸上升。猕猴桃在贮存过程中本身会产生微量的乙烯。在20℃的贮存条件下,果实产生的乙烯量在贮存前期一直很微量,大致到果实出现呼吸高峰前1周,乙烯产生量迅速增加并很快达到峰值,为60~80μL/(kg·h),随着果实老化的临近而又降低。产生的乙烯加速了果实软化,而软化的果实又会产生更多的乙烯,二者互为因果。用外源乙烯处理猕猴桃果实后,ACC(乙烯形成的前身)含量及乙烯释放量都明显增加,尤其处理后期贮存温度越高,果实软化越快。
在刚采收后的硬果猕猴桃中,已有一定量的ACC存在,但由于没有ACC氧化酶活性,因此没有乙烯释放。只有当果实开始变软达到一定生理状态后,ACC氧化酶的活性才表现出来,果实开始释放乙烯。ACC氧化酶活性的上升早于乙烯的释放,跃变前果实内ACC的含量很低,在乙烯释放快速增加的同时,ACC的含量也大量上升。但不同果实中内源乙烯的释放时间会相差1个月左右。
降低贮存环境中氧气的含量,提高二氧化碳的含量,可以通过抑制ACC的合成和ACC的氧化作用明显抑制果实内部乙烯的生成,低温条件也可以抑制乙烯释放速度、ACC氧化酶的活性以及外源乙烯的催熟作用。
贮存在低温条件下,果实也会因成熟度、附着病原菌密度的差异等,引起乙烯生成量的不同。在0℃的贮存条件下,正常的果实产生的乙烯很微量,受伤的果实常是较多乙烯的来源。部分果实的乙烯释放量增加,导致贮存容器中乙烯含量上升,健全的果实也会被催熟软化。在低温(0℃±0.5℃)贮存条件下,尽可能将贮存环境中乙烯的浓度控制在0.03μL/L以下,这样直到贮存后期果肉硬度仍然可以相对较高,果实硬度的软化过程被延缓。
去除贮存库内的乙烯,可以在库内安装专门的去除乙烯的设备,或在贮存箱内放置乙烯吸附剂,也有人在夜间低温时打开库门通风换气,降低库内乙烯含量。常用的乙烯吸附剂有氧化剂、溴化剂和催化剂3类,其中使用最多的是作为氧化剂的高锰酸钾,其吸附乙烯能力强,吸湿性低,具有持久性,可不断地持续去除环境中的乙烯。使用乙烯吸附剂在低温下的效果明显优于在常温下,果实包装薄膜较厚的,去乙烯效果更好。乙烯吸收剂可自行制作,一般用蛭石、新鲜碎砖块泡在饱和的高锰酸钾溶液中,使蛭石和砖块染上1层紫红色,然后取出沥干,放在库内或装果实的薄膜袋内即可。放置一段时间后,蛭石或砖块褪掉鲜艳的红色,表明乙烯吸收剂已经失效,要重新换上新泡制的蛭石或砖块。
苹果、梨等其他水果本身能产生大量乙烯,且对乙烯的反应相对迟钝,如果这些果实与猕猴桃贮存在同一库内,产生的乙烯会导致猕猴桃迅速软化。
(3)空气成分 贮存环境中的气体成分能显著影响果实的贮存性能,人为控制低温贮存库的气体成分,增加二氧化碳含量或氮气的含量、降低氧气含量,均能抑制呼吸及抑制乙烯合成、过氧化物酶的活性等,达到延迟果实软化的目的。也可在库内安装气体洗涤器,清滤库内空气,将有害气体清除。
气调库通过调节库内的氧气、二氧化碳、氮气之间的比例并保持在一定水平上(氧气含量2%~3%,二氧化碳含量4%~5%),氧气含量在1%以下时会产生缺氧呼吸,猕猴桃果实会产生酒味,因此一般适宜使用的氧气含量不应低于2%;而如果二氧化碳含量过高,果实外果皮则变硬呈纤维状,内果皮软化呈水浸状,中柱则无法软化,果实风味变差。
气调体系的建立一般通过充气直换法进行先期降低氧气浓度,然后通过猕猴桃自身的呼吸作用继续降低氧气浓度,达到调节库内气体的目的。由于贮存的果实不断呼吸产生二氧化碳,库内的二氧化碳含量会持续升高,超过限度后会对果实造成危害,因此库内气体成分的维持必须时刻检测控制。气调库是在密封的低氧状态下贮存,人员不能自由出入,必须在库外建立快速准确的监测系统,随时控制库内的气体成分变化,以避免水果中毒受害事故发生。
(4)空气湿度 贮存库中的空气湿度对猕猴桃的贮存性能也有显著影响。据新西兰研究表明,猕猴桃果实在0℃和90%~95%的相对湿度下,贮存3个月后,果实水分只减少1%。如相对湿度减少到80%~85%时,在相同的温度和贮存期内,水分损失为5%,因此,冷库内通常采用喷水来保持最大湿度,一般认为95%的相对湿度比较适宜。如果湿度太低,果实易失重、皱缩,降低商品价值;如果湿度过高,易引起果实腐烂。
一定体积的空气中所能容纳的水汽数量在一定温度下是有一定限度的,超过这个限度,多余的水汽就会凝结成水滴或冰晶。水汽达到最大限度的水汽压称为饱和水汽压,饱和水汽压随着温度的降低而降低(表10-1)。果实内部的空气相对湿度约99%,当果实贮存在相对湿度低于99%的环境中时,果实中的水汽就会向周围扩散。由于贮存在低温条件下,空气中能保持的水汽数量少,果实不断向空气中扩散水汽,而空气中多余的水汽不断凝结,造成果实水分不断损失。果实内的相对湿度与贮存库中的空气湿度差距越大,果实水分的损失越快。在未用聚乙烯薄膜保护的贮存箱内,果实贮存到4~6周时就可发现果面皱缩,通常当果实的重量损失达到3%~4%时果面皱缩明显。水分损失时果实发生萎蔫,重量减轻,更重要的是萎蔫使果实的正常呼吸作用受到破坏,加速有机物的水解过程,使果实逐步衰老,削弱了果实的贮存性和抗病性。
表10-1 不同温度下的饱和水汽压
由于冷存库中的热交换器蒸发管路不断地结霜、化霜,常导致湿度下降,难以保持最适湿度范围,对此可以采用在地面洒水或安装加湿器等方法加以解决,也可把猕猴桃放在塑料薄膜袋内或塑料帐篷内,保持小环境内的相对湿度基本稳定。
当库门开关次数太多时常造成库内相对湿度过高,使果实表面出现发汗现象,对果实贮存产生不利影响,因此,要尽量减少冷库门的开关次数。在库内各适当部位放置氯化钙、木炭、干锯末等吸湿物,对降低库内湿度也有一定的作用。