近冰温冷藏过程中果蔬采后生理品质变化的研究现状

　　摘 要 果蔬产品在采后极易发生品质劣变，而温度是影响果蔬采后品质的关键因素，近冰温冷藏技术则是一 种将食品置于生物结冰点附近贮藏的一种精准控温保鲜技术。近冰温冷藏技术能够有效延缓果蔬采后衰老进 程，显著延长贮藏期，近些年近冰温冷藏技术在果蔬保鲜领域得到广泛的应用。该文汇总了国内外关于果蔬近 冰温冷藏技术的研究成果，从采后生理学角度对近冰温冷藏中果蔬的代谢进程进行阐述，对“乙烯生成和呼吸强 度”“营养成分的损失”“质地和软化进程”“抗氧化体系和膜脂过氧化进程”“感官品质”和“微生物生长”6 个方 面进行探讨。该综述为近冰温冷藏中果蔬生理品质变化的研究提供了参考依据。

　　关键词 近冰温冷藏技术; 果蔬; 采后生理

　　近冰温( near freezing temperature，NFT) 冷藏技 术，是在将果实置于 0 ℃ 以下，生物结冰点温度附近 贮藏的一种技术，又称为近冰点冷藏技术( controlled freezing point storage) 。通常情况下，将 0 ℃ 以上的 贮藏称为冷藏，主要适应于有生命特性的果蔬产品; 而将 0 ℃ 以下的贮藏称为冻藏，主要适用于无生命 特性的鱼、肉等产品[1]。果实的生物结冰点并不是 0 ℃ ，通常在 0 ℃以下的某一个温度，研究发现一些果 蔬产品在生物结冰点附近贮藏的效果明显优于 0 ℃ 以上贮藏，进而提出了果蔬近冰温贮藏的概念。近冰 温冷藏技术被称为是继冷藏、气调之后的第三代保鲜 新技术，被称为果蔬贮藏保鲜领域上的又一次革命。

　　1 近冰温冷藏技术的发展

　　近冰温冷藏技术，最早在 20 世纪 70 年代由日本 学者山根昭美博士在一次气调贮藏中意外发现的。 该实验原计划在 0 ℃ 下贮藏梨果实，但由于操作失 误致使贮藏温度降至 - 4 ℃，但 - 4 ℃ 并未将梨果实 冻伤，室温下恢复后的梨果实仍保持具有原来的风味 和色泽。此后，山根昭美博士在研究 0 ℃ 以下海水贮藏肉食时发现，生物组织的真实结冰点一般低于0 ℃， 只要在生物结冰点以上的温度贮藏，生物的组织细胞 就能保持活体状态。

　　山根昭美博士将这种原理应用到 食品保鲜领域，他将 0 ℃ 以下、生物结冰点以上的温 度范围称为食品的“冰温带”，又叫冰温，而将在冰温区 域贮藏的技术定义为近冰温冷藏技术。近些年来，近 冰温冷藏技术在日本、美国、韩国、英国等其他一些发 达国家得到广泛的示范应用。早在 20 世纪 80 年代， 我国就开始引进近冰温冷藏技术的理念，但系统地进 行果蔬产品的近冰温冷藏研究却始于 2004 年。

　　2 果蔬近冰温冷藏技术的原理

　　由于果蔬组织细胞内不仅含有水，还含有可溶性 糖、有机酸、矿物质等溶质分子，这使得果蔬组织细胞 的实际结冰点低于 0 ℃，而细胞内的高分子物质的网 状空间结构和植物细胞紧密排布的蜂窝状结构使细 胞内水分子的自由扩散受到一定程度的阻碍，可以使 果实细胞在一定程度上回避冻结现象，使得果蔬产品 可以在 0 ℃以下进行贮藏。将果蔬产品的贮藏温度控 制在冰温范围内时，果蔬组织细胞处于活体不冻结状态，此时果蔬的呼吸代谢受到极大的抑制，果蔬衰老速 率大大降低，微生物生长受到较大程度的抑制。

　　果蔬产品是一个生命活体，低温贮藏过程中，生物组织为抵 抗外界低温胁迫，会通过自身生理代谢生成可溶性糖、 可溶性蛋白质等以保持组织细胞的生命活体状态，生 物学上称这个过程为“生物体防御反应”。当贮藏温 度接近果实的生物结冰点时，贮藏产品会进入一种“休眠”状况，果蔬可以在这种“休眠”状态下长期存 放，“休眠”状态下果蔬的新陈代谢效率极低，果蔬维 持生命体征所消耗的能量也最小，这就达到了延缓果 实衰老、延长贮藏期的目的[2]。

　　果蔬产品在冰温范围内的适应性和耐受性被称 为是“冰温效应”，果蔬产品生物结冰点的高低与果 实冷耐受能力的强弱有关。冰温效应主要体现在以 下两个方面:

　　( 1) 在正常生理过程中，果蔬产品细胞 膜上的不饱和脂肪酸会被自由基所氧化，而自由基又 会被超氧化物歧化酶、过氧化物酶、谷胱甘肽过氧化 物酶等抗氧化酶类和 Vc、多酚、花青素等非酶物质所 清除，两者之间维持相对平衡，可以使果蔬细胞膜不 被破坏，近冰温贮藏过程中的果蔬产品中的自由基清除系统仍然具有较高活性，可以有效抑制丙二醛含量 的积累，防止膜脂过氧化过程，使细胞膜得到保护。

　　( 2) 果蔬产品在近冰温贮藏过程的另一个抗冷表现 是具有高含量的持水性较好的可溶性蛋白，在果实组 织遭受 0 ℃以下的低温胁迫时，细胞内会代谢生成游 离氨基酸和可溶性糖等溶质，这些溶质分子的增加能 够提高果实细胞的冷耐受能力[2]。

　　3 果蔬近冰温冷藏技术研究现状

　　近冰温冷藏技术已经同 1-MCP 处理、臭氧处理、 紫外照射、低温驯化、气调包装等其他技术相结合，在葡萄、樱桃、蓝莓、苹果、桃、杏、柿、西兰花、芦笋等多 种果蔬产品上进行了应用性研究。果蔬产品是具有生命活性的有机体，为维持自身 的生命体征，果蔬在采后过程中会进行一系列的生理 代谢活动。近冰温冷藏技术的根本就是在维持果蔬 正常生命活动的基础上，最大程度地抑制果蔬的呼吸 消耗和各种代谢进程。近冰温冷藏对果蔬采后生理 品质的影响主要包括“乙烯生成和呼吸强度”“营养 成分的损失”“质地和软化进程”“抗氧化体系和膜脂 过氧化进程”“感官品质”和“微生物生长”6 个方面。

　　3. 1 近冰温冷藏对果蔬中乙烯生成和呼吸强度的影响

　　乙烯是一种植物内源激素，其在植物体内的合成及释放对果实的后熟进程影响巨大，并影响果实的呼 吸代谢进程[42]。近冰温冷藏技术可以显著抑制果实 在贮藏过程中的乙烯生成速率和呼吸强度，并延缓乙 烯高峰和呼吸高峰出现的时间。1 μL/L 1-MCP 处理 结合近冰温 -0. 3 ℃贮藏可以抑制葡萄果穗的乙烯生 成速率和呼吸强度[6]。

　　近冰温( -2. 0 ～ -1. 5 ℃) 贮藏 可以有效延缓小白杏的呼吸强度和乙烯生成速率，推迟 乙烯高峰和呼吸高峰出现的时间[17]。胡位荣等[31]在研 究荔枝的近冰温贮藏时发现，相较于 3 ℃冷藏，近冰温 ( -1 ±0. 2) ℃下贮藏可以有效抑制荔枝果实的呼吸强度和乙烯释放速率，近冰温贮藏30 d 的荔枝的呼吸强度 和乙烯释放速率分别是3 ℃贮藏的荔枝的61%和66%。

　　赵猛[18]研究了红富士苹果在近冰温( -1 ～ -1. 4 ℃) 下 贮藏时发现，0 ℃贮藏的红富士苹果的乙烯高峰和呼 吸高峰分别出现在 180 d 和 210 d，近冰温贮藏的苹 果没有出现明显的乙烯高峰和呼吸高峰，其乙烯释放 速率和呼吸强度被大大抑制。薛文通等[23]在研究桃 果实的近冰温冷藏过程中发现，4 ℃ 贮藏的桃果实在 贮藏 10 和 24 d 出现两次呼吸高峰，而近冰温贮藏的 桃果实的两次呼吸高峰分别被推迟到 50 和 90 d，并 且果实的呼吸作用受到抑制，这使桃果实进入一个呼 吸消耗极低的“休眠状态”，进而延缓了桃果实的成 熟进程并延长了贮藏期。

　　3. 2 近冰温冷藏对果蔬中营养成分的影响

　　近冰温冷藏技术可以延缓果实在贮藏过程中抗坏 血酸、TA、黄酮、酚类物质、花色苷等营养成分的损 失[8，26]。HELLAND 等[40]研究发现近冰温( - 2. 0 ℃) 下 贮 藏 可 以 保 持“Napobrassica Rchb”和“Rapifera Metzg”两个品种的甘蓝果实的蔗糖含量和总糖含量。 GUO 等[38]发现，近冰温冷藏延缓了绿豆中 TA 含量 的下降，保持了贮藏后期绿豆中的还原糖含量。近冰 温( - 0. 7 ～ - 0. 4 ℃ ) 下贮藏可以延缓采后过程中 “优秀”西兰花中 SSC、可溶性糖和 Vc 等营养成分的 下降[35]。

　　近冰温 - 0. 7 ～ - 0. 4 ℃ 下贮藏可以延缓 蓝莓果的采后腐烂率，抑制果实中 Vc 和花色苷含量的 降低，能有效保护蓝莓表皮的果霜[13]，近冰温 -1. 6 ℃ 下贮藏结合壳聚糖处理能够有效延缓蓝莓果实中花色 苷、抗坏血酸、酚类物质和黄酮等营养成分的降解，保持 果实的抗氧化活性[14]。ZHAO 等[19]在研究油桃果实 的近冰温冷藏时发现，近冰温( - 1. 5 ～ - 1. 2℃ ) 下 贮藏可以延缓贮藏后期油桃果实中 SSC、TA、抗坏血 酸、多酚、黄酮等营养成分的下降，贮藏56 d时，油桃 中 TA、抗坏血酸、总酚和黄酮含量均显著高于 0 ℃贮 藏的油桃果实。

　　3. 3 近冰温冷藏对果蔬质地和软化进程的影响

　　质地特性是评价果蔬产品贮藏品质的重要指标。 在采后成熟过程中果实硬度的下降与果胶、纤维素等 细胞壁多糖的降解密切相关[43]，而这些细胞壁多糖 的降解受果胶甲酯酶、果胶裂解酶、多聚半乳糖醛酸 酶、纤维素酶等细胞壁代谢相关酶的影响[44]。近冰 温冷藏技术可以保持果实硬度，抑制细胞壁成分的降 解和果胶代谢相关酶的活性，有效延缓果实的软化进 程。研究发现，近冰温( - 0. 2 ℃ ) 下贮藏可以延缓绿豆在贮藏过程中果胶和纤维素成分的降解，并抑制纤 维素酶、果胶甲酯酶、多聚半乳糖醛酸酶的活性，可以 降低细胞壁结构的膨胀速率，有效保护细胞壁多糖的 网状结构[39]。

　　近冰温( - 0. 5 ～ - 0. 2℃ ) 下贮藏可以 抑制“磨盘”柿的 PG、CX 和淀粉酶活性，抑制柿果实 中可溶性果胶的升高，有效保持了果实硬度[24]。相 较于 4 ℃ 贮藏，近冰温( - 1. 0 ～ - 2. 0℃ ) 下贮藏可 以抑制“方山”柿果实中 PG 和 CX 的酶活性，延缓纤 维素和原果胶的降解，抑制果实中水溶性果胶含量的 增加，能够较好地保持果实的硬度，贮藏 90 d 时，近 冰温贮藏的柿果实的硬度是 4 ℃ 冷藏柿果实硬度的 166%[25]。

　　近冰温( -3. 0 ℃) 下贮藏冬枣时发现，近冰 温冷藏可以延缓冬枣在贮藏过程中的硬度、黏性和弹性 的下降，有效保持冬枣果实的质构特性，近冰温冷藏可 以抑制冬枣果实中可溶性果胶含量的增加，进而抑制贮 藏过程中冬枣的软化进程[28]。近冰温( -0. 3 ℃) 贮藏 结合1-MCP 处理可以延缓葡萄果实的采后软化，保持葡 萄的硬度、弹性、凝聚性和咀嚼性等质地特性[7]。

　　3. 4 近冰温冷藏对果蔬中抗氧化体系和膜脂过氧化进程的影响

　　近冰温冷藏技术可以提高果实中抗氧化系统相 关酶的活性，来增强果实的自由基清除能力和抗氧化 能力。过氧化氢酶( CAT) 是一种抗氧化酶，能够催化 H2O2 的分解，清除果实在贮藏过程中产生的活性氧， 果实中 CAT 酶活性的升高意味着果实抗氧化力的增 强[45]，过氧化物酶( POD) 是果实抵抗逆境胁迫时的 一种防御酶，他能够清除植物体内自由基并提高植物 体的自身抗逆性[46]。

　　研究发现，近冰温( - 0. 5 ℃ ) 贮藏可以有效提高樱桃果实中抗氧化相关酶 CAT 和 POD 的活性[8]。近冰温( - 0. 7 ～ - 0. 4℃ ) 下贮藏可 以提高贮藏过程中西兰花的 POD、SOD 和 CAT 的活 性，降低了 PPO 的活性[34]。宋秀香等[36] 在近冰温 ( - 0. 2 ～ - 0. 5℃ ) 下贮藏“格兰蒂”绿芦笋时发现， 近冰温冷藏结合低温驯化的方式可以抑制绿芦笋中 PAL 活性的上升，提高了 CAT 和 POD 的酶活性，有 效增强了绿芦笋抗氧化能力。

　　另一方面，近冰温冷藏技术可以有效保持果实中还 原糖、抗坏血酸、多酚、花青素等抗氧化成分，进而提高 果实的抗氧化能力。崔宽波等[17]在近冰温( - 2. 0 ～ -1. 5℃) 下贮藏“小白杏”时发现，相较于 0 ℃和 5 ℃ 贮藏，近冰温贮藏可以延缓“小白杏”在贮藏过程中 酚类物质的转化，有效保持了贮藏后期杏果实仍保持 具有较高的抗氧化能力，近冰温贮藏 56 d 的杏果实 ABTS 自由基清除能力、DPPH 自由基清除能力、铜还原能力和铁还原能力均显著高于 0 和 5 ℃ 贮藏的杏果实。

　　ZHAO 等[19]在研究油桃果实的近冰温冷藏 时发现，相较于 0 ℃贮藏，近冰温( - 1. 5 ～ - 1. 2℃ ) 下贮藏可以延缓贮藏后期果实中抗亚油酸氧化能力、 铜离子螯合能力、ABTS 自由基清除能力、铁还原能 力等抗氧化能力的下降趋势。 果实在成熟衰老过程中，在受到微生物侵染、低温 等逆境胁迫时，细胞中会产生超氧阴离子、羟基自由 基、过氧化氢等活性氧。这些活性氧成分的积累会对 果实机体造成损伤，活性氧可以诱导细胞膜脂上的不 饱和脂肪酸发生过氧化反应，导致细胞膜透性增加，细 胞膜结构破坏，活性氧的积累还会影响蛋白的合成以 及相关酶的活性[47]。

　　近冰温冷藏可以抑制细胞膜氧 化相关酶的活性，进而减缓果实的膜脂过氧化进程。 宋秀香等[36]发现，近冰温( - 0. 2 ～ - 0. 5℃) 贮藏结合 低温驯化的方式可以延缓“格兰蒂”绿芦笋中电导率 的上升，抑制了膜脂过氧化过程，而近冰温贮藏结合出 库缓慢升温的方式可以有效延长“冠军”绿芦笋的货 架期，降低绿芦笋在货架过程中电导率的上升和 MDA 含量的积累，在一定程度上起到了保护绿芦笋细胞膜 的作用[37]。

　　近冰温( - 0. 2 ～ - 1. 0℃) 下贮藏可以降 低树莓果实中 PPO 的活性，延缓贮藏过程中树莓的 MDA 含量的升高，抑制了果实的膜脂过氧化过程[29]。 刘璐等[9]研究发现，近冰温 - 0. 5 ℃贮藏可以有效延 缓“砂蜜豆”樱桃中 MDA 含量的上升，抑制能够催化 细胞膜脂肪酸氧化反应的 LOX 的活性，一定程度上保护了果实的细胞膜结构，降低了贮藏腐烂率。

　　3. 5 近冰温冷藏对果蔬感官品质的影响

　　果实的综合感官品质与外观色泽、香气、甜味、酸 味、质地等多个方面相关[48]，近冰温冷藏通过抑制果 实的成熟衰老进程来延缓果实感官品质的下降。GUO 等[38]发现，近冰温冷藏可以抑制绿豆在贮藏过程中 果皮色泽的转变，使贮藏后的绿豆仍具有较高的感官 品质和商品价值。近冰温( - 0. 5 ℃ ) 下贮藏，能够保 持甜瓜中氨基酸、还原糖等风味物质含量，显著提高 了甜瓜的口感和鲜度[30]。

　　近冰温( - 0. 5 ℃ ) 下贮藏 也可以减缓草莓中糖分和水分的损耗，抑制糖酸比的 下降，较好地保持草莓果实的外观、甜味、酸味、香气、 口感、质地等感官品质[49]。赵猛等[50]研究了 2 种近 冰温( - 1、- 1. 4 ℃ ) 贮藏对红富士苹果感官品质的 影响时发现，这 2 种近冰温贮藏均能够延缓果实的衰 老进程，保持了红富士的感官品质，近冰温贮藏 8 个月的苹果仍具有良好的质地、风味与食用品质。

　　3. 6 近冰温冷藏对微生物生长的影响

　　腐败微生物的生长是贮藏后期果实腐败的主要原 因，近冰温能够很好地抑制细菌和真菌的生长繁殖。 相较于 5 ℃冷藏，近冰温( - 1 ～ - 3℃) 可以大幅度地 抑制大肠杆菌和葡萄球菌的生长繁殖，能够有效防治 因微生物繁殖而引起的食品腐败变质[51]。近冰温结合纳他霉素处理可以有效抑制绿芦笋表面霉菌的生 长[52]。FAN 等发现，相较于 0 ℃ 贮藏，近冰温( 低熟 果，( -2. 1 ～ - 1. 7℃) ; 中熟果，( - 2. 8 ～ - 2. 4℃) 冷藏可以抑制“树上干杏”腐败菌的生长速率，有效减缓 果实的 腐 烂 率[15]。近冰温冷藏技术与臭氧[3]、紫外[12]、赖氨酸[53]、SO2 [4]等其他杀菌技术结合，均能较好地抑制微生物的生长，延长果实的贮藏期。

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　　4 展望

　　近冰温冷藏技术在果蔬贮藏领域的应用过程中也 存在一些难题。

　　( 1) 果蔬近冰温冷藏的技术要求较 高，针对不同品种的果蔬需要设定不同的、精确的贮藏 温度，因为果蔬的生物结冰点在 0 ℃以下，在近冰温贮 藏过程中，较大的温度波动会对果蔬产品造成严重冻 害。已经有报道指出，( - 2 ～ - 3℃) 的贮藏虽然可以 降低葡萄果实的腐烂率，但却对葡萄果梗组织造成了 明显的冻害[5]。南方软质水蜜桃在冰温贮藏过程中也出现一定的冷害症状[20]。

　　( 2) 果蔬近冰温冷藏技术 的实施需要精确的温度控制，而商业冷库的控温精度 在 ±1 ℃以上，无法达到果蔬近冰温冷藏的技术要求， 就需要研发一种能够精确控温的冷藏设备，这无疑会 大大增加果蔬近冰温冷藏的成本[1]，所以研究一种低 成本的能够和普通冷库配套使用的近冰温冷藏设备是 推广近冰温冷藏技术的关键。

　　( 3) 近冰温冷藏技术在 延缓果实采后衰老的同时，也大大抑制了与果实后熟 相关的各种生理代谢进程，使得近冰温冷藏后的果实 的感官品质较差。研究表明，近冰温( -0. 9 ℃) 下贮 藏使得桃果实中与风味物质相关的氨基酸等物质的代 谢进程 受 阻，造成长期贮藏后的桃果实的口味较 差[22]。这也需要我们利用其他技术手段来恢复冷藏 后果实的正常成熟进程。

　　作者：范新光1，3，4 ，梁畅畅1 ，郭风军2 ，姜微波3 ，杨艳青1，4 ，刘慧1，4 ，张爱迪1，4 ，贡汉生1，4*

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