摘要:概述了绿芦笋采后在感官形态、生理生化和营养成分等方面的变化情况以及采后贮藏的主要病害情况。
关键词:绿芦笋;采后保鲜;品质变化;贮藏病害
中图分类号:S644.6 文献标识码:A DOI编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2010.04.038
Summary of Preservative Quality of Postharvest Asparagus
MAO Xing-ping1, ZHU Zhi-qiang2, ZHANG Ping2, REN Zhao-hui2
(1. Synthetic Development Bureau of Qingshui County of Shanxi Province,Qinshui,Shanxi 048200,China;2. Tianjin Key Laboratory of Postharvest Physiology and Storage of Agricultural Products,National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agricultural Products,Tianjin 300384,China)
Abstract:The changes of sensory state, physiology and biochemistry, nutritional components and disease of postharvest asparagus were described in the paper.
Key words: Asparagus;storage;changes of quality;disease of postharvest asparagus
芦笋(Asparagus officinalis L.) 又名石刁柏、龙须菜或野天门冬等,属百合科(Liliaceae)天门冬属(Asparagus)中的食用种[1],为多年生宿根性草本植物[2],以嫩茎为食用器官,营养价值高,受到消费者的普遍欢迎。此类同属植物近300种,野生药用植物居多,只有少数作野菜用,且仅芦笋得到了食用栽培。
20世纪70年代后,中国开始大面积种植芦笋,并成为世界上最大的芦笋种植国,近年来发展较快,种植面积已达6.6万hm2,产量约占全世界的40%[3]。目前,芦笋产区主要分布在山东、山西、福建、浙江、河南、河北等20个省、市,芦笋产量占全国总产量的80%以上。中国芦笋之乡——曹县,是中国最大的芦笋种植、加工和出口基地,年产优质鲜笋18万t,占全国总产量的1/6,并且以比较高的鲜销价格走向国际市场,出口到日本、俄罗斯等国。
芦笋分为绿芦笋(或紫芦笋)和白芦笋。白芦笋适合做罐头[4],而绿芦笋具有丰富的营养价值和药用价值,优于白芦笋[5]。新鲜的绿芦笋色泽鲜嫩,富含蛋白质、脂肪、碳水化合物、氨基酸等,味道鲜美,脆嫩爽口,是一种风味独特、低热量、高营养的保健蔬菜[6],一般用于鲜食或鲜贮。但绿芦笋嫩茎采收后生理代谢活跃,由于其呼吸与蒸腾作用旺盛、组织幼嫩、易受病菌侵染等因素,采后极不耐贮藏[7]。常温条件下,采后的绿芦笋易黄化,水分含量下降,还原糖转化,VC和叶绿素含量降低,乙烯释放量增加,木质化程度提高,嫩茎迅速老化,贮藏期仅有18～24 h[8],2～3 d后即完全萎蔫或腐烂[9]。目前,绿芦笋采后常用的贮藏方式有:冷冻贮藏、MA贮藏、减压冷藏、普通冷藏、辐照贮藏、真空冷冻法等,贮藏技术各有优势,但贮藏期都比较短。笔者将绿芦笋采后感官品质、生理生化、营养成分的变化及主要贮藏病害概述如下,以期为探索提高绿芦笋采后贮藏品质、增加商品附加值的有效方法和途径提供参考依据。
1绿芦笋嫩茎感官品质和采后生理变化
1.1感官形态变化
绿芦笋采收后,嫩茎头部组织继续生长,不断伸长,并且随着贮藏温度的升高其伸长率增加。13.3 ℃温度下贮藏7 d,绿芦笋嫩茎的伸长率分别为5 ℃和0.6 ℃贮藏时的2.1倍和6.3倍。水平放置时,由于茎尖的极性关系,顶端生长优势,顶芽向阳背地生长,使得嫩茎弯曲,严重影响嫩茎的外观品质[10]。因此,在采后生产中常采用低温贮藏和直立放置的方法来防止绿芦笋嫩茎的伸长和弯曲。贮藏期间绿芦笋头部鳞片易出现开散、组织松驰或粘附一起的情况,经包埋切片超微结构观察发现,20 ℃黑暗条件下,绿芦笋细胞的液泡膜在采后48～96 h内崩溃[11],细胞液发生了很大变化。另外,在贮藏期间,绿芦笋嫩茎基部伴随着失水萎蔫现象还产生黄化与干枯现象,极大地影响其感官品质。由此看来,绿芦笋嫩茎采后处于不适宜贮藏环境时,感官形态将迅速产生变化。
1.2嫩茎质地变化
绿芦笋采收后,嫩茎外表皮层组织变硬,硬度值随贮藏时间和嫩茎成熟度逐渐增加,且基部老化程度显著高于中部[12]。Chen等[13]研究表明,嫩茎变硬主要与外表皮维管束的木质化程度有关,由于贮藏温度等环境因素刺激了苯丙氨酸解氨酶(PAL)等酶活性的快速变化,从而加速了茎中部和基部木质化进程。绿芦笋贮藏过程中,嫩茎头部附近开始相对于茎中部和基部不容易硬化。Brovelli[14]报道表明,由于植物组织相继成熟的特性,硬化从芦笋基部开始,从而使得基部变得更硬。但随着时间的延长,芦笋木质化程度逐渐增加,含水量逐渐减少,最后嫩茎干枯,变得更硬且不能再食用。另外,在采后市场批发与零售阶段,嫩茎硬化现象变化更快[15]。Hemandez-Rivera L[16]研究表明,嫩茎采收后,若不及时快速预冷,硬化速度较快,而如果能及时降低贮藏温度,嫩茎的硬度变化则较小。
1.3呼吸作用变化
呼吸作用是鲜活果蔬采后最主要的生理活动,是生命存在的重要标志,呼吸作用的强弱可以反映果蔬的贮藏性,呼吸作用越强代谢速度越快,其贮藏性就越差。绿芦笋可食部分是刚刚萌发的嫩茎,新陈代谢极其旺盛,呼吸强度很大,是已知采收后呼吸最强的果蔬之一[17]。绿芦笋的呼吸强度在0 ℃时为44 mg/(kg·h),相当于同温度下菠菜的2倍,甘蓝的7倍,洋葱、马铃薯的10倍和苹果的15倍[18],绿芦笋呼吸系数(Q10)在0.5～10 ℃时为3.5,10～24 ℃时为2.5[19]。温度提高到10 ℃时,绿芦笋嫩茎CO2释放量提高到154 mg/(kg·h),24 ℃时则高达385 mg/(kg·h)。在常温下不易贮藏,在20 ℃下只能贮藏1 d[20]。可见,贮藏环境温度对绿芦笋的呼吸强度产生了极大的影响,不适宜的贮藏温度,将加速嫩茎的呼吸作用,促进嫩茎的衰老进程,食用品质将快速下降。众所周知,影响呼吸作用的因素有温度、湿度、气体成分等因素,若要获得较长的贮藏期,必须对嫩茎进行快速预冷,及时降低其品温,抑制其呼吸作用,延缓衰老,并且要维持有利于贮藏的环境温度来保持芦笋较低的呼吸作用。
1.4酶活性变化
PAL是绿芦笋嫩茎苯丙烷类代谢的关键酶和限速酶,其活性的高低影响着芦笋嫩茎采后木质含量的变化,进而影响其食用品质。在木质素的生物合成中,PAL催化苯丙氨酸去氨,形成肉桂酸,进一步反应形成香豆酸、咖啡酸、阿魏酸和芥子酸等,最后聚合成木质素等。因此,PAL是合成木质素前体物质的关键酶[21]。植物激素、病虫害和机械损伤等都可促进PAL合成或提高其活性。贮藏期间,芦笋嫩茎基部的PAL活性随贮藏期的延长而增加,贮藏28 d后,基部PAL活性增加了3倍,正在生长的组织中PAL含量很低或检测不到[22]。
过氧化物酶(POD)是植物生长发育过程中的关键酶,在木质素形成、细胞壁多糖间的连接及一些蛋白质分子间的交联反应中起作用,对绿芦笋嫩茎老化有重要影响,并与植物清除氧自由基的能力有关。李艳华[23]研究表明,用5 mL/kg乙醇、50 mg/kg ClO2和50 ℃热水处理可抑制绿芦笋POD活性的下降。涂宝军[24]研究显示,80%～100%的高氧处理可抑制POD的活性。
超氧化物歧化酶(SOD)是植物体内活性氧清除酶系统的重要保护酶,可防止氧自由基的伤害,在采后植物体内呈下降趋势,其活性下降是植物体衰老的标志。涂宝军[24]研究显示,80%～100%的高氧处理可有效抑制02-的大量积累,提高绿芦笋SOD活性,保护机体细胞。
2绿芦笋嫩茎采后物质成分变化
2.1水分含量变化
绿芦笋采收时的含水量一般在92%左右。由于嫩茎外表皮层组织幼嫩,呼吸强度大,采后若不及时降低其品温将很快失水萎蔫,水分散失。芦笋嫩茎失重如超过原重的8 %时即失去食用价值[25]。李艳华[26]研究表明,绿芦笋存放于展示柜(0~4 ℃)中24 h,直径大于1 cm的1级笋水分损失率为1.76%;直径小于l cm的2级笋水分损失率为1.22%。预冷后贮藏芦笋可减少失重,在0 ℃下贮藏6 d,失重3.5%,而21 ℃条件下贮期仅2 d,失重高达30.4%。在(18±1)℃相对湿度76 %条件下贮藏,第7 天失重达到70.7 %;相对湿度92 %时,芦笋失重轻微,第6 天仅失重1.9 %[27]。嫩茎在冷水中浸泡预冷,因吸水使其增重。将绿芦笋嫩茎切口置于水中,在4.4～10 ℃下贮藏,吸水量随着贮藏期的延长而增加,第8 天增至17 %左右。贮藏环境中相对湿度的高低直接影响绿芦笋的失重率。绿芦笋从采收到销售的整个过程中,以批发零售阶段失重最多,通常为其他阶段的3～5倍[28]。因此在这个阶段,宜采用嫩茎基部浸水,表面覆盖遮盖物,销售时取出的方法,可减少嫩茎的失重。除此之外,采后处理时间、预冷温度、预冷时间以及贮藏温度对芦笋的失重也有非常大的影响。
2.2纤维含量变化
绿芦笋采收后随着贮期的延长,可溶性固形物含量下降,体内的糖分不断向纤维素转化,木质素填充于纤维素骨架内,与纤维素和半纤维素一起构成细胞壁,导致嫩茎基部不断木质化,逐渐由基部向头部扩展。但与基部相比,头部幼嫩区域逐渐缩小,纤维化速度较慢。绿芦笋的纤维化程度越高,品质下降越快,食用品质就越差。刚采收的绿芦笋嫩茎纤维素少,约为3.8 g/kg[29],含水量高,因而质地脆嫩。随着贮藏期的延长,粗纤维增加,维管束的细胞壁上不断沉积木质素,质地变得粗糙。芦笋的纤维化受温度和气体成分影响较大,其中温度最重要,采收当天嫩茎粗纤维含量为7.02%,在8,18,26 ℃下贮藏至第7 天,粗纤维含量分别增至9.70%,10.32%,11.36%[30]。刘尊英等[31]研究表明,用乙醇(1.5 mL/kg)浸泡20 min,风干后再用聚乙烯袋包装处理,贮藏5 d时,粗纤维含量比对照低29.3%,可显著抑制芦笋的木质化。另外,芦笋纤维含量因品种不同也存在较大的差异。
2.3营养成分变化
绿芦笋含有丰富的营养物质,含蛋白质3.6%、脂肪0.3%、碳水化合物4.0%、粗纤维1.3%,每100 g可食部分含钙1.3 mg、磷47 mg、铁1.0 mg、硒1.1 mg、胡萝卜素0.73 mg、核黄素0.21 mg、硫胺素0.17 mg、尼克酸1.5 mg、抗坏血酸21 mg,其蛋白质、维生素B1、B2含量在所有的茎、叶、瓜果类蔬菜中是最高的[32]。另外,芦笋还含有维生素C、维生素E以及一些防癌、抗癌物质(如酚类物质、草萜类物质)等,这些物质随着贮藏期限的延长而逐渐减少。其中VC和黄酮类是绿芦笋中的2种重要营养物质,VC极不稳定,贮藏温度对其有很大的影响作用。郭志义等[30]研究表明,绿芦笋采收当天,嫩茎VC含量为0.194 mg/g;于8,18,26 ℃条件下贮藏至第7 天,VC含量分别下降23%,38.1%,59.8%。赵丛枝等[33]研究认为,绿芦笋在0 ℃条件下贮藏3 d,VC平均每天损失4%,20 ℃条件下贮藏3 d,VC平均每天损失17%。气体成分对VC的影响也很大,曹慧娟等[34]研究表明,0 ℃时,初始CO2浓度在15%时比20%时更能抑制贮藏期VC含量的下降。顾振新等[38]报道,辐射处理可有效地控制芦笋VC含量的下降速度。
绿芦笋中的黄酮含量高于一般的蔬菜,黄酮类物质对人体抗肿瘤、抗衰老、降血脂等起着重要的作用[35-36]。熊光权等[37]研究表明,芦笋黄酮类物质在贮藏过程中损失较大,其损失率和贮藏温度直接相关,贮藏温度越高,降低速度越快。
2.4糖分含量变化
绿芦笋采后嫩茎糖分含量下降速度很快,其中一部分糖分因嫩茎呼吸而消耗,另一部分则通过代谢转化成其他物质。有研究表明,刚采收的嫩茎糖分含量占干质量的23.1 %,0 ℃贮藏至第4 天含糖量降至19.87 %;而25 ℃条件下第1天就降至18.82%,第4天只有14.9%,这与不同温度条件下分解糖的酶类活性有关[39]。
春季采收的绿芦笋嫩茎还原糖含量高达2.8%,而秋季采收的含量只有1.3%左右[40]。绿芦笋嫩茎头部与基部相比,氮、蛋白质、游离氨基酸和干物质的浓度较高,但是可溶性糖类含量较低,这些差异因芦笋收获时嫩茎长度不同而异。长度为200 mm的芦笋头部总糖量只有100 mm长芦笋头部的10%,而这2种长度的芦笋基部的总糖比例与头部相似[14]。
2.5叶绿素含量变化
绿芦笋在田间生长过程中受阳光照射,组织中富含叶绿素。叶绿素是含镁原子的四吡咯构成的化合物,对光、热、酸敏感[41],是构成芦笋皮层的主要色素成分,它的变化影响着芦笋的感官品质,也反映出芦笋衰老的程度[42]。绿芦笋嫩茎中叶绿素含量随贮藏时间的延长而逐渐减少,随着温度的上升降解速度加快,感官观察表现为表皮出现黄化褪绿现象,而低温则有助于保持芦笋的叶绿素含量。并且贮藏过程中水分的损失,使得叶绿素酶的活性也增大,促进了叶绿素的降解。贮藏环境的气体成分对叶绿素的分解影响也很大。杨增军等[43]认为,在空气中,叶绿素分解为脱镁叶绿素和其他物质,高CO2环境中脱镁叶绿素随叶绿素的下降而迅速上升。朱志强[44]研究表明,光合气调包装箱(O2:15.0%左右,CO2:5.0%左右)比普通泡沫包装箱显著抑制了叶绿素的降解。
3贮藏病害
新鲜的绿芦笋采后从土壤中带有大量的致病菌,极易发生霉菌和细菌性病害,限制了新鲜绿芦笋的贮运保鲜期。笔者研究发现,绿芦笋在感染霉菌性病害时,发病初期在嫩茎头部与茎部表面长有小点状的白色或灰色菌丝,且粘附在表层上;病害后期,菌斑菌丝向四周蔓延,菌斑处嫩茎表层凹陷。经鉴定,该类病菌为半知菌亚门的天门冬拟茎点霉、串珠镰孢菌和交链孢霉属真菌。并且天门冬拟茎点霉和串珠镰孢菌为致病真菌,在有伤接种下致病率100%,以纳他霉素为主要成分的生物保鲜剂可有效地抑制贮藏期间真菌类病原菌病害的发生。同时,贮藏过程中也常常发生细菌性病害,造成嫩茎软腐病,病菌主要侵入芦笋的头部,引起腐烂发臭。李艳华[42]研究发现,1.5%双乙酸钠、0.5%中生菌素、1%氯化钠以及瓦松提取液4种防腐保鲜液对细菌性软腐病有良好的抑制效果,其中1.5%双乙酸钠抑制效果最好。王庆国[45]认为,气体组成为8.0%～9.0%CO2+2.0%～2.5%O2+3 μL/( L·d) O3能有效地降低长霉率,对软腐病有一定的防治效果。沈莲清等[46]认为,双乙酸钠和桂醛对芦笋的软腐病有较好的抑制作用,尤其是两者组合效果最好,桂醛、新洁尔灭、山梨酸钾和双乙酸钠对抑制镰刀菌孢子有较好的效果。
综上所述,新鲜采收的绿芦笋在采收后,其自身品质将迅速发生变化,感官品质、水分含量、糖分物质、叶绿素、营养物质、纤维素含量、部分酶的活性等均将随着贮藏时间的延长而发生很大的变化,不适宜的贮藏环境将加速绿芦笋的衰老进程,加重病害。因此,采收绿芦笋后及时地采取适宜的保鲜处理措施,保持其新鲜品质,如快速预冷、保鲜包装、适宜的贮藏温度与相对湿度、保鲜剂处理等,有助于保持绿芦笋采后良好的新鲜品质。
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