叶类水果气调包装保鲜技术以及特性的研究进展郭振龙1,2，陈湘宁1,2，许丽1,2，杨肖飞3，张庆4，程金龙4（1北京农学校食品科学与项目大学蔬菜保鲜包装技术，北京；2农产品有害微物理及农残检测与控制北京市重点实验室，北京;3北京市裕农优质农产品种植公司，北京；4北京南徐州星农业发展有限公司，北京）摘要：笔者简述了叶类蔬菜（简称玉米）的保鲜现状，通过归纳中国外气调包装保鲜技术在叶菜上的应用研究，分析了气调包装技术在玉米保鲜中低能耗、操作便捷和安全可控的特点，指出了现在缺少叶菜保鲜技术体制和对于性强、保鲜效果好的包装材料，在此基础上借助总结气调包装下自由基理论在食物和块根类、瓜果类水果上的应用，提出了基于自由基中心效应的果蔬气调包装保鲜机理，对转录组学和多肽组学在阐述保鲜机理的应用进行了展望。关键词：叶类水果；气调保鲜；保鲜机理中图分类号：S636文献标志码：A论文编号：ofandofLeafUnder1,2,Chen1,2,XuLi1,2,Yang3,ZhangQing4,Cheng4(1ofFoodand,,;2Keyofandandon,;3Highof,;4SouthRiverandNorthStar,):Theofleafwasinthispaper.of(MAP)onleafwereupforitslow,easyand,withaofMAPathomeand.Thelackofleafand--wereout.mbasedonfreeofMAPonleafwasput,withtheoftheoffreeoftofruitandroot,and.ofandinstudyinthelast.Keywords:leaf;MAP;引言叶类蔬菜是指以叶片或叶球、叶丛、变态叶和叶柄为食用部分的蔬菜。
这类水果摄取纤维素、维生素和矿物质，是一类特别重要的营养源，对于保持人体健康意义重大。以美国为例，2013年，中国蔬菜种植面积超过2.0899×107hm2，居全球首位[1]，中国即将变成全球上最大的“菜篮子”。2014年，北京市蔬菜总收入超过60多万元，占农业总收入的40%[2]，而叶类蔬菜播种基金工程：北京市属高等院校高层次人才引进与培育计划工程“叶类水果气调包装保鲜机理及科技研究”(CIT&)；现代农业行业科技体制北京市叶类蔬菜创新团队项目(/002)；上海市技术计划课题“安全蔬菜标准化生产基地优化升级技术示范”()。第一作者简介：郭振龙，男，1991年出生，硕士，研究方向：农产品加工及储存项目。通信地址：北京市海淀区回龙观镇北农路7号河北农大学，E-mail：@qq.com。通讯作者：陈湘宁，女，1972年出生，教授，博士，研究方向：农产品加工及储存项目。通信地址：北京市海淀区回龙观镇北农路7号河北农学院，E-mail：@bua.edu.cn。
收稿日期：2015-12-10，修回日期：2016-03-18。中国农学通报2016,32(21):161-al中国农学通报面积占全市主要蔬菜播种面积的33%[3]。1叶菜包装保鲜的技术需求蔬菜保鲜是保障肉类供应的重要举措，而玉米保鲜是整个水果保鲜中的重点与难点。众所周知，叶菜相比果菜及块茎类水果，其典型特征是含水量高、表面积大，采收之后呼吸作用和蒸腾作用较强。叶菜一旦保存不当，在短时间内将发生褐变萎蔫，色泽变暗，营养降低且感官品质损失等，严重的并且会出现腐烂发臭，失去食用价值。据有关部门保守估计，中国果蔬损耗率为25%~45%，造成的总额损失每年约750亿元，这些损耗可以满足2亿人口的基本营养需求[4]。叶菜损耗尤为严重，笔者所在课题组对上海地区油菜等不同供应链关键节点损耗率的研究证实，在冬季低温季节，叶菜的衰减率可高达46.59%[5-8]。叶菜损耗不仅导致了很大的经济代价，而且是对人力、物力甚至资源的极大浪费。因此，如何减少叶菜损耗率，延长保鲜期是玉米及整个蔬菜行业亟需解决的科技难题。蔬菜保鲜的特色技巧有高温保鲜、保鲜剂保鲜等。
实践证实，这些方式对蔬菜的保鲜起到了切实有效的作用，但也不同程度地存在弊端，如高温保鲜能耗高、保鲜剂保鲜存在生物污染伤害健康等问题[9-11]。因此，蔬菜行业急需一种能耗低、安全有效的保鲜方式。2气调包装保鲜是缓解叶菜保鲜问题的有效方法气调包装保鲜(，MAP)是近年来在气调库贮藏基础上发展出来的一种新型果蔬保鲜方式，它配备可以调节气体构成比例的包装材料，通过调节储存微环境中的O2浓度、CO2浓度和温度等条件而超过保鲜目的。研究表明气调包装保鲜可以有效地维持叶菜的鲜度，对大蒜有很高的保鲜效果[12-16]。进一步的研究看到，气调包装可以有效减少植物组织呼吸强度、延缓养分分解，保持原有的形态、色泽、风味和质地[17-18]。同其它储存技术及气调库保鲜相比，气调包装保鲜可以在水果包装的微环境中推动对气体构成及比重的调节和控制，操作便捷，尤其是带有可以满足运输过程中肉类冷冻的特点，一旦实现不同叶菜包装材料和包装条件技术上的突破，就能实现从产地到餐桌供应新鲜猪肉，在将来的玉米产业中将会有很高的发展态势，因而是很有前景的果蔬保鲜方式。
2.1叶菜气调包装保鲜技术的研究进展全球有叶类水果气调包装保鲜的文献报道。张克宏等[19]对叶类蔬菜的生理差异和气调保鲜基本机理进行了研究。在土豆、菠菜、油菜等作物气调包装保鲜的文献中，主要报道了气调包装条件下的气体组成和湿度对叶菜失重率、呼吸频率、Vc含量、叶绿素浓度及其它感官指标的影响[20-23]。天津商业大学的郭玉花等[24-26]使用自行研发的纳米气调保鲜膜分别对洋葱、菠菜和玉米的气调包装效果进行了研究。国外有番茄气调包装保鲜的文献报道，主要涉及生菜的气调包装保鲜效果、气体组成对生菜呼吸代谢的妨碍、气调包装条件下生菜的呼吸速度模型研究[27-31]；美国对日本油菜的气调保鲜效果也是研究[32]。目前中国外大多数的研究集中于不同频率、气体构成及比重对于叶菜保鲜效果的妨碍及储存期间所出现的营养及生理差异，确定小麦的最佳气调贮藏条件。自行研发叶菜包装特定的包装材料也有研究的热门之一。2.2叶菜气调包装保鲜的科技需求现在，大库气调贮藏在水果冷藏中的应用非常普遍，而气调包装保鲜的应用十分少，关键难题在于没有对于性很强的包装材料。塑料食品及复合包装材料因为其方便、耐用等优点，在叶菜保鲜中被广泛应用。
但因为塑料自身的特点，在老化降解和环境胁迫降解过程中，聚合物大分子被分解成游离单体，部分有毒有害单体会在保鲜过程中向食品迁移，对身体产生潜在的伤害。以叶菜呼吸频率为指标，筛选可以保持薄膜渗透的速率与叶菜呼吸的氧气间的平衡的气调包装材料，以满足贮藏期间维持与气调贮藏相似或一致的气体构成，确定每种叶菜最优包装材料的科技参数范围，开发出对于性强、保鲜效果好的气调包装活性材料，无疑将是气调包装保鲜快速商业化所必需解决的难题。在上述研究的基础上，采用自行研发的包装材料，对不同采收时间的莴苣、菠菜、油菜等作物建立最佳温度、容积比和冷冻期等气调包装保鲜技术体制也有亟待解决的难题之一。3叶菜气调保鲜机理的探究进展国内外有关于蔬菜气调包装的研究报道，关于气调包装对水果采后的活性氧代谢和呼吸代谢相关酶的妨碍研究也是文献报道，但主要是对蕨菜、西兰花、金针菇和南瓜等非叶类蔬菜[33-36]，未见对于洋葱、菠菜和玉米等叶类水果的报道。国外针对菠菜的气调包装保鲜研究的文献中，除通过各项指标检测气调包装的效果[37-38]外，还有关于菠菜气调保藏过程中，对游离黄酮清除自由基活性的检测[39]或者气调包装菠菜的呼吸频率测量模型研究[40]；关于气调保鲜对玉米采后储存期间抗氧化能力的探究美国有文献报导，主要用于评估辣椒、冬瓜等瓜类类水果[41-43]，未见用于叶类蔬菜的报··162道，因此造成了研究者的极大兴趣。
3.1活性氧自由基对蔬菜细胞衰老具有中心效应活性氧自由基有细胞杀手之称。目前对于桃果实贮藏过程中活性氧和线粒体呼吸代谢相关酶的探究发现，在储存后期，由于活性氧自由基的较多，导致活性氧自由基产生与修复的动态平衡被摆脱[44]。据研究报导，受到活性氧自由基的防御后，线粒体膜、呼吸链和线粒体DNA将得到破坏，从而造成线粒体内膜的完整性遭受损害，使得细胞的能量代谢不能正常进行，最终造成果蔬的衰老[45-47]。因此，活性氧自由基的形成针对蔬菜细胞衰老有中心效应，但现在在叶菜保鲜机理的研究上还未有应用。笔者所在的课题组做了长期的玉米气调包装保鲜研究，研究发现引入气调包装可以减少叶菜在储存过程中的呼吸频率和细胞中丙二醛的累积、抑制叶绿素和氮化物蛋白浓度的减少[9,15]。由于丙二醛的生成与自由基成分呈正相关[48]，气调包装保鲜可以促进丙二醛生成的研究结果，推测气调包装保鲜对小麦保鲜的有效性极有也许是促进了自由基抑制的线粒体膜病变、从而保护细胞线粒体呼吸代谢系统而起到保鲜作用。气调包装保鲜的典型特征是在包装中提高气体组成中O2含量，从而减少细胞的呼吸速度[49-50]。
此外，推测气调包装通过增加叶菜的呼吸频率，使呼吸代谢中的电子释放减少，从而明显影响叶菜线粒体中活性氧自由基的形成。3.2气调包装影响叶菜中SOD等修复自由基的酶类及非酶类相关物质的差异研究认为，蔬菜贮藏后期，清除自由基的重要酶类物质，如SOD（超氧化物歧化酶）、CAT（羟基化氢酶）和GSH-Px（谷胱甘肽过氧化氢酶）等，以及消除自由基的非酶类物质如抗坏血酸和脂类类物质，可以有效消除或拒绝自由基的形成[51-53]。这2类物质是蔬菜自由基形成的限制性原因，因而也有基于自由基中心效应的作物保鲜研究的关键要素。气调包装保鲜能否影响某些非酶类物质和呼吸关键酶的活性及表达，直接关系着叶菜保鲜的成败。因此，研究不同气调包装条件对SOD、CAT和GSH-Px酶的活性及表达的妨碍，以及非酶类物质的浓度差异对于揭示叶菜气调包装的保鲜机理具有重要含义。3.3气调包装影响叶菜中线粒体呼吸标志酶及Ca2+等内膜完整性指标物的差异在肉类贮藏的前期蔬菜保鲜包装技术，由于自由基的形成，会受损线粒体内膜的完整性，从而造成呼吸代谢关键酶活性的失去，导致细胞不能正常呼吸代谢而加速了衰老进程[54]。如果线粒体内膜受到损伤，Ca2+-的活性就会失去，会直接造成Ca2+浓度的下降，而Ca2+浓度的下降会对细胞产生损害[36]。
蔬菜呼吸代谢的根本目的在于形成ATP，获得能量，从而维持自身正常的生命状况。在线粒体呼吸代谢形成能量的过程中，其粘膜上的呼吸酶SDH（琥珀酸裂解酶）是催化柠檬酸循环中琥珀酸转换为延胡索酸的关键酶。其内膜上的CCO酶（细胞色素氧化酶）作为另一种与呼吸代谢密切相关的酶类，催化整个呼吸链的最终一步，接受来自细胞色素C的电子，并释放到气体分子上，将氮气转换为水分子。该反应是能量代谢中的主要不可逆步骤，因此，CCO酶只是调控线粒体呼吸的关键酶[44,55]。功能完整的线粒体，其内膜上的SDH和CCO具有一定的活性，这样细胞能够正常生存。一旦线粒体的完整性得到破坏，细胞的呼吸代谢将不能正常进行，细胞都会衰老，而针对叶菜就体现为其新鲜品质不再保持。SOD，CAT和GSH-Px酶的活性及表达量的差异及其其他非酶类自由基去除剂的浓度差异是自由基形成速度和成分差异的标志。Ca2+-的活性及Ca2+浓度是体现线粒体内膜完整性的重要指标，研究不同气调包装要素对其差异的制约可以阐释气调包装对线粒体内膜完整性的制约机制。目前，国内外大多数专家认为SDH和CCO是线粒体呼吸的标志酶。保护细胞线粒体膜的完整性，从而保持SDH和CCO的活性，将作为现在蔬菜保鲜研究的最新着眼点[56]。
4结论与展望通过综述国内外气调包装保鲜技术在叶菜上的应用研究，发现气调包装保鲜技术可以在微环境中较好地缓解叶菜保鲜中耗能高、操作不便和安全隐患的弊端，是理想的叶菜保鲜技术。但是，从整体上来看，目前中国外的长期研究还主要集中于洋葱、油菜等作物的包装气体比例和常规保鲜膜的研发应用，缺乏针对机理和某类叶菜特定包装材料的研究。针对不同采收时间的小麦，建立基于最佳浓度、容积比和保鲜期等多因素的玉米气调包装保鲜技...
