钙处理对浆果品质影响的研究进展
王馨悦1，姜爱丽1*，张静1，姬亚茹2，胡文忠1
1(大连民族大学 生命科学学院，生物技术与资源利用—教育部重点实验室，辽宁 大连，116600)
2(大连理工大学 生命科学与技术学院，辽宁 大连，116024)
摘 要 近年来，随着人们对新鲜浆果的需求日益增多，我国浆果产业迅速发展。新鲜浆果虽味美但因其皮薄多汁等特点极不耐贮藏，因此浆果的保鲜技术已成为限制浆果产业发展的首要问题。钙处理作为天然、营养的保鲜技术符合人们对食品安全的要求，文中总结归纳了不同方式钙处理对浆果类水果采后品质的影响，以期为未来浆果类水果的保鲜技术提供参考，进而促进浆果产业的健康发展。
关键词 钙处理；浆果；保鲜；品质
浆果(berry)是指由子房或联合其他花器发育成的柔软多汁肉质果。浆果类水果简单来说就是水分含量很高，果肉呈浆状的一类水果，如蓝莓(Vacciniumspp)、葡萄(VitisviniferaL.)、草莓(Fragaria×ananassaDuch)、猕猴桃(ActinidiaChinensis)、石榴(PunicagranatumL.)、番木瓜(CaricapapayaL.)、越桔(Vacciniumvitis-idaeaLinn)等，在世界范围内产量排前3位的浆果分别是葡萄、草莓和蓝莓[1]。甜樱桃(PrunusaviumL.)果实属核果类，但果实柔软多汁，采后极易腐烂变质[2]，虽不是浆果类却具有浆果的特点，因此在本文中也对其进行了综述。浆果类水果不仅皮薄、多汁、口感好，而且富含有机酸、多酚、多糖等生物活性成分[3]，具有调理慢性疾病、美容养生等功效，是一类天然的保健果品。近年来，随着我国人均生活水平的提高，人们对新鲜浆果的消费量越来越大，浆果产业因此得到了快速发展。但是由于采后极易软化腐烂，不耐贮运等特点，严重影响其食用品质和商业价值[4]。
钙是细胞分裂和果实生长发育的重要营养元素，不仅参与细胞壁和许多细胞器的合成，而且在信号传导和生理生化反应等方面具有重要作用[5]。钙在信号传导过程中充当信使，钙离子通过H+/Ca++反向转运体被线粒体吸收[6]，钙离子可以结合生物膜上的蛋白质和脂肪来维持细胞壁和质膜的稳定，降低细胞膜的流动性和通透性，也通过抑制多聚半乳糖醛酸酶(PG)的活性、增加果实中原果胶含量等因素来提高果实硬度，减轻果实贮藏期腐烂，控制生理性病害的发生[7]。钙对糖和芳香物质等的形成也起着直接或间接作用，在钙充足的条件下，果实的含糖量、香味和风味也会提高[8]，且钙对果实品质的影响远超过镁、钾、氮、磷等元素[9]。钙在果树中的营养状况也影响着树体的生长发育，最终关系到果实的品质和产量[10]。如今钙处理作为一种行之有效的保鲜技术，被公认为绿色环保型保鲜处理手段，并且因其操作简单，可行性高，成本低，具有很好的研究价值和应用意义。目前，我国可用于浆果等水果保鲜及加工的常见含钙制剂有乳酸钙、抗坏血酸钙等[11]。
1 采前钙处理
果树对钙的吸收主要通过根、叶和果皮3种途径[12]，在实际应用中，采前钙处理常分为喷钙和施加钙肥2种主要途径。适当的采前钙处理可有效提高浆果品质，延长货架期，对浆果的保鲜具有重要意义。
1. 1采前喷钙处理
采前喷钙多指对生长期果实、叶穗、叶面进行喷钙，叶穗、叶面吸收的钙经韧皮部转运到果实，进而提高果实中的钙积累。KAFLE[13]等用CaCl2和Ca(NO3)2对甜樱桃进行采前喷钙处理，以解决成熟期降雨导致的甜樱桃果实裂果问题，研究发现应用适宜浓度的钙喷施甜樱桃果实和叶面，可有效减少甜樱桃的裂果率，而且不会影响果实的品质。其结论与EROGUL[14]对甜樱桃的研究结果一致，EROGUL发现钙处理不仅显著增加了甜樱桃的果实硬度，而且保护了表皮色泽。木瓜采前经喷施CaCl2处理，增加了采后木瓜果实的含钙量和可滴定酸含量，却降低了采后呼吸速率和乙烯合成速率，并减慢了果胶甲酯酶(PME)及多聚半乳糖醛酸酶(PG)活性上升的速度，结果表明，采前喷钙延缓了采后木瓜的成熟速度，提高了木瓜的品质，进而延长了木瓜的货架期[15]。石榴采前经CaCl2处理的效果与木瓜相似，经采前叶面喷钙的石榴果实直径变大，VC含量增加，推迟了石榴果实成熟期，并起到预防生理性病害发生的作用[16]。但是针对不同品种的石榴所需的适宜钙浓度，以及外界环境对叶面喷钙效果的影响还需进一步研究，以上报道均选用的是无机钙制剂，如CaCl2，近年来CaCl2作为保鲜剂和硬度剂被广泛应用于果蔬和鲜切商品中[17]，但是氯残留的问题仍需继续探究。王瑞[18]等通过对生长期蓝莓叶片和果实喷施有机钙(糖醇螯合钙)，有效提高了采后蓝莓果实中钙的含量，并抑制果实的呼吸强度、丙二醛含量及可溶性果胶含量的升高，减缓乙烯释放速率，降低多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)的酶活性，并降低果实软果率和腐烂率，从而延缓果实的衰老进程。该实验也指出，有机钙制剂的水溶性和吸收性均好于无机钙，因此是更有效的生理活性钙。关于采前钙处理的研究在葡萄[19]、草莓[20]和杨桃[21]等浆果中也有报道。上述研究表明,采前喷钙对采后浆果品质有着重要影响，但需注意以下几点问题：(1)采前喷钙受外界环境影响较大，如天气的影响，所以要选择适当的环境和时间进行喷钙处理；(2)钙源的种类和钙浓度的选择，如CaCl2和Ca(NO3)2等的无机钙试剂，喷施浓度稍高会引发药害，导致叶片尤其是叶边缘发生灼烧等现象，严重时甚至会引起早期落叶落叶或树体死亡；(3)果皮和果肉中钙的吸收主要依靠生长前期[22]，生长后期会因果柄中草酸钙阻塞韧皮等因素导致果实钙积累困难，且随着果实的成熟与膨大，钙会严重流失[23]，因此采前喷钙应多选在果实的生长前期。
1. 2采前施钙处理
采前施钙处理是指向果树土壤中施加钙肥，施用的多为无机钙。适量施加钙肥可以促进土壤中硝态氮的转化和吸收，使不溶性磷钾肥变为可溶性养分，满足作物需求。有关露地栽培的果树多提倡采前喷钙，但对设施内栽培的果树进行采前喷钙，会导致果树生长环境湿度增加，反而加大了果实感染病害的几率[24]，因此研究向设施栽培的浆果树体进行土壤施钙处理具有重要意义。向温室栽培的葡萄土壤中施加Ca(NO3)2和CaSO4，在一定施钙范围内，随着钙肥量增加，葡萄穗重、钙含量、可溶性固性物含量和硬度均显著增加，葡萄果实裂果率降低，进而提高了葡萄果实的品质。此外，向种植蓝莓的土壤中同样施加CaSO4可将采后蓝莓细胞壁的含钙量增加10 %，钙离子减少了果胶聚合物的增溶作用，有效地延缓了采后果实的软化，达到提高采后蓝莓保鲜效果的作用[25]。施钙处理对猕猴桃果实和叶片营养元素含量的影响结果表明，随着施钙浓度的增加，猕猴桃叶片中Ca、Mg、Cu含量增加，猕猴桃果实中的Ca、Mg、Cu、Zn和Fe的含量也相应增加[12]。植物体中的各种营养元素间有着相互促进和拮抗的作用，钙与其他矿物营养元素间的平衡调控着果实品质和采后生理，对果实的采后保鲜起到了重要的作用。施加钙肥存在两点问题，一是钙肥施用成本较高[9]；二是钙肥不宜施加过多，否则会影响树体对氮的吸收，从而抑制了果实生长，也会导致土壤偏碱板结，使Fe、Mn、Zn、B等变为不溶性，引发缺素症，造成土壤污染[7]。
2 采后钙处理
采前钙处理可以有效地提高采后浆果果实的品质，而采后直接钙处理是增加果实组织内钙元素行之有效的的方法[26]。采后钙处理的主要方式有常压浸钙、真空浸渍、涂膜法等[27]。
2. 1采后常压浸钙处理
采后常压浸钙处理是最为常见的钙处理方式，而且对果实的影响相对于渗透法较为温和，不易产生组织损伤和代谢应激[28]。果实采后浸钙处理对果实的色泽可以起到稳定和保护作用[29]，且钙离子与果实中的果胶酸可生成不溶于水的果胶酸钙，在细胞间形成共价键桥而维持组织的质地，抑制软化[30]。针对有关甜樱桃的采后浸钙处理，WANG[31]等发现，采后经浸钙(CaCl2)处理的甜樱桃硬度、抗氧化性增强，膜脂过氧化作用、腐烂率降低，呼吸速率被抑制，从而显著地提升了甜樱桃的采后品质，延长了货架期。该实验也指出CaCl2浓度要在2～5 g/L，10～20 g/L则会破坏甜樱桃果实的内部结构。对采后草莓进行冷冻前浸钙处理(不同浓度的乳酸钙在25 ℃室温下浸泡草莓5 min)，使商品冻果草莓果实硬度得以提高，失水率减少，外观颜色得以保护，且抗坏血酸和花青素含量增加，起到了营养优化的作用[32]，相对于无机钙(CaCl2)，乳酸钙、丙酸钙等有机钙可以避免苦涩残留物的味道。此外，还有研究分别针对无花果[33]、草莓[34-35]、石榴[36]进行了采后浸钙的报道。众多实验表明，采后浸钙处理可以有效提高采后浆果的品质，延长其货架期。但浸泡时间[37]、浸泡液温度[38]、浸泡液pH值[28]、钙浓度及钙种类[39]等因素对处理结果有直接影响，所以要根据浆果的品种、钙源和最终处理效果来控制其处理条件。
2. 2真空钙浸渍处理
真空浸渍是与传统浸渍技术相结合的一种新技术。真空浸渍过程主要是利用压力的改变引起的水动力学机制作用，使得样品孔隙内部气体和液体与外部溶液进行交换[40]，将果实浸渍于钙溶液中，溶液上方利用真空泵形成部分真空，溶液中的钙离子由于压力差的作用则会渗透到果实中。该方式可以保护果实中维生素、糖类等风味物质[41]，还能强化CaCl2、乳酸钙等保鲜剂以及护色剂的功效[42]，但目前有关浆果的采后真空浸钙报道甚少。最近，有报道对甜樱桃果实进行真空浸钙处理，结果表明，钙处理组的果胶分子中存在较多多聚集体结构，它们增强了果胶分子间的交联，有利于维持甜樱桃果实的质地特征，提高其采后品质[43]。其中需要注意的是不同条件的真空浸渍处理会对处理结果产生相应影响。
2. 3采后钙涂膜处理
钙涂膜法也是一种可以增加果实中钙含量的方式。向草莓的可食用壳聚糖涂膜中添加高浓度的钙，有效降低了贮藏期草莓的腐烂率、失水率，推迟了颜色的变化，而且保护了草莓的营养物质，对草莓的采后保鲜起到了积极的作用[44]，同时该实验指出，高钙涂膜并没有增加草莓果实的抗菌性。同样是对草莓进行采后涂膜处理，PILAR[45]等向可食用壳聚糖涂膜中添加葡萄糖酸钙，其效果与上述研究相似，但PILAR等发现，经涂膜后的果实会失去果粉，口感会受到影响[46]，因此具体的钙涂膜处理方法还需要进一步改进与完善。
3 其他方式钙处理
除了上述常见的处理方式外，钙处理还常与一些物理方法相结合。AYN-REYNA等[47]将采后钙处理与热处理相结合作用于番木瓜果实，将果实接种炭疽病菌，对其进行钙处理(浓度为10 g/L)和热处理(48 ℃，20 min)，结果表明，与对照相比，2种方式相结合后显著抑制了菌丝生长，延缓了采后番木瓜炭疽病的发生，使货架期延长10 d。静电场可以改变植物细胞膜电位，研究发现浸钙结合电场处理较对照(单纯浸钙和浸水)明显抑制了草莓果实的乙烯释放、降低了果实的呼吸强度、延缓果肉细胞相对电导率的上升，从而有效地抑制采后草莓果实的衰老，而且由于电场以场的状态存在，电流几乎没有流过，因此基本没有电能的消耗[48]，由此可见，浸钙结合高压静电场处理草莓的贮藏效果更佳，且节能特点非常突出。GUAN[49]等研究人员则是将钙处理与MA包装相结合，将草莓放入MA包装袋中浸钙，不但保护了草莓果实的完整性和外观品质，而且较对照更有效地提高了果实的采后品质。
4 展望
随着社会的发展，人们生活水平的日臻提高，对食品的需求也快速提升，健康保健型的食品将备受消费者青睐。浆果作为一种天然保健果品是人们无法抗拒的，但是新鲜浆果不易保鲜贮藏，所以研究开发浆果的保鲜技术尤为重要。本文归纳了不同方式钙处理对浆果类水果采后品质的影响，对浆果保鲜的技术发展有着重要的意义。而且本文通过阅读大量的文献总结出目前钙处理用于浆果保鲜方面的几点问题：(1)不适宜的钙处理和钙制剂残留物会影响浆果的口感；(2)微生物侵染是导致浆果腐烂变质的主要原因，但针对钙处理是否可以提高浆果抵御微生物侵染能力的研究甚少，因此该领域还需科研人员进一步研究探索，进而推动浆果产业的发展。
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Advances effects of calcium treatment on the quality ofberries
WANG Xin-yue1, JIANG Ai-li1*, ZHANG Jing1, JI Ya-ru2, HU Wen-zhong1
1(Key Laboratory of Biotechnology and Bioresources Utilizatio, Ministry of Education, College of Life Science,
Dalian Minzu University, Dalian 116600, China)
2(College of Life Science and Biotechnology,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China)
ABSTRACT In recent years, with the increasing demand of fresh berry, berry industry in China developed rapidly. However, fresh berries are perishable and hard to store. Therefore, the preservation of fresh berry had become the primary issue which limits its development. As a natural and nutrient preservation technology, calcium treatment meets the requirements for food safety. In order to provide reference for the preservation of berries in the future and promote healthy development of berry industry, the effects of different calcium treatments on postharvest quality of berry fruit was summarized in this paper.
Key words calcium treatment；berries；preservation；quality
DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.014332
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