程瑜++劉娟++魏亞東++王娓辰++楊茜++張敏++王偉

摘 要：近年來，熱處理技術因其具有操作簡便、高效、無危害、無殘留的特點，而被應用于柑橘水果的采后病蟲害防治工作中。本文介紹了熱處理殺滅和抑制有害生物的機理、熱處理在柑橘采后貯藏中的幾種方法，分析了柑橘通過熱處理后貯藏品質的變化，并展望了柑橘采后熱處理的應用前景和發(fā)展趨勢。

關鍵詞：柑橘；采后貯藏；熱處理

中圖分類號：S609+3 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.03.020

我國是柑橘生產大國，種植面積150余萬hm2，居世界首位。但柑橘在采后運輸和儲藏過程中易受病蟲侵害，而嚴重影響果實品質，造成大量經濟損失。目前國內外控制柑橘采后病蟲害的方法主要是應用化學藥劑，如多菌靈、甲基托布津、抑霉唑、百菌清等[1]。但是化學殺菌劑帶來的危害甚大，其化學殘留不僅對環(huán)境造成污染，也對人體有害，長期使用會使病原菌產生抗藥性，降低防治效果。因此，尋找替代化學藥劑控制柑橘采后病蟲害的方法成了研究者們探尋的方向。

近年來，采后熱處理因具有經濟、高效、便捷、無藥劑殘留、對操作人員無害等優(yōu)點而在柑橘采后處理技術上嶄露頭角。柑橘采后熱處理是指將采摘后的柑橘先置于適宜的溫度中（溫度在10～15 ℃）以上進行處理，用來殺滅附著于果皮上的有害生物，同時減弱呼吸和蒸騰作用，減少冷害，維持果實的品質，最終延長果蔬保鮮期目的[2]。筆者將從采后熱處理的原理、方法及應用、對柑橘貯藏品質的影響、應用前景的角度對柑橘采后熱處理技術進行全面的介紹，旨在為開展柑橘采后病蟲害防治提供依據(jù)。

1 柑橘采后熱處理殺滅和抑制有害生物的機理

1.1 熱處理殺滅和抑制昆蟲的機理

使用熱處理方法殺滅昆蟲的機理主要有以下幾點[3]。

1.1.1 引起蛋白質變性，蛋白質屬性的催化酶失活 蛋白質在蟲體中占據(jù)相當大的比例，是蟲體的重要組成部分，很多生化反應必須在酶的催化下才能進行。如昆蟲體壁蛋白在多元酚氧化酶和酪氨酸酶催化下，側鏈和苯輥類結合才能使體壁硬化，保護蟲體。但高溫下，蟲體內的蛋白質的氫鍵斷裂而使活性改變，使酶失活，細胞代謝無法進行，致害蟲死亡。如60 ℃以上的高溫會使大部分蛋白質凝固變性，這是害蟲在高溫條件下短時間內死亡的主要原因。蛋白質的凝固溫度因其含水量的不同而異，含水量高的蛋白質易凝固，凝固溫度較低；含水量低，凝固溫度就高。因此，蟲體含水量高的昆蟲種類和蟲期，熱處理殺滅效果也比較好。

1.1.2 產生多項生理功能紊亂 適度的高溫可使害蟲提高生理代謝速率、加強呼吸速度、延長氣門開放時間等，從而加速了蟲體內水分的失散，水分蒸發(fā)得過多，會影響酶的活性和蛋白質的穩(wěn)定性。高溫使呼吸器官不能保證氧氣的供應，或排泄機能受阻，不能排除更多的代謝廢物而引起中毒，也可以引起神經系統(tǒng)的麻痹。同時高溫也會加速昆蟲體內營養(yǎng)物質的氧化，引起能量過分消耗，最終因生理功能紊亂而死亡。

1.1.3 造成昆蟲體壁保水結構破壞，加速體內水分大量失散 昆蟲的體壁表層是蠟層和護蠟層，其主要化學成分是蠟質，它們在阻止蟲體內水分失散方面起著重要的作用。一定的高溫條件會打亂這些蠟質分子的定向排列，從而破壞了體壁表面的保水結構，使水分透過體壁大量蒸騰，造成蟲體嚴重失水。水是新陳代謝的基礎，生物體一切生物化學反應必須在水溶液的狀態(tài)下進行，水分散失過多阻止了新陳代謝，致昆蟲死亡。

1.2 熱處理殺滅和抑制病原菌的機理

熱處理對病原菌的殺滅作用分為直接和間接作用。直接作用是熱處理使病原菌的蛋白質和酶變性或凝固，細胞壁和細胞膜受到損傷，新陳代謝無法正常進行，病原菌因此死亡。 間接作用是指柑橘組織在高溫脅迫時會合成新的或增強的蛋白質，這類蛋白稱為熱激蛋白（heatshock proteins，HSP）。熱激蛋白的合成，會導致柑橘組織或細胞的結構變化及化學成分變化， 從而形成機械和化學屏障， 可提高植物對病原菌的免疫力[4]。

2 柑橘采后熱處理的主要方法

常用的柑橘采后熱處理方法主要有：烘焙熱處理（Curing）、蒸熱處理（Vapor air）、干熱處理（Hot air treatment，HAT）、熱水處理（Hot water treatment，HWT）和熱處理與其他處理相結合等方法。一般來說，熱處理溫度越低、升溫速度越慢、處理時間越短，越能保持柑橘的品質。熱處理法采用的溫度和時間組合必須既殺滅病害又不能超出處理對象的忍受范圍。大多數(shù)情況下，這個溫度和時間的組合選擇范圍非常有限。所以，當溫度達到有害生物的致死溫度起點和處理對象可忍受溫度的終點之間時要嚴格控制溫度。

2.1 烘焙熱處理

烘焙熱處理是指在不超過36 °C的飽和水蒸氣環(huán)境中進行為期相對較長（通常為3～7 d）的熱處理。Fawcett在1922年進行了第一次柑橘烘焙熱處理，他將柑橘置于30～36 °C飽和水空氣中，處理1～3 d，以降低柑橘褐腐霉導致的腐爛。Ben-Yehoshua等[5]用36 °C飽和水蒸氣處理柑橘3 d后發(fā)現(xiàn)，柑橘的腐爛率顯著降低。烘焙熱處理可以增強柑橘對綠霉病的抵抗力[6-7]。烘焙熱處理能夠降低柑橘腐爛是因為其能夠減少柑橘外皮組織中抗真菌化合物水平的下降，降低檸檬酸的損失，從而抑制腐爛[8]。在34～36 °C條件下對柑橘處理48～72 h不但能夠控制水果腐爛，而且可以有效減少凍傷（CI）[9-10]。

盡管烘焙熱處理能夠有效控制柑橘的腐爛和凍傷，但是因為烘焙熱處理實施實際比較困難，較長處理時間不僅會降低柑橘品質，而且也使處理成本升高，故而未在商業(yè)化層面得到廣泛的應用[11]。

2.2 蒸熱處理法

蒸熱處理法是指將40～50 ℃的飽和水蒸氣噴向柑橘，利用水蒸氣在柑橘表面冷凝釋放的潛熱，使柑橘溫度緩慢升高，達到所需溫度后并保持一定時間以殺滅有害生物的方法。蒸熱法主要用來殺滅害蟲。1929年，蒸熱處理法首次在美國被用來處理柑橘中的地中海實蠅（Ceratitis capitata Wiedemann）。用44.3 ℃飽和蒸汽處理6 h可殺滅葡萄柚、柑橘和紅橘內的墨西哥實蠅。44.4 ℃飽和蒸汽處理8 h 45 min能殺滅地中海實蠅、橘小實蠅和瓜實蠅；柑橘種子用54～56℃濕熱空氣處理10～60 min，能殺滅種子內部潛伏感染的黃龍病病原物、潰瘍病和瘡痂病病原菌等； 用49 ℃濕熱空氣處理柑橘苗木和接穗50 min以消除黃龍病病原物，也獲得較好的防治效果[3]。

蒸熱法容易破壞柑橘品質，這也是阻礙蒸熱處理商業(yè)化運行的主要問題。

2.3 熱空氣處理法

熱空氣處理法是在蒸熱處理法的基礎上改進的一種熱處理法。該方法使用熱空氣或加濕的熱空氣代替飽和水蒸氣，對柑橘進行熱處理，以達到殺滅有害生物和保鮮的目的。熱空氣處理法對夏橙、紅葡萄柚等果實采后霉菌感染具有一定的抑制效果[12-13]。Lurie等[14]將柑橘置于43 ℃低氧氣調條件下或44 ℃空氣中處理30 min，得到柑橘果實中地中海實蠅的蟲卵、幼蟲和成蟲均可被有效殺死的結論。

熱空氣處理法一般在有空氣循環(huán)系統(tǒng)的倉室內進行，在倉室內風速和溫度均可以被精確控制。與蒸熱處理和熱水處理相比，熱空氣處理法的加熱速度最慢，較慢的升溫速度和較低的濕度使熱空氣處理法更利于保護柑橘的品質。

2.4 熱水處理法

熱水處理法包括熱水浸泡法和熱水淋刷法。熱水浸泡法（hot water dip）是指用50～55 ℃的水浴浸泡柑橘幾分鐘到幾十分鐘（依據(jù)柑橘種類）以達到殺滅有害生物的目的。熱水淋刷法（hot water brushing）是指用熱水（水溫通常為55～60 ℃）和毛刷對柑橘進行噴淋和洗刷一定時間（一般為20～30 s）以達到殺滅有害生物的目的 [15-16]。熱水處理法不僅用來殺滅柑橘果實中的害蟲，而且可以殺滅真菌病原體和線蟲，同時熱水處理還能減輕柑橘采后冷害的發(fā)生。有研究表明柚子在熱水淋刷法（60 ℃，30 s）處理后能有效滅菌并具有了抗冷性 [16]。該處理也降低了指狀青霉導致的腐爛率，同時增強了幾丁質酶和β-1，3-葡聚糖酶的合成作用，使抗病性提高[17]。使用53 ℃，2 min的熱水浸泡，60 ℃，30 s的熱水噴淋均能降低葡萄柚冷害的發(fā)生幾率[18]。檸檬、葡萄柚、雜柑、金桔等貯藏過程中使用熱水浸泡法 （52～53 ℃，2～3 min）進行處理，病原菌蟲引起的腐爛率下降[19-20]。

相較于以上幾種熱處理，熱水處理具有多項優(yōu)勢：首先，因為水比空氣的熱傳遞效率更高，而且熱水處理具有清洗、消毒的作用。所以熱水處理法相較于其他熱處理方法對有害生物具有更好的處理效果和更高的處理效率。其次，熱水處理設施操作簡便，結構簡單，可以方便的集成在柑橘包裝流水線上，提高包裝效率。另外，較短的處理時間，使得熱水處理的成本僅為傳統(tǒng)熱空氣處理的10%[21]。由于具備了這些優(yōu)勢，熱水處理成為目前應用最為廣泛的一種熱處理方法。

2.5 熱處理與其他方式結合

熱處理與其他方式結合作用于柑橘類果實比單獨使用熱處理效果更佳。熱處理與輻照結合，不僅縮短了熱處理時間，也降低了輻照使用劑量。使用熱和輻照結合處理柑橘—指狀青霉，油桃—鏈核盤菌，發(fā)現(xiàn)兩種處理方式能夠協(xié)同鈍化孢子。這不僅提高了防腐效率，也減輕了輻照誘發(fā)的果皮損傷。加熱和輻照之間的間隔時間也將影響協(xié)合效果，通常是熱水處理后 24 h內進行輻照為最佳[22]。鄧樂曄[23]等研究證明，熱處理結合輻照技術能有效抑制柑橘紅蜘蛛成螨，并且同一劑量下溫度越高，成螨繁殖率越低。

熱處理與化學藥劑或生物制劑結合處理可以提高熱處理效率，降低藥劑使用量，減少化學殘留。與單純使用抑霉唑抑制柑橘病菌相比，在達到相同的效果下，熱水處理與抑霉唑聯(lián)合處理可將抑霉挫的有效濃度從1 000 mg·kg-1減少到400 mg·kg-1 [24]。用一定量的烯菌靈和咪唑類殺菌劑配合熱水處理對柑橘的檢疫特別有效（Schirra和Mulas，1995）。熱水（45 ℃）配合二氧化硫、酒精或碳酸鈉可以殺滅柑桔綠霉?。≒enicillium digitatum）。將質量分數(shù)為3%的50 ℃碳酸氫鈉溶液與2×108CFU·mL-1的拮抗成團泛菌（Pantoea agglomerans）懸液結合使用對柑橘類水果進行處理，能夠得到比單一使用一種方法更佳的抗病防霉效果，這種應用方式己經順利通過了商業(yè)化的可行性驗證[25]。

3 熱處理對柑橘采后貯藏品質的影響

3.1 對柑橘采后腐爛率和失重率的影響

腐爛率和失重率是衡量柑橘果實采后品質的兩大指標。果實采摘后，在自身生理代謝及外界因素的影響下，會出現(xiàn)失鮮、失重的情況，進而失去果實的商品價值。

陳瑤[26]及陳楚英[27]分別對南豐蜜橘、贛南臍橙和新余蜜橘進行采后熱處理研究表明，熱處理可降低柑橘果實在貯藏過程中的腐爛率和失重率，這與 Fallik 等[28]的研究結果一致。認為原因是果實表皮層中的果臘（一種脂類）在高溫下溶解，然后在柑橘表皮上進行了重新分布，果皮之前的縫隙被填補，導致氣孔堵塞，水分蒸騰減弱進而降低了柑橘類果實腐敗率和失重率。

在同種處理方式中，不同的柑橘果實品種失重率減小速率也不同。如熱水處理后“Fortune”桔和紅橙，貯藏過程中果實失重速率會加快[29-30]，而金桔和“Marsh”葡萄柚則減慢[19]。有研究分析認為[20，31]，熱水處理柑橘果實質量減小的速度也與果皮的薄厚、果蠟層能否融化及重新分布、是否遭受過病蟲害和冷害、外界貯藏溫度等有關。因此，對于不同品種的柑橘果實，實施熱處理時應注意選擇適當方式及溫度。

3.2 對柑橘采后硬度的影響

采后硬度表明果實后熟軟化的程度。適宜的熱處理方式能影響果實硬度，對于同一種柑橘，適當?shù)暮姹簾崽幚砜赡軙龃笃溆捕?。但處理溫度過高則會使果實變軟。使用熱水浸泡的方法（45 ℃，42 min）處理“Valencia”橙后，表皮堅固性增大。但另一熱水浸泡方法（53 ℃，12 min）處理后失重率加快，果實變軟[32]。有研究認為熱處理對果實硬度的影響，應該與果皮中果膠含量的多少、細胞壁水解酶的活性有關[2]。雖然人們已在酶學和分子生物學水平上進行了大量研究，但對導致果實成熟軟化的關鍵酶或基因目前還不清楚[33]。

3.3 對柑橘采后果皮色澤的影響

柑橘果皮的色素層中主要含類胡蘿卜素，紅黃色果皮的柑橘在適當?shù)臒崽幚項l件下，外觀色澤變化不大或能稍微改善：溫州蜜橘經過熱處理（52 ℃，2 min或55 ℃，1 min）后，其果皮的顏色更加紅潤和光潔 [11]。由于類胡蘿卜素在高溫條件下不穩(wěn)定，溫度過高會導致其降解，且降解速度隨溫度升高而升高[34]。

3.4 熱處理對柑橘采后理化特征的影響

柑橘后熟過程中，有機物質會發(fā)生一定的變化，如糖類物質增加、有機酸逐漸降解及其他物質的分解，它們對于果實的口感及風味影響甚大。因此，可溶性固形物（Total soluble solids，TSS）、可滴定酸（Titratable acidity，TA）、維生素C（Vitamin C，Vc） 、總糖含量（Total sugar content，TSC）、固酸比和糖酸比被視為柑橘品質指標。陳瑤[26]對南豐蜜橘和贛南臍橙采用了50 ℃熱水處理5 min 和37 ℃熱空氣處理48 h，得出結論：兩種熱處理方式都延緩了TSS、TA、Vc、TSC的下降速度，保持了果實的品質。陳楚英[27]對新余蜜橘采用了53 ℃熱水處理3 min和37 ℃熱空氣處理36 h得出結論：熱處理同樣延緩了TSS、TA、Vc、TSV的下降速度。但楊雨涵等[35]使用40 ℃熱風處理3 d后，明尼桔柚、臍橙、葡萄柚等多種供試品種的TA都較對照組減少了10%以上。因此，短時間的熱處理，一般能夠降低柑橘中TSS、TA、Vc、TSC等含量的下降速度，保證果實品質；而長時間的熱處理，如熱風處理3 d會使果實品質較對照有所降低。長期貯藏前預處理應采用短時的熱水處理法。

3.5 對果實呼吸強度的影響

在貯藏過程中，柑橘果實的呼吸強度會隨時間的延長而逐漸上升。一方面是由于果實自身的生理代謝原因，如細胞內水解酶活性的增強，膜脂質過氧化的加劇、糖、酸等呼吸底物的增加等，另一方面是果實在貯藏后期抗病性下降，附著在果實表面上的病原微生物增殖，導致果實的呼吸強度升高[27]。柑橘在低溫貯藏過程中，呼吸強度都會出現(xiàn)先下降后上升的情況。陳瑤[26]通過對南豐蜜橘和贛南臍橙的實驗發(fā)現(xiàn)，熱處理可以延緩呼吸強度上升的時間，減弱果實的呼吸作用。陳楚英[27]通過HAT和HWD對新余蜜橘的處理比較，證實了兩種熱處理均不同程度的抑制了果實的呼吸強度，HWD的抑制作用更佳。

3.6 對果實PPO、POD、SOD的影響

多酚氧化酶（PPO） 能提高植物的抗病性。它催化酚類物質氧化形成醌，毒殺入侵的病原菌。過氧化物酶（POD）是植物體內抵御活性氧傷害的保護性酶。對保持無害的自由基濃度，穩(wěn)定活性氧平衡保持膜結構的完整性以及抵御膜脂過氧化起著重要的作用。它能夠降低過氧化物、超氧化物等對果實的生理傷害。超氧化物歧化酶（SOD）也是一種抗氧化防御性酶，SOD與POD一樣也能降低過氧化物、超氧化物等對果實的生理傷害，維持活性氧平衡。陳瑤[26]通過對南豐蜜橘和贛南臍橙的熱處理實驗發(fā)現(xiàn)，熱處理提高了兩種果實的PPO、POD、SOD的活性。陳楚英[27]通過HAT和HWD對新余蜜橘的處理比較，證實了兩種熱處理均不同程度的提高了果實的PPO、POD、SOD活性，HWD的作用更加。

4 現(xiàn)狀與展望

柑橘在世界貿易中的主要競爭力取決于柑橘產品質量。而采后商品化處理是影響柑橘成品質量的一個重要因素。采后熱處理技術因其操作簡便、高效、無危害、無殘留等優(yōu)點成為一種具有良好應用前景的柑橘采后處理措施，并已在美國和以色列等國家開始商業(yè)化運行[36]。熱處理與低溫貯藏結合，減少了采后損失和柑橘采后病蟲害的發(fā)生，果實貯藏期得到延長等，特別適用于柑橘的國際貿易。

由于不同品種柑橘對熱處理的耐受性不同，被侵染的有害生物種類也不相同，單純采取熱處理的方法有時并不能達到良好的效果。因此，應該考慮果實品種和不同病原菌種類，使用熱處理結合拮抗菌劑、化學藥劑、低溫處理、氣調處理等處理方法，可在保證對人體無害且無污染易操作的情況下，增強其抗病蟲害和保鮮效果。

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