果膠酶對‘夏黑’和‘瑞必爾’葡萄采后果實品質(zhì)的影響

南立軍，馮德利，李雅善*，崔長偉，寧娜，黃靜，李洋，徐成東*

(1. 楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，云南楚雄 675000；2. 昆明理工大學(xué)云南省食品安全研究院，云南昆明 650550)

果膠酶主要通過微生物提取，可分解葡萄中的果膠，有效提高質(zhì)量[1]?；ㄉ諏儆邳S酮類多酚化合物，具有生物活性[2]。其天然種類繁多，來源廣泛，具有營養(yǎng)、安全等功能。目前天然色素的開發(fā)和應(yīng)用已成為國內(nèi)外研究熱點[3]。單寧主要存在于葡萄皮、種子和果梗中，有提高結(jié)構(gòu)感、抗自由基、抗氧化、穩(wěn)定色素、抗菌等作用[4-5]。在葡萄成熟期間，不溶性單寧溶解為可溶性單寧，提高可溶性單寧含量[6]，已引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注?？偺窃谄咸殉墒炱陂g隨果實發(fā)育逐漸積累，采收時達最高值[7]。貯藏60 d后，總糖含量下降，至貯藏后期，果實失水皺縮，總糖又開始升高[8]。在成熟期間酸代謝對漿果品質(zhì)有重要影響，呼吸作用能夠降低果實成熟和貯藏期間的總酸含量[9-10]。

‘夏黑’葡萄，又稱‘夏黑無核’，具有抗病、耐貯運、豐產(chǎn)、高糖、早熟和口感好等特點。貯藏期間易失水、脫粒、干梗，降低葡萄商品價值和保鮮效果[11]?！鸨貭枴咸涯唾A藏、不落粒、穗長、粒大、汁多、肉厚，略帶淡澀味和玫瑰香，富含花青素[12]。在貯運期間，腐爛和脫粒會影響葡萄品質(zhì)和保鮮效果[13]。果膠酶能分解葡萄果皮中的果膠，促進果皮細胞中有益物質(zhì)釋放，增強香氣和色澤[14]。因此，在葡萄貯藏期間，葡萄果實品質(zhì)的改善可以通過果膠酶對葡萄表皮細胞的分解軟化引起。果膠酶含量和活性的上升，導(dǎo)致葡萄細胞壁降解，果實硬度下降。而目前關(guān)于果膠酶對葡萄果實軟化作用的研究和葡萄皮可殘留的最大果膠酶濃度的研究較少。因此，研究果膠酶對葡萄表皮品質(zhì)的影響，明確葡萄表皮可殘留的最適宜果膠酶濃度，可為制定葡萄保鮮技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

楚雄師范學(xué)院老校區(qū)南門購買‘夏黑’和‘瑞必爾’葡萄，選取顏色、大小、成熟度均勻一致的葡萄果粒按粒剪下（留著一截果梗），分組后常溫保存?！暮凇咸寻创笮『皖伾恢路謩e修剪后分成6堆，并編號1～6；‘瑞必爾’葡萄按大小和顏色一致也分別修剪后分成6堆，并編號7～12。

1.2 方法

1.2.1 材料處理

配置0、0.01、0.05、0.1、0.15、0.2 g/L果膠酶濃度。將‘夏黑’和‘瑞必爾’葡萄各分成6組，每組80粒，用配制好的梯度果膠酶溶液對每一組葡萄分別噴灑，對照組用蒸餾水噴灑。將處理好的葡萄晾干，在室溫下（15～22 ℃）保存。

1.2.2 指標測定

在噴灑果膠酶溶液之前測定一次葡萄基本指標，然后每2 d測定一次，共測6次。用分光光度法測定花色苷含量[15]，滴定法測定單寧含量[16]，斐林試劑法測定總糖含量，滴定法測定果膠酶活性[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 果膠酶對葡萄中花色苷含量的影響

2.1.1 ‘夏黑’葡萄皮中花色苷的含量變化

在葡萄成熟過程中，花色苷迅速積累導(dǎo)致葡萄果實顏色變化[18]。隨著花色苷的大量積累，果實中綠色消退，逐漸變成紅色，最后加深變成紫黑色。因此，花色苷含量是評判葡萄成熟和果實品質(zhì)的重要指標。

從圖1中可以看出，不同濃度果膠酶處理后的葡萄花色苷含量均發(fā)生變化。首先，‘夏黑’葡萄果皮中的花色苷含量在處理后的6～8 d均呈上升趨勢，但是上升趨勢不明顯。主要是葡萄采購時已經(jīng)非常接近成熟，在初始的0～4 d中，葡萄自身在乙烯等生長素的作用下慢慢成熟[19]，隨著果膠酶溶液濃度的增大，花色苷含量上升的速度越快，表明果膠酶能促進葡萄果實的成熟，促進花色苷含量上升。之后，果膠酶會分解葡萄表皮細胞中的果膠，釋放出花色素[3-4]，導(dǎo)致成熟過程中的花色苷積累速度緩慢。在貯藏6～8 d后，葡萄幾近完全成熟，此時葡萄自身的花色苷含量不再積累，同時在果膠酶分解作用下，葡萄皮中的花色苷被釋放到果肉中，導(dǎo)致葡萄表皮中的花色苷含量下降，下降幅度隨著果膠酶溶液濃度的增大而增大。當(dāng)花色苷含量到達最高后，0～0.1 g/L果膠酶處理后花色苷含量下降的趨勢相較平緩。當(dāng)果膠酶溶液濃度0.15 g/L時，花色苷含量下降趨勢較大，但是當(dāng)果膠酶溶液濃度為0.2 g/L時，花色苷含量有上升趨勢，主要是高濃度的果膠酶加速了果皮中花色苷的溶解；對照處理的葡萄皮花色苷含量下降，主要是該處理的葡萄表皮中的花色苷沒有被溶解的緣故。因此，并不是果膠酶含量越高越好，適當(dāng)濃度的果膠酶可以促進葡萄的成熟和花色苷的形成。當(dāng)果膠酶濃度大于0.1 g/L時，隨著果膠酶溶液濃度的增大，‘夏黑’葡萄表皮被破壞的程度增大，表皮中的花色苷進入果肉中的速度加快。

圖1 常溫貯藏期間‘夏黑’葡萄果皮花色苷濃度的變化Figure 1 Changes of anthocyanin content on 'Summer Black'grapevine peel during room temperture storage

2.1.2 ‘夏黑’葡萄果肉中花色苷含量的變化

從圖2可以看出，在整個實驗期間，‘夏黑’葡萄果肉中的花色苷含量持續(xù)上升，但是上升幅度不大，且在各個濃度的果膠酶溶液處理之間的變化不大。主要是果膠酶對葡萄表皮細胞具有分解作用，導(dǎo)致葡萄表皮細胞破損[20]，引起不同濃度的果膠酶溶液處理的各組葡萄中的花色苷有部分從表皮細胞中溢出，浸入到果肉中，使果肉中的花色苷含量上升（圖2）。因此，隨著果膠酶溶液濃度的上升，果肉中花色苷含量的上升速度越快，主要是由于果膠酶的濃度越大，對葡萄皮的分解作用越強，導(dǎo)致果膠酶濃度高的實驗組中花色苷的含量高。

圖2 常溫貯藏期間‘夏黑’葡萄果肉花色苷濃度的變化Figure 2 Changes of anthocyanin content on 'Summer Black'grapevine sarcocarp during room temperture storage

2.1.3 ‘瑞必爾’葡萄皮中花色苷含量的變化

隨著葡萄的成熟，花色苷的變化趨于一致。從圖3可以看出，隨著果膠酶溶液濃度的增大，在相同條件下，果皮中的花色苷含量也在上升。試驗前6～8 d，花色苷含量上升的速度最快，之后速度變慢。主要是隨著果實的成熟，果肉中的花色苷含量會有少許增加，阻止了果皮中的花色苷向果肉轉(zhuǎn)移。在貯藏6～8 d后，果實自身花色苷含量增加緩慢，同時會有部分果膠酶失活，分解葡萄皮的速率變慢，所以浸入到果肉中的花色苷速度減小，導(dǎo)致果皮中的花色苷含量上升的速度變緩，且有下降趨勢。在果膠酶溶液濃度為小于0.05 g/L時，花色苷含量下降幅度不大。當(dāng)果膠酶溶液濃度大于0.05 g/L時，花色苷含量下降幅度相對較大，因此，果膠酶溶液濃度大于0.05 g/L時，對‘夏黑’葡萄皮的分解作用明顯，葡萄品質(zhì)下降越快。

圖3 常溫貯藏期間‘瑞必爾’葡萄果皮花色苷濃度的變化Figure 3 Changes of anthocyanin content on 'Ribier' grapevine peel during room temperture storage

2.1.4 ‘瑞必爾’葡萄果肉中花色苷含量的變化

從圖4可知，在整個試驗期間，‘瑞必爾’葡萄果肉中的花色苷含量都在上升，且在處理8 d后，花色苷含量的上升速度明顯加快。

圖4 常溫貯藏期間‘瑞必爾’葡萄果肉花色苷濃度的變化Figure 4 Changes of anthocyanin content on 'Ribier' grapevine sarcocarp during room temperture storage

試驗初期，葡萄果肉中有少量的花色苷浸入，但含量很少。由于葡萄剝皮時會殘留少量的花色苷，同時在果膠酶溶液處理時，葡萄皮中的花色苷會浸入到果肉中，導(dǎo)致果肉中的花色苷含量上升?？傮w來看，各個濃度之間相差不大。處理4 d后，果膠酶濃度為0.1、0.15、0.2 g/L的三組中花色苷上升的速度明顯比濃度為0、0.01、0.05 g/L的三組快，最后含量都趨于穩(wěn)定。其中0.2 g/L處理的‘瑞必爾’葡萄果肉中的花色苷含量最高（圖4），表明高濃度的果膠酶能夠加速果膠的分解，促進花色苷的浸出，這與果皮中研究的結(jié)果相對應(yīng)。對照花色苷含量雖然上升不快，但總體都處于上升趨勢，說明葡萄自身含有野生果膠酶，緩慢分解果皮中的花色苷。各組濃度上升的速度表明，不同濃度果膠酶的分解作用隨著濃度的增大而增大。當(dāng)果膠酶濃度大于0.1 g/L時，果膠酶對‘夏黑’葡萄表皮的分解作用明顯加快，即破壞性加大。

2.2 果膠酶對葡萄中單寧含量的影響

2.2.1 ‘夏黑’葡萄果皮中單寧含量的變化

單寧是由一些非?；钴S的小分子通過縮合或聚合作用形成的一類特殊的酚類化合物，包括非類黃酮和類黃酮聚合物[21]。在葡萄成熟過程中單寧含量緩慢上升，到達某一高峰后又緩慢下降到一個特定水平。從圖5看出，隨著時間的推移，葡萄皮中的單寧含量上升，個別處理組上升后又開始輕微下降，上升的速度不快，主要是由于葡萄成熟過程中單寧的積累速度很慢。果膠酶處理后，單寧含量下降，是由于果膠酶分解果皮中的細胞，破壞細胞組織，導(dǎo)致單寧從細胞中釋放出來，進入果肉，或者與花色苷結(jié)合成大分子物質(zhì)。果膠酶溶液的濃度越大，破壞作用越明顯，葡萄皮中單寧的含量下降也越快。果膠酶濃度為0.01、0.05 g/L時變化幅度相對較小，果膠酶濃度大于0.15 g/L時變化最明顯，表明當(dāng)果膠酶濃度大于0.15 g/L時，對‘夏黑’葡萄表皮的破壞作用最明顯，葡萄品質(zhì)下降最快。

圖5 常溫貯藏期間‘夏黑’葡萄果皮單寧濃度的變化Figure 5 Changes of tannin content on 'Summer Black'grapevine peel during room temperture storage

2.2.2 ‘夏黑’葡萄果肉中單寧含量的變化

從圖6中可以看出，‘夏黑’葡萄果肉中單寧的含量都在不斷增加，且果膠酶的濃度越大，單寧含量越高，上升速度越快，表明在葡萄成熟過程中，果肉中的單寧含量會增加，主要是由于葡萄皮中的單寧被分解釋放轉(zhuǎn)移到果肉中。果膠酶的分解作用導(dǎo)致了葡萄皮細胞分解，使葡萄皮中的單寧轉(zhuǎn)移至果肉中，導(dǎo)致果肉中的單寧含量上升。因此，果膠酶濃度增大，果膠酶的分解作用越強，對葡萄品質(zhì)的影響越大。因此要促進葡萄的成熟，可以通過噴施果膠酶實現(xiàn)；要延長葡萄的保鮮期，就必須抑制果膠酶活性，或者降低葡萄皮中果膠酶含量。

圖6 常溫貯藏期間‘夏黑’葡萄果肉單寧濃度的變化Figure 6 Changes of tannin content on 'Summer Black'grapevine sarcocarp during room temperture storage

2.2.3 ‘瑞必爾’葡萄果皮中單寧含量的變化

從圖7中可以看出，貯藏0～8 d內(nèi)，‘瑞必爾’葡萄皮中的單寧含量緩慢上升，0.2 g/L的果膠酶處理中單寧含量大于其它濃度處理組，單寧含量上升的速度也略大，說明果膠酶能促進葡萄果實的成熟，促進作用隨著果膠酶濃度的增大而增大。在貯藏8 d后，葡萄果實幾近完全成熟，葡萄皮中的單寧不再積累。在果膠酶對葡萄表皮的分解作用下，葡萄表皮細胞分解，組織分散，導(dǎo)致葡萄表皮細胞中的單寧轉(zhuǎn)移到表皮細胞外，引起葡萄表皮中單寧含量下降，但是下降速度很慢（圖7）。當(dāng)果膠酶濃度大于0.05 g/L時，葡萄皮中單寧的下降速度加快，主要是果膠酶濃度大于0.05 g/L時，對葡萄表皮果膠的分解作用加強。因此，當(dāng)果膠酶濃度大于0.05 g/L時，對葡萄的品質(zhì)影響隨著濃度的上升而加大。

2.2.4 ‘瑞必爾’葡萄果肉中單寧含量的變化

從圖8中可以看出，‘瑞必爾’葡萄果肉中的單寧含量整體呈上升趨勢，果膠酶的濃度越大，單寧的含量越多，但是不是越多越好。果膠酶濃度大于0.15 g/L，單寧含量有下降趨勢。葡萄果肉中的單寧一部分來自葡萄成熟過程中的積累，一部分來自葡萄籽的自然轉(zhuǎn)移，大部分來葡萄表皮中的單寧轉(zhuǎn)移（圖8）?？傮w上，在一定濃度果膠酶范圍內(nèi)，隨著果膠酶濃度的增大，果膠酶對葡萄表皮果膠的分解作用增大，分解釋放到果肉中，使果肉中單寧的含量不斷提高。因此，果膠酶濃度越大，對葡萄品質(zhì)影響越大。

圖7 常溫貯藏期間‘瑞必爾’葡萄果皮單寧濃度的變化Figure 7 Changes of tannin content on 'Ribier' grapevine peel during room temperture storage

圖8 常溫貯藏期間‘瑞必爾’葡萄果肉單寧濃度的變化Figure 8 Changes of tannin content on 'Ribier' grapevine sarcocarp during room temperture storage

2.3 果膠酶對葡萄中總糖含量的影響

2.3.1 ‘夏黑’葡萄果肉中總糖含量的變化

從圖9中可以看出，‘夏黑’葡萄果肉中的糖含量呈上升趨勢，在17%～19.4%波動，果膠酶濃度對總糖含量的變化有一定作用。引起波動的原因是不同濃度的果膠酶對葡萄成熟的促進作用不同?！暮凇咸阎械目偺呛侩S著成熟而增加，起始階段，總糖含量17.5%～18%，然后隨著貯藏期的延長而快速積累，果膠酶濃度對總糖的積累也呈上升趨勢。但是0.15 g/L果膠酶對糖的積累雖然呈上升趨勢，但是上升最慢，這需要進一步研究。因此，隨著貯藏時間的延長，促進了葡萄的成熟，但是果膠酶加速了葡萄后熟，導(dǎo)致了總糖含量上升。貯藏后期，總糖含量趨于穩(wěn)定，0.15 g/L果膠酶對總糖的積累處于最低水平。

圖9 常溫貯藏期間‘夏黑’葡萄總糖含量的變化Figure 9 Changes of total sugar content on 'Summer Black'grapevine during room temperture storage

圖10 常溫貯藏期間‘瑞必爾’葡萄總糖含量的變化Figure 10 Changes of total sugar content on 'Ribier' grapevine during room temperture storage

2.3.2 ‘瑞必爾’葡萄果肉中總糖含量的變化

從圖10中可以看出，‘瑞必爾’葡萄果肉的總糖含量總體上有一定變化趨勢，在18.6%～22.6%波動，貯藏6～10 d后呈上升趨勢，濃度的變化對其影響較明顯。果膠酶濃度與總糖含量呈反比。但有趣的是，0.05 g/L果膠酶處理使果肉總糖濃度呈現(xiàn)“S”形變化趨勢。貯藏前4 d呈下降趨勢，主要是由于果膠酶在葡萄貯藏初期分解果皮中的果膠，致使果皮組織軟化，導(dǎo)致糖向果皮轉(zhuǎn)移而使果肉中總糖含量減少；貯藏的4～8 d呈上升趨勢，主要是由于此時果膠酶分解了果皮中的大部分果膠，使果皮中的糖、酸、花色苷和酚類物質(zhì)等向果肉轉(zhuǎn)移，致使果肉中的總糖達到了最大。之后又開始下降，是由于此時果皮組織結(jié)構(gòu)已經(jīng)很疏松，果皮中的糖、酸、花色苷和酚類物質(zhì)等已經(jīng)最大限度的轉(zhuǎn)移到了果肉中，在果肉和果皮滲透勢差的作用下，果肉中的總糖由開始向果皮轉(zhuǎn)移的結(jié)果。

2.4 葡萄表皮果膠酶酶活性的變化

2.4.1 ‘夏黑’葡萄果皮中果膠酶活性的變化

從圖11中可以看出，不同濃度處理的果膠酶的活性都穩(wěn)定下降，下降幅度很較大。但是隨著果膠酶處理濃度的升高，‘夏黑’葡萄果皮中果膠酶的活性也在上升。對照處理的葡萄也檢測到了果膠酶活性，表明葡萄自身含有野生果膠酶，此處理的葡萄果皮果膠酶活性最低，但是對葡萄貯藏期間的成熟和品質(zhì)改善有非常重要的作用；0.15、0.2 g/L果膠酶處理的‘夏黑’葡萄果皮中果膠酶的活性相近，而且是最高的，表明果膠酶濃度再上升，對‘夏黑’葡萄果皮中果膠酶活性的影響不變，0.15 g/L果膠酶應(yīng)該是最高的果膠酶處理濃度?？傮w上，隨著貯藏時間的延長，水分、底物、溫度等的降低，導(dǎo)致果膠酶活性下降，這與劉戰(zhàn)麗等[22]研究結(jié)果一致，主要是這些因素的不斷變化對酶的活性有很大影響，所以出現(xiàn)果膠酶活性下降的現(xiàn)象。

圖11 常溫貯藏期間‘夏黑’葡萄果皮果膠酶活性的變化Figure 11 Changes of pectinase activity on 'Summer Black'grapevine peel during room temperture storage

2.4.2 ‘瑞必爾’葡萄果皮中果膠酶活性的變化

從圖12中可以看出，葡萄表皮中各個濃度的果膠酶活性隨著貯藏時間的延長而減小，且趨勢平緩。對照組中也檢測出果膠酶的活性，表明葡萄自身存在野生果膠酶。與‘夏黑’相比，‘瑞必爾’葡萄表皮中的野生果膠酶濃度較高，所以，‘瑞必爾’葡萄果實的總糖含量高，果皮中的單寧含量少，果肉中少，果皮花色苷少，但是果肉花色苷多。果膠酶處理濃度越高，‘瑞必爾’葡萄皮中果膠酶的活性越強。與‘夏黑’葡萄皮中果膠酶活性的變化相比，‘瑞必爾’葡萄皮中果膠酶的活性較高，這與葡萄品種有關(guān)。貯藏時間越長，葡萄皮被果膠酶分解得越嚴重，果皮細胞間隙越大，蒸騰作用越強，造成葡萄失水，果皮皺縮，對酶的活性造成影響。品種不同，果皮細胞結(jié)構(gòu)有差異，導(dǎo)致果膠酶分解果膠的作用不同，對葡萄的品質(zhì)產(chǎn)生較大差異。

圖12 常溫貯藏期間‘瑞必爾’葡萄果皮果膠酶活性的變化Figure 12 Changes of pectinase activity on 'Ribier' grapevine peel during room temperture storage

3 討論與結(jié)論

試驗組中各個指標均發(fā)生明顯變化，對照組中果實的各指標也有變化，但是對照組試驗的變化幅度小于試驗組的變化幅度，‘夏黑’葡萄組的變化比‘瑞必爾’葡萄組的變化明顯，表明果膠酶對葡萄表皮具有分解作用和一定的促進成熟作用。它的分解導(dǎo)致葡萄表皮中的花色苷和單寧向葡萄果肉中轉(zhuǎn)移，葡萄表皮的花色苷和單寧含量下降，而葡萄果肉中的花色苷和單寧含量上升。由于它促進果實成熟，所以葡萄總糖含量先上升，最后趨于穩(wěn)定，葡萄的總酸含量先下降最后趨于穩(wěn)定。在果實成熟后，果膠酶對糖酸的影響不大?！鸨貭枴咸延捎谄涔ず?，結(jié)構(gòu)緊密，相對于‘夏黑’葡萄來說，更能抵御果膠酶的分解軟化作用，所以‘瑞必爾’葡萄中各指標的變化比‘夏黑’葡萄各指標的變化幅度小。常溫下，溫度和濕度等變化很大，對果膠酶活性的影響很大，這與全桂靜等[23]的研究一致。隨著貯藏時間的增長，果膠酶活性慢慢下降，果實的變化慢慢變小，最后趨于穩(wěn)定，說明果膠酶在果實的成熟和貯藏過程中有很重要的作用，分析認為果膠酶分解葡萄果皮中的果膠，破壞果皮細胞的完整性，導(dǎo)致葡萄的各項指標出現(xiàn)一些列變化。

通過本試驗可以看出，果膠酶與貯藏過程中葡萄表皮的軟化、表皮細胞之間的縫隙增大、蒸騰作用加快、葡萄表皮皺縮、失水變干、脫粒等各種變化密不可分。果膠酶的存在導(dǎo)致葡萄的貯藏時間變短，品質(zhì)遭到破壞。但是果膠酶也促進了葡萄的成熟。為了延長葡萄貯藏期間的品質(zhì)，必須想辦法抑制果膠酶活性，減小或去除果膠酶對葡萄品質(zhì)的影響；反之，為了促進葡萄的成熟，縮短貯藏期，使葡萄盡快上市，可以噴施果膠酶，促進葡萄的早熟。本次試驗數(shù)據(jù)可為制定葡萄貯藏保鮮技術(shù)提供一定的參考依據(jù)。