二氧化氯對(duì)巨峰葡萄的保鮮效果及品質(zhì)影響

雷 超， 吳明松，2，3， 魏雪寧， 陳圣治， 劉 博

(1.東北大學(xué)秦皇島分校資源與材料學(xué)院，河北秦皇島 066004； 2.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧沈陽(yáng) 110819； 3.秦皇島市節(jié)水治污與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北秦皇島 066004)

葡萄是世界上十大水果之一，巨峰葡萄于20世紀(jì)60年代引入栽培，是我國(guó)目前主要的鮮食葡萄品種之一。2014—2016年我國(guó)葡萄栽培面積及產(chǎn)量分別以年均3.16%、7.72%的速率遞增，面積連續(xù)3年位居世界第2，產(chǎn)量連續(xù)3年排名世界第1[1]。但由于巨峰葡萄皮薄肉嫩、多汁易腐、柔軟且果穗松散等特點(diǎn)，其耐貯性較差、極易脫落、破皮[2-5]。

巨峰葡萄保鮮技術(shù)可主要分為物理、生物以及化學(xué)保鮮技術(shù)。以二氧化硫保鮮技術(shù)應(yīng)用最廣[6]，但由于其對(duì)葡萄果粒具有漂白作用、易產(chǎn)生有害物質(zhì)，許多國(guó)家已禁止使用SO2熏蒸[7]，因此出現(xiàn)了許多降硫或非硫技術(shù)。物理方法中有輻射保鮮技術(shù)[8]、氣調(diào)保鮮技術(shù)[9]、熱激保鮮技術(shù)[10]等。真空[11]和低氧、高二氧化碳環(huán)境[12]可提高葡萄的保存質(zhì)量。生物保鮮技術(shù)則以微生物拮抗保鮮技術(shù)[13]和利用生物提取物的天然活性物質(zhì)保鮮技術(shù)[14]為代表?；瘜W(xué)方法中有以殼聚糖等為代表的涂抹保鮮技術(shù)[15]和以二氧化氯(ClO2)、臭氧[16]等為代表的化學(xué)保鮮劑保鮮技術(shù)。

二氧化氯是目前國(guó)際上公認(rèn)的性能優(yōu)良的消毒劑。從20世紀(jì)80年代開始，許多國(guó)家已批準(zhǔn)將其用于食品加工行業(yè)[17]，可用于蔬菜或水果的消毒、保鮮等[18-20]。我國(guó)于1996年將穩(wěn)定性ClO2列入食品添加劑作防腐劑[17，21]等。在果蔬貯運(yùn)過(guò)程中，葡萄果實(shí)中的蛋氨酸被氧化分解為乙烯、二氧化碳等，這樣造成了果蔬成熟和衰老。而ClO2可以有效阻止蛋氨酸的分解[22]，同時(shí)不與脂肪酸發(fā)生反應(yīng)，不會(huì)影響水果品質(zhì)。譚偉等用ClO2溶液浸泡已接種匍枝根霉孢子的巨峰葡萄，結(jié)果顯示ClO2濃度是影響殺菌效果的重要因素，60 mg/L ClO2可使孢子減少4.7 log[23]；顧寧等探究了氣體ClO2對(duì)巨峰葡萄表面的灰葡萄霉菌、青霉和交鏈孢霉菌的殺菌效果，在氣體ClO2濃度為10 mg/m3，殺菌時(shí)間為 40 min 條件下，灰葡萄霉菌、青霉及交鏈孢霉菌均減少了 3.23 log·CFU/g 以上[24]。二氧化氯還可以與高錳酸鉀及氧化鈣復(fù)配，在25 ℃保存條件下20 d后腐爛率僅為 8.31%[25]。本研究將在上述研究基礎(chǔ)上，確證二氧化氯對(duì)巨峰葡萄保鮮效果的同時(shí)，進(jìn)一步全面考察二氧化氯保鮮處理對(duì)葡萄表觀指標(biāo)、營(yíng)養(yǎng)成分及內(nèi)容物等指標(biāo)的影響，以期為二氧化氯在該領(lǐng)域的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

巨峰葡萄采自河北省秦皇島市撫寧區(qū)種植基地，顆粒飽滿、果粒大小均勻、成熟度一致、無(wú)腐爛、無(wú)損傷、無(wú)落粒。二氧化氯采用蔗糖發(fā)生法制備，質(zhì)量濃度為525 mg/L，純度為98.5%。使用前稀釋為25、50、75、100 mg/L，并通過(guò)五步碘量法[26]標(biāo)定。

所用的主要設(shè)備有：pHS-25型pH計(jì)(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司)、萬(wàn)分之一電子天平[賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司]、T6紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)、WYT-1便攜折光儀(泉州中友光學(xué)儀器有限公司)。

1.2 試驗(yàn)方法

每組取132顆葡萄置于2個(gè)1 L干凈燒杯中，分別向其中加入750 mL質(zhì)量濃度為25、50、75、100 mg/L的ClO2溶液，以等量蒸餾水為空白對(duì)照，完全浸沒 10 min 后立即放入25 ℃、相對(duì)濕度為70%的恒溫恒濕箱中。每隔24 h測(cè)定好果率、可滴定酸含量、可溶性固形物含量、果皮花色苷含量、褐變度、呼吸強(qiáng)度、維生素C含量和還原性糖含量。

腐爛、發(fā)霉的果實(shí)記為壞果，好果率=(66-壞果數(shù))/66×100%?？傻味ㄋ岷坎捎盟釅A滴定法進(jìn)行測(cè)定，以酒石酸含量表示[27]?？扇苄怨绦挝锖恳哉酃鈨x法[28]測(cè)定。褐變度采用消光值法[29]測(cè)定、呼吸強(qiáng)度采用靜置堿液滴定法[30]測(cè)定。維生素C含量采用2-6-二氯靛酚法[17]測(cè)定。還原性糖含量采用碘量法[31]測(cè)定。果皮花色苷含量的測(cè)定采用改進(jìn)pH值差示法[8，32-33]：取2.5 g果皮，用 25 mL 1.5 mol/L HCl-乙醇溶液(pH值為1.06)研磨，在40 ℃水浴條件下浸提2 h至果皮褪至無(wú)紅色，隨即在3 000 r/min條件下離心20 min，取2個(gè) 1 mL 上清液樣品，分別用0.4 mol/L pH值為1.0的 KCl-HCl 緩沖液和0.4 mol/L pH值為4.4的檸檬酸/磷酸二氫鈉緩沖液稀釋至5 mL，以蒸餾水作對(duì)照，在510 nm下測(cè)定2個(gè)樣品的吸光度D1和D2，按照(D1-D2)×5×25×445.2/29 600×2.5計(jì)算果皮花色苷含量。

每次試驗(yàn)每組共選取12顆葡萄，進(jìn)行平行試驗(yàn)，用于研究葡萄個(gè)體差異對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 二氧化氯處理對(duì)好果率的影響

ClO2可以明顯減少水果病原菌。由圖1可知，各濃度ClO2處理后均可延長(zhǎng)葡萄的保存時(shí)間，在相同貯藏時(shí)間下，處理用的ClO2濃度越高效果越好。8 d后，對(duì)照組好果率已下降46.9%，而100 mg/L ClO2處理組僅下降28.1%，75、50、25 mg/L ClO2處理組分別下降34.4%、39.1%、42.2%。在常溫運(yùn)輸過(guò)程中葡萄主要致腐菌為黑曲霉與根霉[34]，而巨峰葡萄的優(yōu)勢(shì)致病菌主要是青霉、灰霉、鏈格孢菌等3個(gè)屬[35]，而ClO2對(duì)上述微生物均有良好的抑制作用[23-24，36]。

2.2 對(duì)葡萄果實(shí)呼吸強(qiáng)度的影響

貯藏期間，對(duì)照組和各處理組呼吸強(qiáng)度均有不同程度的上升(圖2)。4 d后，在外界環(huán)境脅迫作用下，果實(shí)通過(guò)增強(qiáng)呼吸作用來(lái)提高能量釋放，提升果實(shí)自身抵抗力，因此各組數(shù)值大幅上升，但未出現(xiàn)峰值，這與葡萄為非呼吸躍變果品的事實(shí)[37]相符。8 d后，對(duì)照組呼吸強(qiáng)度為24.9 mg/(kg·h)；各處理組呼吸強(qiáng)度均弱于對(duì)照組，且50 mg/L ClO2處理組呼吸強(qiáng)度最弱，為23.4 mg/(kg·h)。病原微生物自身的呼吸作用和寄主呼吸加快都會(huì)提高果實(shí)呼吸強(qiáng)度[38]，二氧化氯通過(guò)抑制微生物降低呼吸強(qiáng)度。

2.3 二氧化氯處理對(duì)可溶性固形物含量的影響

水果中的可溶性固形物包括可溶性的糖、酸等物質(zhì)[39]。由圖3可知，ClO2浸泡處理可使固形物含量保持在較高水平，這可能同ClO2可降低果實(shí)呼吸強(qiáng)度有關(guān)。處理組和對(duì)照組可溶性固形物含量均呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)，是由于貯藏前期果實(shí)未完全成熟、果實(shí)中的淀粉可轉(zhuǎn)化為可溶性固性物質(zhì)，使可溶性固形物含量有所上升；而后期由于外界環(huán)境脅迫、呼吸作用加強(qiáng)使可溶性固形物含量下降，這與周慧娟[28]、許萍[21]等的研究結(jié)果相一致。8 d后，對(duì)照組可溶性固形物含量最少，50 mg/L ClO2處理組對(duì)可溶性固形物的保存率最高。

2.4 二氧化氯處理對(duì)可滴定酸含量的影響

滴定酸含量直接反映果實(shí)的品質(zhì)和成熟度，是品質(zhì)的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。葡萄在貯藏過(guò)程中，酸的含量通過(guò)呼吸作用不斷消耗。由圖4可知，ClO2浸泡處理可有效提高葡萄果實(shí)中可滴定酸的保留率，8 d后，50 mg/L ClO2處理組的滴定酸保留效果最好，略高于75、100 mg/L ClO2處理組。這可能是由于ClO2處理可減弱由于外界環(huán)境脅迫而導(dǎo)致加快代謝進(jìn)程。

2.5 二氧化氯處理對(duì)葡萄果實(shí)維生素C含量的影響

由圖5可知，在果實(shí)體內(nèi)酶的作用下，在貯藏期間各組維生素C含量均呈現(xiàn)不同程度的下降，5 d后，100 mg/L ClO2處理組對(duì)于維生素C的保留效果最好，優(yōu)于其他濃度處理組和對(duì)照組。從6 d后開始，100 mg/L ClO2處理組維生素C含量大幅度下降。ClO2可誘導(dǎo)抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)活性的增加[40]，而APX可催化維生素C與H2O2的反應(yīng)[41]，進(jìn)而造成維生素C含量的下降。從較長(zhǎng)時(shí)間(6～8 d)來(lái)看，50 mg/L ClO2處理組維生素C含量較高；但5 d以內(nèi)，100 mg/L ClO2處理組效果更好。

2.6 二氧化氯處理對(duì)葡萄果實(shí)還原性糖含量的影響

葡萄內(nèi)含的還原性糖包括葡萄糖、果糖等，是決定葡萄營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和口感的一個(gè)重要因素。從圖6可知，對(duì)照組和各處理組的還原性糖含量在貯藏期間均逐漸下降。8 d后，對(duì)照組還原性糖含量最低(為15%)；50 mg/L ClO2處理組還原性糖含量最高，為15.9%。25 mg/L ClO2處理組還原性糖含量為處理組中最低，為15.2%，但各組差別不大。

2.7 二氧化氯處理對(duì)葡萄果皮花色苷含量的影響

葡萄果色是果實(shí)外觀品質(zhì)的重要指標(biāo)，直接影響葡萄的商品價(jià)值?；ㄉ沾嬖谟诩?xì)胞液中，由糖轉(zhuǎn)化而來(lái)，所以有利于葡萄果實(shí)中糖分積累的因素都有利于花色素的積累。由圖7可知，在貯藏期間，對(duì)照組與各處理組花色苷含量變化趨勢(shì)均為先升后降，這可能同參與花色苷合成與降解的3種酶活性的變化情況相關(guān)[42]。經(jīng)ClO2溶液處理可減慢果實(shí)花色苷的轉(zhuǎn)變過(guò)程，8 d后，對(duì)照組花色苷含量最低， 僅為8.625 mg/g； 經(jīng)≥50 mg/L的ClO2溶液處理，果皮中花色苷的含量增幅≥67.48%。

2.8 二氧化氯處理對(duì)葡萄果實(shí)褐變度影響

果實(shí)褐變?cè)谫A藏過(guò)程中變化較快，易縮短貯藏時(shí)間而影響保鮮品質(zhì)。葡萄果肉褐變度隨貯藏時(shí)間的增長(zhǎng)呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢(shì)，8 d后，對(duì)照組褐變度最高，為0.169，其余處理組以50 mg/L ClO2處理組處理效果最佳、100 mg/L ClO2處理組效果最差(圖8)，這可能是由于二氧化氯濃度過(guò)大，使葡萄果實(shí)細(xì)胞結(jié)構(gòu)受到破壞而促進(jìn)了多酚氧化酶活性的升高[16]，影響褐變相關(guān)的酶類的作用[43-44]。

3 結(jié)論

液體二氧化氯處理可明顯降低葡萄果實(shí)腐爛率和褐變度的上升，延長(zhǎng)巨峰葡萄在室溫下的保存期，且不對(duì)品質(zhì)產(chǎn)生明顯的影響，綜合試驗(yàn)結(jié)果，50 mg/L ClO2處理對(duì)于巨峰葡萄整體的保鮮效果最好。

液體二氧化氯處理可有效降低果實(shí)的呼吸強(qiáng)度、提高花色苷含量的保留率，并且對(duì)可滴定酸含量、可溶性固形物含量及還原性糖含量的下降起到較強(qiáng)的抑制作用。