臭氧熏蒸在鮮食葡萄低溫貯藏中應(yīng)用研究

 

        新疆是我國很大的葡萄產(chǎn)區(qū)，栽培歷史悠久，種質(zhì)資源豐富多樣。木納格葡萄色澤艷麗、皮薄肉厚，是很具新疆特色的鮮食，屬晚熟的地方品種，具有較強的地域性。木納格葡萄于每年的9月中旬到10月中旬成熟，葡萄汁多皮薄，在采后常溫條件下存放3～5d會出現(xiàn)大量失水、果梗萎縮、果粒腐爛變質(zhì)等現(xiàn)象，從而失去商品價值。適宜的溫度是保證水果貯藏期間良好品質(zhì)的主要因素之一，低溫降低了水果機體各種類酶的活性，將果實采后物質(zhì)和能量代謝降低至較低水平。目前低溫保存已成為世界范圍內(nèi)應(yīng)用很廣泛的果蔬貯藏方法。

 

        生產(chǎn)上普遍將木納格葡萄的貯藏溫度設(shè)置為0～5℃，對于很適宜貯藏溫度和近冰溫貯藏時的溫度下限尚沒有定論。臭氧（O3）常溫下呈淡藍色，具有一定特殊臭味，具有極高的氧化性能，可以強烈破壞大分子物質(zhì)中以共價鍵結(jié)合的那部分結(jié)構(gòu)。臭氧熏蒸作為一種新興的葡萄采后保鮮技術(shù)，其適用性和適宜處理方案已在紅地球、火焰無核等葡萄上做了大量研究，但在木納格葡萄上的研究未見報道。臭氧殺菌能力強、無殘留、能降解表皮殘留農(nóng)藥，且可誘導(dǎo)果實產(chǎn)生抗病性，符合生產(chǎn)中有機葡萄貯藏保鮮的要求。目前臭氧技術(shù)已在美國等發(fā)達國家的水果采后貯藏上得到廣泛應(yīng)用，而我國對于臭氧在鮮食葡萄上的應(yīng)用研究仍有較大的不足。國內(nèi)外對于臭氧處理在葡萄貯藏保鮮上的應(yīng)用研究多集中在極高濃度（2500～10000μL/L）下一次性處理，和極低濃度（0.1～0.3μL/L）持續(xù)熏蒸2個方向。

 

        前者處理濃度太高，安全性差，后者則操作繁瑣，需較多的熏蒸設(shè)備和空間。低濃度的間隔性臭氧處理則兼顧兩者優(yōu)點，具有一定的安全性和相對持續(xù)性，其在葡萄貯藏上的有效性越來越受到關(guān)注。文中擬設(shè)置0℃和-1℃等2個貯藏處理溫度，及2.5μL/L和5μL/L等2個臭氧熏蒸濃度，并設(shè)置空白對照組和保鮮劑對照組，以探索木納格葡萄適宜的貯藏溫度及臭氧熏蒸方案。

 

1  實驗

1.1  材料

        采用木納格葡萄，采摘于新疆阿圖什市果園。經(jīng)采摘、修剪后包裝（8kg，內(nèi)襯無紡布），5℃預(yù)冷12h，然后空運至天津濱海機場，當(dāng)晚運至天津農(nóng)學(xué)院冷庫，第2天對葡萄進行修剪，剔除壞果、落粒后分裝至小塑料筐，塑料筐內(nèi)襯PE膜，每筐質(zhì)量在2.5kg左右。實驗用保鮮劑和PE膜由國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心（天津）提供，尺寸為85cm×70cm，厚度為0.05～0.06mm，孔徑為15～20μm。保鮮劑成分為亞硫酸鹽緩釋劑，適用于巨峰、馬奶和木納格等品種葡萄的長期貯藏。實驗所用試劑包括氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.1M）、酚酞指示劑、乙醇，所用試劑均為分析純。

 

1.2  儀器及設(shè)備

儀器和設(shè)備：CA-10呼吸測定儀；SMY-2000色差儀；PAL-1手持式糖度計；FA1104電子天平；NK-10推拉力計。

 

1.3  實驗設(shè)計和處理方法

        該實驗共設(shè)計6個處理組，即在（0±0.3）℃和（-1±0.3）℃貯藏條件下的對照組，分別經(jīng)2.5μL/L和5μL/L臭氧熏蒸處理，各處理組分別簡寫為0℃-CK，0℃-2.5μL/LO3，0℃-5μL/LO3；及-1℃-CK，-1℃-2.5μL/LO3和-1℃-5μL/LO3。木納格葡萄分裝后，在0℃環(huán)境下敞口預(yù)冷24h。預(yù)冷結(jié)束后，CK處理組直接封口，共30筐，平均放入0和-1℃庫內(nèi)貯藏。0℃-2.5μL/LO3和0℃-5μL/LO3處理組于0℃庫內(nèi)對應(yīng)臭氧濃度下熏蒸；-1℃-2.5μL/LO3和-1℃-5μL/LO3處理組于-1℃庫內(nèi)對應(yīng)臭氧濃度下熏蒸。熏蒸空間為1m3塑料帳，封帳后其接口處及底部均采用PE膜和透明膠帶進行密封；由臭氧控制系統(tǒng)和濃度檢測探頭及臭氧發(fā)生器共同作用控制熏蒸環(huán)境中O3的濃度。熏蒸時，自臭氧濃度升至設(shè)定值開始計時；計時30min后關(guān)閉控制系統(tǒng)，放置1h后揭?guī)?，將葡萄取出并扎口。臭氧組貯藏期間每14d熏蒸1次，每20d測定1次相關(guān)指標(biāo)。

 

1.4  指標(biāo)測定

1）呼吸強度。每次試驗時，隨機從修剪完畢的葡萄上剪下總質(zhì)量約1kg的果穗，每個處理設(shè)3個平行試驗。將果穗放入改裝過的樂扣保鮮盒中（密封蓋上固定著由橡膠塞密封的塑料管）于貯藏溫度下密封2h，用1mL醫(yī)用注射器抽取氣體，每個平行試驗抽取3針。抽取完畢后，稱取果穗質(zhì)量。用CA-10呼吸測定儀測量每針氣體中CO2含量，記錄對應(yīng)的峰面積（記為S1）。每次試驗時測量1次CO2含量，即密封保鮮盒時周圍空氣中CO2的含量，記錄對應(yīng)峰面積（記為S2）。

 

Q=（K(S1-S2)+b）*4500*c’/2m

 

        式中：Q為呼吸強度(以每小時每千克內(nèi)CO2的質(zhì)量計)；S1為樣品峰面積；S2為空氣峰面積；保鮮盒體積為4500mL；m為果穗質(zhì)量（kg）；k為CO2標(biāo)曲斜率；b為標(biāo)曲截距；c'為一定溫度下單位物質(zhì)量濃度CO2的比濃度（mg/mL）。計算各平行穗軸的呼吸強度，求平均值為對應(yīng)處理對應(yīng)貯藏時間的呼吸強度。實驗室采用CA-10二氧化碳測定儀，因為二氧化碳對果實有影響，所以該實驗中以二氧化碳的含量表征呼吸強度。

2）可溶性固形物含量（SSC）。用手持式糖度儀測定可溶性固形物含量。

3）可滴定酸含量（TA）。采用氫氧化鈉滴定法測定，計算公式參考李志文的方法。

4）果柄分離力。參考李珍等的實驗方法。

5）表皮色差。在各果穗不同部位隨機挑選顏色分布一致的果粒，用SMY-2000型色差儀測量果粒頂端顏色，記錄L*值。

6）果梗褐變指數(shù)。參考王寧等的實驗方法。

7）落粒率。參考王寧等的實驗方法。

8）好果率。參考王寧等的實驗方法。

 

1.5  數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office excel2010進行數(shù)據(jù)處理，并用DPS7.0進行顯著性分析。

 

2  結(jié)果與分析

2.1  冷藏條件下臭氧熏蒸對木納格葡萄貯藏期間呼吸強度的影響

        呼吸強度是衡量水果物質(zhì)消耗的重要指標(biāo)之一。葡萄屬于非躍變型果實，整個貯藏過程不會出現(xiàn)呼吸高峰。圖1可知，貯藏前期，不同溫度下CK處理組葡萄呼吸強度均呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢，貯藏至100d時，0CK℃處理組果實及-1CK℃處理果實的呼吸強度迅速上升，出現(xiàn)明顯的呼吸峰值，原因可能與該階段穗軸及果粒受微生物侵染影響而造成的呼吸異常，貯藏各時期-1CK℃處理組果實呼吸強度均低于0CK℃處理組，差異極顯著（P<0.01）。不同溫度臭氧處理果貯藏各階段其呼吸強度均低于該溫度下對照組。各階段5μL/LO3組呼吸強度整體高于2.5μL/LO3處理組；貯藏各階段，在-1℃下經(jīng)2.5μL/LO3處理果實的呼吸強度在各處理中處于很低水平，低溫降低了葡萄的呼吸水平，與5μL/LO3熏蒸相比，2.5μL/LO3熏蒸在抑制果實呼吸上的效果更顯著。

2.2  冷藏條件下臭氧熏蒸對木納格葡萄貯藏期SSC和TA的影響

        貯藏期間葡萄中可溶性固形物含量（SSC）和可滴定酸含量（TA）變化，涉及到機體中代謝消耗及積累兩個進程，適宜的貯藏環(huán)境可減少有機物代謝，能保持較高的SSC和TA水平。圖2可知，在0℃貯藏條件下，貯藏期間各處理組果實的SSC整體呈下降趨勢；貯藏至120d時，CK、2.5μL/LO3、5μL/LO3處理葡萄其SSC分別為13.73%，15.53%，12.77%，與初始值（17.1%）相比均下降了20.81%，9.25%，25.32%，2.5μL/LO3處理組果實下降量極顯著（P<0.01），低于其它處理組，很好地保持了果實的可溶性固形物。與0℃貯藏相比，-1℃條件下各處理組的SSC含量高于0℃環(huán)境對應(yīng)處理組；貯藏期間各處理組的SSC呈現(xiàn)先緩慢下降，貯藏40～60d后又緩慢上升；貯藏末期，CK、2.5μL/LO3、5μL/LO3處理組葡萄其SSC分別為15.69%，16.89%，17.17%，貯藏各階段不同處理間SSC的差異不顯著。

       圖3可知， 0℃條件下，對照組及臭氧處理組分別在40和60d達到高峰，之后其含量逐步下降。至貯藏120d時2.5μL/L和5μL/LO3處理組的可滴定酸含量分別為0.307%和0.295%，而貯藏期大部分時間（貯藏40，60，80d）5μL/LO3處理組的有機酸含量均高于其余各處理組。-1℃條件下，各處理組的TA含量上下波動較明顯；貯藏結(jié)束時CK處理組TA含量與貯藏初始值相當(dāng)；2.5和5μL/LO3處理組的TA含量差別不大，在0.296%左右，與CK處理組相比，明顯降低了果實的TA水平。

        在0和-1℃條件下，2.5μL/L臭氧處理組在保持果實SSC方面優(yōu)勢明顯。0℃時5μL/L及2.5μL/LO3處理組均很好地保持了果實的有機酸含量；-1℃下臭氧熏蒸在一定程度上加快了果實的有機酸消耗。

 

2.3  冷藏條件下臭氧熏蒸對木納格葡萄貯藏期間果柄分離力的影響

        由圖4可知，木納格葡萄果柄分離力初始值為4.36N，0℃條件下，各處理果柄分離力在貯藏0～100d期間表現(xiàn)出一定程度的升高，該階段各處理果柄分離力關(guān)系為2.5μL/LO3組>5μL/LO3組>CK組，2.5μL/LO3處理組的葡萄果柄分離力極顯著（P<0.01）高于對照組。貯藏至120d時，對照組分離力（4.02N）降至初始值以下，5μL/LO3處理組分離力為4.34N，與初始值相當(dāng)，而2.5μL/LO3處理果分離力達到4.80N，極顯著高于對照組及5μL/LO3處理。

        在-1℃條件下各處理果柄分離力變化趨勢與0℃時近似，即表現(xiàn)出先緩慢上升并于后期下降的趨勢。差別在于，貯藏期間2個臭氧處理組果柄分離力均極顯著高于對照組，另外，貯藏40～80d期間2.5μL/LO3組和5μL/LO3組其分離力差別不大，從100d開始5μL/LO3組表現(xiàn)出迅速下降的趨勢，而2.5μL/LO3處理組下降較為平緩。貯藏期結(jié)束時，2.5μL/LO3組、5μL/LO3組及CK組果柄分離力分別為4.94，4.60，3.84N。

        不同濃度臭氧熏蒸能在一定程度上保持木納格葡萄較高的果柄分離力，貯藏各時期均高于對照組；0℃和-1℃條件下，2.5μL/L臭氧熏蒸木納格葡萄果柄分離力均為各處理組中很高，在-1℃時效果很佳。

 

2.4  冷藏條件下臭氧熏蒸對木納格葡萄貯藏期間表皮L*值的影響

        色差體系中，L*值代表了所測樣品的黑白度，即亮暗程度。L*高則樣品表面鮮亮，L*值降低則光澤變差。圖5可知，隨著貯藏時間的延長，各處理組木納格葡萄表皮L*均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。-1℃和0℃條件下，各處理組貯藏期間L*大小關(guān)系表現(xiàn)為2.5μL/LO3處理組>對照組>5μL/LO3處理組，但差異不顯著（P>0.05）。貯藏期結(jié)束時，-1℃和0℃條件下CK、2.5μL/L和5μL/LO3處理組表皮L*值分別為38.58/37.97，38.85/38.62，38.54/37.83?？梢钥闯鲚^低溫度在保持表皮色澤上優(yōu)勢明顯，5μL/L臭氧熏蒸組的果實色澤較差，外觀劣變明顯。需要注意的是，2.5μL/L臭氧熏蒸木納格葡萄其L*高于其它2組處理組，但其果肉卻表現(xiàn)出一定程度的褐變，認為臭氧在保持果實表皮色澤時對果肉產(chǎn)生了一定的傷害。

 

2.5  冷藏條件下臭氧熏蒸對木納格葡萄貯藏期間果梗褐變的影響

        果梗褐變指數(shù)表征了木納格葡萄貯藏期間果梗發(fā)生褐變的比例及程度。圖6可知，貯藏期間各處理果梗褐變指數(shù)呈現(xiàn)逐漸增高的趨勢。0℃條件下，貯藏期開始至貯藏60d后，各處理組間果梗褐變指數(shù)差異不大；從貯藏80d開始，臭氧熏蒸組果梗褐變指數(shù)明顯增大，各時期（80，100，120d）臭氧組果梗褐變指數(shù)極顯著（P<0.01）高于對照組；整個貯藏期間5μL/LO3處理組果實的褐變指數(shù)略高于2.5μL/LO3處理組，差異不顯著。-1℃環(huán)境下，貯藏期間各處理果梗褐變指數(shù)關(guān)系表現(xiàn)為5μL/LO3處理組>2.5μL/LO3處理組>CK處理組，各時期處理組間差異顯著（P<0.05）。貯藏至120d，各處理間褐變指數(shù)關(guān)系為-1℃+5μL/LO3（0.6203）>0℃+5μL/L O3（0.5832）>-1℃+2.5μL/L  O3（0.5775）>0℃+2.5μL/L O3（0.5567）>0℃ CK>-1℃CK。

        低溫貯藏降低了果梗的呼吸強度，減少了果梗褐變的發(fā)生。貯藏期間定期的臭氧熏蒸則增加了果梗的蒸騰失水作用，同時臭氧熏蒸在一定程度上對葡萄果梗造成了傷害，高濃度、低溫環(huán)境下的間隔性臭氧處理更加增加了木納格葡萄果梗褐變發(fā)生的可能性。

 

2.6  冷藏條件下臭氧熏蒸對木納格葡萄貯藏期間落粒率的影響

        葡萄在采后貯藏、運輸過程中，由于自身衰老及外界環(huán)境（搬運、運輸）的影響，果粒會不可避免地發(fā)生脫落。木納格葡萄落粒多發(fā)生在果柄與果粒連接處，一定情況下果梗干褐嚴重時，果梗與果柄連接處亦會發(fā)生斷裂而造成落粒。圖7可知，隨著貯藏時間的延長，各處理組落粒率呈逐漸上升趨勢。在0℃下，CK處理組在貯藏至80d時落粒率上升程度明顯增大（上升了14%），上升幅度達到70%；果柄與果蒂連接處由于灰霉侵染造成果粒松動，落粒率因而上升明顯。整個貯藏期間臭氧熏蒸組落粒率極顯著低于對照組（P<0.01）；5μL/LO3熏蒸組落粒率略高于2.5μL/LO3熏蒸組，差異不顯著。整體來看，-1℃溫度下果實落粒情況低于0℃環(huán)境下各對應(yīng)處理組。整個貯藏期間O3熏蒸組落粒率極顯著低于對照組（P<0.01）；5μL/LO3熏蒸葡萄在貯藏后期表現(xiàn)出較高的落粒率增長：貯藏100d及120d落粒率顯著高于（P<0.05）2.5μL/LO3熏蒸組。貯藏末期各處理落粒率大小關(guān)系為0℃ CK>-1℃CK>-1℃+5μL/L O3>0℃+5μL/ O3>0℃+2.5μL/L O3>-1℃+2.5μL/LO3。低溫結(jié)合2.5μL/LO3熏蒸，能很好地降低木納格葡萄貯藏期間落粒發(fā)生。

2.7  冷藏條件下臭氧熏蒸對木納格葡萄貯藏好果率的影響

        貯藏期結(jié)束，各處理好果率。-1℃各處理組好果率高于0℃各對應(yīng)處理組，見圖8，同一貯藏溫度下各處理間好果率大小關(guān)系為：2.5μL/LO3處理組>5μL/LO3處理組。-1℃溫度下采用2.5μL/LO3間隔性處理很好地保持了木納格葡萄的好果率，貯藏末期好果率為88.79%，極顯著（P<0.01）高于對照組，顯著（P<0.05）高于其它臭氧處理。

 

3  討論

        臭氧的起始毒性濃度為0.3μL/L，其時間加權(quán)平均閾限值（TLV-TWA），即操作人員在8h工作日內(nèi)可持續(xù)所處的環(huán)境O3濃度為0.1μL/L，因此將O3應(yīng)用于木納格葡萄采后貯藏時應(yīng)兼顧保鮮效果與安全性。該試驗在2種低溫條件下研究較低濃度的2.5μL/L和5μL/LO3熏蒸對木納格葡萄貯藏效果的影響，旨在為安全、高效的木納格葡萄O3貯藏提供理論依據(jù)。

        影響臭氧保鮮效果的因素包括處理溫度、臭氧濃度及處理時間。一般環(huán)境溫度低時，臭氧降解速率慢、有效時間長，保鮮效果好；一定環(huán)境溫度及濃度范圍內(nèi)，臭氧濃度越高、處理時間越長，其殺菌效果越好、誘導(dǎo)抗病性越強。在該試驗中，-1℃臭氧處理組表現(xiàn)出相對0℃處理組較好的品質(zhì)、較高的好果率；在熏蒸溫度、間隔一致的情況下，與2.5μL/LO3熏蒸組相比，高濃度的5μL/LO3處理其果梗褐變指數(shù)和落粒率較高，表皮L*值低、果肉出現(xiàn)一定程度褐變。在未出現(xiàn)冷害的條件下，果實貯藏溫度越低其保鮮效果越好。-1℃溫度下，對照處理木納格葡萄并未表現(xiàn)出冷害特征；同時該處理溫度下，各O3處理均表現(xiàn)出較0℃時更高的好果率，O3殺菌效果明顯。可以判定木納格葡萄貯藏下限溫度在-1℃或以下，同時該溫度下O3殺菌能力亦較好。

 

4  結(jié)語

        與0℃貯藏各處理相比，-1℃條件下相應(yīng)處理均表現(xiàn)出較好的品質(zhì)（高SSC、TA和果柄分離力），腐爛率和落粒率較低，貯藏末期果實好果率高。-1℃為木納格葡萄較適宜的貯藏溫度。同一貯藏溫度下，5μL/LO3熏蒸木納格葡萄表現(xiàn)出較低的腐爛率，而2.5μL/LO3熏蒸則在保持果實品質(zhì)，避免劣變和傷害發(fā)生，及保證貯藏結(jié)束高好果率方面優(yōu)勢明顯。2.5μL/LO3間隔熏蒸為木納格葡萄較適宜的臭氧熏蒸方法。綜合比較知，采用-1℃-2.5μL/LO3熏蒸處理的木納格葡萄，其貯藏期間呼吸強度弱，很好地保持了果實SSC和TA；貯藏各時期果實腐爛率、落粒率低，貯藏結(jié)束具有很高的好果率。-1℃-2.5μL/LO3間隔性熏蒸，為木納格葡萄較適宜的采后O3處理方案。

 

蒲婉璐1，李萍1，鄧冰1，樊曉嵐1，閆師杰1,2

 

（1.天津農(nóng)學(xué)院；2.天津市農(nóng)副產(chǎn)品深加工技術(shù)工程中心）