臭氧熏蒸在鲜食葡萄低温贮藏中应用研究

臭氧熏蒸在鲜食葡萄低温贮藏中应用研究

 

        新疆是我国很大的葡萄产区，栽培历史悠久，种质资源丰富多样。木纳格葡萄色泽艳丽、皮薄肉厚，是很具新疆特色的鲜食，属晚熟的地方品种，具有较强的地域性。木纳格葡萄于每年的9月中旬到10月中旬成熟，葡萄汁多皮薄，在采后常温条件下存放3～5d会出现大量失水、果梗萎缩、果粒腐烂变质等现象，从而失去商品价值。适宜的温度是保证水果贮藏期间良好品质的主要因素之一，低温降低了水果机体各种类酶的活性，将果实采后物质和能量代谢降低至较低水平。目前低温保存已成为世界范围内应用很广泛的果蔬贮藏方法。

 

        生产上普遍将木纳格葡萄的贮藏温度设置为0～5℃，对于很适宜贮藏温度和近冰温贮藏时的温度下限尚没有定论。臭氧（O3）常温下呈淡蓝色，具有一定特殊臭味，具有极高的氧化性能，可以强烈破坏大分子物质中以共价键结合的那部分结构。臭氧熏蒸作为一种新兴的葡萄采后保鲜技术，其适用性和适宜处理方案已在红地球、火焰无核等葡萄上做了大量研究，但在木纳格葡萄上的研究未见报道。臭氧杀菌能力强、无残留、能降解表皮残留农药，且可诱导果实产生抗病性，符合生产中有机葡萄贮藏保鲜的要求。目前臭氧技术已在美国等发达国家的水果采后贮藏上得到广泛应用，而我国对于臭氧在鲜食葡萄上的应用研究仍有较大的不足。国内外对于臭氧处理在葡萄贮藏保鲜上的应用研究多集中在极高浓度（2500～10000μL/L）下一次性处理，和极低浓度（0.1～0.3μL/L）持续熏蒸2个方向。

 

        前者处理浓度太高，安全性差，后者则操作繁琐，需较多的熏蒸设备和空间。低浓度的间隔性臭氧处理则兼顾两者优点，具有一定的安全性和相对持续性，其在葡萄贮藏上的有效性越来越受到关注。文中拟设置0℃和-1℃等2个贮藏处理温度，及2.5μL/L和5μL/L等2个臭氧熏蒸浓度，并设置空白对照组和保鲜剂对照组，以探索木纳格葡萄适宜的贮藏温度及臭氧熏蒸方案。

 

1  实验

1.1  材料

        采用木纳格葡萄，采摘于新疆阿图什市果园。经采摘、修剪后包装（8kg，内衬无纺布），5℃预冷12h，然后空运至天津滨海机场，当晚运至天津农学院冷库，第2天对葡萄进行修剪，剔除坏果、落粒后分装至小塑料筐，塑料筐内衬PE膜，每筐质量在2.5kg左右。实验用保鲜剂和PE膜由国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）提供，尺寸为85cm×70cm，厚度为0.05～0.06mm，孔径为15～20μm。保鲜剂成分为亚硫酸盐缓释剂，适用于巨峰、马奶和木纳格等品种葡萄的长期贮藏。实验所用试剂包括氢氧化钠标准溶液（0.1M）、酚酞指示剂、乙醇，所用试剂均为分析纯。

 

1.2  仪器及设备

仪器和设备：CA-10呼吸测定仪；SMY-2000色差仪；PAL-1手持式糖度计；FA1104电子天平；NK-10推拉力计。

 

1.3  实验设计和处理方法

        该实验共设计6个处理组，即在（0±0.3）℃和（-1±0.3）℃贮藏条件下的对照组，分别经2.5μL/L和5μL/L臭氧熏蒸处理，各处理组分别简写为0℃-CK，0℃-2.5μL/LO3，0℃-5μL/LO3；及-1℃-CK，-1℃-2.5μL/LO3和-1℃-5μL/LO3。木纳格葡萄分装后，在0℃环境下敞口预冷24h。预冷结束后，CK处理组直接封口，共30筐，平均放入0和-1℃库内贮藏。0℃-2.5μL/LO3和0℃-5μL/LO3处理组于0℃库内对应臭氧浓度下熏蒸；-1℃-2.5μL/LO3和-1℃-5μL/LO3处理组于-1℃库内对应臭氧浓度下熏蒸。熏蒸空间为1m3塑料帐，封帐后其接口处及底部均采用PE膜和透明胶带进行密封；由臭氧控制系统和浓度检测探头及臭氧发生器共同作用控制熏蒸环境中O3的浓度。熏蒸时，自臭氧浓度升至设定值开始计时；计时30min后关闭控制系统，放置1h后揭帐，将葡萄取出并扎口。臭氧组贮藏期间每14d熏蒸1次，每20d测定1次相关指标。

 

1.4  指标测定

1）呼吸强度。每次试验时，随机从修剪完毕的葡萄上剪下总质量约1kg的果穗，每个处理设3个平行试验。将果穗放入改装过的乐扣保鲜盒中（密封盖上固定着由橡胶塞密封的塑料管）于贮藏温度下密封2h，用1mL医用注射器抽取气体，每个平行试验抽取3针。抽取完毕后，称取果穗质量。用CA-10呼吸测定仪测量每针气体中CO2含量，记录对应的峰面积（记为S1）。每次试验时测量1次CO2含量，即密封保鲜盒时周围空气中CO2的含量，记录对应峰面积（记为S2）。

 

Q=（K(S1-S2)+b）*4500*c’/2m

 

        式中：Q为呼吸强度(以每小时每千克内CO2的质量计)；S1为样品峰面积；S2为空气峰面积；保鲜盒体积为4500mL；m为果穗质量（kg）；k为CO2标曲斜率；b为标曲截距；c'为一定温度下单位物质量浓度CO2的比浓度（mg/mL）。计算各平行穗轴的呼吸强度，求平均值为对应处理对应贮藏时间的呼吸强度。实验室采用CA-10二氧化碳测定仪，因为二氧化碳对果实有影响，所以该实验中以二氧化碳的含量表征呼吸强度。

2）可溶性固形物含量（SSC）。用手持式糖度仪测定可溶性固形物含量。

3）可滴定酸含量（TA）。采用氢氧化钠滴定法测定，计算公式参考李志文的方法。

4）果柄分离力。参考李珍等的实验方法。

5）表皮色差。在各果穗不同部位随机挑选颜色分布一致的果粒，用SMY-2000型色差仪测量果粒顶端颜色，记录L*值。

6）果梗褐变指数。参考王宁等的实验方法。

7）落粒率。参考王宁等的实验方法。

8）好果率。参考王宁等的实验方法。

 

1.5  数据处理

采用Microsoft Office excel2010进行数据处理，并用DPS7.0进行显著性分析。

 

2  结果与分析

2.1  冷藏条件下臭氧熏蒸对木纳格葡萄贮藏期间呼吸强度的影响

        呼吸强度是衡量水果物质消耗的重要指标之一。葡萄属于非跃变型果实，整个贮藏过程不会出现呼吸高峰。图1可知，贮藏前期，不同温度下CK处理组葡萄呼吸强度均呈现缓慢上升的趋势，贮藏至100d时，0CK℃处理组果实及-1CK℃处理果实的呼吸强度迅速上升，出现明显的呼吸峰值，原因可能与该阶段穗轴及果粒受微生物侵染影响而造成的呼吸异常，贮藏各时期-1CK℃处理组果实呼吸强度均低于0CK℃处理组，差异极显著（P<0.01）。不同温度臭氧处理果贮藏各阶段其呼吸强度均低于该温度下对照组。各阶段5μL/LO3组呼吸强度整体高于2.5μL/LO3处理组；贮藏各阶段，在-1℃下经2.5μL/LO3处理果实的呼吸强度在各处理中处于很低水平，低温降低了葡萄的呼吸水平，与5μL/LO3熏蒸相比，2.5μL/LO3熏蒸在抑制果实呼吸上的效果更显著。

2.2  冷藏条件下臭氧熏蒸对木纳格葡萄贮藏期SSC和TA的影响

        贮藏期间葡萄中可溶性固形物含量（SSC）和可滴定酸含量（TA）变化，涉及到机体中代谢消耗及积累两个进程，适宜的贮藏环境可减少有机物代谢，能保持较高的SSC和TA水平。图2可知，在0℃贮藏条件下，贮藏期间各处理组果实的SSC整体呈下降趋势；贮藏至120d时，CK、2.5μL/LO3、5μL/LO3处理葡萄其SSC分别为13.73%，15.53%，12.77%，与初始值（17.1%）相比均下降了20.81%，9.25%，25.32%，2.5μL/LO3处理组果实下降量极显著（P<0.01），低于其它处理组，很好地保持了果实的可溶性固形物。与0℃贮藏相比，-1℃条件下各处理组的SSC含量高于0℃环境对应处理组；贮藏期间各处理组的SSC呈现先缓慢下降，贮藏40～60d后又缓慢上升；贮藏末期，CK、2.5μL/LO3、5μL/LO3处理组葡萄其SSC分别为15.69%，16.89%，17.17%，贮藏各阶段不同处理间SSC的差异不显著。

       图3可知， 0℃条件下，对照组及臭氧处理组分别在40和60d达到高峰，之后其含量逐步下降。至贮藏120d时2.5μL/L和5μL/LO3处理组的可滴定酸含量分别为0.307%和0.295%，而贮藏期大部分时间（贮藏40，60，80d）5μL/LO3处理组的有机酸含量均高于其余各处理组。-1℃条件下，各处理组的TA含量上下波动较明显；贮藏结束时CK处理组TA含量与贮藏初始值相当；2.5和5μL/LO3处理组的TA含量差别不大，在0.296%左右，与CK处理组相比，明显降低了果实的TA水平。

        在0和-1℃条件下，2.5μL/L臭氧处理组在保持果实SSC方面优势明显。0℃时5μL/L及2.5μL/LO3处理组均很好地保持了果实的有机酸含量；-1℃下臭氧熏蒸在一定程度上加快了果实的有机酸消耗。

 

2.3  冷藏条件下臭氧熏蒸对木纳格葡萄贮藏期间果柄分离力的影响

        由图4可知，木纳格葡萄果柄分离力初始值为4.36N，0℃条件下，各处理果柄分离力在贮藏0～100d期间表现出一定程度的升高，该阶段各处理果柄分离力关系为2.5μL/LO3组>5μL/LO3组>CK组，2.5μL/LO3处理组的葡萄果柄分离力极显著（P<0.01）高于对照组。贮藏至120d时，对照组分离力（4.02N）降至初始值以下，5μL/LO3处理组分离力为4.34N，与初始值相当，而2.5μL/LO3处理果分离力达到4.80N，极显著高于对照组及5μL/LO3处理。

        在-1℃条件下各处理果柄分离力变化趋势与0℃时近似，即表现出先缓慢上升并于后期下降的趋势。差别在于，贮藏期间2个臭氧处理组果柄分离力均极显著高于对照组，另外，贮藏40～80d期间2.5μL/LO3组和5μL/LO3组其分离力差别不大，从100d开始5μL/LO3组表现出迅速下降的趋势，而2.5μL/LO3处理组下降较为平缓。贮藏期结束时，2.5μL/LO3组、5μL/LO3组及CK组果柄分离力分别为4.94，4.60，3.84N。

        不同浓度臭氧熏蒸能在一定程度上保持木纳格葡萄较高的果柄分离力，贮藏各时期均高于对照组；0℃和-1℃条件下，2.5μL/L臭氧熏蒸木纳格葡萄果柄分离力均为各处理组中很高，在-1℃时效果很佳。

 

2.4  冷藏条件下臭氧熏蒸对木纳格葡萄贮藏期间表皮L*值的影响

        色差体系中，L*值代表了所测样品的黑白度，即亮暗程度。L*高则样品表面鲜亮，L*值降低则光泽变差。图5可知，随着贮藏时间的延长，各处理组木纳格葡萄表皮L*均呈现逐渐下降的趋势。-1℃和0℃条件下，各处理组贮藏期间L*大小关系表现为2.5μL/LO3处理组>对照组>5μL/LO3处理组，但差异不显著（P>0.05）。贮藏期结束时，-1℃和0℃条件下CK、2.5μL/L和5μL/LO3处理组表皮L*值分别为38.58/37.97，38.85/38.62，38.54/37.83。可以看出较低温度在保持表皮色泽上优势明显，5μL/L臭氧熏蒸组的果实色泽较差，外观劣变明显。需要注意的是，2.5μL/L臭氧熏蒸木纳格葡萄其L*高于其它2组处理组，但其果肉却表现出一定程度的褐变，认为臭氧在保持果实表皮色泽时对果肉产生了一定的伤害。

 

2.5  冷藏条件下臭氧熏蒸对木纳格葡萄贮藏期间果梗褐变的影响

        果梗褐变指数表征了木纳格葡萄贮藏期间果梗发生褐变的比例及程度。图6可知，贮藏期间各处理果梗褐变指数呈现逐渐增高的趋势。0℃条件下，贮藏期开始至贮藏60d后，各处理组间果梗褐变指数差异不大；从贮藏80d开始，臭氧熏蒸组果梗褐变指数明显增大，各时期（80，100，120d）臭氧组果梗褐变指数极显著（P<0.01）高于对照组；整个贮藏期间5μL/LO3处理组果实的褐变指数略高于2.5μL/LO3处理组，差异不显著。-1℃环境下，贮藏期间各处理果梗褐变指数关系表现为5μL/LO3处理组>2.5μL/LO3处理组>CK处理组，各时期处理组间差异显著（P<0.05）。贮藏至120d，各处理间褐变指数关系为-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。

        低温贮藏降低了果梗的呼吸强度，减少了果梗褐变的发生。贮藏期间定期的臭氧熏蒸则增加了果梗的蒸腾失水作用，同时臭氧熏蒸在一定程度上对葡萄果梗造成了伤害，高浓度、低温环境下的间隔性臭氧处理更加增加了木纳格葡萄果梗褐变发生的可能性。

 

2.6  冷藏条件下臭氧熏蒸对木纳格葡萄贮藏期间落粒率的影响

        葡萄在采后贮藏、运输过程中，由于自身衰老及外界环境（搬运、运输）的影响，果粒会不可避免地发生脱落。木纳格葡萄落粒多发生在果柄与果粒连接处，一定情况下果梗干褐严重时，果梗与果柄连接处亦会发生断裂而造成落粒。图7可知，随着贮藏时间的延长，各处理组落粒率呈逐渐上升趋势。在0℃下，CK处理组在贮藏至80d时落粒率上升程度明显增大（上升了14%），上升幅度达到70%；果柄与果蒂连接处由于灰霉侵染造成果粒松动，落粒率因而上升明显。整个贮藏期间臭氧熏蒸组落粒率极显著低于对照组（P<0.01）；5μL/LO3熏蒸组落粒率略高于2.5μL/LO3熏蒸组，差异不显著。整体来看，-1℃温度下果实落粒情况低于0℃环境下各对应处理组。整个贮藏期间O3熏蒸组落粒率极显著低于对照组（P<0.01）；5μL/LO3熏蒸葡萄在贮藏后期表现出较高的落粒率增长：贮藏100d及120d落粒率显著高于（P<0.05）2.5μL/LO3熏蒸组。贮藏末期各处理落粒率大小关系为0℃ CK>-1℃CK>-1℃+5μL/L O3>0℃+5μL/ O3>0℃+2.5μL/L O3>-1℃+2.5μL/LO3。低温结合2.5μL/LO3熏蒸，能很好地降低木纳格葡萄贮藏期间落粒发生。

2.7  冷藏条件下臭氧熏蒸对木纳格葡萄贮藏好果率的影响

        贮藏期结束，各处理好果率。-1℃各处理组好果率高于0℃各对应处理组，见图8，同一贮藏温度下各处理间好果率大小关系为：2.5μL/LO3处理组>5μL/LO3处理组。-1℃温度下采用2.5μL/LO3间隔性处理很好地保持了木纳格葡萄的好果率，贮藏末期好果率为88.79%，极显著（P<0.01）高于对照组，显著（P<0.05）高于其它臭氧处理。

 

3  讨论

        臭氧的起始毒性浓度为0.3μL/L，其时间加权平均阈限值（TLV-TWA），即操作人员在8h工作日内可持续所处的环境O3浓度为0.1μL/L，因此将O3应用于木纳格葡萄采后贮藏时应兼顾保鲜效果与安全性。该试验在2种低温条件下研究较低浓度的2.5μL/L和5μL/LO3熏蒸对木纳格葡萄贮藏效果的影响，旨在为安全、高效的木纳格葡萄O3贮藏提供理论依据。

        影响臭氧保鲜效果的因素包括处理温度、臭氧浓度及处理时间。一般环境温度低时，臭氧降解速率慢、有效时间长，保鲜效果好；一定环境温度及浓度范围内，臭氧浓度越高、处理时间越长，其杀菌效果越好、诱导抗病性越强。在该试验中，-1℃臭氧处理组表现出相对0℃处理组较好的品质、较高的好果率；在熏蒸温度、间隔一致的情况下，与2.5μL/LO3熏蒸组相比，高浓度的5μL/LO3处理其果梗褐变指数和落粒率较高，表皮L*值低、果肉出现一定程度褐变。在未出现冷害的条件下，果实贮藏温度越低其保鲜效果越好。-1℃温度下，对照处理木纳格葡萄并未表现出冷害特征；同时该处理温度下，各O3处理均表现出较0℃时更高的好果率，O3杀菌效果明显。可以判定木纳格葡萄贮藏下限温度在-1℃或以下，同时该温度下O3杀菌能力亦较好。

 

4  结语

        与0℃贮藏各处理相比，-1℃条件下相应处理均表现出较好的品质（高SSC、TA和果柄分离力），腐烂率和落粒率较低，贮藏末期果实好果率高。-1℃为木纳格葡萄较适宜的贮藏温度。同一贮藏温度下，5μL/LO3熏蒸木纳格葡萄表现出较低的腐烂率，而2.5μL/LO3熏蒸则在保持果实品质，避免劣变和伤害发生，及保证贮藏结束高好果率方面优势明显。2.5μL/LO3间隔熏蒸为木纳格葡萄较适宜的臭氧熏蒸方法。综合比较知，采用-1℃-2.5μL/LO3熏蒸处理的木纳格葡萄，其贮藏期间呼吸强度弱，很好地保持了果实SSC和TA；贮藏各时期果实腐烂率、落粒率低，贮藏结束具有很高的好果率。-1℃-2.5μL/LO3间隔性熏蒸，为木纳格葡萄较适宜的采后O3处理方案。

 

蒲婉璐1，李萍1，邓冰1，樊晓岚1，闫师杰1,2

 

（1.天津农学院；2.天津市农副产品深加工技术工程中心）