一氧化氮(NO)減壓熏蒸對(duì)葡萄采后品質(zhì)的影響

閆波雯，魏 佳，張 政，吳忠紅，吳 斌

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830052；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工研究所，烏魯木齊 830091)

0 引 言

【研究意義】葡萄已成為我國(guó)繼蘋(píng)果、柑橘和梨之后的第四大水果。新疆作為我國(guó)最大的葡萄產(chǎn)區(qū)，2016年產(chǎn)量達(dá)到267.6×104t左右，位居全國(guó)第一[1]。新疆鮮食葡萄分區(qū)域化發(fā)展，北疆以紅提、巨峰和克瑞森等品種為主；南疆以和田紅、木納格等品種為主[2]。與其它品種相比，紅提葡萄具有耐貯運(yùn)等特點(diǎn)，已成為市場(chǎng)上流通量最大的鮮食葡萄品種[3]。紅提葡萄采后貯藏過(guò)程中，易受到霉菌的侵害，導(dǎo)致采后病害發(fā)生，影響果實(shí)品質(zhì)[4]。目前，商業(yè)化的葡萄貯藏主要采用二氧化硫(SO2)保鮮劑，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中SO2的使用不當(dāng)，會(huì)造成果皮漂白、果實(shí)落粒、裂果和SO2含量超標(biāo)等問(wèn)題，致使葡萄失去原有風(fēng)味，并存在食品安全風(fēng)險(xiǎn)[5]。減少和降低SO2使用是鮮食葡萄保鮮技術(shù)的研究方向之一?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近些年，國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究了減壓處理后草莓、楊梅等果實(shí)的衰老軟化規(guī)律及對(duì)果實(shí)細(xì)胞膜傷害生理的影響，發(fā)現(xiàn)減壓處理可以更有效的延緩果蔬組織細(xì)胞衰老[7,8]。一氧化氮(NO)作為一種植物信號(hào)分子，可以調(diào)節(jié)果實(shí)采后生理代謝、延緩轉(zhuǎn)色、減少冷害和提高抗病性[9-11]。已有研究表明[12]，NO減壓處理可延緩富士蘋(píng)果可溶性固形物的降低，抑制果實(shí)乙烯釋放量，降低其呼吸強(qiáng)度，延緩丙二醛含量的升高，提高其過(guò)氧化物酶活性，改善其貯藏品質(zhì)?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】NO熏蒸或減壓處理對(duì)于果蔬采后有一定的保鮮作用，以延長(zhǎng)果蔬的貯藏期，前期研究發(fā)現(xiàn)，NO處理可以通過(guò)減少氧化損傷維持葡萄采后品質(zhì)[11]。NO結(jié)合減壓處理保鮮果蔬的研究鮮有報(bào)道。研究減壓熏蒸技術(shù)對(duì)鮮食葡萄采后貯藏品質(zhì)的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】采用氣體減壓熏蒸技術(shù)，促進(jìn)NO與果實(shí)接觸更充分，提高熏蒸保鮮效果。以紅提葡萄為材料，利用NO減壓熏蒸的方法，研究減壓熏蒸對(duì)葡萄采后品質(zhì)的影響，為氣體減壓熏蒸技術(shù)在鮮食葡萄保鮮方面的研究應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 紅提葡萄

紅提葡萄材料采自新疆昌吉市葡萄種植園，采后即運(yùn)往新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院冷庫(kù)，在(0±2)℃條件下預(yù)冷24 h。挑選大小成熟度均一、無(wú)機(jī)械損傷、無(wú)病蟲(chóng)害的果實(shí)。初始硬度為(11.89±0.14 )N，可溶性固形物(Soluble solids content，SSC)含量為(19.16±0.07)%。

減壓熏蒸處理?xiàng)l件分別為：(1)壓力：70、80、90 kPa；(2)NO濃度：10、30、50、70、90 μL/L；(1)(2)分別組合共15種處理?xiàng)l件。減壓熏蒸裝置安裝在(0±2)℃冷庫(kù)中，相對(duì)濕度控制在90%～93%，根據(jù)試驗(yàn)需要設(shè)計(jì)不同真空度和NO濃度。減壓熏蒸過(guò)程中，風(fēng)扇呈開(kāi)啟狀態(tài)，NO氣體充滿裝置，氣體與試材充分接觸，熏蒸時(shí)間為1 h。表1

1.1.2 設(shè)備及儀器

JY2002電子天平上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；GY-4硬度計(jì)愛(ài)德堡儀器有限公司；PAL-1數(shù)顯折射儀日本Atago公司；Centrifge 5810 R型高速冷凍離心機(jī)德國(guó)Eppendorf公司。圖1

圖1 減壓熏蒸裝置示意Fig.1 Vacuum fumigation device diagram

1.1.3 主要試劑

氫氧化鈉、2,6-二氯酚靛酚、酚酞、乙酸、乙酸鈉、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、過(guò)氧化氫天津市福晨化學(xué)試劑廠；草酸上海冠戈實(shí)業(yè)有限公司；抗壞血酸天津市北辰方正試劑廠；愈創(chuàng)木酚天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；(以上試劑均為分析純)。NO標(biāo)準(zhǔn)氣體(氣體純度為99.99%) 烏魯木齊鑫天意(特種氣體)有限公司。

1.2 方 法

試驗(yàn)設(shè)計(jì)以下4個(gè)處理：①CK：無(wú)處理；② T1：30 μL/L NO處理；③ T2：70 kPa；④ T3：70 kPa+30 μL/L NO處理。置于1 kg PE包裝盒(21×14×8)cm貯存，上下有均勻孔洞(直徑5 mm)并墊有吸水紙，20盒/處理，(0±2)℃減壓熏蒸處理1 h后并置于(0±2)℃條件下貯藏。每處理重復(fù)3次，每隔20 d取樣測(cè)定，取平均值。

采用稱重法[13]來(lái)測(cè)定葡萄的失重率、落粒率、腐爛率，計(jì)算公式如下：

果實(shí)硬度采用GY-4型果實(shí)硬度計(jì)測(cè)定[14]?？扇苄怨绦挝?soluble solids content，SSC)用PAL-1數(shù)顯糖度計(jì)測(cè)定[13]?？傻味ㄋ?titra
Table acidity, TA)含量采用酸堿滴定法[14]。抗壞血酸(ascorbic acid，AsA)采用2,6-二氯靛酚法[14]。過(guò)氧化物酶(peroxidase, POD)采用愈創(chuàng)木酚比色法[14]，酶活性以U/g表示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Sigma Plot 12.5軟件作圖，SPSS 19.5進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析分析(ANOVA)并利用Duncan法進(jìn)行均值比較。P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 NO減壓熏蒸對(duì)葡萄貯藏的影響

研究表明,70 kPa+30 μL/L NO處理能夠顯著延緩果實(shí)的失重、落粒和腐爛現(xiàn)象的發(fā)生，熏蒸效果顯著優(yōu)于其它處理組(P<0.05)。圖2

注：不同字母表示差異顯著(P<0.05)

Note: different letters indicate significant difference (P< 0.05)

圖2 NO減壓熏蒸下紅提葡萄貯藏第100 d品質(zhì)指標(biāo)變化
Fig.2 Effects of NO fumigation with hypobaric treatment on quality of Red Globe grapes at 100 day

2.2 NO減壓熏蒸對(duì)葡萄采后失重率、落粒率、腐爛率的影響

研究表明,貯藏第20 d果實(shí)均出現(xiàn)失重，第40 d果實(shí)均出現(xiàn)落粒、腐爛現(xiàn)象。果實(shí)的落粒率隨貯期的延長(zhǎng)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。貯期第100 d，果實(shí)的失重率達(dá)到(4.19±0.01)%，顯著小于CK、T1及T2處理(P<0.05)；T3處理果實(shí)的落粒率達(dá)(7.27±0.81)%，分別比CK、T1和T2低51.63%、5.21%和29.62%，差異顯著(P>0.05)。試驗(yàn)中，貯藏第100 d，果實(shí)的腐爛率：T30.05)。70 kPa+30 μL/L NO處理可以抑制紅提葡萄失重率、落粒率和腐爛率的上升。圖3

注：同一貯藏時(shí)間不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同

Note: different letters indicate significant difference (P< 0.05),the same as below

圖3 不同處理方式下紅提葡萄失重率、落粒率、腐爛率變化
Fig.3 Effects of different treatments on weight loss, berry shatter and decay incidence of Red Globe Table grapes

2.3 NO減壓熏蒸對(duì)果實(shí)硬度的影響

研究表明,貯藏前期硬度下降和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗較快；后期，硬度下降趨勢(shì)平緩，貯藏期間T3處理果實(shí)的硬度顯著高于其它處理組(P<0.05)，100 d時(shí)CK、T1、T2、T3處理果實(shí)硬度分別為(7.98±0.19)、 (8.95±0.22)、 (8.69±0.09)和(9.37±0.08 )N，70 kPa+30 μL/L NO能夠很好的抑制紅提葡萄軟化，提高果肉的抗壓能力。圖4

圖4 不同處理方式下紅提葡萄硬度變化
Fig.4 Effects of different treatments on firmness of Red Globe Table grapes

2.4 NO減壓熏蒸對(duì)SSC含量的影響

研究表明,不同處理方式下果實(shí)的SSC含量均呈下降趨勢(shì)，T3處理果實(shí)的SSC含量始終處于較高水平，前20 d，T2處理果實(shí)的SSC含量下降速度最快，100 d時(shí)SSC含量：T3>T1>T2>CK，分別為(17.19±0.12)%、(17.19±0.05)%、(16.76±0.06)%、(16.53±0.06)%，T1、T2、T3的SSC含量顯著高于CK(P<0.05)，T1和T3無(wú)明顯差異(P>0.05)。圖5

2.5 NO減壓熏蒸對(duì)TA含量的影響

研究表明,T1處理過(guò)時(shí)的TA含量始終下降緩慢，第100 d果實(shí)的 TA含量：T3>T1>T2>CK，分別為(0.44±0.01)%、(0.41±0.01)%、(0.31±0.01)%、(0.29±0.01)%，處理之間差異顯著(P<0.05)。70 kPa+30 μL/L NO處理對(duì)果實(shí)中TA含量有較高的保留率，保留率達(dá)87.76%。圖6

圖5 不同處理方式下紅提葡萄SSC含量變化
Fig.5 Effects of different treatments on SSC of Red Globe Table grapes

圖6 不同處理方式下紅提葡萄TA含量變化
Fig.6 Effects of different treatments on TA of Red Globe Table grapes

2.6 NO減壓熏蒸對(duì)AsA含量的影響

研究表明,不同處理方式對(duì)果實(shí)中AsA含量的影響整體呈先上升在下降趨勢(shì)。NO減壓熏蒸能夠提高果實(shí)中AsA的穩(wěn)定性，維持活性氧代謝平衡，貯藏第40 d果實(shí)的AsA含量達(dá)到峰值，在100 d時(shí)AsA含量：T3>T1>T2>CK，分別為(10.56±0.30) mg/100 g、(9.48±0.07) mg/100 g、(7.11±0.12) mg/100 g、(6.82±0.12) mg/100 g，T3比CK高3.74 mg/100 g，差異顯著(P<0.05)。70 kPa+30 μL/L NO處理對(duì)果實(shí)中AsA含量有較好的保存作用。圖7

圖7 不同處理方式下紅提葡萄ASA含量變化
Fig.7 Effects of different treatments on AsA of ‘Red Globe’ Table grapes

2.7 NO減壓熏蒸對(duì)過(guò)氧化物酶(POD)活性的影響

研究表明,T1、T2、T3處理能夠延緩POD活性高峰的出現(xiàn)，并在貯藏后期保持在較高水平，下降緩慢。第100 d，70 kPa+30 μL/L NO處理仍將果實(shí)POD活性維持在(588.18±5.02)U/g，延緩果實(shí)的氧化衰老。圖8

圖8 不同處理方式下紅提葡萄POD活性變化
Fig.8 Effects of different treatments on POD activity of ‘Red Globe’Table grapes

2.8 不同指標(biāo)間相關(guān)性

研究表明,硬度、SSC、TA、AsA及POD活性之間呈極顯著正相關(guān)。硬度與SSC之間相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.827，硬度與TA之間的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.973。表1

表1 不同指標(biāo)間相關(guān)性
Table 1 Correlation analysis between the different indicators

硬度(firmness)SSC(soluble solid content)TA(titratable acidity)AsA(ascorbic acid)POD活性(peroxidase activity)硬度(firmness)1.000SSC(soluble solid content)0.827??1.000TA(titratable acidity)0.973??0.792??1.000AsA(ascorbic acid)0.647??0.625??0.701??1.000POD活性(peroxidase activity)0.686??0.397??0.746??0.727??1.000

注：**. 在0.01水平上顯著相關(guān)；*. 在0.05水平上顯著相關(guān)

Note:**. Significantly correlated at 0.01 level;*. Significantly correlated at the 0.05 level

3 討 論

葡萄在貯藏過(guò)程中，隨著貯期的延長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷損失，果刷對(duì)果粒的束縛能力不斷減小，造成果粒脫落[15]；果實(shí)和果梗受到霉菌侵染，造成果實(shí)腐爛變質(zhì)[16]。通過(guò)比較貯期第100 d葡萄果實(shí)失重率、落粒率和腐爛率的變化，發(fā)現(xiàn)NO濃度和真空度過(guò)高過(guò)低都達(dá)不到保鮮的目的：NO濃度過(guò)低-真空度過(guò)高、NO濃度和真空度過(guò)低處理效果不明顯；NO濃度和真空度過(guò)高則顯示出NO的毒性，對(duì)果實(shí)有輕微的毒害作用，導(dǎo)致果實(shí)的失重、落粒和腐爛現(xiàn)象的發(fā)生，甚至?xí)涌旃麑?shí)的腐爛變質(zhì)。70 kPa+30 μL/L NO處理能夠顯著延緩果實(shí)的失重、落粒和腐爛現(xiàn)象的發(fā)生，保鮮效果顯著優(yōu)于其它處理組(P<0.05)。隨著貯藏天數(shù)的延長(zhǎng)，葡萄果實(shí)的失重率、落粒率和腐爛率均呈增加趨勢(shì)，葡萄的軟化伴隨著果實(shí)失重率的增加[17]。NO減壓熏蒸處理的果實(shí)落粒率低于其它處理組，可能由于在脫落酸(Abscisic acid，ABA)信號(hào)系統(tǒng)中，NO通過(guò)調(diào)控H2促進(jìn)氣孔關(guān)閉[18]，減弱果刷的呼吸作用，降低果實(shí)的落粒率。有研究表明，NO可以抑制番茄病原菌的生長(zhǎng)，提高果實(shí)的抗病性[19]。NO減壓熏蒸處理的果實(shí)失重率與腐爛率也低于其它處理，與王倩等[19]研究結(jié)果相似，果實(shí)腐爛率的減少可能與NO在植物中的生理作用相關(guān)。

隨著貯期的延長(zhǎng)和呼吸消耗的加劇，水分流失速率加快，失重率上升，果實(shí)硬度明顯下降。果實(shí)的硬度在貯藏期間呈下降趨勢(shì)，其原因是中膠層細(xì)胞之間的原果膠在原果膠酶和多聚半乳糖醛酸酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)楣z和果膠酸，果膠再進(jìn)一步變成小分子的糖以至細(xì)胞分離，引起果實(shí)組織變軟[20]。硬度的下降可能與失重率的上升有關(guān)，在巨峰葡萄的采后貯藏品質(zhì)研究中[21]，發(fā)現(xiàn)硬度的下降伴隨著失重率的上升，試驗(yàn)也得出同樣的結(jié)果。NO延緩硬度的下降可能還與抑制果實(shí)的失重率有關(guān)。果實(shí)采后仍是具有生命的個(gè)體，果實(shí)中的細(xì)胞進(jìn)行著各種生命代謝活動(dòng)，代謝的重要底物就是SSC，果實(shí)中的SSC含量能直接反應(yīng)果蔬的成熟程度和品質(zhì)狀況，是果實(shí)甜味的重要來(lái)源和貯藏物質(zhì)。在逆境脅迫或衰老過(guò)程中，植物細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和清除平衡受到破壞，脂膜過(guò)氧化而導(dǎo)致膜系統(tǒng)傷害[22]，使細(xì)胞膜透性增大，細(xì)胞內(nèi)的糖分外滲，導(dǎo)致糖含量減少。而NO減壓熏蒸可能具有保護(hù)果實(shí)膜系統(tǒng)的功能，這與外源NO保護(hù)植物免受氧化脅迫的作用相似[23]，SSC含量變化與湯普森無(wú)核葡萄采后的SSC變化研究相似[24]。

NO減壓處理對(duì)TA有較高的保留率，這與外源NO在番茄[25]、碭山酥梨[26]的研究結(jié)果相似，NO減壓熏蒸可以更好的保護(hù)果實(shí)細(xì)胞成分，維持果實(shí)的感官品質(zhì)；這也與在樹(shù)莓[27]和獼猴桃[28]中的研究結(jié)果相似。AsA是具有VC活性的主要化合物，是一種天然的抗氧化劑，這種化合物與檸檬酸、蘋(píng)果酸和酒石酸結(jié)合在一起，有助于提高果實(shí)風(fēng)味特性。同時(shí)也是果實(shí)體內(nèi)的非酶類自由基清除劑，能有效的清除活性氧，提高果實(shí)的抗性，對(duì)延緩果實(shí)后熟軟化有一定效果[12,29]。葡萄果實(shí)的AsA含量是評(píng)價(jià)果實(shí)質(zhì)量的重要指標(biāo)，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，AsA有一個(gè)積累的過(guò)程，隨后又被降解，這與前期研究NO對(duì)木納格葡萄AsA含量研究結(jié)果相似[14]。POD是植物在抵抗病原菌侵染中重要的抗性相關(guān)酶，POD保持在較高的活性水平上，有利于葡萄果實(shí)增強(qiáng)對(duì)外源病菌侵害的抵抗力。NO在植物組織中調(diào)節(jié)激素、損傷和防御反應(yīng)[30]，其內(nèi)源性水平在未成熟的植物組織中高于成熟的躍變型組織和成熟的非躍變型組織[31]，因此，外源NO的施加有助于果實(shí)采后防御反應(yīng)的加強(qiáng)。處理組延遲了POD活性高峰的出現(xiàn)，這與木納格葡萄采后POD活性的研究有所不同[32]，NO間歇熏蒸使葡萄POD酶活性貯藏前期增長(zhǎng)較慢，達(dá)到峰值后迅速下降，而試驗(yàn)中，POD酶活性在貯藏過(guò)程中增長(zhǎng)迅速，下降緩慢，可能由于減壓的作用，導(dǎo)致貯藏前期POD活性增長(zhǎng)迅速，維持在較高水平。

生物體內(nèi)存在大量基因連鎖和一因多效現(xiàn)象，使生物性狀間存在不同程度相關(guān)性。由相關(guān)分析可知性狀間交互關(guān)系復(fù)雜，既相輔相成，又相互制約，硬度、SSC、TA、AsA和POD活性與果實(shí)貯藏品質(zhì)密切相關(guān)，在葡萄貯藏保鮮中應(yīng)充分考慮綜合性狀，提高正效應(yīng)，降低負(fù)效應(yīng)，改善貯藏環(huán)境，直接選擇與間接選擇相結(jié)合，提高果實(shí)的保鮮效率。

4 結(jié) 論

在(0±2)℃的貯藏條件下，采用70 kPa+30 μL/L NO熏蒸處理紅提葡萄能顯著抑制葡萄失重率、落粒率、腐爛率的增加，控制果肉的軟化程度和水分的流失，貯期100 d時(shí)將紅提葡萄的失重率、落粒率、腐爛率分別降低了55.47%、51.63%、50.26%；有效延緩硬度、SSC、AsA含量的下降，提高POD活性，較好的維持葡萄果實(shí)貯藏品質(zhì)，延緩果實(shí)腐敗變質(zhì)，NO減壓熏蒸技術(shù)大大減少了NO熏蒸劑量，比僅用NO處理的熏蒸劑量降低了10倍[11]。