臭氧精準(zhǔn)處理對(duì)‘巨峰’葡萄保鮮性能的影響

董成虎，李益，賈思曈，黃建全，鄭學(xué)偉，張鶴，陳存坤，張娜*

（1. 天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工技術(shù)研究所/國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心（天津）/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/天津市農(nóng)產(chǎn)品采后生理與貯藏保鮮重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300384；2. 臨高縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，海南臨高 571800；3. 天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津 300392；4. 天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院林業(yè)果樹(shù)研究所，天津 300384；5. 天津市興有果蔬種植專(zhuān)業(yè)合作社，天津 301700）

‘巨峰’葡萄是我國(guó)廣泛種植的重要經(jīng)濟(jì)作物之一，口感酸甜，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，深受消費(fèi)者喜愛(ài)[1]?！薹濉咸言诓珊筚A運(yùn)過(guò)程中，極易被灰霉菌侵染而腐爛，傳統(tǒng)的貯運(yùn)保鮮方式主要采用SO2緩釋保鮮劑進(jìn)行抑菌，但該類(lèi)型保鮮劑易對(duì)果實(shí)產(chǎn)生漂白作用，且果皮中常有硫殘留，影響商品外觀及口感，并帶來(lái)安全隱患[2-3]。近年來(lái)，為提高葡萄貯藏品質(zhì)，科研人員對(duì)采后葡萄在降硫和非硫保鮮方面做了大量工作，如采用冰溫保鮮、氣調(diào)貯藏、臭氧保鮮等[4-6]，已取得了顯著效果。

臭氧是一種具有強(qiáng)氧化性的氣體，其殺菌能力極強(qiáng)[7-8]。近年來(lái)，臭氧作為一種廣譜、高效、安全的殺菌保鮮劑，在果蔬采后保鮮中逐步被推廣應(yīng)用[9]。臭氧保鮮作為一種新型綠色保鮮技術(shù)，具有易降解、無(wú)殘留的特點(diǎn)[10]，但在推廣過(guò)程中存在操作不規(guī)范、重復(fù)性差、處理濃度不易定量等問(wèn)題，從而制約了其應(yīng)用[11-13]。本文以‘巨峰’葡萄為試材，采用臭氧精準(zhǔn)控制裝置，實(shí)現(xiàn)臭氧處理濃度和處理時(shí)間的精準(zhǔn)控制，通過(guò)相關(guān)理化指標(biāo)檢測(cè)，分析臭氧處理濃度和時(shí)間因素的作用規(guī)律，為臭氧保鮮葡萄推廣應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及處理方法

當(dāng)天采摘的‘巨峰’葡萄運(yùn)回國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心（天津）后進(jìn)行挑選，將色澤均勻、大小一致、無(wú)病蟲(chóng)害、無(wú)機(jī)械損傷的果穗作為試驗(yàn)樣品。臭氧處理在常溫（28±2 ℃）下進(jìn)行，處理濃度分別為：1#處理6.42 mg·m-3；2#處理12.84 mg·m-3；3#處理19.26 mg·m-3；4#處理25.68 mg·m-3；CK為對(duì)照組不進(jìn)行處理。每個(gè)臭氧處理組隨機(jī)分為5個(gè)小組，每一小組含8筐葡萄，每筐葡萄5 kg。試材置于氣帳中進(jìn)行臭氧處理，接通臭氧精準(zhǔn)控制裝置，當(dāng)濃度到達(dá)設(shè)定值時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，處理時(shí)間分別為0、2、4、6、8 h，然后移去氣帳。處理結(jié)束后立即取樣，測(cè)定呼吸強(qiáng)度、乙烯濃度、酶活等指標(biāo)，取樣時(shí)間記作0 d；在進(jìn)行貨架期取樣時(shí)，取樣時(shí)間為1、2、3、4 d。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

臭氧精準(zhǔn)控制裝置為國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心（天津）自研，其工作原理為臭氧檢測(cè)探頭檢測(cè)空間內(nèi)臭氧濃度，然后將檢測(cè)到的濃度值轉(zhuǎn)為電信號(hào)傳送到控制中心?？刂浦行母鶕?jù)濃度設(shè)定值進(jìn)行判斷，如達(dá)到設(shè)定值，則停止臭氧發(fā)生器工作；反之，若未達(dá)到設(shè)定值，則啟動(dòng)臭氧發(fā)生器工作。

1.2.1 主要儀器

臭氧精準(zhǔn)控制裝置（自主研制）來(lái)自國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)研究中心（天津）；FA1004上皿電子天平：上海精品天平；HR/T20M數(shù)顯恒溫水浴鍋：湖南赫西儀器裝備有限公司；UV-5500PC紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)：上海元析儀器有限公司；DW-WG13超低溫冷凍儲(chǔ)存箱：中科美菱；DHP-2042BS恒溫培養(yǎng)箱：美國(guó)賽默飛世爾科技公司；CA-10呼吸代謝測(cè)定儀：美國(guó)Stable systems儀器公司；臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)：德國(guó)Eppendorf公司；GC-14C氣相色譜儀：日本島津公司；艾德堡數(shù)顯拉力計(jì)HP-50：樂(lè)清市艾德堡儀器有限公司。

1.2.2 主要試劑

營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基（NA）：生工生物工程（上海）股份有限公司；POD試劑盒：南京建成生物工程研究所。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 呼吸強(qiáng)度的測(cè)定

將Chen等[14]的方法稍加修改后進(jìn)行葡萄呼吸強(qiáng)度的測(cè)定。將1 kg葡萄放在密封罐中，靜置悶氣時(shí)間為2 h，每個(gè)處理組進(jìn)行3次平行測(cè)定，取平均值，單位為mg·(kg·h)-1。

1.3.2 乙烯生成速率的測(cè)定

將賈思曈等[15]的方法稍加修改后進(jìn)行葡萄乙烯生成速率的測(cè)定。采用GC-14C型氣相色譜儀進(jìn)行乙烯釋放量的測(cè)定，每次測(cè)量3組平行數(shù)據(jù)，取平均值，單位為mg·(kg·h)-1。

1.3.3 菌落總數(shù)的測(cè)定

將Hu等[16]的方法稍加修改后進(jìn)行葡萄菌落總數(shù)的測(cè)定。每次取100 g葡萄置于150 mL無(wú)菌生理鹽水中，并放在搖床上震蕩45 min，后吸取2 mL液體進(jìn)行10倍稀釋?zhuān)⒆魈荻认♂專(zhuān)缓髮⑾♂屢杭拥脚囵B(yǎng)皿上進(jìn)行恒溫（36 ℃）恒濕培養(yǎng)48 h。單位為cfu·g-1。

1.3.4 果柄拉力的測(cè)定

葡萄果柄拉力的測(cè)量采用王鵬等[17]的方法并稍加修改。每個(gè)處理均選取30粒葡萄進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果取平均值，單位為N。

1.3.5 多酚氧化酶（PPO）和過(guò)氧化物酶（POD）酶活的測(cè)定

葡萄中PPO和POD酶活的測(cè)定采用酶活試劑盒進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)處理組進(jìn)行3次平行測(cè)定，取平均值，單位為U·g-1。

1.3.6 落粒率的測(cè)定

將孫思勝等[18]的方法稍加修改后進(jìn)行葡萄落粒率的測(cè)定。每次取樣時(shí)觀察并計(jì)數(shù)葡萄落粒情況，每個(gè)處理組進(jìn)行3次平行測(cè)定，取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與圖形分析

采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Origin 2021軟件進(jìn)行作圖及統(tǒng)計(jì)分析，用ANOVE分析數(shù)據(jù)的差異顯著性，置信水平P＜0.05。試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)均為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（SD）表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度臭氧處理對(duì)葡萄呼吸強(qiáng)度的影響

如圖1所示，不同濃度臭氧處理會(huì)對(duì)‘巨峰’葡萄的呼吸強(qiáng)度產(chǎn)生影響。由圖1中可見(jiàn)，1#處理、2#處理組對(duì)葡萄的呼吸強(qiáng)度整體呈抑制趨勢(shì)，3#處理和4#處理對(duì)葡萄的呼吸強(qiáng)度具有促進(jìn)作用。其中處理6 h，1#處理組的呼吸強(qiáng)度顯著低于CK組。3#處理、4#處理組對(duì)葡萄的呼吸強(qiáng)度呈促進(jìn)趨勢(shì)，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，促進(jìn)效果呈先強(qiáng)后弱趨勢(shì)，4 h時(shí)2個(gè)處理組呼吸強(qiáng)度均達(dá)到最高值，且顯著高于CK組。由此可知，較低濃度的臭氧處理可以抑制葡萄呼吸強(qiáng)度的升高，較高濃度臭氧處理對(duì)葡萄呼吸強(qiáng)度具有促進(jìn)作用。

圖1 不同臭氧處理對(duì)‘巨峰’葡萄呼吸強(qiáng)度的影響Figure 1 Effect of different ozone treatments on respiratory intensity of 'Kyoho' grape

2.2 不同臭氧處理對(duì)葡萄乙烯生成速率的影響

由圖2可知，與CK組相比，不同濃度和不同時(shí)間的臭氧處理均顯著促進(jìn)了乙烯釋放，表明臭氧能促進(jìn)果實(shí)的乙烯生成速率；4 h內(nèi)4#處理乙烯生成速率顯著高于其他處理組；處理時(shí)間為6、8 h時(shí)，1#處理組的乙烯生成速率最高，與其他處理組呈顯著性差異。

圖2 不同臭氧處理對(duì)‘巨峰’葡萄乙烯生成速率的影響Figure 2 Effect of different ozone treatments on ethylene production rate of 'Kyoho' grape

2.3 不同臭氧處理對(duì)葡萄菌落總數(shù)的影響

如圖3所示，臭氧處理能夠抑制‘巨峰’葡萄果實(shí)表面的微生物生長(zhǎng)，具有較強(qiáng)的抑菌效果。在處理的前4 h時(shí)，4組處理的抑菌率大小依次為1#處理組＞2#處理組＞3#處理組＞4#處理組，且1#處理組和2#處理組菌落總數(shù)顯著低于3#和4#處理組；在后面的6 h和8 h時(shí)，3#處理組菌落總數(shù)顯著高于其他處理組。

圖3 不同臭氧處理對(duì)‘巨峰’葡萄菌落總數(shù)的影響Figure 3 Effect of differen tozone treatments on the total number of colonies of 'Kyoho' grape

2.4 不同臭氧處理對(duì)葡萄果柄拉力的影響

由圖4所示，果柄耐拉力值的大小與臭氧處理的濃度高低和時(shí)間長(zhǎng)短都相關(guān)。在2 h時(shí)，3#處理組果梗拉力顯著高于另外3個(gè)處理組；在4 h時(shí)，1#處理組和3#處理組的果柄拉力顯著高于另外兩個(gè)處理組；而在6 h和8 h時(shí)，2#處理組與3#處理組果柄拉力存在顯著性差異；且在處理8 h時(shí)，3#處理組果柄拉力顯著高于其他處理組。

圖4 不同臭氧處理對(duì)‘巨峰’葡萄拉力的影響Figure 4 Effect of different ozone treatments on the pulling force of 'Kyoho' grape

2.5 不同濃度臭氧處理對(duì)葡萄酶活的影響

由表1所示，1#處理組和2#處理組隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，PPO活性整體呈下降趨勢(shì)，都在處理8 h時(shí)，酶活性降到最低；3#處理組和4#處理組，隨著處理時(shí)間的增加，PPO活性逐漸增強(qiáng)，6 h時(shí)，3#處理PPO活性達(dá)到最大值，8 h時(shí)，4#處理達(dá)到最大值。且各個(gè)處理時(shí)間中，1#處理組和2#處理組均顯著低于CK組和另外兩個(gè)處理組。綜合比較發(fā)現(xiàn)，低濃度整體抑制PPO活性，高濃度促進(jìn)PPO活性。

貯藏期間葡萄POD活性變化如表1所示，除1#處理組外，其余各處理組對(duì)葡萄果實(shí)中的POD活性影響較大，2 h時(shí)，4#處理組POD活性顯著高于其他處理組和CK組；4 h時(shí)，2#處理組POD活性達(dá)到峰值，并顯著高于CK組、1#處理組和3#處理組；6 h時(shí)，3#處理組POD活性顯著高于其他處理組。

2.6 貨架期中臭氧處理對(duì)葡萄呼吸強(qiáng)度的影響

如圖5所示，各處理組呼吸強(qiáng)度隨著貨架期的延長(zhǎng)基本呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。1#處理組的各個(gè)處理時(shí)間與CK組呈現(xiàn)出顯著性差異，且對(duì)葡萄的呼吸強(qiáng)度具有促進(jìn)作用。其余3種濃度的不同處理組對(duì)果實(shí)的呼吸強(qiáng)度整體呈抑制趨勢(shì)，其中，2#處理組CK顯著高于各個(gè)處理組（圖5B），3#處理組在貯藏后期CK組呼吸強(qiáng)度均高于處理組（圖5C）。

2.7 貨架期中不同臭氧處理對(duì)葡萄落粒率的影響

由圖6可見(jiàn)，各處理組對(duì)葡萄落粒率的影響不盡相同。圖6A為1#處理組，貨架期前2 d無(wú)落粒，在整個(gè)貨架期期間，CK組的落粒率都顯著低于各個(gè)處理組，低濃度臭氧處理整體表現(xiàn)為促進(jìn)果實(shí)落粒；2#和4#兩處理組的落粒率趨勢(shì)相近，整體呈抑制趨勢(shì)，尤其2#處理組6 h和8 h，4#處理4 h和6 h處理組的抑制效果顯著；3#處理組中的6 h和8 h處理對(duì)果實(shí)落粒具有較好的抑制效果。

3 討論與結(jié)論

臭氧被發(fā)現(xiàn)至今已有100多年歷史，美國(guó)FDA在2001年將其列入可直接和食品接觸的添加劑范疇[20]，因此，近年來(lái)臭氧在果蔬采后貯藏保鮮中的應(yīng)用被各國(guó)學(xué)者爭(zhēng)相報(bào)道。研究發(fā)現(xiàn)，適宜的臭氧處理對(duì)葡萄、甜瓜、草莓、梨、櫻桃、樹(shù)莓等[21-26]多種果蔬都具有較好的保鮮效果。臭氧氣體處理果蔬與環(huán)境中的多種因素相關(guān)，如溫度、濕度、濃度、頻次、處理時(shí)間等。本文選取濃度和時(shí)間兩個(gè)因素組合的方式對(duì)‘巨峰’葡萄進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)濃度和時(shí)間對(duì)果實(shí)生理指標(biāo)都有影響，果蔬采后呼吸強(qiáng)度的強(qiáng)弱是判斷其是否耐貯的重要指標(biāo)之一[19]，觀察發(fā)現(xiàn)低臭氧濃度對(duì)呼吸強(qiáng)度具有抑制作用，而高臭氧濃度則具有促進(jìn)作用，這可能是高臭氧濃度激活了葡萄氧化應(yīng)激作用，導(dǎo)致呼吸強(qiáng)度升高。在研究不同濃度臭氧在不同處理時(shí)間對(duì)貨架期的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，除去6.42 mg·m-3臭氧處理外，其余濃度處理均具有抑制作用；在觀察不同臭氧濃度對(duì)葡萄乙烯生成速率影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，12.84 mg·m-3臭氧處理組乙烯生成速率較平穩(wěn)，其他處理組均具有促進(jìn)作用。此外，臭氧處理對(duì)菌落總數(shù)均具有抑制作用，常溫下‘巨峰’葡萄的臭氧處理時(shí)間基本以不長(zhǎng)于6 h為宜，處理時(shí)間超過(guò)6 h，即使抑菌率有所增加，但相應(yīng)經(jīng)濟(jì)效益增加不明顯，所以臭氧處理時(shí)間并不是越長(zhǎng)越好。觀察拉力指標(biāo)時(shí)發(fā)現(xiàn)，25.68 mg·m-3臭氧處理的果柄拉力低于19.26 mg·m-3處理組，這可能因?yàn)檫^(guò)高濃度的臭氧會(huì)產(chǎn)生高含量的活性氧物質(zhì)，會(huì)對(duì)葡萄產(chǎn)生一定的損傷。

在POD活性方面，某些處理濃度和處理時(shí)間同等重要，例如，4#處理組2 h處理的POD活性值與2#處理組4 h處理的POD活性值相近。這表明低濃度長(zhǎng)時(shí)間處理與高濃度短時(shí)間處理結(jié)果相近。并且，臭氧對(duì)抑制PPO的活性也具有一定的積極作用。在調(diào)查落粒率時(shí)發(fā)現(xiàn)，臭氧濃度19.26 mg·m-3處理組對(duì)葡萄落粒會(huì)產(chǎn)生一定的抑制作用，但整體來(lái)看，臭氧處理并不會(huì)抑制葡萄的落粒。

綜合比較發(fā)現(xiàn)，即臭氧濃度為12.84 mg·m-3、處理時(shí)間為6 h時(shí)是比較適宜常溫貯藏下‘巨峰’葡萄。試驗(yàn)對(duì)‘巨峰’葡萄提供了一種新型綠色的保鮮方法。