臭氧與海藻酸鈉涂膜對葡萄的保鮮效果及其貯藏生理特性的影響

齊 馨，楊晨茜，徐樂藝，郭宇歡，何 玲

(西北農林科技大學 園藝學院，陜西楊陵 712100)

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臭氧與海藻酸鈉涂膜對葡萄的保鮮效果及其貯藏生理特性的影響

齊 馨，楊晨茜，徐樂藝，郭宇歡，何 玲*

(西北農林科技大學 園藝學院，陜西楊陵 712100)

以采后“紅地球”葡萄果實為試材，分別設置對照(CK)、250 μL/L臭氧處理(O3)、0.3%海藻酸鈉涂膜處理(M)、250 μL/L臭氧+0.3%海藻酸鈉涂膜處理(O3+M)，在(0±0.5) ℃條件下貯藏，通過測定貯藏過程中葡萄可溶性固形物含量、可滴定酸含量、呼吸強度、硬度、過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、幾丁質酶(CHI)、β-1,3-葡聚糖酶(GLU)的活性以及膜脂過氧化物質丙二醛(MDA)和總酚含量等的變化，統計果實失重率與腐爛率情況，觀察各處理對葡萄保藏效果的影響。結果表明：與對照相比，250 μL/L臭氧處理、0.3%海藻酸鈉涂膜及250 μL/L臭氧+0.3%海藻酸鈉涂膜復合處理均能顯著降低葡萄果實的失重率和腐爛率，抑制葡萄果實的呼吸上升，延緩硬度下降，提高果實抗性相關酶(POD、SOD、GLU、CHI)的活性，減少膜脂的過氧化程度，延緩果實總酚含量下降，有效改善葡萄的貯藏品質，并以250 μL/L臭氧+0.3%海藻酸鈉涂膜復合處理對葡萄果實保鮮效果最佳。

葡萄；臭氧；海藻酸鈉；貯藏品質；抗性相關酶

葡萄(VitisviniferaL.)是世界四大水果之一，其產量和種植面積居第二位[1]，年產量近2 110萬噸[2]。葡萄漿果含有大量的糖、有機酸、蛋白質、礦物質及維生素等多種營養物質[3]，但是葡萄在貯運過程中極易變質長菌，這成為制約葡萄貯藏保鮮的重要因素。目前市場上貯藏保鮮多使用化學防腐劑，雖然其貯藏保鮮效果顯著，但易殘留，對消費者身體健康不利。臭氧是一種強氧化劑[4]，具有無殘留[5]的優點，能氧化分解果蔬儲藏過程中產生的有害氣體，如乙烯[6]、乙醇、乙醛等，還可以延緩果蔬后熟過程，抑制品質下降[3,7]。同時，臭氧能在很短時間內殺死果蔬貯藏過程中的大多數病原微生物[8]。此外，臭氧能降解果蔬表面農藥殘留[9]，誘導果蔬產生抗病性[10]。海藻酸鈉(sodium alginate)是從海帶菌類藻類植物中提取的天然多糖類化合物，因親水基團的作用，使其對水分子具有很強的作用力，形成一層致密的膜，阻止了細胞內外物質的傳遞和菌體對營養物質的吸收，致使菌體新陳代謝紊亂，無法生長[11]。前人研究發現，150 mg/m3臭氧處理對枇杷的保鮮效果顯著[12]，以 6.42 mg/cm3臭氧質量濃度處理 15 min可使鮮切青椒保持良好品質[5]；另外，海藻酸鈉在芒果[13]和馬陸葡萄[14]保鮮，臭氧在巨峰葡萄[15]、磨盤柿[16]、金彈金柑[17]保鮮方面也均有研究，但將海藻酸鈉涂膜與臭氧結合處理的果蔬貯藏保鮮研究尚少有報道。因此，本試驗以“紅地球”葡萄為試驗材料，采用臭氧處理與海藻酸鈉涂膜結合處理，探索它們對葡萄貯藏效果及相關生理生化指標的影響，以期為該技術應用于葡萄的貯藏保鮮提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 材料、試劑和儀器

供試葡萄品種為“紅地球”，2015年9月13日采于陜西新集村一管理良好的果園，并于當日運回實驗室，0 ℃冷庫貯藏。試劑包括：EDTA，EDTA-Na2，PVP，TritonX-100，磷酸二氫鉀，磷酸氫二鉀，愈創木酚，H2O2，冰醋酸，乙酸鈉，β-巰基乙醇，幾丁質，蝸牛酶，四硼酸鉀，對二氨基苯甲醛(DMAB)，昆布多糖，3,5-二硝基水楊酸(DNS)，N-乙酰葡萄糖胺，L-抗壞血酸，DTT，MET(蛋氨酸)，NBT(氮藍四唑)，核黃素，福林酚和Na2CO3。儀器包括：臭氧發生器(15 g/h)，恒溫機械冷庫，海爾BD-11D型冰箱，HHW-21CU-600型恒溫水浴鍋，DC1212型高速冷凍離心機，atago A410630葡萄專用糖酸一體機，GY-1型水果專用硬度計，UV2002型紫外可見分光光度計和Telaire7001紅外CO2分析儀。

1.2 試驗處理

先通過不同濃度臭氧、海藻酸鈉溶液對葡萄單獨處理預試驗，篩選出最佳臭氧濃度為250 μL/L，最佳海藻酸鈉濃度為0.3%。試驗共設置4個處理。(1)對照(CK)：將葡萄直接裝入PE(30 μm)保鮮袋內，每袋裝5 kg；(2)海藻酸鈉涂膜處理(M)：將葡萄浸泡在0.3%海藻酸鈉溶液中2 min，再充分晾干，裝入PE保鮮袋內，每袋5 kg；(3)臭氧處理(O3):將葡萄放在一定容積的PE保鮮袋內，通入臭氧，其間使用碘量法[11]對袋內的臭氧濃度進行檢測，當臭氧濃度達到250 μL/L后停止通臭氧，扎緊袋口保持30 min后解開袋口，24 h后再封閉袋子,每袋裝5 kg；(4)臭氧和海藻酸鈉涂膜復合處理(M+O3)：將0.3%海藻酸鈉涂膜后充分晾干的葡萄放在一定容積的PE保鮮袋內，再按上述方法進行臭氧處理，每袋裝5 kg。上述4個處理每個處理重復6次，處理后放入(0±0.5)℃冷庫內貯藏，每隔15 d取樣測定各項指標，并留樣用于相關酶活性的測定。

1.3 指標測定

1.3.1 營養品質 各組處理葡萄果實各取20粒，研磨取汁，使用 atago A410630葡萄糖酸一體機進行可溶性固形物、可滴定酸的測定，每處理重復3次。

1.3.2 貯藏品質 (1)硬度測定：每組處理各取20粒果實，使用GY-1型水果專用硬度計在葡萄果實赤道線處勻速刺入，所得數值即為硬度值，各處理重復3次。(2)呼吸強度測定：每個處理組將約2.5 kg的葡萄果實放置在容積為15 L的干燥器中，采用Telaire7001紅外CO2分析儀進行呼吸強度測定，每組處理重復3次。(3)失重率：將重約5 kg的一筐葡萄放置在冷庫內定期測定其質量并記錄數值，待貯藏結束按公式計算失重率。失重率(%)=(貯前果重-貯后果重)/貯前果重×100%。(4)腐爛率：將重約5 kg的一筐葡萄定期測定質量，剪去腐爛果質量并稱重按公式計算腐爛率。腐爛率(%)=腐爛果質量/總質量×100%。

1.3.3 抗氧化指標 過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創木酚法，取1 g左右粉末樣品，加入5 mL預冷(4 ℃)的pH 7.0磷酸緩沖液，在4 ℃、 12 000 g條件下冷凍離心30 min，取上清液作為粗酶液測定相應酶活性。愈創木酚與H2O2均用pH 5.5乙酸、乙酸鈉緩沖液溶解，反應體系為200 μL H2O2加3 mL愈創木酚，再加入0.5 mL粗酶液，混勻后1 5 s在470 nm波長條件下測定吸光度，重復3次。幾丁質酶(CHI)、β-1，3-葡聚糖酶(GLU)和超氧化物歧化酶(SOD)活性測定均參照曹建康的方法[18]。丙二醛(MDA)含量的測定參照高俊鳳[19]的方法。總酚測定采用福林酚法[20]。上述抗氧化指標每處理均重復測定3次。

1.4 數據分析

采用Excel 2010和SPSS 17.0統計分析軟件進行數據分析及差異顯著性檢驗，所有數值均為3次重復的平均值。

2 結果與分析

2.1 不同處理對貯藏過程中葡萄營養品質的影響

由圖1，A、B可知，隨著貯藏時間的延長，各處理葡萄可溶性固形物和可滴定酸含量均先在貯藏初期小幅上升，而后呈下降趨勢；當貯藏至120 d，各處理組葡萄可溶性固形物和可滴定酸含量均與相應對照差異不顯著(P>0.05)。這可能是因為葡萄果實在貯藏前期淀粉轉化造成可溶性固形物、可滴定酸短暫上升，當貯藏后期呼吸的消耗主要以可溶性固形物、可滴定酸為主，因此，二者含量因而下降； 0.3%海藻酸鈉涂膜、250 μL/L臭氧及其二者復合處理對貯藏葡萄營養品質無顯著影響。

2.2 不同處理對葡萄貯藏品質的影響

首先，各處理葡萄失重率和腐爛率均隨著貯藏時間的延長而上升，并均表現為對照組(CK)>250 μL/L臭氧處理組(O3)>0.3%海藻酸鈉涂膜組(M)>0.3%海藻酸鈉涂膜和250 μL/L臭氧復合處理組(M+O3)(圖2，A、B)，且各處理組均顯著低于對照(P<0.05)，而處理組間無顯著差異(P>0.05)。其中，當貯藏至120 d時，M+O3、M 和 O3處理葡萄失重率分別比對照顯著降低7.0%、5.8%、3.6%，腐爛率分別比對照顯著降低15.4%、6.4%、4.0%。葡萄果實腐爛主要是由一些致病真菌引起，臭氧可以顯著抑制致病真菌繁殖，從而減少致病菌對果實組織的傷害；而海藻酸鈉能減緩水果中水分的蒸騰，降低水果失重率。所以，0.3%海藻酸鈉涂膜、250 μL/L臭氧及其復合處理都可以明顯減少貯藏葡萄的失重率和腐爛率，且復合處理效果更佳。

其次，在貯藏過程中，各處理葡萄呼吸強度均呈現先迅速下降而后逐漸增大的趨勢(圖2，C)。整體上，葡萄呼吸強度在貯藏0～15 d時呈大幅下降趨勢，在貯藏15 d后開始呈緩慢上升趨勢，當貯藏至60～120 d時保持平緩。在貯藏至120 d時，各處理組葡萄呼吸強度均顯著低于對照，M+O3處理還極顯著低于對照組(P<0.01)。表明0.3%海藻酸鈉涂膜與250 μL/L臭氧復合處理能顯著抑制葡萄貯藏過程中的呼吸作用，延緩營養物質消耗。

再次，硬度可反映葡萄果實在外力作用下發生形變所需要的屈服力大小[21]。一般由于原果膠等物質的變化，果實采收后的硬度會隨著貯藏時間的延長而逐漸下降[22]。由圖2，D可知，隨著貯藏時間延長，各處理葡萄果實硬度均呈緩慢下降趨勢；當貯藏至120 d時，各處理葡萄果實硬度均顯著高于對照，并以M+O3處理最高。說明各處理均能有效抑制貯藏過程中葡萄硬度的下降，且海藻酸鈉涂膜與臭氧復合處理效果最好。

2.3 不同處理對貯藏過程中葡萄抗性相關酶活性的影響

首先，在整個貯藏過程中，各處理葡萄果實中POD活性呈逐漸上升的趨勢， 且貯藏60 d后各處理葡萄POD活性上升速率均不同程度大于對照組(圖3，A)。其中，在貯藏至90 d時，M+O3、M、O3處理葡萄POD活性分別是對照組的2.77、2.39和1.43倍，且對照組與各處理組差異顯著(P<0.05)；在貯藏至120 d時，各處理組的POD活性均高于對照組，且除O3處理外均達到顯著水平。同時，貯藏期間葡萄果實中 SOD活性在對照組呈持續下降的趨勢，在各處理組整體有先降后升的變化，且不同處理的升降速度有所不同(圖3，B)。其中，當貯藏至60 d時，各處理組葡萄中SOD活性基本降到最低值，其后略有上升；當貯藏至120 d時，各處理組SOD活性均顯著高于對照(P<0.05)，但各處理之間無顯著差異(P>0.05)。可見，在葡萄果實貯藏過程中，0.3%海藻酸鈉涂膜處理、250 μL/L臭氧處理、海藻酸鈉涂膜與250 μL/L臭氧復合處理均可有效延緩貯藏過程中葡萄果實抗氧化酶POD和SOD活性的下降，從而維持果實中活性氧產生與清除的平衡，并以涂膜處理和涂膜臭氧復合處理抑制效果較好。

CK.對照；M. 0.3%海藻酸鈉涂膜處理；O3. 250 μL/L臭氧處理；M+O3. 250 μL/L 臭氧+0.3%海藻酸鈉涂膜復合處理;下同圖1 不同處理對葡萄貯藏過程中營養品質的影響CK. Control；M. 0.3% coatings；O3. 250 μL/L ozone；M+O3. 250 μL/L ozone and 0.3% coatings of on the storage property of grapes; The same as below.Fig.1 Effect of different treatments on nutritional quality of grape

同期不同字母表示處理間在0.05水平存在顯著性差異，下同圖2 不同處理對葡萄貯藏過程中貯藏品質的影響The different normal letters in the same stage indicate significant difference among treatments at 0.05 level;The same as belowFig.2 Effect of different treatments on storage quality of grape

圖3 不同處理對葡萄貯藏過程中抗性相關酶(POD、SOD、CHI、GLU)活性的影響Fig.3 Effect of different treatments on the activities of POD, SOD, CHI and GLU of grape

圖4 不同處理對葡萄貯藏過程中MDA和總酚含量的影響Fig.4 Effect of different treatments on MDA and total phenol contents of grape

其次，高等植物體內廣泛存在幾丁質酶，能降解多種真菌細胞壁的主要成分幾丁質，從而對病原菌的生長有主要的抑制作用[18]。從圖3，C可知，各處理葡萄中幾丁質酶活性均隨貯藏時間的延長呈先上升后下降的趨勢，且M+O3處理變化幅度較大。其中，M+O3處理葡萄中幾丁質酶活性在貯藏60 d時出現峰值，對照組在貯藏30 d時出現峰值，峰值以對照組最高，其次為M+O3處理；在貯藏至45～90 d時，M+O3處理幾丁質酶活性明顯高于對照和其余處理；但在貯藏至120 d時，各處理幾丁質酶活性與對照間均無顯著差異，但仍以涂膜加臭氧復合處理幾丁質酶含量最高。

再次，植物中的葡聚糖酶能以隨機作用方式將多聚糖水解成糊精或寡聚糖，使真菌細胞壁受到損壞，從而抑制真菌的生長繁殖和對植物的侵染能力。特別是在與幾丁質酶的協同作用下，可明顯抑制真菌的生長[18]。從圖3，D可知，各處理組葡萄β-1,3-葡聚糖酶活性均隨貯藏時間延長呈先上升后下降的變化趨勢；在貯藏至120 d時，涂膜臭氧復合處理和涂膜處理的葡聚糖酶活性較高，其次為臭氧處理，對照組最低。以上結果說明250 μL/L臭氧處理與0.3%海藻酸鈉涂膜結合處理可以誘導葡萄貯藏過程中β-1,3-葡聚糖酶的活性升高，增強果實抗性。

2.4 不同處理對貯藏過程中葡萄MDA和總酚含量的影響

首先，MDA含量升高，會引起果實組織衰老。從圖4 ，A可知，各處理葡萄果實MDA含量在貯藏過程中均呈上升的趨勢，且始終以對照組最高，升高幅度最大。其中，各處理組葡萄果MDA含量在貯藏30 d時急劇上升，在貯藏中期保持穩定，在貯藏至90 d后，對照組MDA繼續上升，各處理組仍保持穩定；在貯藏至120 d時，對照組MDA含量最高，250 μL/L臭氧處理MDA含量最低，各處理組均顯著低于對照組，但各處理組間無顯著差異。其次，多酚具有很強的抗氧化和清除自由基活性，對果實組織有很好的保護作用。

由圖4，B得知，O3處理、M處理葡萄組織中的總酚含量隨貯藏時間的延長先下降而后緩慢上升；M+ O3處理隨貯藏時間延長總酚含量緩慢上升。與對照相比，各處理葡萄總酚含量在貯藏后期有緩慢上升的趨勢，即各處理可以有效刺激葡萄果實組織酚類物質的生成[23]。其中，在貯藏至120 d時，葡萄果實組織總酚含量以對照組最低，以M+O3處理最高，其次M和 O3處理，M+O3、M和 O3處理分別比對照顯著增加了69.3%、64.1%和36.4%，而M+O3、M處理又顯著高于O3處理(P<0.05)。可見，0.3%海藻酸鈉涂膜、250 μL/L臭氧處理、0.3%海藻酸鈉涂膜+250 μL/L臭氧處理均能有效提高貯藏過程中葡萄果肉組織中總酚含量，從而顯著抑制葡萄果肉膜脂過氧化的進程。

3 討 論

臭氧處理可以明顯抑制果蔬的新陳代謝，延緩硬度下降[7]，降低呼吸作用[4]，延緩果實衰老進程，抑制病原真菌對果實侵染造成的腐爛衰敗[24]。海藻酸鈉分子的微觀網狀結構使其具有較強的保濕性，海藻酸鈉及其衍生物覆蓋在水果表面形成一層薄膜，該膜具有氣體選擇滲透性能，在果蔬內部形成一個低O2高CO2濃度的微氣調環境，抑制果實的呼吸[25],減少水分散失[11]從而顯著降低失重率和腐爛率。雖然臭氧的殺菌效果好，但因其的強氧化性，在處理葡萄時易造成葡萄果柄褐化和失水；海藻酸鈉涂膜可以明顯減少葡萄在貯藏時水分散失的發生，但殺菌效果不明顯。本試驗結果表明，0.3%海藻酸鈉涂膜、250 μL/L臭氧處理以及兩者結合處理均可以顯著降低葡萄貯藏過程中質量損失率和腐爛率，但對葡萄營養品質可溶性固形物和可滴定酸含量無顯著影響。這與徐曉燕等[26]研究結果相符。進一步證明將臭氧與海藻酸鈉涂膜結合處理貯藏葡萄，可以既殺菌又減少水分散失，達到更佳的貯藏效果。

綜上所述，本試驗探討了海藻酸鈉涂膜、臭氧及二者結合處理“紅地球”葡萄在0 ℃條件貯藏過程中果實營養品質、貯藏品質及抗性酶防御系統活性的變化特征，結果表明250 μL/L 臭氧處理、0.3%海藻酸鈉涂膜處理、0.3%海藻酸鈉涂膜與250 μL/L臭氧復合處理均可顯著降低貯藏葡萄失重率和腐爛率，抑制呼吸，延緩硬度下降；各處理能通過提高防御酶 POD、SOD、CHI和 GLU 活性，延緩總酚含量下降，減少MDA 的產生，從而保護果肉組織細胞膜結構的完整，進而增強了葡萄果實對真菌病害的抵抗能力；在各組處理中，0.3%海藻酸鈉涂膜與250 μL/L臭氧復合處理效果最佳。今后應就0.3%海藻酸鈉涂膜與250 μL/L臭氧結合處理對葡萄接種真菌后發病率的抑制情況做進一步研究。

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(編輯:裴阿衛)

Effect of Ozone Treatment with and without Sodium Alginate Coatings on Preservation and Resistance Index of Grape Fruits

QI Xin，YANG Chenxi， XU Leyi ，GUO Yuhuan， HE Ling*

(College of Horticulture, Northwest A & F University, Yangling,Shaanxi 712100, China)

Using postharvest “Red global” grapes as the material, we investigated the effect of four different treatments of control，250 μL/L ozone, 0.3% coatings and the combination of 250 μL/L ozone and 0.3% coatings on the storage property of grapes, Through the determination of the soluble solids,titratable acid,respiration intensity, hardness, peroxidase(POD), superoxide dismutase (SOD), β-l，3-glucanase (GLU), chitinase(CHI), malondialdehyde(MDA), total phenol, statistical weight loss and decay. The results showed that the weight loss rate and rot rate of 250 μL/L ozone, 0.3% coatings and the combination of 250 μL/L ozone and 0.3% coatings was reduced, the activities of POD,SOD, CHI,GLU was promoted, MDA content was decreased and the drop of the total phenol was delayed compared with control group. In conclusion, the combination of 250 μL/L ozone and 0.3% sodium alginate coatings had the best result.

grape fruits; ozone; sodium alginate; storage quality; resistance related enzymes

1000-4025(2016)12-2477-07

10.7606/j.issn.1000-4025.2016.12.2477

2016-08-11;修改稿收到日期:2016-12-08

楊凌示范區科技計劃(2014NY-44)

齊 馨(1991-),女，在讀碩士研究生，主要從事園藝產品采后生理及貯藏保鮮研究。E-mail:873274665@qq.com

*通信作者:何 玲，副教授，主要從事園藝產品采后生理及貯藏保鮮研究。E-mail:heliurui@nwsuaf.edu.cn

Q945.6+6;S663.1

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