SO2結合殼聚糖處理對采后鮮食葡萄品質的影響

陳仁馳，吳培文，許蕙金蘭，田慧琴，陳存坤，朱本忠

（中國農業大學食品科學與營養工程學院，北京100083）

葡萄（Vitis vinifera L.）是多年生藤本落葉果樹，其在全世界種植面積達到了1 000萬hm2，年產量達到6 000萬t，占世界水果總產量的五分之一[1]。巨峰葡萄屬于葡萄中的中熟品種，易栽培，且抗病、抗凍的能力都較強；巨峰葡萄不僅外形美觀、果粒大小一致、果實表面清潔，而且果肉肉軟滑口、果汁味甜芳香。巨峰葡萄還具有醫用價值、美容價值和商業價值等。但巨峰葡萄汁多、肉軟且果穗松散的特性使其在貯運過程中會發生腐爛、落粒等問題，這嚴重影響了鮮食巨峰葡萄產業的發展[2]。

商業上葡萄貯藏98%以上都采用SO2快速和慢速釋放方式相結合的方法來熏蒸葡萄[3]。SO2氣體能夠抑制葡萄貯藏過程中常見的致病真菌，同時能夠使葡萄的呼吸強度有所降低，在保持葡萄品質、延長葡萄貯藏期等方面有著相當重要的作用。但SO2在使用過程中釋放速度和釋放量不易控制，極其容易發生SO2傷害，例如果實漂白、果實SO2殘留量超標等問題，使葡萄失去原有風味，喪失商品價值[4]。

殼聚糖（chitosan）是甲殼素脫乙酰基的降解產物，由D-葡胺糖通過β-1，4糖苷鍵連接起來的多糖類生物大分子。由于其安全、無毒、營養保健等功能，目前用于食品、化妝品、飼料、紡織等多個領域[5]。殼聚糖是一種陽離子高分子多糖，噴涂于果蔬表面形成一層半透膜。有研究表明，殼聚糖滿足果蔬以采摘、貯藏、運輸到銷售全過程的保鮮要求，對人體無任何副作用[6]。

本文主要研究了在0℃環境下，采用殼聚糖、二氧化硫、兩者共同處理下巨峰葡萄的品質隨貯藏時間的變化情況，這對巨峰葡萄的貯藏具有理論和實踐指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

巨峰葡萄：北京市順義區普蘭特采摘園；殼聚糖：上海滬試公司；CT-2葡萄保鮮劑：天津市國家農產品保鮮工程中心，使用時參照韓陽[7]的說明。

1.2 儀器與設備

A-1數顯糖度計：日本ATAGO公司；GY-3硬度計：愛德堡儀器有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

葡萄采收當天運回實驗室，選擇果實整齊、成熟度一致、發育良好、果粒中等大小、無機械傷害的果實。葡萄果實經過0.5%次氯酸鈉消毒處理后風干，裝入塑料周轉筐，用0.03 mm厚的PE保鮮袋包裝，于0℃冷庫預冷后，將果實平均分成8組，分別用蒸餾水、各濃度殼聚糖溶液（0.5%、1.0%、1.5%）、CT-2葡萄保鮮劑、CT-2葡萄保鮮劑+各濃度殼聚糖溶液（0.5%、1.0%、1.5%）處理，后在相對濕度為85%～90%、溫度為0℃的冷庫中貯藏。每個處理設置3個重復，每個重復30 kg左右。采收當天測定其硬度、可溶性固形物、質量、呼吸強度，前4組每隔7天取樣測定1次，后4組每隔14天取樣測定1次。取樣時每個重復取10個果實，去除葡萄皮及葡萄籽，將果肉迅速切成小塊放入液氮中速凍，再置于-20℃冰箱保存，用于測定其他指標。

1.3.2 指標檢測方法

1）硬度和可溶性固形物：采用曹建康等[8]的方法，稍作改變，在葡萄果實赤道附近分別取相對面的2個點，用小刀去除部分果皮后，使用GY-3硬度計測定果實硬度，結果取其平均值。取果粒中部果汁，用糖度計測定可溶性固形物含量。

2）失重率/%=（新鮮葡萄的質量-貯藏后葡萄的質量）/新鮮葡萄的質量×100

3）掉粒率/%=掉粒果重/總果重×100

4）腐爛率/%=腐爛果重/總果重×100

5）呼吸強度測定：參照曹建康等[8]的方法，每個庫中取3串葡萄果實，測定其質量后分別置于經空氣平衡的5 L密封盒中，密閉2 h后，用一次性注射器從密封盒頂部平衡盒內氣體后頂空抽取1.0 mL氣體，用氣相色譜法測定二氧化碳含量，重復3次。呼吸強度以CO2釋放量表示，單位為mg/（kg·h）。

氣相色譜檢測條件：實驗所用氣相色譜儀配有CO2轉化爐，火焰離子化檢測器（FID），CH-300A高純氫的發生器，不銹鋼填充柱（Porapak-100；柱長2 m），載氣N2，進樣溫度120℃，柱溫60℃，CO2檢測溫度360℃。

1.3.3 數據處理方法

采用Microsoft Excel（2007）軟件分析和繪圖，計算平均值和標準偏差。

2 結果與分析

2.1 殼聚糖、SO2等處理對葡萄腐爛率的影響

殼聚糖、SO2結合殼聚糖處理對巨峰葡萄腐爛率的影響見圖1。

圖1 不同處理對巨峰葡萄腐爛率的影響Fig.1 Effects of different treatment on the rotting rate of Kyoho grapes

葡萄的腐爛率是影響其商業價值的另一個非常重要的因素。從圖1A中可以看出，在0℃貯藏下第42天開始對照組以及各濃度殼聚糖處理的葡萄出現了較多的腐爛。其中對照組的葡萄腐爛率最高，到第84天時達到了12.5%。用殼聚糖處理組的葡萄腐爛率較對照組的較低，在70天之前以1.5%殼聚糖的效果最好。到第84天后，3組殼聚糖處理組的葡萄腐爛率維持在了9%左右。從圖1B中可以看出，有SO2處理的葡萄腐爛明顯晚于對照組，從第56天開始出現腐爛的情況。從第56天～第70天，用SO2單獨處理下的葡萄腐爛率最低，到了第84天后，用1.5%殼聚糖+SO2處理共同處理的葡萄腐爛率接近一致，約為9.7%。結合圖1A、圖1B可以看出SO2對葡萄腐爛率的保鮮效果最好，而添加了1.5%殼聚糖溶液之后對葡萄腐爛率也有較好的保鮮效果，有較好的商業應用前景。

2.2 殼聚糖、SO2等處理對葡萄落粒率的影響

殼聚糖、SO2結合殼聚糖處理對巨峰葡萄落粒率的影響見圖2。

圖2 不同處理對巨峰葡萄落粒率的影響Fig.2 Effects of different treatment on the dropping rate of Kyoho grapes

葡萄的落粒率是影響其商業價值的一個非常重要的因素。從圖2A中可以看出，在0℃貯藏下，對照組與殼聚糖處理組葡萄在第一周就開始出現落粒，在前28天，對照組與1.5%殼聚糖組的落粒率較低，均在5%以下。在第28天之后，各組落粒率增加的幅度變大，到第84天后，1.5%殼聚糖處理組的落粒率最低，為14.8%，是3個殼聚糖處理組中唯一低于對照組的一組。從圖2B中可以看出，在0℃貯藏下，有SO2處理的葡萄落粒率均大于對照組，故SO2處理對于葡萄落粒率的傷害很大。而用SO2單獨處理下的葡萄落粒情況最為嚴重，而SO2+0.5%殼聚糖組、SO2+1.5%殼聚糖組的葡萄落粒情況較SO2單獨處理組有了較好的緩和。這說明殼聚糖處理后在葡萄表面形成了一層致密的膜，一定程度上隔絕了SO2氣體，從而降低了SO2對葡萄落粒造成的傷害。結合圖2A、B可以看出，SO2處理下葡萄落粒率最高，1.5%殼聚糖處理下葡萄的落粒率最低。而將1.5%殼聚糖和SO2共同處理后，葡萄的落粒率較單獨SO2處理有較明顯的降低。這說明1.5%殼聚糖溶液能夠有效減少SO2對葡萄落粒率所造成的傷害。

2.3 殼聚糖、SO2等處理對葡萄失重率的影響

殼聚糖、SO2結合殼聚糖處理對巨峰葡萄失重率的影響見圖3。

圖3 不同處理對巨峰葡萄失重率的影響Fig.3 Effects of different treatment on the weight losing rate of Kyoho grapes

葡萄的失重率隨貯藏時間的增加而升高是由于在貯藏過程中果實的呼吸作用等造成的水分損失和營養物質的損失。從圖3A中可以看出，在0℃貯藏下，對照組與殼聚糖處理組葡萄從第二周開始出現失重，而后失重率不斷地上升。其中，1.5%殼聚糖處理組葡萄的失重情況最為良好，到第84天時為7.1%，而用0.5%殼聚糖處理的葡萄失重情況最為嚴重，到第84天時達到了11.3%。從圖3B中可以看出，在0℃貯藏下，有SO2處理的葡萄失重率均大于對照組，故SO2處理對于葡萄失重率的傷害很大。而用SO2單獨處理下的葡萄失重情況最為嚴重，到第84天時達到了23.1%。添加了較高濃度的殼聚糖溶液后，葡萄的失重率得到了明顯的抑制，與對照組趨于一致，在7%左右。由于SO2會破壞葡萄的細胞壁和細胞膜，造成葡萄的失水。而高濃度的殼聚糖處理成膜會一定程度上隔絕SO2從而減少葡萄的失重率。結合圖3A、3B表明，在0℃貯藏溫度下，隨著貯藏時間的增加，葡萄的失重率呈明顯的上升趨勢。其中，SO2對葡萄失重率的影響最大，1.5%殼聚糖對葡萄失重率的影響最小，兩者共同處理下失重率居中。這說明SO2對葡萄失重率的傷害最大，而1.5%殼聚糖溶液能夠減少SO2對葡萄失重率帶來的傷害。

2.4 殼聚糖、SO2等處理對葡萄硬度的影響

殼聚糖、SO2結合殼聚糖處理對巨峰葡萄硬度的影響見圖4。

圖4 不同處理對巨峰葡萄硬度的影響Fig.4 Effects of different treatment on the hardness of Kyoho grapes

硬度能較好地反應葡萄果實細胞壁是否維持在較好的水平上，即抗壓能力的強弱。硬度也是判斷葡萄果實是否軟化的關鍵指標。此外，硬度能較直接地影響消費者對于葡萄的第一感官印象，因此硬度是葡萄采后生理十分重要的一個指標。從圖4A、4B中可以看出，隨著貯藏時間的增加，葡萄果實的硬度整體呈下降趨勢。其中，SO2處理的葡萄硬度下降地較慢，添加了殼聚糖溶液處理的葡萄硬度下降速度與其一致，未做任何處理的對照組葡萄硬度下降速率最快。故SO2處理能較好的控制葡萄硬度，SO2與殼聚糖共同處理對葡萄硬度也有較好的控制。

2.5 殼聚糖、SO2等處理對葡萄呼吸強度的影響

殼聚糖、SO2結合殼聚糖處理對巨峰葡萄呼吸強度的影響見圖5。

圖5 不同處理對巨峰葡萄呼吸強度的影響Fig.5 Effects of different treatment on the breathing intensity of Kyoho grapes

葡萄果實的呼吸強度變化對其貯藏狀況有較為明顯的影響。呼吸為葡萄采后生命活動提供能量和必要的中間物質[9]。葡萄屬于典型的非躍變型果實，但是在本試驗中葡萄在采后出現了較大的波動，這是由于本試驗選用的葡萄成熟度較高，已經達到了紅熟期。在受到殼聚糖和SO2等處理后，產生了許多復雜的生理反應，但是整體來說，SO2處理會降低葡萄的呼吸強度。從圖5A、5B中可以看出，各個組的葡萄呼吸強度隨著貯藏時間的變化趨勢大致相同，在第42天之后呈現了小幅度的上升，最后都降低趨于一致。

2.6 殼聚糖、SO2等處理對葡萄果實可溶性固形物含量的影響

殼聚糖、SO2結合殼聚糖處理對巨峰葡萄呼吸強度的影響見圖6。

圖6 不同處理對巨峰葡萄可溶性固形物含量的影響Fig.6 Effects of different treatment on the soluble solids content of Kyoho grapes

可溶性固形物是由果蔬生長期間積累的糖、酸、氨基酸等多種物質組成的，是評價果實品質的重要指標之一。從圖6A、6B可以看出，隨著貯藏時間的增加，各個組的葡萄可溶性固形物含量均沒有較明顯的變化與差異。故SO2處理對葡萄的可溶性固形物含量不會造成影響，同樣地添加殼聚糖也不會影響葡萄的可溶性固形物含量。

3 結論與討論

SO2熏蒸法是葡萄采后貯藏中最常見的保鮮手段，它不但可有效控制采后霉菌的蔓延，還能有效地降低葡萄的呼吸作用，保持果實的營養和風味最大限度地不改變[10]。但是過量的SO2會對葡萄果實造成傷害。有研究指出，SO2對葡萄的傷害是從細胞壁的變性開始，而后導致細胞質的變性，從而質壁開始分離，細胞的內含物向外滲透，最后細胞破裂、死亡[11]。

葡萄果實的采后品質主要包括腐爛率、落粒率、失重率、硬度以及呼吸強度等。葡萄的失重率與其呼吸強度密切相關，呼吸為葡萄采后生命活動提供能量和必要的中間物質[12]。用SO2處理葡萄后期會出現呼吸強度的上升，而用殼聚糖處理巨峰葡萄可以減少葡萄的失重率，進而保持葡萄水分及其口感[13]。

在本文的試驗中，有SO2處理的葡萄腐爛明顯晚于對照組，從第56天開始出現腐爛的情況。從第56天～70天，用SO2單獨處理下的葡萄腐爛率最低，到了第84天后，用1.5%殼聚糖+SO2處理共同處理的葡萄腐爛率接近一致，約為9.7%。SO2對葡萄腐爛率的保鮮效果最好，而添加了1.5%殼聚糖溶液之后對葡萄腐爛率也有較好的保鮮效果。這表明SO2對葡萄的腐爛率控制效果較好，用殼聚糖與SO2一起處理下葡萄的腐爛率同樣得到了較好的控制。

在對落粒的研究中，用SO2處理的葡萄的落粒率明顯上升，第84天時達到了30.3%，而用殼聚糖與SO2一起處理則會減少葡萄的落粒率。這說明殼聚糖處理后在葡萄表面形成了一層致密的膜，一定程度上隔絕了SO2氣體，從而降低了SO2對葡萄落粒造成的傷害。另外，1.5%殼聚糖處理可以較好地減少葡萄失重，貯藏至第84天失重率僅為7.1%，用SO2單獨處理下的葡萄失重情況最為嚴重，到第84天時達到了23.1%。用高濃度的殼聚糖與SO2共同處理后，葡萄失重率較單獨SO2處理有了較好地效果，但是達不到1.5%殼聚糖處理的效果。

此外，葡萄果實在貯藏過程中由于多種細胞壁降解酶引起細胞壁降解，這會導致果實質地的軟化，因此果實的硬度是反應品質好壞的一個重要指標[14]。用殼聚糖與SO2一起處理能夠有效延緩葡萄硬度的下降。另外，殼聚糖、SO2對葡萄的可溶性固形物含量都沒有明顯的影響，始終穩定在18%～20%之間。

綜上所述，殼聚糖對于“巨峰”葡萄的采后貯藏品質有著較好的控制，是一種在葡萄保鮮方面有著良好市場前景的保鮮劑。