臭氧精準處理對‘巨峰’葡萄保鮮性能的影響

董成虎，李益，賈思曈，黃建全，鄭學偉，張鶴，陳存坤，張娜*

（1. 天津市農業科學院農產品保鮮與加工技術研究所/國家農產品保鮮工程技術研究中心（天津）/農業農村部農產品貯藏保鮮重點實驗室/天津市農產品采后生理與貯藏保鮮重點實驗室，天津 300384；2. 臨高縣農業技術推廣服務中心，海南臨高 571800；3. 天津農學院食品科學與生物工程學院，天津 300392；4. 天津市農業科學院林業果樹研究所，天津 300384；5. 天津市興有果蔬種植專業合作社，天津 301700）

‘巨峰’葡萄是我國廣泛種植的重要經濟作物之一，口感酸甜，營養價值豐富，深受消費者喜愛[1]。‘巨峰’葡萄在采后貯運過程中，極易被灰霉菌侵染而腐爛，傳統的貯運保鮮方式主要采用SO2緩釋保鮮劑進行抑菌，但該類型保鮮劑易對果實產生漂白作用，且果皮中常有硫殘留，影響商品外觀及口感，并帶來安全隱患[2-3]。近年來，為提高葡萄貯藏品質，科研人員對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。

臭氧是一種具有強氧化性的氣體，其殺菌能力極強[7-8]。近年來，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用[9]。臭氧保鮮作為一種新型綠色保鮮技術，具有易降解、無殘留的特點[10]，但在推廣過程中存在操作不規范、重復性差、處理濃度不易定量等問題，從而制約了其應用[11-13]。本文以‘巨峰’葡萄為試材，采用臭氧精準控制裝置，實現臭氧處理濃度和處理時間的精準控制，通過相關理化指標檢測，分析臭氧處理濃度和時間因素的作用規律，為臭氧保鮮葡萄推廣應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及處理方法

當天采摘的‘巨峰’葡萄運回國家農產品保鮮工程技術研究中心（天津）后進行挑選，將色澤均勻、大小一致、無病蟲害、無機械損傷的果穗作為試驗樣品。臭氧處理在常溫（28±2 ℃）下進行，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為對照組不進行處理。每個臭氧處理組隨機分為5個小組，每一小組含8筐葡萄，每筐葡萄5 kg。試材置于氣帳中進行臭氧處理，接通臭氧精準控制裝置，當濃度到達設定值時開始計時，處理時間分別為0、2、4、6、8 h，然后移去氣帳。處理結束后立即取樣，測定呼吸強度、乙烯濃度、酶活等指標，取樣時間記作0 d；在進行貨架期取樣時，取樣時間為1、2、3、4 d。

1.2 試驗設備

臭氧精準控制裝置為國家農產品保鮮工程技術研究中心（天津）自研，其工作原理為臭氧檢測探頭檢測空間內臭氧濃度，然后將檢測到的濃度值轉為電信號傳送到控制中心。控制中心根據濃度設定值進行判斷，如達到設定值，則停止臭氧發生器工作；反之，若未達到設定值，則啟動臭氧發生器工作。

1.2.1 主要儀器

臭氧精準控制裝置（自主研制）來自國家農產品保鮮工程技術研究中心（天津）；FA1004上皿電子天平：上海精品天平；HR/T20M數顯恒溫水浴鍋：湖南赫西儀器裝備有限公司；UV-5500PC紫外可見分光光度計：上海元析儀器有限公司；DW-WG13超低溫冷凍儲存箱：中科美菱；DHP-2042BS恒溫培養箱：美國賽默飛世爾科技公司；CA-10呼吸代謝測定儀：美國Stable systems儀器公司；臺式高速冷凍離心機：德國Eppendorf公司；GC-14C氣相色譜儀：日本島津公司；艾德堡數顯拉力計HP-50：樂清市艾德堡儀器有限公司。

1.2.2 主要試劑

營養瓊脂培養基（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 試驗方法

1.3.1 呼吸強度的測定

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

1.3.2 乙烯生成速率的測定

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

1.3.3 菌落總數的測定

將Hu等[16]的方法稍加修改后進行葡萄菌落總數的測定。每次取100 g葡萄置于150 mL無菌生理鹽水中，并放在搖床上震蕩45 min，后吸取2 mL液體進行10倍稀釋，并作梯度稀釋，然后將稀釋液加到培養皿上進行恒溫（36 ℃）恒濕培養48 h。單位為cfu·g-1。

1.3.4 果柄拉力的測定

葡萄果柄拉力的測量采用王鵬等[17]的方法并稍加修改。每個處理均選取30粒葡萄進行測試，結果取平均值，單位為N。

1.3.5 多酚氧化酶（PPO）和過氧化物酶（POD）酶活的測定

葡萄中PPO和POD酶活的測定采用酶活試劑盒進行測量，每個處理組進行3次平行測定，取平均值，單位為U·g-1。

1.3.6 落粒率的測定

將孫思勝等[18]的方法稍加修改后進行葡萄落粒率的測定。每次取樣時觀察并計數葡萄落粒情況，每個處理組進行3次平行測定，取平均值。

1.4 數據統計與圖形分析

采用SPSS 19.0軟件進行統計分析，Origin 2021軟件進行作圖及統計分析，用ANOVE分析數據的差異顯著性，置信水平P＜0.05。試驗所得數據均為平均數±標準差（SD）表示。

2 結果與分析

2.1 不同濃度臭氧處理對葡萄呼吸強度的影響

如圖1所示，不同濃度臭氧處理會對‘巨峰’葡萄的呼吸強度產生影響。由圖1中可見，1#處理、2#處理組對葡萄的呼吸強度整體呈抑制趨勢，3#處理和4#處理對葡萄的呼吸強度具有促進作用。其中處理6 h，1#處理組的呼吸強度顯著低于CK組。3#處理、4#處理組對葡萄的呼吸強度呈促進趨勢，隨著處理時間的延長，促進效果呈先強后弱趨勢，4 h時2個處理組呼吸強度均達到最高值，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度的升高，較高濃度臭氧處理對葡萄呼吸強度具有促進作用。

圖1 不同臭氧處理對‘巨峰’葡萄呼吸強度的影響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，不同濃度和不同時間的臭氧處理均顯著促進了乙烯釋放，表明臭氧能促進果實的乙烯生成速率；4 h內4#處理乙烯生成速率顯著高于其他處理組；處理時間為6、8 h時，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‘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 不同臭氧處理對葡萄菌落總數的影響

如圖3所示，臭氧處理能夠抑制‘巨峰’葡萄果實表面的微生物生長，具有較強的抑菌效果。在處理的前4 h時，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#處理組菌落總數顯著低于3#和4#處理組；在后面的6 h和8 h時，3#處理組菌落總數顯著高于其他處理組。

圖3 不同臭氧處理對‘巨峰’葡萄菌落總數的影響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間長短都相關。在2 h時，3#處理組果梗拉力顯著高于另外3個處理組；在4 h時，1#處理組和3#處理組的果柄拉力顯著高于另外兩個處理組；而在6 h和8 h時，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，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‘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#處理組隨著處理時間的延長，PPO活性整體呈下降趨勢，都在處理8 h時，酶活性降到最低；3#處理組和4#處理組，隨著處理時間的增加，PPO活性逐漸增強，6 h時，3#處理PPO活性達到最大值，8 h時，4#處理達到最大值。且各個處理時間中，1#處理組和2#處理組均顯著低于CK組和另外兩個處理組。綜合比較發現，低濃度整體抑制PPO活性，高濃度促進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，其余各處理組對葡萄果實中的POD活性影響較大，2 h時，4#處理組POD活性顯著高于其他處理組和CK組；4 h時，2#處理組POD活性達到峰值，并顯著高于CK組、1#處理組和3#處理組；6 h時，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葡萄呼吸強度的影響

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

2.7 貨架期中不同臭氧處理對葡萄落粒率的影響

由圖6可見，各處理組對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無落粒，在整個貨架期期間，CK組的落粒率都顯著低于各個處理組，低濃度臭氧處理整體表現為促進果實落粒；2#和4#兩處理組的落粒率趨勢相近，整體呈抑制趨勢，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處理對果實落粒具有較好的抑制效果。

3 討論與結論

臭氧被發現至今已有100多年歷史，美國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，近年來臭氧在果蔬采后貯藏保鮮中的應用被各國學者爭相報道。研究發現，適宜的臭氧處理對葡萄、甜瓜、草莓、梨、櫻桃、樹莓等[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境中的多種因素相關，如溫度、濕度、濃度、頻次、處理時間等。本文選取濃度和時間兩個因素組合的方式對‘巨峰’葡萄進行處理，發現濃度和時間對果實生理指標都有影響，果蔬采后呼吸強度的強弱是判斷其是否耐貯的重要指標之一[19]，觀察發現低臭氧濃度對呼吸強度具有抑制作用，而高臭氧濃度則具有促進作用，這可能是高臭氧濃度激活了葡萄氧化應激作用，導致呼吸強度升高。在研究不同濃度臭氧在不同處理時間對貨架期的影響時發現，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葡萄乙烯生成速率影響時發現，12.84 mg·m-3臭氧處理組乙烯生成速率較平穩，其他處理組均具有促進作用。此外，臭氧處理對菌落總數均具有抑制作用，常溫下‘巨峰’葡萄的臭氧處理時間基本以不長于6 h為宜，處理時間超過6 h，即使抑菌率有所增加，但相應經濟效益增加不明顯，所以臭氧處理時間并不是越長越好。觀察拉力指標時發現，25.68 mg·m-3臭氧處理的果柄拉力低于19.26 mg·m-3處理組，這可能因為過高濃度的臭氧會產生高含量的活性氧物質，會對葡萄產生一定的損傷。

在POD活性方面，某些處理濃度和處理時間同等重要，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。這表明低濃度長時間處理與高濃度短時間處理結果相近。并且，臭氧對抑制PPO的活性也具有一定的積極作用。在調查落粒率時發現，臭氧濃度19.26 mg·m-3處理組對葡萄落粒會產生一定的抑制作用，但整體來看，臭氧處理并不會抑制葡萄的落粒。

綜合比較發現，即臭氧濃度為12.84 mg·m-3、處理時間為6 h時是比較適宜常溫貯藏下‘巨峰’葡萄。試驗對‘巨峰’葡萄提供了一種新型綠色的保鮮方法。