二氧化氯对巨峰葡萄的保鲜效果及品质影响

雷 超， 吴明松，2，3， 魏雪宁， 陈圣治， 刘 博

(1.东北大学秦皇岛分校资源与材料学院，河北秦皇岛 066004； 2.东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳 110819； 3.秦皇岛市节水治污与生态修复重点实验室，河北秦皇岛 066004)

葡萄是世界上十大水果之一，巨峰葡萄于20世纪60年代引入栽培，是我国目前主要的鲜食葡萄品种之一。2014—2016年我国葡萄栽培面积及产量分别以年均3.16%、7.72%的速率递增，面积连续3年位居世界第2，产量连续3年排名世界第1[1]。但由于巨峰葡萄皮薄肉嫩、多汁易腐、柔软且果穗松散等特点，其耐贮性较差、极易脱落、破皮[2-5]。

巨峰葡萄保鲜技术可主要分为物理、生物以及化学保鲜技术。以二氧化硫保鲜技术应用最广[6]，但由于其对葡萄果粒具有漂白作用、易产生有害物质，许多国家已禁止使用SO2熏蒸[7]，因此出现了许多降硫或非硫技术。物理方法中有辐射保鲜技术[8]、气调保鲜技术[9]、热激保鲜技术[10]等。真空[11]和低氧、高二氧化碳环境[12]可提高葡萄的保存质量。生物保鲜技术则以微生物拮抗保鲜技术[13]和利用生物提取物的天然活性物质保鲜技术[14]为代表。化学方法中有以壳聚糖等为代表的涂抹保鲜技术[15]和以二氧化氯(ClO2)、臭氧[16]等为代表的化学保鲜剂保鲜技术。

二氧化氯是目前国际上公认的性能优良的消毒剂。从20世纪80年代开始，许多国家已批准将其用于食品加工行业[17]，可用于蔬菜或水果的消毒、保鲜等[18-20]。我国于1996年将稳定性ClO2列入食品添加剂作防腐剂[17，21]等。在果蔬贮运过程中，葡萄果实中的蛋氨酸被氧化分解为乙烯、二氧化碳等，这样造成了果蔬成熟和衰老。而ClO2可以有效阻止蛋氨酸的分解[22]，同时不与脂肪酸发生反应，不会影响水果品质。谭伟等用ClO2溶液浸泡已接种匍枝根霉孢子的巨峰葡萄，结果显示ClO2浓度是影响杀菌效果的重要因素，60 mg/L ClO2可使孢子减少4.7 log[23]；顾宁等探究了气体ClO2对巨峰葡萄表面的灰葡萄霉菌、青霉和交链孢霉菌的杀菌效果，在气体ClO2浓度为10 mg/m3，杀菌时间为 40 min 条件下，灰葡萄霉菌、青霉及交链孢霉菌均减少了 3.23 log·CFU/g 以上[24]。二氧化氯还可以与高锰酸钾及氧化钙复配，在25 ℃保存条件下20 d后腐烂率仅为 8.31%[25]。本研究将在上述研究基础上，确证二氧化氯对巨峰葡萄保鲜效果的同时，进一步全面考察二氧化氯保鲜处理对葡萄表观指标、营养成分及内容物等指标的影响，以期为二氧化氯在该领域的应用提供科学依据和理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

巨峰葡萄采自河北省秦皇岛市抚宁区种植基地，颗粒饱满、果粒大小均匀、成熟度一致、无腐烂、无损伤、无落粒。二氧化氯采用蔗糖发生法制备，质量浓度为525 mg/L，纯度为98.5%。使用前稀释为25、50、75、100 mg/L，并通过五步碘量法[26]标定。

所用的主要设备有：pHS-25型pH计(上海仪电科学仪器股份有限公司)、万分之一电子天平[赛多利斯科学仪器(北京)有限公司]、T6紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)、WYT-1便携折光仪(泉州中友光学仪器有限公司)。

1.2 试验方法

每组取132颗葡萄置于2个1 L干净烧杯中，分别向其中加入750 mL质量浓度为25、50、75、100 mg/L的ClO2溶液，以等量蒸馏水为空白对照，完全浸没 10 min 后立即放入25 ℃、相对湿度为70%的恒温恒湿箱中。每隔24 h测定好果率、可滴定酸含量、可溶性固形物含量、果皮花色苷含量、褐变度、呼吸强度、维生素C含量和还原性糖含量。

腐烂、发霉的果实记为坏果，好果率=(66-坏果数)/66×100%。可滴定酸含量采用酸碱滴定法进行测定，以酒石酸含量表示[27]。可溶性固形物含量以折光仪法[28]测定。褐变度采用消光值法[29]测定、呼吸强度采用静置碱液滴定法[30]测定。维生素C含量采用2-6-二氯靛酚法[17]测定。还原性糖含量采用碘量法[31]测定。果皮花色苷含量的测定采用改进pH值差示法[8，32-33]：取2.5 g果皮，用 25 mL 1.5 mol/L HCl-乙醇溶液(pH值为1.06)研磨，在40 ℃水浴条件下浸提2 h至果皮褪至无红色，随即在3 000 r/min条件下离心20 min，取2个 1 mL 上清液样品，分别用0.4 mol/L pH值为1.0的 KCl-HCl 缓冲液和0.4 mol/L pH值为4.4的柠檬酸/磷酸二氢钠缓冲液稀释至5 mL，以蒸馏水作对照，在510 nm下测定2个样品的吸光度D1和D2，按照(D1-D2)×5×25×445.2/29 600×2.5计算果皮花色苷含量。

每次试验每组共选取12颗葡萄，进行平行试验，用于研究葡萄个体差异对于试验结果的影响。

2 结果与讨论

2.1 二氧化氯处理对好果率的影响

ClO2可以明显减少水果病原菌。由图1可知，各浓度ClO2处理后均可延长葡萄的保存时间，在相同贮藏时间下，处理用的ClO2浓度越高效果越好。8 d后，对照组好果率已下降46.9%，而100 mg/L ClO2处理组仅下降28.1%，75、50、25 mg/L ClO2处理组分别下降34.4%、39.1%、42.2%。在常温运输过程中葡萄主要致腐菌为黑曲霉与根霉[34]，而巨峰葡萄的优势致病菌主要是青霉、灰霉、链格孢菌等3个属[35]，而ClO2对上述微生物均有良好的抑制作用[23-24，36]。

2.2 对葡萄果实呼吸强度的影响

贮藏期间，对照组和各处理组呼吸强度均有不同程度的上升(图2)。4 d后，在外界环境胁迫作用下，果实通过增强呼吸作用来提高能量释放，提升果实自身抵抗力，因此各组数值大幅上升，但未出现峰值，这与葡萄为非呼吸跃变果品的事实[37]相符。8 d后，对照组呼吸强度为24.9 mg/(kg·h)；各处理组呼吸强度均弱于对照组，且50 mg/L ClO2处理组呼吸强度最弱，为23.4 mg/(kg·h)。病原微生物自身的呼吸作用和寄主呼吸加快都会提高果实呼吸强度[38]，二氧化氯通过抑制微生物降低呼吸强度。

2.3 二氧化氯处理对可溶性固形物含量的影响

水果中的可溶性固形物包括可溶性的糖、酸等物质[39]。由图3可知，ClO2浸泡处理可使固形物含量保持在较高水平，这可能同ClO2可降低果实呼吸强度有关。处理组和对照组可溶性固形物含量均呈现先升后降的变化趋势，是由于贮藏前期果实未完全成熟、果实中的淀粉可转化为可溶性固性物质，使可溶性固形物含量有所上升；而后期由于外界环境胁迫、呼吸作用加强使可溶性固形物含量下降，这与周慧娟[28]、许萍[21]等的研究结果相一致。8 d后，对照组可溶性固形物含量最少，50 mg/L ClO2处理组对可溶性固形物的保存率最高。

2.4 二氧化氯处理对可滴定酸含量的影响

滴定酸含量直接反映果实的品质和成熟度，是品质的重要评价指标之一。葡萄在贮藏过程中，酸的含量通过呼吸作用不断消耗。由图4可知，ClO2浸泡处理可有效提高葡萄果实中可滴定酸的保留率，8 d后，50 mg/L ClO2处理组的滴定酸保留效果最好，略高于75、100 mg/L ClO2处理组。这可能是由于ClO2处理可减弱由于外界环境胁迫而导致加快代谢进程。

2.5 二氧化氯处理对葡萄果实维生素C含量的影响

由图5可知，在果实体内酶的作用下，在贮藏期间各组维生素C含量均呈现不同程度的下降，5 d后，100 mg/L ClO2处理组对于维生素C的保留效果最好，优于其他浓度处理组和对照组。从6 d后开始，100 mg/L ClO2处理组维生素C含量大幅度下降。ClO2可诱导抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的增加[40]，而APX可催化维生素C与H2O2的反应[41]，进而造成维生素C含量的下降。从较长时间(6～8 d)来看，50 mg/L ClO2处理组维生素C含量较高；但5 d以内，100 mg/L ClO2处理组效果更好。

2.6 二氧化氯处理对葡萄果实还原性糖含量的影响

葡萄内含的还原性糖包括葡萄糖、果糖等，是决定葡萄营养价值和口感的一个重要因素。从图6可知，对照组和各处理组的还原性糖含量在贮藏期间均逐渐下降。8 d后，对照组还原性糖含量最低(为15%)；50 mg/L ClO2处理组还原性糖含量最高，为15.9%。25 mg/L ClO2处理组还原性糖含量为处理组中最低，为15.2%，但各组差别不大。

2.7 二氧化氯处理对葡萄果皮花色苷含量的影响

葡萄果色是果实外观品质的重要指标，直接影响葡萄的商品价值。花色苷存在于细胞液中，由糖转化而来，所以有利于葡萄果实中糖分积累的因素都有利于花色素的积累。由图7可知，在贮藏期间，对照组与各处理组花色苷含量变化趋势均为先升后降，这可能同参与花色苷合成与降解的3种酶活性的变化情况相关[42]。经ClO2溶液处理可减慢果实花色苷的转变过程，8 d后，对照组花色苷含量最低， 仅为8.625 mg/g； 经≥50 mg/L的ClO2溶液处理，果皮中花色苷的含量增幅≥67.48%。

2.8 二氧化氯处理对葡萄果实褐变度影响

果实褐变在贮藏过程中变化较快，易缩短贮藏时间而影响保鲜品质。葡萄果肉褐变度随贮藏时间的增长呈现不同程度的上升趋势，8 d后，对照组褐变度最高，为0.169，其余处理组以50 mg/L ClO2处理组处理效果最佳、100 mg/L ClO2处理组效果最差(图8)，这可能是由于二氧化氯浓度过大，使葡萄果实细胞结构受到破坏而促进了多酚氧化酶活性的升高[16]，影响褐变相关的酶类的作用[43-44]。

3 结论

液体二氧化氯处理可明显降低葡萄果实腐烂率和褐变度的上升，延长巨峰葡萄在室温下的保存期，且不对品质产生明显的影响，综合试验结果，50 mg/L ClO2处理对于巨峰葡萄整体的保鲜效果最好。

液体二氧化氯处理可有效降低果实的呼吸强度、提高花色苷含量的保留率，并且对可滴定酸含量、可溶性固形物含量及还原性糖含量的下降起到较强的抑制作用。