低能微波预处理对巨峰葡萄贮藏品质的影响

陈孟雅CHEN Meng-ya 鲁加惠 - 张海伟 -

(安徽农业大学茶与食品科技学院，安徽 合肥 230036)

微波对食品的作用方式分为微波致热生物效应和微波非热生物效应[1]。低能微波指的是采用较低功率，利用微波的非热生物效应，使植物或生物体生理活性物质发生变异而丧失活力或死亡[2]。同时，微波的电场会使细胞的膜功能发生变异，从而使细胞的正常代谢功能及生理功能受到相应的破坏，这样可以使微生物的生长受到抑制或死亡[3]。

目前低能微波技术已有效应用于食品的加工与保鲜中。例如：利用微波非热效应处理鲜榨杏汁，不仅细菌总数达到国家标准要求，而且显著抑制杏汁多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(POD)的活性，杏汁色泽L值由22.93增加到35.81，表明微波处理后杏汁亮度增加，色泽得以改善与保持[4]；茶叶经800 W微波照射60 s能显著抑制PPO和POD酶活性，使成品茶叶的色泽更绿更鲜活诱人(△E值低了1/2)[5]。低能微波与传统热处理方式相比，能更方便、高效地抑制新鲜蘑菇的PPO酶活性，减轻食品工业中蘑菇的褐变[6]。

低能微波技术在果蔬保鲜上的应用亦有一定的成效。李明霞等[7]研究发现，120 W/60 s微波处理的猕猴桃果实相比较于未处理组，在贮藏末期硬度是其2倍，能够延迟猕猴桃果实软化；费利娟[8]研究发现，100 W/120 s及以下的低功率微波处理能够延缓佐贺清香草莓采后成熟与衰老，处理后果实纤维素酶活性和MDA含量较未处理组低且保持较高的果实硬度；何雨婷等[9]采用130 W微波输出功率连续照射处理新鲜香菇4 min能够延长保鲜期至40 d；郭艳明等[10]研究发现，低能微波处理黄冠梨后，发现32.5 W/5 min低能微波处理能够在贮藏期间最好地保持果实品质，降低了22%左右的果心褐变发生率。但是低能微波预处理对葡萄贮藏品质、生理指标及抗氧化性的影响迄今未见报道。

本试验拟对巨峰葡萄采用不同功率微波处理，在低温(0～2 ℃)环境下贮藏，期间监测葡萄的落粒率、失重率、PPO和POD酶活性、DPPH自由基清除率等指标，探讨低能微波预处理对葡萄冷藏品质的影响，探索适合于葡萄贮藏的低功率微波保鲜技术，为进一步开发安全、简便、快捷的果实贮藏保鲜新技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

巨峰葡萄：于2016年7月7日，购于安徽省合肥市周谷堆水果交易市场，随机选取大小均匀，成熟度相对一致，无病虫害、机械伤的果实；

磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、邻苯二酚、聚乙二醇6000、聚乙烯吡咯烷酮、TritonX-100、三氯乙酸：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 主要仪器设备

高速冷冻离心机：LR16-A型，北京雷勃尔离心机有限公司；

紫外可见分光光度计：752型，上海菁华科技仪器有限公司；

微波系统：SAM-255型(总功率650 W)，美国CEM公司；

系列组合式冷库：ZK型，中国常州银雪制冷设备有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 样品处理 葡萄运回实验室后，0～4 ℃预冷8 h。随机选取果实并检测各项初始指标。其余葡萄果实分为5组，每组3个平行，分别设定微波输出功率为0.0(对照)，37.5，65.0，97.5，130.0 W，处理时间均为2 min；由于原料的温度与原料种类及微波处理方式密切相关[11]，因此每次处理葡萄重量为(1 200±50) g。每组微波处理后，随机取10粒果实测其果心温度；处理后在常温下放置2 h后，用0.02 mm聚乙烯(PE)保鲜袋包装(保鲜膜上扎有小孔)，然后放置0～2 ℃、湿度80%～85%冷库中进行贮藏，每8 d进行各项指标的测定。

1.2.2 落粒率的测定 落粒率是指落粒果数占总果数的百分比,按式(1)计算：

(1)

式中：

m——落粒率，%；

m1——脱落的果实数；

m2——总果实数。

1.2.3 失重率的测定 采用重量法。失重率按式(2)计算：

(2)

式中：

n——失重率，%；

n1——贮藏前果实重量，g；

n2——测量时果实重量，g。

1.2.4 多酚氧化酶酶活的测定 参照文献[12]。

1.2.5 DPPH自由基清除率的测定 称取1 g样品，加入50%乙醇8 mL匀浆，4 ℃ 4 000×g离心15 min，上清液用于DPPH清除能力的测定；取上清液0.1 mL加入2.9 mL、60 μmol/L的DPPH溶液中，摇匀，室温避光反应30 min后,于517 nm处测其吸光度[13]11，以50%乙醇为空白对照。清除率按式(3)计算：

(3)

式中：

SA——清除率，%；

Ai——2.9 mL DPPH溶液中加0.1 mL样品反应30 min 后的吸光度；

A0——2.9 mL DPPH溶液中加0.1 mL 50%乙醇反应30 min 后的吸光度；

Aj——2.9 mL 50%乙醇中加0.1 mL样品反应30 min后的吸光度。

1.2.6 丙二醛(MDA)的测定 根据文献[14]155，修改如下：称取切碎的葡萄1.0 g，加入5 mL 100 g/L三氯乙酸(TCA)和少量石英砂研磨至匀浆，4 ℃、4 000×g离心20 min后，取上清液2 mL，加入2 mL 6.7 g/L TBA溶液，混匀后于沸水浴上反应20 min，空白对照管以TCA替代提取液，迅速冷却后再离心(4 000×g)。取上清液测定OD450，OD530和OD600值。MDA含量按式(4)计算：

(4)

式中：

W——丙二醛含量，μmol/g FW；

c——反应液中MDA的浓度，c=6.45×(OD532-OD600)-0.56×OD450，μmol/L；

OD450、OD532、OD600——450，532，600 nm波长下溶液的吸光值；

VA——反应液总体积，mL；

V——提取液总体积，mL；

VS——测定时所取体积，mL；

m——样品质量，g。

1.2.7 过氧化物酶酶性的测定 参照文献[14]102。

1.3 数据处理

利用Origin 8.0软件统计所有数据，计算均值及标准偏差并绘制图表。应用SPSS软件进行方差分析，采用Duncan新复极差法比较因素水平间的差异(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 对巨峰葡萄果心温度的影响

由图1可知，当果实重量与处理时间一定时，果心温度随着微波功率的增加而增加。其中，130.0 W处理组果心温度已达40 ℃，但表皮温度依然与处理前无差异。过高功率微波处理会使果实内部产生较高热量，对果实本身造成一定的热损伤。因此在保证无明显热效应的前提下，处理葡萄选用的微波功率应在130.0 W以下。

图1 低能微波处理对巨峰葡萄果心温度的影响Figure 1 Effect of different microwave treatment on the center temperature of Kyoho grape

2.2 对巨峰葡萄失重率和落粒率的影响

失水率是衡量果实新鲜度的重要指标。在贮藏过程中，果实重量的降低主要是水分通过果皮散失造成的。巨峰葡萄在采后冷藏期间失重率逐渐升高，但是直至贮藏末期，微波处理组与对照组之间并无显著性差异(表1)，说明低能微波预处理对葡萄果实的失重率没有显著性影响。

如表1所示，随着贮藏时间的延长，葡萄的落粒率呈上升趋势。在40 d的贮藏期内，4种功率的微波处理均不同程度地降低了葡萄的落粒率，其中32.5 W微波处理组与对照组有显著性差异(P<0.05)。对照组落粒率在32 d已超过20%，而32.5 W微波处理组在40 d的落粒率<20%。说明适宜的低能微波处理能抑制葡萄的衰老。这与费丽娟等[15]在微波处理佐贺清香草莓中的结果一致。

表1 不同功率微波处理对巨峰葡萄失重率和落粒率的影响†Table 1 Effect of different microwave treatment on the water loss and shattering rate

† 同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

2.3 对巨峰葡萄多酚氧化酶和过氧化物酶的影响

多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)可直接或者间接催化酚类物质和花青素等，氧化生成褐色物质，引起果实褐变。如图2所示，巨峰葡萄在贮藏过程中，PPO活性逐渐增强。低能微波处理2 min后，处理组的酶活均高于对照组，可能是温度的轻微升高增加了PPO的活性。但在贮藏后期，低功率微波(65.0，32.5 W)处理组的PPO活性均显著低于对照组，而130.0 W处理组PPO活性却高于对照组。其中32.5 W微波处理组的PPO活性在整个贮藏过程中一直最低,且与其他各组差异性显著(P<0.05)。可能是适宜的微波处理可以较好地抑制酚类物质的合成，并保持了酚类物质和 PPO区域性结构的完整性，从而更好地抑制了 PPO酶的活性。

过氧化物酶是(peroxidase，POD)广泛存在于植物体内，活性较高，是以过氧化氢为电子受体催化底物氧化的一种酶[14]101。与PPO酶反应类似，低能微波处理2 min后，处理组的酶活均高于对照组。在贮藏中后期，对照组的POD活性显著高于处理组(P<0.05)。其中，32.5 W微波处理组抑制作用最大，与其他组均有显著性差异(图3)，可见低能微波在一定程度上能抑制POD活性，延缓果实衰老。这与Ceni等[16]的研究类似，微波能对过氧化物酶起抑制作用。

图2 低能微波处理对巨峰葡萄PPO的影响Figure 2 Effect of different microwave treatment on the PPO activity of Kyoho grape

图3 低能微波处理对巨峰葡萄POD的影响Figure 3 Effect of different microwave treatment on the POD activity of Kyoho grape

2.4 对巨峰葡萄丙二醛(MDA)含量和DPPH自由基清除率的影响

丙二醛(Malondialdehyde)是植物细胞膜脂过氧化最主要的产物之一，其含量越高，果实细胞膜系统损伤越大，越不利于果实的贮藏。一般随着贮藏时间的延长和果实衰老，MDA的含量逐渐积累，细胞膜的损伤程度日益加深[17-18]。如图4所示，在整个贮藏期间130.0 W微波处理组MDA含量显著高于对照组，说明此微波功率对葡萄细胞膜损伤程度较大，细胞组织对果实的保护能力较差。而32.5 W微波处理组MDA含量在贮藏期间上升速度较缓慢，且显著低于对照组(P<0.05)，说明适宜的微波处理可以有效抑制巨峰葡萄MDA含量的积累。这可能是微波的非热效应改变了细胞膜脂质的构造，推迟了其过氧化作用的进程，从而减缓了膜脂过氧化对果实细胞膜的损伤[10]。

图4 低能微波处理对巨峰葡萄MDA的影响Figure 4 Effect of different microwave treatment on the MDA of Kyoho grape

DPPH自由基清除率与果实中抗氧化物质活性及酚类物质的含量等呈正相关[13]15-16。在贮藏过程中，由于抗氧化物质逐渐减少或活性降低，果实的DPPH自由基清除率呈下降趋势。由图5可知，低能微波处理提高了葡萄果实的DPPH自由基清除率，在贮藏中后期(32 d之后)低能微波处理与对照组之间的差异显著(P<0.05)，但各处理组间不存在显著性差异。说明在特定功率下，低功率微波处理可能使得葡萄中抗氧化物质活性增加,延缓了葡萄的老化[19]。

图5 低能微波处理对巨峰葡萄DPPH自由基 清除率的影响Figure 5 Effect of different microwave treatment on the DPPH clear rate of Kyoho grape

3 结论

在0～2 ℃冷藏条件下，32.5 W/2 min低能微波处理组葡萄的贮藏品质最佳，与对照组相比，落粒率降低了10%,多酚氧化酶和过氧化物酶酶活低了1/3左右，丙二醛减少将近17%,DPPH自由基清除率高于对照组约33%，显著延缓了葡萄的成熟衰老。当输出功率达到130.0 W时,对葡萄生理和品质有一定的损伤，不利于贮藏。可能是稍高功率低能微波处理对细胞膜结构或者信息传导分子产生了影响，加速了果实的成熟衰老。低能微波处理能够延缓葡萄的成熟与衰老，且在本试验功率范围内微波功率越低葡萄冷藏的效果越好，因此更低微波功率对葡萄贮藏品质的影响作用值得进一步探讨。

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