SO2结合壳聚糖处理对采后鲜食葡萄品质的影响

陈仁驰，吴培文，许蕙金兰，田慧琴，陈存坤，朱本忠

（中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083）

葡萄（Vitis vinifera L.）是多年生藤本落叶果树，其在全世界种植面积达到了1 000万hm2，年产量达到6 000万t，占世界水果总产量的五分之一[1]。巨峰葡萄属于葡萄中的中熟品种，易栽培，且抗病、抗冻的能力都较强；巨峰葡萄不仅外形美观、果粒大小一致、果实表面清洁，而且果肉肉软滑口、果汁味甜芳香。巨峰葡萄还具有医用价值、美容价值和商业价值等。但巨峰葡萄汁多、肉软且果穗松散的特性使其在贮运过程中会发生腐烂、落粒等问题，这严重影响了鲜食巨峰葡萄产业的发展[2]。

商业上葡萄贮藏98%以上都采用SO2快速和慢速释放方式相结合的方法来熏蒸葡萄[3]。SO2气体能够抑制葡萄贮藏过程中常见的致病真菌，同时能够使葡萄的呼吸强度有所降低，在保持葡萄品质、延长葡萄贮藏期等方面有着相当重要的作用。但SO2在使用过程中释放速度和释放量不易控制，极其容易发生SO2伤害，例如果实漂白、果实SO2残留量超标等问题，使葡萄失去原有风味，丧失商品价值[4]。

壳聚糖（chitosan）是甲壳素脱乙酰基的降解产物，由D-葡胺糖通过β-1，4糖苷键连接起来的多糖类生物大分子。由于其安全、无毒、营养保健等功能，目前用于食品、化妆品、饲料、纺织等多个领域[5]。壳聚糖是一种阳离子高分子多糖，喷涂于果蔬表面形成一层半透膜。有研究表明，壳聚糖满足果蔬以采摘、贮藏、运输到销售全过程的保鲜要求，对人体无任何副作用[6]。

本文主要研究了在0℃环境下，采用壳聚糖、二氧化硫、两者共同处理下巨峰葡萄的品质随贮藏时间的变化情况，这对巨峰葡萄的贮藏具有理论和实践指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

巨峰葡萄：北京市顺义区普兰特采摘园；壳聚糖：上海沪试公司；CT-2葡萄保鲜剂：天津市国家农产品保鲜工程中心，使用时参照韩阳[7]的说明。

1.2 仪器与设备

A-1数显糖度计：日本ATAGO公司；GY-3硬度计：爱德堡仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理

葡萄采收当天运回实验室，选择果实整齐、成熟度一致、发育良好、果粒中等大小、无机械伤害的果实。葡萄果实经过0.5%次氯酸钠消毒处理后风干，装入塑料周转筐，用0.03 mm厚的PE保鲜袋包装，于0℃冷库预冷后，将果实平均分成8组，分别用蒸馏水、各浓度壳聚糖溶液（0.5%、1.0%、1.5%）、CT-2葡萄保鲜剂、CT-2葡萄保鲜剂+各浓度壳聚糖溶液（0.5%、1.0%、1.5%）处理，后在相对湿度为85%～90%、温度为0℃的冷库中贮藏。每个处理设置3个重复，每个重复30 kg左右。采收当天测定其硬度、可溶性固形物、质量、呼吸强度，前4组每隔7天取样测定1次，后4组每隔14天取样测定1次。取样时每个重复取10个果实，去除葡萄皮及葡萄籽，将果肉迅速切成小块放入液氮中速冻，再置于-20℃冰箱保存，用于测定其他指标。

1.3.2 指标检测方法

1）硬度和可溶性固形物：采用曹建康等[8]的方法，稍作改变，在葡萄果实赤道附近分别取相对面的2个点，用小刀去除部分果皮后，使用GY-3硬度计测定果实硬度，结果取其平均值。取果粒中部果汁，用糖度计测定可溶性固形物含量。

2）失重率/%=（新鲜葡萄的质量-贮藏后葡萄的质量）/新鲜葡萄的质量×100

3）掉粒率/%=掉粒果重/总果重×100

4）腐烂率/%=腐烂果重/总果重×100

5）呼吸强度测定：参照曹建康等[8]的方法，每个库中取3串葡萄果实，测定其质量后分别置于经空气平衡的5 L密封盒中，密闭2 h后，用一次性注射器从密封盒顶部平衡盒内气体后顶空抽取1.0 mL气体，用气相色谱法测定二氧化碳含量，重复3次。呼吸强度以CO2释放量表示，单位为mg/（kg·h）。

气相色谱检测条件：实验所用气相色谱仪配有CO2转化炉，火焰离子化检测器（FID），CH-300A高纯氢的发生器，不锈钢填充柱（Porapak-100；柱长2 m），载气N2，进样温度120℃，柱温60℃，CO2检测温度360℃。

1.3.3 数据处理方法

采用Microsoft Excel（2007）软件分析和绘图，计算平均值和标准偏差。

2 结果与分析

2.1 壳聚糖、SO2等处理对葡萄腐烂率的影响

壳聚糖、SO2结合壳聚糖处理对巨峰葡萄腐烂率的影响见图1。

图1 不同处理对巨峰葡萄腐烂率的影响Fig.1 Effects of different treatment on the rotting rate of Kyoho grapes

葡萄的腐烂率是影响其商业价值的另一个非常重要的因素。从图1A中可以看出，在0℃贮藏下第42天开始对照组以及各浓度壳聚糖处理的葡萄出现了较多的腐烂。其中对照组的葡萄腐烂率最高，到第84天时达到了12.5%。用壳聚糖处理组的葡萄腐烂率较对照组的较低，在70天之前以1.5%壳聚糖的效果最好。到第84天后，3组壳聚糖处理组的葡萄腐烂率维持在了9%左右。从图1B中可以看出，有SO2处理的葡萄腐烂明显晚于对照组，从第56天开始出现腐烂的情况。从第56天～第70天，用SO2单独处理下的葡萄腐烂率最低，到了第84天后，用1.5%壳聚糖+SO2处理共同处理的葡萄腐烂率接近一致，约为9.7%。结合图1A、图1B可以看出SO2对葡萄腐烂率的保鲜效果最好，而添加了1.5%壳聚糖溶液之后对葡萄腐烂率也有较好的保鲜效果，有较好的商业应用前景。

2.2 壳聚糖、SO2等处理对葡萄落粒率的影响

壳聚糖、SO2结合壳聚糖处理对巨峰葡萄落粒率的影响见图2。

图2 不同处理对巨峰葡萄落粒率的影响Fig.2 Effects of different treatment on the dropping rate of Kyoho grapes

葡萄的落粒率是影响其商业价值的一个非常重要的因素。从图2A中可以看出，在0℃贮藏下，对照组与壳聚糖处理组葡萄在第一周就开始出现落粒，在前28天，对照组与1.5%壳聚糖组的落粒率较低，均在5%以下。在第28天之后，各组落粒率增加的幅度变大，到第84天后，1.5%壳聚糖处理组的落粒率最低，为14.8%，是3个壳聚糖处理组中唯一低于对照组的一组。从图2B中可以看出，在0℃贮藏下，有SO2处理的葡萄落粒率均大于对照组，故SO2处理对于葡萄落粒率的伤害很大。而用SO2单独处理下的葡萄落粒情况最为严重，而SO2+0.5%壳聚糖组、SO2+1.5%壳聚糖组的葡萄落粒情况较SO2单独处理组有了较好的缓和。这说明壳聚糖处理后在葡萄表面形成了一层致密的膜，一定程度上隔绝了SO2气体，从而降低了SO2对葡萄落粒造成的伤害。结合图2A、B可以看出，SO2处理下葡萄落粒率最高，1.5%壳聚糖处理下葡萄的落粒率最低。而将1.5%壳聚糖和SO2共同处理后，葡萄的落粒率较单独SO2处理有较明显的降低。这说明1.5%壳聚糖溶液能够有效减少SO2对葡萄落粒率所造成的伤害。

2.3 壳聚糖、SO2等处理对葡萄失重率的影响

壳聚糖、SO2结合壳聚糖处理对巨峰葡萄失重率的影响见图3。

图3 不同处理对巨峰葡萄失重率的影响Fig.3 Effects of different treatment on the weight losing rate of Kyoho grapes

葡萄的失重率随贮藏时间的增加而升高是由于在贮藏过程中果实的呼吸作用等造成的水分损失和营养物质的损失。从图3A中可以看出，在0℃贮藏下，对照组与壳聚糖处理组葡萄从第二周开始出现失重，而后失重率不断地上升。其中，1.5%壳聚糖处理组葡萄的失重情况最为良好，到第84天时为7.1%，而用0.5%壳聚糖处理的葡萄失重情况最为严重，到第84天时达到了11.3%。从图3B中可以看出，在0℃贮藏下，有SO2处理的葡萄失重率均大于对照组，故SO2处理对于葡萄失重率的伤害很大。而用SO2单独处理下的葡萄失重情况最为严重，到第84天时达到了23.1%。添加了较高浓度的壳聚糖溶液后，葡萄的失重率得到了明显的抑制，与对照组趋于一致，在7%左右。由于SO2会破坏葡萄的细胞壁和细胞膜，造成葡萄的失水。而高浓度的壳聚糖处理成膜会一定程度上隔绝SO2从而减少葡萄的失重率。结合图3A、3B表明，在0℃贮藏温度下，随着贮藏时间的增加，葡萄的失重率呈明显的上升趋势。其中，SO2对葡萄失重率的影响最大，1.5%壳聚糖对葡萄失重率的影响最小，两者共同处理下失重率居中。这说明SO2对葡萄失重率的伤害最大，而1.5%壳聚糖溶液能够减少SO2对葡萄失重率带来的伤害。

2.4 壳聚糖、SO2等处理对葡萄硬度的影响

壳聚糖、SO2结合壳聚糖处理对巨峰葡萄硬度的影响见图4。

图4 不同处理对巨峰葡萄硬度的影响Fig.4 Effects of different treatment on the hardness of Kyoho grapes

硬度能较好地反应葡萄果实细胞壁是否维持在较好的水平上，即抗压能力的强弱。硬度也是判断葡萄果实是否软化的关键指标。此外，硬度能较直接地影响消费者对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个指标。从图4A、4B中可以看出，随着贮藏时间的增加，葡萄果实的硬度整体呈下降趋势。其中，SO2处理的葡萄硬度下降地较慢，添加了壳聚糖溶液处理的葡萄硬度下降速度与其一致，未做任何处理的对照组葡萄硬度下降速率最快。故SO2处理能较好的控制葡萄硬度，SO2与壳聚糖共同处理对葡萄硬度也有较好的控制。

2.5 壳聚糖、SO2等处理对葡萄呼吸强度的影响

壳聚糖、SO2结合壳聚糖处理对巨峰葡萄呼吸强度的影响见图5。

图5 不同处理对巨峰葡萄呼吸强度的影响Fig.5 Effects of different treatment on the breathing intensity of Kyoho grapes

葡萄果实的呼吸强度变化对其贮藏状况有较为明显的影响。呼吸为葡萄采后生命活动提供能量和必要的中间物质[9]。葡萄属于典型的非跃变型果实，但是在本试验中葡萄在采后出现了较大的波动，这是由于本试验选用的葡萄成熟度较高，已经达到了红熟期。在受到壳聚糖和SO2等处理后，产生了许多复杂的生理反应，但是整体来说，SO2处理会降低葡萄的呼吸强度。从图5A、5B中可以看出，各个组的葡萄呼吸强度随着贮藏时间的变化趋势大致相同，在第42天之后呈现了小幅度的上升，最后都降低趋于一致。

2.6 壳聚糖、SO2等处理对葡萄果实可溶性固形物含量的影响

壳聚糖、SO2结合壳聚糖处理对巨峰葡萄呼吸强度的影响见图6。

图6 不同处理对巨峰葡萄可溶性固形物含量的影响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长期间积累的糖、酸、氨基酸等多种物质组成的，是评价果实品质的重要指标之一。从图6A、6B可以看出，随着贮藏时间的增加，各个组的葡萄可溶性固形物含量均没有较明显的变化与差异。故SO2处理对葡萄的可溶性固形物含量不会造成影响，同样地添加壳聚糖也不会影响葡萄的可溶性固形物含量。

3 结论与讨论

SO2熏蒸法是葡萄采后贮藏中最常见的保鲜手段，它不但可有效控制采后霉菌的蔓延，还能有效地降低葡萄的呼吸作用，保持果实的营养和风味最大限度地不改变[10]。但是过量的SO2会对葡萄果实造成伤害。有研究指出，SO2对葡萄的伤害是从细胞壁的变性开始，而后导致细胞质的变性，从而质壁开始分离，细胞的内含物向外渗透，最后细胞破裂、死亡[11]。

葡萄果实的采后品质主要包括腐烂率、落粒率、失重率、硬度以及呼吸强度等。葡萄的失重率与其呼吸强度密切相关，呼吸为葡萄采后生命活动提供能量和必要的中间物质[12]。用SO2处理葡萄后期会出现呼吸强度的上升，而用壳聚糖处理巨峰葡萄可以减少葡萄的失重率，进而保持葡萄水分及其口感[13]。

在本文的试验中，有SO2处理的葡萄腐烂明显晚于对照组，从第56天开始出现腐烂的情况。从第56天～70天，用SO2单独处理下的葡萄腐烂率最低，到了第84天后，用1.5%壳聚糖+SO2处理共同处理的葡萄腐烂率接近一致，约为9.7%。SO2对葡萄腐烂率的保鲜效果最好，而添加了1.5%壳聚糖溶液之后对葡萄腐烂率也有较好的保鲜效果。这表明SO2对葡萄的腐烂率控制效果较好，用壳聚糖与SO2一起处理下葡萄的腐烂率同样得到了较好的控制。

在对落粒的研究中，用SO2处理的葡萄的落粒率明显上升，第84天时达到了30.3%，而用壳聚糖与SO2一起处理则会减少葡萄的落粒率。这说明壳聚糖处理后在葡萄表面形成了一层致密的膜，一定程度上隔绝了SO2气体，从而降低了SO2对葡萄落粒造成的伤害。另外，1.5%壳聚糖处理可以较好地减少葡萄失重，贮藏至第84天失重率仅为7.1%，用SO2单独处理下的葡萄失重情况最为严重，到第84天时达到了23.1%。用高浓度的壳聚糖与SO2共同处理后，葡萄失重率较单独SO2处理有了较好地效果，但是达不到1.5%壳聚糖处理的效果。

此外，葡萄果实在贮藏过程中由于多种细胞壁降解酶引起细胞壁降解，这会导致果实质地的软化，因此果实的硬度是反应品质好坏的一个重要指标[14]。用壳聚糖与SO2一起处理能够有效延缓葡萄硬度的下降。另外，壳聚糖、SO2对葡萄的可溶性固形物含量都没有明显的影响，始终稳定在18%～20%之间。

综上所述，壳聚糖对于“巨峰”葡萄的采后贮藏品质有着较好的控制，是一种在葡萄保鲜方面有着良好市场前景的保鲜剂。