醋酸代替二氧化硫用于巨峰葡萄防腐保鲜技术的研究

彭勇，孙佳佳，石晶盈，张欣，王庆国

(山东农业大学 食品科学与工程学院，山东 泰安，271000)

醋酸对环境和生物友好，具有良好的杀菌作用且食用安全性高[12-13]。醋酸易挥发、残留少、成本低，是一种天然的抗菌剂。研究表明，醋酸能够较好地抑制灰霉病[14]，并具有降低产品呼吸强度的作用。在蔬菜作物香菜[15]和番茄[16]上的研究表明，醋酸处理可以抑制肺炎杆菌和炭疽病的生长，在梨[17]、杏、李子[18]、柑橘[19]等水果上的研究也表明，醋酸可以抑制水果表面微生物的生长，减少腐烂。并且，醋酸可以降低香料中病原菌的发生[20]。但对于醋酸控制葡萄防腐技术的研究较少，未有成型的技术指标，本试验目的是确定物流或货架期间，醋酸用于巨峰葡萄防腐防落粒的效果，以期为葡萄的贮藏保鲜提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

葡萄品种为巨峰，采购时间2015年8月，采购地点山东省泰安市水果批发市场，快速运输至山东农业大学食品学院果蔬贮藏实验室，剪去病虫粒、腐烂粒，并将果穗分为若干小穗供试验用。

30 L的熏蒸箱，滤纸，冰醋酸，聚乙烯袋，SO2保鲜片(山东营养源食品科技有限公司)。

1.2 仪器与设备

JA1003 型分析天平，上海精科天平有限公司；紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；TGL16 型冷冻离心机，长沙英泰仪器有限公司;超级恒温水浴锅，常州国华电器有限公司；KQ5200E 型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；干燥箱，上海市上海县第二五金厂；微型冷库，济南科达尔实业有限公司；超低温保存箱，青岛海尔特种电器；ATAGO数显糖度计，日本爱拓公司；Eppendorf移液器，艾本德中国有限公司等。

1.3 试验设计

1.3.1 醋酸处理条件的试验研究

将冰醋酸用移液枪滴至包裹有纱布的滤纸上(防止冰醋酸与葡萄直接接触)，放入盛放葡萄的容器中，在密封条件下熏蒸。结束熏蒸后，将葡萄放入聚乙烯材料袋中，折叠袋口，后置于冷库贮藏。熏蒸浓度为密闭容器中加入冰醋酸的体积与密闭容器体积之比。以下的试验中，每个处理组均设置3个平行，每个平行5 kg 葡萄果实。对照组为同等条件下，不加任何试剂。SO2处理组用SO2葡萄保鲜片，保证袋内SO2质量浓度在10～100 mg/L，处于最佳处理效果。

1.3.1.1 熏蒸浓度

巨峰葡萄均匀分为6组。选择熏蒸的浓度为0、8、16、24、32、40 μL/L。进行2 h熏蒸后，将葡萄取出，装入聚乙烯袋放入5 ℃冷库贮藏，20 d后统计葡萄果实的腐烂率、掉粒率。

1.3.1.2 熏蒸次数

葡萄分为5组。其中3组的条件为： 20 ℃，8 μL/L的醋酸，熏蒸时长2 h，熏蒸次数依次为1次熏蒸、2次熏蒸和3次熏蒸，每10 d进行1次熏蒸。之后，放于5℃冷库贮藏。其余2组设对照及SO2处理。统计葡萄果实的腐烂率、掉粒率。

1.3.1.3熏蒸时间

葡萄平均分为5组。其中3组的条件为：20 ℃，8 μL/L的醋酸，熏蒸时长分别为1、2、4 h，熏蒸次数为1次。之后，放于5 ℃冷库贮藏。其余2组分别设为对照及SO2处理。统计葡萄果实的腐烂率、掉粒率。

1.3.1.4 熏蒸温度

葡萄平均分为6组。其中4组条件为：8 μL/L的醋酸，熏蒸时长2 h，选择熏蒸的温度为：0、5、10、20 ℃，熏蒸次数为1次。之后，放于5 ℃冷库贮藏。其余两组分别设为对照及SO2处理。统计葡萄果实的腐烂率、果粒的掉粒率。

1.3.2 应用试验

根据上述试验，得出最佳的熏蒸条件，在最优条件下进行葡萄的熏蒸处理。将葡萄果实分3组，A组(对照)：不进行任何处理。B组(SO2处理)：每千克的葡萄果实中放入SO2保鲜片1片，保证袋内SO2浓度在10～100 mg/L，处于最佳处理效果。C组(AAC处理)：20 ℃，8 μL/L的醋酸，熏蒸时间2 h。之后，所有处理均置于5 ℃条件下贮藏，统计葡萄果实的腐烂率、掉粒率、感官质量，并测定葡萄果实的品质指标。以上各组处理均设置3次平行实验。葡萄果实品质指标的内容包括：果梗的含水量、果实的抗氧化性、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、总酚含量及果实总黄酮含量。

1.4 测定方法

1.4.1 腐烂率的测定

腐烂率以腐烂果实的质量占总果实质量的百分数表示。

1.4.2 掉粒率的测定

掉粒率以落粒果实的质量占总果实质量的百分数表示。

1.4.3 品质指标测定

葡萄果实可溶性固形物含量(TSS)的测定：仪器为ATAGO数显折光仪。样品选取的方法：每处理设置3个平行，从每个平行中随机选择葡萄果粒10个。将葡萄去皮、挤出果汁并倒入小烧杯中，混合均匀后以胶头滴管吸取果汁滴至数显折光仪进行测定。可滴定酸(TA)含量的测定用酸碱滴定法[21]。固酸比以可溶性固形物的含量与总酸含量的比值来计算。葡萄的感官质量根据孙慧等[22]制定的评定标准进行。果梗的含水量采用烘干称重法；抗氧化活性按照DPPH法[23]；总酚含量测定根据福林酚法[24]；总黄酮含量测定采用AlCl3比色法[25]。

1.4.4 数据的统计分析

结果以平均值和标准差来表示，所有的数据均用SPSS 17.0软件处理，用Duncan法进行方差分析，p<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 熏蒸条件的筛选

2.1.1 醋酸浓度对葡萄果实腐烂率和掉粒率影响

腐烂率、掉粒率是2个用来评价葡萄果实商品价值和货架期的重要指标。研究表明醋酸有较强的杀菌作用，一定浓度下可有效杀死真菌及其孢子，降低果实的腐烂率[20]。如图1-A和图1-B所示，与对照组和高浓度醋酸处理组(>16 μL/L)相比，8 μL/L和16 μL/L的醋酸处理组显著(p<0.05)降低了果实贮藏期间的腐烂率；并且，8 μL/L处理的掉粒率显著(p<0.05)低于对照，8 μL/L醋酸处理后腐烂率和掉粒率分别比对照降低了58.59%和39.66%。与对照相比，高浓度醋酸处理组(>16 μL/L)进行熏蒸效果不理想，24 μL/L和40 μL/L的醋酸处理组果实腐烂率与对照组差异不显著(p>0.05)，但降低了掉粒率，32 μL/L处理组增加了果实的腐烂率，对掉粒率影响不显著(p>0.05)，出现这种情况的原因可能是高浓度醋酸处理对葡萄果实产生了伤害[13]。基于此，适宜熏蒸的醋酸浓度选择8 μL/L。

图1 不同浓度醋酸对葡萄果实腐烂率(A)与掉粒率(B)影响Fig.1 The effect of different acetic acid concentration on grape decay rate (A) and drop rate (B)注：同一栏的不同小写字母代表处理间的差异显著，下同。

2.1.2 熏蒸次数对葡萄果实腐烂率和掉粒率的影响

如图2-A和图2-B所示，葡萄在10 d后开始腐烂，相同条件下进行醋酸熏蒸，增加熏蒸次数会加重葡萄果粒的掉粒率和果实的腐烂率。相比于对照组，无论熏蒸次数是1次、2次还是3次，醋酸熏蒸的腐烂率都显著(p<0.05)低于对照组。采用浓度为8 μL/L的醋酸熏蒸时，熏蒸1次，巨峰葡萄的腐烂率最低，掉粒率也最低。因此，熏蒸次数选择1次。相比于SO2处理组，醋酸熏蒸降低了果实的腐烂率，但提高了掉粒率。

图2 不同熏蒸次数对果实腐烂率(A)及掉粒率(B)影响Fig.2 The effect of different number of fumigation on grape decay rate (A) and drop rate (B)

2.1.3 熏蒸时长对葡萄果实腐烂率和掉粒率的影响

图3 不同的熏蒸时长对葡萄果实腐烂率(A)及掉粒率(B)影响Fig.3 The effect of different fumigation time on grape decay rate (A) and drop rate (B)

如图3-A和图3-B所示，5 ℃贮藏0～10 d，对照组开始呈现轻度腐烂，第10天腐烂率为2%，而所有处理组均未出现腐烂；在10～20 d，对照组的腐烂率迅速上升到10%，且上升速率显著高于醋酸熏蒸组和SO2处理组，醋酸熏蒸组和SO2处理组的果实腐烂率在3%～5%，醋酸熏蒸处理组腐烂率显著(p<0.05)高于SO2处理组。贮藏至30 d，对照组的腐烂率上升至22%，葡萄果实的商品品质变差。而醋酸熏蒸组(熏蒸2 h处理)和SO2处理组果实的腐烂率分别为9.9%和6.6%，显著低于对照，以SO2处理组处理效果较好。从掉粒率来看，熏蒸处理组与对照组差异不显著，但20 d后，均显著高于SO2处理组。从不同熏蒸时间来，熏蒸1、2、4 h之间果实腐烂率和掉粒率均差异不显著，考虑熏蒸时间太短，对葡萄品质指标影响不明显，所以熏蒸时长最终选择2 h。

2.1.4 熏蒸温度对葡萄果实腐烂率和掉粒率影响

如图4-A和图4-B所示，保持其他条件一致时，5 ℃贮藏10 d，各处理组均没有腐烂出现，贮藏20 d，对照组的腐烂率大于10%，显著(p<0.05)高于醋酸熏蒸组和SO2处理组。贮藏30 d，对照组腐烂率仍呈迅速上升的趋势，而醋酸熏蒸组葡萄果实的腐烂率得以控制；不同熏蒸温度比较，以温度为20 ℃时，醋酸熏蒸后葡萄果实腐烂率最低，显著(p<0.05)低于其他熏蒸温度处理。30 d时，对照(不熏蒸)、温度20 ℃熏蒸处理组、SO2处理组三者的腐烂率分别为26%、6%和8.3%。从掉粒率来看，0℃醋酸熏蒸处理后，掉粒率显著高于对照组，可能是由于0 ℃时冰醋酸未完全挥发，熏蒸效果不佳。20℃醋酸熏蒸处理后，掉粒率最低。基于此，20 ℃为最佳醋酸熏蒸温度。综合上述单因素试验，最佳的醋酸熏蒸条件为：8 μL/L 的醋酸，20 ℃条件下，1次熏蒸2 h。

图4 不同熏蒸温度对葡萄果实腐烂率(A)及掉粒率(B)影响Fig.4 Effect of different fumigation temperature on decay rate (A) and berry drop rate (B)

2.2 醋酸熏蒸处理对葡萄果实商品品质的影响

2.2.1 贮藏条件下醋酸熏蒸对葡萄果实腐烂率和掉粒率的影响

根据上述最佳熏蒸条件进行葡萄果实熏蒸处理，于5 ℃贮藏条件下进行葡萄果实防腐试验。由图5-A可看出，贮藏条件下，对照组葡萄果实腐烂率是最高的，与对照相比，醋酸熏蒸组和SO2处理组果实腐烂率显著降低(p<0.05)，且醋酸熏蒸组与SO2处理组腐烂率差异不显著(p>0.05)，说明醋酸熏蒸处理可以替代SO2处理。

由图5-B可看出，贮藏0～20 d，葡萄果实掉粒率呈现缓慢增加的趋势，可见贮藏低温抑制了葡萄的掉粒，保持了良好的品质[26]；20～40 d，掉粒率迅速增加，在第30天时，对照组果实的掉粒率为15%，第40天时，对照组果实的掉粒率为37%。不同处理相比，贮藏20 d后，以醋酸熏蒸处理组的掉粒率最低，显著低于对照组和SO2处理组。贮藏40 d时，掉粒率最低的是醋酸处理组，其次是SO2处理组和对照组。

图5 醋酸熏蒸处理对葡萄果实腐烂率(A)和掉粒率(B)影响Fig.5 Effect of AAC fumigation on decay rate (A) and drop rate (B) of kyoho grape

2.2.2 贮藏条件下醋酸熏蒸对葡萄果实可溶性固形物、可滴定酸和固酸比的影响

可溶性固形物是衡量果实品质的重要指标之一[27]。在贮藏期间，可溶性固形物含量会逐渐降低，糖代谢是造成固形物含量降低的主要原因之一[28]。如图6-A所示，葡萄果实的可溶性固形物含量在16%～18%，贮藏0～10 d，可溶性固形物显著下降，这可能是由于呼吸导致固形物的消耗造成的，在10 d贮藏之后，可溶性固形物略有上升，可能是果实失水造成的[28]。比较不同处理之间的差异，可以看出，SO2处理组在贮藏10 d和20 d均显著(p<0.05)高于对照组和醋酸处理组，但贮藏30 d和40 d时，醋酸熏蒸组可溶性固形物含量显著(p<0.05)高于对照组和SO2处理组。

可滴定酸也是评价果实品质与果实贮藏成效的重要参数之一，贮藏期间，部分有机酸作为呼吸底物被消耗，另一部分有机酸转化为糖类，所以其含量随贮藏时间延长而逐渐减少[29]。由图6-B可看出，贮藏0～30 d，可滴定酸逐渐下降，但贮藏30～40 d，可滴定酸含量上升，可能由于贮藏后期葡萄品质下降，失水多，导致单位质量果实内可滴定酸含量增加[29]，也有可能是贮藏后期腐烂加重，微生物产酸所致。不同处理来看，醋酸熏蒸组和SO2处理组的可滴定酸含量均显著(p<0.05)低于对照组，以醋酸熏蒸组含量最低。

图6 醋酸熏蒸对葡萄果实可溶性固形物(A)、可滴定酸(B)和固酸比(C)的影响Fig.6 Effect of AAC fumigation on TSS (A),TA(B)and ratio of solid acid(C)in Kyoho grape

固酸比是可溶性固形物和可滴定酸的比值，可反映果实的甜酸味，是评价果实品质的重要指标。如图6-C所示，贮藏30 d内，葡萄果实的固酸比随着贮藏时间的延长而增加，以醋酸熏蒸组处理固酸比最高，显著高于对照组和SO2处理组，固酸比的增加可能主要由于有机酸转化为糖，导致酸含量下降快于固形物的下降所致[28-29]。而贮藏30 d后，固酸比开始下降，这主要由于贮藏后期，可滴定酸含量的迅速上升所导致的[28]。

2.2.3 贮藏条件下醋酸熏蒸对葡萄感官品质的影响

如图7所示，贮藏10 d以内，各处理组的巨峰葡萄果实感官评价均在4以上，保持了良好的品质。贮藏10～20 d，对照组葡萄感官质量显著下降，贮藏20 d时对照组葡萄感官质量小于4，而醋酸熏蒸组和SO2处理组均在4.5。贮藏30 d时，对照组感官质量为2.5，醋酸熏蒸组和SO2处理组的感官质量为3.8左右，感官质量与20 d的对照组相当。贮藏40 d时，所有处理感官品质均低于3，丧失商品价值。可见，醋酸熏蒸组和SO2处理组有效延缓了葡萄感官质量的下降，延迟时间为10 d。整个贮藏期间，醋酸熏蒸组和SO2处理组两者相比，差异不显著(p>0.05)，整体外观差异如图8所示。

图7 醋酸熏蒸对巨峰葡萄感官质量的影响Fig.7 Effect of AAC fumigation on organoleptic evaluation in Kyoho grape

图8 醋酸熏蒸对巨峰葡萄外观的影响Fig.8 Effect of AAC fumigation on appearance in Kyoho grape

2.2.4 贮藏条件下醋酸熏蒸对葡萄果梗含水量、抗氧化活性的影响

葡萄果梗含水量是直观表征果实新鲜度的重要指标。如图9-A所示，5 ℃贮藏条件下，随着时间的延长，果梗含水量逐渐下降，在0～20 d，果梗含水量变化较小，各处理组之间差异不显著(p>0.05)。贮藏20 d后，果梗含水量开始迅速下降，表明果梗开始严重失水。从不同处理来看，醋酸熏蒸组处理效果较好，延迟了果梗含水量的下降，但与对照组和SO2处理组差异不显著(p>0.05)，可能由于失水较快掩盖了处理间的差异。

葡萄果实中含有许多抗氧化活性成分，如总酚、类黄酮和花青素等，这些抗氧化成分决定了葡萄果肉总的抗氧化能力的强弱。如图9-B所示，在贮藏期间，葡萄果实的抗氧化活性呈逐渐下降的趋势，40 d内，对照组果实的抗氧化活性从89.4%下降到61.9%，表明葡萄果实在贮藏期间抗氧化成分出现了降解[30]。从不同处理来看，醋酸熏蒸组和SO2处理组均与对照差异不显著(p>0.05)。

图9 醋酸熏蒸对葡萄果梗含水量(A)和果肉抗氧化活性(B)的影响Fig.9 Effect of AAC fumigation on grape stem water content (A) and antioxidant activity (B) in Kyoho grape

2.2.5 贮藏条件下醋酸熏蒸对葡萄果实总酚和总黄酮的影响

如图10-A所示，贮藏条件下，葡萄果实中的总酚含量均呈现下降的趋势，对照组、醋酸熏蒸组和SO2处理组3组之间差异不显著(p>0.05)，表明醋酸熏蒸和SO2处理不能延迟葡萄果实总酚含量的下降。

如图10-B所示，贮藏条件下，总黄酮含量在10天内有上升的趋势，之后下降。上升可能是由于果实成熟导致黄酮积累造成的，这与刘金串等[30]在红地球葡萄果实上采取膨大处理后的结果是相似的。从不同处理来看，只有贮藏10 d时，醋酸熏蒸处理组的葡萄果实总黄酮显著高于对照组和SO2处理组，其他时间醋酸熏蒸组与对照组差异不显著。

图10 醋酸熏蒸对葡萄果实总酚(A)和总黄酮(B)的影响Fig.10 Effect of acetic acid fumigation on grape total phenolics(A)and total flavonoids content(B)in Kyoho grape

3 讨论

3.1 最佳熏蒸条件选择

醋酸可降低葡萄的腐烂率，维持较高的商品价值[31-32]。醋酸通过扰乱微生物多肽链折叠的方式，改变蛋白构象，抑制微生物的生长[33]。利用醋酸蒸汽进行熏蒸时，醋酸的浓度、熏蒸温度和次数都会影响熏蒸效果。在苹果上，应用醋酸熏蒸的效果表明，醋酸熏蒸可以延迟病斑的扩展[33]。VENDITTI等[31]在葡萄上的研究表明，相比于对照、10、20、70 μL/L等处理，50 μL/L的醋酸熏蒸可显著降低葡萄果实的腐烂率，50 μL/L处理8周后，“Taloppo”和“Regina”两个鲜食葡萄的腐烂率分别比对照降低了61.0%和41.4%。本实验发现在巨峰葡萄上，8 μL/L的醋酸防腐效果较好，最佳熏蒸浓度的不同可能由于葡萄品种的不同。熏蒸温度、时间和次数对果实也有显著影响，SHOLBERG[33]等在苹果上的研究表明，苹果接种灰霉菌后，5 ℃温度条件下，醋酸熏蒸的效果好于1 ℃，可降低苹果灰霉病的发生。这与本实验的结果是相符的，熏蒸温度越高，效果越好。延长熏蒸时间可提高防腐效果[17,33]，但本实验发现熏蒸时长对葡萄腐烂和掉粒影响不显著，并且，增加熏蒸次数，葡萄腐烂和掉粒也会增加，这可能由于熏蒸次数过多，对葡萄产生了伤害。此外，熏蒸温度高于贮藏温度，熏蒸次数的增加使得果实温度波动较大，也是导致葡萄腐烂率和掉粒率增加的原因[26]。

3.2 醋酸熏蒸处理对葡萄果实商品品质的影响

通过优化的试验条件，在5 ℃贮藏条件下，醋酸熏蒸的巨峰葡萄腐烂率和掉粒率均低于对照组，与SO2处理组效果相当，并且，从葡萄感官品质来看，醋酸熏蒸处理和SO2处理差异不显著。葡萄果实的固酸比在5 ℃贮藏30 d呈逐渐上升的趋势，并且醋酸熏蒸后的葡萄果实固酸比显著高于对照组和SO2处理组。醋酸熏蒸后的葡萄果梗含水量、抗氧化活性、总酚含量与对照组差异不显著，总黄酮的含量在最初10 d呈上升趋势，并且5 ℃条件下，醋酸处理的葡萄总黄酮含量显著高于对照和SO2处理，表明贮藏前期醋酸熏蒸有助于葡萄果实总黄酮含量的积累[30]。

4 结论

醋酸熏蒸处理减少了巨峰葡萄的腐烂和掉粒，维持了较高的感官品质、固酸比和贮藏前期总黄酮含量，适宜巨峰葡萄的最佳醋酸熏蒸条件是8 μL/L的浓度，在温度20 ℃条件下，1次熏蒸2 h。在此条件下，可以达到与SO2相似的防腐效果，代替目前广泛使用的SO2。因此，在预防葡萄腐烂和掉粒、提高果实品质方面，使用醋酸是一种很有潜力的手段，但对于醋酸防腐的机理需要进一步研究。