葡萄采后保鲜技术的研究进展

2019-01-05张家国李宁郭风军

中国果菜 2019年9期

张家国，李宁，郭风军

（1.山东省农产品贮运保鲜技术重点实验室，山东济南 250103；2.齐鲁医药学院，山东淄博 255300）

葡萄（Vitis vinifera L.）为葡萄科、葡萄属木质藤本植物，是世界最古老的树种之一，原产亚洲西部，世界各地均有栽培。葡萄最早在我国北部种植，距今已有2 000多年的历史[1]。2016 年我国葡萄种植面积达84.7 万km2，总产量为1 374.5 万t，均居世界第二位。2017 年葡萄总产量比2016 年下降，但也达到1 308.3 万t。葡萄用途广泛，可生食、制干或酿酒。

葡萄要经过一系列的流通环节，才能到消费者手中，葡萄常温条件下极不耐贮藏，在贮藏流通环节损失较大。据统计，我国葡萄采后贮藏运输过程中，20%以上会因腐烂、落粒、失水、褐变等问题导致损失[2]。如果在贮运过程中采用合适的保鲜技术，可以减少腐烂率，降低经济损失。因此，明确葡萄采后保鲜技术研究的最新进展，找出减少葡萄采后损失的解决对策，分析预测发展趋势，能够为我国葡萄产业的健康可持续发展提供参考依据。

1 影响葡萄保鲜的因素

1.1 葡萄品种

葡萄属于浆果类，是最不耐贮藏的水果之一。不同的葡萄品种，耐贮性差异很大。首先，果皮厚，含糖量高，果梗、穗轴易木质化的品种耐贮藏。例如，欧亚的葡萄品种特别是东方品种，果皮厚，果面及果轴覆有一层蜡质果粉，含糖量较高，较美洲品种耐贮藏。其次，成熟期不同的品种，耐贮性有差异。一般来说，晚熟品种最耐贮藏，中熟品种次之，早熟品种最不耐贮藏。第三，有色品种比无色品种耐贮藏。有色品种果皮较厚，果粉和蜡质层致密均匀，能阻止水分损失和病害的侵染。此外，同一品种不同的结果次数，耐贮性也有较大差异。一般来说，第2、3 次结的果比第1 次结的果更耐贮藏[3]。可见，耐贮性好的品种具有果皮厚韧、果皮和穗轴蜡质厚、含糖量高、不易脱粒和果柄不易断裂等生理特性。

1.2 贮藏环境

1.2.1 湿度

葡萄在空气湿度较低的条件下，果粒不易腐烂，但易失水萎缩导致失重或脱粒，影响外观；空气湿度太高，易造成微生物的侵染，引发病害。据研究，葡萄贮藏在空气相对湿度90%～95%的条件下，损耗率最低[4]。

1.2.2 温度

低而稳定的温度对葡萄的贮藏十分重要。贮藏环境温度较高，会促进霉菌的生长；但温度过低，会对葡萄产生冻害；温度波动会造成包装袋内结露和湿度过大，从而导致腐烂加剧[8]。一般葡萄贮藏以-2～3 ℃为宜[4]。

1.2.3 气体组成

葡萄适应低O2和高CO2的贮藏环境，CO2浓度高可以减少果实有机物的消耗，减少水分的流失，从而保证葡萄的品质。因此，适当提高贮藏环境内CO2的浓度并降低O2的浓度，可有效地抑制葡萄呼吸作用和微生物的危害，延长葡萄贮藏期。在0 ℃，O2浓度5%、CO2浓度10%条件下，葡萄的贮藏效果最佳[4]。

1.3 预冷状况

预冷对葡萄的贮藏效果有直接影响，贮藏前必须进行预冷。采后若不预冷，葡萄会在呼吸代谢活动中释放大量的热量，同时，因采收时气温较高，果穗自身带来的田间热，在葡萄装箱装车后，热量汇集，温度不断升高，如果运输时间过长，会直接影响葡萄的耐贮性[9]。采收后预冷可尽快散发果实的田间热和呼吸热，便于降低果实内的呼吸消耗，有效防止果梗干枯变褐、果粒软化脱落的现象，从而延长保鲜贮藏时间。研究表明，预冷温度在果穗不明显失水，果温-0.5～0 ℃为宜[5]。

1.4 微生物作用

果实贮藏过程中，表面的蜡质、角质层逐渐发生变化，出现裂纹或气孔，失去自身调控能力，病原菌通过自然开孔侵染，引起果实腐烂[6]。真菌是引发葡萄采摘后腐烂的主要原因，包括灰霉、根霉、黑曲霉、青霉、芽枝霉、匐柄霉、粉红单端胞霉、链格孢霉和葡萄球菌等。其中，灰霉菌对葡萄的危害最大，常造成巨大的经济损失[7]。

2 葡萄采后的保鲜技术

传统的保鲜方法有烟熏、窖藏、缸藏等，但一般效果不佳，贮藏后葡萄品质发生明显变化，不能适应市场需求[8]。目前，国内外常用的葡萄保鲜方式主要有物理保鲜、化学保鲜和生物保鲜三大类[9]。

2.1 物理保鲜技术

2.1.1 常用的物理保鲜技术

（1）辐射保鲜技术

辐射保鲜是一种用射线消除葡萄果皮上的致病微生物，减少葡萄采后病害的发生率，从而达到保鲜效果的贮藏方法[10]。刘然然等[11]研究表明，不同强度低辐能流短波紫外线（UV-C）照射玫瑰香葡萄可以有效抑制贮藏期果实的腐烂和褐变，减缓总酚含量和抗氧化能力的下降；UV-C 的照射剂量范围为0.125～0.5 kJ/m2，葡萄的抗病性能得到增强；但剂量超过1.0 kJ/m2，则会引起果实褐变，果柄处出现斑点，果实变软加速[12]。康芬芬等[13]研究表明，辐照检疫处理剂量为400～600 Gy 对葡萄呼吸强度、硬度和糖酸度等贮藏品质效果较好。因此，辐射保鲜技术通过照射诱导果实，不但能降低果实的呼吸速率，消除贮藏环境中的乙烯气体，杀死病菌，还能提高果实自身的抗病性，减轻采后腐烂损失，延缓果实的成熟衰老，延长贮藏保鲜期，是一种无化学残留、操作简单而又不损伤果实的贮藏方法[14]。

（2）气调保鲜技术

气调保鲜是指低温条件下通过调整和控制贮藏环境中气体成分的比例来降低果实呼吸强度，减少养分消耗，从而延长果蔬贮藏期的技术。黄永红等[15]研究证明，2%～3%O2＋3%～5%CO2气体条件下贮藏葡萄，保鲜效果最佳。Deng 等[16]认为，80%O2或40%O2＋30%CO2适宜保持巨峰葡萄贮藏保鲜期间果实硬度，且前者效果更佳。气调保鲜技术经济、安全无污染，结合其他技术（如保鲜剂处理）利用效果更佳[17]。

（3）臭氧保鲜技术

臭氧保鲜技术是指在葡萄入库贮藏前用臭氧气体或臭氧水的强氧化性快速杀灭细菌，延长葡萄生命周期的技术。臭氧是一种很强的氧化剂，具有消除异味、氧化新陈代谢产物、杀灭微生物等作用。有学者提出在-1～0 ℃、相对湿度90%～95%，臭氧浓度为12～16 mg/L，保存葡萄的效果较好[18]。武杰等[19]研究表明，冷藏葡萄果实采后经臭氧处理后5 ℃贮藏，选择八成熟果实的保鲜效果最好。浓度为81.41 mg/m3的臭氧处理葡萄果实，可有效抑制葡萄呼吸强度，延缓成熟衰老进程，减少贮藏过程中的腐烂变质现象[20]。臭氧保鲜最好结合其它技术共同使用，李华江等[21]研究提出，采用臭氧结合保鲜剂处理葡萄的效果优于单一使用臭氧或保鲜剂处理。

（4）低温冷藏保鲜技术

低温冷藏保鲜是现代葡萄贮藏保鲜的主要方式，其它保鲜技术都是在低温保鲜基础上发展起来的辅助手段。这种贮藏方法不受环境条件的限制，主要方法为冷库贮藏法。其优点为降温快、冷却迅速，能维持葡萄所需的低温（-1～0 ℃）、相对湿度（90%～95%）。但在贮藏中应注意防止冻害，葡萄的冰点因含糖量不同而异，含糖量越高，冰点越低。因此，贮藏葡萄适宜的温度以-1～0 ℃，甚至在极轻微结冰之后仍能恢复新鲜状态[22]。

（5）低温高湿保鲜技术

低温高湿保鲜技术是控制冰点贮藏保鲜，即把冷库的温度调到0～1 ℃，湿度调到95%[23]。该方法能够防止葡萄汁液流失，并且不会破坏细胞和组织结构，降低烂果率，有效延缓果蔬后熟，是一种有实际应用价值的保鲜方法，也是近年来研究的主流[24]。

2.1.2 物理保鲜技术的优缺点

上述五种物理保鲜技术各有优缺点，如低温冷藏保鲜技术的优点为降温快，冷却迅速，能维持葡萄所需的低温和相对湿度，缺点是在贮藏过程中温度控制不好，容易造成葡萄的冻伤。低温高湿保鲜技术是葡萄采后贮藏保鲜的有效手段，结合化学保鲜剂处理是目前普遍采用的葡萄保鲜方法。辐射保鲜技术天然环保、应用广泛，但目前对不同葡萄品种辐射剂量的研究尚不完善，另外，辐射装置价格昂贵，购置成本高，操作专业性强，因此，使用范围受到很大限制。臭氧保鲜技术单独使用的效果不理想，需要结合化学保鲜剂，再进行低温保鲜才能取得良好的效果。气调保鲜技术在部分果蔬保鲜上安全无污染，但在葡萄保鲜上与冷藏比较没有显著优势，并且成本高。

2.2 化学保鲜技术

2.2.1 常用的化学保鲜技术

化学保鲜是应用化学药剂对果品进行保鲜，这些化学药剂可以统称为保鲜剂。根据使用方法的不同，保鲜剂可以分为吸附型、浸泡型、熏蒸型和涂膜型四种类型[3]。目前生产上常用的化学保鲜剂有二氧化硫、过氧化钙、仲丁胺、二氧化氯、1-甲基环丙烯等。

（1）二氧化硫（SO2）保鲜

传统的化学保鲜方法中，SO2和亚硫酸盐系列保鲜剂的保鲜效果较好，也是最常用的保鲜剂。SO2不仅对灰霉菌有强烈的抑制作用，而且可以抑制多酚氧化酶（PPO）等氧化酶的活性，降低呼吸强度，延缓果实成熟，提高果实耐贮性。迄今为止，SO2系列保鲜剂仍是国内外最有效、也是使用最广泛的葡萄贮藏保鲜措施[24]。

（2）过氧化钙保鲜

过氧化钙是一种浸泡型保鲜剂。在贮藏葡萄的过程中，乙烯会加快果实的衰老速度。因此，贮藏时需要控制好仓库中乙烯的含量。过氧化钙与水发生反应后，生成的乙二醇和氢氧化钙能够有效的吸收果实释放出来的乙烯，防止仓库中乙烯过量，进而达到延长葡萄贮藏时间的目的[25]。

（3）仲丁胺保鲜

仲丁胺是一种无色、易挥发、有氨臭味的液体防腐剂，是一种熏蒸型保鲜剂，最适于对SO2熏蒸敏感的葡萄品种的保鲜，每贮藏2 kg 葡萄，仲丁胺的用量为1 g。因仲丁胺易挥发，2 个月后需再用同一剂量的药剂施用一次。特别注意的是仲丁胺是一种易燃化学药品，要远离火源，使用时将其装入有棉球的小瓶中，打开瓶盖[25]。

（4）二氧化氯（ClO2）保鲜

二氧化氯是一种吸附型保鲜剂，也是一种强氧化剂，具有很强的杀菌能力。固体ClO2保鲜剂通过释放ClO2气体达到杀菌保鲜的目的，避免了直接用化学保鲜剂浸泡或喷淋果实而产生药物残留的食品安全隐患。ClO2保鲜水果无气味残留，也不会不改变果蔬原有的风味；能有效阻止乙烯的生成，且破坏已生成的乙烯，降低果实的腐烂率[26]。2004 年ClO2同时得到世界卫生组织和美国农业部、食品药物管理局、环保局的肯定，被认定为是安全、高效、环保的新一代消毒剂，成为国际上公认的食品保鲜剂。有研究表明，用浓度为5 g/kg ClO2处理夏黑葡萄，可以显著延缓果实贮藏过程中的褐变指数、呼吸强度及MDA 含量的上升，从而延长葡萄的贮藏保鲜期[27]。

（5）1-甲基环丙烯保鲜剂保鲜（1-MCP）

1-MCP 是一种熏蒸型保鲜剂。适宜浓度的1-MCP处理有利于保持葡萄采后的贮藏品质，提高果实抗性，延缓衰老。有学者得出，经1-MCP 处理过的乍娜葡萄置于常温贮藏，可以延缓果实腐烂率、落粒率、果梗褐变指数、果穗失重率的上升以及果实TSS 和维生素C 含量的下降，从而保持果实贮藏期的品质[28]。需要注意的是，用1-MCP 处理葡萄的时间随着温度的变化而不同，如果熏蒸场所温度在0～10 ℃，建议熏蒸时间控制在12～24 h；如果熏蒸场所温度在11～20 ℃，建议熏蒸时间控制在12～18 h；如果熏蒸场所温度在21 ℃以上，建议熏蒸时间控制在6～12 h。整个处理操作过程要快（1～2 min 之内完成），等熏蒸完成后把门打开通风10～20 min[29]。

2.2.2 化学保鲜技术的优缺点

化学保鲜技术的优点是成本低廉，使用简便；缺点是使果蔬表面残留化学药剂，对人类健康存在潜在的危害，并且化学杀菌剂的长期使用会使植物病原菌产生抗药性，从而降低化学杀菌剂的作用[30]。另外，随着人们对化学残留物质的高度关注，化学保鲜剂的使用会受到越来越严格的限制。

2.3 生物保鲜技术

2.3.1 常用的生物保鲜技术

（1）微生物保鲜技术

微生物保鲜技术是利用微生物菌体本身及其代谢产物隔离空气与葡萄的直接接触，从而延缓氧化；或者通过诱导寄主的抗性及重寄生作用抑制病原菌，达到保鲜的效果[31]。

微生物保鲜是一种以菌治菌的方式，每一种拮抗菌的拮抗作用往往是多重机理共同作用的结果。国内关于拮抗菌的研究始于2000 年之后，研究领域主要集中在柑橘、苹果、葡萄等大宗水果的拮抗菌生物保鲜方面[32]。纳他霉素属于抗真菌剂，可抑制酵母菌和霉菌，对人体健康无害，已被国际公认并将其用于食品的贮藏保鲜中。隋莎莎等[27]用纳他霉素处理玫瑰香葡萄后置于常温（25 ℃）贮藏，发现纳他霉素可以抑制葡萄贮藏期间果粒和果梗的霉烂，显著抑制果实呼吸强度和失重率的上升速率，延迟果实硬度的下降[33]。

（2）天然提取物保鲜

天然提取物保鲜是指从生物中提取天然活性物质，可抑制葡萄表面的微生物活性，降低果实生命活动强度，常用来对葡萄进行涂膜保鲜。多糖是一种纯天然的可食性提取物质，无味、无毒，涂膜在葡萄上，能在果实表面形成一层无色透明的薄膜，阻止空气中微生物和气体侵入果实，减少病原菌的危害，降低果实呼吸作用，减缓有效物质的消耗和水分的散失，保持葡萄原有的风味。壳聚糖属于多糖，采后涂膜葡萄果实能明显抑制其呼吸强度的升高，减少蒸发失水，保持果实新鲜度，防腐抑菌[34]。

2.3.2 生物保鲜技术的优缺点

生物保鲜剂的优点是安全无污染，能够保证食品安全；缺点是成本高。目前对微生物拮抗保鲜技术的研究尚处于起步阶段，虽然已开发出乳酸菌细菌素，但因其具有交叉性，限制了应用范围。另外，由于许多微生物拮抗菌在果蔬保鲜中抑菌活性存在着不太稳定的现象，其推广亦受到限制。