锰取代磷钼酸对葡萄的保鲜作用

邢蕊，胡宗武，吕敏，肖蕊，张文倩，薛志贤

1. 兰州中检科测试技术有限公司（兰州 730070）；2. 兰州理工大学石油化工学院（兰州 730050）

霞多丽由于其多样化的风格和广泛的适应能力，成为全球最受欢迎的白葡萄品种，多用以酿造白葡萄酒[1]。葡萄酒具有较高营养价值，富含大量对人体有益成分，且含有丰富的、具有抗氧化等作用的多酚类物质[2]。但葡萄在采摘、贮存、榨汁、酿酒过程中都易发生腐烂和褐变反应[3]，不仅使葡萄及其制品中的风味色泽遭到破坏，而且严重影响营养和商品价值。因此，开发新颖有效的果蔬防腐保鲜剂不仅对葡萄的防腐保鲜具有重要意义，还将为葡萄酒的研发生产提供有用信息。

多金属氧酸盐（polyoxometalates），简称多酸（POMs），因其结构多样，性能优异，具有抗菌、抑酶、抗病毒、食品保鲜等多种生物特性而备受瞩目[4-6]。Chen等[7]研究发现α-Na8SiW11CoO40对酪氨酸酶有较好的抑制作用，并且对鲜切苹果有较好的保鲜效果。Xing等[8]研究Keggin型多金属氧酸盐Na6PMo11FeO40（PMo11Fe）对鲜切莲藕的保鲜作用，研究发现PMo11Fe可显著减缓莲藕切片的褐变率，抑制多酚氧化酶的活性，控制鲜切莲藕的过氧化程度。迟国祥等[9]研究Dawson型多金属氧酸盐H8[P2Mo17Mn(OH2)O61]对鲜切苹果的保鲜作用。但关于多金属氧酸盐用于果蔬保鲜方面的研究仍较少，尤其是对葡萄的保鲜作用鲜见报道。研究发现，Keggin结构的多酸盐及其衍生物更是具有较好的生物活性及较低的细胞毒性[10]。试验合成的锰取代磷钼酸盐（Na7PMo11MnO40，简写为PMo11Mn）是一类典型的过渡金属取代的Keggin型多酸盐，以其为效应物，研究对霞多丽葡萄在贮藏期间的相关生理生化指标的影响，将为扩展多金属氧酸盐在食品保鲜中的应用提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

霞多丽葡萄（采购于甘肃武威葡萄种植基地）；其他试剂（均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司）。

1.2 仪器与设备

756PC型紫外-可见分光光度计（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）；Nicolet Avatar 330型傅里叶变换红外光谱仪（美国热电公司）；SQ2119N型多功能食品捣碎机（上海帅佳电子科技有限公司）；ME203E型电子天平[梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司]；WYA-2S型数字阿贝折射仪和WSC-S型测色色差计（上海仪电物理光学仪器有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 效应物的合成及表征

效应物PMo11Mn参照文献[11-12]的方法合成，并通过紫外光谱和红外光谱进行结构表征。

1.3.2 效应物对葡萄的保鲜作用

1.3.2.1 原材料的处理

将葡萄剪下，保留约5 mm的果柄。选择新鲜，成熟度、颜色、大小一致，表面完好，无瑕疵和病虫害的葡萄果实，用自来水清洗葡萄晾干后，均分成2批，进行不同处理。通过预试验处理比较，处理组选用3 mmol/L的PMo11Mn溶液浸泡，对照组用无菌超纯水浸泡。分别浸5 min后捞出，自然晾干，用带孔的聚乙烯袋分装，放置在10 ℃下贮藏备用。每2 d进行1次指标的测定，每次测定时每组取3个平行样，共测14 d。

1.3.2.2 感官评价

对葡萄在贮藏期间的果面、滋气味、色泽、果粒和果柄的连接紧密度4个方面的变化进行评分，满分36分，每项指标满分9分，对每组的3个平行样分别进行评分记录，并取平均值作为最终结果。具体评定指标见表1。

表1 葡萄感官指标评分标准

1.3.2.3 失重率测定

采用称重法[13]测定葡萄的失重率，见式（1）。

式中：m0为贮藏前果实质量，g；mi为贮藏第i天的果实质量，g。

1.3.2.4 色度的测定

葡萄的色度用色差仪进行测量，每次选取试验组和对照组中的葡萄各3个，尽量大小一致，色泽具有代表性，并确保每天测量时光线的强度相似，以保证测量的准确性。L*值大小表示葡萄果皮的亮暗程度，L*值越大，说明果皮颜色越亮，褐变越轻。用L*值综合反映葡萄果皮的褐变情况[7,9]，最终记录测定结果并取其平均值。

1.3.2.5 可溶性固形物含量的测定

采用数字折射仪，参照文献[14]的方法测定可溶性固形物含量。每次测定时将试验组和对照组的每个样品分别用组织捣碎机破碎，用纱布挤出少量匀浆汁液，滴加至折射仪的棱镜表面，调节折射仪在20 ℃条件下测定并记录读数。

1.3.2.6 可滴定酸含量的测定

参照GB 12456——2021《食品安全国家标准 食品中总酸的测定》及朱榕秋等[15]的方法测定可滴定酸含量，以酒石酸计。称取10 g捣碎的葡萄样品，加入蒸馏水定容至100 mL，充分摇匀后静置片刻，过滤。吸取10 mL上清滤液至锥形瓶中，加入1～2滴1%的酚酞指示剂，用0.01 mol/L的氢氧化钠标准溶液滴定，至溶液显微红色30 s内不褪色，记录消耗的氢氧化钠溶液体积，根据式（2）计算可滴定酸含量（g/L）。用蒸馏水作空白对照，同时记录所用氢氧化钠滴定液体积。

式中：c为氢氧化钠标准溶液浓度，0.01 mol/L；V1为滴定试液时消耗氢氧化钠溶液体积，mL；V2为空白试验时消耗氢氧化钠溶液体积，mL；f为试液的稀释倍数；k为酸的换算系数，0.075；m为试样质量，g；1 000为换算系数。

1.4 数据处理

使用SPSS 17.0和Origin 7.5对数据进行统计分析并作图，数据结果表示为平均值±标准误差（n=3）。

2 结果与分析

2.1 效应物的结构表征

图1为PMo11Mn的紫外和红外光谱图。由图1（a）可知，合成的PMo11Mn化合物在214 nm处出现荷移跃迁峰，对应于Od→Mo的荷移跃迁，说明合成的化合物具有Keggin型结构[16]。图1（b）为PMo11Mn的红外光谱图。可以看出，化合物在700～1 100 cm-1出现4个Keggin结构多酸盐的特征峰[11]，在1 061 cm-1处出现P——Oa键振动伸缩频率，在962 cm-1处出现Mo——Od键的伸缩振动吸收峰，在868 cm-1和792 cm-1处分别对应的是Mo——Ob——Mo桥键的伸缩振动吸收峰和Mo——Oc——Mo桥键的振动伸缩频率。化合物的紫外和红外光谱图出现的特征峰均与参考文献[12, 16]结果一致，说明合成的化合物是PMo11Mn。

图1 PMo11Mn的紫外（a）和红外（b）光谱图

2.2 效应物对葡萄的保鲜作用

2.2.1 葡萄在贮藏期间的感官评价

葡萄在贮藏期间的感官评价情况如图2所示。在整个贮藏期间，2组的感官评分都随着时间的增长而下降，但是PMo11Mn处理组的感官评分在整个期间明显高于对照组。处理组在第8天时，感官评分仍高于28分，说明葡萄仍保持着新鲜水果的风味和色泽，表面光滑、富有弹性、无皱缩。而对照组在第6天时，感官评分已低于28分，葡萄品质明显变差，出现皱缩及褐变现象。对照组在第12天时，葡萄大多变软、变暗，果粒部分脱落果柄，并伴有酒精味，感官评分为11分，而处理组感官评分为21分，仍保持在葡萄感官评价的中上等水平。在整个14 d的贮藏期间，处理组葡萄未发生严重的腐烂现象，而对照组在后期有个别葡萄腐烂严重。通过观察可知，用PMo11Mn溶液处理新鲜葡萄能够延长其保鲜期。

图2 葡萄在贮藏过程中的感官评价

2.2.2 葡萄在贮藏期间失重率的变化

葡萄果实的水分也是葡萄新鲜程度的一个重要指标，葡萄在采摘后由于蒸腾作用，会导致部分水分流失，因而造成失重现象[17]。葡萄在贮藏过程中的失重率的变化如图3所示。在整个贮藏期间，对照组和处理组的失重率随着贮藏时间的延长均呈上升趋势，且处理组的失重率始终低于对照组，在12 d之后，处理组失重率开始减缓，而对照组仍急剧上升，到贮藏14 d时，处理组失重率为1.00%，而对照组为1.50%，2组差异显著（P＜0.05）。结果表明，PMo11Mn溶液处理新鲜葡萄，能够减缓葡萄果实的水分流失，在前期虽然两组的变化趋势一致，质量损失差别不是很大，但在后期处理组效果明显，这可能是由于葡萄置于冷藏保存中，2组在前期水分流失均不是很严重，而在贮藏后期，葡萄品质发生变化，则处理组表现出较好的保鲜效果。

图3 葡萄在贮藏过程中失重率的变化

2.2.3 葡萄在贮藏期间色度的变化

葡萄果实表面色泽的变化严重影响着葡萄的商品价值，尤其是白葡萄品种[18]。用色差仪测得的L*值反映葡萄果皮的褐变情况，如图4所示。在贮藏第2天，2组L*值较贮藏前都明显下降，处理组下降3.56%，对照组下降6.55%，而随后又呈现缓慢上升趋势，直至第6天后，2组的L*值又开始快速下降，在12 d之后，更是下降急剧，到贮藏14 d，处理组L*值下降16.38%，而对照组下降19.25%。说明葡萄在贮藏期间表皮颜色发生先变亮再变暗的过程，葡萄是属于非呼吸跃变型水果，因此在采后没有后熟过程，而葡萄果皮在贮藏前6 d有变亮趋势，可能是由于葡萄在贮藏前期，果皮褐变较为缓慢，大多发生了绿色变为黄色的过程，从而使得L*值增大，而在第6天后，葡萄果皮发生明显褐变，因此L*值持续变小。在整个贮藏过程中，处理组的L*值始终高于对照组，且存在显著性差异（P＜0.05），说明处理组有效延缓葡萄果皮的褐变速率。葡萄在贮藏期间色度的变化情况与感官评价的结果也基本保持一致。

图4 葡萄在贮藏过程中L*值的变化

2.2.4 葡萄在贮藏期间可溶性固形物含量的变化

可溶性固形物含量是反映果实营养品质的重要指标。由图5可看出，在整个贮藏期间，对照组和处理组的可溶性固形物含量的变化趋势基本一致，呈现先升高后降低再升高又降低趋势，最终2组都保持在与贮藏前相对一致的水平，但2组可溶性固形物含量的大小随着贮藏前后期的不同有明显分界。贮藏前5 d，对照组的可溶性固形物含量明显高于处理组，而贮藏5～11 d，处理组的可溶性固形物含量又高于对照组，最终在贮藏后期2组的可溶性固形物含量下降到同等水平。贮藏14 d，处理组可溶性固形物含量为15.90%，对照组为16.00%，2组无明显差异。这说明在贮藏前期可能是果实内大分子物质等的转化使得可溶性固形物含量增加，且对照组增加较多，而随着贮藏时间延长，由于细胞呼吸作用，消耗糖类等有机物，从而使可溶性固形物含量降低。用PMo11Mn溶液处理过的葡萄在整个贮藏期间可溶性固形物含量变化范围在15.80%～16.40%，变化较对照组小，说明有机物消耗相对较缓慢，从而较好地保持葡萄的口感和品质。

图5 葡萄在贮藏过程中可溶性固形物含量的变化

2.2.5 葡萄在贮藏期间可滴定酸含量的变化

可滴定酸含量是影响葡萄果实风味的重要因素。图6是对照组和处理组随着贮藏时间延长，可滴定酸含量的变化趋势图。2组可滴定酸含量均随着贮藏时间的延长而降低，且处理组含量始终高于对照组。贮藏前6 d，处理组的可滴定酸含量降低7.57%，而对照组下降30.17%，处理组较对照组下降明显缓慢（P＜0.05）。贮藏14 d后，处理组可滴定酸含量降低54.89%，对照组则降低60.66%。说明用PMo11Mn溶液处理新鲜葡萄，能够延缓葡萄果实中可滴定酸含量的降解，较好保持葡萄果实的风味，尤其在贮藏前期，处理组表现出更为明显的效果。

图6 葡萄在贮藏过程中可滴定酸含量的变化

3 结论

葡萄在采摘后，极易发生腐烂和褐变现象，尤其白葡萄品种更为明显，因此在贮藏过程中对葡萄进行有效的保鲜尤为重要。而化学保鲜法因其低成本、效果显著、易于操作等优点，被广泛应用。试验选用合成的PMo11Mn为防腐保鲜剂，评价霞多丽葡萄在贮藏期间的感官变化、水分损失情况、色差变化，反映葡萄在贮藏期间的新鲜程度及外观品质。通过测定葡萄果实的可溶性固形物和可滴定酸含量，评价葡萄果实的风味及营养品质。结果表明，用一定浓度的PMo11Mn浸泡处理，能明显降低葡萄的失重率和褐变率，减少果实中可溶性固形物和可滴定酸含量的消耗，对葡萄果实起到良好保鲜作用。因此，PMo11Mn有望成为一种新型果蔬防腐保鲜剂，其对食品防腐保鲜的作用机理，有待进一步的深入研究。