臭氧精准处理对‘巨峰’葡萄保鲜性能的影响

董成虎，李益，贾思曈，黄建全，郑学伟，张鹤，陈存坤，张娜*

（1. 天津市农业科学院农产品保鲜与加工技术研究所/国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）/农业农村部农产品贮藏保鲜重点实验室/天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室，天津 300384；2. 临高县农业技术推广服务中心，海南临高 571800；3. 天津农学院食品科学与生物工程学院，天津 300392；4. 天津市农业科学院林业果树研究所，天津 300384；5. 天津市兴有果蔬种植专业合作社，天津 301700）

‘巨峰’葡萄是我国广泛种植的重要经济作物之一，口感酸甜，营养价值丰富，深受消费者喜爱[1]。‘巨峰’葡萄在采后贮运过程中，极易被灰霉菌侵染而腐烂，传统的贮运保鲜方式主要采用SO2缓释保鲜剂进行抑菌，但该类型保鲜剂易对果实产生漂白作用，且果皮中常有硫残留，影响商品外观及口感，并带来安全隐患[2-3]。近年来，为提高葡萄贮藏品质，科研人员对采后葡萄在降硫和非硫保鲜方面做了大量工作，如采用冰温保鲜、气调贮藏、臭氧保鲜等[4-6]，已取得了显著效果。

臭氧是一种具有强氧化性的气体，其杀菌能力极强[7-8]。近年来，臭氧作为一种广谱、高效、安全的杀菌保鲜剂，在果蔬采后保鲜中逐步被推广应用[9]。臭氧保鲜作为一种新型绿色保鲜技术，具有易降解、无残留的特点[10]，但在推广过程中存在操作不规范、重复性差、处理浓度不易定量等问题，从而制约了其应用[11-13]。本文以‘巨峰’葡萄为试材，采用臭氧精准控制装置，实现臭氧处理浓度和处理时间的精准控制，通过相关理化指标检测，分析臭氧处理浓度和时间因素的作用规律，为臭氧保鲜葡萄推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料及处理方法

当天采摘的‘巨峰’葡萄运回国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）后进行挑选，将色泽均匀、大小一致、无病虫害、无机械损伤的果穗作为试验样品。臭氧处理在常温（28±2 ℃）下进行，处理浓度分别为：1#处理6.42 mg·m-3；2#处理12.84 mg·m-3；3#处理19.26 mg·m-3；4#处理25.68 mg·m-3；CK为对照组不进行处理。每个臭氧处理组随机分为5个小组，每一小组含8筐葡萄，每筐葡萄5 kg。试材置于气帐中进行臭氧处理，接通臭氧精准控制装置，当浓度到达设定值时开始计时，处理时间分别为0、2、4、6、8 h，然后移去气帐。处理结束后立即取样，测定呼吸强度、乙烯浓度、酶活等指标，取样时间记作0 d；在进行货架期取样时，取样时间为1、2、3、4 d。

1.2 试验设备

臭氧精准控制装置为国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）自研，其工作原理为臭氧检测探头检测空间内臭氧浓度，然后将检测到的浓度值转为电信号传送到控制中心。控制中心根据浓度设定值进行判断，如达到设定值，则停止臭氧发生器工作；反之，若未达到设定值，则启动臭氧发生器工作。

1.2.1 主要仪器

臭氧精准控制装置（自主研制）来自国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）；FA1004上皿电子天平：上海精品天平；HR/T20M数显恒温水浴锅：湖南赫西仪器装备有限公司；UV-5500PC紫外可见分光光度计：上海元析仪器有限公司；DW-WG13超低温冷冻储存箱：中科美菱；DHP-2042BS恒温培养箱：美国赛默飞世尔科技公司；CA-10呼吸代谢测定仪：美国Stable systems仪器公司；台式高速冷冻离心机：德国Eppendorf公司；GC-14C气相色谱仪：日本岛津公司；艾德堡数显拉力计HP-50：乐清市艾德堡仪器有限公司。

1.2.2 主要试剂

营养琼脂培养基（NA）：生工生物工程（上海）股份有限公司；POD试剂盒：南京建成生物工程研究所。

1.3 试验方法

1.3.1 呼吸强度的测定

将Chen等[14]的方法稍加修改后进行葡萄呼吸强度的测定。将1 kg葡萄放在密封罐中，静置闷气时间为2 h，每个处理组进行3次平行测定，取平均值，单位为mg·(kg·h)-1。

1.3.2 乙烯生成速率的测定

将贾思曈等[15]的方法稍加修改后进行葡萄乙烯生成速率的测定。采用GC-14C型气相色谱仪进行乙烯释放量的测定，每次测量3组平行数据，取平均值，单位为mg·(kg·h)-1。

1.3.3 菌落总数的测定

将Hu等[16]的方法稍加修改后进行葡萄菌落总数的测定。每次取100 g葡萄置于150 mL无菌生理盐水中，并放在摇床上震荡45 min，后吸取2 mL液体进行10倍稀释，并作梯度稀释，然后将稀释液加到培养皿上进行恒温（36 ℃）恒湿培养48 h。单位为cfu·g-1。

1.3.4 果柄拉力的测定

葡萄果柄拉力的测量采用王鹏等[17]的方法并稍加修改。每个处理均选取30粒葡萄进行测试，结果取平均值，单位为N。

1.3.5 多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（POD）酶活的测定

葡萄中PPO和POD酶活的测定采用酶活试剂盒进行测量，每个处理组进行3次平行测定，取平均值，单位为U·g-1。

1.3.6 落粒率的测定

将孙思胜等[18]的方法稍加修改后进行葡萄落粒率的测定。每次取样时观察并计数葡萄落粒情况，每个处理组进行3次平行测定，取平均值。

1.4 数据统计与图形分析

采用SPSS 19.0软件进行统计分析，Origin 2021软件进行作图及统计分析，用ANOVE分析数据的差异显著性，置信水平P＜0.05。试验所得数据均为平均数±标准差（SD）表示。

2 结果与分析

2.1 不同浓度臭氧处理对葡萄呼吸强度的影响

如图1所示，不同浓度臭氧处理会对‘巨峰’葡萄的呼吸强度产生影响。由图1中可见，1#处理、2#处理组对葡萄的呼吸强度整体呈抑制趋势，3#处理和4#处理对葡萄的呼吸强度具有促进作用。其中处理6 h，1#处理组的呼吸强度显著低于CK组。3#处理、4#处理组对葡萄的呼吸强度呈促进趋势，随着处理时间的延长，促进效果呈先强后弱趋势，4 h时2个处理组呼吸强度均达到最高值，且显著高于CK组。由此可知，较低浓度的臭氧处理可以抑制葡萄呼吸强度的升高，较高浓度臭氧处理对葡萄呼吸强度具有促进作用。

图1 不同臭氧处理对‘巨峰’葡萄呼吸强度的影响Figure 1 Effect of different ozone treatments on respiratory intensity of 'Kyoho' grape

2.2 不同臭氧处理对葡萄乙烯生成速率的影响

由图2可知，与CK组相比，不同浓度和不同时间的臭氧处理均显著促进了乙烯释放，表明臭氧能促进果实的乙烯生成速率；4 h内4#处理乙烯生成速率显著高于其他处理组；处理时间为6、8 h时，1#处理组的乙烯生成速率最高，与其他处理组呈显著性差异。

图2 不同臭氧处理对‘巨峰’葡萄乙烯生成速率的影响Figure 2 Effect of different ozone treatments on ethylene production rate of 'Kyoho' grape

2.3 不同臭氧处理对葡萄菌落总数的影响

如图3所示，臭氧处理能够抑制‘巨峰’葡萄果实表面的微生物生长，具有较强的抑菌效果。在处理的前4 h时，4组处理的抑菌率大小依次为1#处理组＞2#处理组＞3#处理组＞4#处理组，且1#处理组和2#处理组菌落总数显著低于3#和4#处理组；在后面的6 h和8 h时，3#处理组菌落总数显著高于其他处理组。

图3 不同臭氧处理对‘巨峰’葡萄菌落总数的影响Figure 3 Effect of differen tozone treatments on the total number of colonies of 'Kyoho' grape

2.4 不同臭氧处理对葡萄果柄拉力的影响

由图4所示，果柄耐拉力值的大小与臭氧处理的浓度高低和时间长短都相关。在2 h时，3#处理组果梗拉力显著高于另外3个处理组；在4 h时，1#处理组和3#处理组的果柄拉力显著高于另外两个处理组；而在6 h和8 h时，2#处理组与3#处理组果柄拉力存在显著性差异；且在处理8 h时，3#处理组果柄拉力显著高于其他处理组。

图4 不同臭氧处理对‘巨峰’葡萄拉力的影响Figure 4 Effect of different ozone treatments on the pulling force of 'Kyoho' grape

2.5 不同浓度臭氧处理对葡萄酶活的影响

由表1所示，1#处理组和2#处理组随着处理时间的延长，PPO活性整体呈下降趋势，都在处理8 h时，酶活性降到最低；3#处理组和4#处理组，随着处理时间的增加，PPO活性逐渐增强，6 h时，3#处理PPO活性达到最大值，8 h时，4#处理达到最大值。且各个处理时间中，1#处理组和2#处理组均显著低于CK组和另外两个处理组。综合比较发现，低浓度整体抑制PPO活性，高浓度促进PPO活性。

贮藏期间葡萄POD活性变化如表1所示，除1#处理组外，其余各处理组对葡萄果实中的POD活性影响较大，2 h时，4#处理组POD活性显著高于其他处理组和CK组；4 h时，2#处理组POD活性达到峰值，并显著高于CK组、1#处理组和3#处理组；6 h时，3#处理组POD活性显著高于其他处理组。

2.6 货架期中臭氧处理对葡萄呼吸强度的影响

如图5所示，各处理组呼吸强度随着货架期的延长基本呈现先升后降的趋势。1#处理组的各个处理时间与CK组呈现出显著性差异，且对葡萄的呼吸强度具有促进作用。其余3种浓度的不同处理组对果实的呼吸强度整体呈抑制趋势，其中，2#处理组CK显著高于各个处理组（图5B），3#处理组在贮藏后期CK组呼吸强度均高于处理组（图5C）。

2.7 货架期中不同臭氧处理对葡萄落粒率的影响

由图6可见，各处理组对葡萄落粒率的影响不尽相同。图6A为1#处理组，货架期前2 d无落粒，在整个货架期期间，CK组的落粒率都显著低于各个处理组，低浓度臭氧处理整体表现为促进果实落粒；2#和4#两处理组的落粒率趋势相近，整体呈抑制趋势，尤其2#处理组6 h和8 h，4#处理4 h和6 h处理组的抑制效果显著；3#处理组中的6 h和8 h处理对果实落粒具有较好的抑制效果。

3 讨论与结论

臭氧被发现至今已有100多年历史，美国FDA在2001年将其列入可直接和食品接触的添加剂范畴[20]，因此，近年来臭氧在果蔬采后贮藏保鲜中的应用被各国学者争相报道。研究发现，适宜的臭氧处理对葡萄、甜瓜、草莓、梨、樱桃、树莓等[21-26]多种果蔬都具有较好的保鲜效果。臭氧气体处理果蔬与环境中的多种因素相关，如温度、湿度、浓度、频次、处理时间等。本文选取浓度和时间两个因素组合的方式对‘巨峰’葡萄进行处理，发现浓度和时间对果实生理指标都有影响，果蔬采后呼吸强度的强弱是判断其是否耐贮的重要指标之一[19]，观察发现低臭氧浓度对呼吸强度具有抑制作用，而高臭氧浓度则具有促进作用，这可能是高臭氧浓度激活了葡萄氧化应激作用，导致呼吸强度升高。在研究不同浓度臭氧在不同处理时间对货架期的影响时发现，除去6.42 mg·m-3臭氧处理外，其余浓度处理均具有抑制作用；在观察不同臭氧浓度对葡萄乙烯生成速率影响时发现，12.84 mg·m-3臭氧处理组乙烯生成速率较平稳，其他处理组均具有促进作用。此外，臭氧处理对菌落总数均具有抑制作用，常温下‘巨峰’葡萄的臭氧处理时间基本以不长于6 h为宜，处理时间超过6 h，即使抑菌率有所增加，但相应经济效益增加不明显，所以臭氧处理时间并不是越长越好。观察拉力指标时发现，25.68 mg·m-3臭氧处理的果柄拉力低于19.26 mg·m-3处理组，这可能因为过高浓度的臭氧会产生高含量的活性氧物质，会对葡萄产生一定的损伤。

在POD活性方面，某些处理浓度和处理时间同等重要，例如，4#处理组2 h处理的POD活性值与2#处理组4 h处理的POD活性值相近。这表明低浓度长时间处理与高浓度短时间处理结果相近。并且，臭氧对抑制PPO的活性也具有一定的积极作用。在调查落粒率时发现，臭氧浓度19.26 mg·m-3处理组对葡萄落粒会产生一定的抑制作用，但整体来看，臭氧处理并不会抑制葡萄的落粒。

综合比较发现，即臭氧浓度为12.84 mg·m-3、处理时间为6 h时是比较适宜常温贮藏下‘巨峰’葡萄。试验对‘巨峰’葡萄提供了一种新型绿色的保鲜方法。