一氧化氮(NO)减压熏蒸对葡萄采后品质的影响

闫波雯，魏 佳，张 政，吴忠红，吴 斌

(1.新疆农业大学食品科学与药学学院，乌鲁木齐 830052；2.新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所，乌鲁木齐 830091)

0 引 言

【研究意义】葡萄已成为我国继苹果、柑橘和梨之后的第四大水果。新疆作为我国最大的葡萄产区，2016年产量达到267.6×104t左右，位居全国第一[1]。新疆鲜食葡萄分区域化发展，北疆以红提、巨峰和克瑞森等品种为主；南疆以和田红、木纳格等品种为主[2]。与其它品种相比，红提葡萄具有耐贮运等特点，已成为市场上流通量最大的鲜食葡萄品种[3]。红提葡萄采后贮藏过程中，易受到霉菌的侵害，导致采后病害发生，影响果实品质[4]。目前，商业化的葡萄贮藏主要采用二氧化硫(SO2)保鲜剂，但在实际应用过程中SO2的使用不当，会造成果皮漂白、果实落粒、裂果和SO2含量超标等问题，致使葡萄失去原有风味，并存在食品安全风险[5]。减少和降低SO2使用是鲜食葡萄保鲜技术的研究方向之一。【前人研究进展】近些年，国内外学者研究了减压处理后草莓、杨梅等果实的衰老软化规律及对果实细胞膜伤害生理的影响，发现减压处理可以更有效的延缓果蔬组织细胞衰老[7,8]。一氧化氮(NO)作为一种植物信号分子，可以调节果实采后生理代谢、延缓转色、减少冷害和提高抗病性[9-11]。已有研究表明[12]，NO减压处理可延缓富士苹果可溶性固形物的降低，抑制果实乙烯释放量，降低其呼吸强度，延缓丙二醛含量的升高，提高其过氧化物酶活性，改善其贮藏品质。【本研究切入点】NO熏蒸或减压处理对于果蔬采后有一定的保鲜作用，以延长果蔬的贮藏期，前期研究发现，NO处理可以通过减少氧化损伤维持葡萄采后品质[11]。NO结合减压处理保鲜果蔬的研究鲜有报道。研究减压熏蒸技术对鲜食葡萄采后贮藏品质的影响。【拟解决的关键问题】采用气体减压熏蒸技术，促进NO与果实接触更充分，提高熏蒸保鲜效果。以红提葡萄为材料，利用NO减压熏蒸的方法，研究减压熏蒸对葡萄采后品质的影响，为气体减压熏蒸技术在鲜食葡萄保鲜方面的研究应用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 红提葡萄

红提葡萄材料采自新疆昌吉市葡萄种植园，采后即运往新疆农业科学院冷库，在(0±2)℃条件下预冷24 h。挑选大小成熟度均一、无机械损伤、无病虫害的果实。初始硬度为(11.89±0.14 )N，可溶性固形物(Soluble solids content，SSC)含量为(19.16±0.07)%。

减压熏蒸处理条件分别为：(1)压力：70、80、90 kPa；(2)NO浓度：10、30、50、70、90 μL/L；(1)(2)分别组合共15种处理条件。减压熏蒸装置安装在(0±2)℃冷库中，相对湿度控制在90%～93%，根据试验需要设计不同真空度和NO浓度。减压熏蒸过程中，风扇呈开启状态，NO气体充满装置，气体与试材充分接触，熏蒸时间为1 h。表1

1.1.2 设备及仪器

JY2002电子天平上海民桥精密科学仪器有限公司；GY-4硬度计爱德堡仪器有限公司；PAL-1数显折射仪日本Atago公司；Centrifge 5810 R型高速冷冻离心机德国Eppendorf公司。图1

图1 减压熏蒸装置示意Fig.1 Vacuum fumigation device diagram

1.1.3 主要试剂

氢氧化钠、2,6-二氯酚靛酚、酚酞、乙酸、乙酸钠、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、过氧化氢天津市福晨化学试剂厂；草酸上海冠戈实业有限公司；抗坏血酸天津市北辰方正试剂厂；愈创木酚天津市光复精细化工研究所；(以上试剂均为分析纯)。NO标准气体(气体纯度为99.99%) 乌鲁木齐鑫天意(特种气体)有限公司。

1.2 方 法

试验设计以下4个处理：①CK：无处理；② T1：30 μL/L NO处理；③ T2：70 kPa；④ T3：70 kPa+30 μL/L NO处理。置于1 kg PE包装盒(21×14×8)cm贮存，上下有均匀孔洞(直径5 mm)并垫有吸水纸，20盒/处理，(0±2)℃减压熏蒸处理1 h后并置于(0±2)℃条件下贮藏。每处理重复3次，每隔20 d取样测定，取平均值。

采用称重法[13]来测定葡萄的失重率、落粒率、腐烂率，计算公式如下：

果实硬度采用GY-4型果实硬度计测定[14]。可溶性固形物(soluble solids content，SSC)用PAL-1数显糖度计测定[13]。可滴定酸(titra
Table acidity, TA)含量采用酸碱滴定法[14]。抗坏血酸(ascorbic acid，AsA)采用2,6-二氯靛酚法[14]。过氧化物酶(peroxidase, POD)采用愈创木酚比色法[14]，酶活性以U/g表示。

1.3 数据处理

使用Sigma Plot 12.5软件作图，SPSS 19.5进行数据方差分析分析(ANOVA)并利用Duncan法进行均值比较。P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 NO减压熏蒸对葡萄贮藏的影响

研究表明,70 kPa+30 μL/L NO处理能够显著延缓果实的失重、落粒和腐烂现象的发生，熏蒸效果显著优于其它处理组(P<0.05)。图2

注：不同字母表示差异显著(P<0.05)

Note: different letters indicate significant difference (P< 0.05)

图2 NO减压熏蒸下红提葡萄贮藏第100 d品质指标变化
Fig.2 Effects of NO fumigation with hypobaric treatment on quality of Red Globe grapes at 100 day

2.2 NO减压熏蒸对葡萄采后失重率、落粒率、腐烂率的影响

研究表明,贮藏第20 d果实均出现失重，第40 d果实均出现落粒、腐烂现象。果实的落粒率随贮期的延长呈现上升趋势。贮期第100 d，果实的失重率达到(4.19±0.01)%，显著小于CK、T1及T2处理(P<0.05)；T3处理果实的落粒率达(7.27±0.81)%，分别比CK、T1和T2低51.63%、5.21%和29.62%，差异显著(P>0.05)。试验中，贮藏第100 d，果实的腐烂率：T30.05)。70 kPa+30 μL/L NO处理可以抑制红提葡萄失重率、落粒率和腐烂率的上升。图3

注：同一贮藏时间不同字母表示差异显著(P<0.05)，下同

Note: different letters indicate significant difference (P< 0.05),the same as below

图3 不同处理方式下红提葡萄失重率、落粒率、腐烂率变化
Fig.3 Effects of different treatments on weight loss, berry shatter and decay incidence of Red Globe Table grapes

2.3 NO减压熏蒸对果实硬度的影响

研究表明,贮藏前期硬度下降和营养物质消耗较快；后期，硬度下降趋势平缓，贮藏期间T3处理果实的硬度显著高于其它处理组(P<0.05)，100 d时CK、T1、T2、T3处理果实硬度分别为(7.98±0.19)、 (8.95±0.22)、 (8.69±0.09)和(9.37±0.08 )N，70 kPa+30 μL/L NO能够很好的抑制红提葡萄软化，提高果肉的抗压能力。图4

图4 不同处理方式下红提葡萄硬度变化
Fig.4 Effects of different treatments on firmness of Red Globe Table grapes

2.4 NO减压熏蒸对SSC含量的影响

研究表明,不同处理方式下果实的SSC含量均呈下降趋势，T3处理果实的SSC含量始终处于较高水平，前20 d，T2处理果实的SSC含量下降速度最快，100 d时SSC含量：T3>T1>T2>CK，分别为(17.19±0.12)%、(17.19±0.05)%、(16.76±0.06)%、(16.53±0.06)%，T1、T2、T3的SSC含量显著高于CK(P<0.05)，T1和T3无明显差异(P>0.05)。图5

2.5 NO减压熏蒸对TA含量的影响

研究表明,T1处理过时的TA含量始终下降缓慢，第100 d果实的 TA含量：T3>T1>T2>CK，分别为(0.44±0.01)%、(0.41±0.01)%、(0.31±0.01)%、(0.29±0.01)%，处理之间差异显著(P<0.05)。70 kPa+30 μL/L NO处理对果实中TA含量有较高的保留率，保留率达87.76%。图6

图5 不同处理方式下红提葡萄SSC含量变化
Fig.5 Effects of different treatments on SSC of Red Globe Table grapes

图6 不同处理方式下红提葡萄TA含量变化
Fig.6 Effects of different treatments on TA of Red Globe Table grapes

2.6 NO减压熏蒸对AsA含量的影响

研究表明,不同处理方式对果实中AsA含量的影响整体呈先上升在下降趋势。NO减压熏蒸能够提高果实中AsA的稳定性，维持活性氧代谢平衡，贮藏第40 d果实的AsA含量达到峰值，在100 d时AsA含量：T3>T1>T2>CK，分别为(10.56±0.30) mg/100 g、(9.48±0.07) mg/100 g、(7.11±0.12) mg/100 g、(6.82±0.12) mg/100 g，T3比CK高3.74 mg/100 g，差异显著(P<0.05)。70 kPa+30 μL/L NO处理对果实中AsA含量有较好的保存作用。图7

图7 不同处理方式下红提葡萄ASA含量变化
Fig.7 Effects of different treatments on AsA of ‘Red Globe’ Table grapes

2.7 NO减压熏蒸对过氧化物酶(POD)活性的影响

研究表明,T1、T2、T3处理能够延缓POD活性高峰的出现，并在贮藏后期保持在较高水平，下降缓慢。第100 d，70 kPa+30 μL/L NO处理仍将果实POD活性维持在(588.18±5.02)U/g，延缓果实的氧化衰老。图8

图8 不同处理方式下红提葡萄POD活性变化
Fig.8 Effects of different treatments on POD activity of ‘Red Globe’Table grapes

2.8 不同指标间相关性

研究表明,硬度、SSC、TA、AsA及POD活性之间呈极显著正相关。硬度与SSC之间相关系数达到了0.827，硬度与TA之间的相关系数达到了0.973。表1

表1 不同指标间相关性
Table 1 Correlation analysis between the different indicators

硬度(firmness)SSC(soluble solid content)TA(titratable acidity)AsA(ascorbic acid)POD活性(peroxidase activity)硬度(firmness)1.000SSC(soluble solid content)0.827∗∗1.000TA(titratable acidity)0.973∗∗0.792∗∗1.000AsA(ascorbic acid)0.647∗∗0.625∗∗0.701∗∗1.000POD活性(peroxidase activity)0.686∗∗0.397∗∗0.746∗∗0.727∗∗1.000

注：**. 在0.01水平上显著相关；*. 在0.05水平上显著相关

Note:**. Significantly correlated at 0.01 level;*. Significantly correlated at the 0.05 level

3 讨 论

葡萄在贮藏过程中，随着贮期的延长，营养物质不断损失，果刷对果粒的束缚能力不断减小，造成果粒脱落[15]；果实和果梗受到霉菌侵染，造成果实腐烂变质[16]。通过比较贮期第100 d葡萄果实失重率、落粒率和腐烂率的变化，发现NO浓度和真空度过高过低都达不到保鲜的目的：NO浓度过低-真空度过高、NO浓度和真空度过低处理效果不明显；NO浓度和真空度过高则显示出NO的毒性，对果实有轻微的毒害作用，导致果实的失重、落粒和腐烂现象的发生，甚至会加快果实的腐烂变质。70 kPa+30 μL/L NO处理能够显著延缓果实的失重、落粒和腐烂现象的发生，保鲜效果显著优于其它处理组(P<0.05)。随着贮藏天数的延长，葡萄果实的失重率、落粒率和腐烂率均呈增加趋势，葡萄的软化伴随着果实失重率的增加[17]。NO减压熏蒸处理的果实落粒率低于其它处理组，可能由于在脱落酸(Abscisic acid，ABA)信号系统中，NO通过调控H2促进气孔关闭[18]，减弱果刷的呼吸作用，降低果实的落粒率。有研究表明，NO可以抑制番茄病原菌的生长，提高果实的抗病性[19]。NO减压熏蒸处理的果实失重率与腐烂率也低于其它处理，与王倩等[19]研究结果相似，果实腐烂率的减少可能与NO在植物中的生理作用相关。

随着贮期的延长和呼吸消耗的加剧，水分流失速率加快，失重率上升，果实硬度明显下降。果实的硬度在贮藏期间呈下降趋势，其原因是中胶层细胞之间的原果胶在原果胶酶和多聚半乳糖醛酸酶的作用下转变为果胶和果胶酸，果胶再进一步变成小分子的糖以至细胞分离，引起果实组织变软[20]。硬度的下降可能与失重率的上升有关，在巨峰葡萄的采后贮藏品质研究中[21]，发现硬度的下降伴随着失重率的上升，试验也得出同样的结果。NO延缓硬度的下降可能还与抑制果实的失重率有关。果实采后仍是具有生命的个体，果实中的细胞进行着各种生命代谢活动，代谢的重要底物就是SSC，果实中的SSC含量能直接反应果蔬的成熟程度和品质状况，是果实甜味的重要来源和贮藏物质。在逆境胁迫或衰老过程中，植物细胞内活性氧的产生和清除平衡受到破坏，脂膜过氧化而导致膜系统伤害[22]，使细胞膜透性增大，细胞内的糖分外渗，导致糖含量减少。而NO减压熏蒸可能具有保护果实膜系统的功能，这与外源NO保护植物免受氧化胁迫的作用相似[23]，SSC含量变化与汤普森无核葡萄采后的SSC变化研究相似[24]。

NO减压处理对TA有较高的保留率，这与外源NO在番茄[25]、砀山酥梨[26]的研究结果相似，NO减压熏蒸可以更好的保护果实细胞成分，维持果实的感官品质；这也与在树莓[27]和猕猴桃[28]中的研究结果相似。AsA是具有VC活性的主要化合物，是一种天然的抗氧化剂，这种化合物与柠檬酸、苹果酸和酒石酸结合在一起，有助于提高果实风味特性。同时也是果实体内的非酶类自由基清除剂，能有效的清除活性氧，提高果实的抗性，对延缓果实后熟软化有一定效果[12,29]。葡萄果实的AsA含量是评价果实质量的重要指标，随着贮藏时间的延长，AsA有一个积累的过程，随后又被降解，这与前期研究NO对木纳格葡萄AsA含量研究结果相似[14]。POD是植物在抵抗病原菌侵染中重要的抗性相关酶，POD保持在较高的活性水平上，有利于葡萄果实增强对外源病菌侵害的抵抗力。NO在植物组织中调节激素、损伤和防御反应[30]，其内源性水平在未成熟的植物组织中高于成熟的跃变型组织和成熟的非跃变型组织[31]，因此，外源NO的施加有助于果实采后防御反应的加强。处理组延迟了POD活性高峰的出现，这与木纳格葡萄采后POD活性的研究有所不同[32]，NO间歇熏蒸使葡萄POD酶活性贮藏前期增长较慢，达到峰值后迅速下降，而试验中，POD酶活性在贮藏过程中增长迅速，下降缓慢，可能由于减压的作用，导致贮藏前期POD活性增长迅速，维持在较高水平。

生物体内存在大量基因连锁和一因多效现象，使生物性状间存在不同程度相关性。由相关分析可知性状间交互关系复杂，既相辅相成，又相互制约，硬度、SSC、TA、AsA和POD活性与果实贮藏品质密切相关，在葡萄贮藏保鲜中应充分考虑综合性状，提高正效应，降低负效应，改善贮藏环境，直接选择与间接选择相结合，提高果实的保鲜效率。

4 结 论

在(0±2)℃的贮藏条件下，采用70 kPa+30 μL/L NO熏蒸处理红提葡萄能显著抑制葡萄失重率、落粒率、腐烂率的增加，控制果肉的软化程度和水分的流失，贮期100 d时将红提葡萄的失重率、落粒率、腐烂率分别降低了55.47%、51.63%、50.26%；有效延缓硬度、SSC、AsA含量的下降，提高POD活性，较好的维持葡萄果实贮藏品质，延缓果实腐败变质，NO减压熏蒸技术大大减少了NO熏蒸剂量，比仅用NO处理的熏蒸剂量降低了10倍[11]。