不同种植形式对葡萄贮藏过程中so

不同种植形式对葡萄贮藏过程中so

果实皮薄，汁液多。收获后容易出现腐败、突变、剥皮、棕褐色等贮藏问题。目前,采用二氧化硫(SO2)类保鲜剂是葡萄贮藏保鲜中最主要的方式。SO2具有还原性,可抑制植物组织中氧化酶和微生物的活动,有利于保持果实的风味和品质。但SO2在使用过程中释放量和释放速度难以控制,剂量过低达不到抑菌保鲜效果,剂量过高时容易引起果实漂白伤害或氧化毒害造成果实衰老、腐败加速、风味变异等,并且SO2在果实中的残留转化成的亚硫酸盐还会对人体健康造成一定的危害,美国环保署规定10μg/g为鲜食葡萄中允许SO2残留的最高剂量,而商业贮藏中往往会使葡萄中SO2残留超过这个剂量。因此,开发替代SO2的绿色保鲜剂已经成为国际葡萄保鲜领域研究探讨的重点方向之一。二氧化氯(ClO2)是一种强氧化剂,具有很强的杀菌能力,是世界卫生组织(WorldHealthOrganization,WHO)和世界粮农组织(FoodandAgricultureOrganizationoftheUnitedNation,FAO)向全世界推荐的A1级安全、高效、广谱、强力的无毒杀菌剂;2004年美国食品药品监督管理局(FoodandDrugAdministration,FDA)将ClO2批准为果蔬杀菌剂,是目前国际上公认的性能优良、效果好的食品保鲜剂。ClO2不但对果蔬表面的大肠杆菌、沙门氏菌、软腐病、李斯特菌等表现出优异的灭活性,还可有效延缓桃果实的衰老,维持无核白葡萄和藤稔葡萄的贮藏品质。目前SO2和ClO2单独处理葡萄有相关报道,本实验在SO2和ClO2单独保鲜葡萄研究和应用的基础上,以木纳格葡萄为对象,研究SO2结合ClO2形成双组分SO2-ClO2对葡萄采后SO2残留量和品质劣变的作用效果。两种气体互相弥补,既可以降低SO2药害,又可以充分发挥ClO2的杀菌作用,以期为新型葡萄保鲜技术的开发与应用提供理论依据和技术支持。1材料和方法1.1双组分so2-clo2保鲜剂‘木纳格’葡萄购买自新疆乌鲁木齐北园春市场。葡萄保鲜专用袋、单组分SO2保鲜剂乌鲁木齐市格瑞德保鲜科技有限公司;双组分SO2-ClO2保鲜剂由新疆大学化学化工学院课题组研制。硼酸、聚乙烯吡咯烷酮、愈创木酚、H2O2、核黄素、甲硫氨酸、乙二胺四乙酸二钠、硝基氮蓝四唑、三氯乙酸、硫代巴比妥酸、2,6-二氯靛酚、抗坏血酸等均为分析纯。1.2l-1型数显折射仪PHS-3CpH计上海雷磁公司;PRPAL-1型数显折射仪日本Atago公司;UV-2600型紫外-可见分光光度计日本岛津公司;HimacCR-20B2型高速冷冻离心机日本日立公司。1.3方法1.3.1保鲜纸的制备单组分SO2保鲜剂:采用亚硫酸盐释放出SO2气体发生方法制备单组分保鲜剂。将焦亚硫酸盐研细至100目备用,按SO2发生剂和添加剂的质量比例为10∶9,加入和丰膨润土、硅藻土及无机盐添加剂,混合至均匀,采用热压胶合制备成葡萄保鲜纸。双组分SO2-ClO2保鲜剂:采用亚硫酸盐释放出SO2气体还原氯酸盐产生ClO2气体的发生方法制备双组分保鲜剂。将焦亚硫酸盐、亚硫酸盐、次氯酸钠、氯化钠分别研细至100目备用,按SO2发生剂(A)、ClO2发生剂(B)和添加剂的质量比例为10∶1∶9,加入和丰膨润土、硅藻土及无机盐添加剂,混合至均匀,采用热压胶合制备成葡萄保鲜纸。葡萄购买后选取大小和成熟度一致、无病虫害和机械损伤的果实,之后每筐按照发泡网、吸潮纸、供试6kg葡萄的顺序进行装框。框内待供试品购买当天入库,敞口在0℃冷库中预冷24h后,双组分SO2-ClO2和单组分SO2分别加入为保鲜纸;对照(CK):空白处理,只放吸潮纸;每种处理各设置6个平行筐。再放入厚度为0.03mm葡萄保鲜专用袋,扎口绳密封后置于(0±1)℃,相对湿度80%的条件下贮藏。定期取样,将样品迅速用液氮冷冻,置于-80℃的超低温冰箱中备用。1.3.2指标测定1.3.2.1.sds2剩余SO2残留量采用盐酸副玫瑰苯胺法(GB/T5009.34—2003《食品中亚硫酸盐的测定》)。1.3.2.性糖含量的测定VC含量的测定:采用2,6-二氯靛酚法;可溶性糖含量的测定:采用PRPAL-1型数显折射仪测定;可滴定酸(titratableacid,TA)含量的测定:采用酸碱滴定法测定。1.3.2.抗氧化酶活性测定超氧化物歧化酶(superoxidasedismutase,SOD)活性测定:采用氮蓝四唑光还原法,略有改动;过氧化物酶(peroxidase,POD)活性测定:采用愈创木酚法;苯丙氨酸解氨酶(phenylalanineammonia-lyase,PAL)活性测定:参照杨书珍等的方法;超氧阴离子自由基(O2-·)含量测定:采用α-萘胺反应法;过氧化氢(H2O2)含量的测定:采用四氯化钛法;丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量测定:采用硫代巴比妥酸法。1.3.2.褐变面积分布数硬度测定:每个处理取随机取10个果,用GY-B型果实硬度计测定每个果实对角线部分的果实硬度,计算平均值;果梗褐变级数为:0级:果梗、穗轴部位均没有褐变;1级:果梗或穗轴部位出现褐变现象,但面积不超过总面积的1/4;2级:果梗或穗轴部位出现褐变现象,且面积占总面积的1/4~1/2;3级:果梗或穗轴部位出现褐变现象,且面积占总面积的1/2~3/4;4级:果梗穗轴部位褐变面积超过3/4或全部褐变。按式(1)~(4)计算质量损失率、腐烂率、落粒率和果梗褐变指数。1.4数据的统计分析使用SPSS公司的SPSS13.0对数据进行统计分析,使用SPSS公司的SigmaPlot12.0软件作图。2结果与分析2.1so2残留量采用SO2贮藏保鲜葡萄会引起果实亚硫化物的残留问题。如图1所示,葡萄果实SO2残留量在15d时上升达到最大值,SO2-ClO2处理果的SO2残留量显著低于SO2处理果(P<0.05);15d后,果实的SO2残留量逐渐下降。前期过程中SO2残留量迅速上升,可能是由于保鲜剂对SO2气体的释放速度或释放量过大导致SO2积累上升,贮藏后期SO2含量逐渐降低,可能是因为葡萄对SO2的积累除了SO42-、SO32-外,还形成了其他形式的结合态硫。结果表明,与SO2单独处理相比,SO2-ClO2显著降低果实中SO2药害(P<0.05)。2.2so2-cla2和so2处理对葡萄果养分的影响2.2.1不同处理对果vc含量的影响VC是果实营养成分之一,也是果实体内清除活性氧的一种重要抗氧化剂,能有效提高SOD和POD活性,维持活性氧代谢平衡,对延缓果实衰老有一定效果。由图2可知,贮藏期间随着果实的衰老,VC含量表现为逐渐下降的趋势,果实本身含有促使VC氧化的抗坏血酸氧化酶,并且在保持果实营养品质的同时,VC还可能参与了果实衰老过程中自由基的清除,因此在贮藏过程中各组果实的VC含量逐渐降低,这与万春燕等的研究结果一致。处理果的VC含量变化与对照相似,对照果实VC含量15d后急剧降低,至60d时VC含量仅为8.698mg/g;而处理果实VC含量降低缓慢,60d时仍能保持较高的VC含量,且SO2-ClO2处理果的VC含量为8.8627mg/g,这与杜金华等对青椒的研究一致。结果表明,两组处理能显著抑制葡萄果实VC含量的下降,其中SO2-ClO2处理组的效果优于SO2处理组,这可能是由于氯化物(ClO2、HOCl、Cl2)作用于食物表面,使得维生素的损失相对较小,说明SO2-ClO2处理可对葡萄中VC含量起到较好的保存作用。2.2.2可溶性糖的变化可溶性糖是果实口感和风味的重要来源和贮藏物质。如图3所示,各处理果实贮藏期间可溶性糖含量变化规律相似,前期可溶性糖含量逐渐下降,15d时开始上升,40d达到最高值,随后逐渐降低。贮藏前期,可溶性糖含量升高可能是因为果实采后进入软化阶段,随着淀粉酶活性的增加使淀粉水解生成葡萄糖和果糖等可溶性物质所致;40d后,可溶性糖含量逐渐下降,是由于呼吸速率继续使可溶性糖分解为CO2和H2O所致。各处理间可溶性糖含量差异显著(P<0.05),SO2-ClO2处理果的可溶性糖含量高于对照和SO2处理果;李成等研究发现,ClO2保鲜剂可延缓可溶性固形物的减少,提高杏的贮藏品质,说明SO2-ClO2处理可延缓果实代谢速率和内部成分变化。2.2.3不同处理对葡萄贮藏期间mda含量的影响TA是果实酸味组成的重要物质,其含量对水果的品质有较大的影响。由图4可知,不同处理果实TA含量随贮藏时间变化呈先上升后下降的趋势,与对照类似。贮藏前期,果实的TA含量逐渐上升,可能是因为代谢过程中果实内淀粉等大分子碳水化合物转化成有机酸所致;15d后,TA含量逐渐下降,可能是由于代谢和呼吸过程消耗了有机酸。结果表明,与对照和SO2处理果相比,SO2-ClO2能更好地延缓葡萄果实TA含量的降低(P<0.05),肖丽梅等研究发现,ClO2可保持蟠桃中TA的含量。MDA是植物衰老过程中膜脂过氧化最重要的产物之一,膜脂过氧化能增加细胞透性,导致细胞内容物外渗,其含量的增加是膜结构损伤的重要标志,能强烈地与细胞内各种成分发生反应引起酶和膜的严重损伤降低膜电阻和膜的流动性最终导致膜的结构及生理完整性的破坏。由图5可知,葡萄果实贮藏期间MDA含量整体呈上升趋势,对照的MDA含量均极显著高于2种处理(P<0.01)。2种处理果实MDA含量从入贮15d后开始逐渐上升,到贮藏期结束;在整个贮藏过程中SO2-ClO2果实的MDA含量显著低于SO2单独处理(P<0.05),这与杜金华等对青椒的研究一致。从以上分析结果可以看出,SO2-ClO2处理可抑制葡萄果实MDA含量的增加,降低膜脂的过氧化的程度,从而延缓了果实的成熟衰老进程。2.3.2不同处理对葡萄贮藏期间pal活性的影响PAL是植物代谢中的关键酶,与酚类物质、木质素以及植保素等植物抗病物质的合成密切相关。如图6所示,贮藏前期果实PAL活性缓慢下降,15d后逐渐上升,处理果与对照果的变化趋势相一致,其中SO2-ClO2处理果较对照和SO2处理果保持了较高的PAL活性,差异显著(P<0.05)。田红炎等研究发现,ClO2可保持猕猴桃果实PAL活性;40d后果实的PAL活性迅速下降。结果表明,在整个贮藏过程中SO2-ClO2处理果的PAL活性始终高于对照和SO2处理果,表明SO2-ClO2提高了葡萄果实的PAL活性,增强了果实的抗病性。O2-·可直接作用于蛋白而进一步转化为对细胞和结构功能产生破坏作用的活性氧,O2-·的含量可反映出植物细胞受损的情况。由图7可以看出,葡萄贮藏后果实内O2-·的含量总体呈先下降后上升的趋势,不同处理果实的变化不同。贮藏前期,葡萄果实中的O2-·含量均有所下降,处理果的变化趋势与对照果相同,且显著低于对照果(P<0.05);30d后果实中的O2-·含量逐渐上升,可能是由于果实开始衰败,导致O2-·含量的增加。SOD可清除过量的O2-·,因此被认为具有防御活性氧毒性、预防衰老等作用。如图8所示,贮藏期间果实中SOD活性总体呈下降趋势,不同处理的下降速度有所不同。在贮藏初期,对照、SO2处理果实SOD活性迅速下降,而SO2-ClO2处理下降速度低于前2者;到贮藏60d时SO2-ClO2处理SOD活性低于对照与SO2处理。从以上分析结果可以看出,SO2-ClO2处理可抑制葡萄果实O2-·的含量和SOD活性的下降,这与曾柏全等对葡萄的研究一致。2.3.4so2-clo2处理对葡萄贮藏期间pod活性的影响H2O2是由O2-·转化的产物。如图9所示,贮藏期间葡萄果实中H2O2含量总体呈上升趋势。H2O2含量在贮藏初期开始上升,15d后迅速下降,可能是因为果实在衰老软化过程中,H2O2的产生诱导POD活性增加,清除了植物体内大量的H2O2,其中SO2-ClO2处理果的H2O2含量下降速度较快;30d后果实中的H2O2含量逐渐上升,与对照和SO2处理相比,SO2-ClO2处理保持了果实贮藏后期较低的H2O2含量(P<0.05)。POD是植物体内H2O2的主要清除酶之一,可将H2O2降解为对细胞无伤害的H2O和O2。POD与SOD都是果实衰老中的保护性酶类,二者可共同起作用来有效阻止活性氧在植物体内的积累,从而减少自由基对膜的损伤,达到延缓细胞衰老的目的,所以它们在生物体内的水平高低意味着衰老与死亡的直观指标。如图10所示,葡萄果实贮藏期间其POD酶活性总体呈下降趋势。SO2-ClO2处理果实POD酶活性相对较高,田红炎等研究发现,ClO2可保持猕猴桃果实较高的POD活性,有效清除果实体内的活性氧和自由基。贮藏40d时,果实的POD活性略有上升,可能是因为当植物受到病原菌侵害时,诱导POD活性的升高,抗氧化性加强以抵抗病原菌的侵染;50d后开始下降,可能是随着果实的深度衰老,活性氧自由基数量超出了POD活性,最终导致果蔬衰老。从以上分析结果可以看出,SO2-ClO2处理可抑制葡萄果实H2O2含量的增加和POD活性的下降。2.4处理前、后果实品质和腐烂率情况对比,见表2外观品质主要包括颜色、硬度、质量损失、腐烂状况等各方面的评定,是衡量鲜食果蔬质量的重要指标。果实硬度是指果肉抗压力强弱程度,其大小可反映果实衰败的程度。质量损失则是导致果实萎蔫、变质及腐烂的重要原因。从表1可以看出,与对照和SO2处理相比,SO2-ClO2处理不仅延缓了果实硬度的变化,还显著抑制了果实质量损失率、腐烂率的增加,保持了果实贮藏后期较低的落粒率和褐变指数(P<0.05)。贮藏前期,对照出现了轻微的腐烂和落粒现象,两种处理的腐烂率和落粒率为零,贮藏期结束时,SO2处理的腐烂率和落粒率分别为18.54%和17.57%,分别低于对照的18.37%和21.88%;SO2-ClO2处理较SO2更有效地降低了腐烂率和落粒率,分别为9.18%和10.29%,SO2-ClO2处理的效果优于SO2单独处理。3不同处理对葡萄贮藏期间抗氧化酶系统的影响有研究表明,适当的SO2处理葡萄可提高果实的SOD和POD活性,抑制膜脂的过氧化作用,抑制微生物的作用,从而减少腐烂,延缓衰老。但普通SO2类保鲜剂在商业葡萄贮藏过程中不能按照所需释放SO2,易造成SO2释放过量。而研究发现葡萄接触过高剂量的SO2时,SOD和POD活性下降,破坏其酶活系统,导致膜脂的过氧化,造成SO2漂白伤害的发生,并且过量的SO2会使可溶性糖、有机酸和VC含量大幅度下降,从而严重影响葡萄的风味和品质。过量SO2进入植物体后形成HSO3-和SO32-,在SO32-氧化为SO42-的过程中有H2O2、O2-·等自由基产生,氧自由基的产生进一步促使SO32-的氧化,并启动膜脂氧化作用和自由基链反应。如此往复,形成恶性循环,最终导致各代谢活动的紊乱,使细胞伤害死亡。本实验中SO2-ClO2处理较SO2处理能减少SO2释放的剂量,并且在贮藏结束时SO2-ClO2处理的SO2残留显著低于SO2处理10.24%(P<0.05),由此可推断SO2-ClO2处理可提高果实的防御酶系统活性,抵御自由基的破坏。在低温贮藏条件下,采用SO2-ClO2处理葡萄不仅能抑制果实中的SO2残留量,降低果实漂白,保持果实的口感和风味,而且ClO2的强氧化作用,可有效抑制霉菌的生长,降低果实的腐烂率(表1),从而提高了活性氧代谢防御酶系统活性,增加了SOD、POD清除氧自由基的能力;POD活性与SOD活性存在着正相关性,与H2O2、O2-·、MDA含量存在着负相关性,SOD活性的增加可诱导POD活性的增加,从而减少H2O2、O2-·、MDA在果实体内的积累,以达到防止活性氧引起膜脂过氧化及其他伤害的目的。膜脂过氧化进程的的阻止即MDA含量的减少能降低细胞膜透性,可防止细胞内容物外渗,保持了果实的硬度及质量损失率,并且延缓了果实中营