果胶酶对‘夏黑’和‘瑞必尔’葡萄采后果实品质的影响

南立军，冯德利，李雅善*，崔长伟，宁娜，黄静，李洋，徐成东*

(1. 楚雄师范学院化学与生命科学学院，云南楚雄 675000；2. 昆明理工大学云南省食品安全研究院，云南昆明 650550)

果胶酶主要通过微生物提取，可分解葡萄中的果胶，有效提高质量[1]。花色苷属于黄酮类多酚化合物，具有生物活性[2]。其天然种类繁多，来源广泛，具有营养、安全等功能。目前天然色素的开发和应用已成为国内外研究热点[3]。单宁主要存在于葡萄皮、种子和果梗中，有提高结构感、抗自由基、抗氧化、稳定色素、抗菌等作用[4-5]。在葡萄成熟期间，不溶性单宁溶解为可溶性单宁，提高可溶性单宁含量[6]，已引起国内外的广泛关注。总糖在葡萄成熟期间随果实发育逐渐积累，采收时达最高值[7]。贮藏60 d后，总糖含量下降，至贮藏后期，果实失水皱缩，总糖又开始升高[8]。在成熟期间酸代谢对浆果品质有重要影响，呼吸作用能够降低果实成熟和贮藏期间的总酸含量[9-10]。

‘夏黑’葡萄，又称‘夏黑无核’，具有抗病、耐贮运、丰产、高糖、早熟和口感好等特点。贮藏期间易失水、脱粒、干梗，降低葡萄商品价值和保鲜效果[11]。‘瑞必尔’葡萄耐贮藏、不落粒、穗长、粒大、汁多、肉厚，略带淡涩味和玫瑰香，富含花青素[12]。在贮运期间，腐烂和脱粒会影响葡萄品质和保鲜效果[13]。果胶酶能分解葡萄果皮中的果胶，促进果皮细胞中有益物质释放，增强香气和色泽[14]。因此，在葡萄贮藏期间，葡萄果实品质的改善可以通过果胶酶对葡萄表皮细胞的分解软化引起。果胶酶含量和活性的上升，导致葡萄细胞壁降解，果实硬度下降。而目前关于果胶酶对葡萄果实软化作用的研究和葡萄皮可残留的最大果胶酶浓度的研究较少。因此，研究果胶酶对葡萄表皮品质的影响，明确葡萄表皮可残留的最适宜果胶酶浓度，可为制定葡萄保鲜技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

楚雄师范学院老校区南门购买‘夏黑’和‘瑞必尔’葡萄，选取颜色、大小、成熟度均匀一致的葡萄果粒按粒剪下（留着一截果梗），分组后常温保存。‘夏黑’葡萄按大小和颜色一致分别修剪后分成6堆，并编号1～6；‘瑞必尔’葡萄按大小和颜色一致也分别修剪后分成6堆，并编号7～12。

1.2 方法

1.2.1 材料处理

配置0、0.01、0.05、0.1、0.15、0.2 g/L果胶酶浓度。将‘夏黑’和‘瑞必尔’葡萄各分成6组，每组80粒，用配制好的梯度果胶酶溶液对每一组葡萄分别喷洒，对照组用蒸馏水喷洒。将处理好的葡萄晾干，在室温下（15～22 ℃）保存。

1.2.2 指标测定

在喷洒果胶酶溶液之前测定一次葡萄基本指标，然后每2 d测定一次，共测6次。用分光光度法测定花色苷含量[15]，滴定法测定单宁含量[16]，斐林试剂法测定总糖含量，滴定法测定果胶酶活性[17]。

2 结果与分析

2.1 果胶酶对葡萄中花色苷含量的影响

2.1.1 ‘夏黑’葡萄皮中花色苷的含量变化

在葡萄成熟过程中，花色苷迅速积累导致葡萄果实颜色变化[18]。随着花色苷的大量积累，果实中绿色消退，逐渐变成红色，最后加深变成紫黑色。因此，花色苷含量是评判葡萄成熟和果实品质的重要指标。

从图1中可以看出，不同浓度果胶酶处理后的葡萄花色苷含量均发生变化。首先，‘夏黑’葡萄果皮中的花色苷含量在处理后的6～8 d均呈上升趋势，但是上升趋势不明显。主要是葡萄采购时已经非常接近成熟，在初始的0～4 d中，葡萄自身在乙烯等生长素的作用下慢慢成熟[19]，随着果胶酶溶液浓度的增大，花色苷含量上升的速度越快，表明果胶酶能促进葡萄果实的成熟，促进花色苷含量上升。之后，果胶酶会分解葡萄表皮细胞中的果胶，释放出花色素[3-4]，导致成熟过程中的花色苷积累速度缓慢。在贮藏6～8 d后，葡萄几近完全成熟，此时葡萄自身的花色苷含量不再积累，同时在果胶酶分解作用下，葡萄皮中的花色苷被释放到果肉中，导致葡萄表皮中的花色苷含量下降，下降幅度随着果胶酶溶液浓度的增大而增大。当花色苷含量到达最高后，0～0.1 g/L果胶酶处理后花色苷含量下降的趋势相较平缓。当果胶酶溶液浓度0.15 g/L时，花色苷含量下降趋势较大，但是当果胶酶溶液浓度为0.2 g/L时，花色苷含量有上升趋势，主要是高浓度的果胶酶加速了果皮中花色苷的溶解；对照处理的葡萄皮花色苷含量下降，主要是该处理的葡萄表皮中的花色苷没有被溶解的缘故。因此，并不是果胶酶含量越高越好，适当浓度的果胶酶可以促进葡萄的成熟和花色苷的形成。当果胶酶浓度大于0.1 g/L时，随着果胶酶溶液浓度的增大，‘夏黑’葡萄表皮被破坏的程度增大，表皮中的花色苷进入果肉中的速度加快。

图1 常温贮藏期间‘夏黑’葡萄果皮花色苷浓度的变化Figure 1 Changes of anthocyanin content on 'Summer Black'grapevine peel during room temperture storage

2.1.2 ‘夏黑’葡萄果肉中花色苷含量的变化

从图2可以看出，在整个实验期间，‘夏黑’葡萄果肉中的花色苷含量持续上升，但是上升幅度不大，且在各个浓度的果胶酶溶液处理之间的变化不大。主要是果胶酶对葡萄表皮细胞具有分解作用，导致葡萄表皮细胞破损[20]，引起不同浓度的果胶酶溶液处理的各组葡萄中的花色苷有部分从表皮细胞中溢出，浸入到果肉中，使果肉中的花色苷含量上升（图2）。因此，随着果胶酶溶液浓度的上升，果肉中花色苷含量的上升速度越快，主要是由于果胶酶的浓度越大，对葡萄皮的分解作用越强，导致果胶酶浓度高的实验组中花色苷的含量高。

图2 常温贮藏期间‘夏黑’葡萄果肉花色苷浓度的变化Figure 2 Changes of anthocyanin content on 'Summer Black'grapevine sarcocarp during room temperture storage

2.1.3 ‘瑞必尔’葡萄皮中花色苷含量的变化

随着葡萄的成熟，花色苷的变化趋于一致。从图3可以看出，随着果胶酶溶液浓度的增大，在相同条件下，果皮中的花色苷含量也在上升。试验前6～8 d，花色苷含量上升的速度最快，之后速度变慢。主要是随着果实的成熟，果肉中的花色苷含量会有少许增加，阻止了果皮中的花色苷向果肉转移。在贮藏6～8 d后，果实自身花色苷含量增加缓慢，同时会有部分果胶酶失活，分解葡萄皮的速率变慢，所以浸入到果肉中的花色苷速度减小，导致果皮中的花色苷含量上升的速度变缓，且有下降趋势。在果胶酶溶液浓度为小于0.05 g/L时，花色苷含量下降幅度不大。当果胶酶溶液浓度大于0.05 g/L时，花色苷含量下降幅度相对较大，因此，果胶酶溶液浓度大于0.05 g/L时，对‘夏黑’葡萄皮的分解作用明显，葡萄品质下降越快。

图3 常温贮藏期间‘瑞必尔’葡萄果皮花色苷浓度的变化Figure 3 Changes of anthocyanin content on 'Ribier' grapevine peel during room temperture storage

2.1.4 ‘瑞必尔’葡萄果肉中花色苷含量的变化

从图4可知，在整个试验期间，‘瑞必尔’葡萄果肉中的花色苷含量都在上升，且在处理8 d后，花色苷含量的上升速度明显加快。

图4 常温贮藏期间‘瑞必尔’葡萄果肉花色苷浓度的变化Figure 4 Changes of anthocyanin content on 'Ribier' grapevine sarcocarp during room temperture storage

试验初期，葡萄果肉中有少量的花色苷浸入，但含量很少。由于葡萄剥皮时会残留少量的花色苷，同时在果胶酶溶液处理时，葡萄皮中的花色苷会浸入到果肉中，导致果肉中的花色苷含量上升。总体来看，各个浓度之间相差不大。处理4 d后，果胶酶浓度为0.1、0.15、0.2 g/L的三组中花色苷上升的速度明显比浓度为0、0.01、0.05 g/L的三组快，最后含量都趋于稳定。其中0.2 g/L处理的‘瑞必尔’葡萄果肉中的花色苷含量最高（图4），表明高浓度的果胶酶能够加速果胶的分解，促进花色苷的浸出，这与果皮中研究的结果相对应。对照花色苷含量虽然上升不快，但总体都处于上升趋势，说明葡萄自身含有野生果胶酶，缓慢分解果皮中的花色苷。各组浓度上升的速度表明，不同浓度果胶酶的分解作用随着浓度的增大而增大。当果胶酶浓度大于0.1 g/L时，果胶酶对‘夏黑’葡萄表皮的分解作用明显加快，即破坏性加大。

2.2 果胶酶对葡萄中单宁含量的影响

2.2.1 ‘夏黑’葡萄果皮中单宁含量的变化

单宁是由一些非常活跃的小分子通过缩合或聚合作用形成的一类特殊的酚类化合物，包括非类黄酮和类黄酮聚合物[21]。在葡萄成熟过程中单宁含量缓慢上升，到达某一高峰后又缓慢下降到一个特定水平。从图5看出，随着时间的推移，葡萄皮中的单宁含量上升，个别处理组上升后又开始轻微下降，上升的速度不快，主要是由于葡萄成熟过程中单宁的积累速度很慢。果胶酶处理后，单宁含量下降，是由于果胶酶分解果皮中的细胞，破坏细胞组织，导致单宁从细胞中释放出来，进入果肉，或者与花色苷结合成大分子物质。果胶酶溶液的浓度越大，破坏作用越明显，葡萄皮中单宁的含量下降也越快。果胶酶浓度为0.01、0.05 g/L时变化幅度相对较小，果胶酶浓度大于0.15 g/L时变化最明显，表明当果胶酶浓度大于0.15 g/L时，对‘夏黑’葡萄表皮的破坏作用最明显，葡萄品质下降最快。

图5 常温贮藏期间‘夏黑’葡萄果皮单宁浓度的变化Figure 5 Changes of tannin content on 'Summer Black'grapevine peel during room temperture storage

2.2.2 ‘夏黑’葡萄果肉中单宁含量的变化

从图6中可以看出，‘夏黑’葡萄果肉中单宁的含量都在不断增加，且果胶酶的浓度越大，单宁含量越高，上升速度越快，表明在葡萄成熟过程中，果肉中的单宁含量会增加，主要是由于葡萄皮中的单宁被分解释放转移到果肉中。果胶酶的分解作用导致了葡萄皮细胞分解，使葡萄皮中的单宁转移至果肉中，导致果肉中的单宁含量上升。因此，果胶酶浓度增大，果胶酶的分解作用越强，对葡萄品质的影响越大。因此要促进葡萄的成熟，可以通过喷施果胶酶实现；要延长葡萄的保鲜期，就必须抑制果胶酶活性，或者降低葡萄皮中果胶酶含量。

图6 常温贮藏期间‘夏黑’葡萄果肉单宁浓度的变化Figure 6 Changes of tannin content on 'Summer Black'grapevine sarcocarp during room temperture storage

2.2.3 ‘瑞必尔’葡萄果皮中单宁含量的变化

从图7中可以看出，贮藏0～8 d内，‘瑞必尔’葡萄皮中的单宁含量缓慢上升，0.2 g/L的果胶酶处理中单宁含量大于其它浓度处理组，单宁含量上升的速度也略大，说明果胶酶能促进葡萄果实的成熟，促进作用随着果胶酶浓度的增大而增大。在贮藏8 d后，葡萄果实几近完全成熟，葡萄皮中的单宁不再积累。在果胶酶对葡萄表皮的分解作用下，葡萄表皮细胞分解，组织分散，导致葡萄表皮细胞中的单宁转移到表皮细胞外，引起葡萄表皮中单宁含量下降，但是下降速度很慢（图7）。当果胶酶浓度大于0.05 g/L时，葡萄皮中单宁的下降速度加快，主要是果胶酶浓度大于0.05 g/L时，对葡萄表皮果胶的分解作用加强。因此，当果胶酶浓度大于0.05 g/L时，对葡萄的品质影响随着浓度的上升而加大。

2.2.4 ‘瑞必尔’葡萄果肉中单宁含量的变化

从图8中可以看出，‘瑞必尔’葡萄果肉中的单宁含量整体呈上升趋势，果胶酶的浓度越大，单宁的含量越多，但是不是越多越好。果胶酶浓度大于0.15 g/L，单宁含量有下降趋势。葡萄果肉中的单宁一部分来自葡萄成熟过程中的积累，一部分来自葡萄籽的自然转移，大部分来葡萄表皮中的单宁转移（图8）。总体上，在一定浓度果胶酶范围内，随着果胶酶浓度的增大，果胶酶对葡萄表皮果胶的分解作用增大，分解释放到果肉中，使果肉中单宁的含量不断提高。因此，果胶酶浓度越大，对葡萄品质影响越大。

图7 常温贮藏期间‘瑞必尔’葡萄果皮单宁浓度的变化Figure 7 Changes of tannin content on 'Ribier' grapevine peel during room temperture storage

图8 常温贮藏期间‘瑞必尔’葡萄果肉单宁浓度的变化Figure 8 Changes of tannin content on 'Ribier' grapevine sarcocarp during room temperture storage

2.3 果胶酶对葡萄中总糖含量的影响

2.3.1 ‘夏黑’葡萄果肉中总糖含量的变化

从图9中可以看出，‘夏黑’葡萄果肉中的糖含量呈上升趋势，在17%～19.4%波动，果胶酶浓度对总糖含量的变化有一定作用。引起波动的原因是不同浓度的果胶酶对葡萄成熟的促进作用不同。‘夏黑’葡萄中的总糖含量随着成熟而增加，起始阶段，总糖含量17.5%～18%，然后随着贮藏期的延长而快速积累，果胶酶浓度对总糖的积累也呈上升趋势。但是0.15 g/L果胶酶对糖的积累虽然呈上升趋势，但是上升最慢，这需要进一步研究。因此，随着贮藏时间的延长，促进了葡萄的成熟，但是果胶酶加速了葡萄后熟，导致了总糖含量上升。贮藏后期，总糖含量趋于稳定，0.15 g/L果胶酶对总糖的积累处于最低水平。

图9 常温贮藏期间‘夏黑’葡萄总糖含量的变化Figure 9 Changes of total sugar content on 'Summer Black'grapevine during room temperture storage

图10 常温贮藏期间‘瑞必尔’葡萄总糖含量的变化Figure 10 Changes of total sugar content on 'Ribier' grapevine during room temperture storage

2.3.2 ‘瑞必尔’葡萄果肉中总糖含量的变化

从图10中可以看出，‘瑞必尔’葡萄果肉的总糖含量总体上有一定变化趋势，在18.6%～22.6%波动，贮藏6～10 d后呈上升趋势，浓度的变化对其影响较明显。果胶酶浓度与总糖含量呈反比。但有趣的是，0.05 g/L果胶酶处理使果肉总糖浓度呈现“S”形变化趋势。贮藏前4 d呈下降趋势，主要是由于果胶酶在葡萄贮藏初期分解果皮中的果胶，致使果皮组织软化，导致糖向果皮转移而使果肉中总糖含量减少；贮藏的4～8 d呈上升趋势，主要是由于此时果胶酶分解了果皮中的大部分果胶，使果皮中的糖、酸、花色苷和酚类物质等向果肉转移，致使果肉中的总糖达到了最大。之后又开始下降，是由于此时果皮组织结构已经很疏松，果皮中的糖、酸、花色苷和酚类物质等已经最大限度的转移到了果肉中，在果肉和果皮渗透势差的作用下，果肉中的总糖由开始向果皮转移的结果。

2.4 葡萄表皮果胶酶酶活性的变化

2.4.1 ‘夏黑’葡萄果皮中果胶酶活性的变化

从图11中可以看出，不同浓度处理的果胶酶的活性都稳定下降，下降幅度很较大。但是随着果胶酶处理浓度的升高，‘夏黑’葡萄果皮中果胶酶的活性也在上升。对照处理的葡萄也检测到了果胶酶活性，表明葡萄自身含有野生果胶酶，此处理的葡萄果皮果胶酶活性最低，但是对葡萄贮藏期间的成熟和品质改善有非常重要的作用；0.15、0.2 g/L果胶酶处理的‘夏黑’葡萄果皮中果胶酶的活性相近，而且是最高的，表明果胶酶浓度再上升，对‘夏黑’葡萄果皮中果胶酶活性的影响不变，0.15 g/L果胶酶应该是最高的果胶酶处理浓度。总体上，随着贮藏时间的延长，水分、底物、温度等的降低，导致果胶酶活性下降，这与刘战丽等[22]研究结果一致，主要是这些因素的不断变化对酶的活性有很大影响，所以出现果胶酶活性下降的现象。

图11 常温贮藏期间‘夏黑’葡萄果皮果胶酶活性的变化Figure 11 Changes of pectinase activity on 'Summer Black'grapevine peel during room temperture storage

2.4.2 ‘瑞必尔’葡萄果皮中果胶酶活性的变化

从图12中可以看出，葡萄表皮中各个浓度的果胶酶活性随着贮藏时间的延长而减小，且趋势平缓。对照组中也检测出果胶酶的活性，表明葡萄自身存在野生果胶酶。与‘夏黑’相比，‘瑞必尔’葡萄表皮中的野生果胶酶浓度较高，所以，‘瑞必尔’葡萄果实的总糖含量高，果皮中的单宁含量少，果肉中少，果皮花色苷少，但是果肉花色苷多。果胶酶处理浓度越高，‘瑞必尔’葡萄皮中果胶酶的活性越强。与‘夏黑’葡萄皮中果胶酶活性的变化相比，‘瑞必尔’葡萄皮中果胶酶的活性较高，这与葡萄品种有关。贮藏时间越长，葡萄皮被果胶酶分解得越严重，果皮细胞间隙越大，蒸腾作用越强，造成葡萄失水，果皮皱缩，对酶的活性造成影响。品种不同，果皮细胞结构有差异，导致果胶酶分解果胶的作用不同，对葡萄的品质产生较大差异。

图12 常温贮藏期间‘瑞必尔’葡萄果皮果胶酶活性的变化Figure 12 Changes of pectinase activity on 'Ribier' grapevine peel during room temperture storage

3 讨论与结论

试验组中各个指标均发生明显变化，对照组中果实的各指标也有变化，但是对照组试验的变化幅度小于试验组的变化幅度，‘夏黑’葡萄组的变化比‘瑞必尔’葡萄组的变化明显，表明果胶酶对葡萄表皮具有分解作用和一定的促进成熟作用。它的分解导致葡萄表皮中的花色苷和单宁向葡萄果肉中转移，葡萄表皮的花色苷和单宁含量下降，而葡萄果肉中的花色苷和单宁含量上升。由于它促进果实成熟，所以葡萄总糖含量先上升，最后趋于稳定，葡萄的总酸含量先下降最后趋于稳定。在果实成熟后，果胶酶对糖酸的影响不大。‘瑞必尔’葡萄由于其果皮厚，结构紧密，相对于‘夏黑’葡萄来说，更能抵御果胶酶的分解软化作用，所以‘瑞必尔’葡萄中各指标的变化比‘夏黑’葡萄各指标的变化幅度小。常温下，温度和湿度等变化很大，对果胶酶活性的影响很大，这与全桂静等[23]的研究一致。随着贮藏时间的增长，果胶酶活性慢慢下降，果实的变化慢慢变小，最后趋于稳定，说明果胶酶在果实的成熟和贮藏过程中有很重要的作用，分析认为果胶酶分解葡萄果皮中的果胶，破坏果皮细胞的完整性，导致葡萄的各项指标出现一些列变化。

通过本试验可以看出，果胶酶与贮藏过程中葡萄表皮的软化、表皮细胞之间的缝隙增大、蒸腾作用加快、葡萄表皮皱缩、失水变干、脱粒等各种变化密不可分。果胶酶的存在导致葡萄的贮藏时间变短，品质遭到破坏。但是果胶酶也促进了葡萄的成熟。为了延长葡萄贮藏期间的品质，必须想办法抑制果胶酶活性，减小或去除果胶酶对葡萄品质的影响；反之，为了促进葡萄的成熟，缩短贮藏期，使葡萄尽快上市，可以喷施果胶酶，促进葡萄的早熟。本次试验数据可为制定葡萄贮藏保鲜技术提供一定的参考依据。