甲殼素納米晶須/聚乳酸納米纖維膜對(duì)草莓保鮮效果的影響

魏 靜， 萬玉芹， 王鴻博， 高衛(wèi)東

（江南大學(xué) 生態(tài)紡織科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122）

草莓是一種外觀呈心形的漿果類水果，其色澤鮮美紅嫩，果肉多汁，并富含鉀、鐵、維生素C等多種營(yíng)養(yǎng)成分。由于草莓水分含量高，果實(shí)皮薄，組織嬌嫩，采摘后極易受到機(jī)械損傷和微生物侵染而腐壞變質(zhì)，因而不易貯藏。目前，保鮮草莓主要使用的是冷藏、氣調(diào)、輻射等方法[1-4]，但是這些方法均操作復(fù)雜，成本較高。

靜電紡絲是一種直接、連續(xù)性納米纖維生產(chǎn)技術(shù)，其所生產(chǎn)的納米纖維在生物醫(yī)用、防護(hù)過濾及食品工程等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力[5-6]。靜電紡納米纖維膜所組成的纖維直徑小、孔隙率高、比表面積大，這些特點(diǎn)使其在具備高呼吸性的同時(shí)，還有優(yōu)異的細(xì)菌、塵埃阻隔性能，因此將其作為果蔬保鮮包裝材料的應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景。

聚乳酸（PLA）是一種合成的脂肪族聚酯類高分子材料，其生物相容性良好，對(duì)人體安全無毒副作用，同時(shí)可生物降解性能優(yōu)異[7]。甲殼素納米晶須（Chitin nanowhisker，CNW）則是以單晶形式存在的甲殼素，具有很好的生物相容性，優(yōu)良的吸濕、透濕性，獨(dú)特的抗菌性及可生物降解性，并且在自然界中含量極為豐富[8-10]。通過靜電紡絲制備甲殼素納米晶須/聚乳酸納米纖維膜，有望賦予PLA納米纖維膜較好的吸濕性和抗菌性，使其在果蔬保鮮方面發(fā)揮巨大的應(yīng)用價(jià)值。據(jù)此，作者采用靜電紡絲法制得了具有良好呼吸性及優(yōu)異抗菌性并且綠色環(huán)保的甲殼素納米晶須/聚乳酸納米纖維膜，并探討了其對(duì)草莓保鮮效果的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

聚乳酸（PLA）切片，片材級(jí)，相對(duì)分子質(zhì)量為10萬；甲殼素納米晶須：按參考文獻(xiàn)[11]自制；二氯甲烷（DCM）；N，N-二甲基甲酰胺（DMF），Span 80：均為分析純?cè)噭?/p>

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 靜電紡CNW/PLA納米纖維膜的制備 稱取一定量的PLA切片，溶于DCM和DMF的混合紡絲溶劑（DCM和DMF的體積比為7∶3），在室溫下磁力攪拌12 h，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%PLA溶液。同時(shí)往PLA紡絲液中加入相當(dāng)于PLA質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%的CNW膠體及微量Span80乳化劑，并經(jīng)過超聲處理得到均勻的混合紡絲溶液。

將配置好的的紡絲液導(dǎo)入注射器進(jìn)行靜電紡絲，紡制12 h分別制備出純PLA及CNW/PLA納米纖維膜。紡絲工藝參數(shù)：噴絲口徑為0.7 mm，噴絲口到接收屏的距離為17 cm，電壓為18 kV，紡絲速度為1.0 mL/h。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 先將上述靜電紡制得的純PLA納米纖維膜及CNW/PLA納米纖維膜置于真空干燥箱內(nèi)24 h，使其紡絲溶劑完全揮發(fā)。然后分別用PE保鮮膜、純PLA納米纖維膜及CNW/PLA納米纖維膜對(duì)新鮮甜查理草莓逐個(gè)進(jìn)行包裝處理（每個(gè)草莓重量均在7 g左右），并將其置于20℃的環(huán)境下。相關(guān)指標(biāo)測(cè)試分別于貯藏后第1～6 d進(jìn)行，探究CNW/PLA納米纖維膜對(duì)草莓保鮮效果的影響。

1.2.3 測(cè)試方法 感官評(píng)定：觀察草莓的外觀變化，從其色澤、氣味及有無霉菌等方面進(jìn)行。腐爛指數(shù)：根據(jù)腐爛面積的大小將將果實(shí)劃分為4級(jí)[12]：0級(jí)，無腐爛；1級(jí)，果實(shí)表面有1-3個(gè)小腐爛斑點(diǎn)；2級(jí)，腐爛面積占果實(shí)面積的1/4～1/2；3級(jí)，腐爛面積占果實(shí)面積的1/2以上；并計(jì)算腐爛指數(shù)，

腐爛指數(shù)/%=∑（腐爛級(jí)別×該級(jí)別果實(shí)數(shù)）/（腐爛最高級(jí)×調(diào)查總果實(shí)數(shù)）×100%。失重率：采用稱重法，失重率/%=[（草莓質(zhì)量-初始質(zhì)量）/初始重量×100][13]?？傻味ㄋ豳|(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定：用NaOH滴定法[14]。維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定：用2，6-二氯靛酚滴定法[14]。以上各品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定均重復(fù)3次，取其平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官評(píng)定

由表1可知，未包裝的草莓和PE保鮮膜包裝的草莓在20℃條件下貯藏6d已經(jīng)全部腐爛，而靜電紡納米纖維膜包裝的草莓保鮮時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，其中CNW/PLA納米纖維膜的保鮮時(shí)間最長(zhǎng)。這是由于草莓的腐爛主要是由霉菌造成的，而CNW作為一種可生物降解的綠色天然抗菌材料能夠有效抑制霉菌的生長(zhǎng)，使草莓在貯藏過程中不易產(chǎn)生霉變而腐壞，從而達(dá)到了良好的抗菌保鮮效果。

2.2 腐爛指數(shù)評(píng)定

經(jīng)不同包裝處理的草莓腐爛指數(shù)的變化如圖1所示。從圖1可以看出，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同處理的草莓腐爛指數(shù)均增加。未包裝的草莓在貯藏2 d后，腐爛指數(shù)急劇增加，至第3 d時(shí)，腐爛指數(shù)達(dá)到67.8%。PE保鮮膜包裝的草莓在貯藏初期腐爛指數(shù)較低，但在后期腐爛指數(shù)迅速增加，這主要是因?yàn)镻E保鮮膜的密閉性較好，草莓代謝作用所產(chǎn)生的熱量、水分不能及時(shí)排出，在保鮮膜表面形成水珠，水珠與草莓接觸使其腐爛速率急劇加快。兩種靜電紡納米纖維膜包裝的草莓，其腐爛指數(shù)增加的均比較緩慢。CNW/PLA納米纖維膜由于所含CNW具有優(yōu)異的抗菌性能，能有效抑制霉菌的滋生，因此其保鮮效果最好。

表1 由不同膜包裝的草莓每天的外觀變化Tab.1 Everyday appearance change of strawberry packaged with different fresh-keeping films

圖1 貯藏期間不同膜包裝的草莓腐爛指數(shù)的變化Fig.1 Changes of decay index of strawberries packaged with different fresh-keeping films

2.3 失重率的測(cè)定

隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，經(jīng)不同保鮮膜包裝處理的草莓失重率均逐漸增大（見圖2）。與PE保鮮膜相比，靜電紡納米纖維膜由于孔隙率高、通透性好，所以對(duì)草莓失重速率的抑制效果略差。但這一問題可以通過適當(dāng)給草莓噴水的方式予以解決，同時(shí)CNW/PLA納米纖維膜中由于CNW具有優(yōu)異的抗菌性能，因此充足的給水不僅不會(huì)使草莓發(fā)生霉變腐壞，而且能夠延長(zhǎng)其保鮮時(shí)間。

2.4 可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定

從圖3中可以看出，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同膜包裝的草莓可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)均逐漸降低。與未包裝的草莓相比，經(jīng)包裝處理的草莓，其可滴定酸含量的降低均在一定程度上得到了延緩。在貯藏初期，由于PE保鮮膜較靜電紡納米纖維膜的密封性好，故可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低得較慢。但在貯藏3 d后，由于PE保鮮膜包裝的草莓開始迅速變質(zhì)腐爛，可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)急劇降低。而此時(shí)由納米纖維膜包裝的草莓還未變質(zhì)，可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低得較慢。最終用CNW/PLA納米纖維膜包裝的草莓可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，顯現(xiàn)出優(yōu)異的保鮮性能。

圖2 貯藏期間不同膜包裝的草莓失重率的變化Fig.2 Changes of weight loss of strawberries packaged with different fresh-keeping films

圖3 貯藏期間不同膜包裝的草莓中可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Fig.3 Change of titratable acidity content of strawberries packaged with different fresh-keeping films

2.5 維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定

隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，經(jīng)不同包裝處理的草莓VC質(zhì)量分?jǐn)?shù)均逐漸降低（見圖4）。其中CNW/PLA納米纖維膜對(duì)抑制草莓中VC的降解效果最好，其次是純PLA納米纖維膜。這主要是因?yàn)橄啾扰cPE保鮮膜，靜電紡納米纖維膜的通透性較好，在貯藏初期，其抑制草莓中VC降解的效果不甚明顯，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，PE保鮮膜包裝的草莓很快腐壞變質(zhì)，VC急速降解，此時(shí)靜電紡納米纖維膜具有明顯的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)CNW/PLA納米纖維膜中CNW的存在，防止了霉菌對(duì)草莓的侵染，更好的抑制了VC的降解。

3 結(jié)語

通過對(duì)不同包裝處理的草莓的失重率、腐爛指數(shù)、可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)及VC質(zhì)量分?jǐn)?shù)等保鮮指標(biāo)的測(cè)定，證實(shí)了靜電紡CNW/PLA納米纖維膜對(duì)草莓具有明顯的防腐保鮮效果，是一種極具潛力的新型果蔬保鮮包裝材料，并有必要對(duì)其保鮮能力和保鮮機(jī)理做進(jìn)一步深入的分析和研究，以推動(dòng)靜電紡納米纖維在果蔬食品包裝上的應(yīng)用和發(fā)展。

圖4 草莓中維生素C質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化Fig.4 Change of VC content of strawberries packaged with different fresh-keeping films

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