殼聚糖與檸檬酸復(fù)配涂膜液對草莓保鮮效果的研究

閆媛媛，齊海萍，郜 瑋，劉程惠，胡文忠，姜愛麗

(大連民族學(xué)院 生物技術(shù)與資源利用國家民委-教育部重點實驗室，遼寧 大連116605)

草莓中所含水分大約在90 %以上，采摘后呼吸旺盛，代謝較快，草莓的營養(yǎng)成分極易損失。草莓皮薄多汁，在包裝、搬運、運輸?shù)荣A藏過程中很容易受到碰撞，其結(jié)構(gòu)組織在貯藏過程中也會發(fā)生變化，導(dǎo)致草莓代謝紊亂，迅速老化，表皮破損后更易受到微生物的侵染［1］。目前國內(nèi)外采用的保鮮方法主要有:低溫冷藏、氣調(diào)保鮮［2-3］、貯前殺菌、輻射保鮮、熱處理和涂膜保鮮［4-5］等。

涂膜保鮮技術(shù)是將大分子如殼聚糖類的物質(zhì)溶于水或者可溶的溶劑中形成涂膜溶液，通過浸泡、淋洗、噴灑等方式［6］，在果蔬表面形成一種半透性的薄膜。這層薄膜可以封閉果蔬表面的氣孔，阻礙果蔬表面與空氣的接觸和微生物病原菌對于果蔬的侵染，降低果蔬的呼吸強度，抑制果蔬的水分蒸發(fā)，從而達到延長果蔬貯藏期的目的［7-8］。目前，涂膜保鮮劑主要有殼聚糖、1 -甲基環(huán)丙烯、魔芋葡甘聚糖等。殼聚糖無毒無污染，來源很豐富，主要存在于甲殼類動物中，是一種天然的防腐劑和涂膜液［9-10］。

殼聚糖(Chitosan，簡寫為CTS)是由甲殼素通過一定程度的脫乙酰而得到的多糖類生物大分子，容易成膜，安全無毒，可生物降解的殼聚糖在食品保鮮方面的開發(fā)應(yīng)用受到高度重視，同時殼聚糖對各種病原菌有較強的抑制作用［7］。鑒于此，本研究采用不同酸配制的殼聚糖涂膜液對鮮果草莓進行涂膜保鮮，旨在為草莓保鮮提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

大連本地生產(chǎn)的草莓，無病蟲害，大小均勻，無機械損傷。

1.2 儀器及試劑

電熱恒溫水浴鍋DK-S26 型(上海元析儀器有限公司);可見型分光光度計wtj -2100 型(上海元析儀器有限公司);紫外可見分光光度計UV-9200 型(上海精宏實驗設(shè)備有限公司);勻漿機T-25 型(德國IKA);臺式高速冷凍離心機BR4i型(長沙襄儀離心機有限公司);氣相色譜儀GC2100(日本島津公司);糖度計0 -53%Brix(日本愛宕)。

殼聚糖，脫乙酰度≥85%。檸檬酸、瓊脂、葡萄糖、磷酸二氫鈉、95 %乙醇、冰醋酸、濃鹽酸、聚乙烯吡咯烷酮、鄰苯二酚、愈創(chuàng)木酚、磷酸氫二鈉、30 %過氧化氫、甲醇等均為分析純。

1.3 方法

1.3.1 預(yù)處理

材料選擇:挑選大小均勻、無機械損傷與病害的草莓，用清水輕輕淋洗，室溫下風(fēng)扇風(fēng)干。

殼聚糖涂膜液的配制:取3 只燒杯，每只燒杯中分別稱取1 g 殼聚糖，再分別加入檸檬酸(2，3，4 g)，加入100 mL 水后迅速攪拌，直至殼聚糖全部溶解。

將預(yù)處理后的草莓浸泡于各種配方(A:殼聚糖1 % -檸檬酸2 %;B:殼聚糖1 % -檸檬酸3%;C:殼聚糖1 % -檸檬酸4 %;D:清水)的殼聚糖涂膜液中1 min 后，超靜工作臺冷風(fēng)吹干，分裝到4 個果蔬盒中，用保鮮膜密封后，置于4 ℃貯藏。測定其菌落數(shù)以及采后生理生化指標(顏色、硬度、腐爛率、可溶性固形物、呼吸強度、多酚氧化酶)。

1.3.2 顏色和硬度的測定

將草莓從貯藏環(huán)境中取出，每隔24 h 在室溫下(15℃左右)進行顏色和硬度的測定。本實驗采用日本美能達CR410 型色差計進行果實表面色度的測定，每個樣品重復(fù)3 次［8］;硬度計測定果實的硬度，每個樣品重復(fù)3 次。

1.3.3 腐爛率的測定

每24 h 觀察草莓表面是否有腐爛現(xiàn)象發(fā)生，并計算腐爛率。

腐爛率(%)=Gn/Go×100%，

式中，Gn 為保鮮n 天后草莓腐爛的個數(shù);Go 為草莓的總個數(shù)。

1.3.4 可溶性固形物的測定

采用糖度計測定可溶性固形物。每個樣品重復(fù)3 次。

1.3.5 呼吸強度的測定

氣相色譜柱采用A lltech CTR1 column，載氣為氦氣，流速3 mL·min-1，進樣口溫度120 ℃，柱溫35 ℃，檢測溫度120 ℃，壓力75.6 kPa［9］。

稱取100 g 草莓樣品放入已知體積的帶有橡膠塞的密閉容器內(nèi)，在4℃下放置1 h。用1 mL 注射器，取出1 mL 氣體，測定呼吸強度。

1.3.6 多酚氧化酶測定的前處理

取5. 0 g 草莓樣品和少量提取緩沖液(20 mL)，冰浴研磨，在4 ℃、12 000 r·min-1條件下離心30 min，收集上清液［10］。

1.3.7 多酚氧化酶的測定

取0.5mL 酶提取液加入3 mL 鄰苯二酚溶液，加蓋，輕輕搖晃5 s，測定波長398 nm 處10 s 內(nèi)吸光值變化。

2 結(jié)果與討論

2.1 顏色的變化

草莓在貯藏過程中顏色和硬度都有一定程度的變化，用1 %殼聚糖與不同質(zhì)量濃度(2%、3%、4%)檸檬酸處理草莓樣品后，測定4℃貯藏下的草莓顏色的變化(如圖1)。

L 值表示亮度。由圖1 可知，L 值整體呈下降趨勢，說明草莓樣品貯藏過程中由于酶促褐變而引起草莓表面顏色變暗，L 值越低，說明草莓褐變越嚴重。低溫冷藏草莓在貯藏過程中褐變程度逐漸增加，顏色亮度逐漸下降。與涂膜草莓樣品相比較，空白樣品在第1 天的顏色有明顯的變化，L值明顯降低，說明涂膜液對草莓表面的褐變有一定的抑制作用。第3 天開始，不同質(zhì)量濃度的涂膜草莓樣品的L 值也有一定的差異，殼聚糖1 %-檸檬酸4 %的L 值為38.45，處于較大值，與檸檬酸2 %、3 %的殼聚糖涂膜液相比，對草莓表面的褐變有較為理想的抑制作用。殼聚糖1 % -檸檬酸4 %涂膜液對草莓表面的褐變抑制效果比其他質(zhì)量濃度的涂膜液較為理想。

圖1 4℃貯藏不同質(zhì)量濃度殼聚糖-檸檬酸涂膜液處理草莓鮮果顏色的變化

2.2 硬度的變化

硬度是果蔬貯藏過程中品質(zhì)好壞的重要指標，正常情況下果蔬硬度在貯藏過程中會呈下降趨勢。不同質(zhì)量濃度殼聚糖-檸檬酸涂膜液草莓樣品硬度的變化如圖2。由圖2 可知，草莓樣品貯藏過程中，硬度出現(xiàn)明顯變化是從第3 天開始的，空白樣品的硬度下降到6.21 N·cm-2，而殼聚糖1 % -檸檬酸4 %涂膜草莓的硬度值為6.6 N·cm-2，說明涂膜液對草莓保持硬度有一定的作用。第3 天后，經(jīng)殼聚糖1 % -檸檬酸3 %與殼聚糖1% -檸檬酸4 %涂膜的草莓樣品硬度保持的效果相差不大，分別為6.21，6.37 N·cm-2。由此可知，不同質(zhì)量濃度殼聚糖-檸檬酸涂膜液對草莓硬度的影響不是很明顯，但是涂膜草莓比未涂膜草莓的硬度保持的效果好。

圖2 4℃貯藏不同質(zhì)量濃度殼聚糖-檸檬酸涂膜液處理草莓鮮果硬度的變化

2.3 腐爛率的變化

草莓在貯藏過程中，表面易出現(xiàn)白斑及組織松軟腐爛。不同質(zhì)量濃度殼聚糖-檸檬酸涂膜液對草莓鮮果腐爛率的影響如圖3。由圖3 可知，前2天涂膜草莓樣品與空白草莓樣品都沒有出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象，從第3 天開始，空白草莓樣品與殼聚糖1 %-檸檬酸2 %涂膜液處理的草莓樣品都出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象，但腐爛率差異不明顯。隨著貯藏時間的延長，草莓樣品均出現(xiàn)了腐爛現(xiàn)象。殼聚糖1 % -檸檬酸4 %涂膜草莓出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象最晚(第5 天)，但其腐爛率卻高于殼聚糖1 % -檸檬酸3 %處理的草莓樣品。到第8 天時，草莓樣品大部分已經(jīng)腐爛，腐爛率高達80 %，涂膜液對草莓已經(jīng)沒有任何的保護作用。

圖3 4℃貯藏不同質(zhì)量濃度殼聚糖-檸檬酸涂膜液處理對草莓鮮果腐爛率的影響

2.4 可溶性固形物的變化

果實中的可溶性固形物的含量主要是可溶性糖，草莓在貯藏過程中，呼吸作用會消耗果實中的營養(yǎng)物質(zhì)，可溶性糖的質(zhì)量分數(shù)會有所下降。4 ℃貯藏不同質(zhì)量濃度殼聚糖－檸檬酸涂膜液對草莓鮮果可溶性固形物的影響如圖4。由圖4 可知，草莓在貯藏過程中，可溶性固形物的質(zhì)量分數(shù)總體呈下降的趨勢。貯藏第1 天，所有樣品可溶性固形物的質(zhì)量分數(shù)沒有明顯變化，均在11 %左右。從第2天開始，空白樣品與經(jīng)涂膜的草莓樣品有了明顯變化，空白樣品可溶性固形物的質(zhì)量分數(shù)在第2 ～4天時急劇下降，由10.9 %降到了5.2 %，經(jīng)涂膜的草莓樣品可溶性固形物的質(zhì)量分數(shù)也呈較為明顯的下降趨勢，但是殼聚糖1 % －檸檬酸4 %涂膜的草莓樣品可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)下降的幅度最小。第5 天時，所有樣品的下降趨勢趨于平緩。實驗表明，經(jīng)殼聚糖1 % －檸檬酸4 %涂膜液涂膜的草莓樣品可溶性固形物質(zhì)量分數(shù)變化量最小，保鮮效果較好。

圖4 4℃貯藏不同質(zhì)量濃度殼聚糖－檸檬酸涂膜液對草莓鮮果可溶性固形物的影響

2.5 呼吸強度的變化

呼吸強度的變化可以直接體現(xiàn)果蔬在貯藏期間呼吸代謝的能力，與果蔬中有機大分子物質(zhì)的合成、分解代謝過程密切相關(guān)。草莓屬于非呼吸躍變型果實，貯藏過程中，隨著草莓果實的衰老，并沒有出現(xiàn)呼吸強度驟然增加的現(xiàn)象，而呼吸強度的增強則說明草莓衰老的速率增加。4 ℃貯藏不同質(zhì)量濃度殼聚糖－檸檬酸涂膜液對草莓鮮果呼吸強度的影響如圖5。在貯藏的5 d 時間內(nèi)，空白樣品比涂膜樣品的呼吸強度增加，且增長速度比較明顯。前3 天，殼聚糖1 % －檸檬酸4 %涂膜草莓樣品比其他樣品對呼吸強度的抑制效果較為明顯，殼聚糖1 % －檸檬酸4 %、殼聚糖1 % －檸檬酸3 %、殼聚糖1 % －檸檬酸2 %與空白的呼吸強度值分別是40.3，48.76，43.59，54.21 mL·(kg·h)－1，但是第3 天后，殼聚糖1 % －檸檬酸4%涂膜樣品的呼吸強度急劇增加且處于較高的呼吸速率，可能是因為在樣品處理階段發(fā)生的機械損傷較為嚴重，導(dǎo)致呼吸強度的測定出現(xiàn)了偏差。第5 天呼吸強度測得的空白樣品為83.98 mL·(kg·h)－1，比涂膜樣品的呼吸強度高很多。由圖5 可知，涂膜對草莓的呼吸強度有一定的抑制作用。

圖5 4℃貯藏不同質(zhì)量濃度殼聚糖－檸檬酸涂膜液處理對草莓鮮果呼吸強度的影響

2.6 多酚氧化酶的變化

多酚氧化酶PPO 對果蔬酶促褐變的影響也是非常重要的。4 ℃貯藏不同質(zhì)量濃度殼聚糖－檸檬酸涂膜液處理草莓鮮果PPO 活性的影響如圖6。第1 天空白樣品的PPO 活性與涂膜樣品相比有一個較小的峰值，為0.1531(min－1·g－1FW)，此時空白樣品的PPO 活性有所提高，說明空白樣品的褐變速率增加，但第2 天的PPO 活性又急劇下降，可能是草莓樣品不同導(dǎo)致結(jié)果存在差異。第3 天時所有草莓樣品均出現(xiàn)了較大的峰值，為0.4272△OD398nm(min－1·g－1FW)，但空白樣品的PPO 活性與其他涂膜草莓樣品相比仍然處于較高水平。因此，涂膜對于草莓PPO 活性的抑制作用不是很明顯，但是與空白樣品相比較還是有一定的作用。

圖6 4℃貯藏不同質(zhì)量濃度殼聚糖－檸檬酸涂膜液處理對草莓鮮果PPO 活性的影響

3 結(jié) 語

殼聚糖－檸檬酸涂膜處理有良好的阻氧性能，阻礙了草莓鮮果與氧氣的接觸，從而降低了草莓的呼吸強度，抑制了多酚氧化酶(PPO)催化的氧化褐變反應(yīng)，減緩了草莓貯藏過程中的褐變程度，降低了腐爛率，延緩了草莓硬度的下降;因此殼聚糖涂膜處理可以用于草莓鮮果保鮮。

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