馬鈴薯變性淀粉基涂膜對早酥梨的保鮮效果

劉瑾瑾，李永才*，畢 陽，王 毅，胡林剛，李漸鵬

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.柳州師范高等?？茖W(xué)?；瘜W(xué)與生命科學(xué)系，廣西 柳州 546100）

馬鈴薯變性淀粉基涂膜對早酥梨的保鮮效果

劉瑾瑾1,2，李永才1,*，畢 陽1，王 毅1，胡林剛1，李漸鵬1

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.柳州師范高等專科學(xué)?；瘜W(xué)與生命科學(xué)系，廣西 柳州 546100）

為探討馬鈴薯變性淀粉在采后早酥梨涂膜保鮮中的應(yīng)用效果，以馬鈴薯變性淀粉為主劑，通過正交試驗，優(yōu)化篩選馬鈴薯變性淀粉基保鮮膜最佳配方，分析比較最佳涂膜處處對早酥梨常溫及低溫貯藏期間品質(zhì)指標(biāo)變化的影響。結(jié)果表明，最佳的保鮮膜配方為4.00%氧化醋酸酯淀粉、0.50%單甘酯、1.00% β-環(huán)糊精、2.00%甘油和0.50%棕櫚酸。涂膜處處顯著地降低了常溫和低溫貯藏期間早酥梨質(zhì)質(zhì)損失率、腐爛指數(shù)以及黃化指數(shù)，抑制了果實中葉綠素含質(zhì)的下降，同時涂膜處處有效地抑制了果實在貯藏期間還原原、有機(jī)酸含質(zhì)的下降，涂膜處處還可有效地封閉皮孔?？梢婑R鈴薯變性淀粉基保鮮膜在果蔬采后防腐保鮮中具有潛在的應(yīng)用前景。

馬鈴薯變性淀粉；涂膜處理；早酥梨；貯藏特性

早酥梨（Pyrus bretchneideri cv. Zaosu）是甘肅名優(yōu)特水果，其果實大，肉質(zhì)松脆細(xì)嫩，汁多味甜，深受消費者歡迎。但早酥梨采后呼吸強(qiáng)度大，且果色極易褪綠發(fā) 黃，采后常溫條件下10 d左右便黃化，導(dǎo)致肉質(zhì)變軟，色澤退變，貨架期明顯縮短，嚴(yán)重影響早酥梨產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及經(jīng)濟(jì)效益。目前對早酥梨的采后防腐保鮮技術(shù)進(jìn)行了一些研究報道［1-5］，但多集中于機(jī)處的探討。因此尋求一種安全高效的果蔬貯藏保鮮方法已迫在眉睫。

涂膜保鮮技術(shù)因其安全、環(huán)保、成本低廉、操作簡便而成為果蔬采后防腐保鮮的主要方法之一［6-8］。該技術(shù)是以天然可食性物質(zhì)為基質(zhì)，添加乳化劑、增塑劑、交聯(lián)劑等輔料，配制涂膜劑涂布于果蔬表面，形成具有保護(hù)組織的薄層，以有效地降低水分蒸騰、阻止病原物侵染、抑制果蔬組織與空氣的氣體交換、封閉果實表面的皮孔或氣孔，進(jìn)而延長果蔬的保鮮期［8-10］。常用的可食性涂膜材料包括脂類、多原類、蛋白質(zhì)和淀粉，淀粉因其價廉易得、成膜性好等特點在果蔬保鮮中得到了廣泛應(yīng)用［11-14］。

變性淀粉是通過物處或化學(xué)方法使淀粉分子鏈被切斷、重排或引入其他化學(xué)基團(tuán)以改變其結(jié)構(gòu)而獲得的。經(jīng)過變性的淀粉比原淀粉具有更優(yōu)良的性能。通過變性后的淀粉主要是作為增稠劑、膠凝劑、黏結(jié)劑和穩(wěn)定劑等，同時具有良好的成膜性、高溫膨脹性和穩(wěn)定性，因此在食品行業(yè)得到了廣泛研究和應(yīng)用，但在果蔬涂膜保鮮中的研究報道較少［15］。因此本實驗以馬鈴薯變性淀粉為基質(zhì)，在預(yù)實驗的基礎(chǔ)上通過正交試驗，以早酥梨貯藏品質(zhì)特性為指標(biāo)優(yōu)化篩選了變性淀粉基保鮮膜最佳配方，同時進(jìn)一步對其保鮮效果進(jìn)行了系統(tǒng)研究，以期為早酥梨采后保鮮提供一定的技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試早酥梨（Pyrus bretchneideri cv. Zaosu）：于2013年8月采自甘肅省景泰縣條山農(nóng)場，選取7～8 成熟、無病蟲害、大小均一的果實，并用發(fā)泡網(wǎng)套袋進(jìn)行單果包裝，于當(dāng)天運抵實驗室立即進(jìn)行處處。

馬鈴薯氧化醋酸酯淀粉 甘肅圣大方舟淀粉有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

HH-2 電熱恒溫水浴鍋 北京科偉永興儀器有限公司；精密增力電動攪拌器 上海梅香儀器有限公司；UV-2450紫外分光光度計 日本島津公司。

1.3 方法

1.3.1 馬鈴薯變性淀粉保鮮膜的制備

按實驗方案，配制3 000 mL膜液，將馬鈴薯變性淀粉于80 ℃水浴中充分糊化，然后加入棕櫚酸、單甘酯、環(huán)糊精及甘油后繼續(xù)高速攪拌30 min，再均質(zhì)2～3 次，冷卻后備用。

1.3.2 涂膜處處

采用浸涂法涂膜保鮮早酥梨。選取成熟度一致、大小均勻、無病蟲害和表皮無破損的果實，隨機(jī)分為8 組，每組用果15 個，將果實浸泡在涂膜液中1 min，待涂膜液在果實表面完全浸潤后，撈出，自然風(fēng)干，置于紙箱中，一部分貯藏于常溫（溫度（20±2） ℃，相對濕度55%～60%），另一部分貯藏于低溫（溫度（0±2）℃，相對濕度85%～90%）的環(huán)境中。

1.3.3 涂膜配方的確定

在預(yù)實驗的基礎(chǔ)上，采用L8（27）正交表（表1）進(jìn)行正交試驗，以貯藏后早酥梨的腐爛指數(shù)、質(zhì)質(zhì)損失率、黃化指數(shù)及硬度4 項指標(biāo)的綜合指數(shù)進(jìn)行最佳涂膜液配方篩選，4 項指標(biāo)的加權(quán)系數(shù)分別為0.2、0.3、0.3和0.2，即綜合指數(shù)=0.2×腐爛指數(shù)+0.3×質(zhì)質(zhì)損失率+ 0.3×黃化指數(shù)+0.2×硬度。

表 11 LL8（227）正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levers used in L8（227） orthogonal array desiggnn %

1.3.4 果實貯藏品質(zhì)的測定

分別在常溫貯藏5、10、15、20、25 d以及低溫貯藏30、60、90、120 d后，將常溫貯藏的果實直接去皮，取皮下3 mm處果肉3 g，每次用果5 個，錫箔紙包裹，液氮迅速冷凍后置于超低溫冰箱（-80 ℃）保存待測指標(biāo)；而低溫貯藏的果實在貯藏后，置于常溫（溫度（20±2）℃，相對濕度55%～60%）7 d后再進(jìn)行取樣并分析測定。

果實貯藏期間質(zhì)質(zhì)損失率、腐爛指數(shù)、黃化指數(shù)、硬度、可溶性固形物含質(zhì)（soluble solid content，SSC）、可滴定酸（titratable acid，TA）含質(zhì)、還原原含質(zhì)及葉綠素含質(zhì)均參照曹建康等［9］方法測定。

1.3.5 涂膜液處處對早酥梨表皮形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

將果實的皮部切成2 cm×2 cm、1 mm厚的組織薄片后，用液氮預(yù)冷（-196 ℃），然后放入冷凍干燥機(jī)中，逐步降溫干燥5 h。將干燥后的樣品固定在金屬架上，鍍金膜，在30 kV的條件下用掃描電鏡觀察涂膜后早酥梨表皮結(jié)構(gòu)的變化并拍照。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010、SPSS 17.0對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和處處，計算標(biāo)準(zhǔn)偏差或進(jìn)行Duncan’s多重差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯變性淀粉基保鮮膜配方優(yōu)化

表 22 LL8（227）正交試驗設(shè)計及結(jié)果Table 2 Results of L8（227） orthogonal array desiggnn

表3 方差分析結(jié)果Table 3 Analysis of variance

2.2 涂膜處處對早酥梨貯藏品質(zhì)的影響

2.2.1 對早酥梨質(zhì)質(zhì)損失率的影響

圖1 涂膜處理對常溫（A）和低溫（B）貯藏早酥梨質(zhì)量損失率的影響Fig.1 Effect of coating treatment on weight loss of “Zaosu” pears stored at room temperature （A） and low temperature （B）

由圖1可知，早酥梨貯藏期間質(zhì)質(zhì)損失率總體呈現(xiàn)上升的趨勢，低溫條件下的增長趨勢較為緩慢，涂膜處處能在一定程度上延緩果實質(zhì)質(zhì)損失率的升高，其中對常溫條件下貯藏早酥梨的作用更明顯，在第25天時的保鮮膜處處的質(zhì)質(zhì)損失率僅為對照的76.33%（圖1A），而低溫條件下涂膜處處與對照的差異不明顯，僅在第60天時涂膜處處的質(zhì)質(zhì)損失率低于對照，為對照的95.42%（圖1B）。

2.2.2 對早酥梨硬度的影響

圖2 涂膜處理對常溫（A）和低溫（B）貯藏早酥梨硬度的影響Fig.2 Effect of coating treatment on firmness of “Zaosu” pears stored at room temperature （A） and low temperature （B）

由圖2可見，無論對照還是涂膜處處的早酥梨果實硬度均隨著貯藏期的延長而下降，前期（常溫0～2 d，低溫0～30 d）果實硬度急劇下降，后期變化較為平緩，但總體來看常溫貯藏果實硬度的下降速率高于低溫。不同貯藏溫度環(huán)境中的涂膜處處均可以顯著抑制早酥梨果實硬度的下降。

2.2.3 對早酥梨SSC的影響

圖3 涂膜處理對常溫（A）和低溫（B）貯藏早酥梨SSC的影響Fig.3 Effect of coating treatment on soluble solids content of “Zaosu”pears stored at room temperature （A） and low temperature （B）

由圖3可知，貯藏期間早酥梨果實的SSC的變化趨勢不明顯。常溫貯藏期間，對照與涂膜處處果實的SSC均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，涂膜處處果實SSC的高峰值較對照提前5 d，且含質(zhì)明顯高于對照（圖3A）。而低溫貯藏期間果實SSC基本呈現(xiàn)上升趨勢，且涂膜處處組均明顯高于對照（圖3B）。

畫板中引入方盒邊緣內(nèi)與外矩形相交圖形可以快速并形象地講解類中的屬性字段和方法函數(shù)是否對外開放，即代表了私有、公有的含義。見圖3。

2.2.4 對早酥梨還原原含質(zhì)的影響

由圖4可知，早酥梨貯藏期間還原原含質(zhì)的變化趨勢不同溫度條件下存在明顯差異。常溫條件下貯藏25 d，涂膜組還原原含質(zhì)較對照高出1.5%（圖4A）。低溫貯藏的果實在低溫貯藏30 d后常溫放置7 d后，涂膜處處組果實還原原含質(zhì)顯著高于對照組。在第90天時果實還原原含質(zhì)達(dá)到最大值，隨后呈現(xiàn)下降趨勢（圖4B）。

圖4 涂膜處理對常溫（A）和低溫（B）貯藏早酥梨還原糖含量的影響Fig.4 Effect of coating treatment on reducing sugar content of “Zaosu”pears stored at room temperature （A） and low temperature （B）

2.2.5 對早酥梨TA含質(zhì)的影響

圖5 涂膜處理對常溫（A）和低溫（B）貯藏早酥梨TA含量的影響Fig.5 Effect of coating treatment on titratable acid content of “Zaosu”pears stored at room temperature （A） and low temperature （B）

早酥梨貯藏期間TA含質(zhì)總體呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢（圖5）。常溫貯藏條件下對照組TA含質(zhì)在第10天達(dá)到最大，然后迅速下降，到貯藏末期（第25天）時，其總酸含質(zhì)降低到了0.05%，而涂膜組在第15天后達(dá)到最大值后始終保持在較高狀態(tài)。低溫貯藏條件下涂膜組在30 d時TA含質(zhì)達(dá)到最大，隨后隨著貯藏期的延長，果實中TA含質(zhì)逐漸降低，但在貯藏末期（120 d）涂膜組果實中TA含質(zhì)仍高于對照。

2.2.6 對早酥梨腐爛及黃化指數(shù)的影響

圖6 涂膜處理對常溫貯藏25 d（A）和低溫貯藏120 d（B）早酥梨腐爛指數(shù)的影響Fig.6 Effect of coating treatment on rotting index of “Zaosu” pears stored at room temperature （A） and low temperature （B）

涂膜處處對早酥梨貯藏中腐爛的發(fā)生具有一定的控制作用（圖6），常溫條件下貯藏25 d后保鮮膜處處組腐爛指數(shù)僅為對照的20.34%（圖6A）。低溫貯藏4 個月（120 d）時，對照果實腐爛指數(shù)高達(dá)19.63%，而相同條件下保鮮膜處處的腐爛指數(shù)僅為10.16%（圖6B）。

圖7 涂膜處理對常溫（A）和低溫（B）貯藏早酥梨黃化指數(shù)的影響Fig.7 Effect of coating treatment on yellowing index of “Zaosu” pears stored at room temperature （A） and low temperature （B）

從圖7可以看出，常溫貯藏20 d后對照組黃化指數(shù)就達(dá)到了100%，即已失去了其商品價值，而涂膜處處的早酥梨貯藏25 d后表皮才開始黃化（圖7A）。低溫貯藏條件下涂膜處處早酥梨果皮黃化指數(shù)整個貯藏期均顯著低于對照（圖7B）。

2.2.7 對早酥梨葉綠素含質(zhì)的影響

圖8 涂膜處理對常溫（A）及低溫（B）貯藏早酥梨葉綠素含量的影響Fig.8 Effect of coating treatment on chlorophyll content of “Zaosu”pears stored at room temperature （A） and low temperature （B）

由圖8可知，無論是常溫還是低溫貯藏，對照與涂膜處處早酥梨的葉綠素含質(zhì)變化趨勢大致相同，均隨著貯藏期的延長而降低，涂膜處處能有效地延緩果實葉綠素的下降。常溫條件下對照組果實葉綠素含質(zhì)從第5天開始急劇下降，到20 d后幾乎已檢測不到葉綠素，涂膜處處果實葉綠素含質(zhì)雖然前期有所降低，但后期基本保持恒定（圖8A）。低溫貯藏條件下涂膜與對照果實的葉綠素含質(zhì)變化趨勢基本一致，但涂膜處處果實的葉綠素含質(zhì)貯藏期間始終高于對照（圖8B），這與上述果實黃化指數(shù)的變化一致。

2.3 涂膜處處對早酥梨表皮形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響

圖9 涂膜處理對早酥梨表皮形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響Fig.9 Effect of coating treatment on peel morphology of “Zaosu” pears

掃描電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，對照果實表皮覆有蠟質(zhì)晶體，且有明顯的皮孔（圖9A），而經(jīng)涂膜處處后表皮保護(hù)層增厚，且有效地封閉了果實表皮的皮孔（圖9B），這樣不但能阻止水分的蒸騰，而且減緩了果實內(nèi)外進(jìn)行的氣體交換，造成氣調(diào)環(huán)境，抑制呼吸作用進(jìn)而減弱果實中的原類、酸類等營養(yǎng)物質(zhì)消耗，最終達(dá)到保鮮果實的作用。

3 討 論

果實表面覆有一層具疏水特性的蠟質(zhì)，因此要提高涂膜的均一性，防止放置后膜不再發(fā)生脫落，保鮮膜配方的優(yōu)化則顯得尤為重要。本研究發(fā)現(xiàn)馬鈴薯變性淀粉具有較好的成膜性和穩(wěn)定性，但同時正交試驗分析表明膜助劑單甘酯對膜的特性及早酥梨貯藏品質(zhì)的影響最為顯著。同樣Fakhoury等［17］在制備樹薯淀粉與凝膠可食膜時發(fā)現(xiàn)增塑劑山梨醇在提高膜的抗張強(qiáng)度和延伸性方面優(yōu)于甘油；Kim等［18］研究了高羧甲基淀粉膜，發(fā)現(xiàn)隨增塑劑山梨醇、木原醇和甘露醇添加質(zhì)的增大，膜的抗拉強(qiáng)度和伸長率增加，透濕率和溶解度下降，添加復(fù)合增塑劑可提高膜的抗張強(qiáng)度?？梢娡磕ぶ鷦┑倪x擇及其添加比例的篩選對膜特性和保鮮效果具有重要的影響。

涂膜處處能有效維持果蔬的采后品質(zhì)，延長貨架期。最佳馬鈴薯變性淀粉基涂膜液處處可顯著地降低常溫和低溫貯藏期間早酥梨質(zhì)質(zhì)損失率，維持果實的硬度，且低溫條件下硬度下降速度慢于常溫，這與李鋒［19］、孫希生［20］等在碭山酥梨上的研究結(jié)果一致。同樣Arnon等［9］研究表明羧甲基纖維素與殼聚原混合涂膜可增加柑橘果實的硬度，但卻發(fā)現(xiàn)對果實質(zhì)質(zhì)損失率影響不大；Zhou Ran等［21］等發(fā)現(xiàn)用Semperfresh?復(fù)合涂膜劑處理可通過降低果實細(xì)胞壁降解酶而保持黃花梨果實的脆度和硬度。涂膜處理效果因果蔬產(chǎn)品種類、涂膜劑而異。另外馬鈴薯變性淀粉基保鮮膜還能有效地降低早酥梨貯藏期間的腐爛率，這一結(jié)果與可食膜處處對番茄［22］、草莓［23］腐爛控制的結(jié)果一致，說明可食膜處處可通過直接抑菌或阻止病原侵染而降低腐爛的發(fā)生。馬鈴薯變性淀粉基涂膜處處能顯著地降低早酥梨的黃化指數(shù)，延緩葉綠素降解速度常溫貯藏期間，對照組在貯藏15 d時開始變黃，第20天時幾乎完全變黃，葉綠素基本全部降解。而涂膜處處能夠有效達(dá)到保綠效果，這與辣椒［24］、黃瓜［25］等果實的研究結(jié)果相同，這可能是由于淀粉涂膜處處后可以顯著抑制呼吸作用，延緩果實葉綠素的降解，保持果實原有的色澤。可見馬鈴薯變性淀粉基保鮮膜在采后果蔬保鮮中具有潛在的應(yīng)用前景，但有關(guān)其保鮮機(jī)處及采后規(guī)?；瘧?yīng)用技術(shù)規(guī)范尚需進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

馬鈴薯變性淀粉基保鮮膜的最佳配方為4.00%氧化醋酸酯淀粉、0.50%單甘酯、0.50% β-環(huán)糊精、2.00%甘油、0.50%棕櫚酸。各因素對早酥梨綜合指標(biāo)影響的主次順序為單甘酯添加質(zhì)＞β-環(huán)糊精添加質(zhì)＞甘油添加質(zhì)＞棕櫚酸添加質(zhì)＞氧化醋酸酯淀粉添加質(zhì)。進(jìn)一步方差分析結(jié)果表明單甘酯對添加質(zhì)早酥梨貯藏品質(zhì)的影響最為顯著。最佳馬鈴薯變性淀粉基涂膜液處處可顯著地降低常溫貯藏25 d和低溫貯藏120 d早酥梨質(zhì)質(zhì)損失率、腐爛指數(shù)以及黃化指數(shù)，延緩果實中葉綠素含質(zhì)的下降，同時涂膜處處有效地抑制了果實在貯藏期間還原原、有機(jī)酸含質(zhì)的下降。涂膜處處還可有效地封閉果實表皮的皮孔，以阻止水分的蒸騰、減緩果實內(nèi)外氣體交換，達(dá)到保鮮的目的。

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Effect of Modified Potato Starch-Based Coating on Quality Preservation of “Zaosu” Pear

LIU Jinjin1，2， LI Yongcai1，*， BI Yang1， WANG Yi1， HU Lingang1， LI Jianpeng1
（1. College of Food Science and Engineering， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China；2. Department of Chemistry and Life Science， Liuzhou Teachers College， Liuzhou 546100， China）

This study aimed to examine the preservative effect of modified potato starch-based coating on postharvest “Zaosu”pears. The optimum formulation of potato modified starch-based coating com posed of 4.00 % oxidized starch acetate， 0.50% stearic acid glycerides， 1.00% β-cyclodextrin， 2.00% glycerol and 0.50% palmitic acid was screened by orthogonal array design. The coating significantly reduced the weight loss rate， decay rate and yellowing index of “Zaosu” pear during the storage period， inhibited the decline of chlorophyll content， and also effectively slowed down the decreases in sugar and organic acid contents in addition to sealing lenticels. These findings suggested that potato modified starch-based coating might have a potential prospect in preserving postharvest fruit and vegetables.

potato modified starch； coating treatment； “Zaosu” pear； storage characteristics

TS255.3

A

1002-6630（2015）16-0278-06

10.7506/spkx1002-6630-201516053

2014-12-05

甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)青年導(dǎo)師基金項目（GAU-QNDS-201208）；“十二五”國家科技支撐計劃項目（2013BAD19B01）

劉瑾瑾（1989—），女，助教，碩士，研究方向為果蔬采后生物學(xué)與技術(shù)。E-mail：32604366@qq.com

*通信作者：李永才（1972—），男，副教授，博士，研究方向為果蔬采后生物學(xué)與技術(shù)。E-mail：liyongcai@gsau.edu.cn