超聲波改性膨潤土涂膜在芒果采后保鮮中的應(yīng)用

(1.廣西科技大學(xué)鹿山學(xué)院食品與化學(xué)工程系,廣西柳州 545000; 2.廣西科技大學(xué)職業(yè)技術(shù)教育學(xué)院,廣西柳州 545000)

膨潤土俗稱“萬能土王”,它是一種以蒙脫石為主要礦物成分的粘土巖[1-2]。蒙脫石的結(jié)構(gòu)單元層是由兩個Si-O四面體層夾一個Al-O-(OH)八面體層組成,其特殊的構(gòu)造使得膨潤土具有吸附性和吸水性、黏結(jié)性、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無毒性等特點[3-5]。超聲波以液體為介質(zhì)進行傳播時,會產(chǎn)生“空化”效應(yīng)[6-7],空化效應(yīng)能促進非均相界面間的擾動和相界面更新,從而加速界面間的傳質(zhì)和傳熱過程[8-10],膨潤土通過物理超聲而使其層間距增大,進而增強其吸水性和吸附性[11-13]。

芒果是熱帶、亞熱帶水果,因其形、色、香、味極佳而享有“熱帶果王”的美譽,是世界上最重要的水果之一[14]。但芒果采摘后極易因炭疽病、蒂腐病、細菌黑斑病而腐爛[15-16],存在保鮮難題,其保鮮方法較多,主要有物理法和化學(xué)法[17],物理法主要有熱處理、通風(fēng)庫貯藏、氣調(diào)貯藏、減壓貯藏、紫外線輻照保鮮技術(shù)等,物理法無毒無害,食用安全,但保鮮成本高,操作不便;化學(xué)法主要利用苯來特、撲海因、施保功和特克多等殺菌劑進行保鮮,化學(xué)法雖然方便、成本低,但有的化學(xué)藥劑效果不理想,對人體不利,對環(huán)境有污染。

廣西既有豐富的膨潤土資源,又是我國主要的芒果生產(chǎn)地。本研究利用膨潤土的物理特性制作膨潤土保鮮液,并利用超聲波對膨潤土保鮮液進行改性,涂膜芒果進行保鮮實驗研究,通過測定芒果腐爛指數(shù)、轉(zhuǎn)黃指數(shù)、失重率、呼吸強度、總酸含量、總糖含量等生理生化指標,確定保鮮效果。該研究不僅拓展了膨潤土的應(yīng)用領(lǐng)域,同時也開發(fā)了一種新型安全無毒、廉價易得、使用方便的水果保鮮劑。

1 材料及方法

1.1 材料與儀器

表1 感官評分標準Table 1 Sensory scoring criteria

鈣基膨潤土 廣西瑞泉膨潤土有限責(zé)任公司;桂七芒果 購自廣西南寧五里亭農(nóng)貿(mào)批發(fā)市場,挑選成熟度一致、大小均勻、無病害、無物理傷害的芒果;氫氧化鈉 分析純(AR),天津市紅巖化學(xué)試劑廠;草酸 分析純(AR),天津博迪化工股份有限公司;葡萄糖、氯化鋇 均為分析純(AR),天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司;可溶性淀粉 分析純(AR),天津市福晨化學(xué)試劑廠;苯酚、95%乙醇、酚酞 均為分析純(AR),成都市科龍化工試劑廠;濃硫酸 分析純(AR),上海試一化學(xué)試劑有限公司;咔唑 分析純(AR),萬榮縣百盛精細化工有限公司;鹽酸 分析純(AR),廣東省廉江市愛廉化學(xué)試劑有限公司。

SXJQ-1型數(shù)顯直流無極調(diào)速攪拌器 鄭州長城科工貿(mào)有限公司;AB104-N型電子分析天平 梅特勒-托利多儀器有限公司;YHG200-1遠紅外線恒溫干燥箱 福建市福州干燥箱廠;WYT-4手持折光儀 泉州光學(xué)儀器廠;TDL-40B低速臺式離心機 上海安亭儀器廠;722型分光光度計 上海精密科學(xué)儀器有限公司;FW100型高速萬能粉碎機 天津市泰斯特儀器有限公司;MJ-25BM02A型榨汁機 廣東美的精品電器制造有限公司;SY-360超聲儀 上海寧商超聲儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 保鮮液的制備 膨潤土經(jīng)提純、烘干、研磨、篩分,備用[18]。將膨潤土與蒸餾水以質(zhì)量比為1∶15的比例混合,攪拌均勻,制得膨潤土保鮮液;將制得的膨潤土保鮮液置于超聲儀中進行處理,本論文通過前期研究,利用正交實驗,在應(yīng)用于芒果保鮮效果上已獲得了超聲功率為600 W、超聲時間為75 min的最佳超聲條件。所以此次實驗設(shè)定超聲功率600 W,超聲時間75 min,制得超聲改性膨潤土保鮮液。

1.2.2 樣品處理方法 將芒果進行簡單的沖洗,除去黏附在芒果表面的臟污,然后晾干。將實驗芒果分成三組,每組30個芒果,對其進行保鮮液涂膜處理,采用刷涂的形式,每個芒果刷涂一遍,保證涂膜均勻,涂膜后不影響芒果表皮本色,維持芒果的美觀度。將實驗芒果置于室溫下貯藏,每隔1 d上午取樣測試。設(shè)定經(jīng)超聲改性膨潤土保鮮液涂膜的芒果為a組,未經(jīng)改性的膨潤土保鮮液涂膜的芒果為b組,不做任何涂膜處理的芒果為空白對照組,記為ck組。

1.2.3 生理生化指標及方法

1.2.3.1 腐爛指數(shù) 腐爛級別判定[19]:0級(無腐爛);1級(腐爛面積在10%以下);2級(腐爛面積10%-30%);3級(腐爛面積30%～50%);4級(腐爛面積在50%以上)。

1.2.3.2 轉(zhuǎn)黃指數(shù) 果皮顏色級別判定:0級(全綠);1級(果蒂處微黃);2級(果蒂處及以外局部變黃);3級(果面約2/3變黃);4級(果面全黃)[19]。

轉(zhuǎn)黃指數(shù)(%)=∑(果皮顏色級別×該級別果數(shù))/(最高果皮顏色級別×檢查總果數(shù))×100

1.2.3.3 失重率 本實驗采用稱重法測定芒果失重率,計算公式如下[19]:

式中：m0為第0 d芒果質(zhì)量,mn為第n天芒果的質(zhì)量。

1.2.3.4 呼吸強度 將芒果置于密閉干燥皿中靜置測定呼吸強度,計算單位時間內(nèi)每千克芒果經(jīng)過呼吸作用后釋放的CO2的量[20]。

1.2.3.5 可溶性糖 可溶性糖的含量采用苯酚-硫酸法測定[20]。

1.2.3.6 可滴定酸 通過酸堿中和滴定測定可滴定酸。用氫氧化鈉標準溶液滴定芒果提取液,根據(jù)氫氧化鈉的消耗量計算芒果中總酸的含量[20]。

1.2.3.7 維生素C 維生素C分子中的烯二醇基具有還原性,利用I2將其氧化為二酮基,然后根據(jù)碘遇淀粉變藍的原理,測定維生素C[20]。

1.2.3.8 感官評價 感官評價以果皮色、果肉色以及果肉風(fēng)味為評價指標,選定三組評價員通過觀察果實外觀和品嘗果肉進行芒果感官評價[20],具體評分標準見表1。

1.2.3.9 果肉重金屬含量 提取各實驗組芒果果肉,制成樣品,通過電感耦合等離子發(fā)射光譜質(zhì)譜儀(ICP-MS)對其進行重金屬含量測定[21]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

各項生理生化指標測試時取三個平行樣,重復(fù)三次測試,然后計算平均值,用EXCEL數(shù)據(jù)處理軟件，對所得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析、制圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 腐爛指數(shù)

芒果腐爛主要由炭疽病、蒂腐病引起。由圖1可知腐爛指數(shù)隨著貯藏時間的延長而不斷增大,ck組的芒果腐爛速度最快,b組次之,a組最小。第6 d,三組芒果開始腐爛;第12 d,a、b、ck三組芒果的腐爛指數(shù)分別為15.36%、22.22%、36.89%。結(jié)果表明,利用經(jīng)過超聲改性的膨潤土保鮮芒果,增強了抑制芒果腐爛的能力,其原因可能是膨潤土經(jīng)改性后,吸附性能有所增強[11],有利于對芒果病菌的吸附,從而減少了芒果腐爛。

圖1 腐爛指數(shù)隨貯藏時間的變化趨勢Fig.1 The trend of decay index with the storage time

2.2 轉(zhuǎn)黃指數(shù)

芒果屬于后熟型水果,采摘之初果皮呈綠色。當(dāng)芒果逐漸成熟時,果皮變黃。由圖2可看出在貯藏第2 d時,三組芒果果皮均開始轉(zhuǎn)黃,a組和b組轉(zhuǎn)黃指數(shù)同為1.09%,而ck組已達8.7%。隨著貯藏時間的延長,三組芒果的轉(zhuǎn)黃指數(shù)差別變大,在第12 d時,a組和b組轉(zhuǎn)黃指數(shù)分別為48.9%和72.5%,ck組的轉(zhuǎn)黃指數(shù)高達95.8%,幾乎全部轉(zhuǎn)黃。結(jié)果表明,經(jīng)超聲改性后的膨潤土保鮮液更能抑制芒果果皮轉(zhuǎn)黃。其原因可能是膨潤土經(jīng)超聲波改性,吸水性提高[11],從而成膜性能增強,能更好地調(diào)節(jié)芒果生理作用,抑制果皮轉(zhuǎn)黃,延緩后熟進程。

圖2 轉(zhuǎn)黃指數(shù)隨貯藏時間的變化趨勢Fig.2 The trend of turning yellow index with the storage time

2.3 失重率

由圖3知,在芒果自身新陳代謝和外界蒸騰的作用下,芒果的質(zhì)量損失隨著貯藏時間的延長而不斷增高,a組失重率始終低于b組和ck組。第12 d,ck組芒果的失重率高達30.6%,a組和b組失重率分別為22.7%和23.6%。結(jié)果表明,經(jīng)超聲改性的膨潤土具有更強的減少芒果質(zhì)量損失的能力,降低芒果表面皺褶程度。超聲改性提高了膨潤土的成膜性能,使得膜層致密,分布均勻,減緩了芒果的新陳代謝,有效降低芒果內(nèi)部物質(zhì)的分解和水分的消耗。

圖3 失重率隨貯藏時間的變化趨勢Fig.3 The trend of weight loss with the storage time

2.4 呼吸強度

呼吸強度是評定保鮮效果最重要的指標之一。采后芒果呼吸作用的強弱程度暗示著其生理生化過程的快慢程度,這直接決定了芒果采后保鮮時間的長短。從圖4可看出,三組芒果的呼吸強度變化總體上呈先上升后下降的趨勢,ck組芒果的呼吸強度在貯藏第8 d時達到高峰,其值為52.33 mg CO2(kg·h),說明其果肉已趨于成熟,b組的呼吸高峰出現(xiàn)在第10 d,其值為49.78 mgCO2/(kg·h),a組的呼吸高峰延遲至第12 d以后。結(jié)果表明,經(jīng)超聲改性的膨潤土具有更強的降低芒果呼吸強度的能力,延遲呼吸高峰,從而延緩后熟。超聲改性后的膨潤土涂膜于芒果表面之后,形成了致密的膜層,建立起低O2高CO2氣調(diào)環(huán)境,降低了芒果的呼吸作用。

圖4 呼吸強度隨貯藏時間的變化趨勢Fig.4 The trend of respiration rate with the storage time

2.5 可滴定酸

芒果中的可滴定酸隨著糖物質(zhì)代謝、三羧酸循環(huán)和呼吸作用而被消耗[22]。從圖5可看出,三組芒果的可滴定酸含量(以下簡稱酸含量)呈下降趨勢,ck組的下降速度快于b組和a組;從第2 d開始,三組芒果酸含量的下降速度明顯分化,ck組在第8 d已降至0.569%,a組和b組分別為1.83%和0.978%;a組可滴定酸含量的下降速度最緩慢,其第12 d的可滴定酸含量水平與ck組第8 d的相當(dāng)。結(jié)果表明,經(jīng)超聲改性的膨潤土涂膜對芒果可滴定酸的降解具有明顯的抑制作用,降低了芒果的腐爛速度和腐爛程度。通過涂膜,抑制芒果的呼吸作用,減緩芒果的生理代謝速度,進而降低可滴定酸分解速度。

表2 桂七芒評價結(jié)果(分)Table 2 The evaluation results of Gui No. 7

圖5 可滴定酸含量隨貯藏時間的變化趨勢Fig.5 The trend of titritable acidity contents with the storage time

2.6 可溶性糖

隨著芒果貯藏時間的延長,因為其自身的生理作用,果肉中的淀粉、纖維素等大分子物質(zhì)被水解[23],使得果肉中的可溶性糖含量(以下簡稱糖含量)會逐漸上升,直至達到高峰,果肉完全成熟,而后又需要消耗糖分,以維持呼吸作用,這使得糖含量又快速下降,果肉逐漸衰老腐爛。從圖6可看出,b組和ck組分別在第10 d和第8 d出現(xiàn)了可溶性糖峰值,其值分別為12.99%、13.22%,a組的可溶性糖含量高峰出現(xiàn)在第12 d以后。結(jié)果表明:超聲改性后的膨潤土能更好的調(diào)節(jié)芒果的生理作用,降低果肉中總糖的積累量,進而降低芒果衰老腐爛速度。

圖6 可溶性糖含量隨貯藏時間的變化趨勢Fig.6 The trend of soluble sugar contents with the storage time

2.7 維生素C

維生素C是衡量芒果品質(zhì)的一個重要指標。采摘之前的芒果因維生素C的合成速度大于分解速度,其含量較高。采摘之后,果肉內(nèi)維生素C的合成速度弱于分解速度,高溫和充足的氧氣均會使維生素C的分解速度加快。

由圖7可知,三組芒果的維生素C含量呈下降趨勢。第4 d,三組芒果維生素C的分解速度開始分化,ck組迅速下降,第10 d已降至41.25 mg·(100 g)-1。a組維生素C的分解速度較慢,第12 d為67.88 mg·(100 g)-1,與ck組第8 d的水平相當(dāng)。結(jié)果表明,膨潤土保鮮液能降低芒果維生素C的分解速度,經(jīng)超聲改性的膨潤土效果更好,其原因可能為超聲改性膨潤土的吸附性、黏結(jié)性增強,在芒果表面形成了質(zhì)地均勻、隔絕氧氣的膜層,阻礙了芒果維生素C的氧化,改善了芒果的貯藏品質(zhì)。

圖7 維生素C含量隨貯藏時間的變化趨勢Fig.7 The trend of vitamin C contents with the storage time

2.8 感官評價

感官評價是評價保鮮效果最直接而有效的手段,保鮮的目的就是保證果肉具有良好的風(fēng)味和果皮具有良好的外觀。表2中的數(shù)據(jù)顯示,ck組芒果評價分值上升速度較快,說明芒果成熟較快,到第8 d時,三個評定指標的分值已經(jīng)達到4.9分,說明芒果已經(jīng)完全成熟,第12 d的風(fēng)味值為3.5分,風(fēng)味明顯下降,說明果肉水分流失嚴重,糖物質(zhì)分解,芒果逐漸衰老;a組和b組芒果的評價分值上升速度較慢,第8 d時,a組芒果的評價分值還未超過3分,其果皮有一半以上呈綠色,果肉呈乳白色,第12 d天,a組芒果果皮、果肉及風(fēng)味評價值分別為3.5、3.8和4.2,說明該組芒果果皮色還有相當(dāng)一部分帶綠,果肉呈淡黃色,未達到最佳食用狀態(tài),還有繼續(xù)貯藏的空間。

表3 重金屬含量分析結(jié)果(mg·kg-1)Table 3 Analysis results of metal content(mg·kg-1)

注：“/”國標中未規(guī)定此類元素含量的限定值。

所以感官評價結(jié)果表明,經(jīng)超聲改性的膨潤土保鮮芒果能保持良好的品質(zhì)。

2.9 重金屬含量測定

分別取空白對照組和經(jīng)超聲改性的膨潤土保鮮后的芒果果肉,測定其重金屬含量,并結(jié)合食品安全國家標準中的食品污染物限量(GB 2762-2012),制得表3。

由表3中的數(shù)據(jù)可得出,經(jīng)超聲膨潤土涂膜保鮮的芒果果肉中,重金屬含量未出現(xiàn)異常,遠遠低于標準規(guī)定,說明利用膨潤土保鮮芒果無毒無害,食用安全。

3 結(jié)論

通過對三組芒果采取不同處理方式進行對比保鮮實驗,研究結(jié)果得出:經(jīng)超聲波改性后的膨潤土保鮮液對芒果具有更好的保鮮效果,其在抑制果皮轉(zhuǎn)黃、果肉腐爛及其質(zhì)量損失上表現(xiàn)良好,同時能明顯降低芒果的呼吸強度、可滴定酸和維生素C的降解速度以及可溶性糖的積累速度,保鮮后的果肉風(fēng)味及顏色良好,重金屬含量符合國家標準,不構(gòu)成對芒果的安全危害。

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