殼聚糖涂膜對蠶豆鮮莢采后生理及貯藏品質(zhì)的影響

陳 惠， 王學(xué)軍， 宋居易， 王永強(qiáng)， 吳春芳

(江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇如皋 226541)

蠶豆(ViciafabaL.)，別稱胡豆、佛豆、利馬豆等，屬豆科(Leguminosae)、蝶形花亞科(Papilionoideae)、野豌豆屬(ViciaL.)[1]。它營養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨(dú)特，深受消費(fèi)者青睞[2]，是我國重要的豆類蔬菜之一。我國蠶豆常年播種面積在100萬hm2左右，產(chǎn)量在150萬～200萬t之間[3]，其中很大一部分用來以鮮莢形式直接進(jìn)入市場。由于它采收期較短，供應(yīng)相對集中，且多集中在高溫季節(jié)，在采摘后容易褐變、腐爛以及造成一些營養(yǎng)物質(zhì)損失，從而嚴(yán)重影響其質(zhì)量品質(zhì)及貨架期。因此蠶豆鮮莢貯藏有很大的經(jīng)濟(jì)效益，其貯藏保鮮技術(shù)值得研究[4]。

近年來涂膜技術(shù)在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用日益受到重視，它對于改善果蔬外觀及內(nèi)在品質(zhì)，延長果蔬產(chǎn)品的貯藏期和貨架期都有重要的作用。隨著科技的發(fā)展及生活水平的不斷提高，消費(fèi)者對食品的營養(yǎng)性和安全性等提出了更高的要求，使用何種涂膜材料既能夠達(dá)到保鮮效果又能降低環(huán)境污染的問題引起人們的重視。食品科學(xué)界普遍認(rèn)為，開發(fā)具有良好的保鮮效果，且安全性好、可生物降解的食品涂膜劑逐步成為研究的熱點(diǎn)[5]。

殼聚糖作為一種新型的天然保鮮劑，來源廣泛，無毒、無污染，具有良好的生物安全性，己有越來越多的科研人員致力于殼聚糖膜材料的研究[6]。以殼聚糖為主的涂膜保鮮技術(shù)應(yīng)用研究較多，如殼聚糖涂膜在黃瓜[7]、青椒[8]、獼猴桃[9]等多種果蔬上的研究[10-12]。目前，國內(nèi)外研究主要采用速凍、防腐劑處理，熱激處理、包括涂膜等技術(shù)在蠶豆籽粒保鮮中應(yīng)用[4，13-15]，而蠶豆鮮莢的保鮮研究未見報道。所以本試驗立足于國內(nèi)蠶豆產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀，研究在低溫下，不同濃度殼聚糖涂膜對蠶豆鮮莢的采后生理、營養(yǎng)物質(zhì)等的影響，為其貯藏技術(shù)的發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料：蠶豆鮮莢，采自江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究試驗田；鹽酸、丙酮，分析純。

1.2 設(shè)備與儀器

DS-1型高速組織搗碎機(jī)，上海標(biāo)本模型廠；Kangguang SC-80C型全自動測色色差計，北京康光儀器有限公司；UV-2100 紫外可見分光光度計，尤尼柯(上海)儀器有限公司；EL204電子天平，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 殼聚糖涂膜液的制備 稱取一定量殼聚糖加入水中，邊攪拌邊滴加冰乙酸，直至全部溶解，然后用氫氧化鈉(NaOH)調(diào)節(jié)pH值至5～6，加入0.05%吐溫-20，攪拌均勻，得到透明的保鮮劑溶液，備用。

1.3.2 貯藏試驗設(shè)計 選取新鮮無損傷蠶豆鮮莢樣品，浸沒于殼聚糖涂膜液中5 s，然后在4 ℃下風(fēng)干；每個處理組樣品控制在1 000 g，放入4 ℃低溫箱中，從貯藏期開始每隔4 d隨機(jī)取樣1次，測定相關(guān)生理生化指標(biāo)，每個組重復(fù)3次。

1.3.3 腐爛指數(shù)測定[16]腐爛率指數(shù)表示褐變的嚴(yán)重程度，先按豆莢上褐斑面積的大小，將褐變程度分為4級，即0級無褐斑出現(xiàn)，1級褐斑面積在20%，2級褐斑面積在20%～40%，3級褐斑面積超過40%，然后按下式計算腐爛指數(shù)。

腐爛率=∑[(褐變級別×該級豆莢數(shù))/總豆莢數(shù)]÷3×100%。

1.3.4 多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)活性[17]準(zhǔn)確稱蠶豆鮮莢5.0 g，加入4倍體積的0.05 mol/L、pH值為7.0的磷酸緩沖液(含1% PVPP)，冰浴研磨10 min后，于4 ℃下12 000×g離心，上清液即為粗酶液。

取0.2%的鄰苯二酚溶液3 mL，加0.8 mL的0.1 mol/L、pH值為7.0的磷酸緩沖液，再加入2 mL的粗酶液，在525 nm處測定吸光度，每60 s記錄1次，共記錄3 min。每克樣品每分鐘吸光度變化0.001為1個酶活力單位(U)，結(jié)果以U/g表示。

1.3.5 質(zhì)量損失率 每隔4 d進(jìn)行蠶豆莢貯藏期間質(zhì)量損失率的測定，由下式得出蠶豆鮮莢的質(zhì)量損失率。

1.3.6 葉綠素含量的測定 采用雙波法測定[18]，將蠶豆清洗整理，稱取5.0 g左右至研缽中，加入少量碳酸鈣中和細(xì)胞溶液中的有機(jī)酸，再加入80%丙酮，研磨成勻漿。在玻璃漏斗底部墊一小團(tuán)脫脂棉，將勻漿通過脫脂棉過濾到100 mL的容量瓶中，用80%的丙酮沖洗殘渣使之無色，再用80%的丙酮定容到100 mL，即得葉綠素的80%丙酮提取液。以80%的丙酮溶液作空白，于663、645 nm處測得吸光度分別為D663 nm和D645 nm，代入方程：

式中：m為稱取的樣品質(zhì)量(g)；V為提取液體積(mL)；n為稀釋倍數(shù)；D645 nm為樣品管在645 nm處的吸光度；D663 nm為樣品管在663 nm處的吸光度。

1.3.7 維生素C含量的測定 使用紫外快速測定法，以維生素C含量作標(biāo)準(zhǔn)曲線(y=0.898x-0.003，r2=0.999)。稱取剪碎混勻的蠶豆籽粒5.0 g，加入5 mL 1%鹽酸勻漿，轉(zhuǎn)移至 25 mL 容量瓶中，稀釋定容。離心(10 000 r/min)10 min后，取0.2 mL上清液，加入盛有0.2 mL 10%鹽酸的10 mL容量瓶中，定容后以蒸餾水為空白，在243 nm處用紫外分光光度計測定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算維生素C含量。

1.3.8 硬度測定[19]采用GY-1型果實硬度計測定。每處理分別取3～5個蠶豆籽粒，硬度計探針垂直指向果實并施加壓力直至探頭頂端壓入果肉為止，讀出指針?biāo)@示的最大值。求出每個果實的平均硬度。

1.3.9 數(shù)據(jù)處理 各指標(biāo)重復(fù)測定3次，由SPSS 17.0分析處理，數(shù)據(jù)所得的圖由Excel繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 殼聚糖對蠶豆鮮莢褐變指數(shù)的影響

褐變是蠶豆鮮莢在采摘后極易發(fā)生的一種現(xiàn)象，其程度也是蠶豆商品性的一個重要指標(biāo)。由圖1可知，隨著貯藏時間的增長，蠶豆鮮莢的褐變指數(shù)也在上升。在貯藏0～8 d中，各處理間的褐變指數(shù)值相近；貯藏8 d后，對照的褐變指數(shù)值高于其余處理；當(dāng)貯藏20 d時，對照褐變指數(shù)達(dá)22.2%，且與其余各處理差異明顯。在整個貯藏過程中，經(jīng)殼聚糖涂膜處理的褐變指數(shù)的差異不明顯，在貯藏8 d后10 g/L處理的褐變指數(shù)均低于其他處理。這主要是因為殼聚糖涂膜處理在一定程度可以減弱呼吸，延緩后熟，同時殼聚糖還具有抑制蠶豆鮮莢病原菌的作用，因此，能夠降低褐變指數(shù)。

2.2 殼聚糖對PPO活性的影響

多酚氧化酶(PPO)是果蔬發(fā)生酶促褐變的主要因素之一。由圖2可知，在貯藏期間，PPO活性先增加后下降。對照的PPO活性高于其余各處理，且與其余各處理的差異明顯；10、15、20 g/L的處理間的差異不明顯，但10 g/L的PPO活性相對較低。

2.3 殼聚糖對蠶豆鮮莢質(zhì)量損失率的影響

果蔬失水會引起形態(tài)、質(zhì)地等多方面的變化，會降低果蔬的新鮮度。蠶豆鮮莢采收后含水量高，但由于組織幼嫩，呼吸作用旺盛，導(dǎo)致水分蒸發(fā)，當(dāng)失水過多時，會造成其萎蔫失鮮、品質(zhì)下降等，質(zhì)量損失率可以作為衡量其保鮮效果的一個重要指標(biāo)[20]。由圖3可知，隨著貯藏時間的延長，蠶豆鮮莢的質(zhì)量損失率逐漸增大。其中對照組的質(zhì)量損失率大于同期的各處理，在貯藏20 d時，達(dá)8.19%，且與其他處理間的差異明顯。在整個貯藏期間，20 g/L處理的質(zhì)量損失率相對較低，但與10、15 g/L處理間差異不明顯。由此可知， 殼聚糖涂膜處理可以明顯減小蠶豆鮮莢質(zhì)量損失率。

2.4 殼聚糖對蠶豆籽粒硬度的影響

硬度是果蔬的一個重要品質(zhì)指標(biāo)，一般認(rèn)為硬度變化越小，其貯藏品質(zhì)越好[21-22]。由圖4可知，在貯藏過程中，蠶豆籽粒的硬度總體上呈上升的趨勢，在貯藏16 d后，對照的硬度高于其余各處理，且有不斷加大趨勢。20 g/L處理的硬度變化最小，說明20 g/L殼聚糖涂膜處理效果較好，能更好地延緩蠶豆硬度的上升。另外，各處理在貯藏期間的蠶豆硬度有所增加，這主要與木質(zhì)化敗壞有關(guān)[23]。

在貯藏過程中，蠶豆籽粒的的硬度逐漸增加，主要是因為其纖維素與木質(zhì)素含量都逐漸增加，導(dǎo)致蠶豆變硬[24]，目前關(guān)于木質(zhì)素生成的主要途徑是苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase，PAL)、過氧化物酶(peroxidase，POD)負(fù)責(zé)催化木質(zhì)素單體生成木質(zhì)素大分子，或PPO酶參與氧化酚類物質(zhì)，從而促進(jìn)木質(zhì)素的合成[25]。

2.5 殼聚糖對蠶豆籽粒維生素C含量的影響

維生素C是蠶豆籽粒的營養(yǎng)成分之一。由圖5可知，在貯藏期間，各處理的維生素C含量均呈先下降后上升再下降的趨勢。在貯藏期間，對照的維生素C含量均低于其余各處理，且與各處理間的差異明顯。10 g/L處理的維生素C含量相對優(yōu)于其他的涂膜處理，但與它們之間的差異不明顯。說明殼聚糖涂膜處理可有效降低蠶豆籽粒維生素C含量的損失。

2.6 殼聚糖對蠶豆籽粒葉綠素含量影響

綠色蔬菜中綠色主要來源于葉綠素[26]，一般認(rèn)為，經(jīng)處理的果蔬與其新鮮狀態(tài)下的葉綠素含量越接近，其貯藏品質(zhì)就越好。由圖6可知，貯藏期間經(jīng)各處理的蠶豆葉綠素含量大體上先下降，在貯藏后期有輕微的上升。各處理在貯藏4 d葉綠素含量相比0 d急劇下降，在4 d后總體變化平緩。20 g/L 的殼聚糖涂膜處理效果較好，能更好地維持葉綠素的含量。

3 討論與結(jié)論

蠶豆鮮莢在貯藏過程中色澤比較容易褐變，而在莢內(nèi)的蠶豆粒色澤變化則較為緩慢，如果剝?nèi)ザ骨v，其豆粒褐變速度則較快，這說明蠶豆外莢對其籽粒有一定的保護(hù)作用。而不同濃度的殼聚糖涂膜液對果蔬的保鮮效果有很大影響，濃度太低，不能形成完整的膜，起不到保鮮作用，反之，則成膜過厚或不均勻，導(dǎo)致其變質(zhì)速度加快。

PPO是引起果蔬褐變最為重要的酶，本試驗顯示，經(jīng)殼聚糖涂膜處理的PPO活性明顯低于對照，是由于殼聚糖溶液涂膜處理，在蠶豆鮮莢的表面形成半透膜，對CO2、O2、C2H4選擇性滲透[27]，從而使PPO的活性受到一定程度的抑制[28]。另外，處理組的PPO活性、褐變指數(shù)均低于對照，說明PPO活性越小，其褐變指數(shù)也隨之減少[21]。殼聚糖涂膜處理可以明顯減小蠶豆鮮莢質(zhì)量損失率，這主要是由于殼聚糖涂膜處理可以在蠶豆鮮莢表面形成一層透明的薄膜，從而阻礙水分的散失及其的皺縮。這與殼聚糖涂膜處理能有效地控制失水作用研究結(jié)果[11，29-30]相一致。維生素C含量是果蔬重要的一個品質(zhì)指標(biāo)，在貯藏期間，涂膜處理的維生素C含量均高于對照，主要是因為涂膜能降低其呼吸作用，使蠶豆的衰老延遲[31]；貯藏12 d時，維生素C含量有所增加，可能是因為維生素C參與呼吸作用小于合成。葉綠素容易降解，在貯藏期間果蔬的葉綠素含量是逐漸減少的。本試驗結(jié)果表明，經(jīng)涂膜處理的葉綠素含量均高于對照，主要是因為蠶豆鮮莢在殼聚糖涂膜處理后，相當(dāng)于微環(huán)境下的自發(fā)氣調(diào)貯藏(modified atmosphere storage，MA)，隨著CO2濃度的升高，葉綠含量降解減緩，這與Kittur等的研究[32]基本一致。在貯藏試驗期間，葉綠素含量出現(xiàn)了少量的回升，這可能是因為成熟的蠶豆組織具有合成葉綠素的能力，可以補(bǔ)償其葉綠素的降解[33]。

在低溫下，采用不同濃度的殼聚糖涂膜液處理蠶豆鮮莢，測定相關(guān)生理及品質(zhì)指標(biāo)，殼聚糖涂膜處理抑制蠶豆鮮莢的PPO活性；減少其褐變指數(shù)、質(zhì)量損失率、硬度的上升幅度；維生素C含量、葉綠素含量在整個貯藏階段均高于對照。其中10 g/L殼聚糖溶液涂膜處理蠶豆鮮莢的褐變指數(shù)、PPO活性均較低；而20 g/L殼聚糖溶液涂膜處理的質(zhì)量損失率最低，葉綠素含量損失及硬度變化較少。