海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉涂膜改善鮮切豇豆貯藏特性的比較分析

陳學(xué)玲，楊曉慶，范傳會，何建軍，梅新，蔡沙，施建斌，隋勇，王少華

（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，湖北武漢 430064）

豇豆，又稱長莢豆、飯豆等，在我國中南部各省栽培較多，且富含維生素、碳水化合物、礦物質(zhì)和蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分[1]。豇豆豆莢組織幼嫩、含水量高、呼吸代謝強(qiáng)且不耐貯藏，采摘后若不及時處理，短時間內(nèi)會發(fā)生褪色、產(chǎn)生銹斑、失水萎蔫及腐爛變質(zhì)等[2]。豇豆作為季節(jié)性的綠色蔬菜，為延長其貯藏期常采用如下幾種方法保鮮：低溫冷藏[3]、氣調(diào)保鮮[4]、熱處理[5]及涂膜保鮮等[6~8]。近年來，涂膜作為一種新型安全可靠的保鮮方法在果蔬保鮮中引起高度關(guān)注。涂膜可以起到防止微生物侵染、調(diào)節(jié)呼吸作用、減少果蔬水分蒸發(fā)等作用，以延長果蔬保鮮貯藏期。殼聚糖、海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉（簡稱CMC-Na）等作為常見的涂膜劑，在果蔬保鮮中應(yīng)用最為廣泛[9~11]。海藻酸鈉，又稱褐藻酸鈉、褐藻膠等，具有優(yōu)良的分散性、保濕性、成膜性、抗菌性、無毒無味、可生物降解、生物相容性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，且成本較低，正日益成為水果貯藏保鮮研究的熱點(diǎn)[12]。CMC-Na一般作為食品添加劑使用，但因其具有良好水溶性、保水性和成膜性，也可作為涂膜用于果蔬保鮮貯藏[13]。殼聚糖用于豇豆涂膜保鮮已有研究[5]，但是海藻酸鈉和CMC-Na用于鮮切豇豆保鮮的研究鮮有報道。

本實(shí)驗(yàn)在預(yù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上（預(yù)實(shí)驗(yàn)中對比了不同濃度的黃原膠、殼聚糖、海藻酸鈉、CMC-Na用于鮮切豇豆涂膜的成膜性能），選用海藻酸鈉（0.6%，m/m）和 CMC-Na（0.8%，m/m）作為涂膜劑，研究二者對鮮切豇豆貯藏特性的影響，通過對比貯藏過程中鮮切豇豆各項(xiàng)指標(biāo)的變化，篩選較優(yōu)保鮮涂膜劑，以期延長鮮切豇豆的貨架期。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

原料：市售豇豆，購于湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院菜場。選取無病蟲害、長度適中、成熟度適當(dāng)、順直和無機(jī)械損傷的新鮮綠色豇豆。試劑：所用試劑均為分析純。

原料前處理：新鮮豇豆清洗后按3 cm長度切分成小段；切分后的豇豆浸泡于100 mg/kg二氧化氯溶液中，殺菌5 min；取出后用清水漂洗，瀝干備用。

涂膜：在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇海藻酸鈉（0.6%，m/m）和 CMC-Na（0.8%，m/m）作為涂膜劑。將上述處理后的樣品分別浸泡在2種涂膜劑溶液中，浸泡1 min后取出樣品，晾干。對照不作涂膜處理。

冷藏：定量稱量涂膜的鮮切豇豆，置于PET托盤，PE膜封口，4 ℃±1 ℃貯藏。

每3 d取樣測定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.2 儀器與設(shè)備

UV1100型紫外可見分光光度計，北京萊伯泰科儀器股份有限公司；7001型紅外二氧化碳分析儀，美國Telaire公司；3K15高速冷凍離心機(jī)，德國希格瑪公司。

1.3 測定方法

呼吸強(qiáng)度：采用靜置法測定[4]，結(jié)果以mg/(kg·h)表示?？扇苄怨绦挝锖浚翰捎檬殖终酃鈨x測定[14]。維生素C含量：參見文獻(xiàn)[15]。葉綠素含量：測定采用分光光度法[15]。丙二醛含量：參見文獻(xiàn)[16]。過氧化物酶（POD）活性：參見文獻(xiàn)[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)取3次測定的平均值，利用Origin 8.5分析與作圖，SPSS統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 涂膜處理對鮮切豇豆呼吸強(qiáng)度的影響

圖1 涂膜處理對鮮切豇豆呼吸強(qiáng)度的影響Fig.1 Effects of coating treatment on respiration of fresh-cut cowpea

呼吸作用是果蔬采收后進(jìn)行的重要生理活動，是影響貯藏保鮮的重要因素[5]。呼吸強(qiáng)度減小，營養(yǎng)物質(zhì)消耗就越少，也就越有利于保鮮[18]。由圖1可知，在貯藏期間，豇豆的呼吸強(qiáng)度呈現(xiàn)“升-降”趨勢。貯藏3 d，對照有明顯的呼吸峰（400.62 mg/kg·h），而海藻酸鈉涂膜的鮮切豇豆呼吸強(qiáng)度略有下降。貯藏9 d，三組均達(dá)到呼吸高峰，對照組呼吸強(qiáng)度（526.38 mg/kg·h）與 2個處理組均有顯著性差異（p<0.05）。周然等[19]研究發(fā)現(xiàn)，涂膜能更有效地抑制貯藏期間黃花梨的呼吸速率，從而使黃花梨的呼吸峰延遲出現(xiàn)?？赡苡捎谔幚斫M有一層膜的保護(hù)，膜具有氣體選擇滲透性能，在豇豆內(nèi)部形成一個低O2高CO2的微氣調(diào)環(huán)境[20]，從而抑制了豇豆的呼吸作用?？梢?，涂膜處理能維持豇豆較低的呼吸強(qiáng)度，減少營養(yǎng)物質(zhì)的消耗；且海藻酸鈉涂膜優(yōu)于CMC-Na涂膜處理。

2.2 涂膜處理對鮮切豇豆可溶性固形物含量的影響

可溶性固形物（TSS）是指豇豆汁中能溶于水的糖、酸、維生素、礦物質(zhì)等物質(zhì)，以百分率表示[21,22]?？扇苄怨绦挝锖磕苤苯臃从彻叩某墒於群推焚|(zhì)狀況[23]，是豇豆的營養(yǎng)指標(biāo)之一。由圖2可知，貯藏期內(nèi)豇豆可溶性固形物含量總體呈下降的趨勢。貯藏至6 d，對照組和CMC-Na涂膜豇豆的可溶性固形物含量下降較快，分別減少了6.7%、8.4%，與海藻酸鈉涂膜豇豆有顯著性差異（p<0.05）；第6 d至第12 d，對照組可溶性固形物含量下降較快，減少了33.59%；整個貯藏期間，海藻酸鈉涂膜組的可溶性固形物含量變化最小，與對照組和 CMC-Na涂膜組均有顯著性差異（p<0.05）。由此可見，海藻酸鈉涂膜有效延緩了可溶性固形物含量的下降，能更好的維持豇豆的營養(yǎng)物質(zhì)含量。海藻酸鈉涂膜對減少番茄[24]、黃瓜[25]可溶性固形物的損失同樣有效。

圖2 涂膜處理對鮮切豇豆TSS含量的影響Fig.2 Effects of coating treatments on the content of soluble aggregates in fresh-cut cowpea

2.3 涂膜處理對鮮切豇豆維生素 C含量的影響

圖3 涂膜處理對鮮切豇豆維生素C含量的影響Fig.3 Effects of coating treatments on vitamin C content in fresh-cut cowpea

維生素C（Vc）是果蔬最重要的營養(yǎng)素之一，可以代謝果蔬中正常代謝所產(chǎn)生的自由基，保護(hù)細(xì)胞組織免受損害而延緩果蔬衰老的速度[21]。鮮切處理由于切分，組織遭破壞，增大與氧氣接觸面積，使Vc易被氧化。由圖 3可見，在貯藏期內(nèi)，與對照相比，2種涂膜劑均減緩鮮切豇豆Vc含量下降。貯藏后期（12 d），對照、CMC-Na及海藻酸鈉涂膜豇豆的Vc含量分別下降 85.53%、70.07%、39.87%。在黃瓜[25]、貢柑[26]等果蔬保鮮中，涂膜也較好地減緩Vc含量下降。這是由于涂膜處理在果蔬表面形成了一層薄膜，隨著呼吸代謝的進(jìn)行，微環(huán)境中的O2濃度會下降，減少了Vc氧化損失[24]。

2.4 涂膜處理對鮮切豇豆葉綠素含量的影響

圖4 涂膜處理對鮮切豇豆葉綠素含量的影響Fig.4 Effects of coating treatments on chlorophyll content in fresh-cutcowpea

豇豆的外觀顏色是決定消費(fèi)者是否購買的重要因素之一，豇豆的新鮮綠色主要取決于豇豆葉綠素含量[21]。豇豆在貯藏過程中，色澤變淡是其衰老的重要標(biāo)志。由圖4可知，3組鮮切豇豆的葉綠素含量在貯藏期間均呈下降趨勢，且2個涂膜組葉綠素含量高于對照組?？赡苡捎谕磕そ档土唆购粑鼜?qiáng)度（見2.1），同時保持了較高的Vc含量（見2.3），減少了自由基的生成量，因而降低了葉綠素的分解速率[4]。涂膜在西葫蘆、黃瓜[27]保鮮試驗(yàn)中也有類似結(jié)論。貯藏12 d，海藻酸鈉組葉綠素含量高于CMC-Na組15.93%，且差異顯著（p<0.05）?？梢姡Ｔ逅徕c涂膜更有效抑制豇豆葉綠素的分解，起到護(hù)色的作用。

2.5 涂膜處理對鮮切豇豆丙二醛含量的影響

圖5 涂膜處理對鮮切豇豆丙二醛含量的影響Fig.5 Effects of coating treatments on the content of malondialdehyde in fresh-cut cowpea

丙二醛（MDA）與細(xì)胞膜的完整性密切相關(guān)，是細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化的產(chǎn)物，丙二醛含量增加，脂質(zhì)過氧化程度加劇，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，繼而加速了細(xì)胞的衰老死亡[28]。

由圖5可知，在貯藏過程中，不同處理組的丙二醛含量不斷積累增加，但是2個涂膜組始終低于對照組?？梢姡?種涂膜均有效抑制丙二醛的積累，減少鮮切豇豆在貯藏過程中的膜脂質(zhì)氧化程度，臺灣青棗的研究中有相似結(jié)論[25]。貯藏 3 d，對照組丙二醛含量無明顯上升，2個涂膜組丙二醛含量上升較快；貯藏3 d后，對照組和CMC-Na組丙二醛含量快速上升，高于海藻酸鈉組；貯藏12 d，海藻酸鈉組丙二醛含量比對照組和CMC-Na組分別低24.26%、11.36%。其中，海藻酸鈉優(yōu)于CMC-Na組，能更好地抑制丙二醛含量積累。

2.6 涂膜處理對鮮切豇豆過氧化物酶含量的影響

圖6 涂膜處理對鮮切豇豆過氧化物酶活性的影響Fig.6 Effects of coating treatments on peroxidase activity of fresh-cut cowpea

過氧化物酶（POD）活性作為果蔬成熟和衰老的一項(xiàng)指標(biāo)，既能清除脂類氫過氧化物和過氧化氫等活性氧自由基，使體內(nèi)自由基維持在正常的動態(tài)水平，以提高植物的抗逆性；也可在過氧化氫存在下將酚類化合物氧化，生成各種自由基，然后通過分子聚合生成聚合物，使豇豆產(chǎn)生銹斑[29]。由圖6可知，隨著貯藏時間的延長，3組鮮切豇豆的過氧化物酶活性不斷上升，且2個涂膜組過氧化物酶活性始終高于對照組，與藍(lán)靛果[30]和大棗[31]等涂膜研究的結(jié)論相似。說明涂膜處理能提高豇豆過氧化物酶活性，進(jìn)而清除過剩的自由基、使體內(nèi)自由基維持在正常的動態(tài)水平[21]。海藻酸鈉組的過氧化物酶活性顯著高于 CMC-Na組（p<0.05），說明海藻酸鈉涂膜處理能更好地保持較高的過氧化物酶活性。

3 結(jié)論

涂膜是果蔬保鮮重要的發(fā)展方向，不管是單一性涂膜或是復(fù)合涂膜在果蔬領(lǐng)域均有不同的研究。本試驗(yàn)對鮮切豇豆進(jìn)行海藻酸鈉或CMC-Na涂膜處理，降低呼吸強(qiáng)度，維持較高的可溶性固形物含量，減少Vc和葉綠素的損失，保持較高的過氧化物酶活性，減少丙二醛的積累，保持鮮切豇豆的品質(zhì)。其中，海藻酸鈉涂膜更有利于鮮切豇豆貯藏，在保持Vc和葉綠素、減輕MDA含量積累等方面效果最佳，可能在于海藻酸鈉比CMC-Na具有更好的成膜性和阻氣性。但是，海藻酸鈉膜的機(jī)械強(qiáng)度和對一些微生物的抑制方面還存在不足[12]，需要采用其他材料與其復(fù)配，因此對于復(fù)合膜的研制，還有待進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和研究。