具有抑菌功能的CTS/PVA/PE果蔬復(fù)合保鮮膜的研究

盧芳芳，王保營， 孫立鵬

( 河南牧業(yè)經(jīng)濟學(xué)院，鄭州 450046)

隨著我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)也相應(yīng)的做出了調(diào)整。其中果蔬業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的較快，產(chǎn)地貨源充足，許多水果蔬菜產(chǎn)量從供不應(yīng)求逐漸變成供大于求。很多城市及地區(qū)，果蔬的儲運過程，尤其許多新鮮的果蔬，在貯藏運輸中因儲運條件的變化會腐爛變質(zhì)，給果農(nóng)帶來損失。我國果蔬產(chǎn)后每年約有6000萬噸的果蔬腐爛廢棄，損失率高達25%-30%，造成果農(nóng)每年約600億元經(jīng)濟損失，其造成果蔬損失的主要原因是果蔬產(chǎn)后的貯藏保鮮方法不當(dāng)[1]。為減少果蔬在儲運過程中及保鮮過程中的腐爛損失，依靠先進的科學(xué)技術(shù)，研發(fā)新型的保鮮包裝材料，延緩果蔬的自身有氧呼吸，減慢果蔬的腐爛速率，提高果蔬的保鮮期及貨架期，并最大力度的保留果蔬的營養(yǎng)價值，是目前果蔬工業(yè)化生產(chǎn)及供給高效化的關(guān)鍵，也是提高果蔬產(chǎn)后利用率的有效措施之一[2-3]。因此，具有抗菌功能的果蔬保鮮包裝膜的研發(fā)，是解決目前果蔬保鮮儲藏過程中腐爛損失的方法之一。

1 實驗

1.1 實驗材料和儀器設(shè)備

材料：聚乙烯醇(1788)(Kurar poval日本可樂麗公司)；殼聚糖(上海麥克林生物制藥有限公司),生物技術(shù)級；可溶性淀粉、十二烷基磺酸鈉，均為分析純(天津科密歐化學(xué)試劑有限公司)；PE食品保鮮膜(40絲)(重慶泰博塑膠制品有限公司)；馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA)(北京奧博星生物技術(shù)有限公司)。

儀器設(shè)備：集熱式恒溫磁力攪拌器(DF-101S)(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司)；色度儀(CR-400/410)(柯尼卡美能達(中國)投資有限公司)；質(zhì)構(gòu)儀(CT3)，BROOKFIELO(中國)貿(mào)易有限公司。

1.2 方法

1.2.1抗菌涂覆液的制備

將聚乙烯醇(1788)、殼聚糖、可溶性淀粉、十二烷基磺酸鈉，按一定的配比混合，其中聚乙烯醇變量設(shè)四組，殼聚糖變量設(shè)三組，進行配比，如表2-3所示進行組合實驗。將各組分稱好后放入燒杯中，加入一定量蒸餾水，放入磁力攪拌器，90℃條件下，攪拌1h左右，使其完全溶解成粘稠狀態(tài)，保溫靜置15min后，冷卻到50℃左右。利用圓柱形橡膠輥的自身重力為輥涂壓力，將復(fù)合涂覆液滾涂于PE保鮮膜上，放入鼓風(fēng)干燥器中，鼓風(fēng)干燥10min后取出，再重復(fù)涂覆1次，做上標(biāo)記并記錄。一共12組，每組做3-4個樣本，用作性能測試和保鮮測試[4-5]。殼聚糖、聚乙烯醇及其他相關(guān)物質(zhì)的配制比例如表1所示。

表1 殼聚糖/聚氯乙烯醇涂覆液成分組合

1.2.2 抗菌保鮮包裝袋的制備

制備好的復(fù)合保鮮膜剪去邊緣涂覆不均勻的部分，剪成長為30 cm，寬15 cm的長方形，然后將其對折，涂覆面朝內(nèi)，用封口機封住兩邊，留一邊待果蔬裝完后再封。由于PE薄膜上覆有涂覆液，熱封溫度調(diào)至高檔，熱封時間為5-7 s[6]。

1.2.3 果蔬保鮮實驗

將新鮮的仟禧果挑除蟲害、刮傷、破裂、畸形、斑點的。選出大小一致、成熟度相同的仟禧果，分成13組，每組6個，統(tǒng)一編號后，每組拿出3個樣品分別作稱重和色差測試用，做好標(biāo)記；拿出1個樣品進行質(zhì)構(gòu)分析記錄數(shù)據(jù)后棄出。將每組做有標(biāo)記的3個樣品和另外的2個樣品裝入制備好的復(fù)合保鮮袋中，每組樣品裝到一個袋子內(nèi)，裝5組。統(tǒng)一用熱封機封口包裝，放在室溫(23 ℃-26 ℃)、濕度(35%-40%)下保藏。第一次裝前稱量的數(shù)據(jù)和檢測的數(shù)據(jù)視為初始數(shù)據(jù)，每隔1 d對各組樣本進行檢測記錄，測定時，打開每組保鮮袋對其進行測定并記錄數(shù)據(jù)[7-9]。

⑴感官評價

感官評價是本次實驗果蔬品質(zhì)評價的重要指標(biāo)之一，選四名檢驗員作感官評價，采用10分制，對保鮮的果蔬的感官性狀進行評分評價。評價標(biāo)準(zhǔn)如表2。

表2 果蔬感官評價標(biāo)準(zhǔn)

(2)失水率檢測

果蔬的失水，直接影響其品質(zhì)。水分直接表明果蔬的新鮮程度，同時微生物的繁殖也會使水分發(fā)生變化，因此失水率也是評價果蔬新鮮度的標(biāo)準(zhǔn)之一。果蔬的失水率的變化，主要取決于保藏過程中重量的變化，本實驗利用差重法算出果蔬的失水率[10-13]。

具體方法如下：在包裝果蔬前對復(fù)合保鮮袋和水果進行初稱重，并記錄數(shù)據(jù)，實驗每隔1天對每組果蔬進行稱重并記錄，算出失水率。

式(1)

式(1)中：w—為失水率，%

W—樣品的原始質(zhì)量，g

Wi—每次測定時樣品的質(zhì)量，g

⑶色差測定

顏色變化也是判斷果蔬新鮮度和成熟度的重要指標(biāo)之一。在保鮮過程中，顏色的變化可通過色差值判斷，每組試樣用色差儀測出L值、a值、b值。每隔1天測一次色差并記錄，算出 ΔL、Δa、Δb。根據(jù)每天的色差變化量，算出色差值ΔE的平均值。根據(jù)各組仟禧果在保鮮過程中的色差變化和空白組的色差變化，判斷包裝膜對果蔬的保鮮效果[14]。

⑷果蔬質(zhì)構(gòu)測試

果蔬在保鮮過程中，組織狀態(tài)的變化情況是評價保鮮效果的重要指標(biāo)之一。本次實驗，采用CT3多功能食品質(zhì)構(gòu)儀，對果蔬在保鮮前、保鮮中期和保鮮后期三階段分別進行了質(zhì)構(gòu)測試分析，比較果蔬在復(fù)合保鮮袋中保鮮前、中、后期的質(zhì)構(gòu)變化和空白組進行對比，評價果蔬的保鮮效果。其中所測質(zhì)構(gòu)指數(shù)有硬度、咀嚼指數(shù)、粘性等[15-18]。

⑸微生物測試

將制備的復(fù)合保鮮膜用取樣儀制出直徑為40 mm的圓，放入剛接種過的霉菌培養(yǎng)皿中，28 ℃下培養(yǎng)48 h。接種的霉菌為金灰青霉菌。培養(yǎng)后觀察培養(yǎng)皿中菌絲生長情況，分別比較涂覆組和空白組培養(yǎng)前后菌圈的大小，判斷復(fù)合保鮮膜的抗菌效果[19-20]。

2 結(jié)果分析

2.1 感官評價分析

表3 感官評分

結(jié)果分析：果蔬在保鮮6 d后，檢驗員對各組果蔬進行評分，根據(jù)表2感官評分所示。A3組的平均評分為8.25分，為本次實驗的最高分。其次為A11、A10、A9、A10組，因為殼聚糖在保鮮前期對果蔬的表面有抑菌作用，使得6 d后的果蔬的感官性能依然保持原狀，提高了果蔬的感官指標(biāo)。

2.2 失水率結(jié)果

圖1 失水率變化

結(jié)果分析：根據(jù)圖1所示，前6 d涂覆組的失水率都高于空白組，這是因為PVA是親水性高分子聚合物，具有很強的吸濕性，故前期果蔬失水率高。后3 d涂覆組A8、A9、A10、A12組失水率繼續(xù)上升，說明PVA含量低時，殼聚糖的抗菌性能沒有緩釋出來，果蔬在保藏過程中呼吸加快，導(dǎo)致失水率高。第5 d后A3組的失水率與空白組相近，第3 d后A3組的失水率變化速率較穩(wěn)定，空白組的失水率變化速率開始加快，這是因為A3的殼聚糖抑菌性被緩釋出來，果蔬處于抑菌保鮮狀態(tài)，而空白組處于腐敗狀態(tài)，故速率加快[21]。

2.3 色差分析

根據(jù)圖2 Δa值變化趨勢分析，A3、A6、A9、A12組的Δa值先升高后下降且為正數(shù)，說明A3、A6、A9、A12組的果蔬處于偏紅的狀態(tài)，然后由成熟趨于腐敗狀態(tài)，空白組的Δa值始終處于下降趨勢且為負數(shù)，第5 d后下降幅度明顯加快，說明空白組的果蔬處于腐敗狀態(tài)。從Δa值的變化趨勢可以看出，涂覆組的保鮮效果明顯好于空白組，A3、A6、A9、A12組色差變化中看出，保鮮效果A9>A6>A3>A12>A1>空白組。

圖2 Δa變化趨勢

根據(jù)圖3 Δb值變化趨勢分析，果蔬Δb值總體是下降趨勢，其中A7、A9、A12組Δb值先增加后下降，這是因為A7、A9、A12組的果蔬受到涂覆液作用后處于先變黃后變黑狀態(tài)，即果蔬先趨向成熟后，再由成熟趨向腐敗狀態(tài)，而空白組Δb值始終處于下降狀態(tài)且為負數(shù)，表明空白組始終處于腐敗狀態(tài)。A3、A1組Δb值先下降后增加，在第5 d后開始快速下降，表明A3、A1組的果蔬在保藏過程中可能是受保鮮膜的影響。根據(jù)Δb值果蔬保鮮效果A5>A12>A7>A9>A1>空白組。

2.4 果蔬質(zhì)構(gòu)分析

經(jīng)過質(zhì)構(gòu)儀的兩次循環(huán)扎入果蔬組織內(nèi)部，通過扎入和拔出過程中力的變化推算兩次循環(huán)的形變百分比。第3 d測定結(jié)果表明，A2組、A7組、A11組的果蔬組織變化低，空白組的果蔬組織形變變化高。第6 d測定時，A3、A10、A12組的果蔬組織內(nèi)部形變百分比低，說明組織內(nèi)部保鮮效果比其他組好。

表4質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)分析結(jié)果：A1、A2、A3、A6、A10組的粘性高于其他組和空白組，說明A1、A2、A3、A6、A10組的果蔬組織鮮嫩，成熟度較低，故保鮮效果好。咀嚼性能上，測試A3、A8、A9、A12組的果蔬咀嚼能量低，說明組織水分保存量高，保鮮效果好。

2.5 微生物測試結(jié)果分析

各組培養(yǎng)基在28℃下培養(yǎng)48h后，均長出了白灰色的菌絲，抑菌圈的大小為A3>A4>A2>A5>A9>A1>A12>A11>A10>A7>A8>A6>空白組，涂覆組的殼聚糖在培養(yǎng)過程中被緩釋出來，使得金灰青霉菌無法生長繁殖。A3、A4、A2組的薄膜抑菌效果最佳。圖6為部分組別的抑菌效果對比。

圖3 Δb變化趨勢

圖4 形變百分比

實驗涂覆組薄膜的外圍都明顯長出了白灰色的菌絲，涂覆組薄膜的下方未出現(xiàn)菌絲的生長，空白組不僅薄膜外圍有菌絲生長，薄膜下面也明顯長出白灰色的菌絲，說明復(fù)合保鮮膜對金灰青霉菌有抑制作用。根據(jù)菌圈直徑大小判斷，A3、A4、A2組的復(fù)合保鮮膜抑菌效果較佳。

表4 質(zhì)構(gòu)測試結(jié)果

圖6 抑菌效果對比

3 結(jié)論

復(fù)合保鮮膜對果蔬保鮮比PE薄膜效果好而持久。感官上評分高于空白組，是由于PVA的吸濕特性，復(fù)合保鮮袋前期吸收果蔬表面部分水分，對果蔬表面腐敗菌的生長有一定的抑制作用。色差上涂覆組的果蔬Δa值、Δb值趨向正數(shù)，即果蔬表面色差趨向偏紅狀態(tài)，說明保鮮的效果更持久。微生物測試表明，殼聚糖對金灰青霉菌有明顯抑菌作用，當(dāng)其質(zhì)量體積分數(shù)為6%時，抑菌效果最佳。