魔芋葡甘聚糖/乙基纖維素復(fù)合膜 對(duì)水果保鮮效果的影響

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(湖北工業(yè)大學(xué)生物工程與食品學(xué)院,湖北武漢 430068)

葡萄(VitisviniferaL.),屬葡萄科葡萄屬木質(zhì)藤本植物,在采收后,光合作用停止,呼吸作用成為新陳代謝的主導(dǎo)過(guò)程,葡萄果實(shí)的有機(jī)物質(zhì)被消耗,水分含量減少,導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)逐漸下降,最終腐爛[1]。且葡萄果實(shí)本身柔軟,在運(yùn)輸過(guò)程中較易破裂,破裂后大量果汁流出,而果汁容易造成微生物的大量繁殖,導(dǎo)致葡萄在運(yùn)輸過(guò)程中的大面積腐爛。蜜桔(Nobistangerine),屬蕓香科植物,果實(shí)內(nèi)含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分,主要有抗壞血酸、檸檬酸、胡蘿卜素等,蜜桔本身汁多味甜經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的放置,蜜桔的外皮容易產(chǎn)生褐變,在實(shí)際生產(chǎn)生活中,褐變后的蜜桔難以售出[2]。櫻桃番茄(LycopersiconesculentumMill),為茄科番茄屬植物,又名小番茄、圣女果[3],櫻桃番茄含有谷胱甘肽和番茄紅素等物質(zhì),有促進(jìn)人體生長(zhǎng)發(fā)育、增加抵抗力、延緩衰老的功效[4],但由于其果實(shí)表皮較薄,果實(shí)汁多,所以不易保存,較易腐爛。

魔芋葡甘聚糖(Konjac Glucomannan)/乙基纖維素(Ethyl Cellulose)復(fù)合膜(以下簡(jiǎn)稱(chēng)KGM/EC復(fù)合膜)是以魔芋葡甘聚糖為主要原料,通過(guò)與乙基纖維素共混制成的復(fù)合膜材料,KGM和EC都是大分子多糖物質(zhì),具有很好的成膜性和食用安全性[5]。同時(shí)有研究表明,KGM/EC復(fù)合膜具有良好的機(jī)械性能和阻隔性能[6],因此KGM/EC復(fù)合膜可作為食品保鮮膜應(yīng)用。

關(guān)于魔芋葡甘聚糖用于保鮮方面的研究多集中于涂膜方向,鮮有包裹方向,而涂膜操作的弊端也非常突出,由于魔芋葡甘聚糖本身粘度高、吸水性強(qiáng),因而涂膜后的果蔬難以干燥,不便于包裝,而且涂膜的厚度難以保證,涂膜過(guò)厚或過(guò)薄,其保鮮效果都會(huì)受很大影響[7]。因此在果蔬保鮮的實(shí)際應(yīng)用中,只有少數(shù)果蔬采用涂膜法。本文研究了KGM/EC復(fù)合膜包裹對(duì)葡萄、櫻桃番茄、蜜桔的保鮮效果,記錄其感官變化,測(cè)定其失重率、VC含量和總酸含量數(shù)據(jù),旨在為果蔬運(yùn)輸及銷(xiāo)售過(guò)程中的保鮮提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

葡萄 品種“夏黑葡萄”,產(chǎn)地云南省大理市賓川縣,實(shí)驗(yàn)選用表皮完好,無(wú)機(jī)械創(chuàng)傷,色澤紫黑,大小相對(duì)一致且果實(shí)與枝干連接處完好無(wú)破裂的葡萄;蜜桔 品種南豐蜜桔,產(chǎn)自江西省南豐縣,實(shí)驗(yàn)選用表皮無(wú)機(jī)械創(chuàng)傷,色澤鮮艷,無(wú)褐變斑點(diǎn),硬度較高的蜜桔;櫻桃番茄 品種“紅圣女”,產(chǎn)地湖北武漢江夏,實(shí)驗(yàn)選用表皮無(wú)機(jī)械創(chuàng)傷,色澤鮮艷,果皮無(wú)褶皺,果實(shí)較硬,大小均一的櫻桃番茄;以上材料均采購(gòu)于武漢市場(chǎng);魔芋葡甘聚糖(KGM) 湖北強(qiáng)森魔芋科技有限公司;2,6-二氯靛酚鈉鹽水合物 上海麥克林生化科技有限公司;PE保鮮膜 杭州妙潔日化有限公司;乙基纖維素(EC,分析純)、抗壞血酸、偏磷酸、氫氧化鈉(片狀)、碳酸氫鈉,高嶺土 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

FA3204B電子天平 上海天美天平儀器有限公司;J11-4型隔水式恒溫培養(yǎng)箱 上海精宏設(shè)備有限公司;TGL-20M高速冷凍離心機(jī) 長(zhǎng)沙平凡儀器儀表有限公司;JJ-1定時(shí)電動(dòng)攪拌器 江蘇金壇市中大儀器廠;85-2型恒溫磁力攪拌器 上海司樂(lè)儀器有限公司;FE20實(shí)驗(yàn)室PH計(jì) 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;SHB-Ⅲ循環(huán)水式多用真空泵 鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 KGM/EC復(fù)合膜的制備 參考本團(tuán)隊(duì)前期建立的方法制備復(fù)合膜[6]。稱(chēng)取一定質(zhì)量KGM,加入100 mL蒸餾水中,60 ℃水浴攪拌2 h,得到KGM水溶膠。稱(chēng)取一定質(zhì)量EC,加入15 mL乙酸乙酯,加入EC質(zhì)量25%的葵二酸二丁酯,30 ℃水浴攪拌30 min,得到EC油基相。將EC油基相緩慢加入到高速攪拌的KGM水溶膠中(900 r/min),高速攪拌30 min,使復(fù)合乳液充分?jǐn)嚢杈鶆?。將?fù)合乳液倒入玻璃模具中,置于烘箱,在60 ℃干燥后揭膜,置于干燥器中保存?zhèn)溆?。?fù)合膜的厚度為(0.030±0.005) mm,團(tuán)隊(duì)前期研究表明KGM/EC復(fù)合膜具有良好的力學(xué)性能,相較于純KGM、EC膜具有更低的氧滲透率[7]。

1.2.2 樣品的處理 將成熟度一致,大小基本一致,無(wú)機(jī)械損壞的水果樣品隨機(jī)分成三組,每組樣品質(zhì)量至少為200 g,實(shí)驗(yàn)每組樣品個(gè)數(shù)一致,質(zhì)量相差不超過(guò)10 g,第一組不作處理為空白組,第二組樣品使用PE保鮮膜包裹,第三組樣品使用KGM/EC復(fù)合膜包裹,使用熱壓封口機(jī)進(jìn)行封口。將樣品放置在35 ℃、70%濕度的環(huán)境下保存,分別在1、2、3、4、5、6 d測(cè)定感官評(píng)分,1、2、3、4、5 d測(cè)定失重率、抗壞血酸含量和總酸含量,實(shí)驗(yàn)中每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定三次。

1.2.3 感官評(píng)定 觀測(cè)并記錄樣品情況,參照《食品分析與感官評(píng)定》并綜合考慮實(shí)驗(yàn)原料制定表1感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[8],根據(jù)感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)打分,選用具有資質(zhì)的感官評(píng)定人員共6人,4男2女。

表1 感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standards

1.2.4 失重率測(cè)定 觀測(cè)并記錄樣品情況測(cè)定失重率。

失重率(%)=貯后所測(cè)樣品總重×100/貯前樣品總重

1.2.5 抗壞血酸(抗壞血酸)含量測(cè)定 采用2,6-二氯靛酚滴定法[9],稱(chēng)取樣品可食部分100 g,放入粉碎機(jī)中,加入100 g偏磷酸溶液,迅速搗成勻漿。稱(chēng)取40 g勻漿樣品于燒杯中,加入少量偏磷酸溶液后將樣品轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶,并用偏磷酸稀釋至100 mL,搖勻后過(guò)濾。若濾液有顏色,可按每克樣品加0.4 g白陶土脫色后再過(guò)濾。準(zhǔn)確吸取10 mL濾液于50 mL錐形瓶中,用標(biāo)定過(guò)的2,6-二氯靛酚溶液滴定,直至溶液呈粉紅色15 s不褪色為止。同時(shí)做空白試驗(yàn)。

2,6-二氯靛酚溶液的滴定度計(jì)算公式如下:

式中,T為2,6-二氯靛酚溶液的滴定度,即每毫升2,6-二氯靛酚溶液相當(dāng)于抗壞血酸的毫克數(shù),mg/mL;c為抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度,mg/mL;V為吸取抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,mL;V1為滴定抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)溶液所消耗2,6-二氯靛酚溶液的體積,mL;V0為滴定空白所消耗2,6-二氯靛酚溶液的體積,mL。

抗壞血酸含量的計(jì)算公式如下:

式中,X為100 g試樣中L(+)-抗壞血酸的毫克數(shù),mg;V為滴定試樣所消耗2,6-二氯靛酚溶液的毫升數(shù),mL;V0為滴定空白所消耗2,6-二氯靛酚溶液的毫升數(shù),mL;T為2,6-二氯靛酚溶液的滴定度,即每毫升2,6-二氯靛酚溶液相當(dāng)于抗壞血酸的毫克數(shù),mg/mL;A為稀釋倍數(shù),m為試樣質(zhì)量,g。

計(jì)算結(jié)果以重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值表示,結(jié)果保留三位有效數(shù)字,

1.2.6 總酸含量測(cè)定 參照GB/T 12456-2008[10]對(duì)樣品內(nèi)的總酸含量進(jìn)行設(shè)定,去除不可食的部分,選取有代表性的樣品200 g左右,置于組織搗碎機(jī)中,加入與試樣等質(zhì)量的水,搗碎、混勻。然后取40.00 mL試液,加40 mL水。記錄消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的毫升數(shù)(V1),之后用水代替試液做空白試驗(yàn),記錄消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的毫升數(shù)(V2)。

樣品總酸含量的計(jì)算公式如下

式中,X為每千克樣品中酸的克數(shù),g;c為氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度,mol/L;V1為滴定試液時(shí)消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的毫升數(shù),mL;V2為空白試驗(yàn)時(shí)消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的毫升數(shù),mL;F為試液的稀釋倍數(shù);m為試樣的質(zhì)量,g;K為酸的換算系數(shù),蘋(píng)果酸:0.067,檸檬酸:0.064。

計(jì)算結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后第二位。如兩次測(cè)定結(jié)果差在允許范圍內(nèi),取兩次測(cè)定結(jié)果的算術(shù)平均值報(bào)告結(jié)果。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實(shí)驗(yàn)中每個(gè)處理重復(fù)三次,采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,應(yīng)用Excel 2010軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 葡萄、櫻桃番茄、蜜桔感官評(píng)分的變化

感官評(píng)分是直觀判斷水果新鮮程度的重要標(biāo)準(zhǔn),由圖1～圖3中可看出,經(jīng)過(guò)KGM/EC復(fù)合膜包裹的水果,其感官評(píng)分下降要慢于其他兩組,經(jīng)過(guò)PE膜包裹的葡萄和蜜桔樣品要慢于空白組。2 d之后櫻桃番茄PE膜組的感官評(píng)分開(kāi)始低于空白組。根據(jù)感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(表1),設(shè)3分為開(kāi)始腐爛的標(biāo)準(zhǔn),從圖1～圖3中可以看出,相同貯藏時(shí)間,KGM/EC復(fù)合膜組的感官評(píng)分明顯優(yōu)于其他兩組。此外,由于第6 d大部分樣品感官評(píng)分過(guò)低,且已經(jīng)腐爛,因此,第6 d僅記錄感官評(píng)分,不再測(cè)定其他指標(biāo)。

圖1 KGM/EC復(fù)合膜與PE膜包裹對(duì)葡萄感官評(píng)分的影響Fig.1 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the sensory scores of grape

圖2 KGM/EC復(fù)合膜與PE膜包裹 對(duì)櫻桃番茄感官評(píng)分的影響Fig.2 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the sensory scores of cherry tomatoes

圖3 KGM/EC復(fù)合膜與PE膜包裹對(duì)蜜桔感官評(píng)分的影響Fig.3 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the sensory scores of tangerine

2.2 葡萄、櫻桃番茄、蜜桔失重率的變化

失重率是評(píng)定水果是否新鮮的一項(xiàng)重要指標(biāo),可以從圖4～圖6中看出KGM/EC復(fù)合膜包裹的櫻桃番茄和蜜桔的失重率要低于空白組,但要高于PE膜包裹的樣品,葡萄KGM/EC復(fù)合膜組的失重率在前4 d高于空白組,但相差較少,而在5 d則略低于空白組。整個(gè)貯藏期間,葡萄PE膜組的失重率均顯著(p<0.05)低于KGM/EC復(fù)合膜與空白組,櫻桃番茄與蜜桔PE膜組的失重率明顯低于KGM/EC復(fù)合膜組。貯藏第5 d時(shí),蜜桔空白組與蜜桔KGM/EC復(fù)合膜組之間相差最大,其失重率分別為24.39%和10.96%。因此可以說(shuō)明KGM/EC復(fù)合膜對(duì)于延緩果品質(zhì)降低有一定效果。

圖4 KGM/EC復(fù)合膜與PE膜包裹對(duì)葡萄失重率的影響Fig.4 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the weight loss rate of grapes

圖5 KGM/EC復(fù)合膜與PE膜包裹 對(duì)櫻桃番茄失重率的影響Fig.5 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the weight loss rate of cherry tomatoes

圖6 KGM/EC復(fù)合膜與PE膜包裹 對(duì)蜜桔失重率變化的影響Fig.6 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the weight loss rate of tangerine

2.3 葡萄、櫻桃番茄和蜜桔的VC含量的變化

VC(抗壞血酸)是一種抗氧化劑,參與植物中許多的生產(chǎn)代謝活動(dòng),對(duì)于植物的衰老腐爛有延緩的作用,其含量變化可在一定程度上反映水果腐爛的情況。從圖7～圖9可以看出,櫻桃番茄和蜜桔KGM/EC復(fù)合膜組VC含量顯著(p<0.05)高于PE膜組,葡萄的KGM/EC復(fù)合膜組VC含量極顯著(p<0.01)高于PE膜組,而三種水果空白組VC含量均高于PE膜組。在實(shí)驗(yàn)的第5 d 三種水果KGM/EC復(fù)合膜組的VC含量仍可以保持一個(gè)相當(dāng)高的水平,可以說(shuō)明KGM/EC復(fù)合膜對(duì)于抗壞血酸的降低有延緩效果。

圖7 KGM/EC復(fù)合膜和PE膜包裹 對(duì)葡萄抗壞血酸含量的影響Fig.7 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the VC contents of grape

圖8 KGM/EC復(fù)合膜和PE膜包裹 對(duì)櫻桃番茄抗壞血酸含量的影響Fig.8 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the VC contents of cherry tomato

圖9 KGM/EC復(fù)合膜和PE膜包裹 對(duì)蜜桔抗壞血酸含量的影響Fig.9 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the VC contents of tangerine

2.4 葡萄、櫻桃番茄和蜜桔總酸含量的變化

總酸含量和水果的色、香、味和穩(wěn)定性有關(guān),隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng),水果的總酸含量呈下降趨勢(shì)[11],總酸含量下降水果的風(fēng)味和穩(wěn)定性都會(huì)發(fā)生變化[12]。從圖10～圖12中可以發(fā)現(xiàn),KGM/EC復(fù)合膜包裹的水果總酸含量的降低慢于其他兩組。葡萄和蜜桔的KGM/EC復(fù)合膜組的總酸含量的降低顯著(p<0.05)慢于PE膜組,櫻桃番茄的KGM/EC復(fù)合膜組的總酸含量的降低極顯著(p<0.01)慢于PE膜組。圖12中,PE膜組和空白組的總酸含量在第3 d出現(xiàn)了明顯的下降,而KGM/EC復(fù)合膜組仍保持較高的含量。結(jié)合圖3蜜桔的感官評(píng)分,在第3 d空白組的評(píng)分降到了3分,表明在第3 d時(shí),蜜桔出現(xiàn)了程度明顯的腐爛,而KGM/EC復(fù)合膜則沒(méi)有這種情況;蜜桔KGM/EC復(fù)合膜組在第5 d的總酸含量為7.0560 g/kg,而PE組僅有5.0944 g/kg,綜上明顯可看出KGM/EC復(fù)合膜對(duì)水果總酸含量保持有相當(dāng)程度的作用。

圖10 KGM/EC復(fù)合膜和PE膜包裹 對(duì)葡萄酸度含量的影響Fig.10 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the acidity contents of grape

圖11 KGM/EC復(fù)合膜和PE膜包裹 對(duì)櫻桃番茄酸度含量變化的影響Fig.11 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the acidity contents of cherry tomatoes

圖12 KGM/EC復(fù)合膜和PE膜包裹 對(duì)蜜桔酸度含量變化的影響Fig.12 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the acidity contents of tangerine

3 討論

水果腐爛的過(guò)程,由內(nèi)因和外因構(gòu)成,內(nèi)因可以看成是其不斷消耗體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),外因則是微生物的侵襲[13]。

此前有研究表明,KGM/EC復(fù)合膜具有較低的氧氣透過(guò)率[6],這可以使得膜內(nèi)O2含量保持在一個(gè)較低水平,低含量O2的環(huán)境有利于減慢水果的新陳代謝,減慢體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗,從而減慢水果的腐爛[14]。

另一方面,在35 ℃,70%濕度條件下，環(huán)境較為潮濕,具有較多水分,而KGM/EC復(fù)合膜具有一定的吸濕性能[15],使得膜內(nèi)形成干燥環(huán)境,微生物和細(xì)菌滋生減少,水果腐爛褐變減緩。

據(jù)報(bào)道,PE保鮮膜具有透濕性差的特點(diǎn)，常導(dǎo)致包裹空間內(nèi)濕度過(guò)高,水分飽和產(chǎn)生水滴，引起病菌侵染,使果蔬霉菌率大幅度提高[16],這可能是PE保鮮膜組在水果抗壞血酸含量減少和總酸含量降低兩方面表現(xiàn)較差的原因,從而導(dǎo)致PE膜保鮮效果不如KGM/EC復(fù)合膜。

KGM/EC復(fù)合膜包裹的水果總酸含量降低緩慢,而水果總酸含量與水果穩(wěn)定度相關(guān),從而致使水果的腐爛有了明顯的延緩。且通過(guò)三種水果的保鮮實(shí)驗(yàn)可以明顯看出,KGM/EC復(fù)合膜在延緩水果總酸含量降低和延緩抗壞血酸含量減少方面比PE膜更為有效,從而證明KGM/EC膜在水果保鮮方面優(yōu)于PE膜。

4 結(jié)論

通過(guò)測(cè)定貯藏過(guò)程中葡萄、櫻桃番茄和蜜桔的感官、失重率、抗壞血酸含量、總酸含量這四個(gè)指標(biāo)的變化,可以得出以下結(jié)論:KGM/EC復(fù)合膜在葡萄、櫻桃番茄、蜜桔的保鮮方面有明顯的效果,除失重率指標(biāo)PE膜優(yōu)于KGM/EC復(fù)合膜外,KGM/EC復(fù)合膜包裹的水果可以在35 ℃、70%濕度的環(huán)境下保持感官、抗壞血酸含量、總酸含量的水平均高于PE膜包裹的水果和未經(jīng)處理的水果,因此,KGM/EC復(fù)合膜具有水果保鮮的應(yīng)用前景。