殼聚糖復(fù)合涂膜聯(lián)合氣調(diào)對(duì)迷你黃瓜保鮮的影響

桑 煜， 張 慜*， 過(guò)志梅

(1.江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122；2.無(wú)錫德林船舶設(shè)備有限公司，江蘇 無(wú)錫214191）

小黃瓜屬葫蘆科蔓生植物，英文 “mini”即“小”，故稱(chēng)小黃瓜又名“迷你黃瓜”[1]。由于迷你黃瓜的水分含量高，脆度大，果皮薄，導(dǎo)致其易發(fā)生機(jī)械損傷和腐爛現(xiàn)象。同時(shí)也是一種冷敏性果蔬，在低溫貯藏過(guò)程中極易出現(xiàn)冷害現(xiàn)象，輕微的冷害時(shí)表皮會(huì)出現(xiàn)凹陷斑，隨著冷害的加劇，會(huì)出現(xiàn)水漬狀的斑點(diǎn)。如果黃瓜發(fā)生了冷害現(xiàn)象，隨后極易在冷害斑上出現(xiàn)腐爛，影響其商品價(jià)值。因此，要想延長(zhǎng)果實(shí)的貯藏期，避免冷害現(xiàn)象的發(fā)生至關(guān)重要。目前黃瓜的貯藏保鮮方法有很多，例如低溫貯藏、涂膜保鮮、氣調(diào)保鮮等，往往采用幾種方式的聯(lián)合保鮮，可彌補(bǔ)單一方式的不足。因此，此研究選擇復(fù)合涂膜保鮮、氣調(diào)保鮮、低溫冷藏聯(lián)合的保鮮技術(shù)來(lái)延長(zhǎng)迷你黃瓜的貯藏期。

可食性涂膜保鮮技術(shù)一直是果蔬貯藏保鮮的重要方式之一[2]。通常采用天然糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)類(lèi)等可食性的材料作為主要原料來(lái)制備膜制劑，在果蔬表面涂膜或制備成保鮮膜[3]。殼聚糖、明膠與單硬脂酸甘油酯作為可食性的膜制劑用于果蔬涂膜，可以降低氣體的交換率，從而有效抑制果蔬的呼吸，還可以形成一層保護(hù)膜，減少水分與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的散失，同時(shí)殼聚糖還具有殺菌抑菌的作用[4]。復(fù)合涂膜可使各種原料同時(shí)發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)單一涂膜的不足，從而改善保鮮效果。因此本實(shí)驗(yàn)采用殼聚糖/明膠/單甘酯復(fù)合膜進(jìn)行黃瓜的保鮮實(shí)驗(yàn)。

氣調(diào)庫(kù)是一種將冷庫(kù)與氣調(diào)技術(shù)相結(jié)合的貯藏設(shè)施。氣調(diào)庫(kù)不僅可以控制貯藏環(huán)境的溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)，還能控制所處環(huán)境的氣體成分[5]。由于控制氣調(diào)庫(kù)中的氣體成分[6]，使果蔬一直貯藏于適宜的氣體環(huán)境中，解決了自發(fā)氣調(diào)前期降O2困難，后期CO2濃度高等問(wèn)題，有利于品質(zhì)的保持，可延長(zhǎng)其保鮮期[7]。因此，本研究在氣調(diào)保鮮技術(shù)的基礎(chǔ)上，探討了聯(lián)合復(fù)合涂膜技術(shù)對(duì)迷你黃瓜保鮮效果的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

實(shí)驗(yàn)材料為迷你黃瓜，采購(gòu)于雪浪山農(nóng)場(chǎng)，采購(gòu)后立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，平攤于8℃冷庫(kù)中預(yù)冷12 h。

1.2 儀器與設(shè)備

氣調(diào)冷藏庫(kù):蘇州凱康機(jī)械設(shè)備有限公司；常壓冷庫(kù):無(wú)錫市企虹制冷有限公司；UV-2600紫外分光光度計(jì):上海天美科學(xué)儀器有限公司；磁力攪拌器:江蘇金城國(guó)勝儀器有限公司；電導(dǎo)率儀:上海市奧豪斯儀器有限公司；NMR 20低場(chǎng)核磁分析儀:上海紐曼電子有限公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1 殼聚糖/明膠/單甘酯復(fù)合涂膜劑的制備 采用殼聚糖、明膠及單甘酯作為復(fù)合涂膜劑，通過(guò)單因素及正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化涂膜配方，得到殼聚糖15 g/L、明膠40 g/L、單甘酯6 g/L，甘油30 g/L為最佳質(zhì)量濃度配比。將1.5 g殼聚糖溶解于100 mL的10 g/L質(zhì)量濃度的醋酸中。按質(zhì)量濃度配比加入一定量的明膠，單甘酯，甘油，在磁力攪拌器上充分混勻溶解，配成一定質(zhì)量濃度的混合溶液，調(diào)pH為5.5。

1.3.2 對(duì)迷你黃瓜進(jìn)行涂膜處理 選擇大小均勻、成熟度相對(duì)一致、無(wú)蟲(chóng)、無(wú)病害、無(wú)機(jī)械傷的迷你黃瓜作為實(shí)驗(yàn)材料。待配制的復(fù)合膜溶液冷卻后，浸涂在迷你黃瓜上成膜。再將其放到通風(fēng)處，使其盡快風(fēng)干。

1.3.3 迷你黃瓜的貯藏實(shí)驗(yàn) 涂膜風(fēng)干后的迷你黃瓜分為2組，第1組只進(jìn)行氣調(diào)貯藏（處理A），氣體成分體積分?jǐn)?shù)為 4%O2、2%CO2、94%N，氣調(diào)庫(kù)的溫度設(shè)定為8℃；第2組先進(jìn)行殼聚糖復(fù)合涂膜處理后，再貯藏于氣體成分體積分?jǐn)?shù)同為4%O2、2%CO2、94%N2的氣調(diào)庫(kù)中（處理B），其貯藏溫度為8℃。對(duì)照組只在8℃下進(jìn)行低溫冷藏實(shí)驗(yàn)。每隔5 d取出樣品進(jìn)行質(zhì)量指標(biāo)的測(cè)試，每個(gè)指標(biāo)至少進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

1.4 指標(biāo)測(cè)定與方法

1.4.1 呼吸強(qiáng)度的測(cè)定 采用靜置法，結(jié)果以mg/（kg·h）表示[8]。

1.4.2 失重率的測(cè)定 失重率（%）=（初始質(zhì)量－最終質(zhì)量）/初始質(zhì)量×100%[9]。 （1）

1.4.3 冷害指數(shù)（CI）的測(cè)定 從各實(shí)驗(yàn)組中隨機(jī)抽取10個(gè)果實(shí)進(jìn)行冷害指數(shù)測(cè)定。冷害等級(jí)按嚴(yán)重程度分為5級(jí):正常1級(jí)，2級(jí)占面積0~25%，3級(jí)26%~50%，4級(jí)51%~75%，5級(jí)76%~100%。冷害指數(shù) =Σ（冷害級(jí)別×該級(jí)別冷害果數(shù)）/（總果數(shù)×5）[10]，冷害指數(shù)值的范圍是0~1[11]。

1.4.4 丙二醛（MDA）含量的測(cè)定 采用硫代巴比妥酸法，結(jié)果以 nmol/g 表示[12]。 （1）

1.4.5 細(xì)胞膜滲透率的測(cè)定 用打孔器打取果實(shí)組織，再用鋒利的刀片將果實(shí)組織切成厚度相同的薄片（1 cm），切割時(shí)盡量減少損傷。稱(chēng)取切好的果實(shí)薄片5 g置于燒杯中，加入60 mL去離子水中，每隔5 min攪拌一次，40 min后測(cè)水溶液的電導(dǎo)率C0，然后煮沸5 min，冷卻至室溫測(cè)定電導(dǎo)率C。相對(duì)電導(dǎo)率=C0/C×100%[13]。

1.4.6 抗壞血酸 （Vc）含量的測(cè)定 參照國(guó)標(biāo)GB6195—86，采用2，6-二氯靛酚法測(cè)定，結(jié)果以mg/hg表示。

1.4.7 水分狀態(tài)的低場(chǎng)核磁分析 迷你黃瓜的水分狀態(tài)和分布情況在貯藏過(guò)程中的變化采用低場(chǎng)核磁（LF-NMR）進(jìn)行測(cè)定。稱(chēng)取樣品5 g，NMR的工作頻率為 22.6 MHz。 采用 Carr-Purcell-Meiboom-Gill（CPMG）序列軟件進(jìn)行測(cè)定。CPMG參數(shù)設(shè)定如下:TW=7 000 ms，SW=100 kHz，NS=4，TE=1.000 ms，NECH=5 000。測(cè)定完畢后，將相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)出，樣品產(chǎn)生的總的信號(hào)量除以樣品的質(zhì)量即得到每克樣品所產(chǎn)生的信號(hào)量，并以此為根據(jù)畫(huà)圖作后續(xù)的比較分析。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Origin 9.1與SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合涂膜聯(lián)合氣調(diào)技術(shù)對(duì)迷你黃瓜呼吸強(qiáng)度的影響

果蔬在采收后，仍然進(jìn)行著呼吸作用。呼吸作用會(huì)消耗果蔬體內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)，從而降低了果蔬的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和貯藏性質(zhì)，而且呼吸過(guò)程中釋放的呼吸熱也是影響果蔬貯藏性能的重要因素[9]。由圖1可知，在貯藏過(guò)程中，迷你黃瓜的呼吸強(qiáng)度呈逐漸下降趨勢(shì)，未表現(xiàn)峰型變化，證明迷你黃瓜是一種非呼吸躍變型的果蔬。剛采收回來(lái)的迷你黃瓜，呼吸旺盛，低溫下貯藏可以抑制呼吸強(qiáng)度。氣調(diào)貯藏、殼聚糖復(fù)合涂膜聯(lián)合氣調(diào)貯藏，兩個(gè)處理組都有效降低了迷你黃瓜的呼吸強(qiáng)度，對(duì)照組與處理組的差異性顯著（P＜0.05）。

圖1 聯(lián)合技術(shù)對(duì)迷你黃瓜呼吸強(qiáng)度的影響Fig.1 Effects of united technologies on respiration of mini-cucumbers

2.2 復(fù)合涂膜聯(lián)合氣調(diào)對(duì)迷你黃瓜失重率的影響

由圖2可知，在貯藏過(guò)程中，3個(gè)實(shí)驗(yàn)組的失重率都隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)呈逐漸上升趨勢(shì)。在貯藏過(guò)程中，伴隨著呼吸作用與蒸騰作用的進(jìn)行，迷你黃瓜中的水分會(huì)慢慢蒸散，導(dǎo)致失重率的增加。2種處理組黃瓜的失重率相較對(duì)照組明顯降低，其中，處理組B的抑制效果要優(yōu)于處理組A，在貯藏20 d后，其效果差異顯著（P＜0.05）。

圖2 聯(lián)合技術(shù)對(duì)迷你黃瓜失重率的影響Fig.2 Effects of united technologies on weight loss of mini-cucumbers

2.3 復(fù)合涂膜聯(lián)合氣調(diào)對(duì)迷你黃瓜冷害指數(shù)的影響

黃瓜是典型的冷敏性蔬菜，在12℃下貯藏，極易發(fā)生冷害現(xiàn)象[14]。冷害指數(shù)是直觀反映果蔬發(fā)生冷害情況的重要指標(biāo)。由圖3可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，黃瓜的冷害指數(shù)逐漸增大，說(shuō)明冷害程度逐漸增大。對(duì)照組的迷你黃瓜在貯藏到第5天時(shí)出現(xiàn)了輕微的冷害現(xiàn)象，處理組在貯藏第10天時(shí)出現(xiàn)了冷害現(xiàn)象。貯藏到第20天時(shí)，對(duì)照組的迷你黃瓜冷害現(xiàn)象嚴(yán)重，冷害指數(shù)已達(dá)到0.67，而且已伴有腐爛現(xiàn)象。處理組A的冷害指數(shù)達(dá)到0.45，處理組B的冷害指數(shù)為0.36，其差異顯著（P＜0.05）。這說(shuō)明殼聚糖復(fù)合涂膜聯(lián)合氣調(diào)技術(shù)明顯減小了冷害指數(shù)，降低了冷害現(xiàn)象的發(fā)生。

2.4 復(fù)合涂膜聯(lián)合氣調(diào)對(duì)迷你黃瓜丙二醛質(zhì)量摩爾濃度的影響

丙二醛（MDA）是膜脂過(guò)氧化反應(yīng)的主要產(chǎn)物之一，通過(guò)丙二醛的積累量能判斷出果蔬組織受損害的程度[9]。因此，丙二醛質(zhì)量摩爾濃度可作為判斷果實(shí)受冷害程度的重要指標(biāo)之一。由圖4可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，3個(gè)實(shí)驗(yàn)組的MDA質(zhì)量摩爾濃度都呈逐漸上升的趨勢(shì)，其差異顯著（P＜0.05）。處理組B的MDA質(zhì)量摩爾濃度小于處理組A的質(zhì)量摩爾濃度，顯著小于對(duì)照組的質(zhì)量摩爾濃度，這說(shuō)明氣調(diào)保鮮技術(shù)、殼聚糖復(fù)合涂膜聯(lián)合氣調(diào)保鮮技術(shù)都減少了迷你黃瓜受損害的程度，聯(lián)合技術(shù)效果更優(yōu)。

圖3 聯(lián)合技術(shù)對(duì)迷你黃瓜冷害指數(shù)的影響Fig.3 Effects of united technologies on CI index of minicucumbers

圖4 聯(lián)合技術(shù)對(duì)迷你黃瓜丙二醛質(zhì)量摩爾濃度的影響Fig.4 Effects of united technologies on MDA content of mini-cucumbers

2.5 復(fù)合涂膜聯(lián)合氣調(diào)對(duì)迷你黃瓜細(xì)胞膜滲透率的影響

細(xì)胞膜滲透率的大小是植物衰老或受脅迫程度的重要指標(biāo)之一[15]。其值越大，表示電解質(zhì)滲透量越多，細(xì)胞膜受損害程度越大。由圖5可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，細(xì)胞膜滲透率是逐漸上升的。在貯藏到第20天時(shí)，對(duì)照組的相對(duì)電導(dǎo)率為38.8%，而處理組A和處理組B的相對(duì)電導(dǎo)率分別為30.3%，27.9%。由此可見(jiàn)，處理組可以減緩果皮的細(xì)胞膜滲透率的增速，減輕細(xì)胞膜受損害程度。這一結(jié)果與冷害指數(shù)、丙二醛含量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，說(shuō)明殼聚糖復(fù)合涂膜聯(lián)合氣調(diào)保鮮技術(shù)可以在很大程度上減少冷害現(xiàn)象的發(fā)生。

圖5 聯(lián)合技術(shù)對(duì)迷你黃瓜細(xì)胞膜滲透率的影響Fig.5 Effects of united technologies on cell membrane permeability of mini-cucumbers

2.6 復(fù)合涂膜聯(lián)合氣調(diào)對(duì)迷你黃瓜Vc質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

迷你黃瓜中富含大量的Vc，Vc的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以作為評(píng)價(jià)迷你黃瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和貯藏效果的指標(biāo)之一。貯藏前期，黃瓜的呼吸代謝旺盛，Vc降解速度快，使Vc質(zhì)量分?jǐn)?shù)急劇下降。貯藏過(guò)程中，3個(gè)實(shí)驗(yàn)組的保鮮效果差異顯著（P＜0.05）。氣調(diào)保鮮技術(shù)、殼聚糖復(fù)合涂膜聯(lián)合氣調(diào)保鮮技術(shù)可以有效抑制Vc的降解。其中，聯(lián)合技術(shù)的貯藏方式優(yōu)于氣調(diào)保鮮技術(shù)。

圖6 聯(lián)合技術(shù)對(duì)迷你黃瓜Vc質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.6 Effects of united technologies on vitamin c content of mini-cucumbers

2.7 對(duì)迷你黃瓜水分狀態(tài)的低場(chǎng)核磁分析

圖7、圖8分別是迷你黃瓜在貯藏到第10天、第20天時(shí)針對(duì)不同處理的核磁共振圖譜。果蔬在貯藏過(guò)程中，組織內(nèi)部的水分狀態(tài)會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致果蔬品質(zhì)下降，貯藏期縮短[16]。水分在迷你黃瓜中可分為結(jié)合水、半結(jié)合水和自由水3種狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)反演譜 T2值的范圍為 T21（0.1～10 ms）、T22（10～200 ms）和 T23（200～2 000 ms）[17]。 由圖 7 可知，處理組 B:T22=85.44，T23=753.10；處理組 A:T22=134.57，T23=986.73；對(duì)照組:T22=161.29，T23=1 081.86。T2值越小，說(shuō)明與非水組分結(jié)合越緊密，水分的自由度越??；T2值越大，說(shuō)明結(jié)合越不緊密，水分的自由度越大[16]。水的自由度:處理組B＜處理組A＜對(duì)照組。圖8可知，處理組B:T22=113.95，T23=1 193.23；處理組 A:T22=154.72，T23=1 229.19；對(duì)照組:T22=162.38，T23=1 230.20，水的自由度大小與圖7得到同樣的結(jié)果。這說(shuō)明處理組有效地減小了水的自由度，抑制水分的散失，而且處理組B的效果優(yōu)于處理組A，這可能是因?yàn)閺?fù)合涂膜降低了水蒸氣的透過(guò)性，減小了水的滲透，從而保留了果蔬中的水分。貯藏第20天的T2值都大于第10天的，說(shuō)明果蔬中部分的結(jié)合水已轉(zhuǎn)化成自由水，自由度增大，易排出。如果能夠采取一定的方法控制水分轉(zhuǎn)移，降低水的自由度，對(duì)提高果蔬質(zhì)量和延長(zhǎng)貯藏期提供有力的保證。

圖7 貯藏到第10天的迷你黃瓜低場(chǎng)核磁共振圖譜Fig.7 Low field nuclear magnetic resonance spectrum of mini-cucumbers on the storage of 10th day

圖8 貯藏到第20天的迷你黃瓜低場(chǎng)核磁共振圖譜Fig.8 Low field nuclear magnetic resonance spectrum of mini-cucumbers on the storage of 20th day

3 結(jié) 語(yǔ)

殼聚糖/明膠/單甘酯復(fù)合涂膜聯(lián)合氣調(diào)技術(shù)對(duì)迷你黃瓜的保鮮效果優(yōu)于單一的氣調(diào)保鮮技術(shù)。在25 d的貯藏過(guò)程中，聯(lián)合技術(shù)有效地抑制了呼吸強(qiáng)度，減小了失重率，降低了冷害程度，抑制了水分的散失。且在8℃冷藏條件下可延長(zhǎng)水果黃瓜的貯藏期至25 d。