殼聚糖姜精油復合保鮮劑對甜椒貯藏品質的影響

張軼斌，賈曉昱

1(天津現(xiàn)代職業(yè)技術學院 生物工程學院，天津，300451)2(天津科技大學 食品工程與生物技術學院，天津，300457)

甜椒營養(yǎng)價值很高，且在我國種植區(qū)域廣泛[1]。但是，它是一種非常容易腐爛的蔬菜，貨架期短，且易受真菌疾病的影響[2]。甜椒果實采后品質容易退化、貯藏溫度低于7℃時易受冷害，容易快速失水萎蔫[3-4]。

半透膜的應用已被證明可以提高水果和蔬菜的貯藏壽命，食用涂料可以通過充當溶質、水蒸汽和氣體屏障來保持水果和蔬菜的質量[5]。殼聚糖是由N-乙酰葡糖胺殘基通過β-1,4糖苷鍵連接而成的幾丁質的脫乙酰衍生物，由于其優(yōu)良的安全性、成膜性能和抗菌性，已經(jīng)在食品尤其是果蔬保鮮方面得到了廣泛的應用[6]。但是，單純的殼聚糖成膜其抗菌性等參數(shù)不能滿足大多數(shù)果蔬保鮮的需要。

在殼聚糖涂料中加入多種香精油可以減少營養(yǎng)物質的損失，控制微生物的生長，并且由于精油是緩慢釋放到果蔬表面，從而可以其延長貨架期[7-8]。姜精油是從生姜中提取的揮發(fā)性油分，具有廣譜抑菌效果，對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、真菌和酵母菌都能起到抑制作用，且廣泛應用于果蔬保鮮及抗油脂氧化領域[9]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮甜椒：購于本地農貿市場，挑選色澤、大小均一，外觀完好，無機械傷和成熟度為80%的果實進行試驗。姜油、VC標準品(≥99 %)、美國Sigma公司；殼聚糖(脫乙酰度≥90 %)、上海生工生物工程股份有限公司。其余試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

島津LC20高效液相色譜儀(UV檢測器)、艾本德5804r高速冷凍離心機、WSC-S色差計，上海精密儀器有限公司; T6新世紀紫外分光光度計，普析通用儀器有限公司; GS-IV剪切乳化機，上海格氏麥機電設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 保鮮劑的制備與樣品的處理

稱取 1 g殼聚糖粉末溶解在 100 mL體積分數(shù)為0.5%的乙酸水溶液和 0.75 g甘油混合液中，用磁力攪拌器在室溫下攪拌1 h，使其完全分散，完成后加入0.2 mL吐溫80，然后分別加入0、0.05及0.1 mL姜精油混合，用磁力攪拌器攪拌30 min，使姜油完全混合。最終溶液在20 000 r/min的無菌條件下均質1 min，最后用小刀抹去殘余氣泡后靜置1 h即可使用。

預冷后甜椒分為4組，分別為:(1)CK組，樣品在清水中浸泡 5 min;(2)TR1組，樣品在殼聚糖溶液中浸泡5 min;(3)TR2組，樣品在姜精油含量0.05%(體積分數(shù))保鮮劑中浸泡 5 min；(4)TR3組，樣品在姜精油含量0.1%保鮮劑中浸泡5 min。將處理后的樣品放置在濾網(wǎng)上50 min晾干，用紙巾吸收表面多余溶液。處理后的樣品放入聚乙烯包裝袋中，據(jù)XING等[10]的報道，選取8 ℃作為甜椒的貯藏溫度，定期測量相關指標。

1.3.2 理化指標測定方法

1.3.2.1 失重率的測定

失重率的測定如公式(1)所示：

(1)

式中：m1，貯藏前質量；m2，貯藏后質量。

1.3.2.2 細胞膜透性(cell membrane permeability，CMP)的測定

參考馮雙慶[11]的方法采用相對電導率法測定電導率。

1.3.2.3 VC的測定[12]

采用HPLC-UV法測定甜椒中VC的含量。將25 g甜椒粉末加入含有45 g/L偏磷酸的25 mL溶液中。將混合物攪拌后，在4℃條件下以12 000 r/min離心10 min。樣品經(jīng)0.45 μm微孔膜過濾后注入HPLC。

色譜柱：島津Shim-Pak VP-ODS(250 mm×4.6 mm,5 μm)反相C18；流動相：0.01%的H2SO4溶液，pH 2.6；流速為1.0 mL/min，檢測波長245 nm，固定柱溫25℃；結果以100 g甜椒中VC的mg表示。

1.3.2.4 葉綠素的測定

參考張志良等[13]的方法進行測定，并稍作修改。稱取1g切碎后的甜椒樣品，與5 mL丙酮、石英砂及少量CaCO3共同放入研缽研磨，研磨均勻后倒入離心管，離心15 min(1 000 r/min，4℃)，過濾后倒入25 mL棕色容量瓶，并用無水乙醇定容。取樣品于663 nm和645 nm下測定吸光度。

葉綠素含量計算如公式(2)所示：

總葉綠素含量/[mg·(100 g)-1]

(2)

式中:OD663，663 nm下吸光度；OD645，645 nm下吸光度；V，葉綠素提取液總體積，mL；m，樣品的重量，g。

1.3.2.5 過氧化物酶(peroxidase，POD)的測定

參考曹建康等[14]的方法。5 g甜椒樣品混合10 mL pH 6.8的磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖液(0.2 mol/L，含 2% PVPP)于研缽中冰浴研磨，將勻漿離心25 min(4 ℃，12 000 r/min)量取上清液體積V，并低溫保存。依次加入愈創(chuàng)木酚(25 mmol/L)3 mL、酶液0.5 mL和H2O2溶液(0.5 mol/L)0.2 mL，立即計時開始計時，在470 nm波長下每 30 s記錄1次吸光度。在測定條件下，吸光度變化 0.01個單位定義為1個酶活。

1.3.2.6 丙二醛(malondialdehyde，MDA)的測定

采用硫代巴比妥酸比色法[15]。取4.0 g甜椒果肉組織，加入20 mL、10%的三氯乙酸進行后研磨，然后5 000 r/min離心10 min。取1 mL上清液與3 mL 0.5%(體積分數(shù))硫代巴比妥酸(TBA) 與10%(體積分數(shù))三氯乙酸的混合液共同加入離心管中，在95℃下水浴20 min后快速冷卻，在10 000 r/min離心10 min，澄清沉淀。用含量 0.5%的硫代巴比妥酸溶液做空白對照，用紫外分光光度計在波長為532 nm和 600 nm下測定其吸光度。

計算公式如公式(3)：

(3)

式中：CMDA，樣品中MDA的含量(μ mol/g FW); OD532，532 nm波長下吸光度; OD600，600 nm波長下的吸光度；Vt，總提取液體積，mL;Vr，總反應體積，mL;Vs，含反應的提取液體積,mL;M樣，樣品質量，g。

1.3.2.7 細菌總數(shù)的測定

根據(jù)邢亞閣等[16]的方法，分別從每一個實驗組中取甜椒10 g，加入90 mL的蒸餾水研碎，然后采用10倍稀釋法，取1 mL的稀釋液均勻涂布于PCA培養(yǎng)基上，在37 ℃恒溫培養(yǎng)24 h后計數(shù)。

2 結果與分析

2.1 不同處理方法對甜椒失重率的影響

甜椒在貯藏期容易失水萎蔫后變軟，一方面是由于其內部的空腔結構，另一方面也反映出貯藏期呼吸消耗的程度和水分蒸騰作用的程度[17]。如圖1所示，甜椒在35 d的貯藏期間，各組樣品的質量都有所損耗，且總體呈上升趨勢。其中，CK組的失重率一直保持在較高水平，其次是TR1的甜椒失重率較高，達到0.72%，TR3組為0.39%，TR3組失重率最低是0.24%。但是，各種處理條件下失重率差別不是很大，說明涂膜處理能夠防止水分的散失，抑制果實的呼吸。

圖1 貯藏期間內甜椒失重率的變化Fig.1 Weight loss ratio of sweet pepper in 35 days at 8℃

2.2 不同處理方法對甜椒VC含量的影響

圖2為不同組分樣品在貯藏35 d后VC總含量的變化。甜椒的VC初始含量為92.1 mg/100 g。殼聚糖涂膜時間和貯存時間對VC的保留率有顯著影響。盡管涂層和未涂層樣品的VC在整個貯藏過程中都有所降低，但使用殼聚糖基食用涂層顯著降低了胡椒樣品中VC的損失。貯藏35 d后，TR1、TR2和TR3組的甜椒的VC含量分別為41.3、50.9和74.4 mg/100 g，而CK組的VC初始含量維持在21.7 mg/100 g。因此，殼聚糖-姜精油膜在降低甜椒VC流失方面比其他處理更有效。

圖2 貯藏期間內甜椒VC的變化Fig.2 Vitamin C content of sweet pepper in 35 days at 8℃

2.3 不同處理方法對甜椒葉綠素含量的影響

葉綠素含量能夠有效地反映出甜椒的表皮顏色，從而衡量貯藏效果。由圖3可知，甜椒的葉綠素在整個35 d的貯藏期呈下降趨勢。其中對照組的下降最多達到11.3%，TR3組的甜椒葉綠素含量下降最少，為1.70%。TR3組的葉綠素含量下降與前者相比較高，經(jīng)過殼聚糖處理的實驗組葉綠素含量下降比空白組稍好，但是下降率比TR3組高。結果表明，保鮮劑可以有效地阻止葉綠素的丟失，從而保證甜椒的品質。這可能是由于復合保鮮劑涂膜能夠顯著地降低果實呼吸[18]，從而減少了其消耗分解的葉綠素含量。

圖3 貯藏期間內甜椒葉綠素的變化Fig.3 Chlorophyll content of sweet pepper in 35 days at 8℃

2.4 不同處理方法對甜椒POD含量的影響

POD是植物組織中重要的氧自由基清除酶，為了應對外界環(huán)境壓力，植物通常會增加POD的分泌量[19]。并且，酶活性的降低可能與抵抗損傷的能力降低有關。如圖4所示，隨著貯藏時間的增加，細胞逐漸趨向衰老，機體產生POD酶的能力減弱，活性也逐漸降低。21 d后，超氧陰離子濃度增加過快，且積累量過多，刺激了果實POD酶的產生，所以POD酶含量有所回升，但新產生的酶不足以清除過量的超氧陰離子。TR3組中甜椒中POD活性較高，可能與殼聚糖-姜精油膜的形成有關。并且，XU等[20]報道POD活性的增加有利于甜椒貯藏期間的抗病性。

圖4 貯藏期間內甜椒POD的變化Fig.4 POD content of sweet pepper in 35 days at 8℃

2.5 不同處理方法對甜椒MDA與CMP的影響

MDA是脂質過氧化產物，常被用作細胞氧化損傷的一項指標[21]。如圖5所示，MDA含量持續(xù)增加，在對照和處理后的甜椒果實貯藏8 ℃時，涂膜包覆處理對甜椒MDA的增加均有顯著的延緩作用。貯藏結束時，殼聚糖-姜精油處理的樣品油的MDA含量為0.49%，低于其他3組樣品。

通過測定樣品電導率來評價細胞膜在貯存過程中的滲透性變化，可以間接地反映樣品由不良環(huán)境和組織衰老引起的細胞膜損傷程度[22-23]。圖6顯示甜椒果實初始電導率為10.1%，隨著貯藏時間的延長，電導率逐漸增加。貯存結束時TR3和CK樣品的電導率分別為18.3%和48.8%。這些結果表明，作為膜完整性指標的膜滲透性在貯存過程中逐漸增加。但殼聚糖-姜精油處理后的果實MDA含量和電導率明顯低于CK，表明保持了較高的膜完整性。

圖5 貯藏期間內甜椒MDA的變化Fig.5 MDA content of sweet pepper in 35 days at 8℃

圖6 貯藏期間內甜椒電導率的變化Fig.6 Electric conductivity of sweet pepper in 35 days at 8℃

2.6 不同處理方法對甜椒細菌總數(shù)的影響

微生物的生長是果蔬腐敗變質的主要原因之一，因此微生物的總量是果蔬保鮮的重要指標。不同處理條件下甜椒中微生物總量的變化情況如圖7所示。通過實驗發(fā)現(xiàn)，8℃貯藏條件下，甜椒微生物總量呈上升狀態(tài)，其中以CK組和TR1組最為明顯，TR2和TR3組在上升的過程中相對平緩，貯藏結束后細菌總數(shù)較少。姜精油成分可以有效地抑制微生物的繁殖，延長甜椒貨架期。

圖7 貯藏期間內甜椒菌落總數(shù)的變化Fig.7 Total plate count of sweet pepper in 35 days at 8℃

3 結論

經(jīng)8℃貯藏35 d后，經(jīng)殼聚糖混合0.1%體積分數(shù)的姜精油處理的甜椒樣品各項生理指標較好，感官可接受性較好，是提高甜椒貯藏品質的一種良好的處理方法。用殼聚糖-姜精油包覆法誘導植物體內防御酶POD的產生，減少VC的損失，保持了葉綠素的含量，抑制了微生物的繁殖。并且，貯藏期間，涂膜處理后的甜椒樣品電導率和MDA含量均有所增加，但仍低于對照組。綜上，表明殼聚糖姜精油包覆層在甜椒貯藏和銷售中具有一定的商業(yè)應用價值，為新型保鮮劑的應用推廣提供參考。