月桂酰精氨酸乙酯鹽酸鹽復(fù)配保鮮劑對青椒保鮮效果的影響

李 陽，鄧伶俐，徐曉卉，馮鳳琴,*

（1.浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院，浙江 杭州 310058；2.湖北民族大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，湖北 恩施 445000；3.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122）

青椒是中國主要消費的第二大類蔬菜[1]，含有豐富的VC及抗氧化活性物質(zhì)，對保證人體健康有著重要作用[2-3]。目前青椒保藏最常用的方法是低溫貯藏[4]，但青椒屬于冷敏性果蔬，低溫條件下易發(fā)生冷害導(dǎo)致其果實品質(zhì)的下降，且低溫貯藏對低溫設(shè)備及貯藏空間的要求較高，因此亟需探索其他高效青椒保鮮技術(shù)。近年來，保鮮劑浸泡法因保鮮效果顯著、適用性廣泛等特點而受到廣泛關(guān)注，被運用于青椒保鮮[5-6]。張曉敏等[7]將1-甲基環(huán)丙烯與二氧化氯結(jié)合浸泡青椒后，發(fā)現(xiàn)該方法能有效保持青椒的品質(zhì)，延緩青椒的采后生理變化，抑制青椒腐爛，延緩葉綠素?fù)p失等。

月桂酰精氨酸乙酯鹽酸鹽（Nα-lauroyl-L-arginate ethylester，LAE）是一種陽離子型表面活性劑，對多種食源性病原菌有較高的抑制活性[8]。LAE對人體和環(huán)境都有很高的安全性[9]，2005年，LAE于被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)為GRAS（一般公認(rèn)安全）類食品添加劑。目前，已有研究者將LAE應(yīng)用于乳制品、肉制品的相關(guān)防腐保鮮研究[10-12]，但較少見將LAE應(yīng)用于果蔬保鮮方面的報道。

LAE水溶性強，與其他水溶性防腐劑聯(lián)用能達到較好的抑菌效果[13-15]，目前LAE售價較為昂貴，與其他防腐劑復(fù)配可以降低LAE用量和成本。本研究根據(jù)GB 2760—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》[16]篩選得到能在果蔬上使用的防腐劑——穩(wěn)定態(tài)二氧化氯，并基于文獻[17]和前期實驗結(jié)果[18]，將與LAE有協(xié)同抑菌作用的水溶性防腐劑尼泊金甲酯鈉復(fù)配。同時，由于青椒表面有一層臘質(zhì)，水溶性的防腐劑不易附著，考慮將殼聚糖[19-20]作為成膜劑進行復(fù)配。殼聚糖是一種安全性高、生物相容性好、成膜性強的多糖，近年來將其作為可食性膜應(yīng)用于食品防腐保鮮領(lǐng)域已成為研究的熱點[21-22]。

本實驗將LAE與尼泊金甲酯鈉進行復(fù)配，并以殼聚糖為成膜劑，得到用于青椒防腐保鮮的最優(yōu)配方，同時測定貯藏期間該配方對青椒好果率、腐爛指數(shù)、質(zhì)量損失率、硬度、抗壞血酸及葉綠素含量的影響，探究最優(yōu)復(fù)配配方對青椒防腐保鮮的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘洛椒一號’青椒（Capsicum annuum var. grossum）購于余杭南兜莊蔬菜批發(fā)市場，選擇新鮮、大小均勻、無機械損傷及病害的果實用于實驗。

LAE（純度96.48%） 北京華威銳科化工有限公司；尼泊金甲酯鈉（食品級，純度99%） 綠森化工有限公司；殼聚糖（食品級，脫乙酰度不小于95%，黏度為20.0 mPa·s） 銳高生物科技有限公司；穩(wěn)定態(tài)二氧化氯（食品級，有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥2%） 天津張大科技發(fā)展有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TA-XT2i質(zhì)構(gòu)分析儀 英國Stable Micro Systems公司；BSA224S分析天平 賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；2WP-A1230恒溫恒濕箱 上海智誠儀器公司；SP-756紫外-可見分光光度計 上海光譜儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 防腐保鮮劑對青椒的處理

采用浸泡法[23]將新鮮青椒分級清洗，在體積分?jǐn)?shù)1%的NaClO溶液中浸泡1 min。將晾干后的果蔬在各質(zhì)量濃度的殼聚糖、LAE、尼泊金甲酯鈉和優(yōu)化得到的復(fù)配防腐劑溶液中浸泡10 min，晾干。將果蔬裝入聚乙烯袋中敞口放置，25 ℃、相對濕度80%貯藏一定時間后進行測定[4]。以去離子水為空白對照，以經(jīng)活化并稀釋100 倍的穩(wěn)定態(tài)二氧化氯溶液（100 μg/mL）作為陽性對照。每個處理3 次重復(fù)，每次處理包含30 個果實。

1.3.2 防腐效果評價

防腐劑的防腐效果通過好果率和腐爛指數(shù)來表征[24]。其中好果率表示沒有發(fā)生任何腐爛的果實所占比率，是最能直接反映果蔬貯藏期品質(zhì)的指標(biāo)[25]，具體按式（1）計算。腐爛指數(shù)能表征果實在貯藏過程中腐爛的程度，加入該指標(biāo)可以更加客觀地反映防腐劑控制病斑的效果，腐爛分級標(biāo)準(zhǔn)：0級，無腐爛；1級，0＜腐爛面積比例≤25%；2級，25%＜腐爛面積比例≤50%；3級，50%＜腐爛面積比例≤75%；4級，75%＜腐爛面積比例≤100%。腐爛指數(shù)具體按式（2）計算。

1.3.3 品質(zhì)測定

質(zhì)量損失率的測定采用稱質(zhì)量法，按式（3）計算。

式中：m0、mt分別表示貯藏前、貯藏t時間后的質(zhì)量/g。

硬度測定參考Irfan等[26]的方法，采用TA-XT2i物性儀穿刺法測定青椒中間部位的硬度，每個青椒中部等間距取3 個點各測一次。測定的參數(shù)分別為：P5探頭，觸發(fā)為5 g，測定前速率為5 mm/s，測定速率為2 mm/s，測定后速率為5 mm/s，測定深度為10 mm，硬度用最大穿刺力表示。

抗壞血酸含量的測定采用GB/T 5009.86—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中抗壞血酸的測定》中的2,6-二氯靛酚滴定法[27]，結(jié)果以鮮質(zhì)量計。

葉綠素含量的測定采用分光光度計法[28]，結(jié)果以鮮質(zhì)量計。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

實驗數(shù)據(jù)均為3 次獨立實驗的平均值，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，使用SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)分析（單因素方差分析、Tukey法），P＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 成膜劑最適質(zhì)量濃度的確定

圖1 不同質(zhì)量濃度的殼聚糖對青椒好果率和腐爛指數(shù)的影響Fig. 1 Effect of chitosan concentration on percent marketable fruit and decay index of green bell pepper

將新鮮青椒經(jīng)不同質(zhì)量濃度的殼聚糖浸泡，在25 ℃下貯藏15 d后好果率和腐爛指數(shù)如圖1所示。殼聚糖質(zhì)量濃度從0增加到5 mg/mL時，好果率顯著升高，腐爛指數(shù)顯著降低（P＜0.05）。殼聚糖質(zhì)量濃度為10 mg/mL時，青椒好果率達到68.7%，腐爛指數(shù)為26.3%。殼聚糖質(zhì)量濃度大于10 mg/mL后，防腐效果變化不顯著（P＞0.05）。因此，選擇質(zhì)量濃度為10 mg/mL的殼聚糖作為后續(xù)配方中的成膜劑。

Raymond[20]將青椒用不同質(zhì)量濃度殼聚糖處理，發(fā)現(xiàn)經(jīng)殼聚糖處理的樣品品質(zhì)明顯優(yōu)于未經(jīng)殼聚糖處理的空白樣品，一定范圍內(nèi)隨著殼聚糖質(zhì)量濃度的升高，樣品的菌落總數(shù)、呼吸強度及電解質(zhì)滲透率均呈下降趨勢，這一結(jié)果與本研究得到的趨勢吻合。殼聚糖作為成膜劑不僅能為LAE等防腐劑用于青椒保鮮提供較好的附著效果，其自身也能發(fā)揮一定的防腐保鮮效果。

2.2 不同質(zhì)量濃度LAE及尼泊金甲酯鈉對青椒腐爛情況的影響

圖2A為殼聚糖質(zhì)量濃度為10 mg/mL時，不同質(zhì)量濃度LAE及陽性對照（穩(wěn)定態(tài)二氧化氯）對青椒貯藏15 d時的腐爛情況的影響。與空白對照組（去離子水）相比，200 μg/mL的LAE就能使青椒好果率顯著提高，腐爛指數(shù)顯著降低（P＜0.05）。當(dāng)LAE質(zhì)量濃度升高至800 μg/mL時，LAE的防腐效果與穩(wěn)定態(tài)二氧化氯無顯著性差異（P＞0.05），此時，好果率達到90.3%，腐爛指數(shù)為7.3%。隨著LAE質(zhì)量濃度進一步提高，腐爛指數(shù)和好果率都沒有顯著性變化（P＞0.05）。因此，對青椒進行浸泡時，要達到陽性對照的防腐效果，LAE單獨使用時的最適質(zhì)量濃度為800 μg/mL。此質(zhì)量濃度低于實驗室前期研究的LAE在金桔[29]上單獨使用時的最適質(zhì)量濃度，說明LAE對青椒上主要的腐敗菌胡蘿卜軟腐病堅固桿菌（Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum）[30]的抑菌活性可能高于其對金桔上腐敗菌意大利青霉（Penicillium italicum）和指狀青霉（Penicillium digitatum）[23,31]的抑菌活性。該應(yīng)用結(jié)果也與本實驗室前期關(guān)于LAE對腐敗菌的抑菌活性研究結(jié)果一致，LAE對青椒上的胡蘿卜軟腐病堅固桿菌的最低抑制質(zhì)量濃度25 μg/mL小于其對金桔上的兩種青霉的最低抑制質(zhì)量濃度400 μg/mL[18]。

圖2B為殼聚糖質(zhì)量濃度10 mg/mL時，尼泊金甲酯鈉質(zhì)量濃度變化對25 ℃下貯藏15 d的青椒好果率和腐爛指數(shù)的影響。當(dāng)尼泊金甲酯鈉質(zhì)量濃度升高到1 500 μg/mL及2 000 μg/mL時，好果率和腐爛指數(shù)分別與空白對照相比有顯著差異（P＜0.05）。而要使好果率和腐爛指數(shù)與陽性對照間無顯著差異（P＞0.05），單獨使用尼泊金甲酯鈉時的質(zhì)量濃度分別需要達到2 000 μg/mL和2 500 μg/mL。

圖2 不同質(zhì)量濃度LAE（A）及尼泊金甲酯鈉（B）對青椒好果率和腐爛指數(shù)的影響Fig. 2 Effect of LAE (A) and sodium methylparaben (B) concentration on percent marketable fruit and decay index of green bell pepper

綜合比較圖2A、B發(fā)現(xiàn)，與LAE相比，要達到相當(dāng)?shù)姆栏Ч麜r，尼泊金甲酯鈉的使用質(zhì)量濃度更高。綜合比較圖1和圖2發(fā)現(xiàn)，將防腐劑LAE/尼泊金甲酯鈉與成膜劑殼聚糖進行復(fù)配使用時，其防腐保鮮效果明顯優(yōu)于僅使用成膜劑時的效果。

2.3 復(fù)配配方的篩選

控制殼聚糖質(zhì)量濃度為10 mg/mL、防腐劑（LAE+尼泊金甲酯鈉）總質(zhì)量濃度為800 μg/mL時，研究LAE的質(zhì)量濃度變化對青椒好果率和腐爛指數(shù)的影響，結(jié)果如表1所示。當(dāng)LAE質(zhì)量濃度在700～800 μg/mL時，好果率與腐爛指數(shù)和陽性對照無顯著性差異（P＞0.05）。若繼續(xù)提高尼泊金甲酯鈉的取代用量，其防腐效果有所下降。LAE質(zhì)量濃度降至600 μg/mL后，好果率下降至79.3%，腐爛指數(shù)上升明顯，均與陽性對照有顯著性差異（P＜0.05），沒有達到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。因此，在能達到與陽性對照的防腐效果無顯著性差異的前提下，優(yōu)化得到的最優(yōu)組合配方為：LAE質(zhì)量濃度700 μg/mL、尼泊金甲酯鈉質(zhì)量濃度100 μg/mL、殼聚糖質(zhì)量濃度10 mg/mL。

表1 LAE與尼泊金甲酯鈉不同質(zhì)量濃度組合對青椒好果率和腐爛指數(shù)的影響Table 1 Effect of LAE and sodium methylparaben concentration on percent marketable fruit and decay index of green bell pepper

2.4 最優(yōu)配方對貯藏期青椒腐爛情況的影響

圖3 青椒在貯藏過程中好果率（A）和腐爛指數(shù)（B）的變化Fig. 3 Changes in percent marketable fruit (A) and decay index (B) of green bell pepper during storage

將新鮮青椒經(jīng)上述最優(yōu)配方處理后于25 ℃下貯藏15 d，每3 d測定好果率和腐爛指數(shù)，對其防腐效果進行實效驗證，結(jié)果如圖3所示。在整個貯藏過程中，與空白對照相比，經(jīng)最優(yōu)配方處理的青椒好果率顯著升高（除3 d外），腐爛指數(shù)顯著降低（P＜0.05）。到貯藏末期第15天時，與空白對照相比，該配方將青椒的好果率從60.3%提高到90.7%，將腐爛指數(shù)從32.3%降低至8.7%，防腐效果明顯。與陽性對照穩(wěn)定態(tài)二氧化氯相比，最優(yōu)配方的好果率和腐爛指數(shù)均與之無顯著性差異（P＞0.05），說明優(yōu)化得到的最優(yōu)配方能達到與市售現(xiàn)有防腐劑一致的保鮮效果。

2.5 最優(yōu)配方對貯藏期青椒質(zhì)量損失率及硬度的影響

圖4 青椒在貯藏過程中質(zhì)量損失率（A）及硬度（B）的變化Fig. 4 Changes in percent mass loss rate (A) and firmness (B) of green bell pepper during storage

將青椒經(jīng)最優(yōu)配方處理后于25 ℃下貯藏15 d，每3 d測定一次質(zhì)量損失率及硬度。從圖4A、B可知，在整個貯藏期間，最優(yōu)配方與空白對照、陽性對照的質(zhì)量損失率及硬度之間基本上無顯著性差異（P＞0.05）。果蔬質(zhì)量損失主要由蒸騰失水和呼吸消耗引起，主要表現(xiàn)為水分的散失[32]，通過在果蔬表面涂膜來降低質(zhì)量損失率是現(xiàn)在較常用的手段[33]。由圖4A可知，該最優(yōu)配方并未表現(xiàn)出出色的保水能力。有文獻表明，殼聚糖的保水能力與其分子質(zhì)量、結(jié)構(gòu)特性都有關(guān)系，經(jīng)過電子束輻照處理后小分子質(zhì)量的殼聚糖有更好的保水性能[34]。因此要使復(fù)配防腐劑達到全面的保鮮效果，可能還需要對殼聚糖進一步篩選和改性[35]。

果實硬度主要受果實中果膠水解酶和代謝活動強弱的影響，果蔬硬度隨著果蔬的成熟和衰老逐漸降低[36]。由圖4B可知，該最優(yōu)配方并未表現(xiàn)出有效延緩青椒硬度下降的作用。因此需要進一步研究LAE的抑菌機理，明確LAE對病原菌侵染青椒的實際抑制作用，減緩青椒細(xì)胞壁纖維素和半纖維素的降解。

2.6 最優(yōu)配方對貯藏期青椒中抗壞血酸及葉綠素含量的影響

圖5 青椒在貯藏過程中抗壞血酸（A）及葉綠素（B）含量的變化Fig. 5 Changes in the contents of ascorbic acid (A) and chlorophyll (B)in green bell pepper during storage

將青椒經(jīng)最優(yōu)配方處理后于25 ℃下貯藏15 d，每3 d測定一次抗壞血酸含量及葉綠素含量。青椒中的抗壞血酸很豐富，但在貯藏期間性質(zhì)不穩(wěn)定，易氧化分解，抗壞血酸含量的變化能客觀反映青椒新鮮度的變化[37]。本研究中采用的青椒的初始抗壞血酸含量為95.53 mg/100 g。從圖5A可以發(fā)現(xiàn)，在貯藏的前6 d，經(jīng)最優(yōu)配方處理后的抗壞血酸含量與空白對照并沒有顯著性差異（P＞0.05），此時，陽性對照也沒有延緩抗壞血酸含量下降的作用。從第9天開始到貯藏末期，最優(yōu)配方處理組的抗壞血酸含量均顯著高于空白對照（P＜0.05），且與陽性對照無顯著性差異（P＞0.05）。以上結(jié)果表明，最優(yōu)配方對青椒抗壞血酸含量的下降有顯著延緩作用（P＜0.05），將貯藏15 d的損失率從44.1%（空白對照組）降低至28.5%。

青椒中葉綠素豐富，但是離體器官中的葉綠素很不穩(wěn)定，對光、熱都敏感。青椒采摘后，隨著貯藏時間的延長，青椒內(nèi)部葉綠素在相關(guān)酶的作用下逐漸分解含量下降，葉綠素含量能反映青椒在貯藏過程中的新鮮程度[38]。本研究中采用的青椒的初始葉綠素含量為11.05 mg/100 g。從圖5B中可以看出，從第6天開始，最優(yōu)配方處理組的葉綠素含量顯著高于空白對照組（P＜0.05），整個貯藏過程中，最優(yōu)配方組葉綠素含量的損失率為31.4%，與空白對照組（45.8%）相比降低。而陽性對照的葉綠素含量與空白對照組在整個貯藏過程中并無顯著性差異（P＞0.05）。杜金華等[39]的研究結(jié)果表明，20 mg/L的二氧化氯氣體直接處理青椒，會對葉綠素造成一定的破壞。這也說明，在維持葉綠素含量方面，本研究篩選優(yōu)化得到的最優(yōu)配方優(yōu)于部分含氯保鮮劑。

3 結(jié) 論

將LAE與尼泊金甲酯鈉復(fù)配，并以殼聚糖為成膜劑，篩選優(yōu)化得到最優(yōu)復(fù)配配方為：LAE質(zhì)量濃度700 μg/mL、尼泊金甲酯鈉質(zhì)量濃度100 μg/mL、殼聚糖質(zhì)量濃度10 mg/mL。實效驗證表明，與空白對照相比，該最優(yōu)復(fù)配配方能在貯藏期內(nèi)將青椒的好果率從60.3%提高到90.7%，將腐爛指數(shù)從32.3%降低至8.7%，防腐效果明顯。同時，該復(fù)配配方也有效延緩了貯藏期內(nèi)青椒抗壞血酸及葉綠素含量的下降，將抗壞血酸含量損失率從44.1%降低至28.5%，將葉綠素?fù)p失率從45.8%降低至31.4%，有效保證了貯藏期內(nèi)青椒的營養(yǎng)品質(zhì)，對青椒有較好的綜合保鮮效果。