馬來海松酸聚乙二醇檸檬酸酯對椪柑的保鮮性能

許嘉琍，姚姝鳳，高宏,2，張海波,2，商士斌*

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所,生物質(zhì)化學(xué)利用國家工程實驗室,國家林業(yè)和草原局林產(chǎn)化學(xué)工程重點開放性實驗室,南京 210042；2.中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)新技術(shù)研究所，北京 100091)

柑橘作為世界產(chǎn)量最大的水果，在我國的栽培面積和產(chǎn)量均居世界第一位，且富含蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、有機酸和VC等，受到人們的喜愛。然而柑橘在采后貯藏運輸過程中極易遭受生理病害和機械損傷，致其腐敗加快，造成較大的經(jīng)濟損失。因此為了延長柑橘的貨架期，提高其價值，對其進行保鮮顯得尤為重要。涂膜保鮮是柑橘保鮮應(yīng)用較為廣泛的一種，其在果蔬表面形成一層透明膜并有效地抑制果實呼吸強度、減少果皮蒸騰作用、減少水分蒸發(fā)，進而達到保鮮效果[1-2]。隨著消費者環(huán)境保護意識日益增強，開發(fā)高效且無毒的涂膜保鮮劑，已經(jīng)成為柑橘保鮮研究與開發(fā)的熱點[3]。

松香作為一種重要的生物質(zhì)資源，具有來源廣泛、安全無毒等特性，被譽為“長在樹上的石油”[4]。通過利用松香酸中的共軛雙鍵引入親水基團并適度酯化制備的改性松香樹脂，其水溶性及成膜性得到一定的改善。將其應(yīng)用于水果保鮮是近年來的研究熱點，且優(yōu)良效果也已初露端倪[5-6]。

椪柑是柑橘中的常見品種，有“橘中之王”之稱。筆者以椪柑為研究對象，將馬來海松酸聚乙二醇檸檬酸酯(MRPC)配成不同質(zhì)量分數(shù)的保鮮劑，以涂膜形式用于椪柑保鮮，研究其對椪柑采后生理變化的影響及保鮮效果，從而拓展松香在果蔬保鮮方面的應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與處理

椪柑(購于蘇州)，選取成熟度均勻、大小均一、無病害霉變及機械損傷的椪柑為試驗對象。MRPC，實驗室自制。

氫氧化鉀、檸檬酸、油酸、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、過氧化氫、愈創(chuàng)木酚、核黃素、氮藍四唑、乙二胺四乙酸二鈉、聚乙烯吡咯烷酮，均為分析純；抗壞血酸、沒食子酸，均為標(biāo)準(zhǔn)品；市售保鮮劑果蠟(嗎啉脂肪酸鹽)，武漢遠程共創(chuàng)科技有限公司。

1.2 主要儀器與設(shè)備

質(zhì)構(gòu)儀TMS-PRO，美國FTC公司；數(shù)顯糖度計PAL-1，日本ATAGO公司；紫外分光光度計TU-1810，北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；冷凍離心機TGL-16M，湖南湘儀實驗儀器開發(fā)有限公司；掃描電子顯微鏡3400-I，日本日立公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 果實采后處理方法

將椪柑進行如下處理：

清水組(CK)：僅對果實用清水處理。室溫下貯藏至42 d，每6 d測定一次相關(guān)指標(biāo)。

涂膜處理組：a)MRPC組，將MRPC與氫氧化鉀、油酸、山梨酸鉀按照一定的比例配制成不同質(zhì)量分數(shù)(5%，10%和15%)的保鮮液。用海綿擦在椪柑上均勻涂抹，晾干；b)果蠟組，將市售保鮮劑(果蠟)用海綿擦在椪柑上均勻涂抹，晾干。每6 d測定一次相關(guān)指標(biāo)，共測42 d。每次取樣后，一部分進行質(zhì)量損失率、硬度及可溶性固形物的測定；另一部分果皮剝盡，將果肉用液氮速凍，于-75 ℃保存，用于酶活的測定。

1.3.2 測定指標(biāo)與方法

質(zhì)量損失率的測定：從每組樣中取6個椪柑作為樣品，每6 d對椪柑進行稱量，并按以下公式進行計算：

硬度的測定：采用質(zhì)構(gòu)儀進行測定。選用直徑2 mm的不銹鋼探頭、25 N的感應(yīng)元，在穿刺模式下，以30 mm/s的速度穿刺10 mm，回程距離75 mm。每組6個果實，每個果實測3個點，單位為N。

可溶性固形物含量的測定：每組6個果實，榨出果汁后，糖度計測定取平均值，單位為%。

超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定：參照Chance等[7]的方法。具體操作如下：稱取2.5 g凍樣溶于5 mL磷酸緩沖液(pH 7.8)中，4 ℃、1 200 r/min離心30 min，上清液為酶提取液，低溫保存?zhèn)溆谩Ｔ?支指形玻璃管中依序加入pH 7.8磷酸緩沖液、氮藍四唑溶液、蛋氨酸溶液、酶提取液(其中兩只對照管中以緩沖液代替酶提取液)、EDTA-Na2溶液和核黃素溶液?；靹蚝螅瑢⒁恢φ展苤糜诎堤?，其他各管于4 000 lx燈光下反應(yīng)15 min后立即取出，并于暗處終止反應(yīng)。以不照光管做空白參比，于560 nm處分別測定其他各管的吸光度值。

過氧化物酶(POD)活性的測定：參照Chen等[8]的方法。具體操作如下：稱取2.5 g凍樣溶于5 mL磷酸緩沖液(pH 5.5)中，4 ℃、1 200 r/min離心30 min，上清液為酶提取液，低溫保存?zhèn)溆?。在試管中加入愈?chuàng)木酚溶液和酶提取液，再加入H2O2迅速混合開始反應(yīng)，立即計時。以蒸餾水為空白參比，在反應(yīng)15 s時開始記錄反應(yīng)體系在波長470 nm處吸光度值，記為初始值，然后每隔1 min記錄1次，連續(xù)記錄6個數(shù)據(jù)。重復(fù)3次。

過氧化氫酶(CAT)活性的測定：參照孫雯等[9]的方法。具體操作如下：稱取2.5 g椪柑凍樣溶于5 mL磷酸緩沖液(pH 7.0)中，4 ℃、1 200 r/min離心30 min，上清液為酶提取液，低溫保存?zhèn)溆?。酶促反?yīng)體系由H2O2和酶提取液組成。以蒸餾水為空白參比，在反應(yīng)15 s時開始記錄反應(yīng)體系在波長240 nm處吸光度值，作為初始值，然后每隔30 s記錄1次，連續(xù)獲取6個數(shù)據(jù)。重復(fù)3次。

1.3.3 果皮的表面微觀形貌測定

切下面積適當(dāng)?shù)臈崭坦?，凍干后表面噴金，采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀測果皮表面的微觀形貌。

1.3.4 數(shù)據(jù)分析

試驗結(jié)果采用SPSS 20.0進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 MRPC毒性檢測

經(jīng)廣東華輕質(zhì)量檢測服務(wù)中心有限公司檢測，MRPC中鉛、汞、砷及鎘的含量均符合GB 29987—2014《食品添加劑膠基及其配料》的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)GB 4789.1—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗總則》，MRPC中耐熱大腸菌群、金黃色葡萄球菌及銅綠假單胞菌均未被檢出。經(jīng)寧波海關(guān)技術(shù)中心檢測，MRPC急性經(jīng)口毒性為LD50>5 000 mg/kg，根據(jù)GB 15193.3—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)急性經(jīng)口毒性實驗》，屬實際無毒級。

2.2 不同質(zhì)量分數(shù)MRPC處理對椪柑貯藏期間質(zhì)量損失率的影響

果蔬采后的損耗包括自然損耗和腐爛損耗兩部分，自然損耗又包括由呼吸代謝引起的干物質(zhì)的損耗和由蒸騰及呼吸作用引起的水分散失。由失水導(dǎo)致的質(zhì)量損失約占自然損耗的75%～90%，減少果蔬在貯藏過程中的水分流失顯得非常重要[10]。

不同質(zhì)量分數(shù)的MRPC涂膜處理對椪柑質(zhì)量損失率的影響見圖1，外觀形態(tài)的變化見圖2。由圖1可知，在整個貯藏期間涂膜處理組質(zhì)量損失率顯著低于CK組。第14天之前涂膜處理組質(zhì)量損失率與CK組相比差異并不顯著，但貯藏第14天開始，CK組椪柑質(zhì)量損失率明顯比涂膜組大，并且隨著MRPC保鮮劑質(zhì)量分數(shù)的增加，質(zhì)量損失率呈上升的趨勢，這可能是因為保鮮劑含量越大，吸濕性越強，導(dǎo)致果實腐爛速度過快。貯藏第42天，CK組質(zhì)量損失率從0%增加到16.60%，明顯高于所有涂膜處理組，且此時CK組椪柑已出現(xiàn)表皮皺縮的情況(圖2)。這表明MRPC和果蠟涂膜均能有效減少椪柑的水分散失，且果蠟涂膜更能較好地保持椪柑水分。

圖1 椪柑質(zhì)量損失率隨時間的變化Fig. 1 Changes in weight loss of ponkan during storage

圖2 椪柑外觀形態(tài)隨時間的變化Fig. 2 Changes in apperance of ponkan during storage

2.3 不同質(zhì)量分數(shù)MRPC處理對椪柑貯藏期間硬度的影響

硬度是影響果蔬質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。在水果采后貯藏期間，果實軟化是十分常見的現(xiàn)象。研究表明，多種細胞壁水解酶協(xié)同作用下的果膠物質(zhì)降解和交聯(lián)能力下降是導(dǎo)致果實軟化的重要原因[11]，且在果實失水嚴重的情況下，果肉會因干癟而造成果實硬度增大[12]。

椪柑硬度隨時間的變化見圖3。由圖3可知，隨著貯藏時間的延長，椪柑硬度先降低后增大。在第7 天時，CK組椪柑硬度急劇下降，與涂膜處理組均有顯著差異(P<0.05)，而涂膜組下降緩慢；貯藏7 d之后，CK組和涂膜處理組的椪柑硬度下降均較為緩慢；貯藏時間達到35 d時，CK組樣因為嚴重失水而導(dǎo)致硬度急劇增加，10%和15% MRPC處理的椪柑硬度也略微增大，但與CK組相比，幅度較小，5%MRPC處理的椪柑硬度在42 d時才增大，這說明涂膜處理可抑制椪柑在貯藏期間硬度的變化。

圖3 椪柑硬度隨時間的變化Fig. 3 Changes in hardness of ponkan during storage

2.4 不同質(zhì)量分數(shù)MRPC處理對椪柑貯藏期間可溶性固形物含量的影響

可溶性固形物主要成分是糖類，隨著椪柑貯藏時間的增加，成熟度增加，糖分不斷積累[13]，且可溶性固形物含量變化幅度越小，貯藏期越長。MRPC涂膜處理對椪柑可溶性固形物含量的影響見圖4。由圖4可知，在貯藏期間，CK組椪柑可溶性固形物含量呈先上升后下降的趨勢，于貯藏35 d達到峰值11.48%，且顯著高于MRPC涂膜處理組(P<0.05)，與果蠟組無明顯差異(P>0.05)；當(dāng)貯藏時間達到35 d時，CK組樣品的可溶性固形物含量開始下降，而不同涂膜處理組果實的可溶性固形物含量隨著貯藏時間的延長均緩慢增長，說明涂膜能有效地抑制椪柑可溶性固形物的增長，延緩其成熟，從而延長其貨架期，且5%MRPC涂膜處理效果顯著優(yōu)于果蠟處理(P<0.05)。

圖4 椪柑可溶性固形物含量隨時間的變化Fig. 4 Changes in soluble solid content of ponkan during storage

2.5 不同質(zhì)量分數(shù)MRPC處理對椪柑貯藏期間SOD活性的影響

MRPC涂膜處理對椪柑SOD酶活的影響見表1。由表1可知，在椪柑貯藏期間，CK組、5%和10%MRPC處理組SOD活性呈先上升后下降的趨勢，且5%和10%MRPC處理組椪柑SOD活性顯著高于CK組(P<0.05)；15%MRPC和果蠟涂膜處理組SOD活性呈緩慢上升的趨勢，在貯藏前期與CK組無顯著差異(P>0.05)，但在貯藏后期SOD活性明顯高于CK組。這表明，涂膜能夠較好地保持SOD的活性，減緩SOD活性降低，保持細胞內(nèi)有較高的活性氧清除能力，從而抑制活性氧積累，減輕膜脂過氧化作用，保持了細胞膜結(jié)構(gòu)的完整性[15]。

表1 椪柑SOD酶活隨時間的變化Table 1 Changes in superoxide dismutase activity of ponkan during storage U/g

2.6 不同質(zhì)量分數(shù)MRPC處理對椪柑貯藏期間POD活性的影響

POD是常見于果蔬體內(nèi)的一種重要的酶，與果蔬的許多生理過程和生化代謝過程密切相關(guān)。POD能夠清除活性氧自由基，減少其對細胞膜的傷害，對椪柑起到一定的保護作用[16]。

MRPC涂膜處理對椪柑POD酶活的影響見表2。由表2可知，椪柑果實的POD活性在貯藏期間整體呈先上升后下降的趨勢，CK組、5%和10%MRPC涂膜處理組POD活性在貯藏7 d時達到最大值，分別為1.34，2.04和4.52 U/g，且5%和10%MRPC涂膜處理組POD活性顯著高于CK組(P<0.05)；15%MRPC和果蠟涂膜處理組在第21天時達到最大值，分別為2.07和2.41 U/g，有效推遲了峰值的出現(xiàn)，且顯著高于CK組(P<0.05)。

表2 椪柑POD酶活隨時間的變化Table 2 Changes in peroxidase activity of ponkan during storage U/g

2.7 不同質(zhì)量分數(shù)MRPC處理對椪柑貯藏期間CAT活性的影響

CAT屬于血紅蛋白酶，能催化植物體內(nèi)積累得到過氧化氫分解為水和分子氧，從而減少H2O2對果蔬組織可能造成的氧化傷害[17]。

MRPC涂膜處理對椪柑CAT酶活的影響見表3。由表3可知，在椪柑貯藏過程中，CAT酶活呈先上升后下降的趨勢。貯藏至21 d時，CK組、10%和15%MRPC和果蠟涂膜處理組均出現(xiàn)酶活最高峰，貯藏至42 d時，CK組椪柑酶活為0.74 U/g,而10%和15%MRPC及果蠟涂膜處理組酶活分別為1.28，1.33和0.96 U/g，顯著高于CK組(P<0.05)，且10%和15%MRPC處理組椪柑CAT活性均顯著高于果蠟組(P<0.05)；5%MRPC涂膜處理組椪柑在35 d時出現(xiàn)酶活最高峰，在貯藏至42 d時，酶活降至1.40 U/g，顯著高于CK組及果蠟組(P<0.05)。不同濃度MRPC涂膜處理組在貯藏后期酶活性差異不顯著(P>0.05)，卻顯著高于CK組(P<0.05)，說明MRPC涂膜有效地保持了較高的CAT酶活性，從而減輕了自由基對果肉組織的傷害。

表3 椪柑CAT酶活隨時間的變化Table 3 Changes in catalase activity of ponkan during storage U/g

圖5 椪柑果皮表面微觀形態(tài)Fig. 5 SEM images of ponkan with different treatments during storage

2.8 椪柑果皮表面微觀形貌

不同質(zhì)量分數(shù)MRPC處理和CK組椪柑的果皮表面微觀形貌見圖5。椪柑表皮的氣孔是果實與外界環(huán)境進行氣體交換以及果實蒸騰作用的途徑，也是微生物的侵入位點[18]。圖中顯示CK組椪柑的果皮表面有較為明顯的氣孔存在，且表面較皺；而涂膜處理組椪柑的表面較為平滑且無明顯氣孔。這表明不同質(zhì)量分數(shù)的MRPC涂膜均可抑制果實的蒸騰作用，阻止外界微生物侵入，同時能夠維持椪柑自身的代謝活動，延緩其成熟速度，從而達到貯藏保鮮的效果。這與秦海容等[19]的研究結(jié)果一致。

3 結(jié) 論

1)MRPC的重金屬含量合格，耐熱大腸菌群、金黃色葡萄球菌及銅綠假單胞菌均未被檢出；急性經(jīng)口毒性屬實際無毒級。

2)與CK組相比，MRPC涂膜處理的椪柑能夠顯著減少質(zhì)量損失率。當(dāng)貯藏至42 d時，經(jīng)5%，10%和15%處理后的椪柑質(zhì)量損失率分別比CK組低38.67%，28.73%和15.48%；且不同質(zhì)量分數(shù)MRPC涂膜保鮮劑均可保持果皮硬度以及減少可溶性固形物的生成。

3)經(jīng)5%，10%和15%MRPC保鮮劑涂膜處理的椪柑，具有較高的POD、SOD和CAT活性。當(dāng)貯藏至42 d時，其SOD酶活分別為8.79, 8.93和8.28 U/g,POD酶活分別為1.65, 1.16 和1.07 U/g,CAT酶活分別為1.40, 1.28和1.33 U/g，均顯著高于CK組，說明MRPC保鮮劑涂膜處理的椪柑可有效減少代謝產(chǎn)物的危害。

4)與市售保鮮劑果蠟相比，MRPC涂膜處理的椪柑可有效抑制硬度和可溶性固形物含量的變化，維持SOD、POD和CAT酶活。這說明MRPC在水果保鮮領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用潛力。