丁香油-殼聚糖復合膜涂膜處理對鮮切甜瓜品質(zhì)的影響

時 月，李 玥，王宇濱,3，馬 越,3，趙曉燕,4，張 超,

（1.北京市農(nóng)林科學院, 農(nóng)產(chǎn)品加工和食品營養(yǎng)研究所, 北京 100097；2.江南大學, 江蘇無錫 214000；3.果蔬農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工北京市重點實驗室, 北京 100097；4.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部蔬菜產(chǎn)后處理重點實驗室, 北京 100097）

鮮切甜瓜是新鮮甜瓜經(jīng)過清洗、去皮、去籽、切割和包裝等步驟生產(chǎn)的即食性產(chǎn)品，該產(chǎn)品食用方便，市場需求快速增長[1]。然而，鮮切加工技術(shù)破壞果實完整性和細胞組織結(jié)構(gòu)，影響果實的正常生理代謝過程，引起果肉汁液流失，顏色、硬度及其營養(yǎng)組分改變，導致產(chǎn)品貨架期短。

殼聚糖涂膜技術(shù)能夠減少產(chǎn)品汁液流失、維持產(chǎn)品原有顏色和硬度，已經(jīng)應用于蘋果、柑橘、櫻桃和梨等果蔬產(chǎn)品[2]。丁香油具有廣譜抑菌能力，與殼聚糖形成的復合膜可以增強丁香油的抑菌作用，延長抑菌時間[3]；丁香油的疏水作用可以提高殼聚糖復合膜的成膜特性[4]，降低產(chǎn)品與外界環(huán)境的物質(zhì)交換作用。ε-聚賴氨酸具有廣譜抗菌特性[5]，濃度為0.05～0.5 g/L的ε-聚賴氨酸已經(jīng)應用在鮮切蘋果、鮮切茄子中。研究發(fā)現(xiàn)ε-聚賴氨酸涂膜處理抑制鮮切蘋果中微生物增長，減緩果實硬度和可溶性固形物含量的下降和褐變度上升，維持鮮切蘋果原有品質(zhì)[6]。ε-聚賴氨酸涂膜處理抑制鮮切菠菜中的微生物生長，使產(chǎn)品貨架期延長至12 d[7]。ε-聚賴氨酸-普魯蘭多糖涂膜處理顯著降低了牛肉表面的菌落總數(shù)，控制牛肉品質(zhì)劣變[8]。但是，ε-聚賴氨酸與丁香油-殼聚糖復合膜涂膜處理抑菌效果的比較還鮮有報道。

課題組前期研究發(fā)現(xiàn)丁香油-殼聚糖復合膜的涂膜方式可以顯著性影響鮮切甜瓜的品質(zhì)，并從4種涂膜方式中篩選出丁香油和殼聚糖乳化后涂膜處理維持鮮切甜瓜品質(zhì)較佳。但是，丁香油和殼聚糖乳化后涂膜處理的抑菌性能與常用抑菌劑ε-聚賴氨酸涂膜處理的抑菌性能還未見比較。因此，本研究選擇果肉為橘紅色、口感酥脆的西洲蜜17號甜瓜作為原料，比較丁香油-殼聚糖復合膜與ε-聚賴氨酸涂膜處理對鮮切甜瓜失重率、電導率、硬度、顏色、菌落總數(shù)、pH、可溶性固形物和VC含量影響，優(yōu)選適合鮮切甜瓜的保鮮處理方法，以期為鮮切甜瓜的推廣提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

西州蜜17號厚皮甜瓜 在果蔬超市選擇新鮮果實，采購后放在10 ℃的冷庫備用；殼聚糖 浙江金殼藥業(yè)有限公司；其他試劑 國藥集團化學試劑有限公司。

TA-XT Plus物性測試儀 英國Stable Micro Systems公司；電導率儀、pH計、電子天平 瑞士梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 鞏義市科瑞儀器有限公司；高壓均質(zhì)機 意大利GEA Niro Soavi公司；高速分散機T18 德國IKA公司；BXS-400S恒溫恒濕箱 上海博迅醫(yī)療生物儀器股份有限公司；色彩色差計 日本柯尼卡美能達科技有限公司；便攜式可溶性固形物測定儀 廣州愛宕科學儀器有限公司；Agilent 1200高效液相色譜儀 美國安捷倫公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗設(shè)計及涂膜處理 涂膜處理分為3組，其中：第一組為CK（去離子水）；第二組為聚賴氨酸（0.5 g/L ε-聚賴氨酸溶液）；第三組為復合膜（丁香油+殼聚糖復合膜溶液）。每組包括8盒，每盒果實約為400 g；樣品在4 ℃的環(huán)境中貯藏5 d，每天測定果實的品質(zhì)指標。

涂膜處理：使用蒸餾水清洗甜瓜表面灰塵，再使用150 μL/L次氯酸鈉溶液中鼓泡清洗2 min，蒸餾水漂洗2次，靜置瀝水。在超凈工作臺下，將甜瓜縱向切成瓜瓣，去除果腔內(nèi)部物質(zhì)，再切成約2.5 cm×2.5 cm×2.5 cm的小果塊，混合均勻，進行涂膜處理。涂膜方法是將鮮切甜瓜塊浸泡到相應溶液中30 s后，取出瀝干，置于托盤中，在4 ℃環(huán)境下貯藏5 d，測定相關(guān)指標。其中，0.5 g/L ε-聚賴氨酸溶液：用去離子水配制成濃度為0.5 g/L的ε-聚賴氨酸溶液；丁香油+殼聚糖復合膜溶液：將150 g殼聚糖與10 L去離子水混合，加熱至60 ℃充分攪拌，冷卻至室溫后，再加入吐溫-80 100 mL和丁香油50 mL，在10000 r/min高速剪切3 min后于40 MPa下，高壓均質(zhì)4次。

1.2.2 微生物總菌落數(shù)的測定 根據(jù)GB 4789.2-2016測定貯藏過程中的菌落總數(shù)，菌落總數(shù)的計算方法見式（1）。

式中：N：樣品中菌落數(shù)；∑C：平板（含適宜范圍菌落數(shù)的平板）菌落數(shù)之和；n1：第一稀釋度（低稀釋倍數(shù)）平板個數(shù)；n2：第二稀釋度（高稀釋倍數(shù)）平板個數(shù)；d：稀釋因子（第一稀釋度）。

1.2.3 失重率的測定 樣品的失重率是第0、0.75、1.5、5 d測定樣品的質(zhì)量，并以單位時間內(nèi)樣品初始質(zhì)量與終點質(zhì)量的差值占樣品初始質(zhì)量的比例表示。

1.2.4 硬度的測定 樣品的硬度在每天相同的時間隨機抽取樣品20塊以上，采用物性測試儀測定果肉硬度，使用5 mm柱形探頭，設(shè)置測前速度1 mm/s，測后速度10 mm/s，測試深度5 mm，每組測定5次平行，硬度單位為牛頓（N）。

1.2.5 相對電導率的測定 稱取2 g甜瓜切成3 mm厚的薄片放入燒杯中，加入蒸餾水40 mL，在20～25 ℃恒溫下放置0.5 h后用電導儀測定組織液電導值（R1）。之后放入100 ℃沸水浴中加熱15 min，以殺死植物組織，取出后放入自來水中冷卻，在20～25 ℃恒溫下測其煮沸電導率（R2），按式（2）計算相對電導率（R）。

1.2.6 色澤的測定 使用色彩色差計測定L、a、b值，L值為明亮度，a值代表顏色從綠色到紅色的變化，b值代表顏色從藍色到黃色的變化，每組測定5次。并計算樣品與新鮮樣品的ΔE，ΔE為樣品初始L、a和b值與對應終點L、a和b值差的平方和的平方根。

1.2.7 pH和可溶性固形物含量的測定 樣品的pH汁和可溶性固形物在每天相同的時間隨機抽取隨機選擇果塊200 g，用榨汁機打漿，獲得果漿。pH取果漿20 g與20 mL去離子蒸餾水混合均勻，2 min后用pH計測定混合液的pH?？扇苄怨绦挝锶」麧{中的上清液，滴在糖度計棱鏡迅速合上蓋板，使汁液分布于棱鏡表面，朝向光源明亮處，視野內(nèi)出現(xiàn)明暗分界線及與之相應的讀數(shù)，即為甜瓜汁液所含可溶性固形物的百分率。

1.2.8 VC含量的測定 隨機選擇果塊200 g，用榨汁機打漿，獲得果漿，稱取1 g甜瓜打漿樣品，加入約85 mL 0.1%的磷酸水溶液超聲提取10 min，轉(zhuǎn)移至容量瓶定容到100 mL，在6000 r/min下離心5 min，取上清液過0.45 μm濾膜，濾過液采用高效液相色譜的方法測定VC的含量。

高效液相色譜的色譜條件：色譜柱：Diamosil C18（4.6 mm×250 mm，5 μm）；流動相：甲醇：0.05%H3PO4溶液=5:95；檢測波長：245 nm；柱溫：30 ℃；流速：1.0 mL/min；進樣體積：10 μL。

繪制VC標準曲線為Y=4.938X+1.286，Y為VC峰面積，A；X為 VC的濃度，μg/mL；決定系數(shù)為R2=0.9994。

1.3 數(shù)據(jù)處理

除硬度和色度外，其余指標測定每個樣品均重復測定三次，取其平均值。采用Microsoft Excel 2016軟件對數(shù)據(jù)進行處理，SPSS19.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，組間均值比較使用單因素方差分析，用Origin9.0進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 涂膜處理對鮮切甜瓜菌落總數(shù)的影響

菌落總數(shù)反映鮮切甜瓜的微生物污染程度，菌落總數(shù)越高，樣品越容易產(chǎn)生由微生物繁殖引起的腐敗現(xiàn)象。圖1顯示涂膜處理對鮮切甜瓜菌落總數(shù)的影響。經(jīng)5 d貯藏，CK、聚賴氨酸和復合膜組的菌落總數(shù)分別達到（5.6±0.84）、（4.72±0.76）和（3.67±0.62）lg （CFU/g），聚賴氨酸和復合膜組的菌落總數(shù)顯著性低于CK組（P＜0.05），兩種保鮮方式均可以有效降低微生物數(shù)量，同時復合膜組顯著低于聚賴氨酸組（P＜0.05），比聚賴氨酸組降低一個數(shù)量級。原因在于丁香油在被包埋于殼聚糖溶液形成復配乳液后，抑制丁香油的揮發(fā)，更加高效地發(fā)揮丁香油的抗菌能力，顯著抑制微生物的生長繁殖（P＜0.05），優(yōu)于聚賴氨酸的抑菌效果。研究采用指數(shù)生長模型模擬了菌落總數(shù)增長的趨勢，并分別以實線、點劃線和雙點劃線的方式展示了CK、聚賴氨酸和復合膜組中菌落總數(shù)的預測情況，若以5.0 lg （CFU/g）為貨架期菌落總數(shù)的閾值，可以發(fā)現(xiàn)CK、聚賴氨酸和復合膜組的貨架期分別為4.5、5.1和6.6 d，復合膜組的貨架期比CK和聚賴氨酸組延長了2.1和1.5 d。因此，復合膜處理延緩鮮切甜瓜菌落總數(shù)的增長。

圖1 涂膜處理對鮮切甜瓜菌落總數(shù)的影響Fig.1 Effects of coating treatments on the total number of colonies of fresh-cut melons

2.2 涂膜處理對鮮切甜瓜失重率的影響

汁液流失和水分散失是鮮切甜瓜在貯藏過程中失重的主要原因[9]。由圖2可以發(fā)現(xiàn)鮮切甜瓜的失重率隨貯藏時間的延長逐漸增大。在5 d時，復合膜組的失重率為12.15%±0.52%，顯著性（P＜0.05）低于CK組，降低了18.5%，而聚賴氨酸組的失重率為14.85%±0.76%，與CK組無顯著差異。該結(jié)果進一步驗證丁香油-殼聚糖復合膜成膜性較強[10]，可以在果實表面形成完整的膜結(jié)構(gòu)，減少甜瓜汁液流失和水分散失，而聚賴氨酸涂膜處理的阻隔性能弱[7]，水分散失速度較快，不能有效降低失重。因此，復合膜處理比聚賴氨酸處理更有利于維持鮮切甜瓜的重量。

圖2 涂膜處理對鮮切甜瓜失重率的影響Fig.2 Effect of coating treatments on the weight loos of fresh-cut melons

2.3 涂膜處理對鮮切甜瓜硬度的影響

硬度表征鮮切甜瓜口感的重要參數(shù)，同時也反映了產(chǎn)品新鮮度和果實細胞的完整性[11]。圖3顯示，在貯藏期間，鮮切甜瓜的硬度隨時間的延長而降低。在5 d時，復合膜組的硬度最高，其次是聚賴氨酸組，其硬度分別比CK組提高36.4%和14.7%。原因可能在于復合膜更好地保護細胞壁，從而減少細胞水分流失，維持細胞的完整性[12]。因此，復合膜涂膜處理更有利于維持鮮切甜瓜樣品的硬度。

圖3 涂膜處理對鮮切甜瓜硬度的影響Fig.3 Effect of coating treatments on the hardness of fresh-cut melons

2.4 涂膜處理對鮮切甜瓜相對電導率的影響

相對電導率表征細胞膜的通透性，當細胞膜透性增大時，細胞內(nèi)的電解質(zhì)外滲，相對電導率增大，宏觀上也會表現(xiàn)為果肉硬度降低[12-13]。如圖4所示，樣品的相對電導率隨貯藏時間的增加而提高。在5 d時，復合膜組的相對電導率顯著性（P＜0.05）低于CK和聚賴氨酸組，而聚賴氨酸組與CK未見顯著性差異。與該結(jié)論相似，殼聚糖涂膜處理的花菇的細胞膜滲透率要低于聚賴氨酸處理的樣品[14]。推測含有殼聚糖的復合膜涂膜處理減輕細胞膜損傷，從而延緩相對電導率的提高。該結(jié)論與涂膜處理對鮮切甜瓜硬度的影響結(jié)果一致。

圖4 涂膜處理對鮮切甜瓜相對電導率的影響Fig.4 Effect of coating treatments on the relative conductivity of fresh-cut melons

2.5 涂膜處理對鮮切甜瓜顏色的影響

圖5顯示涂膜處理對鮮切甜瓜顏色的影響。在貯藏5 d時，復合膜組和聚賴氨酸組的L值未見顯著性差異，但均顯著性（P＜0.05）高于CK組；復合膜組的a值顯著性（P＜0.05）高于CK組，而聚賴氨酸組的a值顯著性（P＜0.05）低于 CK組；復合膜組的b值顯著性（P＜0.05）高于CK組，而聚賴氨酸組的b值顯著性（P＜0.05）低于CK組。西州蜜17號的果肉為橘紅色，由于a值越大代表樣品越紅，b值越大樣品越黃，所以聚賴氨酸組使鮮切哈密瓜的顏色變淺，橘紅色減弱，而對a值和b值有較高保留的復合膜組與貯藏初期色度值最接近。因此，復合膜涂膜處理有利于維持鮮切甜瓜的顏色。ΔE代表樣品之間的顏色差異，其數(shù)值越小，代表顏色越接近。與新鮮樣品相比，CK、聚賴氨酸和復合膜組的ΔE分別為8.13、6.88和4.45，復合膜處理的色差值最小，僅為CK組的54.7%，聚賴氨酸組的64.7%。因此，復合膜涂膜處理有效維持鮮切甜瓜原有的顏色。

圖5 涂膜處理對鮮切甜瓜顏色的影響Fig.5 Effect of coating treatments on the color of fresh-cut melons

2.6 涂膜處理對鮮切甜瓜可溶性固形物含量和pH的影響

圖6顯示涂膜處理對鮮切甜瓜可溶性固形物含量和pH的影響。復合膜組的可溶性固形物含量為（16.52±0.42）°Brix，顯著性高于 CK 組和聚賴氨酸組（P＜0.05），而聚賴氨酸組與CK組無顯著差異。復合膜較佳的成膜特性降低了鮮切甜瓜的糖分消耗和胞內(nèi)液汁的流出，有效維持其可溶性固形物含量，且顯著優(yōu)于聚賴氨酸組（P＜0.05）。與該結(jié)論相似，單獨使用聚賴氨酸涂膜處理未對鮮切蘋果[6]和石榴果實[15]的可溶性固形物含量產(chǎn)生明顯作用。復合膜組和聚賴氨酸組的 pH 分別為（6.46±0.84）和（6.26±0.64），均與CK組未見顯著性差別。

圖6 涂膜處理對鮮切甜瓜可溶性固形物含量（A）和 pH（B）的影響Fig.6 Effects of coating treatments on the soluble solid content(A) and pH (B) of fresh-cut melons

2.7 涂膜處理對鮮切甜瓜VC含量的影響

VC是甜瓜中一種營養(yǎng)組分，其含量與果實的品種、果實成熟度及貯藏條件密切相關(guān)[16]。圖7顯示涂膜處理對鮮切甜瓜VC含量的影響。在貯藏初期，鮮切甜瓜中的VC含量為0.654 μg/mL；在貯藏5 d時，CK、聚賴氨酸和復合膜的VC的保留率分別為50.9%、51.8%和82.3%。復合膜處理組的VC保留率顯著高于CK組和聚賴氨酸組（P＜0.05）。與本研究結(jié)果一致，在超聲聯(lián)合聚賴氨酸處理對鮮切生菜品質(zhì)的影響研究中發(fā)現(xiàn)單一的聚賴氨酸處理組VC保留率顯著性低于超聲聯(lián)合處理組的VC保留率[17]。復合膜兼具殼聚糖的膜保護作用[18]和丁香油的抗氧化性作用[19]，減緩了鮮切甜瓜中VC的降低。

圖7 涂膜處理對鮮切甜瓜VC含量的影響Fig.7 Effect of coating treatments on theVC content of fresh-cut melons

3 結(jié)論

本研究聚賴氨酸涂膜處理和丁香油-殼聚糖復合膜涂膜處理對鮮切哈密瓜品質(zhì)的影響，結(jié)果顯示聚賴氨酸處理和復合膜處理均有效維持鮮切甜瓜原有品質(zhì)。與ε-聚賴氨酸涂膜處理組相比，丁香油-殼聚糖復合膜涂膜處理組中丁香油由于包埋于殼聚糖溶液后，抑制丁香油的揮發(fā)，更加高效的發(fā)揮丁香油的抗菌能力，其菌落總數(shù)比CK和聚賴氨酸組降低了一個數(shù)量級，若以5.0 lg （CFU/g）為貨架期菌落總數(shù)的閾值，復合膜組的貨架期比CK和聚賴氨酸組延長了2.1和1.5 d；并且復合膜處理組維持鮮切甜瓜原有的橘紅色，提高鮮切甜瓜的硬度19.65%，提高鮮切甜瓜可溶性固形物含量8.18%，減緩了鮮切甜瓜中VC的降低，復合膜兼具殼聚糖的膜保護作用和丁香油的抗氧化性和抑菌作用，復合膜涂膜處理更好的維持果肉原有的品質(zhì)特征。因此，丁香油-殼聚糖復合膜涂膜處理延緩鮮切甜瓜的品質(zhì)劣變，有望助力鮮切甜瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展。