鄭家輝,楊梅,祖煦,王碩,張利君
羧甲基殼聚糖/殼聚糖涂膜保鮮千禧果
鄭家輝,楊梅,祖煦,王碩,張利君
(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 輕紡工程與藝術(shù)學(xué)院,合肥 230036)
對千禧果進(jìn)行涂膜包裝,從而延長其常溫貯藏的貨架期。采用殼聚糖(Chitosan, CS)和羧甲基殼聚糖(Carboxymethyl Chitosan,CMCS)為基材,利用層層自組裝(Layer-by-layer Self-assembly,LBL)的方法對千禧果進(jìn)行涂膜保鮮包裝,研究CS與CMCS之間的作用力類型,以及涂膜處理對千禧果的保鮮效果。通過紅外分析可知,CS與CMCS之間依靠氫鍵作用和靜電力相互連接;通過實(shí)驗(yàn)確定CMCS/CS層層自組裝雙層涂膜對千禧果的保鮮效果相對最佳,在室溫下能將千禧果的保鮮期延長至9 d,貯藏9 d后千禧果的質(zhì)量損失率、腐爛率、硬度、可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)、維生素C含量及有機(jī)酸含量分別為3.3%、6.7%、5.3 kg/cm2、7.7%、29.3 mg/hg和0.48%。CS和CMCS層層自組裝多層涂膜對千禧果具有明顯的保鮮效果,能有效延長其貨 架期。
殼聚糖;羧甲基殼聚糖;層層自組裝;千禧果;保鮮包裝
石油基包裝材料引起的環(huán)境和生態(tài)問題日益嚴(yán)重,包裝行業(yè)正在積極尋找替代品,尤其是可生物降解材料,以提高其可持續(xù)性[1]。食品包裝工業(yè)是包裝領(lǐng)域?qū)κ突芰喜牧闲枨罅孔畲蟮囊粋€領(lǐng)域,在食品貯藏和運(yùn)輸?shù)倪^程中會受到物理、化學(xué)以及微生物等方面的影響,食品的營養(yǎng)物質(zhì)和感官品質(zhì)會被破壞,極易發(fā)生腐敗變質(zhì)。通過對食品進(jìn)行合理包裝,以減少氣體(O2、CO2、水蒸氣)的交換以及營養(yǎng)物質(zhì)的損失顯得尤為重要[2]??墒秤冒b材料來源于可食性材料,可直接接觸食品且能夠與食品一同食用,既減少了環(huán)境壓力,又能保證食品的質(zhì)量[3]。在可食性包裝材料中,天然多糖具有良好的生物相容性和成膜性,且其形成的薄膜和涂層具有較高的斷裂伸長率和拉伸強(qiáng)度,良好的柔韌性,以及優(yōu)異的氣體阻隔性,作為食品包裝材料近年來備受研究者們的關(guān)注[4-5]。
在多糖中,殼聚糖(Chitosan, CS)是研究得較多的一種材料,它不僅具有良好的成膜性和氣體阻隔性,還具有優(yōu)異的抗菌、抗氧化的作用[6]。如Pavinatto等[7]以甘油為增塑劑制備了CS薄膜,發(fā)現(xiàn)該CS膜對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌具有較好的殺菌作用,當(dāng)在CS溶液中加入30%(占CS干質(zhì)量)的甘油用來涂膜包裝草莓時(shí),在1周內(nèi)不僅對灰霉病侵襲具有明顯的抵御作用,并且能較好地保持草莓的風(fēng)味、外觀、香氣和質(zhì)地。殼聚糖僅能溶解在pH<6.5的酸性溶液中[4],為了拓展其應(yīng)用,人們對其進(jìn)行了改性,開發(fā)了能夠直接溶解于水的羧甲基殼聚糖(Carboxymethyl Chitosan,CMCS)。CMCS 保留了 CS 的各種特性,是一種前景良好的食品包裝成膜材料[8]。如Zhou等[9]以羧甲基殼聚糖和支鏈淀粉(Pul)為基材,并添加適量的高良姜精油(GEO),采用澆注法制備了可食用膜,研究了該薄膜的性能及其對芒果的保鮮效果,結(jié)果表明,CMCS/Pul?GEO(8%)包裝芒果,與空白對照組相比,在室溫下可將芒果的保質(zhì)期延長9 d。另外,殼聚糖在酸性溶液中帶有正電荷(其氨基被質(zhì)子化,形成了銨根離子),其有望與帶有負(fù)電荷的羧甲基殼聚糖形成多層膜。如嚴(yán)嘉瑋[8]利用殼聚糖與羧甲基殼聚糖之間的電荷作用,首先將羧甲基殼聚糖涂抹在草莓表面,再涂抹一層殼聚糖膜對草莓進(jìn)行保鮮,研究結(jié)果表明,經(jīng)羧甲基殼聚糖和殼聚糖雙層涂膜后的草莓可以保持較高的硬度、可溶性固形物含量,以及較低的質(zhì)量損失率。
層層自組裝(Layer-by-layer Self-assembly,LBL)技術(shù)利用了逐層交替吸附的原理,2種及以上材料通過相互間的作用力(如靜電力、氫鍵、配位鍵、化學(xué)鍵等)自發(fā)地在基體上締合,形成了一種多層復(fù)合膜[10]。層層自組裝涂膜技術(shù)操作簡單,能夠提供更加穩(wěn)定、高效的保鮮性能[11]。Arnon等[12]以甲基纖維素(MC)、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、羧甲基纖維素(CMC)和殼聚糖(CH)為基材,采用層層自組裝的方法,研究了不同涂膜對柑橘保鮮效果的影響,結(jié)果表明,采用先涂膜CMC、再涂膜殼聚糖的方法對柑橘的保鮮效果較好。
文中研究以CS和CMCS為主要原料,通過LBL技術(shù)在千禧果的表面制備多層膜,探究CS與CMCS之間的作用力類型,以及涂膜順序和涂膜層數(shù)對千禧果保鮮效果的影響,擬為其應(yīng)用提供理論依據(jù)。
主要材料和試劑:千禧果,購于當(dāng)?shù)爻?;殼聚糖(脫乙酰度?5%,黏度為200~400 mPa·s)、羧甲基殼聚糖(羧化度≥80%),均為分析純,購于羅恩化學(xué)試劑有限公司;丙三醇(食品級),購于尚天生物科技有限公司;2,6?二氯酚靛酚、酚酞,購于上海麥克林生化科技有限公司;超純水,實(shí)驗(yàn)室自制。
主要儀器與設(shè)備:TGL?16C高速臺式電動離心機(jī),金壇市杰瑞爾電器有限公司;JA3003電子分析天平,上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司;手持式折光儀和硬度計(jì),杭州陸恒生物科技有限公司;DHG? 9140A 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司;GD26?FTIR?650傅里葉紅外光譜儀,北京九方沃德科技發(fā)展有限公司。
1.3.1 膜的制備
將4 g CS粉末(黏度為200~400 mPa·s)加入裝有200 mL乙酸(體積分?jǐn)?shù)1%)溶液的燒杯中,在60 ℃恒溫水浴鍋中攪拌3 h后,再加入1 mL甘油,繼續(xù)攪拌10 min,得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的CS溶液,并在室溫下放置一段時(shí)間以除去氣泡。采用同樣的方法,準(zhǔn)確稱取3 g CMCS粉末,加入裝有200 mL純水的燒杯中,在60 ℃恒溫水浴鍋中攪拌2 h后,再加入1 mL甘油,繼續(xù)攪拌10 min,得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的CMCS溶液,并在室溫下放置一段時(shí)間以除去氣泡。
單層膜的制備:將CS溶液和CMCS溶液各40 mL分別倒入培養(yǎng)皿中流延成膜,在室溫下成膜后放入40 ℃的烘箱中烘干,揭膜后獲得CS和CMCS單層膜。
多層膜的制備:當(dāng)CS和CMCS室溫成膜后但尚未烘干時(shí),分別向培養(yǎng)皿中倒入40 mL的CMCS和CS溶液,即可獲得CS/CMCS 和CMCS/CS自組裝雙層膜。
1.3.2 膜的表征
采用傅里葉變換紅外光譜儀分析膜的組成和化學(xué)特性,直接測定薄膜的光學(xué)譜圖,波數(shù)為500~ 4 000 cm?1。
1.3.3 水果的保鮮實(shí)驗(yàn)
1.3.3.1 原料處理
從超市購買的千禧果中仔細(xì)挑揀大小相似、成熟度相近且無外觀損傷的果實(shí),將其先用清水洗凈,再用純水浸泡洗凈,取出后用吸水棉吸干其表面吸附的水分。將洗凈后的千禧果在羧甲基殼聚糖或殼聚糖溶液中浸泡,保持2 min,輕輕取出后在室溫下晾干,再浸泡到殼聚糖或羧甲基殼聚糖溶液中,保留2 min后取出,于室溫下晾干,見圖1。三層涂膜和四層涂膜的方法與雙層涂膜相同,將CMCS和CS交替涂膜。裝入四周透氣的PE保鮮盒中,每盒千禧果的質(zhì)量約為300 g,置于室溫(20~25 ℃)下觀察。每隔2 d,在相同時(shí)間測定果實(shí)的質(zhì)量損失率、腐爛率、硬度、可溶性固形物含量、Vc含量、有機(jī)酸含量以及感官特性(拍照、聞氣味)。
圖1 千禧果層層自組裝保鮮包裝流程
1.3.3.2 質(zhì)量損失率測定
千禧果的質(zhì)量損失率()用稱量法來測定,其計(jì)算方法見式(1)。[13]
式中:0為樣品的原始質(zhì)量;1為貯藏一定時(shí)間后樣品的質(zhì)量。
1.3.3.3 腐爛率的測定
腐爛率用放置一段時(shí)間后的千禧果腐爛數(shù)量與初始時(shí)千禧果總數(shù)量的比值表示,計(jì)算見式(2),并記錄數(shù)據(jù)。
腐爛率=(腐爛果實(shí)數(shù)量/試樣總數(shù)量)×100%(2)
1.3.3.4 硬度的測定
采用硬度儀(GY?3)測定果實(shí)的硬度。在每個果實(shí)中間的最大橫截面處取3個點(diǎn)測定其硬度,并取平均值。
1.3.3.5 可溶性固形物含量的測定
取8~10個千禧果樣品,用打漿機(jī)將千禧果樣品打成果漿狀。參照文獻(xiàn)[14]中的方法用手持式折光儀對樣品室溫貯藏一定時(shí)間后的可溶性固形物含量進(jìn)行測定。
1.3.3.6 維生素C含量的測定
樣品中維生素C(Vc)含量的測定參照文獻(xiàn)[15]中的方法,并稍微進(jìn)行改動。即稱取一定質(zhì)量的樣品,用打漿機(jī)將樣品打成漿后,加入相同質(zhì)量的草酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%)溶液進(jìn)行沖洗,抽取濾液放置于離心機(jī)中離心3 min(離心速度為4 000 r/min),取10 mL離心液于錐形瓶中,用2,6?二氯酚靛酚液滴定,并記錄其所消耗的體積。同時(shí),以草酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%)為空白試樣進(jìn)行滴定。Vc含量(c)的計(jì)算見式(3)。
式中:1為滴定樣品所消耗2,6?二氯酚靛酚的體積,mL;2為滴定草酸(2%)所消耗2,6?二氯酚靛酚的體積,mL;3為滴定時(shí)所取樣品提取液的體積,mL;為樣品提取液的總體積,mL;2為待測樣品的質(zhì)量,g。
1.3.3.7 有機(jī)酸含量的測定
稱取10 g千禧果樣品,加入100 g純水進(jìn)行研磨,并過濾。取10 mL濾液并滴入1滴酚酞溶液,用4 g/L的氫氧化鈉溶液進(jìn)行滴定,記錄所消耗溶液的體積。有機(jī)酸含量(,%)的計(jì)算見式(4)[16]。
式中:氫氧化鈉為消耗氫氧化鈉的體積,mL。
所有的數(shù)據(jù)均采用Origin 8.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,3個平行數(shù)據(jù)單位為一組,取其平均值,結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。
為了明確CS與CMCS之間的相互作用,對CS、CMCS單層膜及CS/CMCS 和CMCS/CS自組裝雙層膜進(jìn)行了紅外分析,見圖2。由圖2可知,在3 300~ 3 500 cm?1處的寬峰為O—H和N—H的伸縮振動峰。對于CMCS來說,在2 920 cm?1附近的峰為甲基上的C—H伸縮振動峰,在1 410 cm?1處的峰是與COO—上的對稱和非對稱有關(guān)的峰[17-18];在1 585 cm?1處的峰也可歸為與COO—基有關(guān)的對稱和非對稱伸縮振動峰[8];在1 316 cm?1和1 033 cm?1處的峰分別為C—N和C—O的伸縮振動峰[19]。對于CS而言,在1 651 cm?1處的峰為酰胺基團(tuán)上的C=O伸縮振動 峰[20-21]。當(dāng)CS與CMCS自組裝形成CS/CMCS或者CMCS/CS雙層膜后,CMCS在1 585 cm?1處的紅外吸收峰偏移到了1 567 cm?1處,CS在1 651 cm?1處的峰消失了,說明CS與CMCS之間不僅存在氫鍵作用,還存在靜電結(jié)合力[8]。
圖2 CS、CMCS、CS/CMCS 和CMCS/CS膜的紅外光譜
2.2.1 質(zhì)量損失率
千禧果的水分含量較高,采摘后千禧果的呼吸作用和蒸騰作用會導(dǎo)致其水分減少、質(zhì)量減輕[22]。千禧果的質(zhì)量損失率直觀地反映了其水分流失和營養(yǎng)成分減少的程度。由圖3可知,隨著貯藏時(shí)間的延長,千禧果的質(zhì)量損失率在不斷增加,空白對照組在室溫下貯藏9 d后的質(zhì)量損失率為6.7%,而進(jìn)行不同涂膜處理后,其質(zhì)量損失率明顯低于空白對照組,都在5%以下。這主要是由于涂膜處理可以在千禧果表面形成一層透明的薄膜,這層薄膜可以減少千禧果在貯藏過程中水分的蒸發(fā)。從圖3可以看出,不同涂膜層數(shù)和順序存在明顯差異,采用單層涂膜、CS/CMCS雙層涂膜以及三層和四層自組裝涂膜處理后樣品的質(zhì)量損失率都比CMCS/CS雙層涂膜樣品的質(zhì)量損失率高。其中,CMCS/CS層層自組裝雙層涂膜樣品的質(zhì)量損失率在每個階段都較小,在貯藏9 d后的質(zhì)量損失率僅為3.3%。由此可見,CS和CMCS均能夠有效地減緩千禧果質(zhì)量的損失,且CMCS/CS層層自組裝雙層涂膜對千禧果質(zhì)量損失率的控制效果相對最好,能更好地延長其保鮮期。
圖3 不同處理方式對室溫貯藏期間千禧果質(zhì)量損失率的影響
2.2.2 腐爛率
千禧果的腐爛率直觀反映了其貯藏品質(zhì),經(jīng)涂膜處理后千禧果在貯藏期間的腐爛率見圖4,可知各組千禧果的腐爛率均隨著貯藏時(shí)間的延長而逐漸上升。在同一貯藏時(shí)間,處理組千禧果的腐爛率均明顯低于對照組,且不同的涂膜處理結(jié)果有明顯差異。未經(jīng)處理的千禧果在貯藏3 d后就會出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象,貯藏9 d后其腐爛率達(dá)到了35%,而經(jīng)過CMCS/CS層層自組裝處理后千禧果的腐爛率僅為6.7%,其他涂膜處理組果實(shí)的腐爛率也明顯低于空白對照組。這可能是因?yàn)榻?jīng)過涂膜處理后,在千禧果的表面形成了一層透明膜,該透明薄膜一方面通過控制果實(shí)周圍低O2、高CO2的微環(huán)境,抑制千禧果的代謝作用;另一方面,CMCS和CS均具有較好的抗菌作用,能抑制有害微生物的生長[8]。從圖4可以看出,采用CMCS/CS層層自組裝涂膜后對千禧果腐爛率的控制效果相對最好。
圖4 不同處理方式對室溫貯藏期間千禧果腐爛率的影響
2.2.3 硬度
硬度是評價(jià)千禧果品質(zhì)優(yōu)劣的又一重要指標(biāo)。果實(shí)內(nèi)的果膠含量與其硬度密切相關(guān)。研究表明,果膠含量降低會導(dǎo)致其硬度下降、品質(zhì)劣變[23]。由圖5可以看出,在貯藏期間,千禧果的硬度表現(xiàn)出不斷下降的趨勢??瞻讓φ战M下降得最快,在貯藏9 d時(shí)果實(shí)的硬度僅為5.3 kg/cm2。處理組果實(shí)的硬度明顯高于空白對照組,且經(jīng)過CMCS/CS層層自組裝處理后千禧果的硬度保持得最好,達(dá)到了6.2 kg/cm2。由此可見,采用CMCS/CS層層自組裝涂膜能夠有效減緩千禧果內(nèi)果膠的分解,延緩果實(shí)的衰老進(jìn)程。
圖5 不同處理方式對室溫貯藏期間千禧果硬度的影響
2.2.4 可溶性固形物含量
可溶性固形物(TSS)含量直接影響果實(shí)的口味,在一定程度上反應(yīng)了千禧果的品質(zhì)。由圖6可知,千禧果的TSS含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。這主要是由于千禧果存在后熟現(xiàn)象,千禧果的成熟度不斷增加,使得TSS含量的增加量大于消耗量,總體呈現(xiàn)出增加的趨勢[24],在貯藏3 d時(shí)達(dá)到最高值,隨后又不斷下降。經(jīng)過涂膜處理后千禧果的TSS含量在貯藏6 d時(shí)達(dá)到最高值,其后TSS含量緩慢下降。這可能是因?yàn)橥磕ぬ幚砗?,在千禧果表面形成的薄膜能夠調(diào)節(jié)果實(shí)周圍低O2、高CO2的微環(huán)境,抑制千禧果的呼吸作用,減少了千禧果在貯藏過程中營養(yǎng)物質(zhì)的損耗。從圖6可以看出,CMCS/CS層層自組裝雙層涂膜組果實(shí)的TSS含量下降速度相對較為緩慢,說明其對千禧果呼吸作用的抑制效果相對最好,最有利于果實(shí)的保鮮貯藏。
2.2.5 維生素C含量
千禧果中維生素C(Vc)的含量較高,但在貯藏過程中易因氧化而流失。經(jīng)不同處理的千禧果在室溫貯存期間Vc含量的變化情況見圖7。由圖7可知,千禧果中Vc含量呈先上升后下降的趨勢,在貯藏6 d時(shí)達(dá)到最大值。這可能是因?yàn)榍ъ诓烧獣r(shí)尚未完全成熟,采摘后仍然在進(jìn)行新陳代謝,從而釋放一定的乙烯氣體以加速其成熟,成熟之后由于呼吸作用的進(jìn)行,Vc含量又開始不斷下降。空白對照組樣品的Vc含量在貯藏前6 d較高的原因可能是果實(shí)失水較多。采用不同涂膜處理后,果實(shí)的Vc含量下降的程度也有明顯差異,CMCS/CS層層自組裝雙層涂膜處理組千禧果的Vc含量下降速度相對較為緩慢,說明這種涂膜方式能夠更好地抑制呼吸作用,延長千禧果的貨架期。
圖6 不同處理方式對室溫貯藏期間千禧果可溶性固形物含量的影響
圖7 不同處理方式對室溫貯藏期間千禧果Vc含量的影響
2.2.6 有機(jī)酸含量
有機(jī)酸含量是植物品質(zhì)的重要構(gòu)成性狀之一,是影響果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的重要因素,同時(shí)也反映了果實(shí)營養(yǎng)物質(zhì)被消耗或轉(zhuǎn)化的程度和速度[25]。不同涂膜層數(shù)和順序?qū)ηъ杏袡C(jī)酸含量的影響見圖8。由圖8可知,隨著貯藏時(shí)間的增加,果實(shí)的有機(jī)酸含量不斷下降??瞻讓φ战M果實(shí)的可滴定酸含量的下降速度相對最快,這可能是由千禧果的呼吸作用使其營養(yǎng)成分逐漸被消耗所致。經(jīng)過涂膜處理后千禧果可滴定酸含量的下降速度較為緩慢,且采用CMCS/CS層層自組裝雙層涂膜處理后千禧果的可滴定酸含量下降速度相對最慢。這進(jìn)一步證明,CMCS/CS層層自組裝雙層涂膜處理能夠有效抑制千禧果的呼吸強(qiáng)度,減少營養(yǎng)物質(zhì)的消耗,從而延長果實(shí)的保鮮期。
圖8 不同處理方式對室溫貯藏期間千禧果有機(jī)酸含量的影響
2.2.7 外觀
通過感官指標(biāo)能夠最為直接地觀察到涂膜對千禧果保鮮性能的影響。由圖9可以看出,涂膜后千禧果比空白對照組果實(shí)的色澤更加亮麗,更能激發(fā)消費(fèi)者的購買欲望。從貯藏6 d開始,空白對照組果實(shí)的品質(zhì)開始下降,并出現(xiàn)白色霉菌,表皮出現(xiàn)較為嚴(yán)重的皺縮現(xiàn)象,在貯藏9 d時(shí)果實(shí)已經(jīng)完全發(fā)霉變質(zhì)。采用單層涂膜的樣品和層層自組裝雙層涂膜的樣品表現(xiàn)良好,千禧果在貯藏9 d后仍具有果香。這主要是因?yàn)镃MCS和CS均具有良好的抗菌、抑菌作用,能夠有效地抑制果實(shí)周圍微生物的生長[26-27]。經(jīng)過自組裝三層涂膜的果實(shí)在貯藏9 d時(shí)出現(xiàn)局部黑斑和皺縮現(xiàn)象,這可能的原因是在涂抹第2層和第3層膜時(shí),涂膜液的重力使得涂膜被拉扯,從而出現(xiàn)破損和縫隙等現(xiàn)象,影響了果實(shí)的保鮮效果。
圖9 不同涂膜處理方式對室溫貯藏期間千禧果外觀的影響
以天然可食用殼聚糖(CS)及其衍生物羧甲基殼聚糖(CMCS)為原料,利用殼聚糖與羧甲基殼聚糖之間的靜電作用和氫鍵作用,采用層層自組裝的方法對千禧果進(jìn)行涂膜保鮮處理。結(jié)果表明,CS與CMCS之間存在靜電結(jié)合力和氫鍵作用。CS、CMCS單層及其層層自組裝多層涂膜對千禧果均具有保鮮作用,且涂膜順序和涂膜層數(shù)對千禧果保鮮效果的影響不同。采用先涂膜CMCS再涂CS的CMCS/CS層層自組裝雙層涂膜方式的保鮮效果相對最佳,在室溫下能將千禧果的保鮮期延長到9 d,貯藏9 d后千禧果的質(zhì)量損失率、腐爛率、硬度、TSS含量、Vc含量及有機(jī)酸含量分別為3.3%、6.7%、5.3 kg/cm2、7.7%、29.3 mg/hg和0.48%。該方法以可食用材料為涂膜基材,具有安全可靠且操作簡單等特點(diǎn),在食品包裝領(lǐng)域具有廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景。
[1] ZHAO Xiao-ying, CORNISH K, VODOVOTZ Y. Narrowing the Gap for Bioplastic Use in Food Packaging: An Update[J]. Environmental Science & Technology, 2020, 54(8): 4712-4732.
[2] JEEVAHAN J, CHANDRASEKARAN M. Nanoedible Films for Food Packaging: A Review[J]. Journal of Materials Science, 2019, 54(19): 12290-12318.
[3] HASSAN B, CHATHA S A S, HUSSAIN A I, et al. Recent Advances on Polysaccharides, Lipids and Protein Based Edible Films and Coatings: A Review[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2018, 109: 1095-1107.
[4] XING Ya-ge, XU Qing-lian, LI Xing-chen, et al. Chitosan-Based Coating with Antimicrobial Agents: Preparation, Property, Mechanism, and Application Effectiveness on Fruits and Vegetables[J]. International Journal of Polymer Science, 2016, 2016: 4851730.
[5] SUN Ruo-nan, ZHU Jun-xiang, WU Hao, et al. Modulating Layer-by-Layer Assembled Sodium Alginate-Chitosan Film Properties through Incorporation of Cellulose Nanocrystals with Different Surface Charge Densities[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2021, 180: 510-522.
[6] FABRA M J, FLORES-LóPEZ M L, CERQUEIRA M A, et al. Layer-by-Layer Technique to Developing Functional Nanolaminate Films with Antifungal Activity[J]. Food and Bioprocess Technology, 2016, 9(3): 471-480.
[7] PAVINATTO A, ALMEIDA M A V, MALPASS A C G, et al. Coating with Chitosan-Based Edible Films for Mechanical/Biological Protection of Strawberries[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2020, 151: 1004-1011.
[8] 嚴(yán)嘉瑋. 層層自組裝可食性膜對草莓代謝產(chǎn)物的調(diào)控研究[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2019: 12-25.
YAN Jia-wei. The Regulation of Layer-by-Layer Self-Assembled Edible Coating on Strawberry Metabolites[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2019: 12-25.
[9] ZHOU Wei, HE Yun-xia, LIU Fei, et al. Carboxymethyl Chitosan-Pullulan Edible Films Enriched with Galangal Essential Oil: Characterization and Application in Mango Preservation[J]. Carbohydrate Polymers, 2021, 256: 117579.
[10] POVERENOV E, DANINO S, HOREV B, et al. Layer-by-Layer Electrostatic Deposition of Edible Coating on Fresh Cut Melon Model: Anticipated and Unexpected Effects of Alginate-Chitosan Combination[J]. Food and Bioprocess Technology, 2014, 7(5): 1424-1432.
[11] LI Kang-jing, ZHU Jun-xiang, GUAN Gui-lin, et al. Preparation of Chitosan-Sodium Alginate Films through Layer-by-Layer Assembly and Ferulic Acid Crosslinking: Film Properties, Characterization, and Formation Mechanism[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2019, 122: 485-492.
[12] ARNON H, GRANIT R, PORAT R, et al. Development of Polysaccharides-Based Edible Coatings for Citrus Fruits: A Layer-by-Layer Approach[J]. Food Chemistry, 2015, 166: 465-472.
[13] 趙曉彤, 徐麗娜, 張宏, 等. 超聲輔助提高大豆蛋白納米復(fù)合膜包裝性能及其保鮮應(yīng)用[J]. 食品科學(xué), 2020, 41(19): 230-237.
ZHAO Xiao-tong, XU Li-na, ZHANG Hong, et al. Ultrasonic Treatment for Improved Properties of Soybean Protein Nanocomposite Packaging Film and Its Application in Preservation of Cherry Tomatoes[J]. Food Science, 2020, 41(19): 230-237.
[14] YIN Cheng, HUANG Chong-xing, WANG Jun, et al. Effect of Chitosan- and Alginate-Based Coatings Enriched with Cinnamon Essential Oil Microcapsules to Improve the Postharvest Quality of Mangoes[J]. Materials, 2019, 12 (13): 2039.
[15] MANTILLA N, CASTELL-PEREZ M E, GOMES C, et al. Multilayered Antimicrobial Edible Coating and Its Effect on Quality and Shelf-Life of Fresh-Cut Pineapple (Ananas Comosus)[J]. LWT - Food Science and Technology, 2013, 51(1): 37-43.
[16] JONGSRI P, WANGSOMBOONDEE T, ROJSITTHISAK P, et al. Effect of Molecular Weights of Chitosan Coating on Postharvest Quality and Physicochemical Characteristics of Mango Fruit[J]. LWT, 2016, 73: 28-36.
[17] WANG Mei, FU Yu-ying, CHEN Guo-wen, et al. Fabrication and Characterization of Carboxymethyl Chitosan and Tea Polyphenols Coating on Zein Nanoparticles to Encapsulate Β-Carotene by Anti-Solvent Precipitation Method[J]. Food Hydrocolloids, 2018, 77: 577-587.
[18] ZHANG Chao-hong, YU Xue-qing, DIAO Yu-jia, et al. Functionalization of Carboxymethyl Chitosan with Chlorogenic Acid: Preparation, Characterization, and Antioxidant Capacity[J]. Iranian Polymer Journal, 2021, 30(1): 81-91.
[19] BAI Ru-yu, ZHANG Xin, YONG Hui-min, et al. Development and Characterization of Antioxidant Active Packaging and Intelligent Al3+-Sensing Films Based on Carboxymethyl Chitosan and Quercetin[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2019, 126: 1074-1084.
[20] SUN Tong, WU Chao-ling, HAO Han, et al. Preparation and Preservation Properties of the Chitosan Coatings Modified with the in Situ Synthesized Nano SiO[J]. Food Hydrocolloids, 2016, 54: 130-138.
[21] ELBARBARY A M, MOSTAFA T B. Effect of Γ-Rays on Carboxymethyl Chitosan for Use as Antioxidant and Preservative Coating for Peach Fruit[J]. Carbohydrate Polymers, 2014, 104: 109-117.
[22] MISRA N N, KEENER K M, BOURKE P, et al. In-Package Atmospheric Pressure Cold Plasma Treatment of Cherry Tomatoes[J]. Journal of Bioscience and Bioengineering, 2014, 118(2): 177-182.
[23] 胡亞云, 傅虹飛, 寇莉萍. 模擬超市銷售期間圣女果質(zhì)構(gòu)特性變化的研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2012, 33(4): 383-386.
HU Ya-yun, FU Hong-fei, KOU Li-ping. Study on Texture Characteristic Changes of Cherry Tomato during the Shelf Phase[J]. Science and Technology of Food Industry, 2012, 33(4): 383-386.
[24] ISLAM M Z, MELE M A, BAEK J P, et al. Iron, Iodine and Selenium Effects on Quality, Shelf Life and Microbial Activity of Cherry Tomatoes[J]. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 2018, 46(2): 388-392.
[25] TAVASSOLI-KAFRANI E, GAMAGE M V, DUMéE L F, et al. Edible Films and Coatings for Shelf Life Extension of Mango: A Review[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2022, 62(9): 2432-2459.
[26] 朱昌玲, 張鋒倫. 幾種天然產(chǎn)物的抑菌性能研究[J]. 中國野生植物資源, 2017, 36(5): 21-23.
ZHU Chang-ling, ZHANG Feng-lun. Study of Bacteriostasis of Several Natural Products[J]. Chinese Wild Plant Resources, 2017, 36(5): 21-23.
[27] KOCIRA A, KOZU0142OWICZ K, PANASIEWICZ K, et al. Polysaccharides as Edible Films and Coatings: Characteristics and Influence on Fruit and Vegetable Quality—A Review[J]. Agronomy, 2021, 11: 813.
Effect of Carboxymethyl Chitosan/Chitosan Layer by Layer Self-assembly Coating on Preservation of Millennium Fruit
ZHENG Jia-hui, YANG Mei, ZU Xu, WANG Shuo, ZHANG Li-jun
(College of Light-Textile Engineering and Art, Anhui Agricultural University, Hefei 230036, China)
In order to prolong the shelf life of millennial fruits at room temperature, chitosan (CS) and carboxymethyl chitosan (CMCS) are coated on millennial fruits by layer-by-layer self-assembly (LBL) technology. The types of force between CS and CMCS as well as the preservation effects on millennial fruits are studied. The FTIR results show that there are hydrogen bonding and electrostatic force between CS and CMCS. The CMCS/CS LBL double-layer coating film has the best fresh-keeping effects which can extend the shelf life of millennial fruits at room temperature to 9 days. The weight loss rate, decay rate, firmness, total soluble solid, Vc and organic acid content for millennial fruits after 9 days is 3.3%, 6.7%, 5.3 kg/cm2, 7.7%, 29.3 mg/hg and 0.48% respectively. The LBL multilayer coating films of CS and CMCS can effectively inhibit the transpiration and respiration strength of millennial fruits, thereby prolonging their shelf life.
chitosan; carboxymethyl chitosan; layer-by-layer self-assembly; millennium fruits; preservation packaging
TS206.4
A
1001-3563(2022)11-0107-08
10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.014
2021?12?01
安徽省自然科學(xué)基金青年基金(1908085QB89);國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目(202010364015)
鄭家輝(2000—),男,安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)本科生,主攻高分子材料的制備及在果蔬保鮮方面的應(yīng)用。
張利君(1986—),女,博士,安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)講師,主要研究方向?yàn)楣δ芨叻肿硬牧系闹苽浼皯?yīng)用。
責(zé)任編輯:彭颋