羧甲基纖維素殼聚糖復(fù)合膜對藍莓保鮮效果的研究

趙紅宇，關(guān)文鳳，周盛華，景志剛，王春柳

（1. 黑龍江康普生物科技有限公司，黑龍江哈爾濱 150025；2. 黑龍江省牛初乳工程技術(shù)研究中心，黑龍江 哈爾濱 150025）

藍莓，又名都柿，其果實中含有豐富的營養(yǎng)成分，具有保護視力、軟化血管、改善血糖、緩解老年癡呆、抗疲勞、提高免疫力等功能[1-4]，被國際糧農(nóng)組織（FAO） 名為“世界五大健康食品”之一，對人體具有較高的保健功能[5]。但藍莓屬于漿果類的水果，夏日溫度高，采摘后水分損耗易腐敗，運輸中更易腐爛變質(zhì)，貯藏期短，如何提高藍莓貯存期也成了藍莓產(chǎn)業(yè)亟需解決的問題之一。

隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們的生活品質(zhì)明顯提高，對食品安全也愈發(fā)重視。對于易腐敗變質(zhì)的水果品質(zhì)也就有了更高的要求，目前果蔬采用的低溫冷藏保鮮、氣藏保鮮、輻射保鮮和化學(xué)保鮮等方法，有著果蔬凍結(jié)、對設(shè)備參數(shù)的精準度要求較高、成本過高、不易操作等弊端[6]。而果蔬涂膜保鮮技術(shù)具有使用方便、原料來源豐富、成本低、安全可食用、無毒、對環(huán)境無污染等諸多優(yōu)點，具有非常廣闊的應(yīng)用前景[7]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮藍莓，挑選大小均勻、果實上果粉較為完整、無機械損傷的果實，購自萬潤超市；羧甲基纖維素鈉（CMC）、殼聚糖（CS）、冰乙酸、甲醇、氫氧化鈉、甲基紅指示劑、鹽酸，均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

電子天平、分析天平，賽多利斯科學(xué)儀器（北京） 有限公司產(chǎn)品；磁力攪拌器，河南予華儀器有限公司產(chǎn)品；ATC 糖度計，上海宏達公司產(chǎn)品；可見分光光度儀，上海元析儀器有限公司產(chǎn)品；質(zhì)構(gòu)儀，北京微訊超技儀器技術(shù)有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

1.3.1 單一可食膜溶液的制備

（1） 羧甲基纖維溶液的制備。稱取2.5 g 羧甲基纖維素，緩慢加入50 ℃的100 g 水中，充分攪拌均勻，靜置2 h 充分溶脹待用。

（2） 殼聚糖溶液的制備。稱量2.3 g 殼聚糖緩慢加入到質(zhì)量分數(shù)為1%的100 mL 冰乙酸溶液中，用磁力攪拌器迅速攪拌成淡黃色黏稠透明液體后靜置消泡待用。

1.3.2 不同質(zhì)量分數(shù)配比可食性復(fù)合膜的制備

（1） 不同質(zhì)量分數(shù)羧甲基纖維素鈉復(fù)合膜的制備。分別稱取羧甲基纖維素鈉2.3，2.5，2.7，2.9 g，加入到100 g 水中，緩慢攪拌至透明膠體，靜置2 h；再稱取2.5 g 殼聚糖溶于質(zhì)量分數(shù)1%的100 mL 冰乙酸溶液中，緩慢攪拌呈淡黃色膠體狀態(tài)，靜置消泡；將2 種膜溶液于50 ℃下按1∶1 比例充分混合均勻后，冷卻至室溫待用。

（2） 不同質(zhì)量分數(shù)殼聚糖復(fù)合膜的制備。分別稱取殼聚糖2.1，2.3，2.5，2.7 g，加入到質(zhì)量分數(shù)1%的100 mL 冰乙酸溶液中，緩慢攪拌至淡黃色膠體狀態(tài)，靜置消泡；與最佳質(zhì)量分數(shù)羧甲基纖維素溶液在50 ℃下按1∶1 比例充分混合均勻后，冷卻至室溫待用。

（3） 不同質(zhì)量分數(shù)冰乙酸復(fù)合膜的制備。用量筒分別量取冰乙酸0.6，0.8，1.0，1.2 mL，加入到100 mL 水中，混合均勻。再取2.5 g 的殼聚糖分別放到不同濃度的冰乙酸溶液中溶解，靜置待用；與最佳質(zhì)量分數(shù)的羧甲基纖維素溶液在50 ℃下按1∶1比例充分混合均勻后，冷卻至室溫待用。

1.3.3 藍莓果實的處理方法

挑選出大小均勻、果粉完整、無機械損傷與腐爛的藍莓，隨機分成15 組，每組20 個。用蘸取法在配制完成的可食性膜溶液中停留1 min 后取出置于盤內(nèi)，室溫下自然放置，不涂可食性膜的藍莓作為空白組（CK），每4 d 觀察形態(tài)并測量指標。

1.3.4 藍莓保鮮期間理化指標的測量方法

（1） 失重率。

式中：m1——保藏前藍莓的質(zhì)量，g；

m2——保藏一定時間后藍莓的質(zhì)量，g。

（2） 腐爛率。腐爛指數(shù)參照李會會等人[8]的方法測定。按不同程度的腐爛對果實分出6 個等級：零級，腐爛表面積為0%～5%；一級，腐爛表面積為5%～25%；二級，腐爛表面積為25%～50%；三級，腐爛表面積為50%～75%；四級，腐爛表面積大于75%；五級，腐爛表面積為100%。

（3） 可溶性固形物（TTS）。參考劉憶冬[9]的方法用手持糖度計測定TTS 含量，使用手持糖度儀進行校正調(diào)零。取2～3 顆藍莓研磨充分，過濾，將藍莓果汁滴于棱鏡中央，迅速關(guān)閉輔助棱鏡，將其對準光源，進行消色環(huán)調(diào)節(jié)，使視野中分界線明顯，讀出數(shù)據(jù)。即該果實中所含TTS 百分含量。

（4） 可滴定酸。用酸堿滴定指示劑法來測定藍莓中可滴定酸的含量。先稱取0.4 g 的NaOH 加入到水中，再轉(zhuǎn)移到100 mL 的容量瓶中，搖勻定容待用，其濃度為1 mol/L；再取適量藍莓，研磨充分，得過濾液；取1 mL 濾液加入水至20 mL，用甲基紅作為指示劑，NaOH 滴定藍莓溶液，滴定過程中不停振蕩至溶液變黃保持30 s 不褪色。記錄消耗的NaOH 體積V1?？傻味ㄋ岷坑嬎阋姽剑?）：

式中：C1——NaOH 的濃度，mol/L；

V1——消耗的NaOH 的體積，mL；

V2——藍莓汁液，mL；n——稀釋倍數(shù)，20。

（5） 硬度。采用質(zhì)構(gòu)儀測定其硬度，設(shè)置質(zhì)構(gòu)儀參數(shù)：探頭為P50，下壓形變?yōu)?0%，觸發(fā)力為0.5 N，測試速度為1 mm/s。將藍莓果實果蒂朝上，置于質(zhì)構(gòu)儀樣品臺上，開啟機器測量。

（6） 花青素含量。利用一些果蔬細胞中所含的花青素可被甲醇溶液提取出來，且甲醇花青素提取液于波長530，600 nm 處存在光吸收，再與標準曲線進行對比，可得出果蔬中所含花青素的含量值[10]。

取4～5 顆藍莓的果肉，在研缽中加入質(zhì)量分數(shù)1%的HCl-甲醇溶液充分研磨后，轉(zhuǎn)入100mL 的容量瓶中并用質(zhì)量分數(shù)1% HCl -甲醇溶液清洗研缽后定容。在低溫、避光的條件下提取30 min，振蕩多次收集濾液待用。采用紫外可見光分光光度計，質(zhì)量分數(shù)1%的HCl -甲醇溶液作為空白參比調(diào)零，從容量瓶中取出濾液，分別于波長600 nm 和530 nm 處測定濾液的吸光度，得花青素的含量（U） 公式如下：

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合膜的制備結(jié)果

以涂抹后藍莓的失重率為判定指標確定羧甲基纖維素、殼聚糖、冰乙酸的單因素最佳質(zhì)量分數(shù)，進而確定復(fù)合膜羧甲基纖維素/ 殼聚糖（CMC/CS）的配比。

2.1.1 羧甲基纖維素的最佳質(zhì)量分數(shù)配比

羧甲基纖維素質(zhì)量分數(shù)對藍莓失重率的影響見圖1。

由圖1 可知，藍莓的失重率并不是隨著羧甲基纖維素質(zhì)量分數(shù)增高而降低，當羧甲基纖維素質(zhì)量分數(shù)為2.5%時，藍莓的失重率最小為12.1%。由此得出，羧甲基纖維素的最佳質(zhì)量分數(shù)為2.5%。

圖1 羧甲基纖維素質(zhì)量分數(shù)對藍莓失重率的影響

2.1.2 殼聚糖的最佳質(zhì)量分數(shù)配比

殼聚糖質(zhì)量分數(shù)對藍莓失重率的影響見圖2。

圖2 殼聚糖質(zhì)量分數(shù)對藍莓失重率的影響

由圖2 可知，當殼聚糖質(zhì)量分數(shù)為2.5%時，藍莓的失重率最低為9.0%。但試驗過程中2.5%殼聚糖在藍莓表面形成的膜易撕裂破損，影響藍莓品相，而2.3%的殼聚糖失水率為9.8%，仍能保持藍莓良好的品相且不易出現(xiàn)撕裂破損現(xiàn)象，故選擇質(zhì)量分數(shù)為2.3%的殼聚糖。

2.1.3 冰乙酸的最佳質(zhì)量分數(shù)配比

冰乙酸質(zhì)量分數(shù)對藍莓失重率的影響見圖3。

圖3 冰乙酸質(zhì)量分數(shù)對藍莓失重率的影響

由圖3 可知，當冰乙酸質(zhì)量分數(shù)為1%時，藍莓的失重率為7.4%，而其他質(zhì)量分數(shù)的冰乙酸條件下，藍莓的失重率高達11%以上，明顯優(yōu)于其他比例。由此可得出，冰乙酸的最佳質(zhì)量分數(shù)為1%。

綜上所述，復(fù)配膜的最佳組成為2.5%羧甲基纖維素+ 2.3%殼聚糖+ 1%冰乙酸。

2.2 不同涂膜液處理對藍莓保鮮效果

2.2.1 不同涂膜液處理對藍莓失重率的影響

藍莓貯藏期間失重率的變化見圖4。

由圖4 可知，藍莓的失重率與貯存時間呈正相關(guān)。主要由于蒸騰作用而引發(fā)果實組織內(nèi)部的失水，造成果實變成萎蔫皺縮狀態(tài)。藍莓經(jīng)過涂膜處理，一方面阻止外部空氣的進入；另一方面使藍莓組織內(nèi)氧氣含量降低，抑制了藍莓的呼吸代謝強度和水分散失, 減緩藍莓衰老進而有效延長藍莓的貨架期。經(jīng)不同涂膜溶液處理得到各組藍莓失重率存在顯著差異，且各組失重率都低于空白組，其中CMC/CS 組藍莓失重率變化相對較低，其次是殼聚糖處理組，最后是羧甲基纖維素。羧甲基纖維素藍莓在4 d 時失重率的變化并不顯著，在8 d 后藍莓失水嚴重，并與其他組數(shù)據(jù)差異顯著。CMC/CS 復(fù)合膜組藍莓與殼聚糖組藍莓的失重率相對較為平衡，變化并不顯著。故CMC/CS 復(fù)合膜溶液在控制藍莓失重方面起到了良好的保鮮作用。

圖4 藍莓貯藏期間失重率的變化

2.2.2 不同涂膜液處理對藍莓腐爛率的影響

藍莓貯藏期間腐爛率的變化見圖5。

圖5 藍莓貯藏期間腐爛率的變化

由圖5 可知，隨著貯藏時間的增加，除CMC/CS復(fù)合膜處理組的藍莓沒有腐爛，其他各組藍莓的腐爛率都在逐漸增加，尤其空白組在第16 天腐爛率就達到32%，是2.3%殼聚糖組藍莓腐爛率的8 倍，CMC/CS復(fù)合膜溶液組的藍莓在保存期間內(nèi)沒有腐爛，復(fù)合膜既保持了殼聚糖的抑菌性，在果實表面形成一道保護屏障，使微生物難以進入果實內(nèi)部，延緩了其腐爛進程，又保有羧甲基纖維素良好溶水性，改善其較差的機械性。由此認為CMC/CS 復(fù)合膜對藍莓腐爛率方面起到了良好保護作用。

2.2.3 不同涂膜液處理對藍莓可溶性固形物含量的影響

藍莓貯藏期間可溶性固形物的變化見圖6。

圖6 藍莓貯藏期間可溶性固形物含量的變化

TTS 主要指果實內(nèi)的可溶性糖，其含量的高低是評價保鮮后果實品質(zhì)的重要指標。由圖6 可知，各組藍莓可溶性固形物含量總體呈現(xiàn)上升的狀態(tài)，變化較平緩?？扇苄怨绦挝锖可叩脑蚩赡苁请S著果實的后熟，藍莓中的淀粉、果膠等多糖可被果實中的酶分解為可溶性糖。貯藏前期，分解產(chǎn)生的TTS 含量大于呼吸作用的消耗量，結(jié)果就呈現(xiàn)TSS含量的升高狀態(tài)[11]。雖然CMC/CS 復(fù)合膜的固形物含量略低于單獨CMC 膜，但2.5%羧甲基纖維膜延展性和抗菌性均不如復(fù)合膜優(yōu)越，故CMC/CS 復(fù)合膜占有利地位。

2.2.4 不同涂膜液處理對藍莓可滴定酸含量的影響

藍莓貯藏期間可滴定酸含量的變化見圖7。

圖7 藍莓貯藏期間可滴定酸含量的變化

由圖7 可知，各組藍莓中可滴定酸的含量是先升高后降低，在藍莓果實采摘后成熟期的有機酸會不斷生成使含量呈上升趨勢，后期藍莓的呼吸作用會消耗有機酸使其含量降低。CMC/CS 復(fù)合膜組的藍莓可滴定酸含量變化較為平緩，在8～16 d 明顯優(yōu)于CK 組差異顯著。在藍莓保藏期間，CMC/CS 復(fù)合膜能有效減緩藍莓的呼吸作用，延長后熟期，可有效抑制藍莓可滴定酸含量的降低。

2.2.5 不同涂膜液處理對藍莓硬度的影響

藍莓貯藏期間藍莓硬度的變化見圖8。

果實的硬度是水果保藏效果的重要指標之一。由圖8 可知，各組藍莓硬度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。前期果實水分充足，果實硬度上升，隨著貯藏時間延長，當貯藏2 d 左右，果實內(nèi)部的水分開始慢慢流失，果肉內(nèi)部自然固化會對果實形成保護機制，硬度有所提升。但采后的水果會經(jīng)過后熟過程，期間水分會大量流失，致使果實表面變軟，硬度逐漸降低[12]。復(fù)合膜處理組的藍莓硬度明顯大于其他3 組，有顯著差異，故CMC/CS 可以延緩藍莓硬度的降低，貯藏期在一定程度上得到延長，果實有較好的品相。

圖8 藍莓貯藏期間藍莓硬度的變化

2.2.6 不同涂膜液處理對藍莓花青素含量的影響

藍莓貯藏期間花青素含量的變化見圖9。

圖9 藍莓貯藏期間花青素含量的變化

花青素含量是藍莓主要組成成分，其含量對藍莓的保鮮效果有很強的決定性。采摘后的藍莓有著后熟過程，其花青素合成的含量大于被分解消耗的含量，使花青素含量有所增加；到保藏后期，果實中花青素分解消耗的含量又大于合成的含量，使花青素含量有所降低。由圖9 可知，除CK 組外，其他處理組花青素含量都呈先上升后下降的趨勢。

2.3 不同涂膜液處理對藍莓品相保鮮效果

保藏12 d 的藍莓品相見圖10，保藏16 d 的藍莓品相見圖11。

圖10 保藏12 d 的藍莓品相

由圖10 可知，當試驗進行到第12 天時，各組藍莓都出現(xiàn)了不同程度的縮皺現(xiàn)象，與CK 組相比CMC/CS 的藍莓較為飽滿、無明顯的縮皺、果實無腐爛現(xiàn)象、藍莓品質(zhì)較好。CS 組次之，CMC 組較差，有1 個藍莓腐爛。

由圖11 可知，當藍莓保藏到16 d 時，CK 組的藍莓縮皺的程度較高，藍莓腐爛，已不可食用，無經(jīng)濟價值。相比CMC/CS 復(fù)合膜的藍莓果實的品質(zhì)較好，無明顯的縮皺現(xiàn)象，品相完好。CS 組品相不錯，有1 個藍莓腐爛；CMC 組的藍莓較差，有3 個腐爛且伴有明顯的縮皺，品相較差，無經(jīng)濟價值。

圖11 保藏16 d 的藍莓品相

3 結(jié)論

以藍莓為研究對象，選用羧甲基纖維素、殼聚糖和冰乙酸配制成膜進行了一個探索型的藍莓保鮮試驗，得出CMC/CS 復(fù)合膜最佳質(zhì)量分數(shù)配比為2.5%羧甲基纖維素+ 2.3%殼聚糖+ 1%的冰乙酸。CMC/CS 復(fù)合膜既保持了殼聚糖的抑菌性，又保有羧甲基纖維素良好溶水性，改善其較差的機械性，延長，藍莓貨架期同時方便清洗食用。在最佳工藝條件下藍莓貨架期可以延長到12～16 d，并保有藍莓原有品相，為探索藍莓新型保鮮技術(shù)奠定基礎(chǔ)，有利于藍莓產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。