陳洪彬,李書亮,蔣璇靚*,鄭金水,陳懷宇,郭鳳仙,鄭宗平*
1(泉州師范學院 海洋與食品學院,福建 泉州,362000)2(近海資源生物技術福建省高校重點實驗室(泉州師范學院),福建 泉州,362000)3(福建省泉州市農業(yè)科學研究所,福建 泉州,362212)
西番蓮(PassifloracaeruleaL.)又稱百香果、熱情果、雞蛋果等,是原產于巴西的一種熱帶特色漿果,果實營養(yǎng)價值豐富,富含維生素C、維生素A和天然酚類化合物,且氣味芳香,素有“果汁之王”的美譽[1-2]。西番蓮在我國福建、海南、云南、廣東和廣西等地廣泛種植;在福建,西番蓮被稱為“福果”,種植面積超10 000 hm2,產量達18萬t,產值突破30億元,是福建重要的富民產業(yè),助力了福建的鄉(xiāng)村振興工作[3-4]。目前,我國種植的西番蓮主要用于鮮銷,以‘紫香’和‘黃金’2個品種為主,尤其是‘黃金’西番蓮的香氣獨特(具有芭樂味)且酸甜可口,深受消費者的青睞[4]。西番蓮屬于典型的呼吸躍變型果實[3,5],且成熟于高溫高濕季節(jié),常溫下貯藏極易發(fā)生果皮失水、皺縮、腐爛等現(xiàn)象,冷藏又易發(fā)生果皮褐變、硬化、不能后熟等冷害癥狀,導致果實外觀品質和風味品質的下降,嚴重制約鮮食西番蓮的銷售與推廣[5-7]。果皮皺縮、腐爛是采后西番蓮果實最主要的品質劣變之一,采用10 g/L魔芋葡甘聚糖[8]、5 g/L殼聚糖[9]或20 g/L海藻酸鈉[10]涂膜處理均可以有效減少采后紫果西番蓮果實失水,延緩果實皺縮指數(shù)和失重率的上升,提升采后西番蓮果實的耐貯性和貯藏品質。但單一涂膜的穩(wěn)定性有待提高且對采后西番蓮果實的保鮮效果有限,很有必要進一步研究開發(fā)一種穩(wěn)定性更好的涂膜材料或幾種涂膜材料復合來提高成膜的穩(wěn)定性并延長采后西番蓮果實的保鮮期。
魚皮明膠(fish skin gelatin,F(xiàn)SG)是一種魚皮膠原的水解產物,被認為是制備可食性食品包裝薄膜或涂膜劑最理想的材料之一,常與殼聚糖(chitosan,CTS)等復配來提高膜的機械性能和保水性[11-12]。LI等[12]研究表明,30 g/L魚皮明膠與20 g/L水溶性殼聚糖、5 g/L橙皮精油等制備的生物復合膜具有較好的體外抗氧化和抗菌性能。NILSUWAN等[13]采用熱模壓成型法制備的魚明膠(35 g/L)與表沒食子兒茶素沒食子酸酯(120 g/L)、聚乳酸(50 g/L)等復合生物膜延緩高脂食品(尤其是油炸魚皮)在貯藏過程中的油脂氧化。FU等[14]利用魚鱗明膠(20 g/L)與殼聚糖(10 g/L)、納米CaCO3(100 g/L)制備的蛋白質-多糖基納米復合膜具有較好親水性和抗菌性能,可以提高采后果實的貯藏品質,分別可以延長采后龍眼和香蕉果實的保質期3 d和5 d以上。魚皮明膠具有很好的表面活性,但穩(wěn)定性較差,與殼聚糖等多糖復配可以顯著增強其穩(wěn)定性[15],且有關魚皮明膠-殼聚糖涂膜處理提高采后西番蓮果實貯藏品質的研究鮮見報道。本研究以福建主栽‘黃金’西番蓮果實為實驗材料,研究魚皮明膠、殼聚糖、魚皮明膠-殼聚糖等涂膜處理對采后西番蓮果實品質和耐貯性的影響,旨在提高采后西番蓮果實的貯藏品質,為延長西番蓮果實的貯運保鮮期提高實踐指導。
‘黃金’西番蓮果實采自福建省南安市溪美鎮(zhèn)宣化村緣味家庭農場一管理良好的西番蓮果園,當天運回實驗室(泉州)。實驗所用果實為大小均一(每個果實85 g左右)、色澤及成熟度一致(呈綠黃色,八成熟)的健康果實。魚皮(有效成分魚皮明膠),惠安瑞芳食品有限公司;殼聚糖(分子質量20~30 ku,脫乙酰度≥95%),上海阿拉丁生物試劑有限公司。
魚皮明膠溶液制備:取干燥后的馬鮫魚魚皮(20 g)用0.6 mol/L HCl處理5 min,再用蒸餾水沖洗至中性,之后加入1 L蒸餾水于95 ℃下提取3 h,冷卻后離心(7 000 r/min),上清液即為20 g/L魚皮明膠溶液。
采后涂膜處理:將經過挑選和清洗后的西番蓮果實隨機分成4組,分別用蒸餾水、20 g/L魚皮明膠、10 g/L殼聚糖、20 g/L魚皮明膠-10 g/L殼聚糖進行涂膜處理(浸泡5 min),晾干后用聚乙烯薄膜袋(38 cm×30 cm×0.015 mm)分裝,每個處理20袋(每袋10個果實),置于(25±1) ℃、85%相對濕度下貯藏15 d。每3 d 隨機取3袋(30個果實)用于評價果實商品率,之后用于測定相關貯藏生理和品質指標。貯藏期間,另取3袋(30個果實)用于定期測定西番蓮果實失重率。
ZRX-260低溫人工氣候箱,寧波賽福實驗儀器有限公司;F-950便攜式乙烯/O2/CO2分析儀,美國Felix公司;CR400色差儀,日本柯尼卡公司;M200 Pro Infinite酶標儀,瑞士帝肯公司;PAL-1數(shù)顯糖度計,日本愛拓公司;S230電導率儀、ET18全自動電位滴定儀,上海梅特勒公司;5430R高速冷凍離心機,德國艾本德公司等。
1.3.1 果實商品率和失重率測定
(1)商品率:參考陳洪彬等[4]的方法,隨機取30個果實觀察統(tǒng)計貯藏期間的腐爛情況,按公式(1)進行計算果實商品率:
(1)
(2)失重率:參考陳洪彬等[4]的方法,測定采后處理當天某一袋果實質量M0,同一袋果實每3 d的質量Mt,按公式(2)進行計算果實失重率:
(2)
1.3.2 果實呼吸速率和乙烯釋放速率測定
參考陳洪彬等[16]的方法,隨機取10個西番蓮果實,用F-950便攜式乙烯/O2/CO2分析儀測定果實呼吸速率和乙烯釋放速率,單位分別以mg CO2/(kg·h)和μL/(kg·h)表示。
1.3.3 果實表面色調角
參考陳洪彬等[4]的方法,隨機取10個西番蓮果實,用CR400色差儀測定每個果實赤道線上相對4個部位的果實表面色調角h°。
1.3.4 果實細胞膜透性和丙二醛含量
(1)細胞膜透性:參考郭欣等[9]和曹建康等[17]方法,隨機選10個西番蓮果實,取赤道面果皮圓柱(直徑5 mm)20個,加25 mL蒸餾水后靜置1 h,測定其電導率(C1)。將其煮沸30 min后補充蒸餾水至25 mL,測定其電導率(C2),按公式(3)計算果實細胞膜透性:
(3)
(2)丙二醛:參考曹建康等[17]的方法,隨機選10個西番蓮果實,取其混合果汁2.0 g,加入預冷的三氯乙酸(100 g/L,內含5 mmol/L EDTA-Na2)研磨,離心、定容。取1 mL提取液,加入1 mL硫代巴比妥酸(6.7 g/L),沸水浴20 min,冷卻后離心取上清液測定其在450、532、600 nm處的OD值,以100g/L三氯乙酸為對照,結果以μmol/g表示。
1.3.5 果實營養(yǎng)品質指標測定
參考陳洪彬等[4]和曹建康等[17]的方法進行測定。隨機選10個西番蓮果實,取其果汁混勻,用PAL-1數(shù)顯糖度計測定西番蓮果實的可溶性固形物含量,用ET18全自動電位滴定儀測定西番蓮果實的可溶性滴定酸含量,結果均以%表示;維生素C含量采用紅菲羅啉比色法測定,結果以mg/kg表示,總糖含量采用苯酚硫酸法,結果以%表示。
以上各指標的測定均重復3次。采用Excel 2016對實驗數(shù)據進行整理和作圖,并利用SPSS 22.0進行數(shù)據顯著性分析。
商品率是評價果實采后貯藏效果的一個重要指標。由圖1-A可知,隨著貯藏時間的延長,‘黃金’西番蓮果實的商品率在貯藏9 d后開始下降,涂膜處理可以降低果實商品率的下降速率,但不同涂膜處理組的果實商品率下降幅度不同。至貯藏末期(貯藏第15天),對照、魚皮明膠、殼聚糖和魚皮明膠-殼聚糖處理的果實商品率分別為45.00%、81.67%、78.33%和93.33%。統(tǒng)計分析表明,在貯藏第9天時,魚皮明膠-殼聚糖處理組的果實商品率顯著(P<0.05)高于對照組,在貯藏12~15 d時,魚皮明膠-殼聚糖處理組的果實商品率均極顯著(P<0.01)高于對照組、魚皮明膠處理組、殼聚糖處理組。
失重率是反映果實采后貯藏期間有機物消耗率的一個重要指標。由圖1-B可知,隨著貯藏時間的延長,‘黃金’西番蓮果實的失重率逐漸增加,涂膜處理在一定程度上降低了西番蓮果實貯藏期間的蒸騰作用,減少了果實水分的損耗,不同涂膜處理的果實水分損耗程度不同。與對照果實相比,在貯藏同一時間點,不同涂膜處理的果實失重率均較低,以魚皮明膠-殼聚糖處理的最低。至貯藏末期,對照、魚皮明膠、殼聚糖和魚皮明膠-殼聚糖處理的果實失重率分別為4.71%、3.56%、3.79%和3.15%。統(tǒng)計分析表明,在貯藏第9天時,魚皮明膠-殼聚糖處理組的果實失重率顯著(P<0.05)低于對照;在貯藏第12天時,魚皮明膠-殼聚糖處理組的果實失重率極顯著(P<0.01)低于對照組,顯著(P<0.05)低于殼聚糖處理組;在貯藏第15天時,魚皮明膠-殼聚糖處理組的果實失重率均極顯著(P<0.01)低于對照組和殼聚糖處理組,顯著(P<0.05)低于魚皮明膠處理組。
A-商品率;B-失重率
上述結果表明,涂膜處理能夠降低采后西番蓮果實水分的蒸騰損失,抑制果實病害的發(fā)生,減緩果實商品率的下降速率和失重率的上升速率,各處理的效果排序為魚皮明膠-殼聚糖>魚皮明膠>殼聚糖。
果實外觀色澤的變化是衡量果實成熟衰老的重要指標之一。如圖2-A所示,隨著貯藏時間的延長,對照‘黃金’西番蓮果實在貯藏第3天時開始由綠黃色逐漸轉為黃色,在第9天時果實開始出現(xiàn)腐爛。與對照相比,魚皮明膠、殼聚糖等涂膜處理均推遲了‘黃金’西番蓮果實果皮的轉黃,在第9天時,各涂膜處理組的西番蓮果實才全部轉為黃色。同時,魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜處理組的西番蓮果實在貯藏第15天時保持較好的果實外觀。
如圖2-B所示,隨著貯藏時間的延長,‘黃金’西番蓮果實表面色調角h°值呈逐漸下降的趨勢,果皮顏色由綠黃色逐漸轉為黃色,不同涂膜處理組的果實h°值下降趨勢與對照類似,但下降幅度不同,以魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜處理的果實保持較高的h°值。如在貯藏第9天時,對照、魚皮明膠、殼聚糖和魚皮明膠-殼聚糖處理的西番蓮果實h°值分別較采收當天下降了17.93%、13.12%、16.65%和11.34%。統(tǒng)計分析表明,在貯藏6~9 d內,魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜處理的西番蓮果實h°值極顯著(P<0.01)高于對照組;在貯藏第9天時,魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜處理的西番蓮果實h°值顯著(P<0.05)高于殼聚糖處理組。
A-果實外觀;B-色調角
上述結果表明,不同涂膜處理均可以有效抑制采后‘黃金’西番蓮果實果皮由綠色向黃色轉變的進程,較好地維持‘黃金’西番蓮果實的外觀品質,各處理的效果排序為魚皮明膠-殼聚糖>魚皮明膠>殼聚糖。
如圖3-A所示,隨著貯藏時間的延長,‘黃金’西番蓮果實呼吸速率呈先上升后下降的趨勢。不同涂膜處理組的西番蓮果實呼吸速率不同,但變化趨勢與對照類似。對照組和魚皮明膠處理組的果實呼吸速率均在貯藏第6天時達到高峰值,但魚皮明膠處理組的呼吸高峰值低于對照。與對照西番蓮果實相比,殼聚糖、魚皮明膠-殼聚糖處理均使西番蓮果實呼吸高峰推遲3 d且呼吸高峰值均低于對照組。統(tǒng)計分析表明,在貯藏第6天時,魚皮明膠-殼聚糖處理組的果實呼吸速率極顯著(P<0.01)低于同期對照。
如圖3-B所示,隨著貯藏時間的延長,‘黃金’西番蓮果實乙烯釋放速率呈先上升后下降的趨勢。不同涂膜處理組的西番蓮果實乙烯釋放速率不同,但變化趨勢與對照類似。對照和魚皮明膠處理組的果實乙烯釋放速率均在貯藏第6天時達到高峰值,但魚皮明膠處理組的乙烯釋放速率高峰值低于對照。與對照西番蓮果實相比,殼聚糖、魚皮明膠-殼聚糖處理均使西番蓮果實乙烯釋放速率高峰推遲3 d且乙烯釋放速率高峰值均低于對照組。統(tǒng)計分析表明,在貯藏第6天時,魚皮明膠-殼聚糖處理組的果實乙烯釋放速率極顯著(P<0.01)低于同期對照,均顯著(P<0.05)低于同期魚皮明膠處理組和殼聚糖處理組。
A-呼吸強度;B-乙烯釋放速率
上述結果表明,不同涂膜處理均能夠降低采后西番蓮果實呼吸速率和乙烯釋放速率,延緩果實的新陳代謝,各處理的效果排序為魚皮明膠-殼聚糖>殼聚糖>魚皮明膠;魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜處理不僅降低了采后西番蓮果實呼吸速率和乙烯釋放速率,還推遲了果實呼吸速率和乙烯釋放速率高峰值推遲3 d出現(xiàn)。
如圖4-A所示,采后‘黃金’西番蓮果實的細胞膜透性隨貯藏時間的延長而逐漸上升。不同涂膜處理組的果實細胞膜透性不同,但變化趨勢與對照類似且數(shù)值均低于同期對照組。統(tǒng)計分析表明,在貯藏第6天時,魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜組的果實細胞膜透性顯著(P<0.05)低于對照,在貯藏9~15 d內,魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜組的果實細胞膜透性極顯著(P<0.01)低于對照,不同涂膜處理間的果實細胞膜透性的差異不顯著(P>0.05)。
如圖4-B所示,采后‘黃金’西番蓮果實的丙二醛含量在貯藏0~9 d內緩慢上升,之后快速上升。不同涂膜處理組的果實丙二醛含量不同,但變化趨勢與對照類似且數(shù)值均低于同期對照組。與對照組相比,魚皮明膠、殼聚糖和魚皮明膠-殼聚糖處理組在貯藏末期的果實丙二醛含量分別比對照低16.65%、12.98%和29.65%。統(tǒng)計分析表明,在貯藏6~15 d內,魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜處理組的西番蓮果實丙二醛含量分別極顯著(P<0.01)和顯著(P<0.05)低于對照組和殼聚糖處理組,其中與殼聚糖處理在貯藏12~15 d內還達到極顯著水平(P<0.01);在貯藏第15天時,魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜處理組的果實丙二醛含量顯著(P<0.05)低于魚皮明膠處理組。
A-細胞膜透性;B-丙二醛含量
上述結果表明,不同涂膜處理均可以抑制采后西番蓮果實細胞膜透性和丙二醛含量的增加,減輕采后西番蓮果實膜脂過氧化作用,延緩其衰老進程,以魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜處理組的效果最優(yōu),魚皮明膠處理組次之。
可溶性固形物、可滴定酸、維生素C和總糖是果實重要的營養(yǎng)品質指標,不同涂膜處理對采后‘黃金’西番蓮果實營養(yǎng)品質的影響見圖5。由圖5-A可知,隨著貯藏時間的延長,西番蓮果實的可溶性固形物含量呈逐漸下降趨勢。不同涂膜處理的果實可溶性固形物含量下降速率不同,以魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜組保持較低的果實可溶性固形物下降速率。在貯藏第9天時,對照、魚皮明膠、殼聚糖和魚皮明膠-殼聚糖處理的西番蓮果實可溶性固形物含量分別較采收當天下降了21.98%、16.02%、16.47%和13.62%。統(tǒng)計分析表明,魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜的西番蓮果實可溶性固形物含量在整個貯藏期間均顯著(P<0.05)高于對照組,且在貯藏6~9 d內二者的差異極顯著(P<0.01),在貯藏12~15 d內顯著(P<0.05)高于殼聚糖涂膜組。
由圖5-B可知,隨著貯藏時間的延長,‘黃金’西番蓮果實的可滴定酸含量在0~6 d內緩慢下降,6~9 d內快速下降,之后下降幅度變化不大。不同涂膜處理的果實可滴定酸含量下降趨勢與對照類似但下降速率不同,以魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜處理保持較高的果實可滴定酸含量。至貯藏第9天時,與采收當天相比,對照、魚皮明膠、殼聚糖和魚皮明膠-殼聚糖處理的西番蓮果實可滴定酸含量分別下降了29.61%、25.38%、27.60%和22.09%。統(tǒng)計分析表明,魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜的西番蓮果實可滴定酸含量在整個貯藏期間均顯著(P<0.05)高于對照組,在貯藏9~15 d內顯著(P<0.05)高于殼聚糖涂膜組,且在貯藏第9天時與二者差異均達到極顯著水平(P<0.01)。
由圖5-C可知,‘黃金’西番蓮果實維生素C含量隨貯藏時間的延長而逐漸下降。因涂膜處理方式不同,處理組果實的維生素C含量下降幅度不同,以魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜處理保持較低的維生素C下降速率。統(tǒng)計分析表明,魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜的西番蓮果實維生素C含量在貯藏9~15 d內顯著(P<0.05)高于對照組,在貯藏第9天時顯著(P<0.05)高于殼聚糖涂膜組。
由圖5-D可知,隨著貯藏時間的延長,‘黃金’西番蓮果實總糖含量呈逐漸下降的趨勢。不同涂膜處理均在一定程度上延緩了采后西番蓮果實總糖的下降,以魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜處理組效果最優(yōu)。統(tǒng)計分析表明,魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜的西番蓮果實總糖含量在貯藏9~15 d內顯著(P<0.05)高于對照組,在貯藏第15天時顯著(P<0.05)高于殼聚糖處理組。
A-可溶性固形物;B-可滴定酸;C-維生素C;D-總糖
上述結果表明,不同涂膜處理均可保持采后‘黃金’西番蓮果實較高的可溶性固形物、可滴定酸、維生素C和總糖等營養(yǎng)物質的含量,以魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜組效果最優(yōu),魚皮明膠涂膜組次之。
目前,可食性涂膜已經被廣泛應用于提高采后果實的品質和保質期[18]。殼聚糖與肽類復合涂膜表現(xiàn)出較強的抗真菌活性,可以抑制杧果炭疽病菌、可可毛色二孢菌絲的生長,減少采后杧果炭疽病的發(fā)生[19]。明膠因其成膜性能及對氧氣、二氧化碳和脂質的阻隔性能出眾,在可食性包裝膜的生產中廣泛應用[20]。魚皮明膠與殼聚糖復配可以提高明膠的成膜性和抗菌性,使其在果實表面形成一層阻隔膜來抑制果實的呼吸作用和蒸騰作用,同時殼聚糖還可以直接作為抑菌劑來減少果實病原菌的進一步侵染,膜的抗菌性顯著增強[21-22]。本研究結果發(fā)現(xiàn),魚皮明膠處理可以在一定程度上抑制采后西番蓮果實的腐爛,延長其貯藏期。同時,復配上殼聚糖,可以有效保持采后西番蓮果實較好的營養(yǎng)品質和耐貯性。
果實采后貯藏品質與其貯藏期間的失重率、呼吸速率和乙烯釋放速率的變化有關。同時,果實細胞質膜穩(wěn)定性的變化是對其衰老反應最敏感的生理過程之一,表現(xiàn)為細胞膜透性的增加[10]。本研究結果表明,魚皮明膠、殼聚糖和魚皮明膠-殼聚糖涂膜處理均有效抑制采后‘黃金’西番蓮果實的呼吸速率和乙烯釋放速率,延緩西番蓮果皮細胞膜透性的增加,降低了細胞膜膜脂過氧化產物丙二醛的積累,維持西番蓮果實較好的細胞膜結構和功能的完整性,從而推遲果實的衰老進程并提高其耐貯性,以魚皮明膠-殼聚糖涂膜處理的效果最佳。這與HONG等[22]采用20 g/L殼聚糖和郭欣等[9]采用5 g/L殼聚糖在番石榴、西番蓮果實上的研究結果類似。
果實的外觀色澤品質和內在營養(yǎng)品質與其商品價值密切相關,如果實色調角h°值下降與其外觀顏色轉變、新鮮程度有關,而糖、酸及維生素C等營養(yǎng)物質因呼吸作用而不斷消耗,進而影響果實的風味,加速了果實衰老進程[23]。本研究發(fā)現(xiàn),西番蓮果實的可溶性固形物、可滴定酸、維生素C和總糖等營養(yǎng)物質含量和果皮色調角h°值隨貯藏時間的延長而不斷下降,而魚皮明膠、殼聚糖和魚皮明膠-殼聚糖涂膜處理抑制了這些營養(yǎng)品質成分和色澤品質的下降,以魚皮明膠-殼聚糖涂膜處理保持最佳的采后西番蓮果實貯藏品質。
此外,采后西番蓮果實的水分含量隨果實蒸騰作用和呼吸作用而逐漸減少,導致果實失重率增加和商品率下降。本研究結果表明,涂膜處理(尤其是魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜組)能夠有效減緩采后‘黃金’西番蓮果實商品率的下降速率和失重率的上升速率,與郭欣等[8-9]采用10 g/L魔芋葡甘聚糖、5 g/L殼聚糖和帥良等[10]采用20 g/L海藻酸鈉在紫果西番蓮上的研究結果類似。這可能是魚皮明膠-殼聚糖涂膜處理后在西番蓮果實表面形成一層阻隔膜,抑制了果實的水分的蒸發(fā)有關。
綜上所述,不同涂膜處理均在一定程度上緩解了采后西番蓮果實貯藏期間的失水程度,并抑制果實的呼吸作用,維持果實較好的品質,延緩果實衰老進程,以魚皮明膠-殼聚糖復合涂膜處理的效果最優(yōu)。因此認為,20 g/L魚皮明膠和10 g/L殼聚糖復合涂膜可以作為改善采后西番蓮果實貯藏品質并增強其耐貯性的一種新的處理方式。