壬醛與香芹酚復(fù)合抑菌微膠囊的制備及其對(duì)藍(lán)莓的保鮮作用

戴瑤,陳玥琰,張翔,王莉,李梅青,高學(xué)玲,張海偉

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 茶與食品科技學(xué)院,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部江淮農(nóng)產(chǎn)品精深加工與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽省農(nóng)產(chǎn)品加工工程實(shí)驗(yàn)室,安徽 合肥,230036)

藍(lán)莓果實(shí)富含花青素、維生素、葉酸、膳食纖維、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)與功能成分[1],具有提高人體免疫力、改善視力、抗衰老等功效,被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織列為人類(lèi)五大健康食品之一[2],且藍(lán)莓果肉口感細(xì)膩多汁,滋味酸甜適宜,深受消費(fèi)者地喜愛(ài)。截至2020年底,我國(guó)藍(lán)莓栽培面積約6.64萬(wàn)公頃,年產(chǎn)量約34.72萬(wàn)t,發(fā)展速度較快[3]。但是藍(lán)莓的成熟期在5～8月,此時(shí)正值高溫多雨季節(jié),加上藍(lán)莓果實(shí)皮薄汁多,極易受到機(jī)械損傷而被微生物侵染,并且病原菌對(duì)藍(lán)莓植株的侵染具有普遍性、長(zhǎng)久性[4-5]。在藍(lán)莓采后致病菌的相關(guān)研究中,發(fā)現(xiàn)經(jīng)分離、純化后的主要病害病原菌為灰霉菌,其帶菌率可達(dá)81.85%[6],被侵染后的藍(lán)莓果實(shí)極易腐爛變質(zhì),造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此研究抑制藍(lán)莓采后灰霉病生長(zhǎng)的保鮮技術(shù),對(duì)延長(zhǎng)藍(lán)莓貨架期具有重要意義。

植物精油是從植物的不同部位(如根、莖、葉、花、果實(shí))提取出的具有特定香氣的一類(lèi)次生產(chǎn)物,一般采用有機(jī)溶劑萃取、水蒸氣蒸餾、機(jī)械擠壓、超臨界萃取、吸附等方法[7]。大量研究表明植物精油具有抑制微生物、抗氧化、增香調(diào)味等作用,應(yīng)用范圍極廣,并且與化學(xué)試劑相比具有低毒、無(wú)殘留、副作用小、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)[8]。將不同精油或精油活性成分組合使用可達(dá)到協(xié)同增效的作用[9],例如將丁香酚與檸檬醛聯(lián)合使用對(duì)腐敗菌青霉菌和曲霉菌均具有協(xié)同抑制作用,聯(lián)合應(yīng)用于面包保鮮可比使用單個(gè)檸檬醛精油延長(zhǎng)5 d保質(zhì)期[10]。武延利[11]研究發(fā)現(xiàn)將丁香精油、肉桂精油與山蒼子精油的主要成分丁香酚、肉桂醛與檸檬醛三者復(fù)配使用,對(duì)草莓致病菌灰霉菌的生長(zhǎng)具有協(xié)同抑制作用,聯(lián)用時(shí)的最小抑菌濃度比單用丁香酚時(shí)最小抑菌濃度降低75%。

精油雖然具有良好的抑菌性能,但由于氣味刺激、穩(wěn)定性差、易揮發(fā)等缺點(diǎn)限制了其在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用,而利用微膠囊技術(shù)可將液體狀態(tài)的精油包埋入環(huán)糊精、明膠、殼聚糖等壁材中,形成固體狀態(tài),從而改善精油缺點(diǎn),達(dá)到持續(xù)緩慢釋放的目的[12-14]。王冰玉等[15]采用羧甲基殼聚糖包埋檸檬醛精油制備成微膠囊應(yīng)用于刺嫩芽保鮮,結(jié)果表明檸檬醛微膠囊減緩了刺嫩芽營(yíng)養(yǎng)成分的流失。另有研究報(bào)道,將肉桂醛、檸檬香茅、薰衣草精油分別用β-環(huán)糊精、蜂蠟、明膠與阿拉伯膠包埋制備成精油微膠囊,通過(guò)研究其結(jié)構(gòu)性能及應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)這些精油被包埋后穩(wěn)定性增強(qiáng)、氣味減弱并且具有良好緩釋性能,可延長(zhǎng)西瓜、芒果等水果的貯藏時(shí)間[16-18]。

本文采用棋盤(pán)法聯(lián)合抑菌實(shí)驗(yàn)篩選出具有協(xié)同抑制灰霉菌作用的復(fù)合精油,并以此為芯材,β-環(huán)糊精為壁材,采用飽和水溶液法制備微膠囊,通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化法確定復(fù)合精油微膠囊的最佳制備條件,對(duì)微膠囊的形貌、粒徑、抑菌性能、緩釋性能等進(jìn)行了測(cè)定,最后評(píng)估了復(fù)合精油微膠囊對(duì)藍(lán)莓采后的保鮮效果,意在開(kāi)發(fā)出一種安全環(huán)保、非接觸式抑菌型固體緩釋保鮮劑。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

藍(lán)莓(品種為‘巴爾德溫’,成熟度為8～9分)采自合肥徽王藍(lán)莓采摘園;檸檬醛,上海泰坦科技股份有限公司;丁香酚、肉桂醛,北京伊諾凱科技有限公司;香芹酚、百里香酚、芳樟醇、對(duì)茴香醛,上海笛柏生物科技有限公司;香葉醇、反式-2-己烯醛,上海畢得醫(yī)藥科技有限公司;壬醛,合肥優(yōu)譜特生物科技有限公司;馬鈴薯葡萄糖瓊脂(potato dextrose agar,PDA)培養(yǎng)基,南京翼飛雪生物科技有限公司;β-環(huán)糊精,上海源葉生物科技有限公司;無(wú)水乙醇,西隴科學(xué)股份有限公司,以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

SW-CJ-1D超凈工作臺(tái),江蘇通凈凈化設(shè)備有限公司;DHP-9162電熱恒溫培養(yǎng)箱,上海一恒科技有限公司;LDZX-75KBS立式高壓蒸汽滅菌鍋,上海申安醫(yī)療器械廠;S-4800掃描電子顯微鏡,日本日立公司;TA-XTPlus質(zhì)構(gòu)分析儀,英國(guó)Stable Micro Systems公司;MS2000激光粒度儀,英國(guó)馬爾文儀器有限公司;85-2數(shù)顯恒溫磁力攪拌器,常州越新儀器制造有限公司;GZX-9146MBE數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱,上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 精油抑菌率的測(cè)定

參照葛達(dá)娥[19]的方法并略作修改,采用直徑為7 mm的無(wú)菌打孔器打取培養(yǎng)7 d的灰霉菌塊,置于PDA培養(yǎng)基中央,在培養(yǎng)皿蓋上放置一張直徑為6 mm且滅過(guò)菌的濾紙圓片,再分別將10 μL精油滴加在濾紙片上,以無(wú)菌水作為對(duì)照。使用封口膜將培養(yǎng)皿密封,于28 ℃培養(yǎng)箱中倒置培養(yǎng)。培養(yǎng)4 d后用游標(biāo)卡尺(十字交叉法)測(cè)定菌絲生長(zhǎng)直徑,按照公式(1)計(jì)算抑菌率。根據(jù)抑菌率判定精油對(duì)灰霉菌的抑菌活性等級(jí),即抑制率>80%、60%～80%、40%～60%與<40%分別表示強(qiáng)抑制作用、較強(qiáng)抑制作用、中等抑制作用與較弱抑制作用。

(1)

式中:Y,抑菌率,%;R0,初始菌塊直徑,mm;R1,對(duì)照組菌塊直徑,mm;R2,處理組菌塊直徑,mm。

1.3.2 精油最小抑菌濃度(minimal inhibitory concentration,MIC)的測(cè)定

參照HERRERA等[20]的方法并做修改,采用倍比稀釋法測(cè)定精油氣相擴(kuò)散下的最小抑菌濃度。用無(wú)菌打孔器(直徑7 mm)取培養(yǎng)7 d的灰霉菌菌塊,接種到PDA培養(yǎng)基中央,將直徑為6 mm的無(wú)菌濾紙片貼于培養(yǎng)皿皿蓋內(nèi),分別吸取10 μL不同濃度(二倍稀釋法)的精油于濾紙片上,封口膜密封,28 ℃倒置培養(yǎng)4 d后觀察灰霉菌生長(zhǎng)情況。以灰霉菌完全沒(méi)有生長(zhǎng)的最低精油濃度為精油的MIC,表示為90 mm培養(yǎng)皿單位體積內(nèi)精油的質(zhì)量,單位為mg/L。

1.3.3 具有協(xié)同抑菌作用的精油篩選方法

參照趙玲麗[21]的方法測(cè)定兩種精油聯(lián)合使用時(shí)的MIC,根據(jù)公式(2)計(jì)算不同精油聯(lián)用的分級(jí)抑菌指數(shù)(fractional inhibitory concentration,FIC)。

(2)

式中:FIC,分級(jí)抑菌指數(shù);MICA0,精油A聯(lián)用時(shí)的最小抑菌濃度,mg/L;MICB0,精油B聯(lián)用時(shí)的最小抑菌濃度,mg/L;MICA,精油A單用時(shí)的最小抑菌濃度,mg/L;MICB,精油B單用時(shí)的最小抑菌濃度,mg/L。

兩種精油相互作用效果判定標(biāo)準(zhǔn):FIC≤0.5時(shí),兩種精油為協(xié)同作用;0.52時(shí),兩種精油為拮抗作用。

1.3.4 復(fù)合精油微膠囊的制備及結(jié)構(gòu)性能表征

1.3.4.1 復(fù)合精油微膠囊的制備方法

參照YANG等[22]的方法稍作修改,去離子水加熱至50 ℃,水中加入適量β-環(huán)糊精,于磁力攪拌器上攪拌至完全溶解。吸取1 mL復(fù)合精油,溶解于無(wú)水乙醇中,用針管逐滴加入β-環(huán)糊精水溶液中,密閉攪拌2 h,冷卻至室溫后,放入4 ℃冰箱沉淀24 h后抽濾,將濾渣于50 ℃烘箱中干燥12 h,即得固態(tài)復(fù)合精油微膠囊。

1.3.4.2 單因素及響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以復(fù)合精油為芯材,以β-環(huán)糊精為壁材,壁芯比(g∶mL)分別為2∶1、4∶1、6∶1、8∶1、10∶1,包埋時(shí)間分別為1、1.5、2、2.5、3 h,包埋溫度分別為30、40、50、60、70 ℃,測(cè)定復(fù)合精油微膠囊包埋率的大小。

在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,根據(jù)Box-Behnken實(shí)驗(yàn)響應(yīng)面設(shè)計(jì)原理,選取壁芯比(g∶mL)為6∶1、8∶1、10∶1,包埋溫度為40、50、60 ℃,包埋時(shí)間為1.5、2、2.5 h作為各因素的取值范圍進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn),優(yōu)化復(fù)合精油微膠囊的制備工藝參數(shù)。

1.3.4.3 包埋率測(cè)定

復(fù)合精油微膠囊的包埋率定義為微膠囊中的精油質(zhì)量與初始添加精油質(zhì)量的比值,按照公式(3)計(jì)算。

(3)

式中:EE,包埋率,%;m1,包埋后微膠囊中精油質(zhì)量,mg;m0,包埋前微膠囊中精油質(zhì)量,mg。

1.3.4.4 微觀結(jié)構(gòu)觀察

參照趙玲麗[21]的方法,掃描電子顯微鏡下觀察微膠囊與β-環(huán)糊精形貌,放大倍數(shù)1 500倍。

1.3.4.5 粒徑測(cè)定

參照林瑩[23]的方法取微膠囊適量,加入去離子水?dāng)嚢枞芙?放入激光粒徑分析儀中測(cè)量其粒徑。

1.3.4.6 釋放性能測(cè)定

稱(chēng)取若干份復(fù)合精油微膠囊平鋪于培養(yǎng)皿內(nèi),置于冷藏(4 ℃)和常溫(20 ℃)條件下,每隔2 d取相同質(zhì)量的微膠囊測(cè)定其中復(fù)合精油的質(zhì)量,根據(jù)公式(4)計(jì)算復(fù)合精油微膠囊累計(jì)釋放率,每組測(cè)定重復(fù)3次。

(4)

式中:CR,累計(jì)釋放率,%;mt,微膠囊第t天復(fù)合精油的質(zhì)量,mg;m0,微膠囊初始復(fù)合精油質(zhì)量,mg。

1.3.4.7 復(fù)合精油微膠囊抑菌性能測(cè)定

分別稱(chēng)取10、50 mg β-環(huán)糊精以及10、20、30、40、50 mg的微膠囊,于超凈工作臺(tái)內(nèi)紫外殺菌30 min后加入已高溫滅菌的PDA培養(yǎng)基中,使其溶解,未凝固前倒入培養(yǎng)皿中。按照1.3.1節(jié)步驟測(cè)定灰霉菌菌斑直徑,并計(jì)算抑菌率。

1.3.5 復(fù)合精油微膠囊在藍(lán)莓保鮮上的應(yīng)用

1.3.5.1 藍(lán)莓果實(shí)的處理

新鮮藍(lán)莓采后2 h內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室,預(yù)冷后選擇無(wú)病蟲(chóng)害、無(wú)機(jī)械損傷,并且成熟度、形狀、大小均勻的藍(lán)莓果實(shí),將其隨機(jī)分為2個(gè)處理組和1個(gè)對(duì)照組。2個(gè)處理組,分別加入2%與6%(以果實(shí)實(shí)際質(zhì)量計(jì))用透氣無(wú)紡布袋包裝的復(fù)合精油微膠囊粉末,置于果實(shí)底部,對(duì)照組不做任何處理。藍(lán)莓分裝在無(wú)孔包裝盒中,每盒果實(shí)150 g左右,每組設(shè)3個(gè)平行,預(yù)計(jì)6個(gè)取樣點(diǎn)。前2周(W)在溫度為(4±1) ℃冷庫(kù)中貯藏,每周取樣1次,2 W后轉(zhuǎn)模擬貨架20 ℃貯藏,隔2 d取樣1次。

1.3.5.2 商品率測(cè)定

商品率采用計(jì)數(shù)法測(cè)定,目測(cè)果實(shí)表皮沒(méi)有明顯的霉變、軟腐或病斑,具有商品價(jià)值的果實(shí)即為商品果實(shí),商品率按照公式(6)計(jì)算。

(6)

式中:G,商品率,%;C,商品果實(shí)數(shù);C0,果實(shí)總數(shù)。

1.3.5.3 霉菌總數(shù)測(cè)定

參照GB 4789.15—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物學(xué)檢驗(yàn) 霉菌和酵母計(jì)數(shù)》,采用平板計(jì)數(shù)法計(jì)算霉菌總數(shù)。

1.3.5.4 硬度測(cè)定

將藍(lán)莓果實(shí)放置于質(zhì)構(gòu)儀的樣品臺(tái)上,將探頭對(duì)準(zhǔn)果實(shí)赤道區(qū)進(jìn)行穿刺測(cè)定。

1.3.5.5 可溶性固形物、可滴定酸與抗壞血酸含量測(cè)定

參照曹建康等[24]的方法測(cè)定藍(lán)莓中可溶性固形物、可滴定酸與抗壞血酸含量

1.3.6 數(shù)據(jù)分析

本研究中指標(biāo)測(cè)定均重復(fù)3次,結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用Office軟件處理數(shù)據(jù),采用SPSS 23.0軟件中ANOVA和Duncan多重比較方法進(jìn)行各組間差異顯著性分析(P<0.05),采用Origin 2018軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 10種精油抑菌率的測(cè)定結(jié)果

如表1所示,10種精油在氣相擴(kuò)散方式下,抑制灰霉菌生長(zhǎng)的作用差異顯著(P<0.05),其中經(jīng)檸檬醛、香芹酚、百里香酚、壬醛、反式-2-己烯醛、芳樟醇等6種精油處理后,培養(yǎng)基上的灰霉菌生長(zhǎng)完全被抑制,菌落直徑仍為初始的7 mm,抑制率達(dá)到100%。說(shuō)明這些精油的揮發(fā)性成分具有強(qiáng)抑制灰霉菌作用,因此選取這6種精油進(jìn)行下一步具有協(xié)同抑菌作用的精油組合篩選實(shí)驗(yàn)。

表1 十種精油對(duì)灰霉菌的抑制效果Table 1 Inhibitory effects of ten essential oils on Botrytis cinerea

2.2 MIC和協(xié)同精油篩選結(jié)果

將上述6種強(qiáng)效精油兩兩進(jìn)行復(fù)配后共有15種組合,通過(guò)測(cè)定兩種精油聯(lián)用時(shí)的MIC,結(jié)合單用時(shí)MIC值,計(jì)算出二者聯(lián)用的分級(jí)抑菌指數(shù)FIC(表2)。結(jié)果表明,其中共有9組具有相加作用,4組具有無(wú)關(guān)作用,具有協(xié)同作用的組合有2組,分別是壬醛與反式-2-己烯醛以及壬醛與香芹酚。當(dāng)具有協(xié)同作用的兩種精油聯(lián)合使用時(shí),最小抑菌濃度降低到原來(lái)的1/4(壬醛)和1/4(反式-2-己烯醛、香芹酚),即精油聯(lián)用既可達(dá)到相同的抑菌效果,又可減少精油使用量,因此選用這兩種組合的精油為芯材,以β-環(huán)糊精為壁材制備微膠囊。

表2 精油的最小抑菌濃度和聯(lián)合抑菌效果Table 2 Minimum inhibitory concentration of essential oil and combined inhibitory effect

2.3 單因素及響應(yīng)面試驗(yàn)分析結(jié)果

單因素試驗(yàn)結(jié)果(具體結(jié)果見(jiàn)電子版增強(qiáng)出版附圖1～圖3所示(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.034229))表明,壬醛與香芹酚復(fù)合精油組包埋率在芯壁比與包埋時(shí)間兩個(gè)單因素上優(yōu)于壬醛與反式-2-己烯醛組,當(dāng)壁芯比為8∶1、包埋時(shí)間為2 h、包埋溫度為50 ℃時(shí),壬醛與香芹酚復(fù)合精油微膠囊的包埋率分別達(dá)到最高,因此選擇壬醛與香芹酚復(fù)合精油組進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn)[具體結(jié)果見(jiàn)電子版增強(qiáng)出版附表1～表3、圖1所示(https://doi.org/10.13995/j.cnki.11-1802/ts.034229)]。優(yōu)化后的壬醛/香芹酚微膠囊最優(yōu)制備條件為壁芯比8.75∶1(g∶mL),包埋溫度50.3 ℃,包埋時(shí)間2.0 h,微膠囊包埋率可達(dá)78.23%。

a-β-環(huán)糊精;b-復(fù)合精油微膠囊;c-粒徑分布

表3 復(fù)合精油微膠囊及β-環(huán)糊精對(duì)灰霉菌的抑制效果Table 3 Inhibition of compound essential oil microcapsules and β-cyclodextrin on Botrytis cinerea

2.4 復(fù)合精油微膠囊微觀結(jié)構(gòu)與性能表征

2.4.1 掃描電子顯微鏡圖及粒徑分布

如圖1-a所示,空白微膠囊,即β-環(huán)糊精的結(jié)構(gòu)呈不規(guī)則的塊狀或片層狀,顆粒大小隨機(jī)分布且有多處裂紋;與β-環(huán)糊精的表觀形貌截然不同,復(fù)合精油微膠囊(圖1-b)呈規(guī)則的多層立方晶體結(jié)構(gòu),大小相對(duì)均一且無(wú)明顯裂紋。掃描電鏡下觀察到的β-環(huán)糊精與復(fù)合精油微膠囊在形態(tài)與尺寸方面有明顯的區(qū)別,這表明壬醛與香芹酚復(fù)合精油與β-環(huán)糊精包合物的形成[25]。由圖1-c可看出復(fù)合精油微膠囊粒徑分布均勻,且分布范圍較窄,主要分布在1.0～70.0 μm,平均粒徑為16.86 μm。

2.4.2 復(fù)合精油微膠囊抑菌性能

如表3所示,β-環(huán)糊精對(duì)灰霉菌無(wú)抑制作用,甚至有利于灰霉菌的生長(zhǎng),這可能是因?yàn)棣?環(huán)糊精屬于糖類(lèi)物質(zhì),可作為灰霉菌的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源[26];而復(fù)合精油微膠囊對(duì)灰霉菌具有明顯的抑制作用并且隨著微膠囊用量的增加,抑制效果顯著提高(P<0.05),當(dāng)復(fù)合精油微膠囊添加量為50 mg時(shí),平均抑制率可達(dá)83.43%,具有強(qiáng)抑制作用。

2.4.3 復(fù)合精油微膠囊緩釋性能

在4 ℃與20 ℃開(kāi)放空間環(huán)境下,復(fù)合精油微膠囊中的精油隨時(shí)間延長(zhǎng)的釋放曲線(xiàn)如圖2所示,結(jié)果表明,兩種環(huán)境溫度下復(fù)合精油微膠囊中精油的釋放規(guī)律相似,可分為突釋、緩釋增加、趨于平緩3個(gè)階段[27]。在釋放前8 d表現(xiàn)為突釋,其累積釋放量分別為39.35%與44.09%,在此時(shí)間段釋放的可能是存在于β-環(huán)糊精分子間和微膠囊表面的精油。在8～24 d累積釋放量逐漸增加,這是復(fù)合精油微膠囊內(nèi)部的精油在緩慢釋放,在第26天時(shí)達(dá)到最大累積釋放量,分別為50.52%和57.78%,隨后累積釋放量逐漸趨于平穩(wěn),可能是因?yàn)槲⒛z囊內(nèi)復(fù)合精油已釋放完全。復(fù)合精油微膠囊隨著貯藏時(shí)間的增加,緩釋速度先增大后逐漸趨于平緩,降低了壬醛與香芹酚的揮發(fā)且達(dá)到了緩釋作用,這與廣藿香精油微膠囊中的精油釋放規(guī)律類(lèi)似[28]。這種釋放規(guī)律使得復(fù)合精油微膠囊具備長(zhǎng)效抗菌作用,尤其前期釋放量高,可抑制采后果實(shí)初期灰霉菌的快速增殖。

圖2 復(fù)合精油微膠囊在不同溫度下的緩釋曲線(xiàn)Fig.2 Slow-release curves of composite essential oil microcapsules at different temperatures

2.5 復(fù)合精油微膠囊對(duì)藍(lán)莓的保鮮效果

2.5.1 商品率與霉菌總數(shù)

商品率是評(píng)價(jià)水果保鮮技術(shù)最直接、最重要的指標(biāo),由圖3-a可知,藍(lán)莓的商品率在貯藏期間都呈下降趨勢(shì),尤其在4 ℃冷藏兩周后轉(zhuǎn)20 ℃貨架期開(kāi)始,各組商品率下降速度加快,但是復(fù)合精油微膠囊處理組的商品率顯著高于空白對(duì)照組(P<0.05)。冷藏2周轉(zhuǎn)20 ℃貨架8 d后,空白對(duì)照組腐爛速率加劇,商品率僅為60%,而2%和6%微膠囊組商品率分別高達(dá)75%和84%,隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng),組間差距逐漸增大,這說(shuō)明微膠囊可抑制藍(lán)莓腐爛變質(zhì)。為驗(yàn)證復(fù)合精油微膠囊實(shí)際抑菌性能,進(jìn)一步檢測(cè)了貯藏期間藍(lán)莓果實(shí)霉菌總數(shù)(圖3-b)。結(jié)果表明,冷藏一周后,隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)對(duì)照組藍(lán)莓霉菌總數(shù)快速上升,而微膠囊處理組霉菌總數(shù)增加較緩慢,且顯著(P<0.05)低于對(duì)照組,說(shuō)明微膠囊中釋放的精油能抑制霉菌的生長(zhǎng),降低了貯藏期間藍(lán)莓的腐爛率。在貯藏中后期微膠囊使用量越大抑菌效果越好,這與貯藏期間藍(lán)莓的商品率變化趨勢(shì)結(jié)果一致。

2.5.2 硬度、可溶性固形物、可滴定酸與抗壞血酸

藍(lán)莓果實(shí)的硬度是耐貯性的重要指標(biāo)之一,由圖4-a可知,在貯藏期間各組藍(lán)莓果實(shí)的硬度都持續(xù)下降,模擬貨架20 ℃條件下相較4 ℃冷藏條件下藍(lán)莓果實(shí)硬度下降速率更快。貯藏至22 d后對(duì)照組大部分藍(lán)莓出現(xiàn)嚴(yán)重軟化現(xiàn)象,硬度僅為初始時(shí)的58%,而微膠囊處理組藍(lán)莓硬度下降較緩,6%微膠囊處理組至貯藏結(jié)束,硬度較初始僅下降約25%。復(fù)合精油微膠囊能維持藍(lán)莓硬度,這可能是微膠囊釋放出的精油抑制藍(lán)莓微生物的生長(zhǎng),降低藍(lán)莓果膠物質(zhì)與纖維素的分解速度,維持藍(lán)莓細(xì)胞壁完整性,從而減緩了硬度的下降[29]。

a-硬度;b-可溶性固形物;c-可滴定酸;d-抗壞血酸

可溶性固形物與可滴定酸含量會(huì)影響藍(lán)莓的口感和風(fēng)味,這兩個(gè)指標(biāo)可用來(lái)衡量果實(shí)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及判斷耐貯藏能力。在藍(lán)莓貯藏過(guò)程中,可溶性固形物含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)(圖4-b),這與YANG[22]等在桃保鮮中可溶性固形物的變化趨勢(shì)一致,可能是因?yàn)樵谫A藏前期,藍(lán)莓果實(shí)中不溶性糖轉(zhuǎn)化成可溶性糖,導(dǎo)致可溶性固形物含量上升,在貯藏后期,由于果實(shí)的呼吸代謝作用和微生物的影響,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)出現(xiàn)損失而降低可溶性固形物含量[30]。

如圖4-c所示,各處理組藍(lán)莓果實(shí)中可滴定酸含量在貯藏過(guò)程中均呈下降趨勢(shì),這可能是因?yàn)樗{(lán)莓果實(shí)中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)糖、酸等作為呼吸作用的底物被逐漸消耗,與空白對(duì)照組相比,微膠囊藍(lán)莓組中TA含量下降幅度相對(duì)較緩,表明微膠囊處理能減緩藍(lán)莓的新陳代謝,有利于維持果實(shí)的品質(zhì),延長(zhǎng)藍(lán)莓的貯藏保鮮期。

抗壞血酸含量是反應(yīng)藍(lán)莓果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo),隨著貯藏時(shí)間的增加,藍(lán)莓果實(shí)內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)逐漸被消耗,抗壞血酸含量不斷下降(圖4-d),前期4 ℃條件下降較緩,轉(zhuǎn)貨架后,下降速率加大,而且微膠囊處理組與空白對(duì)照組差距逐漸加大,差異顯著(P<0.05)。結(jié)果表明,6%復(fù)合精油微膠囊處理可較好保持果實(shí)中抗壞血酸含量,在一定程度上維持了藍(lán)莓的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

3 結(jié)論與討論

本研究通過(guò)氣相擴(kuò)散法和棋盤(pán)法篩選出兩組具有協(xié)同抑制灰霉菌作用的精油組合,兩種精油聯(lián)合使用可使MIC降低至單獨(dú)使用時(shí)的1/4。以包埋率為指標(biāo),通過(guò)單因素與響應(yīng)面優(yōu)化實(shí)驗(yàn),確定了具有協(xié)同抑菌作用的復(fù)合精油微膠囊最佳制備工藝條件。在最優(yōu)工藝條件下制備的復(fù)合精油微膠囊包埋率為78.23%,掃描電鏡下微膠囊為規(guī)則立方晶體結(jié)構(gòu),表明β-環(huán)糊精成功包封了壬醛與香芹酚。當(dāng)復(fù)合精油微膠囊添加量為50 mg時(shí),對(duì)灰霉菌的抑制率可達(dá)83.43%;在4 ℃與20 ℃環(huán)境溫度下,累積最大釋放率分別達(dá)50.52%和57.78%,具有緩釋性能,因此可應(yīng)用于抑制果實(shí)采后真菌的侵染。添加量為2%、6%的復(fù)合精油微膠囊對(duì)采后藍(lán)莓均具有明顯的抑菌效果,當(dāng)添加量為6%時(shí),顯著(P<0.05)減少了藍(lán)莓果實(shí)貨架期間的霉菌總數(shù),延緩了藍(lán)莓果實(shí)硬度、可溶性固形物、可滴定酸、抗壞血酸含量的降低從而顯著(P<0.05)提高了藍(lán)莓的商品率。因此,以壬醛與香芹酚復(fù)合精油為芯材,β-環(huán)糊精為壁材制備成微膠囊,提高了精油穩(wěn)定性、緩釋性,同時(shí)掩蓋了不愉快的刺激性氣味,可以更方便、有效地應(yīng)用于藍(lán)莓果實(shí)的保鮮。本研究為開(kāi)發(fā)新型安全無(wú)毒、非接觸抑菌型天然固體緩釋保鮮劑提供依據(jù),對(duì)延長(zhǎng)采后藍(lán)莓貯藏保鮮期具有參考意義。