黃連殼聚糖復合涂膜保鮮劑對夏橙保鮮效果的研究

任艷芳，劉 暢，何俊瑜，王思夢

(貴州大學農學院，貴州 貴陽 550025)

黃連殼聚糖復合涂膜保鮮劑對夏橙保鮮效果的研究

任艷芳，劉 暢，何俊瑜，王思夢

(貴州大學農學院，貴州 貴陽 550025)

為明確可食性涂膜保鮮劑取代常規處理保鮮柑橘的可能性，研究黃連淀粉殼聚糖復合涂膜劑對奧林達夏橙(Citrus sinensis(L.) cv. Olinda Valencia orange)保鮮的效果。結果表明：復合涂膜可以明顯降低貯藏期間夏橙病害指數和質量損失率，保持較高的好果率；復合涂膜處理可以降低果實的呼吸強度，維持果實內部較高的可滴定酸和VC含量，可溶性固形物含量變化較小，保持果實較高的營養品質；復合涂膜可以提高果實中過氧化氫酶活性，且在貯藏后期過氧化氫酶活性和超氧化物歧化酶活性明顯高于常規方法處理，有效抑制丙二醛的積累，保持細胞膜的完整性。以上研究表明復合涂膜在延緩夏橙貯藏期間果實品質劣變和衰老方面已達到常規處理的保鮮效果，且食用安全、環境友好，具有替代夏橙果實常規保鮮的潛在應用價值。

夏橙；復合涂膜；保鮮

夏橙原產我國，于每年4～5月成熟，是柑橘中成熟期最晚的品種，果實入口化渣、甜而微酸、口感極佳，可鮮食及加工，是重要的淡季水果，深受廣大消費者喜愛。但夏橙采收后在貯存期間會發生真菌性等病害，造成果實品質下降、適口性變差，甚至腐爛而失去食用價值。因此，開發有效的保鮮劑是發展夏橙生產的重要對策。目前，柑橘類水果的保鮮多采用撲霉靈、2,4-D、咪鮮胺等防腐抗菌劑浸果，再進行低溫貯存或單果塑料膜包裝貯存，化學保鮮劑雖能減少采后病害，但由于抗病性而又不得不提高劑量，導致藥物殘留，危害人體健康[1-3]。低溫貯藏所需成本較高，且不當的低溫容易造成果實冷害的發生；聚乙烯塑料膜用后不能降解，污染環境。因此，天然、安全、經濟的保鮮方法的開發和應用已引起人們的廣泛關注[4]。

可食性涂膜保鮮劑具有環保、無毒、成本低、操作簡單等優點，已成為近年來保鮮領域研究的熱點，它可通過在果蔬表面形成半透過性的膜控制或調節果蔬內部氣體交換、改善外觀、改變果蔬的表面特性等，有效地減少微生物污染引起的腐爛，從而延長果蔬的貨架期[5-7]。殼聚糖是甲殼素脫乙酰基的降解產物，為多糖類生物大分子，來源豐富、無毒、無污染，具有良好的成膜性，同時對某些病菌生長有直接的抑制作用并能誘導植物的抗病性，國內外學者研究了殼聚糖處理對蘋果、梨、柑橘、杏、桃、番茄、辣椒等的保鮮效果，表明殼聚糖在一定程度上能夠延緩果實衰老，減少腐爛，保持果蔬品質，延長果蔬貯藏期[8]，但其保鮮效果有待提高[9]。近年來，國內外食品業競相研制開發新產品、新技術，逐漸由單材料向多材料，由單層膜向多層膜方向發展，研制由多種成分構成的復合型可食性膜[10]。從草本植物中獲得的提取物，如藥用中藥或日常生活中的調味料，安全性較高，且不破壞環境、殘留少、選擇性強、不殺傷天敵、病原菌難以產生抗藥性。在可食用膜中添加其提取物用于果蔬保鮮，具有明顯的防腐效果，成為開發新型涂膜保鮮劑的一個重要發展方向[11-12]。我國有豐富的中草藥資源，許多中草藥如大黃、黃連、五倍子等有廣泛的殺菌抑菌性，對果蔬采后病菌有較好的抑制作用。目前，已有中草藥丁香、大黃、五倍子、高良姜、肉桂等提取液與其他保鮮物質間的復配物涂膜用于蘋果、番荔枝、枇杷、梨等果實的貯藏保鮮并取得良好效果的報道[4,13-15]。本研究在前期30種具有殺菌作用的中草藥抑菌試驗中篩選出的黃連作為殺菌劑，以殼聚糖為成膜基質，配制成可食性黃連殼聚糖復合涂膜保鮮劑[16]，研究其對夏橙采后保鮮效果及生理代謝的影響，旨在明確可食性涂膜保鮮劑取代常規保鮮的可能性，為實現可食性膜在柑橘上的商品化應用提供理論和實踐依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

奧林達夏橙(Citrus sinensis(L.) cv. Olinda Valencia orange)，采自重慶長壽區安順寨果場，果實大小相近、色澤成熟度基本一致、無明顯病蟲害和機械損傷。

黃連(Coptis chinensisFranch.) 貴陽一樹藥店；玉米淀粉(食品級) 重慶市美奇樂食品有限公司；殼聚糖(脫乙酰度≥85%) 山東奧康生物科技有限公司；甘油(分析純) 成都市科龍化工試劑廠；聚乙烯醇(醇解度99.8%～100%) 天津市科密歐化學試劑開發中心；單甘酯(分析純) 中國湘中精細化學品廠；化學殺菌劑咪鮮胺(25%乳油) 成都新朝陽生物化學有限公司；聚乙烯柑橘保鮮袋(0.04mm×14cm×17cm) 湖南省懷化市明華塑料廠。

1.2 儀器與設備

UV2550 紫外分光光度計 日本島津公司；HH-6 數顯恒溫水浴鍋 常州奧華儀器有限公司；RE-52A旋轉蒸發儀 蘇州江東精密儀器有限公司；高壓蒸汽滅菌鍋上海申安醫療器械廠。

1.3 方法

1.3.1 黃連醇提液制備

稱取100g黃連，裝入3000mL長頸圓底燒瓶中，加入1000mL 50%乙醇浸泡1h，加熱回流2h，用16層紗布過濾倒出藥液，待用。向藥渣加入800mL 50%乙醇浸泡30min，加熱回流1h，合并兩次濾液，用旋轉蒸發儀減壓濃縮，濃縮液離心后取上清，定容至100mL，滅菌(108℃、20min)，即得質量濃度為1g/mL的黃連醇提取液原液。

1.3.2 復合涂膜劑制備

復合涂膜劑配方[16]：1%淀粉＋1%殼聚糖＋1%甘油＋3%聚乙烯醇＋0.02%單甘酯＋0.025g/mL醇提黃連提取液。

配制1000mL復合膜劑流程：將10g殼聚糖溶解在2%檸檬酸中，將用少量冷水溶解的淀粉10g加入殼聚糖溶液中，再加入30g聚乙烯醇，80℃水浴30min，期間不斷攪拌，之后加入0.2g的單甘酯和10mL甘油，用1mol/L NaOH溶液調pH值至5.6，加入25mL質量濃度1g/mL黃連醇提取原液攪拌均勻，定容至1000mL，靜置脫氣，即得到黃連淀粉殼聚糖復合膜劑。

1.3.3 夏橙處理

將所選果實分成3組，分別進行如下處理：(1)復合涂膜：將夏橙果實在配制好的涂膜液中浸漬1min，取出晾干；(2)常規處理：用稀釋500倍的咪鮮胺乳油＋0.016%2,4-D溶液浸泡果實1min，取出晾干后，單果套入聚乙烯柑橘保鮮袋；(3)對照：清水浸果1min，取出晾干。以上果實均放入鋪有軟紙的紙箱中，常溫(25℃±1℃)貯藏，每個處理設3次重復，每個重復40個果實，貯藏后每15d取樣測定相關指標。另設同樣3組處理，進行好果率、病情指數和質量損失率的測定。

1.3.4 指標測定方法

好果率、病情指數和質量損失率測定：夏橙貯藏后每15d觀察1次，記錄各處理的發病情況，并根據果實病情指數等級標準，計算好果率和病情指數。柑橘病情指數分級標準：0級，無病；1級，發病面積占果實總面積的1/4以下；2級，發病面積占果實總面積的1/4～1/2；3級，發病面積占果實總面積的1/2～3/4以下；4級，發病面積占果實總面積的3/4以上。

呼吸速率測定：參考楊振生等[17]方法；可溶性固形物(soluble solids content，SSC)含量：采用WYT-Ⅲ手持折光儀測定；可滴定酸(titratable acidity，TA)含量：采用中和法； VC含量的測定采用陸茜等的方法[18]；丙二醛(MDA)含量測定采用硫代巴比妥酸法；過氧化氫酶(catalase，CAT)活性測定采用紫外吸收法；超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性測定采用NBT光還原法。

1.4 數據統計分析

試驗結果采用Excel軟件進行數據處理，經SPSS 16.0統計軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 復合涂膜對采后夏橙好果率、病情指數和質量損失率的影響

好果率可直接反映果實的貯藏效果，是最直接最有效的判斷標準之一。由圖1可知，不同處理的夏橙在貯藏期間好果率逐漸降低，且以對照降低速度最快，貯藏至60d時，其好果率已明顯低于50%，此時果實嚴重失水、褐化和霉變，已經不能剝皮，因此對照中品質和生理指標僅測定到45d。貯藏至75d時，由于果實腐爛、褐變已無好果，而此時復合涂膜與常規處理的好果率仍高于75%，但二者之間無顯著差異(P＞0.05)。

圖1 夏橙貯藏過程中好果率的變化Fig.1 Change in good fruit rate of valencia orange during storage

與好果率變化趨勢相反，貯藏期間各處理果實的病情指數逐漸增加(圖2)，其中以對照增加最快，貯藏至45d時，其病情指數已分別為復合涂膜和常規處理的3.40倍和2.68倍，達到差異顯著水平(P＜0.01)，貯藏至75d時，對照中的果實表現為全部發病，而此時復合涂膜和常規處理病情指數分別為16.67%和19.05%，表明經黃連復合涂膜處理后，由于黃連的抑菌作用，以及復合膜的保護作用，使夏橙不易受微生物的感染，有效降低了腐爛和霉變的發生。

圖2 夏橙貯藏過程中病情指數的變化Fig.2 Change in disease index of valencia orange fruits during storage

夏橙貯藏期間質量損失率的變化趨勢與病情指數基本一致，隨著貯藏時間的延長，質量損失率逐漸增加(圖3)，在貯藏到60d時，對照已經嚴重失水，失去商品價值，復合涂膜和常規處理僅為對照的24.91%和17.45%，呈極顯著差異(P＜0.01)。這可能是經過涂膜處理在果實表面形成一層較為致密和均勻的薄膜，在一定程度上抑制了果實的蒸騰作用和呼吸作用，減少了水分的散失和自身有機物的消耗，其效果與聚乙烯柑橘保鮮袋相當。

圖3 夏橙貯藏過程中質量損失率的變化Fig.3 Change in weight loss rate of valencia orange fruits during storage

2.2 復合涂膜對采后夏橙呼吸強度的影響

果實呼吸是一個重要的生理代謝過程，它保障了有機體生命過程物質和能量的代謝，直接影響到保鮮期限，而呼吸強度是衡量呼吸作用強弱的指標。由圖4可知，夏橙貯藏期間，各處理的呼吸強度逐漸增加，這是由于果實貯藏是一個成熟衰老的過程，隨著貯藏時間的延長，果實失水、腐爛、褐變，衰老加劇，生物破壞，線粒體功能失調，導致能量缺乏，為了補充能量，必然促進糖酵解和乙醇發酵途徑，從而釋放更多的CO2[19]，這與在紐荷爾臍橙、紅江橙果實上的研究結果一致[20-21]，但對照的呼吸強度明顯高于復合涂膜和常規處理(P＜0.01)，貯藏至45d時，對照的呼吸強度已分別升高至復合涂膜和常規處理的1.37倍和1.32倍，但后兩者間無顯著性差異(P＞0.05)，說明復合涂膜和聚乙烯柑橘保鮮袋均能有效阻隔果實內外氣體交換，形成膜內高CO2環境，起到氣調作用，從而有效抑制果實呼吸強度的增加。

圖4 夏橙貯藏過程中呼吸強度的變化Fig.4 Change in respiration intensity of valencia orange fruits during storage

2.3 復合涂膜對采后夏橙TTS、TA和VC含量的影響

可滴定酸是果實呼吸的重要基質。由圖5可知，由于呼吸作用的消耗使得貯藏期間夏橙果實中的可滴定酸含量持續下降，貯藏至45d時，對照中可滴定酸含量已降低至貯藏前的69.01%，而復合涂膜和常規處理則分別降至貯藏前的76.06%和73.24%，說明復合涂膜和常規處理能在一定程度上延緩貯藏期間夏橙果實中可滴定酸含量的下降，有利于果實風味的保持，但貯藏期間，復合涂膜和常規處理間可滴定酸含量無顯著差異(P＞0.05)。

圖5 夏橙貯藏過程中可滴定酸含量的變化Fig.5 Change in TA content of valencia orange fruits during storage

可溶性固形物是水果甜味的主要來源，也是果品貯藏過程中呼吸作用的主要底物之一。圖6表明，對照中可溶性固形物含量在貯藏期間有所增加，貯藏至45d時，其含量為復合涂膜和常規處理的1.08倍和1.12倍，達到差異顯著水平(P＜0.05)，這是由于在貯藏期間對照中果實呼吸作用較旺盛，為補充呼吸作用消耗的能量，果實內部的淀粉轉化成可溶性糖的速度加快，可溶性固形物含量增加。相比之下，復合涂膜和常規處理中可溶性固形物含量變化幅度較小，且兩者間無顯著性差異(P＞0.05)。

VC不但是果實營養成分之一，同時也是果實內清除活性氧的一種重要的抗氧化劑，對延緩衰老有一定效果。貯藏期間各處理夏橙中VC含量不斷下降(圖7)，其中對照中VC含量下降最快。貯藏至45d時，對照VC含量僅為復合涂膜和常規處理的56.20%和63.07%，達到差異顯著水平(P＜0.01)，而復合涂膜和常規處理有效減緩了VC分解，保持較高的VC含量。

圖7 夏橙貯藏過程中VC含量的變化Fig.7 Change in VC content of valencia orange fruits during storage

2.4 復合涂膜對采后夏橙MDA含量和抗氧化酶的影響

圖8 夏橙貯藏過程中MDA含量的變化Fig.8 Change in MDA content of valencia orange fruits during storage

由圖8可知，夏橙貯藏前期，各處理果實中MDA含量保持在一個相對較低的水平，貯藏至30d后，MDA含量迅速上升，且對照上升速度最快，至貯藏45d時，對照MDA含量分別為復合涂膜和常規處理的1.68倍和1.90倍，達到差異極顯著水平(P＜0.01)，而在整個貯藏期間復合涂膜和常規處理間MDA含量無顯著性差異(P＞0.05)，說明復合涂膜和常規處理對果實MDA的積累有具有明顯的抑制作用，有效緩解了果實的膜脂過氧化。

SOD和CAT是生物體內重要的抗氧化酶。由圖9可知，在夏橙貯藏期間，CAT活性呈現先上升后下降的變化趨勢。在貯藏前期，各處理中CA T活性逐漸升高，至貯藏15d時達到最大值，隨后CAT活性迅速降低。與對照相比，在貯藏45d內，復合涂膜處理中CAT活性顯著高于對照(P＜0.01)，但與常規處理無顯著性差異(P＞0.05)。隨著貯藏時間的延長，復合涂膜和常規處理中CAT活性進一步降低，貯藏至75d時，常規方法處理中CAT活性降低為復合涂膜處理的77.97%(P＜0.01)。SOD活性(圖10)變化趨勢與CAT活性基本一致，但在貯藏30d內，盡管復合涂膜和常規處理中SOD活性高于對照，但是各處理間未達到差異顯著水平(P＞0.05)，隨著貯藏時間的延長，各處理SOD活性繼續降低，且以對照降低幅度最大，至貯藏4 5 d時，對照的SOD活性已降至為復合涂膜和常規處理的78.23%和80.00%，達到差異顯著水平(P＜0.01)。

圖9 夏橙貯藏過程中CAT活性的變化Fig.9 Change in CAT activity of valencia orange fruits during storage

圖10 夏橙貯藏過程中SOD活性的變化Fig.10 Change in SOD activity of valencia orange fruits during storage

3 討論與結論

本實驗采用淀粉、殼聚糖和黃連提取物作為主要涂膜成分用于夏橙保鮮效果的研究，結果表明復合涂膜后的夏橙果實，好果率明顯增加，病情指數和質量損失率明顯下降(圖1～3)，這是由于殼聚糖[22]和黃連的抑菌作用[23]，以及復合膜的機械保護和控制氣體進出作用，降低了果實水分的變化幅度、內部物質轉化和微生物感染的機率，使夏橙果實不易受微生物感染，也大大減少了霉菌等微生物引起的腐爛和發霉，有效保持其感官品質[13-15]。復合涂膜處理降低夏橙的呼吸速率(圖4)，增加可滴定酸含量(圖5)，抑制VC的降低(圖6)。Aday等[24]和潘顯輝等[4]認為復合涂膜保鮮劑在果實表面形成一層半透膜，一定程度上堵塞了果皮上的裂紋和皮孔，阻抑了果實內、外氣體交換，使果實內部形成一種低氧、高二氧化碳小環境，從而抑制了果實的呼吸強度，降低與之相關的代謝活動，使果實中可溶性固形物的增加速度較緩，有機酸、VC等營養成分轉化、流失的速度減慢。此外，在整個貯藏期間，復合涂膜處理的好果率、病情指數、質量損失率、呼吸速率、可滴定酸和VC與常規處理無明顯差異(圖1～6)，說明殼聚糖和黃連醇提物在抑菌、氣調及品質保持方面達到了化學殺菌劑咪鮮胺+2,4-D+套袋的水平。

果蔬衰老與活性氧代謝和膜脂過氧化作用有關。SOD和CAT等保護酶系統可有效地清除活性氧自由基，保持體內活性氧平衡，其活性的高低可以作為判斷果實耐貯性指標和衰老的標志[25]。夏橙貯藏過程中，果實內部活性氧自由基大量積累，導致細胞膜完整性受到破壞，MDA明顯增加(圖8)，而SOD和CAT活性均呈現先升高后下降的趨勢(圖9、10)，這與李江波等[21]的研究結果相一致。這是由于在貯藏初期，夏橙通過提高自身抗氧化酶活性來抵御活性氧自由基的傷害，但是隨著活性氧的大量產生，大大超過了抗氧化酶的清除能力，導致酶活性降低[26]。而復合涂膜通過維持果實中較高的SOD和CAT活性，可以有效阻止活性氧的積累以及所引起的MDA的大量產生，延緩果實的衰老[26]。

綜上研究可知，黃連殼聚糖復合涂膜劑不但能保持夏橙果實品質，還能在生理上延遲果實的衰老劣變，其保鮮效果與常規處理相當，采用這種方法保鮮夏橙，有利于降低低溫能耗和避免使用塑料保鮮袋，減少化學藥劑對環境和人體造成的危害，因此可以作為常規保鮮的取代方法，具有開發應用的價值。

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Effect ofCoptis chinensisFranch-Chitosan Film on Preservation of Valencia Orange Fruits

REN Yan-fang，LIU Chang，HE Jun-yu，WANG Si-meng
(Agricultural College, Guizhou University, Guiyang 550025, China)

In order to clarify the possibility of edible film as a substitute for traditional preservatives, the fresh-keeping effect ofCoptis chinensisFranch (50% ethanol extract fromRhizoma Coptis)-chitosan film onCitrus sinensis(L.) cv. Olinda Valencia orange fruits was investigated. The results showed that the composite coating could significantly decrease disease index and weight loss rate as well as decay fruit rate. Meanwhile, it could also decrease respiration intensity, maintain higher contents of titratable acids and vitamin C and stabilize the content of soluble solids. In addition, the composite coating could enhance the activity of catalase (CAT) in valencia orange fruits. Moreover, compared with the traditional preservation treatment, this coating could maintain higher activities of CAT and SOD in orange fruits during the late stage of storage, consequently inhibiting the accumulation of malondialdehyde (MDA) and maintaining cell membrane integrity. Therefore, this coating not only has similar effect to the traditional preservative in maintaining fruit quality and delaying quality senescence, but also possesses edible safety and environment-friendly characteristics, suggesting its promising application potential as a substitute for traditional preservatives.

Valencia orange；composite coating；fresh-keeping effect

TS255.3

A

1002-6630(2012)16-0291-06

2011-08-18

貴州省農業科技攻關項目(NY20083021)

任艷芳(1976—)，女，副教授，博士，主要從事果品采后生理與保鮮研究。E-mail：gzdx2006@126.com