殼聚糖/納米ZnO涂膜對圣女果的保鮮作用

李亞娜

(武漢工業學院機械工程學院，湖北武漢，430023)

圣女果，又稱櫻桃番茄或珍珠番茄，內含糖、有機酸、礦物質和多種維生素等營養成分，尤其人體必需的Vc含量是普通番茄的1.7倍，是難得的“水果蔬菜”［1］。但圣女果在貯藏、運輸和銷售等環節中容易出現失水，營養損失，造成外型褶皺和口感欠佳，有損其商品價值和食用價值。

殼聚糖涂膜以其無毒、無污染、來源豐富及良好的氣體滲透性而被廣泛應用于果蔬保鮮［2］。但其力學性能和阻水性有待提高［3－4］。近年來，隨著納米材料的興起，許多研究者嘗試使用納米無機物(如SiO2、ZnO、TiO2等)對高分子材料進行改性。其中ZnO納米微粒由于成本低且性能優異(無毒、無味、對皮膚無刺激性，不分解、不變色，熱穩定性好，抗菌性)而倍受關注［5～7］。

Li等［8］將納米ZnO加入殼聚糖中，制備得到殼聚糖/納米ZnO復合膜。結果發現，相比于純殼聚糖膜，殼聚糖/納米ZnO復合膜的力學性能得到提高，當納米ZnO含量為1%時，膜的拉伸強度和斷裂生長率最大。Vicentini等［9］為拓展殼聚糖在醫用傷口愈合劑上的應用，將自制的ZnO納米粒子添加到殼聚糖/聚乙烯醇溶液中，并加入表面活性劑T80，制備得到殼聚糖/聚乙烯醇/納米ZnO薄膜。研究發現，納米ZnO的加入，提高了殼聚糖/聚乙烯醇薄膜的熱穩定性，并使其對金黃色葡萄球菌具有抑制作用。來水利等［10］以膠原蛋白、殼聚糖、納米ZnO為原料，按不同比例共混后制備出的三元復合膜具有良好的抗菌性，可應用于抗菌生物材料。而目前將納米ZnO改性殼聚糖膜應用到圣女果保鮮上的研究鮮有報道，本文采用納米ZnO對殼聚糖進行改性，并考察其對圣女果的保鮮性。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

圣女果，實驗當日購自本地農貿市場;殼聚糖，購自國藥集團化學試劑有限公司，分析純;冰乙酸購自天津市天力化學試劑有限公司，分析純;NaOH，購自天津市凱通化學試劑有限公司，分析純;納米ZnO，購自南京海泰納米材料有限公司;PE保鮮袋，市售。

1.2 儀器與設備

S21-1型恒溫磁力攪拌器，上海司樂儀器有限公司;KH-600DB型數控超聲波清洗器，昆山禾創超聲儀器有限公司;S-3000N型掃描電子顯微鏡，日本HITACHI公司。

1.3 殼聚糖/納米ZnO涂液的制備與表征

先將1 g殼聚糖加入100 mL體積分數0.1%的乙酸中，磁力攪拌3 h至完全溶解后配置得到殼聚糖溶液。然后分別將適量納米ZnO加入上述殼聚糖溶液，超聲波振蕩30 min后用0.1 mol/L的NaOH調節溶液pH值至5，得到納米ZnO濃度為1%、2%和3%的殼聚糖/納米ZnO涂液。用流延法在玻璃平板上成膜，室溫自然干燥，制得殼聚糖及殼聚糖/納米ZnO涂膜，并采用電子掃描顯微鏡(SEM)對其進行微觀形態的觀測。

1.4 圣女果的處理

將圣女果在所配置的殼聚糖(CS-0)及1%(CS-1)、2%(CS-2)、3%(CS-3)納米ZnO含量的殼聚糖/納米ZnO溶液中浸泡5s后取出晾干。以不涂膜圣女果為對照(CK)。

1.5 保鮮指標測定

1.5.1 感官評價

主要通過觀察圣女果顏色，光澤度，手感受其硬度和表面光滑度對每個果實進行評價。根據表1對圣女果的感官進行評價打分，5人參與評價后取平均分值作為最終結果。

表1 圣女果感官評分標準Table 1 Quality evaluation of cherry tomato

1.5.2 失重率測定

用稱重法，具體計算公式如下:

式中:m0表示貯前質量(g);mt表示貯期質量(g)。

1.5.3 Vc含量的測定

采用 2，6-二氯靛酚滴定法［11］。

1.5.4 可滴定酸含量的測定

采用堿液滴定法測定［12］。

2 結果與分析

2.1 膜的微觀形態

圖1為殼聚糖膜和殼聚糖/納米ZnO復合膜的表面SEM圖。圖1中可見，隨著殼聚糖中納米ZnO含量的增加，其膜表面的無機粒子數量增加。當納米ZnO含量為1%和2%時，納米粒子分散較均勻。但當納米ZnO含量增加到3%時，膜表面出現了較多的大尺寸粒子，這表明納米ZnO出現了嚴重的團聚。

2.2 感官評價

圖2為不同涂膜對圣女果感官評價分值的影響。從圖2可以看出，實驗中空白組圣女果的感官品質下降最為嚴重，而有涂膜的圣女果的感官分值下降相對較為緩慢。含有納米ZnO的殼聚糖涂膜較純殼聚糖涂膜的圣女果的外觀質量更好，并且1%納米ZnO含量的殼聚糖/納米ZnO涂膜的保鮮效果最好。

2.3 失重率

圖1 殼聚糖/納米ZnO膜表面的SEM圖，納米ZnO含量(%):(a)0;(b)1;(c)2;(d)3Fig.2 Surface of Chitosan/nano-ZnO composite films，nano-ZnO content(wt%):(a)0;(b)1;(c)2;(d)3

圖2 不同涂膜對圣女果感官評價分值的影響Fig.2 Effect of different treatment methods on sensory evaluation of cherry tomato

圖3 不同涂膜對圣女果失重率的影響Fig.3 Effect of different treatment methods on weight loss rate of cherry tomato

圖3為不同涂膜處理對圣女果失重率的影響。從圖3可以看出，圣女果在貯藏期間不斷失重。與對照組相比，含1%納米氧化鋅的殼聚糖復合膜較純殼聚糖涂膜及2%和3%納米ZnO含量的殼聚糖復合膜處理的圣女果的失重率低，這是由于涂膜可在圣女果表面形成小型氣調室，減少水分的揮發，并且低含量(1%)納米粒子在殼聚糖基體中分散較均勻，能夠有效提高殼聚糖膜的阻水性［13］，但隨著納米粒子含量的增加，納米粒子出現團聚，復合膜的綜合性能下降［14］，所以3%含量的殼聚糖/納米ZnO涂膜處理對圣女果的失重率變化無明顯效果(與對照組相當)。儲藏第9天，含1%納米氧化鋅的殼聚糖復合膜的失重率(4.63%)相對于對照組(5.49%)減少了15%。

2.4 Vc含量

圖4 不同涂膜對圣女果Vc含量的影響Fig.4 Effect of different treatment methods on Vc content of cherry tomato

圖4為不同涂膜處理對圣女果Vc含量的影響。從圖4可以看出，貯藏期間圣女果的Vc含量呈逐漸下降趨勢。在整個貯藏過程中，有涂膜的圣女果的Vc含量明顯高于空白組，這說明殼聚糖膜可以有效減少圣女果貯藏過程中Vc的損失。此外，圖4中還發現，與純殼聚糖膜相比，含有1%納米ZnO的殼聚糖涂膜能進一步抑制圣女果中Vc含量的下降，而含量為2%和3%的殼聚糖/納米ZnO對圣女果的Vc抑制效果不明顯。儲藏第9天，含1%納米氧化鋅的殼聚糖復合膜的Vc含量(35.5 mg/100g)相對于對照組(14.5 mg/100g)提高了近1.5倍。

2.5 可滴定酸含量

圖5為不同涂膜處理對圣女果可滴定酸含量的影響。圖5可以看出，對照組的酸度變化最為迅速，而涂膜處理圣女果的可滴定酸含量的下降要緩慢一些，其中含納米ZnO為1%的殼聚糖涂膜的可滴定酸含量的下降最為緩慢。這是由于貯藏期間有機酸作為呼吸底物不斷的被消耗，從而總酸含量不斷下降，但含1%納米ZnO的殼聚糖/納米ZnO涂膜有效的抑制了呼吸作用，因而延緩了酸含量的降低，使圣女果能更好的保持其原始品質和風味。儲藏第9天，含1%納米氧化鋅的殼聚糖復合膜的可滴定酸含量(0.39mol/L)相對于對照組(0.21 mol/L)提高了85%。

圖5 不同涂膜對圣女果可滴定酸含量的影響Fig.5 Effect of different treatment methods on acid content of cherry tomato

3 結論

通過SEM考察了殼聚糖/納米ZnO復合膜的微觀結構，并將殼聚糖/納米ZnO涂液涂膜于圣女果表面，考察其對圣女果的保鮮性。結果發現，當納米ZnO含量較低時(1%和2%)，納米粒子較均勻的分散于殼聚糖膜中;當納米ZnO含量增加到3%時，納米粒子出現了較多的團聚。納米ZnO含量為1%的殼聚糖/納米ZnO涂膜對圣女果的保鮮效果最佳。儲藏第9天，相對于對照組，殼聚糖/納米ZnO(1%納米ZnO)處理的圣女果的失重率減少了15%、Vc含量提高了近1.5倍、可滴定酸含量提高了85%。而納米ZnO含量為2%和3%的殼聚糖/納米ZnO涂膜的保鮮效果不明顯。

［1］ 李亞娜，李瑞勇.殼聚糖涂膜對圣女果的保鮮性研究［J］.包裝與食品機械，2011，29(3):9－11.

［2］ Aider M.Chitosan application for active bio-based films production and potential in the food industry:Review［J］.LWT-Food Science and Technology，2010，43:837 －842.

［3］ 陶希芹，王明力，袁志，等.殼聚糖/納米TiO2復合涂膜保鮮金秋梨的研究［J］.食品與發酵工業，2009，35(5):210－213.

［4］ 羅海莉，王清章，嚴守雷，等.殼聚糖及其與納米SiOx復合涂膜對蓮藕貯藏品質的影響［J］.食品與生物技術學報，2011，30(4):518－522.

［5］ Zhao H X，Li R K Y.A study on the photo-degradation of zinc oxide(ZnO)filled polypropylene nanocomposites［J］.Polymer，2006，47:3 207－3 217.

［6］ Li Y Q，Fu S Y，Mai Y W.Preparation and characterization of transparent ZnO/epoxy nanocomposites with high-UV shielding efficiency［J］.Polymer，2006，47:2 127 －2 132.

［7］ Li S C，Li Y N.Mechanical and antibacterial properties of modified nano-ZnO/high-density polyethylene composite films with a low doped content of nano-ZnO［J］.Journal of Applied Polymer Science，2010，116:2 965－2 969.

［8］ Li L H，Deng J C，Deng H R，et al.Synthesis and characterization of chitosan/ZnO nanoparticle composite membranes［J］.Carbohydrate Research，2010，345:994 －998.

［9］ Vicentini D S，Smania A，Laranjeira M C M.Chitosan/poly(vinyl alcohol)films containing ZnO nanoparticles and plasticizers［J］.Materials Science and Engineering C，2010，30(4):503－508.

［10］ 來水利，顏珩燁，杜經武，等.膠原蛋白-殼聚糖-納米氧化鋅復合膜的特性研究［J］.中國皮革，2008，37(9):24－27.

［11］ 吳謀成.食品分析與感官評定［M］.北京:中國農業出版社，2002:26－28.

［12］ 張意靜.食品分析技術［M］.北京:中國輕工業出版社，2001:115－116.

［13］ 王明力，沈丹，王文平，等.改性殼聚糖保鮮涂膜透水率的研究［J］.食品與生物技術學報，2007，26(5):10－13.

［14］ Li Y N，Cha K H，He Q H.Preparation and properties research of modified nano-ZnO/HDPE composite films［J］.Advanced Materials Research，2011，174:450 －453.