殼聚糖復(fù)合保鮮劑在荔枝冷藏中的應(yīng)用

李昌寶，孫 健,*，吳建永，劉成梅，鐘業(yè)俊，李 麗

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西作物遺傳改良生物技術(shù)重點開放實驗室，廣西 南寧 530007；3.南昌大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江西 南昌 330047)

荔枝是一種熱帶亞熱帶水果，果皮鮮紅，果肉甜美多汁，在國際水果貿(mào)易中具有很高的商業(yè)價值[1]，然而荔枝采收后容易發(fā)生褐變和腐敗[2]。目前較為普遍的是采用SO2熏蒸或化學(xué)殺菌劑來防腐保鮮，但藥劑殘留是人體健康的潛在威脅[3]。

殼聚糖是一種天然高分子多聚糖，可改變病原菌細胞膜的流動性和通透性，具有抗菌殺菌作用[4]；采用殼聚糖涂膜，膜層具有通透性、阻水性，可抑制果蔬呼吸代謝和水分散失，減緩果蔬組織和結(jié)構(gòu)衰老[5]。Jiang Yueming等[5]報道殼聚糖涂膜可延緩荔枝花色苷含量的降低，以及顏色和食味品質(zhì)的改變。Noelle等[6]發(fā)現(xiàn)，殼聚糖和檸檬酸溶液浸泡可延緩荔枝在貯藏時的顏色變化。Zheng Xiaolin等[2]報道，殼聚糖和抗壞血酸處理在防止荔枝果皮褐變、失水、微生物侵襲方面具有積極作用。趙玉清等[7]研究發(fā)現(xiàn)，殼聚糖與金屬離子(Zn2+)復(fù)合涂膜能有效阻止荔枝水分損失，防止VC損失，延緩果皮褐變及淀粉轉(zhuǎn)化。

納他霉素是一種重要的多烯類抗菌素，能有效抑制真菌生長，已被美國FDA和中國列入食品添加劑使用。與真菌接觸時，納他霉素分子的疏水部分即大環(huán)內(nèi)酯的雙鍵部分以范德華力和真菌的整個甾醇分子結(jié)合，形成抗生素-甾醇復(fù)合物，破壞細胞質(zhì)膜的滲透性；分子的親水部分即大環(huán)內(nèi)酯的多醇部分則在膜上形成水孔，損傷膜的通透性，從而引起菌內(nèi)氨基酸、電解質(zhì)等重要物質(zhì)滲出而死亡[8]。

雙乙酸鈉是一種綠色防霉防腐保鮮劑，并具有增加營養(yǎng)價值的功效，已被美國FDA、聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織確定為安全型食品添加劑，我國食品使用衛(wèi)生標準也已將其列為食品防霉防腐劑。雙乙酸鈉的抗菌(包括抗真菌、霉菌、細菌)作用來源于乙酸、乙酸分子與類脂化合物的相溶性較好，乙酸可透過細胞壁，使細胞內(nèi)蛋白質(zhì)變性，從而起到殺菌的效果[9]。

茶多酚是茶葉中提取的一類含有多酚羥基的天然活性物質(zhì)，能與氧化酶蛋白結(jié)合，形成一種復(fù)合物而降低酶的氧化活性[10]。此外，茶多酚結(jié)構(gòu)中具有的活潑酚羥基可作為氫供體，將單線態(tài)氧1O2還原成活性較低的三線態(tài)氧3O2，從而減少氧自由基的產(chǎn)生，終止自由基的連鎖反應(yīng)[11]。

本實驗以殼聚糖為成膜劑，復(fù)配抑菌劑(納他霉素、雙乙酸鈉)和抗氧化劑(茶多酚、抗壞血酸)，研究殼聚糖復(fù)合保鮮劑涂膜對荔枝的保鮮效果，為荔枝涂膜保鮮的推廣提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

荔枝品種為‘妃子笑’，購于廣西靈山龍武農(nóng)場，采摘后立即運至實驗室，挑選大小均一，無褐斑，無物理損傷和病蟲害的荔枝進行試驗。

殼聚糖(脫乙酰度≥90%，黏度300cps) 濟南海得貝海洋生物工程有限公司；納他霉素 鄭州奇弘生物科技有限公司；茶多酚(TP≥98%) 江西綠康天然產(chǎn)物有限公司；愈創(chuàng)木酚 國藥集團化學(xué)試劑有限公司；鄰苯二酚、抗壞血酸、雙乙酸鈉 阿拉丁試劑(上海)有限公司；其他為國產(chǎn)分析純試劑。

1.2 儀器與設(shè)備

WAY-2W阿貝折射儀 上海精密科學(xué)儀器有限公司；JJ-2型高速組織搗碎機 江蘇金壇榮華儀器廠；Delta 320 pH計 瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司；T6新世紀紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器公司；SORVALLD-37520型低溫冷凍離心機 德國Thermo Electron公司。

1.3 殼聚糖復(fù)合保鮮液試驗

前期研究發(fā)現(xiàn)，殼聚糖質(zhì)量濃度10g/L時成膜效果較好，檸檬酸質(zhì)量濃度19.2g/L時有助于殼聚糖溶解并可形成一定的協(xié)同保鮮作用。由此，結(jié)合學(xué)者對抑菌劑、抗氧化劑等添加量的相關(guān)研究[4-11]和前期實驗結(jié)果，進行殼聚糖復(fù)合保鮮液對新鮮荔枝保鮮試驗。將挑選好的新鮮荔枝分別在殼聚糖復(fù)合保鮮液中(表1)浸5min后取出，自然晾干，(4±1)℃貯藏。每3d測定試樣的褐變指數(shù)、多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)、過氧化物酶(peroxidase，POD)，可溶性固形物、可滴定酸、腐爛率以及感官評價在第18天測評。試驗重復(fù)3次，結(jié)果取平均值。

表 1 殼聚糖復(fù)合保鮮劑成分和含量Table 1 Composition and content of chitosan complex fresh-keeping agent

1.4 生理指標測量

1.4.1 褐變指數(shù)

果皮褐變程度用褐變等級來評估，褐變等級如下：1=沒有褐變；2=輕微褐變；3=1/4褐變；4=1/4～1/2褐變；5≥1/2褐變。褐變指數(shù)=∑褐變等級×該等級荔枝個數(shù)/荔枝總數(shù)。褐變指數(shù)高于3可以認為市場不能接受[12]。

1.4.2 腐爛率

荔枝腐爛或褐變面積超過整果面積1/4時定為腐爛果，腐爛率/%=(爛果個數(shù)/處理總果數(shù))×100[13]。

1.4.3 可溶性固形物、可滴定酸[14]

從15個荔枝中取果肉20g，用研缽研碎，在15000×g離心20min，取上清液進行分析測定。可溶性固形物：由阿貝折光儀測定，結(jié)果由折光儀讀數(shù)得出，以百分比表示；可滴定酸：用0.1mol/L NaOH溶液滴定，結(jié)果換算成檸檬酸當量。

1.4.4 PPO、POD提取及活性測定[15]

PPO、POD提取：所有實驗操作在(4±1)℃條件完成，取荔枝果皮2g，在液氮中用研缽研碎，然后用10mL 0.1mol/L磷酸鈉緩沖液(pH6.8，含有0.1g/100mL吡咯烷酮聚乙烯和體積分數(shù)0.1% Triton X-100)提取20min。提取液在10000×g離心15min，收集上清液作為測量PPO、POD活性的酶液。

PPO活性：用0.01mol/L磷酸鈉緩沖液(pH6.8)配制10mmol/L鄰苯二酚，取該溶液2.8mL，迅速加入0.2mL PPO提取液，置于400nm處測定吸光度變化值，測量時間3min、環(huán)境溫度(25±1)℃。一個酶活力單位(U)定義為：單位時間內(nèi)(1min)，反應(yīng)體系吸光度變化0.01所需的酶量。

POD活性測定反應(yīng)系統(tǒng)為：2.7mL磷酸鈉緩沖液(pH6.8，0.1mol/L)、0.1mL H2O2(0.46%，V/V)、0.1mL愈創(chuàng)木酚4g/100mL和0.1mL酶提取液。在470nm處測量吸光度變化值，測量時間3min，環(huán)境溫度(25±1)℃。一個酶活力單位(U)定義為：單位時間內(nèi)(1min)，反應(yīng)體系吸光度變化0.01所需的酶量。

1.4.5 感官評價

感官評價之前，將各實驗組的荔枝從冷藏條件下移到室溫(25℃±1℃)放6h。每實驗組取10個荔枝，置于白色瓷盤中立刻給經(jīng)過訓(xùn)練的品嘗小組進行品嘗。品嘗小組由14個(10個女性，和4個男性)年齡在22～50歲之間、對荔枝質(zhì)量和感官特性非常熟悉的人組成。荔枝樣品隨機分配給每個品嘗員，感官評定在感官實驗室進行，每次品嘗荔枝之前用純凈水漱口。荔枝品評指標包括：表皮顏色，果肉滋味，果實氣味和整體評價。品嘗員品評荔枝后按照嗜好程度給各指標打分。9表示非常喜歡，5表示既不喜歡也不討厭，1表示非常不喜歡[16]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SAS 9.0軟件進行數(shù)據(jù)分析，所有試驗重復(fù)3次，結(jié)果用“平均值±標準偏差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 殼聚糖復(fù)合保鮮劑對荔枝褐變指數(shù)的影響

圖 1 殼聚糖復(fù)合保鮮劑對荔枝褐變指數(shù)的影響Fig.1 Effects of different chitosan complex fresh-keeping agents on browning index of litchi

由圖1可知，荔枝褐變指數(shù)在冷藏過程中不斷上升，冷藏前6d上升較為緩慢(P＞0.05)，第9天后褐變加快(P＜0.05)。第18天時，對照組褐變指數(shù)為4.80，“雙乙酸鈉+茶多酚”組、“納他霉素+抗壞血酸”組、“納他霉素+茶多酚”組的褐變指數(shù)分別為4.15、3.69和3.05，可見殼聚糖復(fù)合涂膜對荔枝表皮顏色具有較好的保護作用，其中“納他霉素+茶多酚”組的效果最為明顯。

2.2 殼聚糖復(fù)合保鮮劑對荔枝PPO和POD活性的影響

圖 2 殼聚糖復(fù)合保鮮劑對荔枝果皮PPO(a)、POD(b)活性的影響Fig.2 Effects of different chitosan complex fresh-keeping agents on PPO and POD activity in pericarp of litchi

由圖2可知，在儲藏期間，荔枝PPO、POD活性均持續(xù)上升，而荔枝經(jīng)復(fù)合殼聚糖涂膜后活性上升速度明顯低于對照組。貯藏第18天，對照組的PPO和POD活性為23.0U/g和62.0U/g、而“納他霉素+抗壞血酸”組、“雙乙酸鈉+茶多酚”組、“納他霉素+茶多酚”組的PPO活性分別為17.0、14.7U/g和12.1U/g，POD活性分別為45.0、40.0、31.6U/g。可見殼聚糖保鮮劑涂膜可較好地抑制荔枝PPO、POD酶活在冷藏過程中的上升，其中“納他霉素+茶多酚”組的效果最為明顯，第18天時PPO、POD活性分別比對照組低47.4%、49.0%。

2.3 殼聚糖復(fù)合保鮮劑對荔枝腐爛率、可溶性固形物和可滴定酸含量的影響

表 2 冷藏第18天荔枝的腐爛率、可溶性固形物和可滴定酸含量Table 2 Decay rate, total soluble solids content and organic acid content of litchi after 18 days cold storage

由表2可知，在(4±1)℃條件下冷藏，荔枝仍會被真菌感染。對照組由于沒有抑菌劑的保護，貯藏至第18天時，荔枝表面出現(xiàn)霉斑和褐變，腐爛率達到23.12%；“雙乙酸鈉+茶多酚”組有少量發(fā)生霉變，腐爛率為6.40%；“納他霉素+抗壞血酸”組則有少量褐斑，腐爛率為2.55%；只有“納他霉素+茶多酚”組經(jīng)過18d冷藏之后，仍未發(fā)生腐敗。

可溶性固形物和可滴定酸是荔枝重要的風味和營養(yǎng)指標[14]。荔枝貯藏第1天，總可溶性固形物和可滴定酸含量分別為19.10%和0.66%。經(jīng)過18d冷藏，荔枝的可溶性固形物和可滴定酸含量均有不同程度下降，其中可溶性固形物的下降速度為：對照組＞“雙乙酸鈉+茶多酚”組＞“納他霉素+抗壞血酸”組＞“納他霉素+茶多酚”組；可滴定酸下降速度為：對照組＞“納他霉素+茶多酚”組＞“納他霉素+抗壞血酸”組＞“雙乙酸鈉+茶多酚”組，這可能是由于雙乙酸鈉釋放醋酸，抗壞血酸則呈弱酸性，導(dǎo)致果肉可滴定酸含量下降緩慢。

2.4 殼聚糖復(fù)合保鮮劑對荔枝感官品質(zhì)的影響

圖 3 冷藏第18天荔枝的感官品質(zhì)Fig.3 Sensory evaluation of litchi treated by different chitosan complex fresh-keeping agents after 18 days cold storage

由圖3可知，對照組經(jīng)過18d冷藏后，果皮顏色、果肉滋味、氣味和整體可接受度均在5以下，表明該組荔枝消費者已不能接受。而經(jīng)殼聚糖復(fù)合保鮮劑涂膜的荔枝，感官品質(zhì)相對較好，尤其“納他霉素+茶多酚”組的感官品質(zhì)為四組中最好，整體可接受度為7.0分，果實氣味更是高達8.0分；而“雙乙酸鈉+茶多酚”組的果肉滋味和果實氣味分值偏低，分別為4.2和4.1，這可能是由于雙乙酸鈉溶解后釋放的醋酸味較濃，影響了荔枝的氣味，而茶多酚有天然的茶香味，具有增香作用。

3 結(jié) 論

荔枝不耐貯藏，容易腐敗和褐變。酶促褐變的基本條件是：活性PPO、氧氣和酚類底物的存在；通過隔絕氧氣或抑制酶活，可防止褐變。本實驗研究殼聚糖復(fù)配抑菌劑和抗氧化劑后對荔枝的涂膜保鮮作用，結(jié)果表明：殼聚糖復(fù)配納他霉素、雙乙酸鈉及茶多酚、抗壞血酸、檸檬酸后，可抑制冷藏過程中(4℃±1℃)荔枝的腐敗，對荔枝表皮顏色具有保護作用，同時可抑制荔枝PPO、POD活性的上升，以及可溶性固形物和可滴定酸含量的下降，對保持荔枝感官品質(zhì)也具有一定的效果。其中，“納他霉素+茶多酚”組的保鮮效果最為明顯，冷藏至第18天時該組荔枝未發(fā)生腐敗，遠低于對照組23.12%的腐敗率；表皮顏色、果肉滋味、果實氣味和整體可接受度分別為7.0、6.3、8.0分和7.0分，明顯好于對照組的4.1、4.0、2.9分和3.1分；同時荔枝中PPO、POD活性分別比對照組分別低了47.4%、49.0%。利用殼聚糖復(fù)配茶多酚、納他霉素對荔枝進行涂膜保鮮，效果良好，安全無毒，制作工藝簡單，使用方便，是一種推廣價值很高的荔枝保鮮方法。

[1] JIANG Yueming, DUAN Xuewu, JOYCE D, et al. Advances in understanding of enzymatic browning in harvested litchi fruit[J]. Food Chemistry, 2004, 88(3)： 443-446.

[2] ZHENG Xiaolin, TIAN Shiping. Effect of oxalic acid on control of postharvest browning of litchi fruit[J]. Food Chemistry, 2006, 96(4)： 519-523.

[3] 吳國欣, 檀東飛, 林躍鑫, 等. 復(fù)配植酸保鮮劑對荔枝果實的保鮮效果[J]. 食品科學(xué), 2004, 25(2)： 190-192.

[4] PINTADO C, FERREIRA M, SOUSA I. Control of pathogenic and spoilage microorganisms from cheese surface by whey protein fi lms containing malic acid, nisin and natamycin[J]. Food Control, 2010, 21(3)： 240-246.

[5] JIANG Yueming, LI Jianrong, JIANG Weibo. Effects of chitosan coating on shelf life of cold-stored litchi fruit at ambient temperature[J]. LWT-Food Science and Technology, 2005, 38(7)： 757-761.

[6] NOELLE M, COLLIN D, RAMARSON H, et al. Effect of citric acid and chitosan on maintaining red colouration of litchi fruit pericarp[J]. Postharvest Biology and Technology, 2008, 49(2)： 241-246.

[7] 趙玉清, 鄭兆艷, 王冰, 等. 殼聚糖復(fù)合物的制備與荔枝保鮮研究[J]. 大連民族學(xué)院學(xué)報, 2004, 6(1)： 44-46.

[8] 鄔健國, 王敏. 納他霉素的分子生物學(xué)研究進展[J]. 微生物學(xué)通報, 2003, 30(5)： 120-123.

[9] 中國食品添加劑生產(chǎn)應(yīng)用工業(yè)協(xié)會. 食品添加劑手冊[M]. 北京： 中國輕工業(yè)出版社, 1996： 245-248.

[10] 官興麗, 理勇, 曾亮. 茶多酚在食品貯藏保鮮中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 食品工業(yè)科技, 2010, 31(7)： 410-413.

[11] 武煜, 顧振綸. 茶多酚的藥理學(xué)作用及其機制研究進展[J]. 中成藥, 2005, 27(6)： 722-725.

[12] JIANG Yueming, FU J R. Biochemical and physiological changes involved in browning of litchi fruit caused water loss[J]. Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 1999, 74(1)： 43-46.

[13] 莫億偉, 鄭吉祥, 李偉才, 等. 外源抗壞血酸和谷胱甘肽對荔枝保鮮效果的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報, 2010, 26(3)： 363-368.

[14] JIANG Yueming, LI Yuebiao, LI Jianrong. Browning control, shelf life extension and quality maintenance of frozen litchi fruit by hydrochloric acid[J]. Journal of Food Engineering, 2004, 63(2)： 147-151.

[15] SUN Jian, XIANG Xu, YU Chunyan, et al. Variations in contents of browning substrates and activities of some related enzymes during litchi fruit development[J]. Scientia Horticulturae, 2009, 120(4)： 555-559.

[16] SIVAKUMAR D, KORSTEN L. Fruit quality and physiological responses of litchi cultivar McLean’s Red to 1-methylcyclopropene pre-treatment and controlled atmosphere storage conditions[J]. LWTFood Science and Technology, 2010, 43(6)： 942-948.