葡萄糖氧化酶等天然保鮮劑對樹莓保鮮效果的研究

蘭 蓉，吳志明，張立秋

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院，北京 100029）

葡萄糖氧化酶等天然保鮮劑對樹莓保鮮效果的研究

蘭 蓉，吳志明，張立秋

（北京電子科技職業(yè)學(xué)院，北京 100029）

以樹莓果實(shí)為試材，采后分別以4種天然保鮮劑（0.1%葡萄糖氧化酶+0.1%葡萄糖、0.05%溶菌酶、0.1%葡萄糖氧化酶+0.1%葡萄糖+0.1%殼聚糖涂膜液、0.05%溶菌酶+0.1%殼聚糖涂膜液）處理，以蒸餾水處理為對照，用聚乙烯保鮮膜包裝后于4℃下貯藏，定期取樣測定腐爛率、失重率、可溶性固形物含量、褐變度和硬度等生理生化指標(biāo)的變化。結(jié)果表明：經(jīng)0.1%葡萄糖氧化酶+0.1%葡萄糖+0.1%殼聚糖涂膜液復(fù)合保鮮劑處理后的樹莓果實(shí)綜合保鮮效果最佳，在貯藏12d后，果實(shí)腐爛率為13.26%，失重率為10.57%，可溶性固形物含量為10.8%，抑制褐變、保持硬度和可滴定酸含量的效果優(yōu)于其他處理組，且與對照組差異顯著（p＜0.05）。

葡萄糖氧化酶，樹莓，保鮮

樹莓（Raspberries）為薔薇科懸鉤子屬植物，又名木莓、托盤、覆盆子等，是當(dāng)今風(fēng)靡世界的第三代水果中的佼佼者。其果實(shí)為聚合漿果，柔嫩多汁、甜而芳香，含有大量的維生素C和21種特有成分、富含蹂花酸、黃酮、維生素E、超氧化物歧化酶（SOD）、氨基丁酸等抗癌、抗衰老物質(zhì)，既有較高的營養(yǎng)價值，又有獨(dú)特的保健和食用價值，深受消費(fèi)者青睞，市場前景十分看好[1-2]。但由于樹莓果實(shí)屬于漿果類，成熟果實(shí)稍受擠壓即破裂出汁，采收后會在極短的時間內(nèi)軟化腐爛，給貯運(yùn)帶來很大困難，這已成為制約其市場發(fā)展的瓶頸之一。因此，研究開發(fā)樹莓保鮮貯藏方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，也是世界性難題。目前，應(yīng)用于樹莓果實(shí)的保鮮方法主要有速凍低溫凍藏法、氣調(diào)貯藏法、化學(xué)保鮮法和臭氧保鮮法等，速凍低溫凍藏對樹莓的細(xì)胞結(jié)構(gòu)損傷較大，解凍后果實(shí)養(yǎng)分流失較多，口感變差；氣調(diào)貯藏雖然對樹莓保鮮有一定的效果，但投資大、花費(fèi)昂貴；化學(xué)保鮮劑對人體健康和環(huán)境將帶來諸多不利的影響[3-5]；隨著人們生活水平的提高，應(yīng)用無毒副作用的天然保鮮劑和生物保鮮劑正日益成為果蔬貯藏保鮮研究的熱點(diǎn)，目前這方面的研究多集中在溶菌酶、殼聚糖、中草藥提取物等保鮮劑上[6-9]。

葡萄糖氧化酶（Glucose oxidase，簡稱GOD），其系統(tǒng)命名為β-D-葡萄糖氧化還原酶（EC1.1.3.4），它能高度專一性地催化β-D-葡萄糖與空氣中的氧反應(yīng)，使葡萄糖氧化成為葡萄糖酸和過氧化氫。作為一種新型酶制劑，由于GOD具有脫氧、殺菌等特性，而且安全無毒副作用，因此在食品的加工保鮮等方面有著廣泛的應(yīng)用潛力，現(xiàn)已應(yīng)用于茶葉、果汁、對蝦[10-12]等的貯藏保鮮，但葡萄糖氧化酶在樹莓等小漿果保鮮上的應(yīng)用卻未見報道。本文將葡萄糖氧化酶應(yīng)用于樹莓的保鮮，研究其對樹莓貯藏保鮮的效果，旨在為樹莓的保鮮提供理論依據(jù)和新的技術(shù)方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

樹莓 海爾特茲品種，于2013年11月14日在天津市萊思瑞利果蔬種植專業(yè)合作社采收，成熟度為八成熟，采后用泡沫箱加冰塊的方法立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行保鮮處理；葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶 北京衛(wèi)諾恩生物技術(shù)有限公司；溶菌酶 北京奧博星生物技術(shù)責(zé)任有限公司；殼聚糖、葡萄糖 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

7600-1型紫外可見分光光度計 上海菁華科技儀器有限公司；7DZ5-WS型多管架自動平衡離心機(jī) 湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司；TA-XT plus型 質(zhì) 構(gòu) 儀 Stable Micro Systems；JB/T5374-1991 精密電子天平 梅特勒-托利多國際股份有限公司；手持折光儀 杭州匯爾儀器設(shè)備有限公司；MJ-250BP02A小型打漿機(jī) 廣東美的生活電器制造有限公司；電子恒溫水浴鍋 北京市光明醫(yī)療儀器廠；PHS-3C型酸度計 上海楚柏儀器有限公司；DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器 鄭州市亞榮儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 保鮮劑的制備 本實(shí)驗(yàn)設(shè)計了4種保鮮劑，每種保鮮劑的成分見表1。殼聚糖涂膜液的制備：0.1%殼聚糖→加1.0%乙酸溶液→加水溶脹→加熱攪拌溶解。

表1 保鮮劑成分表Table 1 Composition design of different preservatives

1.2.2 樣品的處理 將完整、無霉?fàn)€的樹莓分為5組，每組225g，其中4組為處理組，分別在表1所列出的4種保鮮劑中浸泡3min。另1組為對照組，以蒸餾水浸泡3min。以上各組浸泡取出后置于陰涼通風(fēng)處晾干，置于塑料盤內(nèi)用保鮮膜覆蓋后均在4℃下貯藏，定期觀察果實(shí)變化的情況，并取樣測定各項(xiàng)理化指標(biāo)（方法如下）。每組重復(fù)3次，結(jié)果取其平均值。

1.2.3 各項(xiàng)理化指標(biāo)的測定方法

1.2.3.1 腐爛率的測定[13]按樹莓果實(shí)腐爛面積大小將果實(shí)劃分為4級，每級劃分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 樹莓果實(shí)腐爛等級劃分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Rot classes standard of raspberry fruits

腐爛率（%）=[∑（腐爛級別×該級果實(shí)）/（最高腐爛級別×總果實(shí)）]×100。

1.2.3.2 失重率的測定[14]采用稱重法，失重率（%）=[（初始質(zhì)量-貯期質(zhì)量）/初始重量]×100

1.2.3.3 可溶性固形物的測定[15]手持式折光儀法。

1.2.3.4 褐變度的測定[16]a.樹莓清汁樣品于分光光度計中，掃描得樹莓清汁的最佳吸收波長為510nm；b.在波長510nm處樣品稀釋10倍，5cm比色皿比色，其吸光度表示產(chǎn)品的色澤情況，吸光度越大，表示其色澤越深，褐變越嚴(yán)重。

1.2.3.5 硬 度的 測 定[14]采 用TA-XT plus質(zhì) 構(gòu) 儀 測定，選用Return to Start，測 定 條件 為 ：探 頭 ：P/36；測試模式：壓縮返回模式；測前速度：1.0mm/s；測試速度：1.0mm/s；測后速度：10.0mm/s；返回距離：15mm；壓縮程度：75%。

1.2.3.6 可滴定酸的測定[15]酸堿滴定法。

2 結(jié)果與討論

圖1 不同保鮮劑對樹莓腐爛率的影響Fig.1 Effect of different preservatives on rot rate of raspberry fruits

2.1 腐爛率的變化

從圖1可以看出，經(jīng)方差分析，保鮮劑1和保鮮劑2在貯藏期的前9d可顯著降低樹莓腐爛率（p＜0.05），但貯藏至12d，與對照組差異不顯著（p＞0.05）。經(jīng)保鮮劑3和保鮮劑4處理后的樹莓果實(shí)，其腐爛率與對照組之間存在極顯著差異（p＜0.01）。其中保鮮劑3對降低樹莓果實(shí)腐爛率的效果最佳，原因是葡萄糖氧化酶能高度專一性地催化葡萄糖與空氣中的氧反應(yīng)，使葡萄糖氧化成為葡萄糖酸和過氧化氫，過氧化氫具有較強(qiáng)的殺菌作用，能有效抑制微生物的生長[17]。另外，殼聚糖分子表面的氨基基團(tuán)可以使細(xì)菌細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)變性，同時還可以螯合對微生物生長起關(guān)鍵作用的金屬離子，從而抑制微生物在果實(shí)表面的生長[18-19]。葡萄糖氧化酶產(chǎn)生的過氧化氫與殼聚糖共同作用，能更有效地抑制微生物生長，減緩樹莓果實(shí)的腐爛速度。

2.2 失重率的變化

從圖2可看出，在12d的貯藏期內(nèi)，處理組和對照組的樹莓失重率均隨著時間的延長而逐漸增大，采用不同保鮮劑處理的樹莓均可在不同程度上降低失重率。其中保鮮劑3對降低樹莓果實(shí)的失重效果最好，其次是保鮮劑4，然后是保鮮劑1、保鮮劑2，對照組的效果最差。與對照相比，用保鮮劑3、保鮮劑4處理均可顯著抑制樹莓果實(shí)失重率（p＜0.05），而用保鮮劑1、保鮮劑2處理后，樹莓失重率與對照組差異不顯著（p＞0.05）。保鮮劑3和保鮮劑4效果較好的原因可能是其含有殼聚糖成分，殼聚糖分子上帶有羧基基團(tuán)，對水分子具有很強(qiáng)的親和作用力，因此覆蓋在樹莓果實(shí)表面、形成薄膜的殼聚糖能抑制樹莓果實(shí)中水分的蒸發(fā)，降低果實(shí)的失重。葡萄糖氧化酶是需氧脫氫酶，能夠消耗氧氣催化葡萄糖氧化，每克分子葡萄糖氧化酶在沒有過氧化氫酶存在下能消耗1克分子氧，是一種有效的天然除氧劑[20]。殼聚糖涂膜液在樹莓果實(shí)的表面形成一層保護(hù)膜后，葡萄糖氧化酶能有效去除果實(shí)表面的O2，因而可以減緩或抑制果實(shí)的有氧呼吸，減少果實(shí)內(nèi)有機(jī)物的消耗，降低果實(shí)的失重。

圖2 不同保鮮劑對樹莓果實(shí)失重率的影響Fig.2 Effect of different preservatives on weight loss rate of raspberry fruits

2.3 可溶性固形物含量的變化

從圖3可看出，隨著采后貯藏時間的延長，不同處理的樹莓可溶性固形物含量在貯藏前期會有小幅升高而后逐漸下降。其中保鮮劑3對延緩樹莓可溶性固形物含量的下降效果最好，其次是保鮮劑4，隨后是保鮮劑1、保鮮劑2。與對照相比，用保鮮劑4、保鮮劑1、保鮮劑2處理后，樹莓可溶性固形物的下降速度與對照差異不顯著（p＞0.05），而用保鮮劑3處理6d后可顯著抑制樹莓可溶性固形物的下降速度（p＜0.05），主要原因在于保鮮劑3中的殼聚糖和葡糖糖氧化酶協(xié)同作用，有效抑制了葡萄果實(shí)的有氧呼吸，從而延緩了可溶性糖類物質(zhì)的消耗。胡曉亮等[8]以海藻酸鈉和溶菌酶對馬陸葡萄葡萄進(jìn)行涂膜處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)海藻酸鈉和溶菌酶處理后的果實(shí)可溶性固形物含量降低速率放緩。

圖3 不同保鮮劑對樹莓果實(shí)可溶性固形物含量的影響Fig.3 Effect of different preservatives on soluble solids content of raspberry fruits

2.4 褐變度的變化

從圖4可看出，隨著采后貯藏時間的延長，不同處理的樹莓果實(shí)色澤逐漸加深，說明其褐變程度逐漸增大。其中保鮮劑1、保鮮劑2處理后，樹莓果實(shí)褐變速度與對照差異不顯著（p＞0.05）。保鮮劑4在貯藏期的前9d可顯著抑制樹莓褐變速度（p＜0.05），但貯藏至12d，用保鮮劑4處理后的樹莓果實(shí)褐變速度與對照差異不顯著（p＞0.05）。保鮮劑3對抑制樹莓果實(shí)褐變效果最好，經(jīng)方差分析，與對照組差異極顯著（p＜0.01）。樹莓果實(shí)色澤鮮艷、其紅色與其富含的花色苷類化合物有關(guān)，但花色苷的穩(wěn)定性較差，易被氧氣等氧化而發(fā)生分解或色素沉淀，從而導(dǎo)致色澤逐漸加深，出現(xiàn)褐變現(xiàn)象[21]。葡萄糖氧化酶在殼聚糖涂膜液形成保護(hù)膜后，能更有效去除果實(shí)表面的O2，從而減少或避免樹莓中花色苷類化合物的氧化，減少其色澤的破壞。高福成等[22]也提出了相同的觀點(diǎn)。

圖4 不同保鮮劑對樹莓褐變度的影響Fig.4 Effect of different preservatives on browning degree of raspberry fruits

2.5 硬度的變化

從圖5中可以看出，各處理組樹莓果實(shí)硬度均呈下降趨勢，原因在于果實(shí)成熟過程中一些能水解果膠物質(zhì)和纖維素的酶類活性增加，使果實(shí)的中膠層溶解、纖維分解，從而造成果肉軟化。經(jīng)保鮮劑1、保鮮劑2處理的樹莓果實(shí)硬度保持效果與對照組相比差異不顯著（p＞0.05）。保鮮劑3保持樹莓果實(shí)硬度的效果最明顯，果實(shí)硬度降低平緩，至貯藏12d，果實(shí)硬度比對照組高1.98倍，經(jīng)方差分析，與對照組之間存在顯著差異（p＜0.05），較好地保持了樹莓果實(shí)飽滿的外觀，能有效抑制樹莓果實(shí)硬度的下降。經(jīng)保鮮劑4處理后的樹莓果實(shí)前9d硬度顯著高于對照組（p＜0.05），但在貯藏后期果實(shí)硬度下降較快。由此可見涂膜處理對果蔬貯藏的效果具有顯著影響。羅海莉等[14]研究了殼聚糖及其復(fù)合膜對蓮藕貯藏保鮮過程中品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，涂膜處理能有效地抑制蓮藕采后呼吸、失重、糖物質(zhì)消耗、顏色變暗及硬度下降等。

圖5 不同保鮮劑對樹莓硬度的影響Fig.5 Effect of different preservatives on hardness of raspberry fruits

2.6 可滴定酸的變化

不同處理的樹莓果實(shí)其采后可滴定酸含量均隨著貯藏時間的延長而逐漸降低，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)果實(shí)在生長停止轉(zhuǎn)入成熟階段后，有機(jī)酸含量會下降[23]。采用保鮮劑1、保鮮劑2、保鮮劑3和保鮮劑4處理均能在不同程度上減緩樹莓果實(shí)可滴定酸下降的速率（見圖6）。其中保鮮劑1、保鮮劑2處理樹莓果實(shí)，其可滴定酸的下降速率雖受到抑制，但與對照相比差異不顯著（p＞0.05）。保鮮劑3的效果最好，與對照組相比，差異極顯著（p＜0.01），用保鮮劑4處理也能顯著降低可滴定酸的下降速率（p＜0.05）。Bogin等[24]提出過氧化氫會促進(jìn)檸檬果實(shí)中有機(jī)酸的生成積累，反之過氧化氫的消耗會造成酸分解，有機(jī)酸含量下降。根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)結(jié)論，可分析得出保鮮劑3效果較好的原因是葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化所產(chǎn)生的過氧化氫減緩了樹莓果實(shí)貯藏過程中可滴定酸的含量下降，殼聚糖所形成的保護(hù)膜則減少了過氧化氫的消耗，從而進(jìn)一步減緩了可滴定酸的含量下降。

圖6 不同保鮮劑對樹莓可滴定酸含量的影響Fig.6 Effect of different preservatives on titritable acidity content of raspberry fruits

3 結(jié)論

將4種保鮮劑進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)保鮮劑3，即0.1%葡 萄 糖 氧 化 酶 +0.1% 葡 萄 糖+0.1% 殼 聚 糖 涂膜液復(fù)合保鮮劑處理后的樹莓果實(shí)，在貯藏12d后，保鮮效果最佳，果實(shí)腐爛率為13.26%，失重率為10.57%，可溶性固形物含量為10.8%，抑制褐變、保持硬度和可滴定酸含量的效果優(yōu)于其他處理組，與對照組差異顯著。另外，含有0.1%殼聚糖涂膜液的保鮮劑其保鮮效果總體優(yōu)于不含0.1%殼聚糖涂膜液的保鮮劑。

影響葡萄糖氧化酶和殼聚糖保鮮能力的因素很多，如濃度、pH和溫度等，因此，對于采用葡萄糖氧化酶和殼聚糖復(fù)合保鮮劑提高樹莓保鮮效果，各因素的最佳水平仍需進(jìn)一步探究。

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圖15 亞硫酸鈉對已酰化和未酰化藍(lán)莓花青素穩(wěn)定性影響Fig.15 Effect of Na2SO3on the stability comparison between acylated anthoanins and proanidine

3 結(jié)論

3.1 通過酰基化反應(yīng)對藍(lán)莓花青素進(jìn)行分子修飾，紫外吸收光譜表明藍(lán)莓花青素已經(jīng)酰基化。相對未酰化的藍(lán)莓花青素，酰基化修飾后的藍(lán)莓花青素光、熱穩(wěn)定性和對強(qiáng)氧化還原劑的穩(wěn)定性顯著提高，可以推斷藍(lán)莓花青素酰化是穩(wěn)定性提高的根本原因。3.2 對于已經(jīng)酰基化的藍(lán)莓花青素，VC、苯甲酸鈉、蔗糖、葡萄糖、檸檬酸鈉等可以提高酰化后藍(lán)莓花青素的穩(wěn)定性。

3.3 K+、Na+、Cu2+以及濃度小于0.05mol/L的Fe2+對酰化藍(lán)莓花青素的穩(wěn)定性無顯著性影響；Ca2+、Fe3+以及濃度達(dá)到0.1mol/L的Mg2+、Fe2+對酰化藍(lán)莓花青素的穩(wěn)定性具有破壞作用；濃度低于0.1mol/L的Mg2+能增加酰化后藍(lán)莓花青素的穩(wěn)定性。

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Effect of glucose oxidase on the preservation of raspberries

LAN Rong，WU Zhi-ming，ZHANG Li-qiu
（Beijing Polytechnic，Beijing 100029，China）

Testing several natural preservatives for their effectiveness ，using raspberries as samples.Harvested raspberries were treated with four kinds of natural preservatives including 0.1%glucose oxidase+0.1% glucose ， 0.05%lysozyme ， 0.1%glucose oxidase+0.1%glucose+0.1%chitosan ， 0.05%lysozyme+0.1% chitosan，or distilled water as a control.All groups were preserved at 4℃ under polyethylene film.Changes in physiological and biochemical indices were determined periodically during storage ，including rot rate，weight loss rate，soluble solids content，browning degree and hardness.We report here that 0.1%glucose oxidase+ 0.1%glucose+0.1%chitosan was the most effective treatment for comprehensive preservation.After 12 days of storage under this combination of preservatives，rot rate was 13.26%，weight loss rate was 10.57% ，and soluble solids content was 10.8%，while inhibition of browning and maintenance of hardness and itritable acidity content were better than in the other treated groups with a statistically significant difference （p＜0.05） compared to the control.

glucose oxidase；raspberry；preservation

TS255.3

A

1002-0306（2014）22-0308-05

10.13386/j.issn1002-0306.2014.22.059

2014－02－24

蘭蓉（1974-），女，碩士研究生，副教授，研究方向：酶制劑的應(yīng)用研究。

北京市高等學(xué)校教學(xué)名師資助項(xiàng)目（PXM2014-014306-000075）；北 京 市 屬 高 等 學(xué) 校 人 才 強(qiáng) 教 計 劃 資 助 項(xiàng) 目（PXM2013-014306-000121-00055398-FCG）；北京電子科技職業(yè)學(xué)院科技類重點(diǎn)課題（YZK2012017）。