殼聚糖涂膜對鮮切蘋果貯藏品質的影響

范林林，李萌萌，馮敘橋*，韓鵬祥，段小明，張 蓓

（渤海大學食品科學研究院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧 錦州 121013）

殼聚糖涂膜對鮮切蘋果貯藏品質的影響

范林林，李萌萌，馮敘橋*，韓鵬祥，段小明，張 蓓

（渤海大學食品科學研究院，遼寧省食品安全重點實驗室，遼寧 錦州 121013）

為研究殼聚糖涂膜對鮮切蘋果貯藏品質的影響，將鮮切寒富蘋果分別用質量分數0.5%、1.0%、1.5%的殼聚糖浸泡3 min后瀝干，用0.11 mm厚度的PE保鮮膜包裝后置于4 ℃冷庫中貯藏，每2 d測定與成熟衰老相關的生理生化指標。結果表明，適當質量分數的殼聚糖涂膜可保持蘋果切塊的感官品質、延緩營養物質下降、抑制微生物的繁殖，對鮮切蘋果有較好的護色效果；殼聚糖涂膜也能較好地抑制多酚氧化酶活性，提高過氧化物酶活性。在研究的3 種質量分數中，1.0%殼聚糖處理對鮮切蘋果的保鮮效果最好，能在4 ℃冷庫12 d貯藏期中維持鮮切蘋果的較好品質。

殼聚糖；鮮切蘋果；感官品質；營養物質；微生物

蘋果（Malus domestica Borkh.），一直有“智慧果”、“記憶果”的美稱，近年來，由于消費者健康意識的不斷提高，對果蔬產品的質量、新鮮度和營養價值要求越來越嚴格，快速的生活節奏對產品的食用便利性要求也越來越高，因此，鮮切果蔬產業應運而生。20世紀90年代，鮮切果蔬市場在西方一些發達國家迅速擴大，到了2000年，在美國的市場份額已占零售市場總銷售額的25%[1]。蘋果是一種非常適合鮮切果蔬工業化大規模生產的水果，鮮切蘋果是指新鮮蘋果經挑選、清洗、整修、去皮、去核、切分、保鮮、包裝等處理，用塑料袋或塑料托盤盛裝，再外覆塑料薄膜包裝，供消費者立即食用或餐飲業使用的一種新式蘋果加工產品，也稱最少加工蘋果、半加工蘋果、輕度加工蘋果[2]。鮮切蘋果對餐飲服務也可以是一種方便的“營養零食”，例如在沙拉酒吧、學校和公司的自助餐廳等場所都可購買[3]。但蘋果進行鮮切極易使其表面發生褐變，還會造成蘋果的水分散失加快、呼吸作用增強、營養物質流失以及微生物侵染，這就降低了鮮切蘋果的商品價值，限制了鮮切蘋果產業的發展。因而對鮮切蘋果的保鮮研究尤為重要。

涂膜保鮮是指人為地形成具有一定阻隔性的膜，調節鮮切產品與環境間的氣體交換，防止其氧化，減少鮮切產品水分蒸發，阻擋微生物侵染[4]，同時能更好地保持產品的營養成分及色、香、味、形[5-6]，延長其貨架壽命。而殼聚糖涂膜處理能有效地保持果蔬良好品質和減少腐爛發生，以致殼聚糖涂膜保鮮的利用日益受到人們的重視[7]；殼聚糖具有殺菌、消毒及有良好的成膜性能等顯著優勢[8]，它保鮮鮮切果蔬就是利用其在果蔬表面形成一層無色透明的薄膜而實現的[9]。本研究就不同質量分數的殼聚糖涂膜對鮮切‘寒富’蘋果的保鮮效果進行了探討，以期尋求鮮切蘋果的有效保鮮方法。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

‘寒富’蘋果，市售，產自遼寧，挑選新鮮、完全成熟、大小均勻、無損傷、無病害的蘋果作為實驗果。

金蝶PE保鮮膜（30 cm×300 cm，厚0.11 mm）無錫市金利大紙塑制品有限公司；塑料托盤（17cm×10 cm） 山東恒信基塑業股份有限公司。

草酸（食用級） 沈陽昌德隆化工原料有限公司；檸檬酸（食用級） 天津市風船化學試劑科技有限公司；殼聚糖（脫乙酰度≥90%，食用級） 浙江澳興生物科技有限公司；營養瓊脂培養基 濟南市保德利化工有限公司；硫代巴比妥酸 國藥集團化學試劑有限公司；三氯乙酸、愈創木酚 天津市福晨化學試劑廠；鄰苯二酚 天津市光復精細化工研究所；30%過氧化氫天津市大茂化學試劑廠；無水乙醇 沈陽百盛化工有限公司；磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉 天津市永晟精細化工有限公司；氫氧化鈉 沈陽市新化試劑廠。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

722N可見分光光度計、DDSJ-308A電導率儀 上海精密科學儀器有限公司；TGL-16G-A高速冷凍離心機廣州晟龍實驗儀器有限公司；1260液相色譜儀 美國安捷倫科技有限公司；WSC-Y全自動測色色差計 北京光學儀器廠；GY-3指針式水果硬度計 浙江托普儀器有限公司；SHB-D（Ⅲ）循環水真空泵、2WAJ阿貝折光儀 上海申光儀器儀表有限公司；HH-6型數顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司；IT-09A-5型恒溫磁力攪拌器 上海一恒科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 殼聚糖保鮮膜的制備

取不等量殼聚糖加入到質量分數為2.0%的檸檬酸溶液中[10]，置磁力攪拌器上攪拌至完全溶解，得到不同質量分數的無色透明的殼聚糖保鮮劑溶液，備用[11]。

1.3.2 工藝流程[12]

蘋果→挑選→清洗→去皮→切分→浸泡

1.3.3 保鮮處理

將切好的1 cm3蘋果切塊分別放入0.5%、1.0%、1.5%殼聚糖（2.0%檸檬酸溶解）溶液中浸泡3 min，瀝干之后裝入塑料托盤中，每個托盤裝約80 g蘋果，然后用PE保鮮膜包裝后放入4℃冷庫中貯藏，從0 d開始每2 d測定一次各項指標，對照除不進行殼聚糖浸泡處理外，其他處理相同。

1.3.4 指標測定

果肉褐變感官評定標準：由6 人組成的品評組人員評判各處理的保鮮效果，每個樣品按顏色、脆度、風味及外觀進行整體分級打分，共9 分，分成三等。得分1～4表示不可接受，4～6表示一般，6～9表示商品價值樂意接受[13]。

硬度：用GY-3型果實硬度計測定。

質量損失率：采用稱質量法測質量損失率，公式如下。

色差：使用WSC-Y全自動測色色差計測定。

可滴定酸含量：參照Pilar等[14]的方法，其中可滴定酸以蘋果酸含量為換算系數計算。

VC含量：采用液相色譜法[15]。

電導率、丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量及多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）和過氧化物酶（peroxidase，POD）活性測定均參照曹建康等[16]的方法，PPO、POD活性為420 nm波長處每分鐘每克樣品光密度的變化。

菌落總數：參照GB 4789.2—2010《食品微生物學檢驗：菌落總數測定》進行。

1.4 數據分析

采用Origin 8.5作圖，實驗結果取3 次測定的平均值，以IBM SPSS Statistics 19進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同質量分數殼聚糖涂膜鮮切蘋果的感官鑒定

表1 不同質量分數殼聚糖涂膜鮮切蘋果保鮮效果的感官評分表Table 1 Sensory analysis of fresh-cut apple slices coated with different concentrations of chitosan during storage

隨著貯藏時間的延長，各組的感官評定得分逐漸降低，由表1可知，0.5%、1.0%殼聚糖處理組得分明顯高于對照組和1.5%殼聚糖處理組，其中，以1.0%殼聚糖涂膜處理的鮮切蘋果的感官評定得分最高，貯藏至第4天時依然保持著很好的外觀品質，說明適當的膜層厚度能更好地維持鮮切蘋果的品質、風味和外觀；貯藏至第2天時，0.5%、1.5%殼聚糖組及對照組的感官評分沒有明顯差別，從第4天起，1.5%殼聚糖組的感官評分迅速下降，低于對照組的感官評分，可能與涂膜太厚有關，影響了鮮切蘋果的透氣性，增加了腐爛速率，進而影響了鮮切蘋果的感觀品質，說明只有當殼聚糖膜厚度適宜時，才可以取得較理想的保鮮效果。

2.2 不同質量分數殼聚糖涂膜對鮮切蘋果硬度的影響

圖1 不同質量分數殼聚糖涂膜鮮切蘋果的硬度變化Fig.1 Changes in hardness of fresh-cut apple slices coated with different concentrations of chitosan

由圖1看出，隨著貯藏時間的延長，各實驗組的果肉硬度逐漸降低，貯藏至第6天時，對照組的果肉硬度低于殼聚糖涂膜處理組，并且對照組的果肉硬度在貯藏期間下降非常迅速。1.0%殼聚糖處理組在貯藏后期硬度要高于0.5%、1.5%殼聚糖處理組，說明1.0%殼聚糖涂膜能有效地維持鮮切蘋果果肉硬度，減緩鮮切蘋果組織結構的衰老，達到了良好的保鮮效果。

2.3 不同質量分數殼聚糖涂膜對鮮切蘋果質量損失率的影響

圖2 不同質量分數殼聚糖涂膜鮮切蘋果的質量損失率變化Fig.2 Changes in weight loss rate of fresh-cut apple fruits slices coated with different concentrations of chitosan

鮮切蘋果在貯藏過程中由于果實組織的蒸騰作用水分逐漸減少，由圖2可知，各實驗組的質量損失率均呈現出上升趨勢，對照組的質量損失率在貯藏至第6天時已達到0.9%，而殼聚糖涂膜處理組的質量損失率僅為0.2%～0.3%，隨后幾天對照組的質量損失率始終高于殼聚糖涂膜處理組，并且在第4～12天對照組的質量損失速率更大，因此可以說明殼聚糖涂膜處理組的樣品保鮮效果明顯優于對照組。這是因為殼聚糖膜層具有通透性、阻水性，抑制了鮮切蘋果的水分散失，以致其樣品的質量損失率相對較低，其中1.0%殼聚糖涂膜的鮮切蘋果質量損失率始終處于最低水平，保鮮效果最好。

2.4 不同質量分數殼聚糖涂膜對鮮切蘋果色差的影響

圖3 不同質量分數殼聚糖涂膜鮮切蘋果果實的色差變化情況Fig.3 Changes in color parameters of fresh-cut apple slices coated with different concentrations of chitosan

對于鮮切水果來說，鮮切表面的褐變是影響其貨架壽命的主要因素。當用色差計測定鮮切蘋果色澤變化時，明度L值一直呈現下降趨勢，處理組的明度要高于對照組，其中1.0%殼聚糖涂膜明度L值比其他處理組的相對較高（圖3A）。a*值上升，從負到正，國際上通用的亨特標度中，a*值代表從綠色向紅色之間的轉換，-80表示綠色，100表示紅色；在貯藏過程中，各實驗組的a*值呈現逐漸上升的趨勢，貯藏初期，對照組的a*值明顯高于殼聚糖處理組（圖3B）。在貯藏期間，各實驗組的飽和度先下降后上升，但是各實驗組之間無明顯差異（圖3C）；各實驗組的色澤比逐漸上升，1.0%殼聚糖處理組的色澤比一直處于最低水平（圖3D）。所有樣品都隨貯藏時間的延長逐漸發生褐變，但不同處理的樣品褐變的程度不一樣，殼聚糖涂膜處理會使鮮切蘋果發生輕微的褐變，與對照樣品相比，3組殼聚糖涂膜后的樣品在處理后，L值都略有下降，其中未經處理的對照組樣品褐變非常明顯。從第4天開始對照明顯低于殼聚糖處理樣品的L值，說明在貯藏期間對照組的鮮切蘋果比殼聚糖處理的更容易發生褐變。到第12天時，殼聚糖涂膜的樣品褐變程度均明顯低于對照組，其中1.0%殼聚糖涂膜的樣品褐變程度最小；對照組的樣品在整個貯藏期間L值處于最低水平，褐變程度最大。以上結果表明，殼聚糖涂膜能有效延緩貯藏中鮮切蘋果表面的褐變，1.0%殼聚糖涂膜處理控制鮮切蘋果褐變的作用最為明顯。

2.5 不同質量分數殼聚糖涂膜對鮮切蘋果可滴定酸含量的影響

1.0 %和1.5%殼聚糖涂膜處理的可滴定酸含量基本高于其他實驗組，可滴定酸含量整體呈現先上升后下降的趨勢（圖4）。可滴定酸含量的變化較為復雜，原因是貯藏期間各實驗組鮮切蘋果的失水率、腐爛率及呼吸作用所消耗的有機酸等因素都會影響可滴定酸含量[17]。殼聚糖涂膜的厚度對鮮切蘋果的呼吸作用影響不同，殼聚糖膜層可以對各種氣體分子增加穿透阻力，形成了一種微氣調環境，使果蔬組織內的CO2含量增加、O2含量降低，抑制了果蔬的呼吸代謝，且涂膜層的厚度也會影響鮮切蘋果的失水率，從而影響了可滴定酸的含量。

2.6 不同質量分數殼聚糖涂膜對鮮切蘋果VC含量的影響

圖5 不同質量分數殼聚糖涂膜鮮切蘋果的VC含量變化Fig.5 Changes in VC contents of fresh-cut apple slices coated with different concentrations of chitosan

VC作為一種還原性物質，能夠清除鮮切果蔬中正常代謝所產生的自由基，保護細胞組織免受損害而延緩果實衰老速率[18]。如圖5所示，各實驗組鮮切蘋果中VC含量逐漸降低，殼聚糖涂膜組鮮切蘋果的VC含量顯著高于對照組，對照組在貯藏至第12天時，VC含量降低了40.1%，而1.0%殼聚糖涂膜組僅損失了15.6%，且VC含量始終處于最高水平，較好地抑制了VC含量下降，對維持鮮切蘋果的營養物質起到了有效的作用。

2.7 不同質量分數殼聚糖涂膜對鮮切蘋果電導率的影響

圖6 不同質量分數殼聚糖涂膜鮮切蘋果的電導率變化Fig.6 Changes in conductivity of fresh-cut apple slices coated with different concentrations of chitosan

蘋果組織在受到各種不利的環境條件（去皮、去核及切割）危害時，細胞膜的結構和功能首先受到傷害，細胞膜透性增大，用電導率儀測定其電導率的變化，可衡量質膜受傷害的程度[19]。由圖6可知，在貯藏期間各實驗組的電導率均呈現出上升趨勢，但殼聚糖涂膜有效地抑制了鮮切蘋果的電導率上升。在整個貯藏過程中，處理組的電導率始終明顯低于對照組，在貯藏至第2天時，0.5%殼聚糖的電導率是390.67 μS/cm，1.0 %和1.5%殼聚糖的電導率分別是349.00 μS/cm和351.33 μS/cm，隨后1.0%、1.5%殼聚糖處理組的電導率始終低于0.5%殼聚糖處理組，由此說明1.0%、1.5%殼聚糖涂膜可有效抑制鮮切蘋果的電導率的上升，降低細胞膜的損害程度。

2.8 不同質量分數殼聚糖涂膜對鮮切蘋果MDA含量的影響

圖7 不同質量分數殼聚糖涂膜鮮切蘋果的MDA含量變化Fig.7 Changes in MDA contents of fresh-cut apple slices coated with different concentrations of chitosan

蘋果組織結構衰老時或在逆境條件下往往發生膜脂過氧化作用；MDA是膜脂過氧化的中間產物，它能使氨基酸的化學結構發生變化，形成Schiff堿，產生大量的氧化自由基，損傷鮮切蘋果的細胞膜結構，干擾正常的生理代謝，因此MDA含量可被作為衡量膜脂過氧化程度的指標[20]。膜脂過氧化過程會直接導致細胞膜結構的破壞、透性增大，從而引起果實軟化，因此，果實的衰老軟化與膜脂的過氧化過程密切相關。如圖7所示，各實驗組的鮮切蘋果的MDA含量在貯藏過程中先上升，至第4天時達到最大值，對照組達到5.34 nmol/g，隨后各實驗組的MDA含量呈現下降趨勢，其中，處理組的MDA含量始終低于對照組，而1.0%殼聚糖處理組基本處于最低水平，這說明適當的涂膜層厚度能有效抑制膜脂過氧化作用的發生，這與胡文忠等[21]的研究報道是一致的。MDA含量升高可能是因為最初的切割處理引起鮮切蘋果組織的衰老所致，果蔬在受到機械傷害后，組織內的活性氧含量會增加，但同時會有許多清除活性氧機制被啟動，其中抗氧化酶類在清除活性氧、抑制膜脂過氧化、維持膜系統的穩定中起重要作用[21]。后期下降可能是因為在測定過程中MDA也易受可溶性糖等其他物質的影響。

2.9 不同質量分數殼聚糖涂膜對鮮切蘋果PPO活性的影響

圖8 不同質量分數殼聚糖涂膜鮮切蘋果的PPO活性變化Fig.8 Changes in PPO activity of fresh-cut apple slices coated with different concentrations of chitosan

PPO是一種蛋白體，也是末端氧化酶的主要部分，國內外的研究一致認為果實中的PPO是果實發生酶促褐變的主要酶類，PPO引起的褐變常常是嚴重地損害鮮切果蔬的感官品質[21]。植物組織感病或在其他逆境條件下造成傷害時，PPO活性能顯著提高，起到保衛作用[21]。由圖8可知，涂膜不同程度地降低了PPO活性和褐變程度，但在鮮切蘋果貯藏第6天之后，處理組的PPO活性始終高于對照組，這可能是切割對蘋果組織造成傷害所致，果實自身起到的自我保護作用。整個貯藏過程中處理組的PPO活性在第0～6天時又均始終低于對照組，其中，PPO活性升高雖然能起到一定的防御作用，但PPO也是導致鮮切蘋果褐變的主要酶[22]。由此可知殼聚糖涂膜對鮮切蘋果起到有效的保鮮作用，抑制了鮮切蘋果的褐變。

2.10 不同質量分數殼聚糖涂膜對鮮切蘋果POD活性的影響

圖9 不同質量分數殼聚糖涂膜鮮切蘋果的POD活性變化Fig.9 Changes in POD activity of fresh-cut apple slices coated with different concentrations of chitosan

POD是活性氧自由基清除系統的重要酶之一，在木質素生物合成的最后一步中催化H2O2分解而發揮作用，對果實和蔬菜的色澤變化有一定的影響[23]，為果實衰老的一個指標[24]。由圖9可知，各實驗組的POD活性在貯藏前期都有一定程度上的升高，第6天達到最大值，而后又下降，處理組的POD活性始終高于對照組，在氧化和切割損傷的脅迫下，POD活性增加是比較常見的響應，機械損傷導致的POD活性增加可能就是由于損傷致使表面組織的氧化脅迫所致，而后隨著鮮切蘋果的成熟衰老，POD活性下降。1.0%殼聚糖涂膜比其他兩組處理更能引起細胞內POD活性提高，與對照組達到了顯著差異（P＜0.05），這對于及時清除因氧化和機械損傷而產生的過量的H2O2是很重要的，從而在一定程度上起到了延緩鮮切蘋果衰老的作用。

2.11 不同質量分數殼聚糖涂膜對鮮切蘋果菌落總數的影響

當鮮切蘋果表面的微生物繁殖達到一定數量（1×106CFU/g）后，切塊即失去了商品價值，不能被食用[13]。殼聚糖及其衍生物有較好的抗菌活性，能抑制一些真菌、細菌和病毒的生長繁殖，由表2可知，經殼聚糖涂膜的鮮切蘋果貯藏8d后微生物數量最高為3×103CFU/g，而對照組的微生物含量已達2×105CFU/g，說明殼聚糖涂膜對微生物的生長繁殖有較好的抑制作用，其中1.0%殼聚糖處理組的抑菌效果明顯優于0.5%、1.5%殼聚糖處理組，因此，殼聚糖膜層的厚度對殺菌效果也是至關重要的。

表2 鮮切蘋果在4 ℃條件下貯藏時表面菌落總數變化Table 2 Microbial counts of minimally processed apple slices stored at 4 ℃

3 討 論

外觀品質方面，主要從硬度和感官鑒定兩方面考慮：殼聚糖處理組與對照組相比，能有效延緩鮮切蘋果的腐爛（圖1），使切塊保持較好的色澤（圖3）；較好地維持鮮切蘋果外觀品質的主次順序為：1.0%殼聚糖＞0.5%殼聚糖＞對照＞1.5%殼聚糖。內部品質方面，1.0%殼聚糖處理組在質量損失率、可滴定酸含量和菌落總數等指標測定中表現出很好的保鮮效果（圖2、4，表2），且較好地抑制了PPO活性，降低了鮮切蘋果的褐變程度，并且提高了POD活性，增強機體清除低濃度H2O2的能力。綜合鮮切蘋果外觀品質和內部品質兩方面考慮，得出實驗條件下最佳涂膜液為1.0%殼聚糖涂膜液。

隨著殼聚糖質量分數的增大，鮮切蘋果外觀和內部品質綜合指數都呈現出先上升后下降的趨勢，表明并不是殼聚糖質量分數越大，保鮮效果就越佳，而是超出或低于某個質量分數值，保鮮效果就會下降，這與王娟慧[25]和鄧菡菲[17]等的研究結果一致。說明殼聚糖涂膜液的保鮮效果取決于其在樣品表面形成的涂膜層的厚度，只有當膜厚度適宜時，才可以取得較理想的保鮮效果，涂膜層過厚，可能會阻礙鮮切蘋果與外界氧氣接觸，透氣性降低，產生無氧呼吸使其加速腐爛，導致1.5%殼聚糖處理組的感官鑒定得分低于對照組。

在抑制褐變上，殼聚糖質量分數有一個閾值范圍，低于閾值或高于閾值，保鮮效果都不好。至于閾值的范圍還有待于進一步研究。

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Effect of Chitosan Treatment on Quality of Fresh-cut Apple during Cold Storage

FAN Lin-lin, LI Meng-meng, FENG Xu-qiao*, HAN Peng-xiang, DUAN Xiao-ming, ZHANG Bei
(Food Safety Key Lab of Liaoning Province, Institute of Food Science Research, Bohai University, Jinzhou 121013, China)

This study aimed to determine the effect of chitosan treatment on the quality of fresh-cut ‘Hanfu’ apple during storage. Fresh-cut apple slices were wrapped with 0.11 mm thick PE film and then stored at 4 ℃ after dipping in 0.5%, 1.0% and 1.5% chitosan solution for 3 min, respectively. Indexes related to maturity and aging were measured every 2 days during the storage period. The results indicate that appropriate chitosan treatment maintained the sensory quality, inhibited nutritional loss, reduced microbial levels, suppressed polyphenol oxidase activity and increased peroxidase activity in the fresh-cut apple slices. Among the concentrations investigated, 1.0% chitosan exerted the best preservative effect on fresh-cut apple slices stored at 4 ℃ for 12 days.

chitosan; fresh-cut apple; sensory quality; nutritional components; microorganism

TS255

A

1002-6630（2014）22-0350-06

10.7506/spkx1002-6630-201422068

2014-04-07

渤海大學人才引進基金項目（BHU20120301）；遼寧省科技廳重點項目（2008205001）；沈陽農業大學高端人才引進基金項目（SYAU20090107）

范林林（1990—），女，碩士研究生，研究方向為農產品貯藏加工與食品資源開發。E-mail：fanlinlin0418@163.com

*通信作者：馮敘橋（1961—），男，教授，博士，研究方向為果蔬貯藏加工與質量安全控制。E-mail：feng_xq@hotmail.com