肉桂醛聚乳酸復合膜對蘋果保鮮的影響*

吳艷，程春生，覃宇悅，曹建新，袁明龍

1(昆明理工大學化學工程學院，云南昆明，650500)

2(昆明理工大學云南省食品安全研究院，云南昆明，650500)

3(云南民族大學云南省生物高分子功能材料工程技術研究中心，云南昆明，650500)

聚乳酸(PLA)是以淀粉、纖維素等碳水化合物為原料，經水解、發酵、純化和聚合而成的聚酯，其原料來源廣泛，可再生，能夠完全生物降解，是新型綠色食品包裝材料［1-2］。聚乳酸作為包裝材料，是至今國外市場上開發最為成功的應用領域。聚乳酸具有良好的機械性能，但其有一定的脆性，可以通過添加聚乙二醇、檸檬酸酯類、葡萄糖單酯和三醋酸甘油脂等增塑劑，來提高聚乳酸食品包裝膜的柔韌性和耐沖擊能力［3］。隨著人們對食品安全性、感官性質和食品品質的不斷提高，食品的活性包裝應運而生。其中，抗菌包裝膜是活性包裝材料的一種，它主要以天然大分子物質為載體，添加一定的抗菌劑而制成的薄膜［4］。肉桂醛(cinnamaldehyde)來源于肉桂提取的精油，過去一直作為食用香料應用于食品工業。肉桂醛對食品常見腐敗菌和霉菌都有很強的殺滅作用，也有將其作為抗菌劑用于果蔬防霉保鮮的報道［5］。本試驗研究了肉桂醛聚乳酸復合膜對鮮切蘋果品質保持的效應。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮、大小均勻、無病蟲害和機械損傷的云南昆明產的蘋果。

聚乳酸，四川琢新生物材料有限公司;檸檬酸三丁酯，美國Sigma-Aldrich公司;肉桂醛為淡黃色液體，純度≥98%，美國Sigma-Aldrich公司;其他試劑均為分析純。

DHG-9070A型電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司;RW20 digital型數顯機械攪拌器，德國IKA公司;GY-1型果實硬度計，浙江托普儀器有限公司;WSC-S測色色差儀，上海精密科學儀器有限公司;6850氣相色譜儀，安捷倫科技有限公司;TGL-16M臺式冷凍離心機，上海喬躍電子有限公司。

1.2 復合膜的制備

稱取2 g聚乳酸，溶解于50 mL二氯甲烷將質量分數10%檸檬酸三丁酯增塑劑與聚乳酸溶液混合，再分別加入質量分數3%、6% 和9%肉桂醛，混合均勻，置于聚四氟乙烯板表面，45℃恒溫干燥，揭膜，保存于干燥器中待用。聚乳酸膜的制備方法同上。0%、3%、6% 和9%的肉桂醛聚乳酸復合膜分別命名為 PLA、PLA/C3、PLA/C6 和 PLA/C9。

1.3 樣品預處理

蘋果經清洗后，去皮、去核、切塊(縱切成1～1.5 cm厚的薄片)，分別用不同的保鮮膜進行包裝，每袋裝250 g鮮切蘋果重，儲存在5℃環境中，每隔2 d取樣測定樣品的各項指標。其中以低密度聚乙烯(LDPE)膜包裝的鮮切蘋果為對照組。

1.4 各項指標測定

1.4.1 硬度和色澤測定

硬度由GY-1型果實硬度計測定。探頭長度為5 mm，以均勻的力度從切塊的幾何中心扎入。切塊硬度以最大阻力(N)表示。切片色澤通過WSC-S測色色差儀測定，結果以L值表示。L值表示蘋果表面的顏色深淺，數值越大，表示色澤越淺，表面越有光澤，反之表面暗淡無光澤。

1.4.2 呼吸強度的測定

切片的呼吸強度參照Qi［6］所描述的方法。抽取包裝內的氣體，使用氣象色譜儀測定其中CO2的含量。載氣為氦氣，流速 35 mL/min，入口溫度為 50℃，探測器為100℃。

1.4.3 多酚氧化酶(PPO)活性的測定

取5g果肉，加入0.2 mol/L的磷酸緩沖液20 mL(pH 6.4)低溫研磨，低溫離心30 min(12 000 r/min)，取上層清液為酶的粗提液。參照龐坤等人［5］的方法以鄰苯二酚溶液(0.5 mol/L)為反應體系在20℃時分析A398值的變化，測定多酚氧化酶(PPO)活性。測定結果以△OD398nm/(min·g FW)表示。

1.4.4 菌落總數的測定

依照GB 4789.2-2010中的方法進行測定，測定結果以CFU/g表示。

1.4.5 感官評價

感官評定采用評分法，根據色、香、味等進行綜合評分，10分為最高分，6分為商品界限，以下為不可接受:10分=切塊表面新鮮沒有褐變，具有蘋果的特殊香氣;8分=切塊表面有輕微褐變，具有蘋果的特殊香氣;6分=切塊表面中度褐變，有輕微腐敗氣味;4分=切塊表面全部褐變，有腐敗氣味;0分=切塊全部褐變腐敗。

2 結果與討論

2.1 不同包裝膜對鮮切蘋果呼吸強度的影響

如果果蔬的呼吸速度與包裝膜透氣率相匹配，包裝內將會自動建立一個有利于果蔬貯藏的氣調環境，可以延緩果蔬的衰老過程［7-8］。由圖1可知，LDPE膜和聚乳酸基包裝膜均不同程度抑制了鮮切蘋果的呼吸作用，推遲了呼吸高峰期的到來。其中，LDPE貯藏至第8天時，達到呼吸強度的峰值。聚乳酸膜和肉桂醛聚乳酸復合膜包裝的呼吸強度峰值均出現在第12天，之后鮮切蘋果的呼吸強度變化不大，不同肉桂醛含量的復合膜效果沒有明顯區別。這是因為聚乳酸基保鮮膜對氣體有一定的阻隔性能，可使包裝內蘋果切塊周圍形成良好的微氣調環境［9］。但是，當肉桂醛含量達到12%時，復合膜對呼吸強度的抑制作用還差于LDPE膜(結果未在本文列出)。這是因為添加的肉桂醛超過一定量時，不能較好地均勻分布在聚乳酸基質中，使聚乳酸膜內部出現較多孔道，不能很好地發揮氣體阻隔作用。故本實驗未采用肉桂醛添加量為12%的聚乳酸復合膜。

圖1 不同包裝膜對鮮切蘋果呼吸強度的影響Fig.1 Effect of different packaging film on the respiration rate of fresh-cut apples

2.2 不同包裝膜對鮮切蘋果PPO活性的影響

PPO通常被認為是引起果蔬產品采后褐變最重要的酶，而且PPO催化的褐變產物對PPO也有一定的抑制作用［5］。從圖2可知，不同處理下PPO活性都呈現前期升高后期下降的趨勢。其中，LDPE膜處理下PPO活性在第4天達到峰值后迅速下降，聚乳酸基包裝膜處理下PPO活性在第8天達到峰值。PPO活性高表明組織衰老的程度輕，它可以作為衡量鮮切果蔬新鮮狀態的指標［7］。因此，這說明聚乳酸基包裝膜能使鮮切蘋果保持較好的生理狀態和較高的新鮮度。貯藏后期，各處理下PPO活性均出現下降，這可能是鮮切果肉的衰老使各種代謝減緩所致。

圖2 不同包裝膜對鮮切蘋果多酚氧化酶(PPO)活性的影響Fig.2 Effect of different packaging film on polyphenol oxidase(PPO)activity of fresh-cut apples

2.3 不同包裝膜對鮮切蘋果硬度的影響

貯藏期間鮮切蘋果的硬度變化見圖3。在貯藏過程中，鮮切水果的呼吸強度逐漸增加，在一定程度上也會增加水分流失，而水分流失與硬度降低是緊密相關的［10］。貯藏前12 d，各處理的硬度逐漸降低，無顯著差異。這是因為LDPE膜和聚乳酸膜都有較好的阻隔性能，在一定程度上可以阻止水分的揮發，從而延長保質期。12 d后，PLA和LDPE膜處理顯著低于PLA/C3、PLA/C6和PLA/C9包裝膜。聚乳酸膜在添加了肉桂醛后，包裝膜的機械性能亦有所改善，肉桂醛聚乳酸復合膜的保鮮效果得到提高［11］。

圖3 不同包裝膜對鮮切蘋果硬度的影響Fig.3 Effect of different packaging film on firmness of fresh-cut apples

2.4 不同包裝膜對鮮切蘋果色澤的影響

鮮切蘋果的L值，在不同包裝方式下均隨著貯藏時間的延長而持續下降(圖4)。LDPE膜處理的鮮切蘋果L值下降最快，在貯藏期第12天時，果肉腐爛，感官品質較差。與LDPE膜處理相比較，肉桂醛聚乳酸復合膜處理的L值下降較慢，以PLA/C9復合膜處理下降最慢，L值僅下降2.4%。這說明肉桂醛聚乳酸復合膜能有效保持鮮切蘋果的色澤。

圖4 不同包裝膜對鮮切蘋果色澤的影響Fig.4 Effect of different packaging film on color of fresh-cut apples

2.5 不同包裝膜對鮮切蘋果菌落總數的影響

由圖5可知，隨著貯藏天數的延長，各處理的鮮切蘋果中微生物數量均逐漸增加。對于LDPE膜和PLA膜處理的鮮切蘋果，因為這2種膜樣品均不含抗菌劑，菌落總數明顯高于肉桂醛聚乳酸復合膜。隨著抗菌劑肉桂醛含量的增加，肉桂醛聚乳酸復合膜的抗菌性能明顯提高［12］。在貯藏過程中，由于鮮切蘋果表面水分含量較高，與肉桂醛聚乳酸復合膜接觸后，更利于抗菌劑肉桂醛的釋放，從而有效發揮其抗菌作用。因此，PLA/C9復合膜包裝鮮切蘋果對抑制微生物的效果最好，第16天時仍未超過4 CFU/g。

圖5 不同包裝膜對鮮切蘋果菌落總數的影響Fig.5 Effect of different packaging film on microorganism population of fresh-cut apples

2.6 不同包裝膜對鮮切蘋果感官評定的影響

不同包裝膜處理對鮮切蘋果的感官評分影響見圖6。

圖6 不同包裝膜對鮮切蘋果感官評定的影響Fig.6 Effect of different packaging film on sensory quality of fresh-cut apples

從圖6可以看出，隨著貯藏時間的延長，各處理的鮮切蘋果感官品質均逐漸降低。從第8天開始，肉桂醛聚乳酸復合膜處理的蘋果感官品質明顯高于LDPE膜和PLA膜處理。第12天的時候，LDPE膜和PLA膜處理的蘋果感官品質已經低于商品界限(6分)，肉桂醛聚乳酸復合膜處理的蘋果仍保持較好感官品質。這說明肉桂醛聚乳酸復合膜能有效抑制鮮切蘋果的呼吸作用，減少了營養成分損失，有效抑制微生物生長，保持鮮切蘋果的感官品質，起到很好的保鮮效果。

3 結論

蘋果在切分時組織結構受到破壞，呼吸強度增加，質地軟化，發生褐變，影響其品質。本研究以聚乳酸和肉桂醛為原料制備抗菌復合膜，包裹鮮切蘋果進行低溫貯藏，研究復合膜的保鮮效果。肉桂醛聚乳酸復合膜對鮮切蘋果的保鮮效果比純聚乳酸膜和LDPE膜好，有效地抑制了鮮切蘋果塊的呼吸作用，降低了果肉組織的衰老速度，減緩了鮮切蘋果質地的軟化和褐變進程。由于肉桂醛具有良好的抑菌效果，儲存期間微生物的增長得到了有效地抑制，延長了鮮切蘋果的儲存期。隨著肉桂醛含量的增多，肉桂醛聚乳酸抗菌復合膜對鮮切蘋果的保鮮效果逐漸增強。

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