殼聚糖與檸檬酸復配涂膜液對草莓保鮮效果的研究

閆媛媛，齊海萍，郜 瑋，劉程惠，胡文忠，姜愛麗

(大連民族學院 生物技術與資源利用國家民委-教育部重點實驗室，遼寧 大連116605)

草莓中所含水分大約在90 %以上，采摘后呼吸旺盛，代謝較快，草莓的營養成分極易損失。草莓皮薄多汁，在包裝、搬運、運輸等貯藏過程中很容易受到碰撞，其結構組織在貯藏過程中也會發生變化，導致草莓代謝紊亂，迅速老化，表皮破損后更易受到微生物的侵染［1］。目前國內外采用的保鮮方法主要有:低溫冷藏、氣調保鮮［2-3］、貯前殺菌、輻射保鮮、熱處理和涂膜保鮮［4-5］等。

涂膜保鮮技術是將大分子如殼聚糖類的物質溶于水或者可溶的溶劑中形成涂膜溶液，通過浸泡、淋洗、噴灑等方式［6］，在果蔬表面形成一種半透性的薄膜。這層薄膜可以封閉果蔬表面的氣孔，阻礙果蔬表面與空氣的接觸和微生物病原菌對于果蔬的侵染，降低果蔬的呼吸強度，抑制果蔬的水分蒸發，從而達到延長果蔬貯藏期的目的［7-8］。目前，涂膜保鮮劑主要有殼聚糖、1 -甲基環丙烯、魔芋葡甘聚糖等。殼聚糖無毒無污染，來源很豐富，主要存在于甲殼類動物中，是一種天然的防腐劑和涂膜液［9-10］。

殼聚糖(Chitosan，簡寫為CTS)是由甲殼素通過一定程度的脫乙酰而得到的多糖類生物大分子，容易成膜，安全無毒，可生物降解的殼聚糖在食品保鮮方面的開發應用受到高度重視，同時殼聚糖對各種病原菌有較強的抑制作用［7］。鑒于此，本研究采用不同酸配制的殼聚糖涂膜液對鮮果草莓進行涂膜保鮮，旨在為草莓保鮮提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

大連本地生產的草莓，無病蟲害，大小均勻，無機械損傷。

1.2 儀器及試劑

電熱恒溫水浴鍋DK-S26 型(上海元析儀器有限公司);可見型分光光度計wtj -2100 型(上海元析儀器有限公司);紫外可見分光光度計UV-9200 型(上海精宏實驗設備有限公司);勻漿機T-25 型(德國IKA);臺式高速冷凍離心機BR4i型(長沙襄儀離心機有限公司);氣相色譜儀GC2100(日本島津公司);糖度計0 -53%Brix(日本愛宕)。

殼聚糖，脫乙酰度≥85%。檸檬酸、瓊脂、葡萄糖、磷酸二氫鈉、95 %乙醇、冰醋酸、濃鹽酸、聚乙烯吡咯烷酮、鄰苯二酚、愈創木酚、磷酸氫二鈉、30 %過氧化氫、甲醇等均為分析純。

1.3 方法

1.3.1 預處理

材料選擇:挑選大小均勻、無機械損傷與病害的草莓，用清水輕輕淋洗，室溫下風扇風干。

殼聚糖涂膜液的配制:取3 只燒杯，每只燒杯中分別稱取1 g 殼聚糖，再分別加入檸檬酸(2，3，4 g)，加入100 mL 水后迅速攪拌，直至殼聚糖全部溶解。

將預處理后的草莓浸泡于各種配方(A:殼聚糖1 % -檸檬酸2 %;B:殼聚糖1 % -檸檬酸3%;C:殼聚糖1 % -檸檬酸4 %;D:清水)的殼聚糖涂膜液中1 min 后，超靜工作臺冷風吹干，分裝到4 個果蔬盒中，用保鮮膜密封后，置于4 ℃貯藏。測定其菌落數以及采后生理生化指標(顏色、硬度、腐爛率、可溶性固形物、呼吸強度、多酚氧化酶)。

1.3.2 顏色和硬度的測定

將草莓從貯藏環境中取出，每隔24 h 在室溫下(15℃左右)進行顏色和硬度的測定。本實驗采用日本美能達CR410 型色差計進行果實表面色度的測定，每個樣品重復3 次［8］;硬度計測定果實的硬度，每個樣品重復3 次。

1.3.3 腐爛率的測定

每24 h 觀察草莓表面是否有腐爛現象發生，并計算腐爛率。

腐爛率(%)=Gn/Go×100%，

式中，Gn 為保鮮n 天后草莓腐爛的個數;Go 為草莓的總個數。

1.3.4 可溶性固形物的測定

采用糖度計測定可溶性固形物。每個樣品重復3 次。

1.3.5 呼吸強度的測定

氣相色譜柱采用A lltech CTR1 column，載氣為氦氣，流速3 mL·min-1，進樣口溫度120 ℃，柱溫35 ℃，檢測溫度120 ℃，壓力75.6 kPa［9］。

稱取100 g 草莓樣品放入已知體積的帶有橡膠塞的密閉容器內，在4℃下放置1 h。用1 mL 注射器，取出1 mL 氣體，測定呼吸強度。

1.3.6 多酚氧化酶測定的前處理

取5. 0 g 草莓樣品和少量提取緩沖液(20 mL)，冰浴研磨，在4 ℃、12 000 r·min-1條件下離心30 min，收集上清液［10］。

1.3.7 多酚氧化酶的測定

取0.5mL 酶提取液加入3 mL 鄰苯二酚溶液，加蓋，輕輕搖晃5 s，測定波長398 nm 處10 s 內吸光值變化。

2 結果與討論

2.1 顏色的變化

草莓在貯藏過程中顏色和硬度都有一定程度的變化，用1 %殼聚糖與不同質量濃度(2%、3%、4%)檸檬酸處理草莓樣品后，測定4℃貯藏下的草莓顏色的變化(如圖1)。

L 值表示亮度。由圖1 可知，L 值整體呈下降趨勢，說明草莓樣品貯藏過程中由于酶促褐變而引起草莓表面顏色變暗，L 值越低，說明草莓褐變越嚴重。低溫冷藏草莓在貯藏過程中褐變程度逐漸增加，顏色亮度逐漸下降。與涂膜草莓樣品相比較，空白樣品在第1 天的顏色有明顯的變化，L值明顯降低，說明涂膜液對草莓表面的褐變有一定的抑制作用。第3 天開始，不同質量濃度的涂膜草莓樣品的L 值也有一定的差異，殼聚糖1 %-檸檬酸4 %的L 值為38.45，處于較大值，與檸檬酸2 %、3 %的殼聚糖涂膜液相比，對草莓表面的褐變有較為理想的抑制作用。殼聚糖1 % -檸檬酸4 %涂膜液對草莓表面的褐變抑制效果比其他質量濃度的涂膜液較為理想。

圖1 4℃貯藏不同質量濃度殼聚糖-檸檬酸涂膜液處理草莓鮮果顏色的變化

2.2 硬度的變化

硬度是果蔬貯藏過程中品質好壞的重要指標，正常情況下果蔬硬度在貯藏過程中會呈下降趨勢。不同質量濃度殼聚糖-檸檬酸涂膜液草莓樣品硬度的變化如圖2。由圖2 可知，草莓樣品貯藏過程中，硬度出現明顯變化是從第3 天開始的，空白樣品的硬度下降到6.21 N·cm-2，而殼聚糖1 % -檸檬酸4 %涂膜草莓的硬度值為6.6 N·cm-2，說明涂膜液對草莓保持硬度有一定的作用。第3 天后，經殼聚糖1 % -檸檬酸3 %與殼聚糖1% -檸檬酸4 %涂膜的草莓樣品硬度保持的效果相差不大，分別為6.21，6.37 N·cm-2。由此可知，不同質量濃度殼聚糖-檸檬酸涂膜液對草莓硬度的影響不是很明顯，但是涂膜草莓比未涂膜草莓的硬度保持的效果好。

圖2 4℃貯藏不同質量濃度殼聚糖-檸檬酸涂膜液處理草莓鮮果硬度的變化

2.3 腐爛率的變化

草莓在貯藏過程中，表面易出現白斑及組織松軟腐爛。不同質量濃度殼聚糖-檸檬酸涂膜液對草莓鮮果腐爛率的影響如圖3。由圖3 可知，前2天涂膜草莓樣品與空白草莓樣品都沒有出現腐爛現象，從第3 天開始，空白草莓樣品與殼聚糖1 %-檸檬酸2 %涂膜液處理的草莓樣品都出現腐爛現象，但腐爛率差異不明顯。隨著貯藏時間的延長，草莓樣品均出現了腐爛現象。殼聚糖1 % -檸檬酸4 %涂膜草莓出現腐爛現象最晚(第5 天)，但其腐爛率卻高于殼聚糖1 % -檸檬酸3 %處理的草莓樣品。到第8 天時，草莓樣品大部分已經腐爛，腐爛率高達80 %，涂膜液對草莓已經沒有任何的保護作用。

圖3 4℃貯藏不同質量濃度殼聚糖-檸檬酸涂膜液處理對草莓鮮果腐爛率的影響

2.4 可溶性固形物的變化

果實中的可溶性固形物的含量主要是可溶性糖，草莓在貯藏過程中，呼吸作用會消耗果實中的營養物質，可溶性糖的質量分數會有所下降。4 ℃貯藏不同質量濃度殼聚糖－檸檬酸涂膜液對草莓鮮果可溶性固形物的影響如圖4。由圖4 可知，草莓在貯藏過程中，可溶性固形物的質量分數總體呈下降的趨勢。貯藏第1 天，所有樣品可溶性固形物的質量分數沒有明顯變化，均在11 %左右。從第2天開始，空白樣品與經涂膜的草莓樣品有了明顯變化，空白樣品可溶性固形物的質量分數在第2 ～4天時急劇下降，由10.9 %降到了5.2 %，經涂膜的草莓樣品可溶性固形物的質量分數也呈較為明顯的下降趨勢，但是殼聚糖1 % －檸檬酸4 %涂膜的草莓樣品可溶性固形物質量分數下降的幅度最小。第5 天時，所有樣品的下降趨勢趨于平緩。實驗表明，經殼聚糖1 % －檸檬酸4 %涂膜液涂膜的草莓樣品可溶性固形物質量分數變化量最小，保鮮效果較好。

圖4 4℃貯藏不同質量濃度殼聚糖－檸檬酸涂膜液對草莓鮮果可溶性固形物的影響

2.5 呼吸強度的變化

呼吸強度的變化可以直接體現果蔬在貯藏期間呼吸代謝的能力，與果蔬中有機大分子物質的合成、分解代謝過程密切相關。草莓屬于非呼吸躍變型果實，貯藏過程中，隨著草莓果實的衰老，并沒有出現呼吸強度驟然增加的現象，而呼吸強度的增強則說明草莓衰老的速率增加。4 ℃貯藏不同質量濃度殼聚糖－檸檬酸涂膜液對草莓鮮果呼吸強度的影響如圖5。在貯藏的5 d 時間內，空白樣品比涂膜樣品的呼吸強度增加，且增長速度比較明顯。前3 天，殼聚糖1 % －檸檬酸4 %涂膜草莓樣品比其他樣品對呼吸強度的抑制效果較為明顯，殼聚糖1 % －檸檬酸4 %、殼聚糖1 % －檸檬酸3 %、殼聚糖1 % －檸檬酸2 %與空白的呼吸強度值分別是40.3，48.76，43.59，54.21 mL·(kg·h)－1，但是第3 天后，殼聚糖1 % －檸檬酸4%涂膜樣品的呼吸強度急劇增加且處于較高的呼吸速率，可能是因為在樣品處理階段發生的機械損傷較為嚴重，導致呼吸強度的測定出現了偏差。第5 天呼吸強度測得的空白樣品為83.98 mL·(kg·h)－1，比涂膜樣品的呼吸強度高很多。由圖5 可知，涂膜對草莓的呼吸強度有一定的抑制作用。

圖5 4℃貯藏不同質量濃度殼聚糖－檸檬酸涂膜液處理對草莓鮮果呼吸強度的影響

2.6 多酚氧化酶的變化

多酚氧化酶PPO 對果蔬酶促褐變的影響也是非常重要的。4 ℃貯藏不同質量濃度殼聚糖－檸檬酸涂膜液處理草莓鮮果PPO 活性的影響如圖6。第1 天空白樣品的PPO 活性與涂膜樣品相比有一個較小的峰值，為0.1531(min－1·g－1FW)，此時空白樣品的PPO 活性有所提高，說明空白樣品的褐變速率增加，但第2 天的PPO 活性又急劇下降，可能是草莓樣品不同導致結果存在差異。第3 天時所有草莓樣品均出現了較大的峰值，為0.4272△OD398nm(min－1·g－1FW)，但空白樣品的PPO 活性與其他涂膜草莓樣品相比仍然處于較高水平。因此，涂膜對于草莓PPO 活性的抑制作用不是很明顯，但是與空白樣品相比較還是有一定的作用。

圖6 4℃貯藏不同質量濃度殼聚糖－檸檬酸涂膜液處理對草莓鮮果PPO 活性的影響

3 結 語

殼聚糖－檸檬酸涂膜處理有良好的阻氧性能，阻礙了草莓鮮果與氧氣的接觸，從而降低了草莓的呼吸強度，抑制了多酚氧化酶(PPO)催化的氧化褐變反應，減緩了草莓貯藏過程中的褐變程度，降低了腐爛率，延緩了草莓硬度的下降;因此殼聚糖涂膜處理可以用于草莓鮮果保鮮。

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