殼聚糖精油生物涂膜劑對蘋果保鮮效果的研究

劉香軍

（天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津 300457）

殼聚糖精油生物涂膜劑對蘋果保鮮效果的研究

劉香軍

（天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津 300457）

以蘋果為試材，在8°C、相對濕度95%的貯藏條件下，考察1.5%殼聚糖處理、0.25%精油處理以及1.5%殼聚糖+0.25%精油處理對蘋果失重率、可滴定酸度、多酚氧化酶（PPO）活性、總酚含量、細胞質膜透性以及感官品質的影響。結果表明：三種處理均對蘋果的變質有抑制作用，其中1.5%殼聚糖+0.25%精油處理的效果最優，貯藏期達150d時，色澤、質地均正常，無腐爛果實，失重率為8%，可滴定酸度為0.25%，PPO活性為13%，總酚含量為26%，細胞質膜透性為35%，均優于對照組和1.5%殼聚糖、0.25%精油單獨處理組。

殼聚糖；精油；生物涂膜劑；蘋果；保鮮

蘋果是我國廣泛種植的果樹品種之一，口感優質，營養豐富，深受廣大人民的喜愛。蘋果具有抗氧化、抗衰老、抗癌、防治心血管病以及抗輻射、防過敏等作用[1]。蘋果的營養非常豐富，含有多種維生素和酸類物質，蘋果皮中含有豐富的抗氧化成分及其他生物活性物質，食用蘋果時連帶蘋果皮一起吃掉，對健康非常有益[2,3]。

蘋果中富含水分、多酚物質，呼吸作用強，極易受微生物侵染，從而產生病害[4]。涂膜保鮮劑[5]主要是利用覆膜來抑制水果的呼吸作用，同時抑制微生物的活動，從而減少蘋果病害。目前常用的涂膜保鮮劑主要有糖類、蛋白質類、多糖蔗糖酯類，其次還有蠟、中草藥類等[6,7]。殼聚糖類的涂膜劑應用很多，但是結合丁香精油抑菌防腐作用的涂膜保鮮劑尚未見報道。因此，本文以蘋果的失重率、可滴定酸度、多酚氧化酶（PPO）活性、總酚含量、細胞質膜透性以及感官品質為參考指標，研究了殼聚糖丁香精油生物涂膜劑對蘋果保鮮效果的影響，考察了殼聚糖丁香精油生物涂膜劑的應用效果。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

蘋果，購于天津塘沽金元寶農貿市場；

水溶性殼聚糖，食品級，濟南海得貝海洋生物工程有限公司；

丁香精油，含量99%，丁香酚相對百分含量78.55%；

丙三醇，分析純，天津市北方天醫化學試劑廠；

吐溫-80，分析純，天津市北方天醫化學試劑廠。

1.2 儀器與設備

WH7401-50B電動攪拌器，天津威華儀器設備有限公司；

F22Z均質機，上海弗魯克流體機械制造有限公司；

PL203電子天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；

721-E可見分光光度計，上海光譜儀器有限公司；

DDS-307數字式電導率儀，上海精密科學儀器有限公司。

1.3 方法

首先將蘋果在4℃冷庫內預冷約24h后再進行涂膜處理。實驗共分為四個處理，分別如下：

CK：清水處理（對照）；T1：1.5%殼聚糖處理；T2：0.25%精油處理；T3：1.5%殼聚糖+0.25%丁香精油處理。

將浸泡5min后的果實取出，在濾網上放置5min，然后風干50min。將處理后的樣品放入聚乙烯包裝袋中（500mm×70mm），每袋裝20個果實，將200mL無菌水放入燒杯中，將燒杯放入袋中以保持袋中的濕度在95%以上，將上述各處理樣品置于8℃條件下挽口進行貯藏。每個處理進行3次重復。貯藏期間，每隔30d測定一次相應的指標。

1.4 殼聚糖精油生物涂膜劑的制備工藝[8]

以殼聚糖溶液（1.5%）作為成膜劑，乙酸（0.5%）作為溶劑，丙三醇（0.70%）作成膜助劑，將上述各溶液混合，并用電動攪拌器攪拌1h，然后加入丁香精油溶液（0.25%）和吐溫-80（0.2%），再繼續攪拌30min。最后在無菌條件下，21600rpm均質1min，靜置1.5h，即得殼聚糖丁香精油混合涂膜劑。

1.5 蘋果各品質指標測定方法

1.5.1 失重率的測定

失重率采用重量法進行測定，計算方法如式（1）所示。失重率（%）

1.5.2 可滴定酸度的測定[9]

采用酸堿中和法，結果以蘋果酸百分數表示，其換算系數為0.067，單位為%。取蘋果樣品10g，在研缽中研碎，轉移至200mL容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，然后離心取上清液10mL，用0.01mol/LNaOH滴定。實驗進行三次重復。

1.5.3 多酚氧化酶（PPO）活性的測定[10]

取10g樣品進行冰浴研磨，按1:2（m/v）的比例加入pH 6.8磷酸緩沖液中（含2%的PVPP），然后在10000g、4℃條件下冷凍離心10min，上清液即為PPO的粗酶液。采用分光光度法，在420nm波長下進行比色，酶液加入后開始計時，每30s記錄一次吸收值，測量三次求平均值。

1.5.4 總酚含量的測定[11]

取果實組織10g，先用95%的乙醇溶液25mL冷藏提取48～72h，然后用搗碎機搗勻后，4°C條件下10000rpm離心10min，取1mL上清液，加入95%的乙醇溶液1mL、5mL蒸餾水、11mol/L福林酚溶液0.5mL進行反應，然后加入1mL的5%（w/v）Na2CO3。在黑暗條件下貯存1h，在725nm下測定吸光值，三次重復求平均值。

1.5.5 細胞質膜透性的測定

采用電導儀法進行測定[12]。用打孔器（直徑為10mm）得到10塊樣品果肉，用蒸餾水清洗三次，放入加有20mL蒸餾水試管中，靜置30min后測定其電導率P1，倒入燒杯中沸水煮10min，冷卻至室溫后靜置10min，測定電導率P2，測定三次求平均值，計算公式如式（2）。

式中：P0—空白電導率。

1.5.6 感官評價

將果實用2%次氯酸鈉溶液浸泡3min，用蒸餾水沖洗后，挑選10名經過感官評定培訓的專業人員，分別對果實的表觀、風味及質地進行評價。評分標準見表1，其中9分為感官品質最好。

表1 果實感官評分標準Table 1Fruit sensory evaluation criteria

1.6 數據處理

采用SPSS17軟件對數據進行平均值的分析和差異顯著性分析（P<0.05）。

2 結果與分析

2.1 殼聚糖丁香精油生物涂膜劑對蘋果失重率的影響

蘋果中富含水分，在貯運過程中，由于本身的呼吸作用和蒸騰作用，蘋果的水分會大量喪失，這是造成蘋果失重的主要原因[13]。

圖1 各處理組蘋果失重率的變化（n=3）Fig.1Changes in weightlessness rate of each treatment group apple（n=3）

圖1研究了8℃的貯藏條件下，不同處理對蘋果失重率的影響。由圖可知，在150d的貯藏時間內，各處理組的蘋果失重率均呈現不斷上升的趨勢，對照組的失重率明顯高于其他三個處理組。貯藏結束時，對照組的失重率最高（27%），1.5%殼聚糖+0.25%精油處理的失重率最低（8%），而1.5%殼聚糖和0.25%精油處理的失重率差異較小，分別為12%和13%。因此，1.5%殼聚糖+0.25%精油生物涂膜劑對蘋果貯藏期間水分流失的抑制效果好，對蘋果保鮮有明顯的效果。

2.2 殼聚糖丁香精油生物涂膜劑對蘋果可滴定酸度的影響

可滴定酸是蘋果貯運過程中品質的重要評價指標，果實由于呼吸作用需要消耗自身的營養物質，主要是可溶性固形物，可溶性固形物含量減少，可滴定酸度下降，造成果實內的糖酸比例失調，使蘋果的風味發生變化[14]。圖2顯示了8℃貯藏150d，不同處理組蘋果可滴定酸度的變化情況。由圖可知，四個處理組中蘋果可滴定酸度總體呈現下降趨勢，貯藏90d時，其它三個處理組的可滴定酸度均高于對照組，說明1.5%殼聚糖處理、0.25%精油處理以及1.5%殼聚糖+0.25%精油處理對蘋果的可滴定酸度的下降均有抑制作用，當貯藏時間為150d時，0.25%的丁香精油處理組和1.5%殼聚糖+0.25%精油處理組的蘋果可滴定酸度最高，為0.25%，明顯高于對照組的（0.12%）。可見，0.25%精油處理和1.5%殼聚糖+0.25%精油處理降低了果實的呼吸代謝速率，降低了可溶性固形物的消耗。

圖2 各處理組蘋果可滴定酸度含量的變化（n=3）Fig.2Changes in titratable acid of each treatment group apple（n=3）

2.3 殼聚糖丁香精油生物涂膜劑對蘋果多酚氧化酶活性的影響

多酚氧化酶（PPO）可以催化各種酚類物質氧化成醌類物質，然后再聚合成黑色素，黑色素隨時間的延長逐漸變黑，是引起褐變的主要因素之一，大大地影響了蘋果的品質[15]。因此，有效抑制PPO活性對于蘋果貯藏保鮮具有重要的意義。

圖3（見下頁）顯示了8℃貯藏150d，不同處理組蘋果PPO活性的變化情況。由圖可知，四個處理組在前30d均維持較高的PPO活性，隨著貯藏時間的延長，各處理組中PPO活性均呈現下降的趨勢，在150d時，1.5%殼聚糖+0.25%精油處理的蘋果的PPO活性最低（14U/g），即該處理具有良好的保鮮效果，褐變反應及口味的變化最小。

圖3 各處理組蘋果PPO活性的變化（n=3）Fig.3Changes in PPO activity of each treatment group apple（n=3）

2.4 殼聚糖丁香精油生物涂膜劑對蘋果總酚含量的影響

多酚物質是蘋果中的重要組成成分之一，其不僅與新鮮蘋果加工的風味有關，還能有效抑制水果在貯藏期間的褐變反應，而且是人體內的生理活性物質[16]。因此，蘋果中總酚含量的變化是蘋果品質變化的重要衡量指標。

圖4 各處理組蘋果總酚含量的變化（n=3）Fig.4Changes in total phenols of each treatment group apple（n=3）

圖4顯示了8℃貯藏150d，不同處理對蘋果總酚含量的影響。由圖可知，四個處理組中蘋果果實總酚含量隨著貯藏時間的延長，整體呈現上升趨勢，1.5%殼聚糖+0.25%精油處理的蘋果在150d時總酚含量最高（26mg/100g），明顯高于對照組（19mg/100g）。試驗結果表明，1.5%殼聚糖+0.25%精油生物涂膜劑可以有效抑制蘋果貯藏期間的褐變反應。

2.5 殼聚糖丁香精油生物涂膜劑對蘋果細胞質膜透性的影響

蘋果在貯運期間，自身的衰老和環境的脅迫造成果實組織電解質滲出和細胞膜透性的增加，因此細胞膜透性可以作為衡量蘋果貯藏期間品質變化的重要指標[17]。

圖5 各處理蘋果膜透性的變化（n=3）Fig.5Changes in cell membrane permeability of each treatment group apple（n=3）

圖5研究了8℃貯藏150d，不同處理對蘋果細胞質膜透性的影響。由圖可知，在貯藏結束時，CK組相對電導率最高，為47%，1.5%殼聚糖+0.25%精油處理組樣品的相對電導率最低，僅為35%。試驗結果表明，1.5%殼聚糖+0.25%精油生物涂膜劑能夠抑制蘋果貯藏期間相對電導率的增加，從而達到保鮮的目的。

2.6 殼聚糖丁香精油生物涂膜劑對蘋果感官品質的影響

在8℃、貯藏期達到150d時，對各處理組的蘋果進行感官評分，如表2所示。

表2 各處理組蘋果的感官評分Table 2Changes in sensory quality of each treatment group apple

由表可知，1.5%殼聚糖+0.25%精油處理組的感官評分最高，為8.5分；1.5%殼聚糖處理組和0.25%精油處理組分別為6.5分和7.0分，均低于綜合處理結果，但都高于CK組，因此1.5%殼聚糖+0.25%精油生物涂膜劑對蘋果具有良好的保鮮效果。

3 結論

通過對蘋果失重率、可滴定酸度、多酚氧化酶（PPO）活性、總酚含量、細胞質膜透性以及感官品質各個方面的研究，結果得出1.5%殼聚糖+0.25%精油處理對以上各個指標均具有良好的效果，而1.5%殼聚糖、0.25%精油也均優于CK處理，但是較1.5%殼聚糖+0.25%精油處理效果差。因此殼聚糖丁香精油生物涂膜劑對蘋果貯藏具有良好的保鮮效果，可以有效的減少蘋果失重率的下降，抑制可滴定酸度的改變，抑制褐變反應的發生，以及防止細胞膜的損壞，從而保持蘋果的良好感官品質。

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Effect of Chitosan Oil Biological Coating Agent on Apple Preservation

LIU Xiang-Jun
（College of Food Engineering＆Biotechnology,Tianjin University of Science＆Technology,Tianjin 300457,China）

In this study,apples were stored under the conditions of relative humidity of 95%and 8℃,to investigate the effect of chitosan(1.5%),oil processing(0.25%)and chitosan(1.5%)+oil processing(0.25%)on the apple weight loss rate, titratable acid,polyphenol oxidase(PPO),total phenols,cell membrane permeability and the quality of sensory.Results indicated that,three treatments had inhibitory effect on apple.Especially,1.5%chitosan+0.25%essential oil treatment had the best effect.After 150 days storage,the color and texture of apples were all normal,and there were no rotten fruits. What's more,weight loss rate reached a value of 8%,titratable acid was 0.25%,the PPO was 13%,the total phenol was 26%and membrane permeability was 35%,which are all better than the control group,1.5% chitosan treated group and 0.25%essential oil treated group.

Chitosan;essential oil;biological coating agent;apple;preservativation

TS275.5

A

1008-1038(2015)04-0012-05

2014-10-09

國家863計劃項目（2013AA101703）

劉香軍（1990—），女，碩士，研究方向為農產品加工與貯藏保鮮