淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液對草莓保鮮的影響

曾令晉，李暢，余曉華，張正茂，王志華

（湖北工程學(xué)院特色果蔬質(zhì)量安全控制湖北省重點實驗室，湖北孝感432000）

淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液對草莓保鮮的影響

曾令晉，李暢，余曉華，張正茂，王志華*

（湖北工程學(xué)院特色果蔬質(zhì)量安全控制湖北省重點實驗室，湖北孝感432000）

將3%的淀粉糊化液與1%的殼聚糖醋酸溶液，按淀粉與殼聚糖質(zhì)量比5∶3制成復(fù)合保鮮液，對草莓涂膜處理，探討兩種不同分子量的殼聚糖CS1（Mw，1.8×105Da）、CS2（Mw，7.5×104Da）與淀粉的復(fù)合保鮮液對草莓的保鮮效果。結(jié)果顯示：草莓經(jīng)淀粉處理后，其保鮮效果略好于對照組；但經(jīng)兩種淀粉/殼聚糖復(fù)合液處理后，能延長草莓的貯藏期，兩者的保鮮效果明顯高于對照組。淀粉/殼聚糖復(fù)合液的保鮮效果與殼聚糖的相對分子質(zhì)量有關(guān)，高分子量殼聚糖復(fù)合液處理效果最好，低分子量殼聚糖復(fù)合液次之，淀粉處理效果不明顯。

殼聚糖；淀粉；草莓；保鮮

草莓屬草本植物，果實為漿果，酸甜可口，含有豐富的營養(yǎng)素［1］。由于其含水量高，果皮薄，采收后極易腐爛變質(zhì)。常溫下，草莓放置1 d～3 d后開始變色、變味，失水萎縮，因此研究草莓保鮮技術(shù)具有重要的意義。草莓保鮮通常采用低溫貯藏、氣調(diào)包裝、紫外輻射、高壓靜電場、化學(xué)處理等［2］，但上述方法由于成本高或因果實表面有殘留物，而存在一定的局限性。利用天然、無毒、可食性生物大分子對果蔬涂膜保鮮引起人們的興趣和關(guān)注。

淀粉作為一種天然高分子，資源豐富、價格低廉，具有很好的生物相容性和降解性，經(jīng)糊化干燥后能形成可食性食品包裝膜，但淀粉膜的強(qiáng)度低、脆性大、耐水性差、透濕性高等缺點使其應(yīng)用受到限制［3-4］。近幾年來，國內(nèi)外學(xué)者對淀粉進(jìn)行物理或化學(xué)改性做了大量的研究，如將纖維素、明膠等可降解的天然大分子對淀粉復(fù)合改性，用以改善淀粉的膜性能，提高淀粉膜的機(jī)械強(qiáng)度、耐水性，降低其透氣性能等［5-7］。

殼聚糖（Chitosan）作為一種豐富的可再生資源，主要來源于節(jié)肢動物、軟體動物的外殼和真菌的細(xì)胞壁，其含量在地球上僅次于纖維素［8］。由于殼聚糖具有良好的成膜、抗菌和抗氧化等特性，已被廣泛用于食品工業(yè)，制成食品保鮮膜和果汁保鮮劑［9-11］。利用殼聚糖對淀粉進(jìn)行復(fù)合改性，不僅改善淀粉成膜的力學(xué)性能，還能提高膜的阻隔性、抗菌活性，使其在保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用更為突出，以達(dá)到協(xié)同增效的目的［12-15］。本試驗主要利用2種不同相對分子質(zhì)量的殼聚糖對淀粉進(jìn)行改性制備復(fù)合保鮮液，探討其對草莓保鮮的影響，旨在為草莓涂膜保鮮提供實驗參考。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

殼聚糖（CS）［食品級，脫乙酰度92%，相對分子質(zhì)量（Mw）分別為1.8×105Da（CS1）、7.5×104Da（CS2）］：浙江奧興生物科技有限公司；玉米淀粉：國民淀粉公司；甘油、冰乙酸和其他試劑均為分析純：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

供試草莓：采自孝感市臥龍鄉(xiāng)草莓基地，八成熟、無損傷、色澤鮮艷、果實飽滿，采摘后立即運回實驗室處理。

精密電子天平：北京賽多利斯天平有限公司；WYT手持式折光儀：上海浦東物理光學(xué)儀器廠。

1.2方法

1.2.1淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液的制備［16］

將3%的淀粉分散液在95℃加熱攪拌30 min使其糊化，再按一定比例添加少量的甘油，制得淀粉糊化液。同時，將殼聚糖溶于2%的醋酸溶液中，制備1%的殼聚糖溶液。然后將淀粉糊化液與殼聚糖溶液按淀粉與殼聚糖的質(zhì)量比為5∶3在室溫下1 200 r/min高速攪拌混合均勻，制得含有2種不同分子量殼聚糖的淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液。

1.2.2草莓的涂膜保鮮處理

將新采摘的草莓隨機(jī)分成4組，每組40個。將其中3組草莓分別置于2種淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮溶液和2%淀粉保鮮溶液中浸泡30 s，取出后通風(fēng)晾干，室溫貯藏。

1.3主要測定指標(biāo)

1.3.1腐爛指數(shù)［17］

按草莓腐爛面積大小，將果實劃分為4級。0級：無腐爛、無傷害的新鮮草莓；1級：腐爛面積小于草莓面積的10%；2級：腐爛面積占草莓面積的10%～30%；3級：腐爛面積大于草莓面積的30%。

1.3.2失重率的測定

采用重力法測定草莓的失重率

式中：W1為貯藏前果實質(zhì)量，g；W2為貯藏后果實質(zhì)量，g。

1.3.3可溶性固形物含量的測定

采用WYT手持式折光儀測定草莓果實的可溶性固形物含量。提取1滴新鮮的草莓汁液，滴在手持式折光儀的鏡面上，蓋上蓋板，鏡頭對準(zhǔn)光亮處，讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù)。每組草莓逐個依次測量，取平均值，作為該組草莓可溶性固形物的含量。

1.3.4VC含量的測定

采用2，6-二氯靛酚滴定法分析草莓VC含量。稱取草莓約10 g于研缽中，加2%草酸少許研碎，用2%草酸完全轉(zhuǎn)入100 mL容量瓶中定容，充分搖勻，浸提10 min～15 min，過濾。吸取樣品濾液10 mL于150 mL三角瓶中，用已標(biāo)定的2，6-二氯靛酚溶液滴定至粉紅色維持15 s不褪色為終點。同時做空白滴定。每組樣品平行操作3次，取其平均值。

1.3.5還原糖含量的測定

采用直接滴定法測定草莓的還原糖含量［18］。稱取10 g草莓于玻璃勻漿器中，磨成勻漿，轉(zhuǎn)入250 mL容量瓶中，慢慢加入5 mL乙酸鋅溶液和5 mL亞鐵氰化鉀溶液，加水至刻度，搖勻后靜置30 min，過濾，取中間濾液供測定用。吸取堿性酒石酸銅甲液和乙液各5mL，置于150 mL錐形瓶中，加水10 mL，用處理后的樣品液滴定直至藍(lán)色剛好褪去為終點，記錄消耗樣品溶液的總體積，平行操作3次，取其平均值。

1.3.6總酸含量的測定

采用酸堿滴定法測定草莓的總酸含量。稱取草莓30 g于研缽中研磨，注入200 mL容量瓶中，雙蒸餾水定容，充分搖勻，浸提5min～10 min，過濾。取濾液40 mL放入250 mL錐形瓶中，用0.1 mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色30 s不褪色即為終點。同時做空白試驗，每組樣品平行操作3次。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有數(shù)據(jù)以x±s示，均采用SPSS 19.0統(tǒng)計學(xué)軟件中的單因素方差分析（one-way analysis of variance，one-way ANOVA）進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，比較試驗組與對照組間的差異。

2　結(jié)果與分析

2.1淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液對草莓失重率的影響

草莓在室溫貯藏過程中，隨著時間延長，失重率不斷上升。淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液對草莓失重率的影響見圖1。

圖1　淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液對草莓失重率的影響Fig.1Effect of starch/chitosan composite fresh-keeping solution on the weight-loss rate of strawberry

由圖1中看出，處理組在同時期的失重率均低于對照組；復(fù)合保鮮液涂膜草莓失重率低于淀粉溶液，尤其是淀粉/SC1復(fù)合液涂膜草莓后，失重率變化最小，試驗結(jié)束時僅為14.23%。

2.2淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液對草莓腐爛指數(shù)的影響

草莓的腐爛指數(shù)比較直觀地反映果實的外觀品質(zhì)，淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液對草莓腐爛指數(shù)的影響見圖2。

圖2　淀粉/殼聚糖復(fù)合液對草莓腐爛指數(shù)的影響Fig.2Effect of starch/chitosan composite fresh-keeping solution on decay index of strawberry

圖2顯示，隨時間的延長，腐爛指數(shù)呈上升趨勢。前3天，處理組腐爛指數(shù)均低于同時期對照組，但差異不顯著。第4天，對照組的腐爛指數(shù)達(dá)到了90%，淀粉組腐爛指數(shù)達(dá)60%以上，淀粉/CS1和淀粉/CS2處理組腐爛指數(shù)為30%和20%，與對照組相比呈顯著性差異（P＜0.05）。從以上結(jié)果可以看出殼聚糖與淀粉融合，使淀粉的保鮮效果得到明顯改善，而且與殼聚糖相對分子質(zhì)量有關(guān)。

2.3淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液對草莓可溶性固形物含量的影響

可溶性固形物成分為可溶性糖和蛋白質(zhì)，其含量是評判果實品質(zhì)的重要指標(biāo)。淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液對草莓可溶性固形物含量的影響見圖3。

圖3　淀粉/殼聚糖復(fù)合液對草莓可溶性固形物含量的影響Fig.3Effect of starch/chitosan composite fresh-keeping solution on soluble solids content of strawberry

從圖3中可以看出，室溫貯藏期間，隨時間延長呈先上升后下降趨勢，第2天各組草莓可溶性固形物含量達(dá)高峰。第3天開始下降，對照組草莓可溶性固形物下降速率均高于3個處理組，說明涂膜處理對可溶性固形物的損失有一定的保護(hù)作用。尤其是淀粉/CS1組，在第3天、第4天時，可溶性固形物含量明顯高于對照組，而且差異顯著（P＜0.05）。

2.4淀粉/殼聚糖保鮮復(fù)合液對草莓VC含量的影響

VC是人類營養(yǎng)中最重要的維生素之一，也是水果中最重要的營養(yǎng)成分，在貯藏過程中VC極易氧化流失。淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液對草莓VC含量的影響見圖4。

圖4　淀粉/殼聚糖復(fù)合液對草莓VC含量的影響Fig.4Effect of starch/chitosan composite fresh-keeping solution on vitamin C of strawberry

圖4顯示，草莓果實的VC含量隨時間的延長而下降，處理組VC含量均高于同期對照組，而且還發(fā)現(xiàn)淀粉/殼聚糖涂膜對草莓中VC含量的下降有明顯的延緩作用，尤其是淀粉/CS1處理效果更明顯。

2.5淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液對草莓還原性糖含量的影響

還原糖是指可溶的具有還原性的糖類，并賦予水果特殊的甜味，其含量在一定程度上反應(yīng)果實的品質(zhì)。通常情況下，果實發(fā)育至完全成熟期間，還原糖含量呈上升趨勢，采摘后下降。淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液對草莓還原性糖含量的影響見圖5。

圖5　淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液對草莓還原性糖含量的影響Fig.5Effect of starch/chitosan composite fresh-keeping solution on reducing sugar content of strawberry

圖5顯示，草莓在貯藏期間還原糖含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，第2天達(dá)到最高。在貯藏期間同時期處理組還原糖含量均高于對照組，淀粉/殼聚糖復(fù)合液涂膜草莓后，能有效抑制還原糖含量的下降，殼聚糖相對分子質(zhì)量越高，效果越好。

2.6淀粉/殼聚糖保鮮復(fù)合液對草莓總酸含量的影響

草莓在未成熟時期，其酸度最大，隨著成熟度增加，其酸度逐漸下降。淀粉/殼聚糖復(fù)合保鮮液對草莓總酸含量的影響見圖6。

圖6　淀粉/殼聚糖復(fù)合液對草莓總酸含量的影響Fig.6Effect of starch/chitosan composite fresh-keeping solution on total acid content of strawberry

圖6中反映出，隨著貯藏時間的延長，草莓的總酸含量呈下降趨勢。對照組草莓酸含量下降速率較快，經(jīng)涂膜后下降速率緩慢，均小于同期對照組。表明淀粉/殼聚糖復(fù)合液能延緩總酸下降的速率。

3　討論

涂膜保鮮是將天然生物大分子制備成適當(dāng)濃度的溶液或者乳液，涂抹于果實的表面，形成一層致密的透明膜。起到堵塞果皮上的裂紋，保護(hù)果實表皮，阻止水分蒸發(fā)，防止微生物的入侵，延緩萎縮和腐爛變質(zhì)，提高果蔬的貯藏性能，延長保鮮時間［19］。本文利用廉價易得的淀粉和具有良好成膜性、抗菌性、生物可降解性及對人體安全無毒的殼聚糖，共混形成保鮮液，使兩大分子之間相互作用，提高保鮮性能，達(dá)到協(xié)同增效降低成本的目的。

在試驗中，將草莓經(jīng)不同處理室溫貯藏4 d，在不同時期取各組草莓測定其品質(zhì)指標(biāo)。觀察試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于草莓果皮薄，沒有角質(zhì)層結(jié)構(gòu)，4組草莓隨著貯藏時間的延長，草莓的腐爛指數(shù)和失重率上升，極易失水失重；采摘時草莓有八成熟，貯藏期間達(dá)到成熟，之后隨著果實的呼吸作用加強(qiáng)，還原性糖降解，導(dǎo)致可溶性固形物和還原性糖含量呈現(xiàn)先上升后下降；草莓中含有豐富的VC，采摘后由于氧化而損失，總酸含量也隨著減少。經(jīng)涂膜的草莓，各項指標(biāo)的變化均小于對照組，減少了營養(yǎng)成分的損失，延長貯藏時間，說明涂膜處理對草莓有一定的保鮮作用。通過比較3個處理組，淀粉/CS1處理效果最好，淀粉/CS2次之，淀粉處理效果不明顯。淀粉由于結(jié)晶度高，形成的淀粉膜脆，抗張強(qiáng)度和延伸率較差。殼聚糖分子中存在的氨基（NH3+），與糊化了的淀粉分子中羥基形成氫鍵，淀粉的結(jié)晶度下降，提高淀粉的延展性，從而提高了薄膜的抗張強(qiáng)度和延伸率［16］。隨著殼聚糖相對分子質(zhì)量的增加，氨基的數(shù)量增多，殼聚糖與淀粉分子間的氫鍵作用力越強(qiáng)，淀粉結(jié)晶度就會越低，果實表面膜的力學(xué)性能就會提高。另外殼聚糖還可與水分子形成氫鍵，具有很好的保濕性。將復(fù)合液涂膜于草莓表面形成薄膜，阻礙果實的蒸騰作用，防止水分散失，減緩因呼吸作用而引起的營養(yǎng)物質(zhì)消耗。同時殼聚糖還可以改善保護(hù)酶活性，提高活性氧清除能力，減緩果實氧化的程度，延緩草莓萎蔫和腐爛變質(zhì)，達(dá)到更好的保鮮效果［20］。殼聚糖成膜效果好但價格昂貴，淀粉廉價易得，利用二者的優(yōu)點，按適當(dāng)比例復(fù)合制成保鮮液，涂膜應(yīng)用在果蔬保鮮將會有更廣闊的發(fā)展前景。

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Fresh-keeping Effect of Starch/Chitosan Composite Fresh-keeping Solution on Strawberry

ZENG Ling-jin，LI Chang，YU Xiao-hua，ZHANG Zheng-mao，WANG Zhi-hua*
（Hubei Key Laboratory of Quality Control of Characteristic Fruits and Vegetables，Hubei Engineering University，Xiaogan 432000，Hubei，China）

The composite fresh-keeping solutions of 1%chitosan acetic acid solution and 3%starch paste were obtained with 5∶3 weight ratio of starch and chitosan.The fresh-keeping effect of the composite solution with two molecular-weight chiosan（CS1，Mw，1.8×105Da；CS2，Mw，7.5×104Da）was investigated for strawberry.The results indicated that the fresh-keeping effect of strawberry coated with starch paste was better slightly than that for the control group while there were significant differences for the fresh-keeping effect of two starch/chitosan composite solutions compared to the control group，and the shelf life of the strawberry could be prolonged.The fresh-keeping effect of starch/chitosan composite solutions was in close relation with the chtosan molecular-weight.The composite solution with higher molecular-weight chitosan had the best fresh-keeping effect，and that for lower molecular-weight chitosan was second，the fresh-keeping effect for starch paste was not obvious.

chitosan；starch；strawberry；fresh-keeping

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.20.045

湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項目（B2015037）；國家自然科學(xué)基金資助項目（31371750）

曾令晉（1993—），男（漢），學(xué)士，本科在讀，研究方向：生物工程。

王志華（1973—），女，副教授，碩士。

2016-04-11