殼聚糖姜精油復合保鮮劑對甜椒貯藏品質的影響

張軼斌，賈曉昱

1(天津現代職業技術學院 生物工程學院，天津，300451)2(天津科技大學 食品工程與生物技術學院，天津，300457)

甜椒營養價值很高，且在我國種植區域廣泛[1]。但是，它是一種非常容易腐爛的蔬菜，貨架期短，且易受真菌疾病的影響[2]。甜椒果實采后品質容易退化、貯藏溫度低于7℃時易受冷害，容易快速失水萎蔫[3-4]。

半透膜的應用已被證明可以提高水果和蔬菜的貯藏壽命，食用涂料可以通過充當溶質、水蒸汽和氣體屏障來保持水果和蔬菜的質量[5]。殼聚糖是由N-乙酰葡糖胺殘基通過β-1,4糖苷鍵連接而成的幾丁質的脫乙酰衍生物，由于其優良的安全性、成膜性能和抗菌性，已經在食品尤其是果蔬保鮮方面得到了廣泛的應用[6]。但是，單純的殼聚糖成膜其抗菌性等參數不能滿足大多數果蔬保鮮的需要。

在殼聚糖涂料中加入多種香精油可以減少營養物質的損失，控制微生物的生長，并且由于精油是緩慢釋放到果蔬表面，從而可以其延長貨架期[7-8]。姜精油是從生姜中提取的揮發性油分，具有廣譜抑菌效果，對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、真菌和酵母菌都能起到抑制作用，且廣泛應用于果蔬保鮮及抗油脂氧化領域[9]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮甜椒：購于本地農貿市場，挑選色澤、大小均一，外觀完好，無機械傷和成熟度為80%的果實進行試驗。姜油、VC標準品(≥99 %)、美國Sigma公司；殼聚糖(脫乙酰度≥90 %)、上海生工生物工程股份有限公司。其余試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

島津LC20高效液相色譜儀(UV檢測器)、艾本德5804r高速冷凍離心機、WSC-S色差計，上海精密儀器有限公司; T6新世紀紫外分光光度計，普析通用儀器有限公司; GS-IV剪切乳化機，上海格氏麥機電設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 保鮮劑的制備與樣品的處理

稱取 1 g殼聚糖粉末溶解在 100 mL體積分數為0.5%的乙酸水溶液和 0.75 g甘油混合液中，用磁力攪拌器在室溫下攪拌1 h，使其完全分散，完成后加入0.2 mL吐溫80，然后分別加入0、0.05及0.1 mL姜精油混合，用磁力攪拌器攪拌30 min，使姜油完全混合。最終溶液在20 000 r/min的無菌條件下均質1 min，最后用小刀抹去殘余氣泡后靜置1 h即可使用。

預冷后甜椒分為4組，分別為:(1)CK組，樣品在清水中浸泡 5 min;(2)TR1組，樣品在殼聚糖溶液中浸泡5 min;(3)TR2組，樣品在姜精油含量0.05%(體積分數)保鮮劑中浸泡 5 min；(4)TR3組，樣品在姜精油含量0.1%保鮮劑中浸泡5 min。將處理后的樣品放置在濾網上50 min晾干，用紙巾吸收表面多余溶液。處理后的樣品放入聚乙烯包裝袋中，據XING等[10]的報道，選取8 ℃作為甜椒的貯藏溫度，定期測量相關指標。

1.3.2 理化指標測定方法

1.3.2.1 失重率的測定

失重率的測定如公式(1)所示：

(1)

式中：m1，貯藏前質量；m2，貯藏后質量。

1.3.2.2 細胞膜透性(cell membrane permeability，CMP)的測定

參考馮雙慶[11]的方法采用相對電導率法測定電導率。

1.3.2.3 VC的測定[12]

采用HPLC-UV法測定甜椒中VC的含量。將25 g甜椒粉末加入含有45 g/L偏磷酸的25 mL溶液中。將混合物攪拌后，在4℃條件下以12 000 r/min離心10 min。樣品經0.45 μm微孔膜過濾后注入HPLC。

色譜柱：島津Shim-Pak VP-ODS(250 mm×4.6 mm,5 μm)反相C18；流動相：0.01%的H2SO4溶液，pH 2.6；流速為1.0 mL/min，檢測波長245 nm，固定柱溫25℃；結果以100 g甜椒中VC的mg表示。

1.3.2.4 葉綠素的測定

參考張志良等[13]的方法進行測定，并稍作修改。稱取1g切碎后的甜椒樣品，與5 mL丙酮、石英砂及少量CaCO3共同放入研缽研磨，研磨均勻后倒入離心管，離心15 min(1 000 r/min，4℃)，過濾后倒入25 mL棕色容量瓶，并用無水乙醇定容。取樣品于663 nm和645 nm下測定吸光度。

葉綠素含量計算如公式(2)所示：

總葉綠素含量/[mg·(100 g)-1]

(2)

式中:OD663，663 nm下吸光度；OD645，645 nm下吸光度；V，葉綠素提取液總體積，mL；m，樣品的重量，g。

1.3.2.5 過氧化物酶(peroxidase，POD)的測定

參考曹建康等[14]的方法。5 g甜椒樣品混合10 mL pH 6.8的磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉緩沖液(0.2 mol/L，含 2% PVPP)于研缽中冰浴研磨，將勻漿離心25 min(4 ℃，12 000 r/min)量取上清液體積V，并低溫保存。依次加入愈創木酚(25 mmol/L)3 mL、酶液0.5 mL和H2O2溶液(0.5 mol/L)0.2 mL，立即計時開始計時，在470 nm波長下每 30 s記錄1次吸光度。在測定條件下，吸光度變化 0.01個單位定義為1個酶活。

1.3.2.6 丙二醛(malondialdehyde，MDA)的測定

采用硫代巴比妥酸比色法[15]。取4.0 g甜椒果肉組織，加入20 mL、10%的三氯乙酸進行后研磨，然后5 000 r/min離心10 min。取1 mL上清液與3 mL 0.5%(體積分數)硫代巴比妥酸(TBA) 與10%(體積分數)三氯乙酸的混合液共同加入離心管中，在95℃下水浴20 min后快速冷卻，在10 000 r/min離心10 min，澄清沉淀。用含量 0.5%的硫代巴比妥酸溶液做空白對照，用紫外分光光度計在波長為532 nm和 600 nm下測定其吸光度。

計算公式如公式(3)：

(3)

式中：CMDA，樣品中MDA的含量(μ mol/g FW); OD532，532 nm波長下吸光度; OD600，600 nm波長下的吸光度；Vt，總提取液體積，mL;Vr，總反應體積，mL;Vs，含反應的提取液體積,mL;M樣，樣品質量，g。

1.3.2.7 細菌總數的測定

根據邢亞閣等[16]的方法，分別從每一個實驗組中取甜椒10 g，加入90 mL的蒸餾水研碎，然后采用10倍稀釋法，取1 mL的稀釋液均勻涂布于PCA培養基上，在37 ℃恒溫培養24 h后計數。

2 結果與分析

2.1 不同處理方法對甜椒失重率的影響

甜椒在貯藏期容易失水萎蔫后變軟，一方面是由于其內部的空腔結構，另一方面也反映出貯藏期呼吸消耗的程度和水分蒸騰作用的程度[17]。如圖1所示，甜椒在35 d的貯藏期間，各組樣品的質量都有所損耗，且總體呈上升趨勢。其中，CK組的失重率一直保持在較高水平，其次是TR1的甜椒失重率較高，達到0.72%，TR3組為0.39%，TR3組失重率最低是0.24%。但是，各種處理條件下失重率差別不是很大，說明涂膜處理能夠防止水分的散失，抑制果實的呼吸。

圖1 貯藏期間內甜椒失重率的變化Fig.1 Weight loss ratio of sweet pepper in 35 days at 8℃

2.2 不同處理方法對甜椒VC含量的影響

圖2為不同組分樣品在貯藏35 d后VC總含量的變化。甜椒的VC初始含量為92.1 mg/100 g。殼聚糖涂膜時間和貯存時間對VC的保留率有顯著影響。盡管涂層和未涂層樣品的VC在整個貯藏過程中都有所降低，但使用殼聚糖基食用涂層顯著降低了胡椒樣品中VC的損失。貯藏35 d后，TR1、TR2和TR3組的甜椒的VC含量分別為41.3、50.9和74.4 mg/100 g，而CK組的VC初始含量維持在21.7 mg/100 g。因此，殼聚糖-姜精油膜在降低甜椒VC流失方面比其他處理更有效。

圖2 貯藏期間內甜椒VC的變化Fig.2 Vitamin C content of sweet pepper in 35 days at 8℃

2.3 不同處理方法對甜椒葉綠素含量的影響

葉綠素含量能夠有效地反映出甜椒的表皮顏色，從而衡量貯藏效果。由圖3可知，甜椒的葉綠素在整個35 d的貯藏期呈下降趨勢。其中對照組的下降最多達到11.3%，TR3組的甜椒葉綠素含量下降最少，為1.70%。TR3組的葉綠素含量下降與前者相比較高，經過殼聚糖處理的實驗組葉綠素含量下降比空白組稍好，但是下降率比TR3組高。結果表明，保鮮劑可以有效地阻止葉綠素的丟失，從而保證甜椒的品質。這可能是由于復合保鮮劑涂膜能夠顯著地降低果實呼吸[18]，從而減少了其消耗分解的葉綠素含量。

圖3 貯藏期間內甜椒葉綠素的變化Fig.3 Chlorophyll content of sweet pepper in 35 days at 8℃

2.4 不同處理方法對甜椒POD含量的影響

POD是植物組織中重要的氧自由基清除酶，為了應對外界環境壓力，植物通常會增加POD的分泌量[19]。并且，酶活性的降低可能與抵抗損傷的能力降低有關。如圖4所示，隨著貯藏時間的增加，細胞逐漸趨向衰老，機體產生POD酶的能力減弱，活性也逐漸降低。21 d后，超氧陰離子濃度增加過快，且積累量過多，刺激了果實POD酶的產生，所以POD酶含量有所回升，但新產生的酶不足以清除過量的超氧陰離子。TR3組中甜椒中POD活性較高，可能與殼聚糖-姜精油膜的形成有關。并且，XU等[20]報道POD活性的增加有利于甜椒貯藏期間的抗病性。

圖4 貯藏期間內甜椒POD的變化Fig.4 POD content of sweet pepper in 35 days at 8℃

2.5 不同處理方法對甜椒MDA與CMP的影響

MDA是脂質過氧化產物，常被用作細胞氧化損傷的一項指標[21]。如圖5所示，MDA含量持續增加，在對照和處理后的甜椒果實貯藏8 ℃時，涂膜包覆處理對甜椒MDA的增加均有顯著的延緩作用。貯藏結束時，殼聚糖-姜精油處理的樣品油的MDA含量為0.49%，低于其他3組樣品。

通過測定樣品電導率來評價細胞膜在貯存過程中的滲透性變化，可以間接地反映樣品由不良環境和組織衰老引起的細胞膜損傷程度[22-23]。圖6顯示甜椒果實初始電導率為10.1%，隨著貯藏時間的延長，電導率逐漸增加。貯存結束時TR3和CK樣品的電導率分別為18.3%和48.8%。這些結果表明，作為膜完整性指標的膜滲透性在貯存過程中逐漸增加。但殼聚糖-姜精油處理后的果實MDA含量和電導率明顯低于CK，表明保持了較高的膜完整性。

圖5 貯藏期間內甜椒MDA的變化Fig.5 MDA content of sweet pepper in 35 days at 8℃

圖6 貯藏期間內甜椒電導率的變化Fig.6 Electric conductivity of sweet pepper in 35 days at 8℃

2.6 不同處理方法對甜椒細菌總數的影響

微生物的生長是果蔬腐敗變質的主要原因之一，因此微生物的總量是果蔬保鮮的重要指標。不同處理條件下甜椒中微生物總量的變化情況如圖7所示。通過實驗發現，8℃貯藏條件下，甜椒微生物總量呈上升狀態，其中以CK組和TR1組最為明顯，TR2和TR3組在上升的過程中相對平緩，貯藏結束后細菌總數較少。姜精油成分可以有效地抑制微生物的繁殖，延長甜椒貨架期。

圖7 貯藏期間內甜椒菌落總數的變化Fig.7 Total plate count of sweet pepper in 35 days at 8℃

3 結論

經8℃貯藏35 d后，經殼聚糖混合0.1%體積分數的姜精油處理的甜椒樣品各項生理指標較好，感官可接受性較好，是提高甜椒貯藏品質的一種良好的處理方法。用殼聚糖-姜精油包覆法誘導植物體內防御酶POD的產生，減少VC的損失，保持了葉綠素的含量，抑制了微生物的繁殖。并且，貯藏期間，涂膜處理后的甜椒樣品電導率和MDA含量均有所增加，但仍低于對照組。綜上，表明殼聚糖姜精油包覆層在甜椒貯藏和銷售中具有一定的商業應用價值，為新型保鮮劑的應用推廣提供參考。