殼聚糖/乳酸鏈球菌素/茶多酚復合膜在錐栗保鮮中的應用

陳雪湞，雒舉，黃林鑫，王夢怡，陳家譽，張靜*，林河通，傅新征

（1.福建農林大學 食品科學學院，福建 福州 350002；2.武夷學院 茶與食品學院，福建 武夷山 354300；3.農產品質量安全檢驗檢測中心，福建 武夷山 354300；4.政和縣星溪鄉農業技術推廣站，福建 政和 353600）

錐栗（Castanea henryi）屬殼斗科（Fagaceae）栗屬（Castanea）植物，主要種植于福建和浙江、江西、四川等省，而福建主產地在閩北的建甌、建陽、政和、浦城和三明的泰寧等縣(市)[1]。錐栗果實外觀呈錐形，外殼色澤如板栗，果肉細嫩香甜，營養豐富，具有較大的經濟價值和利用前景[2]。新鮮錐栗主要在9 月、10 月采收，含水量高、呼吸旺盛，極易出現蟲蛀、霉爛、褐變、失水和發芽等問題[1,3,4]。錐栗的傳統貯藏方法有窖藏、沙藏、作物秸稈貯藏、架藏法等[5]。Wang 等[6]發現用0.5 kGy的60 Co-γ 射線輻照錐栗能抑制錐栗殼的多酚氧化酶活性，延長錐栗貨架期。潘超然等[7]研究表明，用殺菌劑浸泡錐栗后，硅窗袋包裝結合1 ℃低溫貯藏可以保持較高的營養品質，延長貯藏保鮮期。鮑世利等[3]用0.2%的抑霉唑溶液浸泡錐栗后在-1～0 ℃的低溫條件下貯藏，保鮮效果較好。曹恰等[8]在25 ℃下，用0.7 g/m3的1-MCP 和0.5 g/L 的LAE 作為防腐劑的對板栗進行處理，發現保鮮效果明顯優于未處理的板栗果實。這些方法在錐栗貯藏過程中取得了一定效果，但絕大多數都是用農藥、滅菌劑或強氧化劑來抑制錐栗中微生物生長。因此，研究天然、無毒、無公害的錐栗保鮮方法日益重要。

殼聚糖是一種由甲殼素脫乙酰化得到的多糖，具有抗微生物活性、生物相容性、生物降解性和成膜能力，能抑制微生物菌群生長繁殖，是一種安全且生態友好的防腐劑。Wang 等[9]用殼聚糖、玉米淀粉和肉桂醛復合膜保鮮草莓，顯著減少草莓的營養損失，并將其貨架期延長至11 d。乳酸鏈球菌素是一種由乳酸乳球菌發酵得到的天然多肽，具有良好的抑菌性，能抑制絕大多數的芽孢桿菌和革蘭氏陽性菌的生長。Hui等[10]發現用殼聚糖與乳酸鏈球菌素組合保鮮大黃魚，能有效控制水分損失，保持大黃魚的顏色和感官品質。茶多酚是茶葉中多酚類物質的總稱，安全無毒，具有抗氧化、抗癌、降血脂等多種生物活性和廣譜抗菌活性。Chen 等[11]用高壓處理結合殼聚糖-茶多酚涂膜處理有效抗菌，穩定蝦的新鮮度，提高斑節對蝦貯藏期品質。

研究以殼聚糖、乳酸鏈球菌素、茶多酚配制殼聚糖復合涂膜劑，通過研究復合涂膜保鮮劑對錐栗的保鮮效果，確定殼聚糖復合涂膜劑的最佳配方，以期為錐栗涂膜保鮮技術研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

錐栗：選用“油榛”品種，采自政和縣白巖農業科技示范農場，采后立即使用冷藏車于3 h 內運至實驗室。挑選大小和色澤相近、無機械損傷、無病蟲害的果實，用無菌水清洗、涼干后備用。

殼聚糖（水溶性）為食品級，購自河南省萬邦實業有限公司；乳酸鏈球菌素和茶多酚均為食品級，購自北京清源食品添加劑有限公司。

氫氧化鈉、氯化鋇、碘化鉀、酒石酸鉀鈉、亞鐵氰化鉀、甲基紅、過氧化氫、磷酸二氫鉀、碳酸氫鈉等均為國產分析純。

1.2 儀器與設備

電熱恒溫鼓風干燥箱（上海精宏實驗設備有限公司），電子分析天平（FA224 型上海舜宇恒平科學儀器有限公司），數顯恒溫水浴鍋（HH-S4S 型常州中捷實驗儀器制造有限公司），電熱板（常州國華儀器電器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 復合涂膜保鮮劑的制備

將蒸餾水加熱至60 ℃后，加入水溶性殼聚糖攪拌至溶解，繼續攪拌加入乳酸鏈球菌素至完全溶解。再將少量蒸餾水溶解茶多酚后緩慢倒入涂膜液中，攪拌均勻，至溶液有粘稠感停止攪拌，置于容器中冷卻待用。

1.3.2 原料處理

將清洗晾干后的錐栗，以300 個/組，分別在不同配比的殼聚糖復合涂膜保鮮劑中浸泡5 min 后取出，自然晾干后，分裝于聚乙烯薄膜袋中（50 個果實/袋、6袋/處理組）。以僅經過清洗的錐栗作為對照組。所有錐栗均置于溫度（25 ± 1）℃、相對濕度85% 的恒溫箱貯藏中，每隔5 d 取樣測定相關指標。

1.3.3 指標測定

1）好果率

參考龔晟蘭等[12]的方法，隨機取30 粒錐栗，剝掉栗殼及包膜，將栗仁對半切分后觀察，無風干、無霉變、無干癟、無蟲蛀、無異味的果實為好果。好果率計算式為

好果率（%）=（好果數/取樣總果數）×100%

2）呼吸強度

參照蘭霜等[13]和楊振生等[14]的方法，采用靜置法，以不放錐栗的空干燥器作為空白對照。

3）水分含量

參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》中的直接干燥法測定錐栗中的水分含量。

4）過氧化氫酶活動度

參照GB/T 5522—2008 《糧油檢驗糧食、油料的過氧化氫酶活動度的測定》進行測定。

1.3.4 試驗設計

1）單因素試驗

以錐栗貯藏期間好果率、呼吸強度、水分含量和過氧化氫酶活動度為貯藏效果的評價標準，對殼聚糖添加量、乳酸鏈球菌素添加量、茶多酚添加量3 個因素進行研究。以殼聚糖添加量2.0%、乳酸鏈球菌素添加量0.2%、茶多酚添加量2.0%為基礎配方，殼聚糖添加量設置1.0%、1.5%、2.0%、2.5%和3.0% 5 個梯度，乳酸鏈球菌素添加量設置0.1%、0.15%、0.2%、0.25%和0.3% 5 個梯度，茶多酚添加量設置1.0%、1.5%、2.0%、2.5%和3.0% 5 個梯度，確定各個單因素對錐栗貯藏效果的影響。

2）正交試驗

在單因素試驗的基礎上設計L9(34)正交試驗，以好果率為指標，優化殼聚糖添加量、乳酸鏈球菌素添加量和茶多酚添加量，確定殼聚糖復合涂膜保鮮液的配方。正交試驗設計見表1。

表1 復合涂膜保鮮劑配方正交設因素水平表Tab.1 The factors and levels of orthogonal design of the composite coating preservative

1.4 數據處理與分析

各指標的測定均重復3 次。采用SPSS 22.0 軟件進行統計分析，Duncan’s 多重比較方法進行差異顯著性分析，Minitab 16 進行正交試驗設計及分析。

2 實驗結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 殼聚糖、乳酸鏈球菌素、茶多酚在不同添加量下對錐栗好果率的影響

好果率是反映健康果實的經濟價值或商業上可接受度的重要指標。從圖1 可以看出錐栗果實的好果率在整個貯藏期間呈先快速下降，后平緩下降的趨勢。由于在貯藏初期錐栗含水量高、呼吸旺盛，各種酶活性高，錐栗易發生霉爛、生蟲等問題，好果率急劇下降；進入貯藏穩定期后，錐栗品質穩定，壞果少，好果率下降緩慢。與對照組相比，三種保鮮劑的最佳處理組分別是2%添加量的殼聚糖處理組、0.2%添加量的乳酸鏈球菌素處理組和2%添加量的茶多酚處理組。2%添加量的殼聚糖處理組和0.2%添加量的乳酸鏈球菌素處理組，在5～25 d 間好果率都顯著（P＜0.01）高于對照組；2%添加量的茶多酚處理組在第15、20、25天好果率顯著（P＜0.01）高于對照組。結果表明，三種保鮮劑處理均能有效保鮮錐栗。龔晟蘭等[12]將殼聚糖與復合精油結合處理保鮮板栗，發現維持較高的好果率，這與本研究結果類似。

圖1 殼聚糖、乳酸鏈球菌素、茶多酚在不同添加量下對錐栗好果率的影響Fig.1 Effect of chitosan,lactobacillus streptococcus,and tea polyphenols at different additives on the good fruit rate of Castanea henryi

2.1.2 殼聚糖、乳酸鏈球菌素、茶多酚在不同添加量

下對錐栗呼吸強度的影響

呼吸強度是反應錐栗呼吸作用的指標，呼吸強度越大，對栗仁中營養物質的消耗越快，貯藏期越短；反之，對栗仁中營養物質的消耗越慢，貯藏期越長。貯藏過程中錐栗呼吸強度的變化如圖2 所示，對照組與各處理組的呼吸強度整體呈上升趨勢，部分呈現先上升后下降再上升趨勢。這是因為錐栗是呼吸躍變型果實，在貯藏初期環境氣溫較高，錐栗含水量高，因此呼吸旺盛，呼吸強度高；進入貯藏穩定期后，呼吸作用減弱，殼聚糖處理抑制呼吸作用，呼吸強度增長緩慢，在第15 天達到呼吸高峰；在貯藏后期，錐栗經過呼吸躍變后，呼吸強度下降，隨著錐栗腐爛發生，代謝系統崩潰，呼吸強度再次攀升。與對照組相比，三種保鮮劑的最佳處理組分別是2%添加量的殼聚糖處理組、0.2%添加量的乳酸鏈球菌素處理組和2%添加量的茶多酚處理組。2%添加量的殼聚糖處理組在整個貯藏期間極顯著（P＜0.01）低于對照組的呼吸強度；0.2%添加量的乳酸鏈球菌素處理組和2%添加量的茶多酚處理組的呼吸強度，第5 天顯著（P＜0.05）低于對照組，在第10、15、20、25 天極顯著（P＜0.01）低于對照組。說明三種保鮮劑處理均能顯著（P＜0.05）抑制錐栗的采后呼吸作用，使其呼吸強度維持在較低水平。黃煜凱[15]用殼聚糖蛋白復合膜液浸涂板栗，發現能有效降低果實呼吸強度增強貯藏品質，與本研究結果類似。

圖2 殼聚糖、乳酸鏈球菌素、茶多酚在不同添加量下對錐栗呼吸強度的影響Fig.2 Effect of chitosan,lactobacillus streptococcus,and tea polyphenols at different additives on the respiratory intensity of Castanea henryi

2.1.3 殼聚糖、乳酸鏈球菌素、茶多酚在不同添加量下對錐栗水分含量的影響

水分在貯藏過程中，受存儲環境相對濕度、溫度和呼吸作用的影響，容易蒸發損失，導致細胞壁降解，引起果實萎縮、失重、腐爛等品質劣變現象發生，降低錐栗果實的商品價值。貯藏過程中錐栗水分含量的變化見圖3。從圖中可以看出，隨著貯藏時間的延長，錐栗的水分含量呈不斷下降趨勢。與對照組相比，三種保鮮劑的最佳處理組分別是2%添加量的殼聚糖處理組、0.2%添加量的乳酸鏈球菌素處理組和2%添加量的茶多酚處理組。在整個貯藏期間，三種保鮮劑最佳濃度處理組的水分含量均顯著（P＜0.01）高于對照組，在貯藏第25 天時的水分含量分別是對照組的2.0、2.1、2.1 倍，說明三種保鮮劑均能有效減緩果實水分流失，保持更好的貯藏品質。Fernandes 等[16]用殼聚糖、藻酸鹽和乳清蛋白復合涂膜保鮮板栗，發現能有效阻止水分流失，與本研究結果類似。

圖3 殼聚糖、乳酸鏈球菌素、茶多酚在不同添加量下對錐栗水分含量的影響Fig.3 Effect of chitosan,lactobacillus streptococcus,and tea polyphenols at different additives on the moisture content of castanea henryi

2.1.4 殼聚糖、乳酸鏈球菌素、茶多酚在不同添加量下對錐栗過氧化氫酶活動度的影響

過氧化物酶是果蔬體內普遍存在的一種氧化還原酶，它可以將過氧化氫催化分解成氧氣和水，防止食物被氧化，過氧化氫酶活動度越高，抗氧化能力越強。貯藏過程中錐栗過氧化氫酶活動度的變化如圖4所示。由圖可知，對照組與各處理組的過氧化氫酶活動度在貯藏期間呈逐漸下降趨勢。與對照組相比，三種保鮮劑的最佳處理組分別是2%添加量的殼聚糖處理組、0.2%添加量的乳酸鏈球菌素處理組和2%添加量的茶多酚處理組。2%添加量的殼聚糖處理組在整個貯藏過程均顯著（P＜0.01）高于對照組；0.2%添加量的乳酸鏈球菌素處理組在第5、10 天顯著（P＜0.05）高于對照組，在第15、20、25 天極顯著（P＜0.01）高于對照組；2%添加量的茶多酚處理組在第5、15 天顯著（P＜0.05）高于對照組，在第20、25 天極顯著（P＜0.01）高于對照組。以上結果表明，三種保鮮劑處理均能使過氧化氫酶活動度維持在較高水平，抑制錐栗果實氧化損傷，提高錐栗貯藏品質。王玉[17]用多功能殼聚糖復合涂膜保鮮板栗，發現能顯著提高板栗的過氧化氫酶活性，提高板栗防腐保鮮效果，與本研究結果相似。

圖4 殼聚糖、乳酸鏈球菌素、茶多酚在不同添加量下對錐栗過氧化氫酶活動度的影響Fig.4 Effect of chitosan,lactobacillus streptococcus,and tea polyphenols at different additives on the catalase activity of castanea henryi

2.2 正交試驗結果與分析

正交試驗結果見表2。

表2 正交試驗結果Tab.2 The orthogonal experiment results

由極差結果可知，各因素對錐栗好果率影響的大小順序為A＞B＞C，即殼聚糖添加量＞乳酸鏈球菌素添加量＞茶多酚添加量。根據k 值分析可知殼聚糖復合涂膜保鮮劑的最佳配方為：殼聚糖添加量2%，乳酸鏈球菌素添加量0.2%，茶多酚添加量2%。

從好果率的方差分析表（表3）中可以看出，A（殼聚糖添加量），B（乳酸鏈球菌素添加量），C（茶多酚添加量）均對帶殼錐栗的商品率有顯著的影響（P＜0.05），影響的主次順序為A＞B＞C，進一步驗證極差分析的結果。

表3 方差分析表Tab.3 Analysis of variance table

由于正交表中沒有A2B2C2的組合，為驗證試驗結果，處理組以質量體積比2.0%的殼聚糖+0.2%的乳酸鏈球菌素+2.0%的茶多酚復合涂膜處理錐栗，對照組以蒸餾水處理錐栗。各處理分別貯藏3 袋（50 個果實/袋），置于（25±1）℃、相對濕度85% 的恒溫箱中貯藏，貯藏25 d 后以好果率、呼吸強度、水分含量、過氧化氫酶活動度作為評價指標分析兩處理組保鮮效果。兩處理組貯藏25 d 后的保鮮效果見表4。

表4 貯藏25 天后的保鮮效果Tab.4 Preservation effect after 25 days of storage

從表4 中可以看出，在優化的工藝條件下，制備殼聚糖復合涂膜保鮮劑用于保鮮錐栗。在貯藏25 d后，發現經殼聚糖復合涂膜保鮮劑處理的錐栗的好果率能達到48%、水分含量34%、過氧化氫酶活動度為0.12 mg H2O2/g，都顯著高于（P＜0.01）對照組同時，呼吸強度保持在較低水平。以上結果表明殼聚糖復合涂膜保鮮劑能有效提高錐栗的貯藏品質。

3 結論

試驗以殼聚糖、乳酸鏈球菌素、茶多酚配制殼聚糖復合溶液，研究殼聚糖復合涂膜劑對錐栗的保鮮效果。通過單因素試驗和正交試驗，優化得到殼聚糖復合涂膜劑的最優配方：殼聚糖添加量為2%，乳酸鏈球菌素添加量為0.2%，茶多酚添加量為2%。錐栗果實經殼聚糖復合涂膜劑處理后，能有效抑制呼吸作用，降低呼吸強度，減少水分的流失，使過氧化氫酶活動度維持在較高水平，防止果實氧化損傷，最終提高果實好果率，提高果實貯藏品質。