殼聚糖-乳清蛋白雙層涂膜對西紅柿的保鮮研究

李 華,劉楊娟,常佳鑫,段佳鑫

(鄭州工程技術學院 化工食品學院,河南 鄭州 450044)

殼聚糖是由甲殼素通過脫乙酰作用而得到的堿性多糖大分子生物物質[1-3]。由于殼聚糖及其衍生物具有抗菌、易成膜、無毒可降解的特點,成為當今可食用包裝材料的首選[4-5]。殼聚糖膜能夠減緩果實新陳代謝,延緩成熟速度,減少水分流失,阻止微生物對果實的污染,人們大多在果蔬保鮮方面對其進行應用[6-8]。但殼聚糖膜比較脆弱,容易開裂,需和其他材料復配來提高其機械強度[9-10]。乳清蛋白成膜性好,營養高,易被人體消化吸收,兩種物質對果蔬形成雙層膜既可以滿足抑菌要求,又具備一定的機械強度[11-13]。本實驗選擇西紅柿為研究對象,通過浸漬的方法,先在其表面涂殼聚糖膜,再在殼聚糖膜外添加乳清蛋白膜[14-15],充分發揮兩種膜的優點,從而達到對西紅柿的保鮮效果。

1 材料與方法

1.1 材料

殼聚糖(脫乙酰度≥90%),BR生物試劑,國藥集團化學試劑有限公司;水解乳蛋白,BR生物試劑,北京索萊寶科技有限公司;冰乙酸,分析純,天津市凱通化學試劑有限公司;氫氧化鈉,分析純,天津市凱通化學試劑有限公司;西紅柿,市購,未經任何保鮮處理,色微紅,較硬,無機械損傷。

1.2 儀器與設備

JY系列電子天平:上海衡平儀器儀表廠;HH-2恒溫水浴鍋:上海昀躍儀器設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 殼聚糖-乳清蛋白雙層膜制備工藝

配制1%的冰乙酸溶液,量取一定量的冰乙酸溶液溶解殼聚糖,用玻璃棒攪拌充分溶解后,靜置脫氣;用水溶解乳清蛋白,配制成5%的乳清蛋白溶液,在水浴鍋內60℃充分溶解;先取一定量的殼聚糖溶液倒在保鮮膜均勻覆蓋的載玻片上,自然干燥一段時間后,在殼聚糖膜上均勻涂抹一定量的乳清蛋白溶液,自然干燥至成膜。

成膜觀察指標為膜的色澤和揭膜完整率,設理想狀態無色透明膜的色澤評分為10分。以感官檢驗法為依據,對成膜時間、膜的色澤、揭膜完整率進行評價[16-18]。

1.3.1.1 殼聚糖濃度的影響

稱取0.1 g,0.3 g和0.6 g的殼聚糖,分別溶于10 mL 1%的冰乙酸溶液中,配制成濃度為1%,3%和6%的殼聚糖溶液,用玻璃棒攪拌溶解約1 h,然后靜置脫氣,分別定量倒在保鮮膜均勻覆蓋的載玻片上進行自然干燥,將5%的乳清蛋白水溶液定量均勻涂抹在殼聚糖膜上,自然干燥成膜后,記錄雙層膜的成膜時間、膜的色澤、揭膜完整率。

1.3.1.2 殼聚糖溫度的影響

以實驗最佳條件3%的殼聚糖溶液為對象,分別在40 ℃,60 ℃和80 ℃的水浴鍋中加熱,倒在保鮮膜均勻覆蓋的載玻片上,然后用玻璃棒均勻涂抹,自然干燥成膜后,用5%的乳清蛋白水溶液均勻涂抹于殼聚糖膜上,自然干燥成膜后,記錄雙層膜的成膜時間、膜的色澤、揭膜完整率。

1.3.1.3 殼聚糖pH的影響

用1 mol/L的NaOH對10 mL 3%的殼聚糖溶液進行pH調節,使殼聚糖溶液pH分別為3,5和7,用玻璃棒攪拌, 80℃水浴加熱溶解,分別倒在保鮮膜均勻覆蓋的載玻片上進行自然干燥,將5%的乳清蛋白水溶液定量均勻涂抹在殼聚糖膜上,自然干燥成膜后,記錄雙層膜的成膜時間、膜的色澤、揭膜完整率。

1.3.2 西紅柿保鮮效果的評定

稱取一定量的殼聚糖,溶解于2%的冰乙酸溶液(100 mL)中,配制成100 mL 3%的殼聚糖溶液,攪拌至殼聚糖完全溶解后,加入甘油作為增塑劑,混合均勻,靜置脫氣。配制濃度80%的乙二醇溶液,在水浴60 ℃下,以體積比為101的配比溶解乳清蛋白粉,配制乳清蛋白溶液,使之充分溶解。

市購西紅柿進行挑選和處理后,先在殼聚糖溶液內浸泡3 min,取出后自然干燥至一定程度,在乳清蛋白水溶液內浸漬3 min,取出后放在平板上自然干燥。

設樣品1為西紅柿浸泡乳清蛋白-殼聚糖雙層膜;樣品2為西紅柿浸泡乳清蛋白單層膜;樣品3為西紅柿未經任何處理。在空氣中放置一周后,對3種樣品的外觀、果實失重率、果實總酸度指標進行研究,判斷西紅柿涂膜前后殼聚糖的保鮮作用。

2 結果與分析

2.1 雙層膜成膜性能

2.1.1 濃度對雙層膜的影響

表1為殼聚糖濃度對雙層膜的影響情況。由表1可知 ,1%殼聚糖的雙層膜成膜較慢且揭膜完整率較差;6%殼聚糖溶液的雙層膜成膜黏度過高,膜的色澤較差; 3%殼聚糖的雙層膜性能更好。

表1 殼聚糖濃度對雙層膜的影響

2.1.2 溫度對雙層膜的影響

濃度為3%的殼聚糖溶液分別在40 ℃,60 ℃和80 ℃加熱后,制成的雙層膜的性能數據見表2。

表2 溫度對雙層膜的影響

由表2可知,隨著溫度升高,殼聚糖溶液黏度增加,且成膜時間更短,膜的韌性更好,從而揭膜完整率更高;膜的色澤變化不明顯,80 ℃水浴加熱膜的性能更好。

2.1.3 pH值對雙層膜影響

將pH為3,5和7的3%殼聚糖溶液在80 ℃水浴加熱后,分別與乳清蛋白溶液制備雙層膜,其膜的性能數據見表3。

表3 pH對雙層膜的影響

表4 一周后西紅柿感官結果

由表3可知,雙層膜的色澤和成膜時間并無明顯區別,但pH為4和5時由于膜的抗拉伸強度較弱,所以揭膜完整率較差,而pH為5時膜的韌性更好,揭膜率也更好。

2.2 西紅柿保鮮效果

2.2.1 感官評價

由感官結果可知,隨著時間的增長,未經保護的西紅柿出現失水、變軟老化的現象;經過乳清蛋白涂膜的西紅柿基本維持了原有的形貌,由于乳清蛋白的脆性和水解性,不能完全對西紅柿保鮮;經過殼聚糖和乳清蛋白雙層膜涂膜的西紅柿,能夠較好地保持原來的形貌,說明殼聚糖和乳清蛋白雙層膜具有較好的保鮮作用。

2.2.2 西紅柿失重率變化

分別稱取西紅柿的初始重量w0和儲藏期每天的重量wi,測得番茄的失重率[19-20]。失重率計算式為:

西紅柿失重率變化情況見圖1。

圖1 西紅柿失重率變化

由圖1可知,未經處理的西紅柿隨著時間的增長,失重率升高迅速;乳清蛋白涂膜和殼聚糖-乳清蛋白雙層涂膜的西紅柿,隨著時間的增長,失重率有所增加但速度緩慢。說明兩種膜均防止西紅柿水分的流失,起到了保鮮作用。

2.2.3 番茄果實總酸含量變化

采用酸堿滴定法來測定總酸度。取一定量的西紅柿濾液,加入酚酞溶液作指示劑,然后用氫氧化鈉標準溶液滴定西紅柿濾液,當濾液維持微紅色30 s不褪色即為滴定終點。依據滴定消耗的標準氫氧化鈉溶液體積計算總酸含量[21-23]。酸堿滴定法測得總酸度結果如圖2。

圖2 西紅柿總酸度變化

由圖2可知,隨著時間的增加,西紅柿總酸度會逐漸下降,但未涂膜的西紅柿酸度下降速度更快;乳清蛋白涂膜和殼聚糖-乳清蛋白雙涂膜的西紅柿由于有保護膜的阻礙,降低了西紅柿的呼吸作用,酸度下降緩慢,原有成分維持較好。

3 結論

(1)殼聚糖-乳清蛋白雙層膜在殼聚糖溶液濃度為3%,反應溫度為80℃,溶液pH為5的條件下,成膜時間短,色澤澄清透明,易于揭膜檢測,具有較好的成膜性能。

(2)殼聚糖-乳清蛋白雙層膜中,由于殼聚糖具有抗菌性能,對西紅柿進行涂膜后,具有一定的保鮮作用。