甲壳素纳米晶须/聚乳酸纳米纤维膜对草莓保鲜效果的影响

魏 静， 万玉芹， 王鸿博， 高卫东

（江南大学 生态纺织科学与技术教育部重点实验室，江苏 无锡 214122）

草莓是一种外观呈心形的浆果类水果，其色泽鲜美红嫩，果肉多汁，并富含钾、铁、维生素C等多种营养成分。由于草莓水分含量高，果实皮薄，组织娇嫩，采摘后极易受到机械损伤和微生物侵染而腐坏变质，因而不易贮藏。目前，保鲜草莓主要使用的是冷藏、气调、辐射等方法[1-4]，但是这些方法均操作复杂，成本较高。

静电纺丝是一种直接、连续性纳米纤维生产技术，其所生产的纳米纤维在生物医用、防护过滤及食品工程等领域具有巨大的应用潜力[5-6]。静电纺纳米纤维膜所组成的纤维直径小、孔隙率高、比表面积大，这些特点使其在具备高呼吸性的同时，还有优异的细菌、尘埃阻隔性能，因此将其作为果蔬保鲜包装材料的应用具有广阔的发展前景。

聚乳酸（PLA）是一种合成的脂肪族聚酯类高分子材料，其生物相容性良好，对人体安全无毒副作用，同时可生物降解性能优异[7]。甲壳素纳米晶须（Chitin nanowhisker，CNW）则是以单晶形式存在的甲壳素，具有很好的生物相容性，优良的吸湿、透湿性，独特的抗菌性及可生物降解性，并且在自然界中含量极为丰富[8-10]。通过静电纺丝制备甲壳素纳米晶须/聚乳酸纳米纤维膜，有望赋予PLA纳米纤维膜较好的吸湿性和抗菌性，使其在果蔬保鲜方面发挥巨大的应用价值。据此，作者采用静电纺丝法制得了具有良好呼吸性及优异抗菌性并且绿色环保的甲壳素纳米晶须/聚乳酸纳米纤维膜，并探讨了其对草莓保鲜效果的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设备

聚乳酸（PLA）切片，片材级，相对分子质量为10万；甲壳素纳米晶须：按参考文献[11]自制；二氯甲烷（DCM）；N，N-二甲基甲酰胺（DMF），Span 80：均为分析纯试剂。

1.2 试验方法

1.2.1 静电纺CNW/PLA纳米纤维膜的制备 称取一定量的PLA切片，溶于DCM和DMF的混合纺丝溶剂（DCM和DMF的体积比为7∶3），在室温下磁力搅拌12 h，配制质量分数8%PLA溶液。同时往PLA纺丝液中加入相当于PLA质量分数7%的CNW胶体及微量Span80乳化剂，并经过超声处理得到均匀的混合纺丝溶液。

将配置好的的纺丝液导入注射器进行静电纺丝，纺制12 h分别制备出纯PLA及CNW/PLA纳米纤维膜。纺丝工艺参数：喷丝口径为0.7 mm，喷丝口到接收屏的距离为17 cm，电压为18 kV，纺丝速度为1.0 mL/h。

1.2.2 试验设计 先将上述静电纺制得的纯PLA纳米纤维膜及CNW/PLA纳米纤维膜置于真空干燥箱内24 h，使其纺丝溶剂完全挥发。然后分别用PE保鲜膜、纯PLA纳米纤维膜及CNW/PLA纳米纤维膜对新鲜甜查理草莓逐个进行包装处理（每个草莓重量均在7 g左右），并将其置于20℃的环境下。相关指标测试分别于贮藏后第1～6 d进行，探究CNW/PLA纳米纤维膜对草莓保鲜效果的影响。

1.2.3 测试方法 感官评定：观察草莓的外观变化，从其色泽、气味及有无霉菌等方面进行。腐烂指数：根据腐烂面积的大小将将果实划分为4级[12]：0级，无腐烂；1级，果实表面有1-3个小腐烂斑点；2级，腐烂面积占果实面积的1/4～1/2；3级，腐烂面积占果实面积的1/2以上；并计算腐烂指数，

腐烂指数/%=∑（腐烂级别×该级别果实数）/（腐烂最高级×调查总果实数）×100%。失重率：采用称重法，失重率/%=[（草莓质量-初始质量）/初始重量×100][13]。可滴定酸质量分数的测定：用NaOH滴定法[14]。维生素C质量分数的测定：用2，6-二氯靛酚滴定法[14]。以上各品质指标测定均重复3次，取其平均值。

2 结果与分析

2.1 感官评定

由表1可知，未包装的草莓和PE保鲜膜包装的草莓在20℃条件下贮藏6d已经全部腐烂，而静电纺纳米纤维膜包装的草莓保鲜时间相对较长，其中CNW/PLA纳米纤维膜的保鲜时间最长。这是由于草莓的腐烂主要是由霉菌造成的，而CNW作为一种可生物降解的绿色天然抗菌材料能够有效抑制霉菌的生长，使草莓在贮藏过程中不易产生霉变而腐坏，从而达到了良好的抗菌保鲜效果。

2.2 腐烂指数评定

经不同包装处理的草莓腐烂指数的变化如图1所示。从图1可以看出，随着贮藏时间的延长，不同处理的草莓腐烂指数均增加。未包装的草莓在贮藏2 d后，腐烂指数急剧增加，至第3 d时，腐烂指数达到67.8%。PE保鲜膜包装的草莓在贮藏初期腐烂指数较低，但在后期腐烂指数迅速增加，这主要是因为PE保鲜膜的密闭性较好，草莓代谢作用所产生的热量、水分不能及时排出，在保鲜膜表面形成水珠，水珠与草莓接触使其腐烂速率急剧加快。两种静电纺纳米纤维膜包装的草莓，其腐烂指数增加的均比较缓慢。CNW/PLA纳米纤维膜由于所含CNW具有优异的抗菌性能，能有效抑制霉菌的滋生，因此其保鲜效果最好。

表1 由不同膜包装的草莓每天的外观变化Tab.1 Everyday appearance change of strawberry packaged with different fresh-keeping films

图1 贮藏期间不同膜包装的草莓腐烂指数的变化Fig.1 Changes of decay index of strawberries packaged with different fresh-keeping films

2.3 失重率的测定

随着贮藏时间的延长，经不同保鲜膜包装处理的草莓失重率均逐渐增大（见图2）。与PE保鲜膜相比，静电纺纳米纤维膜由于孔隙率高、通透性好，所以对草莓失重速率的抑制效果略差。但这一问题可以通过适当给草莓喷水的方式予以解决，同时CNW/PLA纳米纤维膜中由于CNW具有优异的抗菌性能，因此充足的给水不仅不会使草莓发生霉变腐坏，而且能够延长其保鲜时间。

2.4 可滴定酸质量分数的测定

从图3中可以看出，随着贮藏时间的延长，不同膜包装的草莓可滴定酸质量分数均逐渐降低。与未包装的草莓相比，经包装处理的草莓，其可滴定酸含量的降低均在一定程度上得到了延缓。在贮藏初期，由于PE保鲜膜较静电纺纳米纤维膜的密封性好，故可滴定酸质量分数降低得较慢。但在贮藏3 d后，由于PE保鲜膜包装的草莓开始迅速变质腐烂，可滴定酸质量分数急剧降低。而此时由纳米纤维膜包装的草莓还未变质，可滴定酸质量分数降低得较慢。最终用CNW/PLA纳米纤维膜包装的草莓可滴定酸质量分数最高，显现出优异的保鲜性能。

图2 贮藏期间不同膜包装的草莓失重率的变化Fig.2 Changes of weight loss of strawberries packaged with different fresh-keeping films

图3 贮藏期间不同膜包装的草莓中可滴定酸质量分数的变化Fig.3 Change of titratable acidity content of strawberries packaged with different fresh-keeping films

2.5 维生素C质量分数的测定

随着贮藏时间的延长，经不同包装处理的草莓VC质量分数均逐渐降低（见图4）。其中CNW/PLA纳米纤维膜对抑制草莓中VC的降解效果最好，其次是纯PLA纳米纤维膜。这主要是因为相比与PE保鲜膜，静电纺纳米纤维膜的通透性较好，在贮藏初期，其抑制草莓中VC降解的效果不甚明显，但随着时间的延长，PE保鲜膜包装的草莓很快腐坏变质，VC急速降解，此时静电纺纳米纤维膜具有明显的优势，同时CNW/PLA纳米纤维膜中CNW的存在，防止了霉菌对草莓的侵染，更好的抑制了VC的降解。

3 结语

通过对不同包装处理的草莓的失重率、腐烂指数、可滴定酸质量分数及VC质量分数等保鲜指标的测定，证实了静电纺CNW/PLA纳米纤维膜对草莓具有明显的防腐保鲜效果，是一种极具潜力的新型果蔬保鲜包装材料，并有必要对其保鲜能力和保鲜机理做进一步深入的分析和研究，以推动静电纺纳米纤维在果蔬食品包装上的应用和发展。

图4 草莓中维生素C质量分数的变化Fig.4 Change of VC content of strawberries packaged with different fresh-keeping films

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