壳聚糖复合保鲜剂在荔枝冷藏中的应用

李昌宝，孙 健,*，吴建永，刘成梅，钟业俊，李 丽

(1.广西农业科学院农产品加工研究所，广西 南宁 530007；2.广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室，广西 南宁 530007；3.南昌大学 食品科学与技术国家重点实验室，江西 南昌 330047)

荔枝是一种热带亚热带水果，果皮鲜红，果肉甜美多汁，在国际水果贸易中具有很高的商业价值[1]，然而荔枝采收后容易发生褐变和腐败[2]。目前较为普遍的是采用SO2熏蒸或化学杀菌剂来防腐保鲜，但药剂残留是人体健康的潜在威胁[3]。

壳聚糖是一种天然高分子多聚糖，可改变病原菌细胞膜的流动性和通透性，具有抗菌杀菌作用[4]；采用壳聚糖涂膜，膜层具有通透性、阻水性，可抑制果蔬呼吸代谢和水分散失，减缓果蔬组织和结构衰老[5]。Jiang Yueming等[5]报道壳聚糖涂膜可延缓荔枝花色苷含量的降低，以及颜色和食味品质的改变。Noelle等[6]发现，壳聚糖和柠檬酸溶液浸泡可延缓荔枝在贮藏时的颜色变化。Zheng Xiaolin等[2]报道，壳聚糖和抗坏血酸处理在防止荔枝果皮褐变、失水、微生物侵袭方面具有积极作用。赵玉清等[7]研究发现，壳聚糖与金属离子(Zn2+)复合涂膜能有效阻止荔枝水分损失，防止VC损失，延缓果皮褐变及淀粉转化。

纳他霉素是一种重要的多烯类抗菌素，能有效抑制真菌生长，已被美国FDA和中国列入食品添加剂使用。与真菌接触时，纳他霉素分子的疏水部分即大环内酯的双键部分以范德华力和真菌的整个甾醇分子结合，形成抗生素-甾醇复合物，破坏细胞质膜的渗透性；分子的亲水部分即大环内酯的多醇部分则在膜上形成水孔，损伤膜的通透性，从而引起菌内氨基酸、电解质等重要物质渗出而死亡[8]。

双乙酸钠是一种绿色防霉防腐保鲜剂，并具有增加营养价值的功效，已被美国FDA、联合国粮农组织和世界卫生组织确定为安全型食品添加剂，我国食品使用卫生标准也已将其列为食品防霉防腐剂。双乙酸钠的抗菌(包括抗真菌、霉菌、细菌)作用来源于乙酸、乙酸分子与类脂化合物的相溶性较好，乙酸可透过细胞壁，使细胞内蛋白质变性，从而起到杀菌的效果[9]。

茶多酚是茶叶中提取的一类含有多酚羟基的天然活性物质，能与氧化酶蛋白结合，形成一种复合物而降低酶的氧化活性[10]。此外，茶多酚结构中具有的活泼酚羟基可作为氢供体，将单线态氧1O2还原成活性较低的三线态氧3O2，从而减少氧自由基的产生，终止自由基的连锁反应[11]。

本实验以壳聚糖为成膜剂，复配抑菌剂(纳他霉素、双乙酸钠)和抗氧化剂(茶多酚、抗坏血酸)，研究壳聚糖复合保鲜剂涂膜对荔枝的保鲜效果，为荔枝涂膜保鲜的推广提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

荔枝品种为‘妃子笑’，购于广西灵山龙武农场，采摘后立即运至实验室，挑选大小均一，无褐斑，无物理损伤和病虫害的荔枝进行试验。

壳聚糖(脱乙酰度≥90%，黏度300cps) 济南海得贝海洋生物工程有限公司；纳他霉素 郑州奇弘生物科技有限公司；茶多酚(TP≥98%) 江西绿康天然产物有限公司；愈创木酚 国药集团化学试剂有限公司；邻苯二酚、抗坏血酸、双乙酸钠 阿拉丁试剂(上海)有限公司；其他为国产分析纯试剂。

1.2 仪器与设备

WAY-2W阿贝折射仪 上海精密科学仪器有限公司；JJ-2型高速组织捣碎机 江苏金坛荣华仪器厂；Delta 320 pH计 瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司；T6新世纪紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器公司；SORVALLD-37520型低温冷冻离心机 德国Thermo Electron公司。

1.3 壳聚糖复合保鲜液试验

前期研究发现，壳聚糖质量浓度10g/L时成膜效果较好，柠檬酸质量浓度19.2g/L时有助于壳聚糖溶解并可形成一定的协同保鲜作用。由此，结合学者对抑菌剂、抗氧化剂等添加量的相关研究[4-11]和前期实验结果，进行壳聚糖复合保鲜液对新鲜荔枝保鲜试验。将挑选好的新鲜荔枝分别在壳聚糖复合保鲜液中(表1)浸5min后取出，自然晾干，(4±1)℃贮藏。每3d测定试样的褐变指数、多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)、过氧化物酶(peroxidase，POD)，可溶性固形物、可滴定酸、腐烂率以及感官评价在第18天测评。试验重复3次，结果取平均值。

表 1 壳聚糖复合保鲜剂成分和含量Table 1 Composition and content of chitosan complex fresh-keeping agent

1.4 生理指标测量

1.4.1 褐变指数

果皮褐变程度用褐变等级来评估，褐变等级如下：1=没有褐变；2=轻微褐变；3=1/4褐变；4=1/4～1/2褐变；5≥1/2褐变。褐变指数=∑褐变等级×该等级荔枝个数/荔枝总数。褐变指数高于3可以认为市场不能接受[12]。

1.4.2 腐烂率

荔枝腐烂或褐变面积超过整果面积1/4时定为腐烂果，腐烂率/%=(烂果个数/处理总果数)×100[13]。

1.4.3 可溶性固形物、可滴定酸[14]

从15个荔枝中取果肉20g，用研钵研碎，在15000×g离心20min，取上清液进行分析测定。可溶性固形物：由阿贝折光仪测定，结果由折光仪读数得出，以百分比表示；可滴定酸：用0.1mol/L NaOH溶液滴定，结果换算成柠檬酸当量。

1.4.4 PPO、POD提取及活性测定[15]

PPO、POD提取：所有实验操作在(4±1)℃条件完成，取荔枝果皮2g，在液氮中用研钵研碎，然后用10mL 0.1mol/L磷酸钠缓冲液(pH6.8，含有0.1g/100mL吡咯烷酮聚乙烯和体积分数0.1% Triton X-100)提取20min。提取液在10000×g离心15min，收集上清液作为测量PPO、POD活性的酶液。

PPO活性：用0.01mol/L磷酸钠缓冲液(pH6.8)配制10mmol/L邻苯二酚，取该溶液2.8mL，迅速加入0.2mL PPO提取液，置于400nm处测定吸光度变化值，测量时间3min、环境温度(25±1)℃。一个酶活力单位(U)定义为：单位时间内(1min)，反应体系吸光度变化0.01所需的酶量。

POD活性测定反应系统为：2.7mL磷酸钠缓冲液(pH6.8，0.1mol/L)、0.1mL H2O2(0.46%，V/V)、0.1mL愈创木酚4g/100mL和0.1mL酶提取液。在470nm处测量吸光度变化值，测量时间3min，环境温度(25±1)℃。一个酶活力单位(U)定义为：单位时间内(1min)，反应体系吸光度变化0.01所需的酶量。

1.4.5 感官评价

感官评价之前，将各实验组的荔枝从冷藏条件下移到室温(25℃±1℃)放6h。每实验组取10个荔枝，置于白色瓷盘中立刻给经过训练的品尝小组进行品尝。品尝小组由14个(10个女性，和4个男性)年龄在22～50岁之间、对荔枝质量和感官特性非常熟悉的人组成。荔枝样品随机分配给每个品尝员，感官评定在感官实验室进行，每次品尝荔枝之前用纯净水漱口。荔枝品评指标包括：表皮颜色，果肉滋味，果实气味和整体评价。品尝员品评荔枝后按照嗜好程度给各指标打分。9表示非常喜欢，5表示既不喜欢也不讨厌，1表示非常不喜欢[16]。

1.5 数据分析

采用SAS 9.0软件进行数据分析，所有试验重复3次，结果用“平均值±标准偏差”表示。

2 结果与分析

2.1 壳聚糖复合保鲜剂对荔枝褐变指数的影响

图 1 壳聚糖复合保鲜剂对荔枝褐变指数的影响Fig.1 Effects of different chitosan complex fresh-keeping agents on browning index of litchi

由图1可知，荔枝褐变指数在冷藏过程中不断上升，冷藏前6d上升较为缓慢(P＞0.05)，第9天后褐变加快(P＜0.05)。第18天时，对照组褐变指数为4.80，“双乙酸钠+茶多酚”组、“纳他霉素+抗坏血酸”组、“纳他霉素+茶多酚”组的褐变指数分别为4.15、3.69和3.05，可见壳聚糖复合涂膜对荔枝表皮颜色具有较好的保护作用，其中“纳他霉素+茶多酚”组的效果最为明显。

2.2 壳聚糖复合保鲜剂对荔枝PPO和POD活性的影响

图 2 壳聚糖复合保鲜剂对荔枝果皮PPO(a)、POD(b)活性的影响Fig.2 Effects of different chitosan complex fresh-keeping agents on PPO and POD activity in pericarp of litchi

由图2可知，在储藏期间，荔枝PPO、POD活性均持续上升，而荔枝经复合壳聚糖涂膜后活性上升速度明显低于对照组。贮藏第18天，对照组的PPO和POD活性为23.0U/g和62.0U/g、而“纳他霉素+抗坏血酸”组、“双乙酸钠+茶多酚”组、“纳他霉素+茶多酚”组的PPO活性分别为17.0、14.7U/g和12.1U/g，POD活性分别为45.0、40.0、31.6U/g。可见壳聚糖保鲜剂涂膜可较好地抑制荔枝PPO、POD酶活在冷藏过程中的上升，其中“纳他霉素+茶多酚”组的效果最为明显，第18天时PPO、POD活性分别比对照组低47.4%、49.0%。

2.3 壳聚糖复合保鲜剂对荔枝腐烂率、可溶性固形物和可滴定酸含量的影响

表 2 冷藏第18天荔枝的腐烂率、可溶性固形物和可滴定酸含量Table 2 Decay rate, total soluble solids content and organic acid content of litchi after 18 days cold storage

由表2可知，在(4±1)℃条件下冷藏，荔枝仍会被真菌感染。对照组由于没有抑菌剂的保护，贮藏至第18天时，荔枝表面出现霉斑和褐变，腐烂率达到23.12%；“双乙酸钠+茶多酚”组有少量发生霉变，腐烂率为6.40%；“纳他霉素+抗坏血酸”组则有少量褐斑，腐烂率为2.55%；只有“纳他霉素+茶多酚”组经过18d冷藏之后，仍未发生腐败。

可溶性固形物和可滴定酸是荔枝重要的风味和营养指标[14]。荔枝贮藏第1天，总可溶性固形物和可滴定酸含量分别为19.10%和0.66%。经过18d冷藏，荔枝的可溶性固形物和可滴定酸含量均有不同程度下降，其中可溶性固形物的下降速度为：对照组＞“双乙酸钠+茶多酚”组＞“纳他霉素+抗坏血酸”组＞“纳他霉素+茶多酚”组；可滴定酸下降速度为：对照组＞“纳他霉素+茶多酚”组＞“纳他霉素+抗坏血酸”组＞“双乙酸钠+茶多酚”组，这可能是由于双乙酸钠释放醋酸，抗坏血酸则呈弱酸性，导致果肉可滴定酸含量下降缓慢。

2.4 壳聚糖复合保鲜剂对荔枝感官品质的影响

图 3 冷藏第18天荔枝的感官品质Fig.3 Sensory evaluation of litchi treated by different chitosan complex fresh-keeping agents after 18 days cold storage

由图3可知，对照组经过18d冷藏后，果皮颜色、果肉滋味、气味和整体可接受度均在5以下，表明该组荔枝消费者已不能接受。而经壳聚糖复合保鲜剂涂膜的荔枝，感官品质相对较好，尤其“纳他霉素+茶多酚”组的感官品质为四组中最好，整体可接受度为7.0分，果实气味更是高达8.0分；而“双乙酸钠+茶多酚”组的果肉滋味和果实气味分值偏低，分别为4.2和4.1，这可能是由于双乙酸钠溶解后释放的醋酸味较浓，影响了荔枝的气味，而茶多酚有天然的茶香味，具有增香作用。

3 结 论

荔枝不耐贮藏，容易腐败和褐变。酶促褐变的基本条件是：活性PPO、氧气和酚类底物的存在；通过隔绝氧气或抑制酶活，可防止褐变。本实验研究壳聚糖复配抑菌剂和抗氧化剂后对荔枝的涂膜保鲜作用，结果表明：壳聚糖复配纳他霉素、双乙酸钠及茶多酚、抗坏血酸、柠檬酸后，可抑制冷藏过程中(4℃±1℃)荔枝的腐败，对荔枝表皮颜色具有保护作用，同时可抑制荔枝PPO、POD活性的上升，以及可溶性固形物和可滴定酸含量的下降，对保持荔枝感官品质也具有一定的效果。其中，“纳他霉素+茶多酚”组的保鲜效果最为明显，冷藏至第18天时该组荔枝未发生腐败，远低于对照组23.12%的腐败率；表皮颜色、果肉滋味、果实气味和整体可接受度分别为7.0、6.3、8.0分和7.0分，明显好于对照组的4.1、4.0、2.9分和3.1分；同时荔枝中PPO、POD活性分别比对照组分别低了47.4%、49.0%。利用壳聚糖复配茶多酚、纳他霉素对荔枝进行涂膜保鲜，效果良好，安全无毒，制作工艺简单，使用方便，是一种推广价值很高的荔枝保鲜方法。

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