葡萄糖氧化酶等天然保鲜剂对树莓保鲜效果的研究

兰 蓉，吴志明，张立秋

（北京电子科技职业学院，北京 100029）

葡萄糖氧化酶等天然保鲜剂对树莓保鲜效果的研究

兰 蓉，吴志明，张立秋

（北京电子科技职业学院，北京 100029）

以树莓果实为试材，采后分别以4种天然保鲜剂（0.1%葡萄糖氧化酶+0.1%葡萄糖、0.05%溶菌酶、0.1%葡萄糖氧化酶+0.1%葡萄糖+0.1%壳聚糖涂膜液、0.05%溶菌酶+0.1%壳聚糖涂膜液）处理，以蒸馏水处理为对照，用聚乙烯保鲜膜包装后于4℃下贮藏，定期取样测定腐烂率、失重率、可溶性固形物含量、褐变度和硬度等生理生化指标的变化。结果表明：经0.1%葡萄糖氧化酶+0.1%葡萄糖+0.1%壳聚糖涂膜液复合保鲜剂处理后的树莓果实综合保鲜效果最佳，在贮藏12d后，果实腐烂率为13.26%，失重率为10.57%，可溶性固形物含量为10.8%，抑制褐变、保持硬度和可滴定酸含量的效果优于其他处理组，且与对照组差异显著（p＜0.05）。

葡萄糖氧化酶，树莓，保鲜

树莓（Raspberries）为蔷薇科悬钩子属植物，又名木莓、托盘、覆盆子等，是当今风靡世界的第三代水果中的佼佼者。其果实为聚合浆果，柔嫩多汁、甜而芳香，含有大量的维生素C和21种特有成分、富含蹂花酸、黄酮、维生素E、超氧化物歧化酶（SOD）、氨基丁酸等抗癌、抗衰老物质，既有较高的营养价值，又有独特的保健和食用价值，深受消费者青睐，市场前景十分看好[1-2]。但由于树莓果实属于浆果类，成熟果实稍受挤压即破裂出汁，采收后会在极短的时间内软化腐烂，给贮运带来很大困难，这已成为制约其市场发展的瓶颈之一。因此，研究开发树莓保鲜贮藏方法具有重要的现实意义，也是世界性难题。目前，应用于树莓果实的保鲜方法主要有速冻低温冻藏法、气调贮藏法、化学保鲜法和臭氧保鲜法等，速冻低温冻藏对树莓的细胞结构损伤较大，解冻后果实养分流失较多，口感变差；气调贮藏虽然对树莓保鲜有一定的效果，但投资大、花费昂贵；化学保鲜剂对人体健康和环境将带来诸多不利的影响[3-5]；随着人们生活水平的提高，应用无毒副作用的天然保鲜剂和生物保鲜剂正日益成为果蔬贮藏保鲜研究的热点，目前这方面的研究多集中在溶菌酶、壳聚糖、中草药提取物等保鲜剂上[6-9]。

葡萄糖氧化酶（Glucose oxidase，简称GOD），其系统命名为β-D-葡萄糖氧化还原酶（EC1.1.3.4），它能高度专一性地催化β-D-葡萄糖与空气中的氧反应，使葡萄糖氧化成为葡萄糖酸和过氧化氢。作为一种新型酶制剂，由于GOD具有脱氧、杀菌等特性，而且安全无毒副作用，因此在食品的加工保鲜等方面有着广泛的应用潜力，现已应用于茶叶、果汁、对虾[10-12]等的贮藏保鲜，但葡萄糖氧化酶在树莓等小浆果保鲜上的应用却未见报道。本文将葡萄糖氧化酶应用于树莓的保鲜，研究其对树莓贮藏保鲜的效果，旨在为树莓的保鲜提供理论依据和新的技术方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

树莓 海尔特兹品种，于2013年11月14日在天津市莱思瑞利果蔬种植专业合作社采收，成熟度为八成熟，采后用泡沫箱加冰块的方法立即运回实验室进行保鲜处理；葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶 北京卫诺恩生物技术有限公司；溶菌酶 北京奥博星生物技术责任有限公司；壳聚糖、葡萄糖 国药集团化学试剂有限公司。

7600-1型紫外可见分光光度计 上海菁华科技仪器有限公司；7DZ5-WS型多管架自动平衡离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；TA-XT plus型 质 构 仪 Stable Micro Systems；JB/T5374-1991 精密电子天平 梅特勒-托利多国际股份有限公司；手持折光仪 杭州汇尔仪器设备有限公司；MJ-250BP02A小型打浆机 广东美的生活电器制造有限公司；电子恒温水浴锅 北京市光明医疗仪器厂；PHS-3C型酸度计 上海楚柏仪器有限公司；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器 郑州市亚荣仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 保鲜剂的制备 本实验设计了4种保鲜剂，每种保鲜剂的成分见表1。壳聚糖涂膜液的制备：0.1%壳聚糖→加1.0%乙酸溶液→加水溶胀→加热搅拌溶解。

表1 保鲜剂成分表Table 1 Composition design of different preservatives

1.2.2 样品的处理 将完整、无霉烂的树莓分为5组，每组225g，其中4组为处理组，分别在表1所列出的4种保鲜剂中浸泡3min。另1组为对照组，以蒸馏水浸泡3min。以上各组浸泡取出后置于阴凉通风处晾干，置于塑料盘内用保鲜膜覆盖后均在4℃下贮藏，定期观察果实变化的情况，并取样测定各项理化指标（方法如下）。每组重复3次，结果取其平均值。

1.2.3 各项理化指标的测定方法

1.2.3.1 腐烂率的测定[13]按树莓果实腐烂面积大小将果实划分为4级，每级划分标准见表2。

表2 树莓果实腐烂等级划分标准Table 2 Rot classes standard of raspberry fruits

腐烂率（%）=[∑（腐烂级别×该级果实）/（最高腐烂级别×总果实）]×100。

1.2.3.2 失重率的测定[14]采用称重法，失重率（%）=[（初始质量-贮期质量）/初始重量]×100

1.2.3.3 可溶性固形物的测定[15]手持式折光仪法。

1.2.3.4 褐变度的测定[16]a.树莓清汁样品于分光光度计中，扫描得树莓清汁的最佳吸收波长为510nm；b.在波长510nm处样品稀释10倍，5cm比色皿比色，其吸光度表示产品的色泽情况，吸光度越大，表示其色泽越深，褐变越严重。

1.2.3.5 硬 度的 测 定[14]采 用TA-XT plus质 构 仪 测定，选用Return to Start，测 定 条件 为 ：探 头 ：P/36；测试模式：压缩返回模式；测前速度：1.0mm/s；测试速度：1.0mm/s；测后速度：10.0mm/s；返回距离：15mm；压缩程度：75%。

1.2.3.6 可滴定酸的测定[15]酸碱滴定法。

2 结果与讨论

图1 不同保鲜剂对树莓腐烂率的影响Fig.1 Effect of different preservatives on rot rate of raspberry fruits

2.1 腐烂率的变化

从图1可以看出，经方差分析，保鲜剂1和保鲜剂2在贮藏期的前9d可显著降低树莓腐烂率（p＜0.05），但贮藏至12d，与对照组差异不显著（p＞0.05）。经保鲜剂3和保鲜剂4处理后的树莓果实，其腐烂率与对照组之间存在极显著差异（p＜0.01）。其中保鲜剂3对降低树莓果实腐烂率的效果最佳，原因是葡萄糖氧化酶能高度专一性地催化葡萄糖与空气中的氧反应，使葡萄糖氧化成为葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢具有较强的杀菌作用，能有效抑制微生物的生长[17]。另外，壳聚糖分子表面的氨基基团可以使细菌细胞膜上的蛋白质变性，同时还可以螯合对微生物生长起关键作用的金属离子，从而抑制微生物在果实表面的生长[18-19]。葡萄糖氧化酶产生的过氧化氢与壳聚糖共同作用，能更有效地抑制微生物生长，减缓树莓果实的腐烂速度。

2.2 失重率的变化

从图2可看出，在12d的贮藏期内，处理组和对照组的树莓失重率均随着时间的延长而逐渐增大，采用不同保鲜剂处理的树莓均可在不同程度上降低失重率。其中保鲜剂3对降低树莓果实的失重效果最好，其次是保鲜剂4，然后是保鲜剂1、保鲜剂2，对照组的效果最差。与对照相比，用保鲜剂3、保鲜剂4处理均可显著抑制树莓果实失重率（p＜0.05），而用保鲜剂1、保鲜剂2处理后，树莓失重率与对照组差异不显著（p＞0.05）。保鲜剂3和保鲜剂4效果较好的原因可能是其含有壳聚糖成分，壳聚糖分子上带有羧基基团，对水分子具有很强的亲和作用力，因此覆盖在树莓果实表面、形成薄膜的壳聚糖能抑制树莓果实中水分的蒸发，降低果实的失重。葡萄糖氧化酶是需氧脱氢酶，能够消耗氧气催化葡萄糖氧化，每克分子葡萄糖氧化酶在没有过氧化氢酶存在下能消耗1克分子氧，是一种有效的天然除氧剂[20]。壳聚糖涂膜液在树莓果实的表面形成一层保护膜后，葡萄糖氧化酶能有效去除果实表面的O2，因而可以减缓或抑制果实的有氧呼吸，减少果实内有机物的消耗，降低果实的失重。

图2 不同保鲜剂对树莓果实失重率的影响Fig.2 Effect of different preservatives on weight loss rate of raspberry fruits

2.3 可溶性固形物含量的变化

从图3可看出，随着采后贮藏时间的延长，不同处理的树莓可溶性固形物含量在贮藏前期会有小幅升高而后逐渐下降。其中保鲜剂3对延缓树莓可溶性固形物含量的下降效果最好，其次是保鲜剂4，随后是保鲜剂1、保鲜剂2。与对照相比，用保鲜剂4、保鲜剂1、保鲜剂2处理后，树莓可溶性固形物的下降速度与对照差异不显著（p＞0.05），而用保鲜剂3处理6d后可显著抑制树莓可溶性固形物的下降速度（p＜0.05），主要原因在于保鲜剂3中的壳聚糖和葡糖糖氧化酶协同作用，有效抑制了葡萄果实的有氧呼吸，从而延缓了可溶性糖类物质的消耗。胡晓亮等[8]以海藻酸钠和溶菌酶对马陆葡萄葡萄进行涂膜处理，结果发现，经海藻酸钠和溶菌酶处理后的果实可溶性固形物含量降低速率放缓。

图3 不同保鲜剂对树莓果实可溶性固形物含量的影响Fig.3 Effect of different preservatives on soluble solids content of raspberry fruits

2.4 褐变度的变化

从图4可看出，随着采后贮藏时间的延长，不同处理的树莓果实色泽逐渐加深，说明其褐变程度逐渐增大。其中保鲜剂1、保鲜剂2处理后，树莓果实褐变速度与对照差异不显著（p＞0.05）。保鲜剂4在贮藏期的前9d可显著抑制树莓褐变速度（p＜0.05），但贮藏至12d，用保鲜剂4处理后的树莓果实褐变速度与对照差异不显著（p＞0.05）。保鲜剂3对抑制树莓果实褐变效果最好，经方差分析，与对照组差异极显著（p＜0.01）。树莓果实色泽鲜艳、其红色与其富含的花色苷类化合物有关，但花色苷的稳定性较差，易被氧气等氧化而发生分解或色素沉淀，从而导致色泽逐渐加深，出现褐变现象[21]。葡萄糖氧化酶在壳聚糖涂膜液形成保护膜后，能更有效去除果实表面的O2，从而减少或避免树莓中花色苷类化合物的氧化，减少其色泽的破坏。高福成等[22]也提出了相同的观点。

图4 不同保鲜剂对树莓褐变度的影响Fig.4 Effect of different preservatives on browning degree of raspberry fruits

2.5 硬度的变化

从图5中可以看出，各处理组树莓果实硬度均呈下降趋势，原因在于果实成熟过程中一些能水解果胶物质和纤维素的酶类活性增加，使果实的中胶层溶解、纤维分解，从而造成果肉软化。经保鲜剂1、保鲜剂2处理的树莓果实硬度保持效果与对照组相比差异不显著（p＞0.05）。保鲜剂3保持树莓果实硬度的效果最明显，果实硬度降低平缓，至贮藏12d，果实硬度比对照组高1.98倍，经方差分析，与对照组之间存在显著差异（p＜0.05），较好地保持了树莓果实饱满的外观，能有效抑制树莓果实硬度的下降。经保鲜剂4处理后的树莓果实前9d硬度显著高于对照组（p＜0.05），但在贮藏后期果实硬度下降较快。由此可见涂膜处理对果蔬贮藏的效果具有显著影响。罗海莉等[14]研究了壳聚糖及其复合膜对莲藕贮藏保鲜过程中品质的影响。结果表明，涂膜处理能有效地抑制莲藕采后呼吸、失重、糖物质消耗、颜色变暗及硬度下降等。

图5 不同保鲜剂对树莓硬度的影响Fig.5 Effect of different preservatives on hardness of raspberry fruits

2.6 可滴定酸的变化

不同处理的树莓果实其采后可滴定酸含量均随着贮藏时间的延长而逐渐降低，这是因为大多数果实在生长停止转入成熟阶段后，有机酸含量会下降[23]。采用保鲜剂1、保鲜剂2、保鲜剂3和保鲜剂4处理均能在不同程度上减缓树莓果实可滴定酸下降的速率（见图6）。其中保鲜剂1、保鲜剂2处理树莓果实，其可滴定酸的下降速率虽受到抑制，但与对照相比差异不显著（p＞0.05）。保鲜剂3的效果最好，与对照组相比，差异极显著（p＜0.01），用保鲜剂4处理也能显著降低可滴定酸的下降速率（p＜0.05）。Bogin等[24]提出过氧化氢会促进柠檬果实中有机酸的生成积累，反之过氧化氢的消耗会造成酸分解，有机酸含量下降。根据这一实验结论，可分析得出保鲜剂3效果较好的原因是葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化所产生的过氧化氢减缓了树莓果实贮藏过程中可滴定酸的含量下降，壳聚糖所形成的保护膜则减少了过氧化氢的消耗，从而进一步减缓了可滴定酸的含量下降。

图6 不同保鲜剂对树莓可滴定酸含量的影响Fig.6 Effect of different preservatives on titritable acidity content of raspberry fruits

3 结论

将4种保鲜剂进行比较后发现，经保鲜剂3，即0.1%葡 萄 糖 氧 化 酶 +0.1% 葡 萄 糖+0.1% 壳 聚 糖 涂膜液复合保鲜剂处理后的树莓果实，在贮藏12d后，保鲜效果最佳，果实腐烂率为13.26%，失重率为10.57%，可溶性固形物含量为10.8%，抑制褐变、保持硬度和可滴定酸含量的效果优于其他处理组，与对照组差异显著。另外，含有0.1%壳聚糖涂膜液的保鲜剂其保鲜效果总体优于不含0.1%壳聚糖涂膜液的保鲜剂。

影响葡萄糖氧化酶和壳聚糖保鲜能力的因素很多，如浓度、pH和温度等，因此，对于采用葡萄糖氧化酶和壳聚糖复合保鲜剂提高树莓保鲜效果，各因素的最佳水平仍需进一步探究。

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图15 亚硫酸钠对已酰化和未酰化蓝莓花青素稳定性影响Fig.15 Effect of Na2SO3on the stability comparison between acylated anthoanins and proanidine

3 结论

3.1 通过酰基化反应对蓝莓花青素进行分子修饰，紫外吸收光谱表明蓝莓花青素已经酰基化。相对未酰化的蓝莓花青素，酰基化修饰后的蓝莓花青素光、热稳定性和对强氧化还原剂的稳定性显著提高，可以推断蓝莓花青素酰化是稳定性提高的根本原因。3.2 对于已经酰基化的蓝莓花青素，VC、苯甲酸钠、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸钠等可以提高酰化后蓝莓花青素的稳定性。

3.3 K+、Na+、Cu2+以及浓度小于0.05mol/L的Fe2+对酰化蓝莓花青素的稳定性无显著性影响；Ca2+、Fe3+以及浓度达到0.1mol/L的Mg2+、Fe2+对酰化蓝莓花青素的稳定性具有破坏作用；浓度低于0.1mol/L的Mg2+能增加酰化后蓝莓花青素的稳定性。

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Effect of glucose oxidase on the preservation of raspberries

LAN Rong，WU Zhi-ming，ZHANG Li-qiu
（Beijing Polytechnic，Beijing 100029，China）

Testing several natural preservatives for their effectiveness ，using raspberries as samples.Harvested raspberries were treated with four kinds of natural preservatives including 0.1%glucose oxidase+0.1% glucose ， 0.05%lysozyme ， 0.1%glucose oxidase+0.1%glucose+0.1%chitosan ， 0.05%lysozyme+0.1% chitosan，or distilled water as a control.All groups were preserved at 4℃ under polyethylene film.Changes in physiological and biochemical indices were determined periodically during storage ，including rot rate，weight loss rate，soluble solids content，browning degree and hardness.We report here that 0.1%glucose oxidase+ 0.1%glucose+0.1%chitosan was the most effective treatment for comprehensive preservation.After 12 days of storage under this combination of preservatives，rot rate was 13.26%，weight loss rate was 10.57% ，and soluble solids content was 10.8%，while inhibition of browning and maintenance of hardness and itritable acidity content were better than in the other treated groups with a statistically significant difference （p＜0.05） compared to the control.

glucose oxidase；raspberry；preservation

TS255.3

A

1002-0306（2014）22-0308-05

10.13386/j.issn1002-0306.2014.22.059

2014－02－24

兰蓉（1974-），女，硕士研究生，副教授，研究方向：酶制剂的应用研究。

北京市高等学校教学名师资助项目（PXM2014-014306-000075）；北 京 市 属 高 等 学 校 人 才 强 教 计 划 资 助 项 目（PXM2013-014306-000121-00055398-FCG）；北京电子科技职业学院科技类重点课题（YZK2012017）。