四种保鲜处理对龙安柚的品质和生理变化的研究

唐 成,颜 静,熊亚波,秦 文,*

(1.四川省广安市质量技术监督检测中心,四川广安 638000;2.四川农业大学食品学院,四川雅安 625014)

四种保鲜处理对龙安柚的品质和生理变化的研究

唐 成1,颜 静2,熊亚波2,秦 文2,*

(1.四川省广安市质量技术监督检测中心,四川广安 638000;2.四川农业大学食品学院,四川雅安 625014)

研究四种保鲜方法对地理标志农产品龙安柚贮藏品质及生理变化的影响。选用适宜浓度的壳聚糖、乳酸钙、丁香精油和肉桂精油对龙安柚进行保鲜处理,并置于阴凉通风、常温(25±1)℃的条件下贮藏,定期测定贮藏过程中的品质和生理指标。结果表明:与对照组相比,四种处理方法均不同程度减缓了龙安柚的贮藏品质的下降,且有效控制了生理变化速度。其中1.5%壳聚糖对保持龙安柚的贮藏品质和控制生理变化效果最好,较其他处理组具有显著性差异(p<0.05),1.5%乳酸钙可有效抑制贮藏期间的软化衰老。0.04%丁香精油和0.04%肉桂精油虽然有一定的保鲜作用,但效果不及乳酸钙和壳聚糖的好。

龙安柚,壳聚糖,乳酸钙,植物精油,贮藏品质,生理变化

柚子(Citrus)是芸香科柑橘属水果,营养丰富、药用价值高,富含胡萝卜素、B族维生素、维生素C、矿物质、糖类、有机酸等,具有较高的研究价值。龙安柚是广安市广安区极具地方特色的柑桔名特产品,于2008年被国家批准认证为“地理标志农产品”。龙安柚果皮呈黄橙色,汁胞为粉红色,肉质脆嫩,酸甜适度,无核或少核,其含水量极高,内部含多种矿物质和营养元素,具有地方特色风味。

近年来,国内外学者针对柚子的贮藏保鲜的研究集中在涂膜处理[1-3]、气调保鲜处理[4-6]、低温冷藏处理[7-9]、热处理[10]、涂蜡处理[11]和可降解性膜处理[12]等。

壳聚糖处理是一种重要的涂膜保鲜方法,因其具有无毒、安全、易成膜、抗菌等特性被广泛应用于果蔬贮藏保鲜中[13]。王良玉等[14]采用魔芋葡甘聚糖复合膜液、羧甲基壳聚糖膜液及可溶性淀粉膜液对琯溪蜜柚进行涂膜保鲜,结果发现可溶性淀粉膜对蜜柚的保鲜期能达到80d,羧甲基壳聚糖膜对蜜柚的保鲜期能达到90d,魔芋葡甘聚糖薄膜对蜜柚的保鲜期能达到120d。钙处理也因其无毒无害的特点被广泛应用于果蔬保鲜[15-16],但在柚子贮藏保鲜中还未见报道。精油凭借显著的抑菌作用,越来越受到食品研究人员的青睐。近年来,植物精油在果蔬贮藏保鲜上的应用成为了研究热点[17],但将精油应用到柚子贮藏保鲜中的研究也很少。

由于龙安柚外皮含水量高,并且具有较厚的海绵层,内果皮的囊瓣壁厚且硬,因此其本身失水速率较慢,常温可贮藏2～4个月[18-19]。但是在长期的贮藏过程中,由于内部呼吸作用的影响,自身的营养物质不断消耗,营养品质不断降低;同时由于其外部伤口极易染菌,导致柚子外皮的腐烂,降低了龙安柚的贮藏价值。且现在还未见壳聚糖涂膜应用在柚子上的报道,因此本研究旨在筛选优良的贮藏保鲜技术以保持龙安柚贮藏期的良好品质,以期对龙安柚的贮运销售过程提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

龙安柚(Citrusgrandisvatlonganyou):采自广安市龙安乡地理标志农产品龙安柚生产基地,于11月上旬采摘。

选择9成熟、日照充足、大小均一、无病虫害的柚子作为供试样品,选择在天气晴朗、无雨、露水较少的早上进行采收,采摘后在尽量短的时间内运到实验室,立刻用清水清洗外皮上的污垢,选择无机械损伤的龙安柚果实,避免挤压,平铺放置于室温下,待用。

壳聚糖 Sigma公司;丁香精油和肉桂精油 郑州雪麦龙食品香料有限公司;乳酸钙(食品级) 北京嘉康源科技发展有限公司;柠檬酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠等均为国产分析纯。

Milli-Q Reference纯水仪 美国Millipore公司;TA-XT2质构仪 英国Stable Micro System公司;ST16R高速冷冻离心机 美国Thermo公司;MAPADA UV-3200紫外-可见分光光度计 上海美谱达仪器有限公司;手持阿贝折光仪 成都光学厂;BSA-124S-CW型电子天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司;DHG-9245A型电热恒温鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司;果蔬榨汁机;SHB-III循环水式多用真空泵 上海比朗仪器有限公司;HH-4数显恒温水浴锅 常州奥华仪器有限公司等。

1.2 实验方法

1.2.1 处理方法 经过预实验,最终选定浓度为1.5%的壳聚糖涂膜处理和乳酸钙处理、0.04%的丁香精油处理和肉桂精油处理作为最终对比实验浓度。

1.5%壳聚糖涂膜处理:称取1.5g壳聚糖,用1%的醋酸(v/v)水溶液溶解,玻璃棒搅拌均匀后定容至100mL,得到几乎无色透明的1.5%壳聚糖保鲜剂溶液,现用现配。

1.5%乳酸钙处理:称取1.5g乳酸钙,边加水边搅拌均匀,定容至100mL,配制成浓度为1.5%的乳酸钙保鲜液。

0.04%丁香(肉桂)精油处理:用移液枪分别移取40μL的丁香(肉桂)精油,用0.05%吐温-80溶解,并定容至100mL,配制成浓度为0.04%(400ppm)的丁香(肉桂)精油保鲜液。

每个处理20个果实,将不同保鲜液喷施于龙安柚果实表面,使果实表面完全涂上一层保鲜液膜,放置于通风处晾干,等待完全晾干后放置于室温通风干燥处贮藏,供实验用。

空白对照处理:20个果实不做任何处理,放置于通风干燥处室温贮藏,供实验用。

1.2.2 指标测定方法 硬度测定方法:参照孙彩铃[20]的方法使用质构仪来测定。使用P/2N探头,参数设置为:测前速3.0mm/s,测中速3.0mm/s,测后速3.0mm/s,触发力5g。最高峰为硬度。

可溶性固形物(手持阿贝折光仪);总酸(参考 GB/T 12456-2008,食品中总酸的测定[21]);总糖(HCC转化-铜还原-直接滴定法测定);维生素C(2,6-二氯靛酚滴定法)。

呼吸强度(静置碱吸收法[22]);电导率(参考王宁[23]的方法);丙二醛(malondialdehyde,MDA)(参考姜志艳等[24]硫代巴比妥酸法)。

三种抗氧化酶:过氧化氢酶(Catalase,CAT)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)、超氧化物歧化酶(Super Oxide Dismutase,SOD)的提取和活性测定参考李合生[25]的实验方法。

1.3 数据处理

运用Excel2007统计分析所有数据,计算标准误并制图。运用SPSS19.0对数据进行方差分析,并用Duncan’s多重比较法进行差异显著性检验,p<0.05为显著差异,p<0.01为极显著差异。每个指标平行重复3次。

2 结果与讨论

2.1 不同处理对果实生理变化的影响

2.1.1 不同处理对果实呼吸的影响 呼吸强度反应了组织内含物的消耗快慢,在采后生理研究和贮藏实验中是最重要的生理指标之一。

由于龙安柚属于非呼吸跃变型果实,其呼吸过程不会出现呼吸高峰,实验结果表明,其呼吸强度呈现缓慢的下降趋势。如图1所示,在贮藏初期,0～60d之间,龙安柚的呼吸强度均逐渐下降,且四种处理都能有效的控制呼吸强度,处理组的呼吸强度值与空白对照组存在明显差异(p<0.05)。在60～120d之间,各处理组龙安柚呼吸强度都下降缓慢。在120～150d之间,呼吸强度下降速度加快。观察整个龙安柚贮藏期的呼吸强度变化,我们不难看出,1.5%壳聚糖处理与其它各处理组存在显著差异(p<0.05),说明它能够有效的降低呼吸代谢速率,延缓果实衰老。

图1 不同处理对果实呼吸强度的影响Fig.1 The influence of different treatments on respiration intensity of Long An Pomelo

2.1.2 不同处理对果实软化衰老的影响 细胞膜透性一般用相对电导率表示,相对电导率大小与细胞膜透性呈正相关性关系。细胞膜透性的变化反映了细胞的衰老或细胞遭受破坏的程度[26]。

从图2A可以看出,相对电导率在整个贮藏期持续上升,贮藏初期上升幅度较大,后期上升相对缓慢,各处理组与空白对照存在极显著差异(p<0.01)。且1.5%壳聚糖、1.5%乳酸钙、0.04%丁香精油处理在60～120d之间较稳定,之后的上升幅度较小。当贮藏到第150d时,空白对照的龙安柚的相对电导率高达48.30%,1.5%壳聚糖、1.5%乳酸钙、0.04%丁香精油以及0.04%肉桂精油处理的龙安柚细胞膜渗透性分别是24.10%、28.2%、29.20%、39.7%,各处理组存在显著差异(p<0.05),说明四种保鲜处理都能有效抑制细胞膜的破坏。从结果可以看出,在龙安柚贮藏过程中,1.5%壳聚糖处理能够使细胞膜透性维持在较低水平,降低了龙安柚的衰老速度。

丙二醛是膜脂过氧化代谢的产物,其含量积累水平可以作为组织细胞受伤害和生理衰老的重要指标[27]。从图2B中可以看出,在整个贮藏过程中,龙安柚 MDA 含量的变化趋势基本一致,都是在前期上升较快,中期上升速度较缓慢,后期上升速度越来越快,说明其衰老速度加快。处理组与空白对照组相比,MDA的产生速率存在显著差异(p<0.05)。贮藏150d 时,0.04%肉桂精油处理的龙安柚MDA含量最高,为63.34nmol·g-1,1.5%壳聚糖处理的龙安柚MDA含量最低,0.04%肉桂精油与 1.5%壳聚糖处理达到极显著水平(p<0.01)。究其原因,可能是由于壳聚糖涂膜有效的抑制了呼吸速率,减少了丙二醛的积累,因此丙二醛含量最低。这说明龙安柚在1.5%壳聚糖处理下,MDA含量增加最少,能够有效抑制MDA含量的积累,从而延缓衰老。

图2 不同处理对龙安柚果实软化衰老的影响Fig.2 The influence of different treatments on soften and decay of Long An Pomelo

2.1.3 不同处理对果实活性氧代谢的影响 POD、CAT和SOD是植物体内广泛存在的一种自由基清除剂,具有清除活性氧的能力。

如图3A所示,在整个贮藏期间,不同处理的龙安柚POD活性值变化均呈下降的趋势,且前期下降较快,中期下降速度较缓慢,后期下降速度较快。贮藏第 150d时,1.5%乳酸钙处理的龙安柚的POD活性值高于其它处理,其值为51.60(ΔOD470·min-1·g-1·0.01-1)。其中,1.5%乳酸钙与空白对照之间差异极显著(p<0.01)。

从图3B可以看出,在不同处理条件下的龙安柚CAT活性值均呈现上升趋势。在贮藏期间,各处理的CAT变化都不是很大。但能看出空白对照与其它处理之间存在显著差异(p<0.05)。贮藏第150d时均出现最大值,此时1.5%乳酸钙、1.5%壳聚糖、0.04%肉桂精油和0.04%丁香精油处理的CAT酶活性值分别为:842(μg·min-1·g-1)、834(μg·min-1·g-1)、842(μg·min-1·g-1)、812(μg·min-1·g-1),各自的差别并不大,但与空白具有显著差异(p<0.05)。

如图3C所示,在贮藏过程中,SOD活性先不断升高,在贮藏30～90d之间处于稳定状态,在90d后呈现明显的降低趋势。在贮藏60d时,1.5%的乳酸钙处理出现SOD活性高峰,其峰值为13.62(μg·min-1·g-1),1.5%壳聚糖处理的SOD值高峰出现在第90d,其余处理组和对照组的SOD高峰出现在贮藏30d,且SOD活性都小于1.5%的乳酸钙处理。在整个贮藏过程中,1.5%乳酸钙和1.5%壳聚糖处理的SOD活性一直保持在较高的水平,高于其余处理组和对照组。统计分析表明,1.5%乳酸钙和1.5%壳聚糖处理与其余各处理组差异极显著(p<0.01)。

图3 不同处理对果实活性氧代谢的影响Fig.3 The influence of different treatments on reactive oxygen metabolism of Long An Pomelo

上述结果表明,龙安柚处理组活性氧代谢值保持在较高水平,贮藏保鲜效果较好。但在后期活性都有所降低,可能是由于后期自由基清除剂丧失了正常的生理功能,经过长时间的贮藏,果实内部代谢紊乱,没有能力及时清理组织中的自由基而引起的。

2.2 不同处理对果实贮藏品质的影响

2.2.1 不同处理对果实硬度的影响 不同保鲜剂处理对龙安柚果实硬度的影响如图4所示。可见,果实硬度在贮藏期间均呈下降趋势,且在120～150d下降速度最快。

图4 不同处理对龙安柚硬度的影响Fig.4 The influence of different treatments on hardness of Long An Pomelo

1.5%乳酸钙处理对于保持硬度有较好的作用,0.04%丁香精油和1.5%壳聚糖的效果次之,0.04%的肉桂精油和空白对照的保脆效果最差,且各处理间存在显著差异(p<0.05)。主要原因在于钙处理能够提高细胞壁中钙的含量,使细胞壁形成牢固的钙桥,维持细胞壁的结构与功能,抑制果实细胞壁中果胶物质的分解,阻止外界水解酶的进入,减少底物与酶的接触机会,防止中胶层的解体,从而保持了果实的硬度。1.5%壳聚糖涂膜处理能够降低果实内的呼吸速率,减少体内营养物质的降解消耗,延长龙安柚在贮藏期的良好品质,延缓软化进程。

图5 不同处理对龙安柚可溶性固形物、 总糖、总酸含量的影响Fig.5 The influence of different treatments on total soluble solids,total sugar, total acid contents of Long An Pomelo

2.2.2 不同处理对果实可溶性固形物(TSS)、总糖含量、总酸含量的影响 由图5A可知,在贮藏期间,不同处理的龙安柚其可溶性固形物均呈现先上升再下降,最后趋于平稳的趋势。在贮藏的第30d,不同处理的龙安柚TSS含量均出现最高峰值,峰值大小顺序为0.04%丁香精油>1.5%壳聚糖>0.04%肉桂精油>1.5%乳酸钙>空白对照。其中0.04%丁香精油和空白的峰值分别为11.97%、10.23%。在30～90d,总体呈现下降趋势。90d以后TSS含量趋于平稳,其中1.5%壳聚糖和1.5%乳酸钙又出现了第二个高峰,且乳酸钙的第二个高峰大于第一个峰,其峰值为10.60%。在贮藏第150d时,1.5%壳聚糖处理的果实TSS含量最高,空白对照组的TSS含量最低。1.5%壳聚糖与空白对照差异极显著(p<0.01)。TSS含量在贮藏期呈现前期上升幅度较大,后期缓慢下降的趋势,整个贮藏期总体含量变化幅度不大,产生这种现象的原因可能是淀粉等多糖不断转化为可溶性的碳水化合物,原果胶转化为可溶性果胶,从而使可溶性固形物含量上升[28],后期由于果实自身的呼吸作用影响,以糖酸等物质作为呼吸底物被大量消耗而导致其含量下降[29]。

在整个贮藏期,各处理龙安柚的总糖含量均呈现下降趋势。如图5B所示,1.5%壳聚糖变化最慢,空白对照变化最快。贮藏到第150d时,1.5%壳聚糖的总糖含量最高为10.74%。1.5%乳酸钙、0.04%丁香精油、0.04%肉桂精油和空白对照的含量分别为8.76%、9.50%、7.42%、6.70%。其中空白对照和1.5%壳聚糖处理存在极显著差异(p<0.01)。结果表明1.5%壳聚糖处理效果最好。龙安柚总糖作为果蔬呼吸基质被利用,因此总糖含量主要呈下降趋势。但由于壳聚糖涂膜处理有效的堵塞了呼吸气孔,阻止了内外气体的交换,减缓了呼吸速率,因此减缓了总糖下降趋势。

从图5C中可看出,1.5%乳酸钙、1.5%壳聚糖、0.04%肉桂精油和空白对照处理在贮藏的整个过程中，均处于不断下降趋势。0.04%丁香精油处理在0～60d内急剧下降，60～90d内总酸含量保持稳定，在90d后又开始下降。在贮藏第150d，1.5%壳聚糖处理的龙安柚有机酸含量显著地(p<0.05)高于其他处理的果实。表明涂膜处理有效的缓解了酸的代谢,保持了龙安柚的品质,达到了较好品质的贮藏保鲜的目的。

2.2.3 不同处理对果实维生素C含量的影响 VC含量是衡量龙安柚营养成分及品质的重要指标之一。如图6所示,在贮藏过程中,1.5%乳酸钙、1.5%壳聚糖、0.04%肉桂精油和0.04%丁香精油处理下贮藏的龙安柚VC含量均呈下降的趋势。由于VC极不稳定,很容易被氧化分解,所以随着贮藏时间的延长,VC含量会呈现逐渐降低的趋势。空白对照组贮藏的龙安柚VC含量下降速度明显(p<0.01)快于其它保鲜处理组。贮藏第 150d 时,空白对照组的龙安柚VC含量最低,由开始的 163.74mg/100g 下降到48.92mg/100g,损失了 70.12%。1.5%乳酸钙处理的龙安柚VC含量明显高于1.5%壳聚糖、0.04%肉桂精油和0.04%丁香精油处理组(p<0.05),但 1.5%壳聚糖、0.04%肉桂精油和0.04%丁香精油处理组与空白对照组之间差异不显著(p>0.05)。因此可看出,乳酸钙涂膜处理有效的缓解了VC的降低,保持了龙安柚的营养品质,达到了较好的贮藏保鲜目的。

图6 不同处理对龙安柚果实维生素C含量的影响Fig.6 The influence of different treatments on VC content of Long An Pomelo

3 结论

综上所述,四种处理方法与空白对照组比较都能有效的抑制龙安柚果实的后熟进程,改善贮藏品质减缓生理变化速率。但四种方法的保鲜效果各不相同。对龙安柚果实贮藏保鲜效果最好的是1.5%壳聚糖处理,其次是1.5%乳酸钙处理,精油处理效果最差。究其原因,由于精油主要是抑制微生物的滋生,起到杀菌的作用,对果实品质和生理变化的控制效果不如壳聚糖和乳酸钙处理。

在今后的研究中,可将壳聚糖和乳酸钙与精油处理进行复配,结合各种保鲜技术的优点,提高柚子的贮藏期限,以期得到更好的贮藏保鲜效果。

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Research of the effect of four kinds of fresh-keeping treatments on the storage quality and physiological of Long An Pomelo

TANG Cheng1,YAN Jing2,XIONG Ya-bo2,QIN Wen2,*

(1.Guang’an City,Sichuan Province Quality and Technical Supervision and Testing Center,Guang’an 638000,China;2.Sichuan Agricultural University College of Food Science,Ya’an 625014,China)

Research of the changes of storage quality and physiological of Long An pomelo based on four kinds of fresh methods were investigated. Suitable concentrations of chitosan, calcium lactate, clove and cinnamon essential oil were chosen to store Long An Pomelo,and the Pomelo was put in the ventilated environment,at room temperature(25±1)℃,and then the storage quality and physiological indexes were investigated.Results showed that:compared with control group,four treatment methods significantly slowed the decline of Long An Pomelo’s quality at different level, and effectively control the speed of physiological change. 1.5% chitosan showed the best effect to control the storage quality of Long An Pomelo(p<0.05). And 1.5% calcium lactate can effectively inhibit soften and aging during storage. As for 0.04% clove essential oil and 0.04% cinnamon essential oils, there was only a bit storage effect, but the effect was less than that in the lactic acid calcium and chitosan.

Long An Pomelo;chitosan;calcium lactate;essential oil;storage quality;physiology

2014-07-24

唐成 (1984-)，男，硕士研究生，研究方向:食品加工与安全。

*通讯作者:秦文(1967-)，女，博士，教授，研究方向:食品加工及品质控制。

社会公益研究专项计划(201210075)：地理标志产品安溪铁观音与龙安柚的原产地溯源技术研究；四川省重要技术标准项目(ZYBZ2013-41)：四类果蔬产品采后处理通用技术要求。

TS255.3

A

1002-0306(2015)11-0314-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.11.055