仙草胶—卡拉胶复合膜在枇杷保鲜中的应用

张龙涛　陈荔红　黄旭辉　苏晓芳　郑宝东

摘 要 为了开发枇杷贮藏保鲜新技术，以福建地产枇杷为试材，研究仙草胶-卡拉胶复合膜对枇杷贮藏期间的果实品质及采后生理变化的影响。研究结果显示，复合涂膜处理可以保护细胞膜，降低呼吸强度，抑制枇杷的生理代谢，减少营养物质的损失，加入的尼辛、纳他霉素等抑菌配料可抑制金黄色葡萄球菌、青霉菌等微生物的生长，提高贮藏的保鲜效果。

关键词 可食性膜；仙草胶；卡拉胶；抑菌；涂膜；枇杷；保鲜

中图分类号 S667.3 文献标识码 A

Abstract To develop new preservative technology for loquat， the effect of composite edible coating（based on hsian-tsao gum， carrageenan， nisin and natamycin）on postharvest fruit quality and physiological characters were evaluated during cold storage at 4 ℃. Results showed that composite edible coating exhibited a beneficial effect on the overall quality of loquat in the preservation by protecting the cell wall and reducing respiratory intensity， inhibiting physiological metabolism and decreasing the nutrient loss. The anti-organism material， such as nisin and natamycin， showed significant inhibitory effects on Staphylococcus aureus， Listeria monocytogenes and Penicillium.

Key words Edible film； Hsian-tsao gum； Carrageenan； Antimicrobial property； Coating； Loquat； Preservation

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.07.023

枇杷[Eriobotrya japonica（Thunb.）Lindl]通常成熟于高温高湿季节，在贮藏、运输过程中容易出现果实软化、腐烂变质等现象，贮藏保鲜技术关系该产业的健康发展。目前常用的低温冷藏、气调贮藏保鲜、化学处理等保鲜技术尚存在种种不足，低温贮藏容易引起枇杷果实的低温冷害症状；气调贮藏保鲜操作复杂、成本高；化学保鲜剂存在化学杀菌剂残留等食品安全问题。开发方便、适用、高效的枇杷保鲜技术为产业亟需。

可食性材料涂膜是近年来蔬果保鲜技术关注的热点，通过在果蔬表面形成一定阻隔性的膜，可以减少果实失水，降低果实的呼吸强度，缓解品质下降，延长果蔬的货架期[1]，但其在果蔬贮藏保鲜中的应用还存在一系列亟待解决的问题，如，易滋生微生物、涂膜厚度不均、导致果蔬的厌氧呼吸等。通过成膜材料的改性或交联改善通透性，加入合适的天然抑菌剂（尼辛、纳他霉素、各种天然提取物）抑制微生物生长，是涂膜保鲜技术进一步发展的新思路。

仙草胶是以仙草茎叶为原料提取制得的仙草多糖[2]，具有良好的天然水溶胶性能。Chien-Hsien Chen等[3]将适量脱色仙草叶胶与木薯淀粉混合，探讨以淀粉-仙草叶胶来制备可食膜的可行性。而卡拉胶是从红藻细胞壁中提取的水溶性多糖，具有较好的成膜特性和凝胶特性，能与其它食品胶具有良好的协同增效作用，多用于改善食品胶体的稳定性和食用品质，但在果蔬保鲜方面目前尚未见相关应用。二者在稳定性、增稠性、薄膜成型性等方面各有优点[4]，并具有复合成膜特性。到目前为止，仙草胶-卡拉胶复合膜在果蔬保鲜方面的相关研究与应用未见报道。因此，本研究以脱色仙草胶-卡拉胶复配，添加抑菌配料后涂膜应用于枇杷保鲜，研究其对枇杷贮藏品质及采后生理指标的影响，旨在为开发新型高效、无毒、无残留的枇杷保鲜剂提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 材料

枇杷：供试的东湖早枇杷采自福建闽侯，果实采收后于当日运回实验室，选择大小、成熟度（八成熟）基本一致、无病虫害、无机械损伤的果实进行试验。

供试微生物：金黄色葡萄球菌、李斯特菌、枯草芽孢杆菌；青霉菌、根霉菌、黑曲霉菌、绿木霉菌、枇杷炭疽病菌（以上菌种由福建农林大学食品科学学院微生物实验室提供）。

1.2 方法

1.2.1 试验设计 （1）仙草胶提取液的制备。参照赵秀真[5]的方法制得仙草胶提取液，提取液pH为8.0～8.5，多糖含量为0.1%～0.12%（以溶液计），可溶性固形物含量为1.0%。

（2）脱色仙草胶-卡拉胶抑菌膜液的制备。课题组经过单因素试验和均匀正交试验优选了复合涂膜的配方和制备工艺（另文发表），具体制备过程如下：

脱色仙草胶提取液（多糖浓度0.32%）→调节pH至7.0→卡拉胶1.28%→甘油1.5%→蔗糖酯0.1%→乳化均匀→尼辛200 mg/L→纳他霉素20 mg/L→混匀。

（3）保鲜试验设计与处理。试验共设3个处理，CK组：清水浸泡2 min；PE组：厚度为0.02 mm的聚乙烯（PE）薄膜单体包装；涂膜组：仙草胶-卡拉胶复合抑菌涂膜处理，浸泡1 min；每个处理重复3次。4 ℃贮藏，每隔5 d测定失重率、腐烂指数、细胞膜透性、呼吸强度、总糖、总酸等指标。

1.2.2 项目测定 （1）失重率。

失重率=■×100%

（2）腐烂指数。参考方强等[6]的方法，将枇杷按腐烂情况划分为以下5级，0级：无腐烂；l级：腐烂面积小于果实表面25%；2级：腐烂面积占果实表面（25%～50%）；3级：腐烂面积占果实表面（50%～75%）；4级：腐烂面积大于果实表面75%。

腐烂指数=■×l00%

（3）细胞膜透性的测定。用打孔器从3个果实中取果实圆片2 g，蒸馏水洗涤3次，吸干水分后加入25 mL蒸馏水，室温下放置2 h后用电导仪测定电导率，然后放入沸水浴加热20 min，冷却后把煮沸液倒入量筒中定容至25 mL，再用电导仪测定电导率。记下煮沸前的电导率（Sc1）和煮沸后的电导率（Sc2）。

（细胞膜透性）相对电导率=■×100%

（4）呼吸强度的测定。取果实4个，称取重量（W），然后放入干燥皿中（空白组不装果实），干燥皿内置有20 mL、1 mol/L的NaOH溶液，在室温下放置2 h（t）后取出，加入5 mL BaCl2饱和溶液，再滴入1%的酚酞2滴，用0.5 mol/L的草酸滴定至红色消失，记录所用草酸的毫升数（Va）。[空白组为（V0）]。

呼吸强度=■×103，单位：[mg/（kg·h）]

式中：22-NaOH与CO2的质量转换数，单位：g/mol；C-草酸溶液物质的量浓度，mol/L。

（5）总糖。苯酚-硫酸法[7]。精确称取15 g捣碎的样品，加少量水混匀后，定容至250 mL。用滤纸过滤，吸取滤液1.0 mL，加水定容至50 mL，从中吸取1.0 mL样液，加入蒸馏水1.0 mL，然后加入6%的苯酚水溶液1.0 mL，再迅速加入浓硫酸5.0 mL，显色后在冷水中冷却，在波长490 nm处测定吸光度，以水代替糖溶液作空白对照。

总糖=■×10-4，（%）

（6）总酸。精确称取15 g捣碎的样品，加少量水混匀后，定容至上250 mL。用滤纸过滤，吸取滤液20 mL于三角瓶中，加1%酚酞2滴，用0.01 mol/L NaOH标准溶液滴定至微红色，保持30 s不褪色为终点，记录NaOH标准溶液的用量。

总酸=■×100%，（以苹果酸计）

式中：C-NaOH标准溶液浓度（mol/L）；V-滴定耗用NaOH的量（mL）；m-样品质量（g）；K-换算成适当酸的系数，其中苹果酸0.067。

以上指标均平行测定3次。

（7）复合膜抑菌活性的测定。

将供试菌种的菌悬液在培养及平板上涂布均匀后，将灭菌后的滤纸片（直径为6 mm）浸泡于膜液中，5 min后将其轻贴于平板中心，待干后倒置于恒温培养箱培养，细菌置于37 ℃培养24 h，霉菌置于28 ℃培养48 h。测定抑菌圈直径大小，每次试验重复3次。

1.3 数据统计分析

实验数据采用Excel进行画图处理，并利用DPS软件对数据进行标准误差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对枇杷失重率的影响

枇杷属于非呼吸跃变型果实，由于机体的蒸腾作用和呼吸作用使得果实失水皱缩，失重率上升。由图1可知，随着贮藏时间的延长，不同处理的枇杷均出现失重率上升现象。与CK组相比，PE处理可以有效降低枇杷的失重率，涂膜处理可以在果实表皮形成一层类似蜡质的薄膜，抑制水分的蒸发和呼吸强度，从而降低失重率，但效果不及PE处理。这是由于聚乙烯薄膜有利于保持袋内较高的相对湿度（90%～95%），提供低O2、高CO2的微环境，从而抑制枇杷失水皱缩。

2.2 不同处理对枇杷腐烂指数的影响

枇杷果实在贮藏期间，由于果实的衰老和病原微生物的侵染，随着贮藏时间的延长，果实逐渐出现腐烂现象。由图2可知，与CK组相比，PE处理加大了果实的腐烂指数，这是由于PE处理虽然使枇杷果实保持一个较高的相对湿度，但是高湿的环境有利于病菌微生物的生长，造成贮藏期间PE处理组腐烂指数较高，呈现萎蔫、疲软的形态，逐渐失去商业价值。

涂膜处理可以有效减少枇杷果实贮藏期间的腐烂指数。30 d时腐烂指数为4.6%，对照组则高达36.2%，这是由于涂膜处理可以抑制果实与环境间的气体交换，阻止空气中的氧与果实之间发生氧化作用[8]；此外，涂膜中的尼辛、纳他霉素具有抑菌作用，有效地防止了环境中细菌和霉菌等微生物侵染，从而降低果实腐烂变质。

2.3 不同处理对枇杷细胞膜透性的影响

枇杷果实在贮藏过程中，随着采后时间的延长，果实细胞膜系统受破坏程度加大，相对电导率逐渐增加，果实衰老变质速度相应加快[9]。由图3可知，枇杷果实在不同处理下贮藏，相对电导率均逐渐增加。与CK组相比，PE组在贮藏前期相对电导率增速较为缓慢，在贮藏后期，相对电导率反而高于CK组。这是由于贮藏前期PE组能起到调节枇杷果实微环境的作用，但在贮藏后期高湿的环境引起细胞膜损伤，导致电解质的外渗，使其透性增大。涂膜处理减小了皮孔与果肉细胞空隙的通道，可以抑制枇杷果实相对电导率的上升，起到保护细胞膜的作用。

2.4 不同处理对枇杷呼吸强度的影响

由图4可知，枇杷果实在贮藏期间呼吸强度呈逐渐下降趋势。相较CK组和PE组，涂膜处理的枇杷果实下降趋势更明显，原因是涂膜处理具有气调作用，能有效控制膜形成的微环境中的气体浓度，减缓枇杷果实的呼吸强度，有利于延长枇杷的保鲜期。

2.5 不同处理对枇杷总糖的影响

由图5可知，枇杷果实在采后贮藏过程中，总糖含量呈先上升后逐渐下降趋势。在贮藏 0～5 d内，枇杷果实的总糖含量均有所上升，可能是枇杷淀粉等多糖类物质的转化及蔗糖分解为单糖有关[10]；贮藏5 d后枇杷果实的总糖呈现逐渐下降趋势。与CK组和PE组相比，涂膜处理可以显著地延缓总糖含量的下降。

2.6 不同处理对枇杷总酸的影响

枇杷鲜果中苹果酸含量较高（约占85%），其次为乳酸、草酸等[11]。随着果实成熟度的提高，枇杷果实的总酸含量随着贮藏时间的延长而下降。这与总酸在整个贮藏过程中首先被作为呼吸基质消耗有关[12]。由图6可知，在贮藏0～10 d内，酸代谢明显加速，枇杷果实总酸含量快速下降；贮藏10 d后，下降趋势减慢。与CK组和PE组相比，涂膜处理可以显著地延缓总酸含量的下降，有利于提供果实采后代谢所需的呼吸基质，从而延长枇杷果实的贮藏期。

2.7 仙草胶-卡拉胶复合抑菌膜的抑菌效果

目前，尼辛和纳他霉素是国际上唯一获准的2种生物防腐剂[13]。Sanjurjo等[14]研究结果表明，可食膜中添加尼辛比单独添加尼辛的抑菌效果更佳。Cong等[15]研究了在温度30 ℃，温度70%的条件下，纳他霉素在壳聚糖涂膜哈密瓜保鲜中的应用，结果表明，抑菌涂膜保鲜有助于降低失重率，延缓水果的衰老速度。而枇杷贮藏过程中常常会受到金黄色葡萄球菌等细菌及霉菌的侵染，因此，在涂膜液中添加相应的抑菌剂能够有效地提高枇杷的贮藏期。由表1可知，加入200 mg/L尼辛、20 mg/L纳他霉素的仙草胶-卡拉胶复合抑菌膜对金黄色葡萄球菌等细菌及青霉菌等霉菌均有明显的抑制作用。其中该抑菌膜对金黄色葡萄球菌的抑制效果最佳，抑菌圈直径达到18 mm。对绿木霉菌和和黑曲霉菌的抑制效果相对较差，但是抑制圈直径也均达到10 mm以上，复合枇杷保鲜的抑菌要求。

3 讨论与结论

本研究利用仙草胶-卡拉胶复配对枇杷涂膜，并与其它枇杷保鲜方式进行对比，探讨了仙草胶-卡拉胶涂膜处理对枇杷保鲜的影响。研究结果表明，聚乙烯薄膜处理可以有效降低枇杷的失重率，但会加速腐烂的发生。利用仙草胶、卡拉胶、尼辛、纳他霉素等天然原料为主要成分制成的涂膜液，可以显著减小枇杷皮孔与果肉细胞空隙的通道，抑制枇杷果实相对电导率的上升，起到保护细胞膜，降低呼吸强度的作用，抑制枇杷生理代谢，减少营养物质的损失，对枇杷的室温贮藏有很好的保鲜效果。这是因为涂膜处理可以在果实表皮形成一层类似蜡质的薄膜，抑制水分的蒸发和呼吸强度，并且这一层类似蜡质的薄膜，还能减小皮孔与果肉细胞空隙的通道，抑制果实与环境间的气体、水分等交换。此外，涂膜中的尼辛、纳他霉素等抑菌配料可有效抑制金黄色葡萄球菌、青霉菌微生物的生长，具有较强的抑菌作用，有效地防止环境中细菌和霉菌等微生物侵染，从而降低果实腐烂变质。本研究结果可为枇杷产业亟待解决的贮藏保鲜问题提供技术支撑，同时拓展了可食性材料涂膜的开发思路。

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