改性葛根淀粉涂膜对鲜切山药保鲜效果的影响

张帆，屈紫薇，罗静静，江英

(安徽师范大学 环境科学与工程学院，安徽 芜湖，241003)



改性葛根淀粉涂膜对鲜切山药保鲜效果的影响

张帆*，屈紫薇，罗静静，江英

(安徽师范大学 环境科学与工程学院，安徽 芜湖，241003)

摘要分别使用不同浓度的改性葛根淀粉膜液对鲜切山药进行涂膜处理并在(4±1) ℃下保存，定期测量贮藏期间鲜切山药的腐烂率、菌落总数、电导率、颜色、失重率、可溶性固溶物含量等指标。结果表明：改性葛根淀粉涂膜处理能有效抑制鲜切山药的微生物生长及颜色褐变，减少水分损失，较好地保持品质和安全，以改性葛根淀粉膜液浓度为3%的保鲜效果最好，其贮藏期可比对照有效延长4～5 d。

关键词改性葛根淀粉；涂膜保鲜；鲜切山药

山药又称土薯，有健脾益胃、益肺止咳、预防心血管病、减肥健美等功效。鲜切山药易携带、方便食用，近年来在我国的消费量迅速增加[1]。但鲜切山药在加工和贮藏过程中容易褐变，严重影响产品的商品价值[2]。涂膜处理是鲜切果蔬常用的保鲜措施之一，特别是天然植物材料制成的可食性涂膜安全无公害，涂于食品表面可与被包装食品一起食用，而且材料来源广泛，是一种绿色可再生材料，对鲜切果蔬的保鲜起到不可替代的作用[3]。

葛根，又被称为野葛，是豆科植物野葛的根茎干燥后的产物。葛根营养价值高，富含黄酮和异黄酮，有降血压、抗肿瘤和抗衰老等功效[4]。由葛根淀粉制成的可食性膜不仅具有无毒无害、生物可降解、绿色环保、延长食品保质期和提高食品质量等优点，还具有透明度高、黏度和稳定性强等特性。但单一葛根淀粉膜的脆性大，影响了它在食品工业中的应用[5-6]。近期研究表明，在干热条件下将淀粉与离子胶混合进行改性处理，可以明显改善淀粉的物理性质[7-8]。目前尚未有改性葛根淀粉涂膜应用于鲜切山药保鲜的报道。

本研究对葛根淀粉进行干热改性处理，并将其应用于鲜切山药的保鲜，探究改性葛根淀粉涂膜对鲜切山药保鲜效果的影响。

1材料与方法

1.1材料与试剂

山药，市售；葛根，购自安徽亳州农贸市场；羧甲基纤维素钠(CMC)，食品级；甘油，分析纯；平板菌落计数培养基，杭州微生物试剂厂。

1.2仪器与设备

DHG-9101-3S烘箱，金坛杰瑞尔仪器有限公司；DS-1高速组织捣碎机，上海标模；HH-2型水浴锅，北京科伟永兴仪器有限公司；09PM-420FC冷藏保鲜柜，齐美；汉普HP-C220精密色差仪，上海映弘仪器仪表公司；WS201手持折光仪，上海测维光电技术有限公司；DDSJ-308A电导率仪，上海雷磁；DHP-9032恒温培养箱，上海一恒仪器有限公司；YXQ-LS-18SI高压蒸汽灭菌锅，上海圣科仪器设备有限公司。

1.3实验方法

1.3.1改性葛根淀粉的制备

干葛根用水浸泡1 h，组织捣碎机捣碎，沉降2次，除去上清液，沉降物置于45℃烘箱中烘干14 h，粉碎后过100目筛，即得到葛根淀粉。称取1 g CMC溶于200 mL水中，搅拌20 min使其充分溶解，再加入99 g葛根淀粉，搅拌30 min，调节pH值至7，置于45 ℃烘箱中烘干14 h，粉碎研磨过100目筛，再置于130 ℃烘干2 h，得到CMC-干热改性葛根淀粉。

1.3.2改性葛根淀粉膜液的制备工艺

将干热改性葛根淀粉调制成不同浓度的乳粉→加入质量分数1.5%甘油→乳化均匀→沸水浴中糊化30 min→冷却

1.3.3鲜切山药保鲜处理方法

1.3.3.1工艺流程

原料清洗、杀菌→去皮、切分→涂膜→风干→包装→ (4±1) ℃冷藏

1.3.3.2工艺要点

原料清洗、杀菌：选取大小均匀，无病虫害、无机械损伤的新鲜山药，用流动水清洗山药表面后，浸泡于200 mg/L NaClO溶液杀菌5 min，捞出晾干。

去皮、切分：用消毒过的不锈钢刀将山药表皮剥去后，均匀切成厚度4～5 mm半圆形薄片，立即放入0.5%柠檬酸溶液中2 min进行护色，防止处理过程中的褐变影响结果。

涂膜：护色后鲜切山药分别在1%、2%、3%、4%浓度改性葛根淀粉膜液浸泡2 min，捞出平铺于带孔塑料篮中，冷风吹干2 min。

包装：将涂膜风干后的山药薄片装于PP塑料盒中，用PE保鲜膜包装。对照组直接包装、冷藏，无需涂膜处理。

冷藏：置于(4±1) ℃的冷藏保鲜柜中贮藏，每隔2 d测定1次指标。

1.4指标测定及方法

1.4.1腐败率的测定

以样品表面有明显细菌腐烂或真菌生长的切片数占总切片的百分数表示。

1.4.2菌落总数测定

菌落总数的测定参照国标GB 4789.2—2010 《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》。

1.4.3电导率的测定

取山药样品3 g，用去离子水冲洗3次后放入100 mL 去离子水烧杯中浸泡 1 h。测定前轻摇烧杯，用电导仪测定第 1次电导率值并记录，重复上述操作。测定后沸水浴加热5 min，冷却至室温后测定第 2 次电导率值。相对电导率的计算公式计算如下：

(1)

1.4.4其他品质指标的测定

颜色的测定采用精密色差仪法；失重率的测定采用称重法；可溶性固形物含量的测定采用手持式折光仪法。

2结果及分析

2.1改性葛根淀粉涂膜对鲜切山药腐败率的影响

鲜切山药的组织结构在加工过程中因切分遭到破坏，经氧化和微生物侵害极易腐败。由图1可知，涂膜处理组的山药腐败速度与对照组相比明显下降(P<0.01)，对照组、1%、2%处理组从第2天起开始出现腐烂，3%、4%处理组的鲜切山药从第4天开始出现腐烂，2%、3%、4%浓度处理组的山药腐败率在第10天仍低于38%，1%处理组为80%，而对照组的腐败率已达到100%，可见适当浓度的改性葛根淀粉涂膜处理能明显降低腐烂率。分析可能是因为改性葛根淀粉膜液在山药表面形成一层薄膜，可帮助鲜切山药切片与外界空气隔离，从而减少了致病菌的侵染并抑制了山药表面的微生物生长。1%的改性葛根淀粉膜液由于浓度太低，在山药表面不能形成完整的薄膜，抑制腐败的效果没有其他涂膜组明显。

图1　不同处理鲜切山药贮藏期间腐败率的变化Fig.1　Changes in rotting rate of fresh-cut yam treated with different methods during storage

2.2改性葛根淀粉涂膜对鲜切山药菌落总数的影响

鲜切山药在加工时由于接触各种器具，加工环境条件复杂等因素，易受到微生物的侵害；加之切分后组织遭到破坏和高营养性的特点，给微生物的侵染及繁殖提供了很好机会[9]。因此鲜切山药在贮藏的过程中，微生物的繁殖速度一般比较快，且贮藏早期表面的微生物越多，则越容易腐败，商业价值降低速度越快[10]。

图2　不同处理鲜切山药贮藏期间菌落总数的变化Fig.2　Changes in the number of total bacteria of fresh-cut yam treated with different methods during storage

由图2可知，随贮藏时间的延长，对照组和涂膜组菌落总数均呈上升趋势，涂膜组的上升速率明显低于对照组(P<0.05)。对照组在第6天左右的菌落总数就已经超过5 LogCFU，1%、2%、4%涂膜处理组的菌落总数在贮藏至第8天才相继超过5 LogCFU，3%处理组的菌落总数至贮藏结束时只有4.8 LogCFU，明显低于对照组和其他处理组(P<0.05)。结果表明，改性葛根淀粉涂膜可有效地抑制鲜切山药的微生物生长繁殖，延长贮藏期。

2.3改性葛根淀粉涂膜对鲜切山药电导率的影响

相对电导率是检测果肉和果皮细胞膜完整性和评价果实质量的重要指标[11]。由图3可以看出，各组样品的相对电导率均呈上升趋势，这是由于鲜切果蔬在贮藏中细胞膜不稳定且膜易受到损伤导致[12]。涂膜处理组的电导率明显低于对照组(P<0.01)，其中3%处理组的电导率最低，至贮藏末期只有24.3%，比对照组低了1/4。这可能因为涂膜处理在鲜切山药表面形成的保护层能减少细菌侵染等，防止细胞再受损。

图3　不同处理鲜切山药贮藏期间电导率的变化Fig.3　Changes in electric conductivity of fresh-cut yam treated with different methods during storage

2.4改性葛根淀粉涂膜处理对鲜切山药颜色的影响

由图4可知，随着贮藏时间的增加，所有山药切片的L值整体呈现出下降的趋势，说明由于山药褐变程度的加深，亮度逐渐降低。涂膜组L值总体高于对照组且下降速率较缓慢，其中3%处理组的L值除第10天外，均高于其他处理组(P<0.05)。

图4　不同处理鲜切山药贮藏期间L*值变化Fig.4　Changes in L* of fresh-cut yam treated with different methods during storage

a*值表示红绿的程度：a*值变大，红色加重。由图5可以看出，在贮藏期间对照组a*值总是高于处理组(P<0.01)，3%处理组的a*值始终保持最低。结果说明涂膜处理可在一定程度上阻止空气与鲜切山药的表面接触，从而降低了褐变程度。

图5　不同处理鲜切山药贮藏期间a*值变化Fig.5　Changes in a* of fresh-cut yam treated with different methods during storage

2.5改性葛根淀粉涂膜对鲜切山药失重率的影响

采摘后的果蔬随着放置时间的延长，会发生不同程度的失水，造成产品萎蔫降低其新鲜度，减少货架期，从而给商场造成一定的经济损失[13]。失重率可以反映出涂膜处理的效果，是衡量果蔬新鲜品质的重要指标。

图6　不同处理鲜切山药贮藏期间失重率的变化Fig.6　Changes in water loss of fresh-cut yam treated with different methods during storage

由图6可知，随着水分蒸发和呼吸消耗程度加剧，鲜切山药的失重率均随着贮藏时间的延长而增大，呈上升趋势。未经涂膜处理的对照组在第10天的失重率达到7.3%，其中以3%处理组失重率最低，仅为5.1%。由此可见，改性葛根淀粉涂膜可显著降低鲜切山药的失重率(P<0.01)，延长保鲜期。这可能是因为鲜切果蔬经涂膜处理后涂膜液可以在鲜切果蔬表面形成一层致密网络结构，阻止了水分的散失，从而降低失重率[14]；4%的处理组可能因为浓度太高、微生物滋生破坏了薄膜反而不利于阻隔空气和水分，故失重率高于3%处理组(P>0.05)。

2.6改性葛根淀粉涂膜对鲜切山药可溶性固形物的影响

果蔬在贮藏期间，因呼吸作用糖类物质会被消耗，如果糖分消耗慢，可溶性固形物含量高，则说明贮藏条件适宜[14-15]。由图7可知，5组处理鲜切山药的可溶性固形物含量均呈逐渐下降的趋势，这是因为山药的营养成分会随着贮藏时间的延长而被自身呼吸代谢所消耗。经涂膜处理的鲜切山药的可溶性固形物含量下降速度缓于对照组(P>0.05)。贮藏10 d时，3%处理组的可溶性固形物含量为3.82%、对照组为2.22%(P<0.05)，可见适宜浓度的改性葛根淀粉涂膜处理可在山药表面形成一个适宜的低O2高CO2环境，可减缓山药的呼吸强度，抑制可溶性固形物的快速下降，更多地保留营养物质。

图7　不同处理鲜切山药贮藏期间可溶性固形物的变化Fig.7　Changes in TSS of fresh-cut yam treated with different methods during storage

3讨论

鲜切山药的组织结构在切分时受到严重的机械损伤，易变色，引起营养成分损失，腐烂加快。研究结果表明，改性葛根淀粉涂膜可有助于保持鲜切山药的食用品质。这可能是因为改性葛根淀粉膜液可在山药表面形成一层薄膜，防止细胞再受损，帮助鲜切山药切片与外界空气隔离，从而减少了致病菌的侵染并抑制了山药表面的微生物生长，降低褐变程度，阻止水分的散失，同时改性葛根淀粉涂膜处理可在山药表面形成适宜的低O2高CO2环境，减缓山药的呼吸强度，更多地保留营养物质。3%浓度涂膜液可以在鲜切山药表面形成一层致密完整的网络结构，对鲜切山药的保鲜效果最好；1%、2%的改性葛根淀粉膜液由于浓度偏低，在山药表面不能形成完整的薄膜，保鲜效果没有其他涂膜组明显；而4%的处理组可能因为浓度太高，在鲜切山药表面形成的膜层太厚，在贮藏后期高营养导致微生物滋生，薄膜破损反而不利于阻隔空气和水分，故保鲜效果还不如3%处理组。

4结论

(1)随着贮藏时间的延长，鲜切山药的颜色会有不同程度的加深，可溶性固形物含量降低，腐败率、失重率、电导率、菌落总数的均呈不断上升趋势，而改性葛根淀粉涂膜处理能有效抑制鲜切山药的微生物生长和颜色褐变，减少水分损失，较好地保持山药品质和安全；

(2)纵观各涂膜处理可见，3%浓度改性葛根淀粉涂膜处理对鲜切山药的保鲜效果最好，其货架期可比对照有效延长4～5 d。

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Effect of modified kudzu starch coating in the preservation of fresh-cut yam

ZHANG Fan*, QU Zi-wei, LUO Jing-jing, JIANG Ying

(College of Environmental Science and Engineering, Anhui Normal University, Wuhu 241003, China)

ABSTRACTThe effects of different concentrations of modified kudzu starch on preventing of fresh-cut yam stored at 4±1℃ were studied. The rotting rate, number of total bacteria, electric conductivity, color, weight loss, soluble solid content were measured periodically. The results showed that modified kudzu starch treatment could inhibit the browning and microorganisms growth in fresh-cut yam, and reduce water loss. The quality and safety were maintained. Fresh-cut yam treated with the solution of 3% concentration was the best condition; the storage period was prolonged 4-5 days.

Key wordsmodified kudzu starch; coating preservation; fresh-cut yam

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201606032

基金项目：安徽师范大学青年教师科研专项资助项目(2013qnzx60)

收稿日期：2015-10-14，改回日期：2015-11-11

第一作者：硕士研究生(本文通讯作者，E-mail:fan221@163.com)。