壳聚糖和二氧化氯联合处理对江安大白李采后保鲜效果研究

2017-09-21,,,,

食品工业科技 2017年17期

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(1.宜宾学院固态发酵资源利用四川省重点实验室,四川宜宾 644000;2.宜宾学院川茶学院,四川宜宾 644000;3.宜宾学院香料植物资源开发与利用四川省高校重点实验室,四川宜宾 644000;4.宜宾学院发酵资源与应用四川省高校重点实验室,四川宜宾 644000)

陈豫1,2,3,胡伟2,3,4,*,王宇2,梅杰2,毛敏2

以江安大白李为实验材料,研究二氧化氯和壳聚糖单独处理以及不同先后处理顺序的联合作用对李果采后生理和品质的影响。结果表明:与对照相比,经壳聚糖或二氧化氯单独处理的江安大白李均能有效抑制果实的呼吸强度,降低果实的失重率,维持果实的好果率，维生素C及可溶性固形物含量。壳聚糖和二氧化氯联合处理作用能更有效降低江安大白李的失重率，提高好果率。二氧化氯浸泡之后再进行壳聚糖联合保鲜处理能较好的保持江安大白李的贮藏品质,延长其贮藏寿命。研究结果可为江安大白李合理贮藏保鲜提供理论依据。

江安大白李,壳聚糖,二氧化氯,保鲜

江安大白李又称赶场山大白李,是江安地方传统特色产品之一[1]。江安大白李,果肉细脆多汁而味浓,核小肉厚,多年来深受广大消费者的注目和青睐[1]。江安大白李属于呼吸跃变型果实,采收期通常集中在高温高湿季节,致使李果在常温下很容易变软、腐烂。江安大白李的采后损失问题严重影响了当地果农的经济收入,因此探讨不同保鲜处理在大白李贮藏保鲜中的应用效果,对延长果实货架期具有现实意义。近年来壳聚糖和二氧化氯(ClO2)在水果贮藏保鲜领域倍受关注[2-4]。壳聚糖是一种从甲壳类动物中提取的氨基多糖,具有良好的保湿、成膜和广谱抗菌能力,无毒且易降解,与食品接触不会产生对人体有害的物质等多种特性,很适宜用于果蔬的保鲜[5-6]。ClO2具有很强的氧化作用,可以杀灭采后果实病原菌,有效延缓果蔬的衰老和腐败,同时不影响果实的风味和外观品质[7-8]。肖宏等[9]研究发现浓度为1.5%的壳聚糖溶液对三华李的保鲜效果最好,能有效降低果实的失重率,延缓果实变软。李成等[10]研究发现用60 mg/kg浓度的ClO2处理杏后能维持果实硬度和口味,且延缓可溶性固形物降低。韦明肯等[11]用壳聚糖和ClO2联合处理保鲜樱桃和番茄,可以有效地减低果实的腐烂率。目前江安大白李采后使用壳聚糖或ClO2进行保鲜研究却鲜有报道。本研究以江安大白李为实验材料,探索壳聚糖和ClO2单独处理大白李以及不同先后处理顺序的联合作用保鲜对果实采后贮藏过程中的生理生化及相关营养和贮藏品质的变化规律,旨在寻找一种适用于江安大白李的安全有效的保鲜方法,以提高大白李的贮藏品质,延长果实货架期。

1 材料与方法

1.1材料与仪器

江安大白李购自当地水果批发市场,选择色泽新鲜、大小均匀、色泽相近、无病虫害和机械损伤的八成熟果实为实验材料;壳聚糖(脱乙酰度80%～95%,粘度,100～200 mPa·s) 上海琳帝化工有限公司;食品级ClO2(固体) 山东新宇生物股份有限公司。

TDL-5-A离心机上海安亭科学仪器厂;ESJ200-4电子天平沈阳龙腾电子有限公司;PK121R高速冷冻离心机上海泰恒科学仪器有限公司;WYF-4型手持折光仪福建省泉州光学仪器厂;UV-2102PC紫外可见分光光度计上海尤尼柯仪器有限公司。

1.2实验处理

将挑选好的江安大白李进行以下5种保鲜处理,每种处理大白李重量为10 kg。壳聚糖处理:将江安大白李果完全浸入1.5%的壳聚糖溶液中,浸泡30 s,捞出晾干;ClO2处理:将江安大白李果实完全浸入60 mg/L的ClO2溶液中,浸泡10 min,捞出晾干;壳聚糖+ClO2处理:先用1.5%的壳聚糖溶液浸泡果实30 s,捞出后紧接着再浸入到60 mg/L的ClO2溶液中浸泡10 min,捞出晾干;ClO2+壳聚糖处理:将江安大白李果实完全浸入60 mg/L的ClO2溶液中浸泡10 min,捞出后再浸入到1.5%的壳聚糖溶液浸泡30 s,捞出晾干;对照(CK):不作处理。将各不同处理组和对照组的江安大白李分别随机摆放到塑料果盘中,晾干后放置于室温(25～30 ℃)下贮藏10 d。贮藏当日测定的所有指标作为初始指标,然后每隔2 d从各组处理中随机取出0.5 kg果实测定各项生理生化指标,每个样品重复测定3次。

1.3测定指标与方法

在江安大白李贮藏的不同时间内,对果实的生理生化和贮藏品质进行分析。呼吸强度采用静置法测定[12];采用称重法测定失重率。

失重率(%)=(最初质量-贮后质量)/最初质量×100

好果率(%)=(总果数-腐烂果数)/总果数×100

可溶性固形物采用手持糖度计测定[13];维生素C含量采用2,6-二氯酚靛酚钠滴定法测定[14],多酚氧化酶(PPO)活性的测定采用愈创木酚法[15]。

1.4数据统计分析

实验数据采用Microsoft Office Excel 2003进行数据统计处理,用DPS 6.50软件进行方差分析,并用Duncan新复极差法进行多重比较。显著性水平:显著(p<0.05);极显著(p<0.01)。

2 结果与分析

2.1不同保鲜处理对大白李果实呼吸强度的影响

呼吸强度是果蔬新陈代谢强弱的一个重要指标,呼吸强度与果实贮藏时间的长短密切相关[16]。李子采收后通过提高呼吸强度来防御逆境,呼吸强度越大,内含物消耗越快,李子成熟和衰老速度也越快[17-18]。李子由于品种、采收时间、运输和贮藏方式等因素的不同,呼吸强度也有明显差异[19]。如图1所示,在贮藏10 d内,CK组果实的呼吸强度呈现先增加后下降趋势;CK果实呼吸最高值出现在贮藏第4 d,为38.5 mg CO2(kg·h)-1,随后呼吸强度迅速下降,贮藏10 d后仅为13.2 mg CO2(kg·h)-1。各处理的呼吸强度最高值出现时间均晚于CK。ClO2处理果实在第4 d达到呼吸最高值,为31.2 mg CO2(kg·h)-1;壳聚糖、壳聚糖+ClO2和ClO2+壳聚糖处理下果实在第6 d达到呼吸最高值,分别为32.1、30.3、29.4 mg CO2(kg·h)-1。与CK果实呼吸强度高峰相比,分别下降了6.4、8.2、9.1 mg CO2(kg·h)-1。在贮藏过程中,各处理果实呼吸强度之间差异不显著(p>0.05)。可见,各保鲜处理均能明显抑制果实的呼吸强度,减少果实在代谢过程中呼吸底物的消耗,从而延长了果实在常温下的商品货架期[20-21]。

图1 不同保鲜处理对大白李果实呼吸强度的影响Fig.1 The effect of the different preservatives on respiratory intensity of the plum fruit

2.2不同保鲜处理对江安大白李好果率的影响

好果率是评价果实贮藏效果最直观的方法[21]。李子采收后因自身组织衰老而对褐腐病和软腐病等侵染性病害抵抗力下降,造成果实软化腐烂,严重影响了商品价值[21-22]。不同保鲜处理后江安大白李好果率如图2所示。

图2 不同保鲜处理对大白李好果率的影响Fig.2 The effect of the different preservatives on good fruit rate of the plum fruit

由图2可以看出,随着贮藏时间的增加,江安大白李的好果率均呈现下降趋势。在贮藏过程中CK组好果率始终显著低于各处理组(p<0.05)。这可能是由于ClO2具有很强的氧化作用,ClO2与细菌及其他微生物蛋白质中的部分氨基酸发生氧化还原反应,使氨基酸分解破坏,进而控制微生物蛋白质的合成,最后导致细菌死亡;ClO2除对一般细菌有杀死作用外,对芽孢、病毒、藻类、真菌等均有较好的杀灭作用[23],可以显著减少水果病原菌,从而减少果实的腐烂[24]。经壳聚糖保鲜处理后果实表面形成的保护膜既能抑制果实的呼吸代谢强度,又能防止病原菌对果实细胞结构的破坏[22]。由于CK未使用任何保鲜处理,CK果实的好果率从贮藏第2 d就开始急剧降低,贮藏10 d后好果率仅为29.3%。而经不同保鲜处理的果实好果率在贮藏前期缓慢降低,第6 d后开始迅速下降,贮藏10 d时,壳聚糖、ClO2、壳聚糖+ClO2和ClO2+壳聚糖处理下好果率分别为41.1%、45.7%、53.2%和56.4%。在贮藏期间,壳聚糖处理组大白李好果率始终低于ClO2处理组,但与ClO2处理组差异不显著(p>0.05)。这是可能由于壳聚糖处理后果实表面形成的保护膜有效的阻断果品与外界环境的直接联系,使果实内部形成一个低O2和高CO2的微环境,而李子对CO2气体很敏感,当果实内部CO2的体积分数高于5%时,易发生病害,从而降低了好果率[25-26]。壳聚糖与ClO2联合保鲜处理大白李的好果率一直高于壳聚糖、ClO2单独处理组,这是由于ClO2的杀菌作用与壳聚糖的保水抑菌作用协同增效,有效抑制了果实体内有机物的消耗和水分的流失,从而使大白李获得更为有效的保鲜效果[27]。壳聚糖和ClO2按不同先后顺序联合处理的好果率也有很大的差异,这与韦明肯等[11]研究的结果一致。ClO2+壳聚糖处理的大白李的好果率明显高于壳聚糖+ClO2处理。可见,壳聚糖和ClO2联合应用于江安大白李保鲜时,两种保鲜剂的不同先后处理顺序对大白李保鲜效果有明显影响。

2.3不同保鲜处理对江安大白李失重率的影响

失重率是评价果蔬保鲜效果的重要指标之一。果蔬失重的原因主要是呼吸作用和蒸腾失水所致[28]。李子采收后仍是一个活的有机体,但失去了外界营养物质和水分的供给,只能靠消耗自身贮备的有机物和水分进行呼吸作用提供其所需能量,不仅造成果实的质量损失,而且直接导致果实失去新鲜饱满的外观,光泽消失,表面萎缩,商品价值下降[20-21,29]。江安大白李贮藏过程中失重率的变化见图3。

图3 不同保鲜处理对大白李失重率的影响Fig.3 The effect of the different preservatives on weight loss of the plum fruit

由图3可以看出,随着贮藏时间的延长,江安大白李果实的失重率均呈递增趋势。江安大白李果皮相对较薄,在没有任何保鲜处理下,果实在室温条件下水分极易蒸发。从贮藏第2 d起,CK组果实的失重率显著高于其他处理组(p<0.05)。由于各处理组所用保鲜剂不同,影响江安大白李果实失重率的效果也就不同。ClO2处理可以降低果实的呼吸速率,减少自身贮备的有机物的消耗,从而降低了果实失重率[28]。壳聚糖在果蔬表面所形成的膜可以阻塞果皮表面的气孔和皮孔,从而减低水分蒸发及果蔬的失重率[9,29]。贮藏10 d后,壳聚糖、ClO2、壳聚糖+ClO2、ClO2+壳聚糖处理组大白李果实失重率的分别为14.9%、15.3%、13.6%和12.8%。在贮藏期间,壳聚糖和ClO2联合保鲜处理的大白李失重率一直显著低于壳聚糖、ClO2单独处理组(p<0.05);可能是由于ClO2和壳聚糖有协同增效作用,能有效抑制了果实体内有机物的消耗和水分的流失,从而减低了大白李的果实失重率。壳聚糖+ClO2处理与ClO2+壳聚糖处理下大白李失重率差异不显著(p>0.05)。表明ClO2和壳聚糖的使用顺序不影响大白李果实失重率。

2.4不同保鲜处理对江安大白李可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物含量的变化是果实贮藏物质变化的综合表现,是判断果实贮藏品质效果的一个重要指标[30]。可溶性固形物含量的高低直接反映了大白李果实品质及成熟度[31]。不同保鲜处理对江安大白李贮藏过程中可溶性固形物含量的变化见图4。

图4 不同保鲜处理对大白李可溶性固形物含量的影响Fig.4 The effect of the different preservatives on soluble solid content of the plum fruit

由图4可见,在贮藏过程中,江安大白李的可溶性固形物含量呈现先上升后下降的趋势。这与王文凤等[32]和马李一等[20]对李子研究结果相一致。呼吸作用和蒸腾作用是引起果实可溶性固形物含量变化的主要原因[33]。贮藏初期,随着李子果实成熟度增加,果实中大量多糖类物质的水解与可溶性糖的积累,TSS含量有所上升;后期因呼吸作用代谢消耗使糖含量逐渐减少,TSS含量下降[34]。在贮藏的第2、6、8 d,CK组和各保鲜处理的可溶性总糖差异显著(p<0.05),而贮藏第4、10 d可溶性总糖差异不显著(p>0.05)。CK果实可溶性固形物含量第2 d达到最大,然后开始下降;ClO2处理果实可溶性固形物含量第4 d达到最大,然后缓慢下降;壳聚糖、壳聚糖+ClO2、ClO2+壳聚糖处理果实可溶性固形物含量贮藏前期平缓上升,第6 d达到最大值,随之缓慢下降。贮藏10 d后,壳聚糖、ClO2、壳聚糖+ClO2、ClO2+壳聚糖果实TSS含量分别为4.9%、4.8%、5.1%和5.2%,与贮藏前相比果实TSS含量分别降低了27.9%、29.4%、25.3%和23.5%。可见,各保鲜处理均有效的抑制果实可溶性糖含量的下降速度。

2.5不同保鲜处理对江安大白李维生素C含量的影响

维生素C对果蔬起到一定的保护作用,可作为果蔬抗衰老的重要指标[35]。不同保鲜处理对江安大白李维生素C含量影响变化如图5所示。

图5 不同保鲜处理对大白李维生素C含量的影响Fig.5 The effect of the different preservatives on vitamin C content of the plum fruit

由图5可见,贮藏过程中,江安大白李果实的维生素C含量均先缓慢上升后下降趋势。在贮藏第2 d后,CK果实维生素C含量达到最大,随后维生素C含量急剧降低;而各保鲜处理在贮藏2 d前果实维生素C含量变化不大,保持在较高水平上,第2 d到贮藏的后期大白李果实维生素C含量开始缓慢下降,且此后的维生素C含量均极显著高于同期的CK组(p<0.01)。与各处理组大白李果实中维生素C含量相比,在贮藏期间,CK组大白李维生素C含量下降最快。由于CK组未使用保鲜剂,果实中氧气相对充分,从而加快了果实维生素C的分解[36]。经壳聚糖处理后果实表面形成的半透膜降低了果实组织内部O2的浓度,减缓了维生素C的氧化[29],ClO2保鲜处理后果实表面含有的氯化物(Cl2、HOCl、ClO2)使得果实中维生素C的损失相对较小[24]。各不同保鲜处理之间的大白李果实中维生素C含量差异不显著(p>0.05)。

2.6不同保鲜处理对江安大白李多酚氧化酶(PPO)活性的影响

多酚氧化酶(PPO)是一种含铜的氧化酶,在有氧存在的条件下,PPO能把酚类物质氧化为醌而使果实发生褐变,严重影响果蔬产品的商品质量和贮藏时间[37-38]。李子的果肉汁多、皮薄,采摘及运输过程中受到机械损伤后极易发生褐变[19]。不同保鲜处理对江安大白李多酚氧化酶含量的影响如图6所示。

图6 不同保鲜处理对大白李多酚氧化酶的影响Fig.6 The effect of the different preservatives on PPO activity of the plum fruit

由图6可知,江安大白李果实在贮藏初期PPO活性较低,CK组第4 d达到最高水平后开始下降;各处理组大白李果实中PPO活性随着贮藏期的延长逐渐增强,贮藏后期(贮藏第8、10 d)后PPO活性达到最大值。除第10 d外,壳聚糖、ClO2、壳聚糖+ClO2和ClO2+壳聚糖保鲜处理大白李果实PPO的活性均显著地低于CK组(p<0.05),且PPO活性的上升幅度较CK小。ClO2具有很强的杀菌能力,可有效杀死微生物,减缓果实酶促褐变和腐败菌繁殖,对PPO活性产生抑制作用[4]。在贮藏期间,壳聚糖与ClO2联合保鲜处理大白李的PPO活性一直低于壳聚糖、ClO2单独处理组;壳聚糖+ClO2处理和ClO2+壳聚糖处理下大白李的PPO活性的差异不显著(p>0.05)。表明采用ClO2和壳聚糖联合保鲜处理大白李可以有效的抑制李子的PPO活性,从而达到延长保鲜期的目的。

3 结论

本研究以江安大白李为实验材料,在单独使用壳聚糖和ClO2对大白李保鲜处理的基础上,探究壳聚糖与二氧化氯不同先后处理顺序的联合保鲜对李果采后贮藏过程中的生理生化及相关营养和贮藏品质的变化规律。结果表明,与CK相比,二氧化氯和壳聚糖单独处理均能有效抑制江安大白李的呼吸强度,降低果实的失重率,维持果实的好果率，可溶性固形物及维生素C的含量;壳聚糖和二氧化氯联合处理作用时更明显降低了大白李的失重率,提高好果率，且二氧化氯浸泡之后再进行壳聚糖联合保鲜处理更有效地减少贮藏期间大白李果实中的可溶性固形物和维生素C的含量,且有效抑制江安大白李的呼吸强度和PPO活性的积累,从而延长了其贮藏寿命。因此,选用二氧化氯浸泡之后再进行壳聚糖联合保鲜处理效果较好,具有潜在的应用价值和广阔的应用前景。

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EffectsofcompositeapplicationofchitosanandchlorinedioxideonpreservationofJiang’AnDabaiplum

CHENYu1,2,3,HUWei2,3,4,*,WANGYu2,MEIJie2,MAOMin2

(1.Solid-state Fermentation Resource Utilization Key Laboratory of Sichuan Province,Yibin 644000,China;2.Sichuan Tea College,Yibin University Yibin,644000,China;3.Key Lab of Aromatic Plant Resources Exploitation and Utilization in Sichuan Higher Education,Yibin 644000,China;4.Key Lab of Fermentation Resource and Application of Institutes in Sichuan Higher Education,Yibin 644000,China)

Using Jiang’An Dabai plum as experimental material,the physiology and quality changes of plum were treated with chitonsan and ClO2individually treatment and together in sequence. The results showed that the chitonsan or ClO2individually treatment were able to decrease the respiration rate and weight loss of the plum,the reductions in good fruit rate,contents of vitamin C and soluble solid were effectively retarded. The combination of chitosan and ClO2could reduce the weight loss and increase the good fruit rate more availably. With treating Jiang’An Dabai plum in sequence,chitosan coating after ClO2treatment proved to be more effective in decreasing decay rates,and effectively extend the shelf-life of plum. The results could provide evidence of reasonable preservation of Jiang’An Dabai plum.

Jiang’An Dabai plum;chitosan;chlorine dioxide;preservation

2017-04-11

陈豫(1983-)，女，博士，副教授，研究方向：生态农业，E-mail：chenyu@nwsuaf.edu.cn。

*通讯作者:胡伟(1981-)，男，在职博士，讲师，研究方向：食品保鲜，E-mail：wh_1981225@163.com。

固态发酵资源利用四川省重点实验室开放基金项目(2015GTY003)；宜宾学院重点项目(2015YY04)；宜宾市科技局项目(白酒工业废水小球藻养殖关键技术及产业化研究)；四川省教育厅项目(15ZA0305、16ZB0327)；发酵资源与应用四川省高校重点实验室开放基金项目(2013KFJ002、2015FJY002)；国家级大学生创新创业训练计划项目(201610641047)；香料植物资源开发与利用四川省高校重点实验室开放基金项目(2015XLZ003、2015XLY003)。

TS255.1

:1002-0306(2017)17-0250-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.17.048