丁香及甘草提取液与壳聚糖季铵盐复合涂膜对蓝莓的保鲜作用

(青岛工学院食品工程学院,山东青岛 266300)

蓝莓(Blueberry)又名笃实、越橘,果皮及果肉中含多种维生素、花青素、黄酮类化合物等营养物质和生物活性成分,具有预防癌症、心血管疾病等良好的保健功能[1-3]。然而蓝莓果实由于果皮较薄等原因,采后易变软,且蒂部易感染真菌,导致货架期较短,损失率较高,影响了蓝莓产业的可持续发展,所以需要对蓝莓果实的采后贮藏保鲜技术进行研究,以减缓其在贮藏期间的品质变化,从而延长货架期,提高经济价值[4]。

涂膜保鲜法因其成本低、操作简单、安全性高等优点引起广大研究者的兴趣,将其与低温冷藏相结合,可以更好的延长果实的贮藏时间。目前对壳聚糖涂膜保鲜果蔬的研究比较广泛,Mayra等[5]研究发现含有壳聚糖的多层涂膜可以延长鲜切菠萝的货架期;Luksiene等[6]研究发现壳聚糖涂膜可以延长草莓的保质期3 d,而不会影响其品质;王磊明等[7]研究发现对蓝莓进行壳聚糖涂膜可以延长蓝莓的贮藏期。而壳聚糖季铵盐作为壳聚糖的衍生物具有更好的水溶性、保湿性、成膜性、机械特性、抑菌特性等,有利于食用前的清洗,在果蔬保鲜效果上也更加优越[8-9]。Britto等[10]研究发现壳聚糖季铵盐对鲜切苹果具有较好的保鲜效果;王香爱等[11]用壳聚糖季铵盐涂膜保鲜黄瓜,15 d后黄瓜的失重率为5.6%,而鲍会梅[12]用壳聚糖保鲜黄瓜,10 d后黄瓜的失重率为8.1%。李翠萍等[13]研究发现壳聚糖季铵盐(HTCC)涂膜对蓝莓的保鲜效果优于壳聚糖涂膜。因蓝莓在贮藏过程中易受氧化作用和真菌侵害而影响其品质,有研究表明天然植物提取液中的丁香和甘草提取液具有较好的抗氧化和抑菌作用[14-16],且李婷婷[17]研究得出由0.5%甘草和0.5%壳聚糖组成的复合保鲜剂可有效延长鲤鱼片货架期3 d左右;张菊华等[18]研究得到在壳聚糖中添加0.5%的丁香提取液可以较好的提高对蓝莓的贮藏保鲜效果。为了增强HTCC涂膜对蓝莓的保鲜效果,更好的延长其货架期,本研究在 HTCC涂膜中分别添加0.5%的丁香和甘草提取液,研究这两种复合涂膜对蓝莓的保鲜效果,以期得到较好的蓝莓保鲜剂。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

蓝莓 清晨采自山东省青岛市蓝莓园,选取八成熟、无损伤、果粉基本完整及大小均匀的果实,在16 ℃下预冷4 h备用;壳聚糖季铵盐(HTCC) 食品级,浙江澳兴生物科技有限公司;丁香、甘草 市售优级品,无霉变、无虫蛀、干燥。

722型可见分光光度计 上海菁华科技仪器有限公司;CT 质构仪 美国Brookfield公司;200Y中药材打粉机 康市铂欧五金制品有限公司;RE-52C型旋转蒸发仪 上海亚荣生化仪器厂;LC-20A高效液相色谱仪 日本岛津公司。

1.2 实验方法

1.2.1 丁香、甘草提取液的制备 分别将干燥的丁香和甘草加工成粉,过60目筛。分别取10 g已过筛的粉末装入滤纸筒内,置于索氏提取器中,按照料液比1∶12 (m/V)加入120 mL 65%的乙醇溶液,回流提取4 h,后将提取液过滤,60 ℃旋转蒸发浓缩至稠状物,蒸馏水定容至20 mL,提取液浓度为0.5 g/mL,置于冰箱中备用[19]。

1.2.2 HTCC涂膜液的配制 未添加提取液的HTCC涂膜液的配制:称取HTCC 50 g,加入蒸馏水搅拌溶解并加至总质量为2000 g,得到质量分数为2.5%的HTCC涂膜液。

添加提取液的HTCC涂膜液的配制:准确称取HTCC 50 g,加入一定量的蒸馏水搅拌溶解,然后加入1.2.1提取的丁香和甘草提取液,混合,加蒸馏水至2000 g,分别得到丁香和甘草提取液最终浓度为0.5%的HTCC涂膜液。

1.2.3 实验分组及处理方法 将蓝莓果实随机分为3组,每组2 kg,分别在添加丁香提取液的HTCC涂膜液、添加甘草提取液的HTCC涂膜液及不添加提取液的HTCC涂膜液中浸蘸1 min,取出后于室温下通风晾干,然后分装于聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)蓝莓盒中,每盒125 g。以不添加提取液的HTCC涂膜液处理的蓝莓果实作为对照组。在4 ℃下贮藏,每4 d取样一次,测定失重率、硬度、花青素含量、VC含量和呼吸强度,实验重复3次[20]。

1.2.4 测定方法 失重率:采用称重法。失重率为贮藏后的蓝莓重量与贮藏前蓝莓重量的百分比;硬度:采用质构仪测定,选用TA-10探头(直径12.7 mm),测定速度设定为1.0 mm/s;花青素含量:采用分光光度法进行测定[21];VC含量:采用高效液相色谱法测定[22];呼吸强度:采用静置法测定[23]。

1.3 数据处理

采用Origin 9.0和SPSS 16.0统计分析软件进行数据分析,所有数值均为三次重复实验所得数值的平均值。

2 结果与分析

2.1 HTCC复合天然植物提取液对蓝莓失重率的影响

失重率的大小可以反映果蔬的新鲜程度。由图1可以看出,各组失重率均逐渐增加,其中前12 d增加的幅度较大,12 d后增加的幅度较小,且对照组增加的最多。总体来看,两个处理组蓝莓的失重率显著(P<0.05)小于对照组,其中添加丁香提取液处理组蓝莓的失重率最小,与其它组有显著性差异(P<0.05)。在第20 d时,添加丁香提取液处理组蓝莓的失重率为添加甘草提取液处理组的83.87%,为对照组的71.65%。由此可见,添加丁香和甘草提取液的HTCC涂膜可以更好的减小蓝莓的失重率,可能是因为这两种提取液都有一定的抗氧化性[14-15],可以减缓细胞膜被氧化破坏的程度,从而减少水分的散失。有利于蓝莓的保鲜[24]。

图1 HTCC复合天然植物提取液对蓝莓失重率的影响Fig.1 Effects of HTCC combination with natural plant extracts on the weight loss rate of blueberry fruits注:同一贮藏时间下，不同组数据 差异显著，P<0.05；图2～图5同。

2.2 HTCC复合天然植物提取液对蓝莓硬度的影响

果蔬采后硬度的大小会直接影响其品质,从而影响其经济价值。由图2可见,蓝莓果实的硬度随着贮藏时间的延长呈下降趋势。其中添加丁香提取液组的蓝莓果实硬度下降的最缓慢,从第8 d后与其它组有显著性差异(P<0.05);添加甘草提取液处理组的硬度与对照组相差不大,二者间无显著性差异(P<0.05)。Abugoch等[25]认为引起蓝莓采后硬度降低的重要原因是水分损失。由2.1可知,添加丁香提取液处理组的失重率显著低于其他组,因此该组蓝莓的硬度最大。由此可得,添加丁香提取液与甘草提取液的HTCC涂膜相比,具有较好的保水性,可延缓蓝莓硬度的降低。

图2 HTCC复合天然植物提取液对蓝莓硬度的影响Fig.2 Effects of HTCC combination with natural plant extracts on the hardness of blueberry fruits

2.3 HTCC复合天然植物提取液对蓝莓花青素的影响

果实在成熟的过程中叶绿素会不断分解,而花青素含量会不断增加,花青素含量的变化反映了果实的成熟程度。由图3可见,各组花青素的含量呈先减少后增加再减少的趋势。在第4 d时含量低于刚贮藏时,第8 d时开始增加,到第12 d时达到最大值。这可能是因为,贮藏初期,因氧化作用和呼吸作用,蓝莓中的部分花青素发生分解导致含量减少;在贮藏过程中,随着蓝莓成熟度增加,花青素的合成速度加快且大于分解速度,导致其含量增加;贮藏后期,花青素的分解速度大于合成速度,又导致花青素含量下降[26]。复合涂膜处理组的花青素含量变化比对照组缓慢,且添加丁香提取液处理组花青素含量的变化趋势最平缓,具有较好的保鲜效果,其中在第12 d时,该组花青素含量升高的最少,与其它组有显著性差异(P<0.05)。花青素位于蓝莓表皮,丁香和甘草提取液具有抑菌性和抗氧化性[14-16],其一方面可以有效地抑制微生物对蓝莓表皮的侵害,另一方面可以延缓蓝莓衰老,因此花青素含量相对对照组变化较为平缓。

图3 HTCC复合天然植物提取液对蓝莓花青素的影响Fig.3 Effects of HTCC combination with natural plant extracts on the anthocyanin content of blueberry fruits

2.4 HTCC复合天然植物提取液对蓝莓VC含量的影响

蓝莓中含有丰富的VC,但VC非常不稳定,在贮藏过程中容易被氧化分解,从而降低蓝莓的营养价值,影响其品质。由图4可见,在贮藏期间,各组蓝莓中VC含量均逐渐降低。总体来看,添加提取液处理组中VC含量要高于对照组,且添加丁香提取液处理组中的VC含量相对较高。在第12 d时,添加丁香提取液处理组VC的含量分别为添加甘草提取液处理组和对照组的1.21和1.31倍,具有显著性差异(P<0.05)。因此,与对照组相比,涂膜中添加丁香和甘草提取液可以延缓VC含量的降低,因为丁香和甘草提取液中含有具有抗氧化性的黄酮、多酚等物质[27-28],可以清除自由基从而保护VC不被氧化。由图4可知，添加丁香提取液处理组中蓝莓的VC含量高于添加甘草提取液处理组,更有利于蓝莓营养物质的保留。

图4 HTCC复合天然植物提取液对蓝莓VC含量的影响 Fig.4 Effects of HTCC combination with natural plant extracts on the VC content of blueberry fruits

2.5 HTCC复合天然植物提取液对蓝莓呼吸强度的影响

呼吸强度的大小可以反映呼吸作用的强弱,可用来衡量果蔬衰老的速度。如图5所示,各组呼吸强度随着贮藏时间的增加均呈现先升高后降低的趋势,各组在第4 d时达到最大值,且各组的呼吸强度总体上相差不大,没有显著性差异。由此可见在HTCC涂膜液中加入丁香和甘草提取液对呼吸强度基本没有影响,可能是蓝莓呼吸强度的大小主要由涂膜的透气性决定的,提取液的加入对HTCC涂膜的透气性没有影响。因而,与对照组相比,复合涂膜处理组的呼吸强度基本没有变化。

图5 HTCC复合天然植物提取液对蓝莓呼吸强度的影响Fig.5 Effects of HTCC combination with natural plant extracts on the respiratory intensity of blueberry fruits

3 结论

添加丁香和甘草提取液的HTCC涂膜与未添加提取液的HTCC涂膜相比对蓝莓的呼吸强度基本没有影响,但可有效降低失重率,减少VC含量和硬度的降低程度,保鲜20 d时减缓花青素的变化,具有较好的保鲜效果。且添加丁香提取液处理组的保鲜效果要好于添加甘草提取液处理组,因此0.5%的丁香提取液可以使HTCC涂膜对蓝莓的保鲜效果提高,能够延缓蓝莓衰老。