具有抑菌功能的CTS/PVA/PE果蔬复合保鲜膜的研究

卢芳芳，王保营， 孙立鹏

( 河南牧业经济学院，郑州 450046)

随着我国经济结构的转型，我国农业结构也相应的做出了调整。其中果蔬业生产发展的较快，产地货源充足，许多水果蔬菜产量从供不应求逐渐变成供大于求。很多城市及地区，果蔬的储运过程，尤其许多新鲜的果蔬，在贮藏运输中因储运条件的变化会腐烂变质，给果农带来损失。我国果蔬产后每年约有6000万吨的果蔬腐烂废弃，损失率高达25%-30%，造成果农每年约600亿元经济损失，其造成果蔬损失的主要原因是果蔬产后的贮藏保鲜方法不当[1]。为减少果蔬在储运过程中及保鲜过程中的腐烂损失，依靠先进的科学技术，研发新型的保鲜包装材料，延缓果蔬的自身有氧呼吸，减慢果蔬的腐烂速率，提高果蔬的保鲜期及货架期，并最大力度的保留果蔬的营养价值，是目前果蔬工业化生产及供给高效化的关键，也是提高果蔬产后利用率的有效措施之一[2-3]。因此，具有抗菌功能的果蔬保鲜包装膜的研发，是解决目前果蔬保鲜储藏过程中腐烂损失的方法之一。

1 实验

1.1 实验材料和仪器设备

材料：聚乙烯醇(1788)(Kurar poval日本可乐丽公司)；壳聚糖(上海麦克林生物制药有限公司),生物技术级；可溶性淀粉、十二烷基磺酸钠，均为分析纯(天津科密欧化学试剂有限公司)；PE食品保鲜膜(40丝)(重庆泰博塑胶制品有限公司)；马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)(北京奥博星生物技术有限公司)。

仪器设备：集热式恒温磁力搅拌器(DF-101S)(巩义市予华仪器有限责任公司)；色度仪(CR-400/410)(柯尼卡美能达(中国)投资有限公司)；质构仪(CT3)，BROOKFIELO(中国)贸易有限公司。

1.2 方法

1.2.1抗菌涂覆液的制备

将聚乙烯醇(1788)、壳聚糖、可溶性淀粉、十二烷基磺酸钠，按一定的配比混合，其中聚乙烯醇变量设四组，壳聚糖变量设三组，进行配比，如表2-3所示进行组合实验。将各组分称好后放入烧杯中，加入一定量蒸馏水，放入磁力搅拌器，90℃条件下，搅拌1h左右，使其完全溶解成粘稠状态，保温静置15min后，冷却到50℃左右。利用圆柱形橡胶辊的自身重力为辊涂压力，将复合涂覆液滚涂于PE保鲜膜上，放入鼓风干燥器中，鼓风干燥10min后取出，再重复涂覆1次，做上标记并记录。一共12组，每组做3-4个样本，用作性能测试和保鲜测试[4-5]。壳聚糖、聚乙烯醇及其他相关物质的配制比例如表1所示。

表1 壳聚糖/聚氯乙烯醇涂覆液成分组合

1.2.2 抗菌保鲜包装袋的制备

制备好的复合保鲜膜剪去边缘涂覆不均匀的部分，剪成长为30 cm，宽15 cm的长方形，然后将其对折，涂覆面朝内，用封口机封住两边，留一边待果蔬装完后再封。由于PE薄膜上覆有涂覆液，热封温度调至高档，热封时间为5-7 s[6]。

1.2.3 果蔬保鲜实验

将新鲜的仟禧果挑除虫害、刮伤、破裂、畸形、斑点的。选出大小一致、成熟度相同的仟禧果，分成13组，每组6个，统一编号后，每组拿出3个样品分别作称重和色差测试用，做好标记；拿出1个样品进行质构分析记录数据后弃出。将每组做有标记的3个样品和另外的2个样品装入制备好的复合保鲜袋中，每组样品装到一个袋子内，装5组。统一用热封机封口包装，放在室温(23 ℃-26 ℃)、湿度(35%-40%)下保藏。第一次装前称量的数据和检测的数据视为初始数据，每隔1 d对各组样本进行检测记录，测定时，打开每组保鲜袋对其进行测定并记录数据[7-9]。

⑴感官评价

感官评价是本次实验果蔬品质评价的重要指标之一，选四名检验员作感官评价，采用10分制，对保鲜的果蔬的感官性状进行评分评价。评价标准如表2。

表2 果蔬感官评价标准

(2)失水率检测

果蔬的失水，直接影响其品质。水分直接表明果蔬的新鲜程度，同时微生物的繁殖也会使水分发生变化，因此失水率也是评价果蔬新鲜度的标准之一。果蔬的失水率的变化，主要取决于保藏过程中重量的变化，本实验利用差重法算出果蔬的失水率[10-13]。

具体方法如下：在包装果蔬前对复合保鲜袋和水果进行初称重，并记录数据，实验每隔1天对每组果蔬进行称重并记录，算出失水率。

式(1)

式(1)中：w—为失水率，%

W—样品的原始质量，g

Wi—每次测定时样品的质量，g

⑶色差测定

颜色变化也是判断果蔬新鲜度和成熟度的重要指标之一。在保鲜过程中，颜色的变化可通过色差值判断，每组试样用色差仪测出L值、a值、b值。每隔1天测一次色差并记录，算出 ΔL、Δa、Δb。根据每天的色差变化量，算出色差值ΔE的平均值。根据各组仟禧果在保鲜过程中的色差变化和空白组的色差变化，判断包装膜对果蔬的保鲜效果[14]。

⑷果蔬质构测试

果蔬在保鲜过程中，组织状态的变化情况是评价保鲜效果的重要指标之一。本次实验，采用CT3多功能食品质构仪，对果蔬在保鲜前、保鲜中期和保鲜后期三阶段分别进行了质构测试分析，比较果蔬在复合保鲜袋中保鲜前、中、后期的质构变化和空白组进行对比，评价果蔬的保鲜效果。其中所测质构指数有硬度、咀嚼指数、粘性等[15-18]。

⑸微生物测试

将制备的复合保鲜膜用取样仪制出直径为40 mm的圆，放入刚接种过的霉菌培养皿中，28 ℃下培养48 h。接种的霉菌为金灰青霉菌。培养后观察培养皿中菌丝生长情况，分别比较涂覆组和空白组培养前后菌圈的大小，判断复合保鲜膜的抗菌效果[19-20]。

2 结果分析

2.1 感官评价分析

表3 感官评分

结果分析：果蔬在保鲜6 d后，检验员对各组果蔬进行评分，根据表2感官评分所示。A3组的平均评分为8.25分，为本次实验的最高分。其次为A11、A10、A9、A10组，因为壳聚糖在保鲜前期对果蔬的表面有抑菌作用，使得6 d后的果蔬的感官性能依然保持原状，提高了果蔬的感官指标。

2.2 失水率结果

图1 失水率变化

结果分析：根据图1所示，前6 d涂覆组的失水率都高于空白组，这是因为PVA是亲水性高分子聚合物，具有很强的吸湿性，故前期果蔬失水率高。后3 d涂覆组A8、A9、A10、A12组失水率继续上升，说明PVA含量低时，壳聚糖的抗菌性能没有缓释出来，果蔬在保藏过程中呼吸加快，导致失水率高。第5 d后A3组的失水率与空白组相近，第3 d后A3组的失水率变化速率较稳定，空白组的失水率变化速率开始加快，这是因为A3的壳聚糖抑菌性被缓释出来，果蔬处于抑菌保鲜状态，而空白组处于腐败状态，故速率加快[21]。

2.3 色差分析

根据图2 Δa值变化趋势分析，A3、A6、A9、A12组的Δa值先升高后下降且为正数，说明A3、A6、A9、A12组的果蔬处于偏红的状态，然后由成熟趋于腐败状态，空白组的Δa值始终处于下降趋势且为负数，第5 d后下降幅度明显加快，说明空白组的果蔬处于腐败状态。从Δa值的变化趋势可以看出，涂覆组的保鲜效果明显好于空白组，A3、A6、A9、A12组色差变化中看出，保鲜效果A9>A6>A3>A12>A1>空白组。

图2 Δa变化趋势

根据图3 Δb值变化趋势分析，果蔬Δb值总体是下降趋势，其中A7、A9、A12组Δb值先增加后下降，这是因为A7、A9、A12组的果蔬受到涂覆液作用后处于先变黄后变黑状态，即果蔬先趋向成熟后，再由成熟趋向腐败状态，而空白组Δb值始终处于下降状态且为负数，表明空白组始终处于腐败状态。A3、A1组Δb值先下降后增加，在第5 d后开始快速下降，表明A3、A1组的果蔬在保藏过程中可能是受保鲜膜的影响。根据Δb值果蔬保鲜效果A5>A12>A7>A9>A1>空白组。

2.4 果蔬质构分析

经过质构仪的两次循环扎入果蔬组织内部，通过扎入和拔出过程中力的变化推算两次循环的形变百分比。第3 d测定结果表明，A2组、A7组、A11组的果蔬组织变化低，空白组的果蔬组织形变变化高。第6 d测定时，A3、A10、A12组的果蔬组织内部形变百分比低，说明组织内部保鲜效果比其他组好。

表4质构数据分析结果：A1、A2、A3、A6、A10组的粘性高于其他组和空白组，说明A1、A2、A3、A6、A10组的果蔬组织鲜嫩，成熟度较低，故保鲜效果好。咀嚼性能上，测试A3、A8、A9、A12组的果蔬咀嚼能量低，说明组织水分保存量高，保鲜效果好。

2.5 微生物测试结果分析

各组培养基在28℃下培养48h后，均长出了白灰色的菌丝，抑菌圈的大小为A3>A4>A2>A5>A9>A1>A12>A11>A10>A7>A8>A6>空白组，涂覆组的壳聚糖在培养过程中被缓释出来，使得金灰青霉菌无法生长繁殖。A3、A4、A2组的薄膜抑菌效果最佳。图6为部分组别的抑菌效果对比。

图3 Δb变化趋势

图4 形变百分比

实验涂覆组薄膜的外围都明显长出了白灰色的菌丝，涂覆组薄膜的下方未出现菌丝的生长，空白组不仅薄膜外围有菌丝生长，薄膜下面也明显长出白灰色的菌丝，说明复合保鲜膜对金灰青霉菌有抑制作用。根据菌圈直径大小判断，A3、A4、A2组的复合保鲜膜抑菌效果较佳。

表4 质构测试结果

图6 抑菌效果对比

3 结论

复合保鲜膜对果蔬保鲜比PE薄膜效果好而持久。感官上评分高于空白组，是由于PVA的吸湿特性，复合保鲜袋前期吸收果蔬表面部分水分，对果蔬表面腐败菌的生长有一定的抑制作用。色差上涂覆组的果蔬Δa值、Δb值趋向正数，即果蔬表面色差趋向偏红状态，说明保鲜的效果更持久。微生物测试表明，壳聚糖对金灰青霉菌有明显抑菌作用，当其质量体积分数为6%时，抑菌效果最佳。