壳聚糖复合涂膜对蓝莓保鲜效果的影响

吕静祎，白 琳，张 良，韩絮舟，徐冬乐，丁思杨，葛永红，李灿婴

（1.渤海大学 食品科学与工程学院，辽宁省食品安全重点实验室，生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心，辽宁 锦州 121013；2.锦州市检验检测认证中心，辽宁 锦州 121004）

0 引言

蓝莓（Semen Trigonellae）属杜鹃花科、越橘属小浆果，又名笃柿、甸果、笃斯越桔等［1］.蓝莓果实的成熟期在高温多雨的6～8月，由于其采摘后特别容易失水，且果皮薄、易受机械损伤，常温贮藏极易腐烂变质，从而失去商业价值［2-3］.壳聚糖是天然多糖中唯一的碱性多糖，具有安全、无毒、易降解及易成膜等特点，广泛地应用于采后果蔬涂膜保鲜中.研究表明，壳聚糖涂膜可以阻碍果蔬中水分的蒸腾作用，减少水分散失，降低失重率，延缓食品的皱缩和萎蔫［4］.然而，采用单一的壳聚糖涂膜虽能起到一定的保鲜作用，但一方面由于壳聚糖涂膜一定时间后，膜易发生断裂破碎，使果蔬表面裸露，从而使其受到外界环境影响；另一方面由于受果蔬成熟度及品种的影响，导致不同果蔬的涂膜保鲜效果差异较大，针对性不强［5］.因此，壳聚糖与其他天然保鲜剂的复合涂膜保鲜成为近些年的研究热点.

VC是安全、无毒副作用的抗氧化剂，能较好的抑制酶促褐变，从而起到护色作用，保持果蔬的色泽.此外，VC处理还能补充因鲜切伤害造成的VC损失.前人研究发现，VC处理能有效的保持或提高鲜切砀山梨［6］、桃［7］、苹果［8］、猕猴桃［9］及莲藕［10］等果实的贮藏品质，延缓组织褐变，有效延长了果实的贮藏期，提高商品价值［11］.随着人们对食品安全的日益重视，以中草药为原料的绿色防腐保鲜剂受到了广泛关注.在柑橘［12］、枇杷［13］、苹果［14］、草莓［15］及番荔枝［16］等果实上的研究表明，中草药提取物能够抑制采后果蔬致腐病菌的生长繁殖，从而延长贮藏期［17］.

本试验以壳聚糖复配中草药及VC制成可食用涂膜液，研究其对低温贮藏条件下蓝莓果实贮藏品质及保鲜效果的影响，以期为找到采后蓝莓新的绿色保鲜技术提供一定参考.

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供试材料‘北陆’蓝莓于商业采收期（2018年6月25日）采自辽宁省锦州市南山一商业果园.随机从100株植株上选取位置相同，大小、成熟度一致（约八成熟），无病虫害和机械损伤的果实，用带孔的PE盒包装、当天运回实验室进行处理.中草药购自辽宁省锦州市成大方圆药店；食品级壳聚糖（脱乙酰度98%）、食品级抗坏血酸购自深圳招源生物科技有限公司；氢氧化钠，三氯乙酸购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，其它实验试剂均购自北京索莱宝科技有限公司.

1.2 仪器与设备

XQ-1072FHS型单槽超声波清洗机：东莞市恒立超声波电子有限公司；RES5299型旋转蒸发仪：上海秋佐科学仪器有限公司；BCD-452WDPF型超低温保存箱：青岛海尔股份有限公司；MIR-554低温恒温培养箱：上海凌仪生物科技有限公司；JD220-4电子天平：沈阳龙腾电子有限公司；JOANLAB电热数显恒温水浴锅：宁波市鄞州群安实验仪器有限公司；G-9系列双光束扫描型紫外可见分光光度计：南京菲勒仪器有限公司；TA-XT Plus型质构仪：北京微讯超技仪器技术有限公司；GC-7820气相色谱仪：山东鲁南瑞虹仪器公司；CenLee20R台式高速冷冻离心机：湖南湘立科学仪器有限公司.

1.3 壳聚糖复合涂膜液的配制与果实的处理

将酸浆、大黄、甘草、贡菊、陈皮、金银花6种中药各自称取10 g分别加入500 mL的去离子水浸泡提取12 h，再100 W超声提取8 h.过滤，收集6种滤液；向滤渣中加入500 mL的去离子水，重复上述操作至滤液澄清无色.如表1所示比例.合并6种滤液于60～65℃水浴减压浓缩，将浓缩液定容至10 mL.制得的6种中草药提取液最终浓度均为1 g/mL.

表1 中草药提取液按下表比例进行复配

称取10 g壳聚糖，用少量0.1%浓度的醋酸溶液溶解，再称取5 g VC、在60℃的恒温水浴中搅拌均匀，冷却后加入中草药复配液50 mL，最终定容至1000 mL，制成壳聚糖复合涂膜液备用.

将蓝莓果实随机分为两组：第一组用壳聚糖复合涂膜液处理5 min；第二组作为对照，用蒸馏水处理5 min.每个处理均重复三次，每重复用5 kg果实.处理好的蓝莓室温自然晾干后放进PE材质带孔保鲜盒内，在（0±0.2℃）的低温下贮藏.每5 d随机取15个果实用于硬度的测定，取约700 g果实，进行果实呼吸强度、乙烯释放量，TSS含量及含水量的测定.另取液氮速冻400 g果实，贮存于-80℃冰箱中用于其他生理指标的测定.

1.4 生理指标及其测定方法

1.4.1 含水量和硬度

含水量参照曹建康等［18］的方法，以果蔬组织干燥完全后减少的质量计为果蔬组织中水分的含量，含水量（%）为其占果蔬鲜重的质量分数.

采用质构仪测定蓝莓果实的硬度，探头直径为50 mm，触发力为5 g，压缩形变量为30%，采用TPA测试方法测定蓝莓果实的硬度（测前速度为5 mm/s，测试速度为1 mm/s，测后速度为5 mm/s）［19］.每个时间点取15个蓝莓果实进行测定，单位为g.

1.4.2 乙烯释放量和呼吸强度

每组随机挑选100 g果实，置于1000 mL的密闭容器内，密闭1 h后，抽取1 mL气体，使用气相色谱仪测定，色谱的条件为：检测器温度120℃；转化炉温度360℃；柱温100℃；载气N2、燃气H2.乙烯释放量以nmol kg-1s-1表示.

呼吸强度以CO2产生量表示，色谱条件为：检测器温度120℃；转化炉温度360℃；柱温100℃；载气N2、燃气H2，0.05 MPa，呼吸强度以nmol kg-1s-1表示.

1.4.3 TSS和TA含量

TSS含量采用数显折光仪测定；TA含量采用氢氧化钠溶液滴定法［18］测定，以质量分数（%）表示，折算系数以柠檬酸计.

1.4.4 总酚含量及PPO活性

总酚含量及PPO活性均参照曹建康等［18］的方法测定.总酚以每克果肉鲜重在280 nm处的吸光值表示，即OD280/g.PPO活性用U/g表示.

1.4.5 VC和MDA含量

VC和MDA含量参照曹建康等［18］的方法，分别以mg/100 g和nmol/g表示.

1.4.6 POD活性及CAT活性的测定

PPO活性采用邻苯二酚法［18］测定，用U/g表示.CAT活性采用Anderson［20］的方法，根据反应过程中过氧化氢的消耗量来测定，用U/g表示.

以上各项生理指标均重复测定三次.

1.5 数据分析

采用Sigma Plot 12.5软件作图，并用IBM SPSS Statistics 19进行差异显著性分析.P＜0.05表示差异显著，用不同的小写字母表示.

2 结果与分析

2.1 壳聚糖复合涂膜处理对蓝莓果实含水量和硬度的影响

果蔬采后贮藏期间的呼吸和蒸腾作用会导致水分流失、萎蔫和皱缩［21］.由图1A可见，两组蓝莓果实在贮藏期间内含水量逐渐降低，贮藏第0 d，蓝莓果实的含水量为89.20%，在第40 d，经壳聚糖复合涂膜处理果实的含水量为83.63%，是对照组的1.06倍（P＜0.05）.由此可得，壳聚糖复合涂膜处理的果实含水量较好，可能是由于壳聚糖复合涂膜处理能在蓝莓表面形成一层膜，阻塞了蓝莓的皮孔，降低水分通过皮孔的蒸发，从而延缓了采后蓝莓果实贮藏期间水分流失.

由图1B可知，两组蓝莓果实的硬度均随着贮藏时间的延长而逐渐下降，经壳聚糖复合涂膜处理的果实硬度一直高于对照组.在第40 d，经壳聚糖复合涂膜处理果实的硬度是对照的1.33倍（P＜0.05）.可见，壳聚糖复合涂膜处理能明显延缓贮藏过程中蓝莓果实硬度的降低.Abugoch等［22］认为水分损失是引起蓝莓采后硬度降低的重要原因之一.壳聚糖复合涂膜可能部分通过延缓采后蓝莓果实的水分降低从而延缓果实软化.

2.2 壳聚糖复合涂膜处理对蓝莓果实乙烯释放量和呼吸强度的影响

乙烯是呼吸跃变型果实成熟衰老的重要因子［23］.由图2A可见，除第25 d外，壳聚糖复合涂膜处理在整个贮藏期显著抑制了乙烯的生成.对照果实在贮藏第5 d出现了乙烯释放高峰，峰值为0.0137 nmol kg-1s-1；而经壳聚糖复合涂膜处理蓝莓果实的乙烯释放高峰出现在第25 d，峰值为0.0102 nmol kg-1s-1，比对照低34.34%（P＜0.05）.可见，壳聚糖复合涂膜处理能显著降低贮藏前期果实乙烯的释放量并推迟乙烯释放高峰的出现，从而延缓果实的衰老进程.

呼吸强度是果蔬在收获后进行的重要生理活动，呼吸强度越大，果实代谢作用越旺盛，营养物质消耗的越快，果实贮藏期越短［24］.由图2B可见，经壳聚糖复合涂膜处理的蓝莓果实在贮藏期内呼吸强度整体低于对照组.在贮藏第25 d，对照组蓝莓果实出现呼吸高峰，峰值为97.2961 nmol kg-1s-1；而壳聚糖复合涂膜处理的果实呼吸高峰比对照推迟了5 d，是对照峰值的56.01%（P＜0.05）.可见，壳聚糖复合涂膜处理能显著降低蓝莓果实贮藏期间的呼吸强度.这可能是由于涂膜处理后蓝莓表面形成了微气调环境，低氧、高CO2抑制了蓝莓的呼吸作用，使其呼吸强度处于相对较低的水平，延缓了蓝莓的衰老［24］.

2.3 壳聚糖复合涂膜处理对蓝莓果实TSS和TA含量的影响

TSS含量是判断果实成熟程度和品质的重要指标［25］.从图3A可知，两组蓝莓果实的TSS含量均呈下降趋势，经壳聚糖复合涂膜处理的蓝莓果实TSS含量一直高于对照果实.在第40 d，壳聚糖复合涂膜处理蓝莓果实的TSS含量是对照的1.27倍（P＜0.05）.如图3B所示，两组蓝莓果实的TA含量在整个贮藏期间均呈现下降趋势.在第40 d，壳聚糖复合涂膜处理蓝莓果实的TA含量是对照的1.21倍（P＜0.05）.可见，壳聚糖复合涂膜处理减缓了蓝莓果实成熟过程中TSS含量和TA含量的下降.

2.4 壳聚糖复合涂膜处理对蓝莓果实总酚含量及PPO活性的影响

酚类物质是酶促褐变反应的底物，在植物体内PPO通过催化内源性多酚物质产生醌，生成黑褐色物质［26］.由图4A可知，在整个贮藏期间，各组蓝莓果实总酚的含量在贮藏前10 d缓慢上升而后逐渐下降.在贮藏第40 d，壳聚糖复合涂膜处理果实总酚的含量是对照的3.81倍（P＜0.05）.可见，壳聚糖复合涂膜处理显著抑制了蓝莓果实采后贮藏过程中总酚含量的降低.由图4B可知，对照组果实的PPO活性高峰出现在第15 d，壳聚糖复合涂膜处理则抑制了果实贮藏期间PPO活性高峰的出现.在第15 d，对照果实的PPO活性是壳聚糖复合涂膜处理的5.16倍（P＜0.05）.除第25 d外，壳聚糖复合涂膜处理的果实的PPO活性一直低于对照（P＜0.05）.由此可见，壳聚糖复合涂膜处理能降低蓝莓果实贮藏期间PPO活性同时抑制其峰值的出现.上述结果表明，壳聚糖复合涂膜能够延缓采后蓝莓褐变的发生，可能是由于壳聚糖复合涂膜处理能在果实表面形成膜，降低果实表面氧浓度，低氧为酶促褐变营造了不利环境，从而防止酚类物质因氧化而减少，同时VC具有较强的抗氧化性也避免了酶促褐变的发生.

2.5 壳聚糖复合涂膜处理对蓝莓果实VC和MDA含量的影响

VC含量的高低与蓝莓的营养品质密切相关，是反映品质好坏的主要指标［25］.如图5A所示，在整个贮藏期间，两组果实的VC含量逐渐下降.壳聚糖复合涂膜处理蓝莓果实的VC含量在贮藏第10 d后始终高于对照.在贮藏第40 d，壳聚糖复合涂膜处理蓝莓果实的VC含量是对照的2.60倍（P＜0.05）.可见，壳聚糖复合涂膜处理对蓝莓贮藏期间VC含量的下降具有一定的抑制作用.

MDA含量能够反映细胞受损伤的程度，其含量的多少可以反映细胞膜通透性的大小和果实的衰老程度［27-28］.由图5B可知，对照组与处理组在贮藏期间内的MDA含量均呈上升趋势.在贮藏第40 d，对照组蓝莓的MDA含量是处理组的1.98倍（P＜0.05）.可见，壳聚糖复合涂膜处理抑制了MDA含量的累积，进而降低膜脂过氧化伤害作用，保持了细胞膜的完整性.

2.6 壳聚糖复合涂膜处理对蓝莓果实POD活性及CAT活性的影响

POD是植物中清除H2O2的主要酶，它可以减轻H2O2对组织的损害，是植物重要的保护酶之一［29-30］.由图6A可知，与对照组相比，除第25 d外，壳聚糖复合涂膜处理的果实POD水平均高于对照组.在贮藏第40 d，壳聚糖复合涂膜处理果实的POD活性是对照的1.35倍（P＜0.05）.由此可知，壳聚糖复合涂膜处理能显著提高蓝莓果实贮藏期间POD的活性.

CAT可以催化分解果蔬组织中的H2O2成为H2O，降低活性氧对组织的损伤［31-32］.由图6B可知，蓝莓果实CAT活性在贮藏期间整体呈先升高后下降趋势.在贮藏第30 d，壳聚糖复合涂膜处理果实CAT活性是对照的1.16倍（P＜0.05）.可见，壳聚糖复合涂膜处理能够显著提升蓝莓果实采后的抗氧化能力.

3 结论

壳聚糖复合涂膜处理能够有效抑制采后蓝莓果实的呼吸作用，降低乙烯释放量，延缓蓝莓果实贮藏期间营养物质的消耗，保持其贮藏品质，同时提高其抗氧化能力，延缓其成熟衰老进程，有效延长其贮藏期.