羧甲基壳聚糖-柠檬醛保鲜纸对李子的抗菌保鲜效果研究

程旺开，周 炜，肖子龙

(芜湖职业技术学院生物工程学院，安徽芜湖 241000)

0 引言

果蔬等食品营养丰富，极易受到微生物的侵袭而腐败变质，从而丧失其营养价值，严重时会产生有毒有害物质，导致食用者发生急性或慢性中毒，引起公共卫生问题.《中国农业展望报告(2017-2026)》曾指出，未来10年仅果蔬年产量就将达到11亿t，然而，因微生物繁殖导致的果蔬年采后损失率将达到30%[1].可见，如何解决食品在运输、贮藏中的腐败，提高食品的货架期是人们亟需解决的问题.通过采用抗菌包装材料对果蔬等食品进行包装，则可控制微生物的生长繁殖，达到保护食品的营养、风味及质量安全的目的.

羧甲基壳聚糖(CM-chitosan，简称CMCS)是壳聚糖的羧甲基化产物，不仅保留了壳聚糖的优良性能，还极大提高了水溶性.羧甲基壳聚糖成膜性能好，且具有良好的透气性、保湿性，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌等常见的食品腐败菌均有抑制作用，适合于果蔬食品的保鲜，延长货架期，提高经济价值[2].利用CMCS为保鲜材料对果蔬涂膜保鲜，在葡萄[3]、哈密瓜[4]、批把[5]，山竹[6]等果蔬保鲜中均取得一定的效果.

柠檬醛(citral)是开链单萜类化合物，呈浓郁柠檬香味，存在于柑橘属植物果皮精油中[7]，具有杀虫驱避、抗细菌和抗真菌等生物活性，特别对黄曲霉产黄曲霉毒素具有很好的抑制作用[8]，适合用于果蔬、粮食等食品的仓储.柠檬醛为挥发性抗菌剂，用于包装材料时可缓慢向外释放，能达到缓释抗菌防腐的效果.

李子(PrunussalicinaLindl.)别名布霖、嘉庆子，属蔷薇科核果类水果，主产于西北及长江流域，产量位列世界第一，其营养丰富但不耐贮藏[9].本文以羧甲基壳聚糖为成膜材料，以柠檬醛为缓释抗菌剂制得果蔬保鲜纸，并对其抗菌性能及其在李子包装贮藏中的保鲜效果进行研究，旨在为抗菌纸的研究开发提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜李子，本市水果超市采购，大小成熟度一致，外观完好无损伤，无腐烂病虫害；羧甲基壳聚糖(羧化度≥80.0%)，浙江澳兴生物科技有限公司；柠檬醛精油(纯度≥95 %)，国药集团化学试剂有限公司；甘油、Tween80，国药集团化学试剂有限公司；大肠杆菌，金黄色葡萄球菌，芜湖职业技术学院生物工程学院；蛋白胨、琼脂粉，北京奥博星生物科技有限公司；牛肉浸膏，国药集团化学试剂有限公司；包装纸，联乡牌食品包装牛皮纸.

BS223S电子天平，奥多利斯科学仪器(北京)有限公司；DHP-9052电热恒温培养箱，上海一恒仪器有限公司；WS114手持式折光度测试仪，上海测维光电技术有限公司；SW-CJ-2F超洁净工作台，苏州安泰空气技术有限公司.

1.2 实验方法

1.2.1 保鲜纸制备 配制浓度为1.0%的羧甲基壳聚糖溶液100 mL，并加入2.5%的甘油混合均匀得羧甲基壳聚糖膜液，随后在羧甲基壳聚糖膜液中依次加入0.5%的Tween-80和1.5%的柠檬醛，搅拌混合30 min，静置脱气泡完全后得羧甲基壳聚糖-柠檬醛膜液，采用玻璃棒涂布法分别将羧甲基壳聚糖膜液、羧甲基壳聚糖-柠檬醛膜液均匀涂布于包装纸上，于40℃下干燥即可制得CMCS保鲜纸和CMCS-citral保鲜纸.

1.2.2 抗菌性能 采用抑菌圈试验法测定抗菌纸的抑菌性能[10].将包装纸、CMCS纸和CMCS-citral纸剪成直径为10 mm的圆片，放置超洁净工作台紫外灯灭菌.按照无菌操作方法，取灭菌后的营养琼脂培养基倒平板，用移液管将0.1 mL稀释菌悬液(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌)于培养基表面，涂布均匀后晾干.将圆片放人培养基表面，倒置放入37℃的培养箱中培养2 d，测量培养基中的抑菌圈直径，以观察抗菌纸的抑菌效果.

1.2.3 保鲜性能 将包装纸、CMCS纸和CMCS-citral纸贴在4 cm×4 cm×6 cm的小盒内壁，涂膜层朝内，并装入大小一致，外观完好，无损伤，无腐烂，成熟度基本一致的李子，密闭贮藏.

(1)感官评价.以李子感官指标为评价标准，总分设为10分，其中色泽为3分、口感为3分、腐败程度为4分.李子感官评定标准见表1.

(2)失重率.失重率测定采用称重法，失重率(%)=(贮前李子质量-测定时李子质量)/贮前李子质量×100.

(3)可溶性固形物(TSS)含量.用匀浆机将李子果肉捣碎榨汁，纱布挤出汁液，利用阿贝折射仪测定可溶性固形物含量，单位为%.

2 结果与分析

2.1 抗菌性能

将包装纸、CMCS纸及CMCS-citral纸剪成10 mm圆片，按照抑菌圈实验法测定其抑菌抑菌圈大小，实验结果见表2.

从表2可以看出，CMCS、CMCS-citral纸对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的生长均能形成抑菌圈，且CMCS-citral纸抑菌圈直径远大于CMCS纸，这表明CMCS本身就具有一定的抑菌作用，在CMCS中添加柠檬醛后，柠檬醛与CMCS具有协同抗菌作用，提高了抑菌性能，制成的CMCS-citral纸抑菌效果显著，可用于果蔬等食品的包装防腐.

2.2 感官评价

将新鲜李子装入贴有不同包装纸的盒内密封贮藏，每天定时检测李子的感官变化，其感官评价结果如图1所示.

图1 贮藏时间对感官评价的影响Fig.1 Effect of Storage Time on Sensory Evaluatio

李子色泽鲜艳，口味甘甜，但由于其皮薄、肉软、汁多，不耐贮藏.由图1可以看出，在无保鲜纸包装的情况下，李子口感劣化较快，贮藏至第4 d已腐烂不能食用，而采用CMCS纸、CMCS-citral纸对李子进行保鲜，均能有效延缓李子口感的劣化，贮藏至第4 d时，李子感官评价分别可达6分和8分，再延长贮藏时间至7 d，李子尚没开始腐烂变质，还具有一定的商品价值.因此，采用CMCS纸和CMCS-citral纸保鲜均能有效延长李子的货架期，但CMCS-citral纸保鲜的效果要好于CMCS纸.这是由于添加柠檬醛的保鲜纸在贮藏过程中，柠檬醛会缓慢释放出来，对包装盒内的物品起到持续的抑菌作用，因此，CMCS-citral纸适合用于密闭容器内物品的抗菌保鲜.

2.3 失重率

图2 贮藏时间对失重率的影响Fig.2 Effect of Storage Time on Weight Loss Rate

采摘后的水果会因存在的蒸腾作用和呼吸作用而失去水分，失重率会逐渐增加.若水果发生微生物生长繁殖的情况，将会加大水果的失重而失鲜.采用保鲜纸对水果进行包装，能一定程度上抑制微生物的生长繁殖，降低水果失重率.在贮藏期间，李子失重率如图2所示.

从图2可以看出，随着贮藏时间的延长，李子的失重率逐渐增大，对照组中李子的失重率上升较快，而保鲜纸组中李子的失重率上升缓慢，在4 d内失重率均不到2%，因此，保鲜纸能有效延缓李子的失重.这得益于保鲜纸的抗菌作用，抑制了李子中微生物的生长，降低了水分的蒸发，对李子起到一定的保鲜作用.从图2还可以看出，在货架期内，李子的CMCS-citral纸包装失重率小于CMCS纸包装失重率，这表明CMCS-citral纸保鲜效果优于CMCS纸.

2.4 可溶性固形物含量

图3 贮藏时间对可溶性固形物含量的影响Fig.3 Effect of Storage Time on Soluble Solids Content

可溶性固形物含量是水果的一项重要的食用品质指标，其高低影响口味的变化.李子贮藏期间的可溶性固形物含量变化见图3.

从图3可以看出，在贮藏开始时，可溶性固形物含量有所上升，随着贮藏时间的延长，可溶性固形物含量逐渐减低.这是由于成熟的李子在贮藏过程中逐渐熟透，有部分高分子物质转化为可溶性固形物，在后续的贮藏过程中，受李子的呼吸作用以及微生物的侵染等因素的影响，可溶性固形物含量会逐渐减低.在1 d内所有组可溶性固形物含量均无明显的差异，1 d之后，对照组的可溶性固形物含量迅速下降，而保鲜纸组的可溶性固形物含量下降相对缓慢.这是因为CMCS、CMCS-citral纸均具有一定的抑菌作用，能抑制微生物的生长繁殖从而降低了可溶性固形物含量的消耗.从图3还上可以看出，CMCS-citral纸包装贮藏的李子可溶性固形物含量下降速度相比CMCS纸更缓慢，这表明CMCS-citral纸对水果具有很好的保鲜作用.

3 讨论与结论

采摘后的水果由于受到致病微生物的侵染极易腐败变质，影响了水果的品质和货架期，采用抑菌保鲜纸对水果进行包装贮藏是一种有效的方法.制备保鲜纸的抑菌剂主要有二氧化硫缓释剂、二氧化氯缓释剂、天然植物抑菌剂以及无机抑菌剂[11].基于保鲜材料的安全及环保性，肉桂、牛至、丁香和百里香等精油类天然植物抑菌剂被广泛研究.研究结果表明，不同精油在抑制乙烯累积，减少腐烂程度，调整果实的呼吸强度等方面均具有一定的差异[12].

本研究以天然植物抑菌剂CMCS和citral为原料，在包装纸上涂布CMCS及CMCS-citral复合物，可使包装纸具有一定的抗菌性能，能抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等微生物的生长繁殖.用保鲜纸对李子进行保鲜，与无保鲜纸包装相比，CMCS纸和CMCS-citral纸表现出较好的保鲜性能，能改善李子感官性状、降低李子失重率、延缓李子可溶性固形物含量下降，将李子的货架期由3 d延长至7 d.

CMCS-citral保鲜纸中的citral具有缓释作用，可向贮藏空间缓慢释放，使包装内部空间长期维持一定的抗菌浓度，从而表现出更好的保鲜性能.下一步将对CMCS-citral纸中citral的缓释速度、缓释影响因素及动力学模型进行研究.