4种中草药复配保鲜剂的制备及其对番茄保鲜的影响

蔡纪元，余响华

(湖南科技学院 化学与生物工程学院，湖南 永州 425199)

水果和蔬菜是人们生活中的必需品，但我国每年果蔬采摘后的损失率高达20%～40%，而发达国家却能控制到10%左右[1]。降低果蔬采摘后的损失率，不仅可改善果蔬的贮藏品质，还具有开拓国内外市场，参与国际竞争等重要意义。因番茄具有水果和蔬菜的双重身份，故在食品果蔬贮藏保鲜研究中常作为指示性参照物，以衡量水果与蔬菜的保鲜效用。随着科学技术的发展，以中草药植物为原料的防腐保鲜剂以高效、抗菌广谱、无(低)毒性等优点受到大众的认同与青睐[2]。生姜、黄芩、板蓝根和银杏均具有不同程度的消炎抗菌作用，具备应用于食品果蔬保鲜的潜力。本研究将上述4种中草药醇提物制成的复配保鲜剂用于番茄保鲜，以期为果蔬保鲜剂的制备提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

黄芩(ScutellariabaicalensisGeorgi，永州，取干燥根)、生姜(ZingiberofficinaleRoscoe，永州，取干燥根茎)、板蓝根(Isatistinctorial，永州，取干燥根)、银杏(GinkgobilobaL.，永州，取叶)、番茄(Solanumlycopersicum，永州，取果实)。生姜根茎、黄芩根部、板蓝根根部：干燥后粉碎机粉碎，过80目筛，分别置于干燥烧杯中，备用；将采摘的银杏置于35～40 ℃干燥箱中烘干至恒质量，切成0.5 cm×0.5 cm小块，置于干燥烧杯中，备用。喷施当天果园采摘新鲜番茄，平均质量110～130 g，大小形状均一。

70%乙醇：在试验室通过去离子水添加至无水乙醇来配置。金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、大肠埃希菌(Escherichiacoli)、灰葡萄孢菌(Botrytiscierea)均购于中科院微生物菌种保藏中心(ATCC)。

密封型摇摆式粉碎机(型号：XL-20B，旭朗机械设备有限公司)、集热式恒温加热磁力搅拌器(型号：DF-101S，郑州长盛实验设备有限公司)、电子万用炉(型号：DL-1，上海科恒实业发展有限公司)、旋转蒸发仪(型号：R1002，上海申顺生物科技有限公司)、电子分析天平(型号：AUY120，上海精密科学仪器有限公司)。

1.2 处理设计

1.2.1 植物醇提物提取

取一定量已粉碎的生姜、黄芩、板蓝根、银杏叶，按1∶9的料水比加水煎煮2.0～2.5 h，煎煮温度96～103 ℃，100目筛过滤去渣，滤液经减压蒸发浓缩处理，浓缩至相对密度为1.10～1.21 g·L-1，立即加入70%乙醇，搅拌均匀后静置12～24 h，取上清，旋转蒸发至1.21～1.30 g·L-1，即得植物醇提物，作为母液备用。

1.2.2 植物醇提物配比的优化

用生姜(A)、黄芩(B)、板蓝根(C)、银杏(D)的醇提物配制保鲜剂，采用行L9(34)正交试验筛选最佳配比。每个因素各取3个水平，常温(25 ℃左右)、湿度80%，将醇提物均匀涂抹于番茄表面，贮藏18 d，测定腐烂率。以腐烂率最低为最佳，选取出最优提取工艺。正交试验1～3水平A因素分别为10、15、20 g·mL-1，B因素分别为4、6、8 g·mL-1，C因素分别为3、6、9 g·mL-1，D因素分别为2、3、4 g·mL-1。

1.2.3 稀释倍数的优化

将正交试验筛选的最优配比保鲜剂分别按照1∶100、1∶200、1∶300、1∶400、1∶500进行稀释。将稀释后的醇提物保鲜剂涂在预处理好的番茄上，在湿度80%、室温(23±2)℃贮藏15 d。测定并统计失重率、腐烂率。考虑到番茄贮藏过程中主要问题是因微生物导致的腐烂，失重率问题次之，故设定腐烂率权重系数为0.67，失重率权重系数为0.33，综合评分越小表明保鲜效果越好。

腐烂率通过肉眼来观察，并按照公式计算：腐烂率(%)=(贮藏15 d腐烂果级别×该级别个数)/(该组总个数)×100[3]。腐烂级别：按参考文献[3]的方法评定级别。

失重率用称重法来测定，并按照公式计算：失重率(%)=(贮藏前果实总质量-贮藏n天后果实总质量)/贮藏前果总质量×100[4]。

1.3 喷施频率对保鲜效果的影响

取1 g最佳配比的复配保鲜剂，加入300 mL水中，制成3.33 g·L-1的乳浊液。喷施至新鲜番茄表面，以不见明显液滴为准，置于湿度80%、室温(23±2)℃的房间内。每组取15个番茄，重复3组，分别间隔2、3、4、5 d喷施上述保鲜剂，每3 d测量1次，取平均值，若喷施时间与测量时间重合的实验组，则先测量后喷施，记录喷施频率对保鲜效果的影响。

1.4 抑菌效果

将S.aureus、E.coli、Botrytiscierea接种于营养琼脂培养基中活化，再将活化后的S.aureus和E.coli接种至肉汤培养基中，分别在37 ℃培养24 h，取0.175 mL的菌悬液涂布于LB固体培养基上，再将浸润不同稀释倍数复配保鲜剂的滤纸片(6.0 mm，下同)放在LB培养基上，37 ℃培养12 h后测抑菌圈大小。活化的Botrytiscierea接入PDA液体培养基中，30 ℃振荡培养2～3 d，无菌条件下捣碎成菌液，制备含2 600 U·mL-1链霉素的双层PDA培养基，并放置牛津杯，再取复配剂稀释液0.26 mL，滴至牛津杯内，28 ℃培养18 h。同时取用清水处理的滤纸片作为空白组。测定以上2组抑菌圈直径。抗菌素抑菌圈的判定标准：抑菌圈≥15 mm，高度敏感；10～15 mm，中度敏感；7～9 mm，低度敏感；无抑菌圈，不敏感[5]。

1.5 数据处理

取平行测定的数据均值，利用Excel 2018、SPSS 21.0对数据进行统计处理和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 正交试验结果

正交试验结果见表1和表2，根据极差大小，各因素对腐烂率的影响为A>C>B>D，常温下对番茄保鲜效果最佳的保鲜剂组合为A3B3C3D2，所以该复配保鲜剂最优醇提物配比为20 g·L-1生姜醇提物、8 g·L-1黄芩醇提物、9 g·L-1板蓝根醇提物和3 g·L-1银杏醇提物。经试验验证，该组合的腐烂率49.1%。

表1 正交试验结果

表2 极差分析结果

2.2 复配保鲜剂最佳稀释比的确定

将最优配比的复配保鲜剂加水稀释，稀释倍数依次为100、200、300、400、500，喷施于番茄表面，测定15 d后各组的腐烂率和失重率，计算综合评分，所得结果如表3所示。稀释倍数越高，综合评分越高，保鲜效果越差。稀释100倍与稀释300倍的综合评分仅相差1.2；稀释倍数大于300倍后，综合评分增加趋势明显，稀释500倍时，综合评分为48.4，说明复配保鲜剂稀释300倍以上时，保鲜效果明显降低，故稀释300倍为宜。

表3 保鲜剂稀释倍数对番茄保鲜的影响

2.3 最优喷施频率

由图1可知，喷施间隔大于3 d后，间隔喷施时间越长，保鲜效果越差。间隔4 d喷施，贮藏15 d综合评分为34.3；间隔5 d喷施，贮藏15 d综合评分高达38.1；间隔2 d喷施，贮藏前6 d的保鲜效果优于其他间隔时段，但长期保鲜效果要低于间隔3 d喷施，说明过于频繁喷施复配保鲜剂反而会降低保鲜效果。因此，最优保鲜效果的喷施频率应为3 d，贮藏15 d综合评分为23.7。

图1 不同喷施频率对番茄保鲜效果的影响

2.4 复配保鲜剂的抑菌效果

由表4可知，经稀释的复配保鲜剂对3种供试病菌仍有较强的抑制效果，浓度越高，抑制效果越好。0.3%复配保鲜剂的抑菌圈均大于10 mm，属于中度敏感；0.5%复配保鲜剂对Botrytiscierea抑菌圈>15 mm，为高度敏感；1.0%复配保鲜剂对S.aureus和Botrytiscierea抑菌情况都达到高度敏感，对E.coli的抑菌效果也接近高度敏感。

表4 复配保鲜剂的抑菌圈检测

3 小结

目前控制番茄腐烂变质的主要措施是低温贮藏[6]结合化学保鲜剂，但化学方法也存在弊端，杀菌的同时，伴有一定量的农药残留，对人体健康造成影响。而天然保鲜剂以其无毒、安全、价格合理、环保、抗菌性强等特点可以部分替代化学保鲜剂[7]。本研究用复配保鲜剂处理番茄，贮藏15 d后番茄失重率要明显低于保鲜膜处理[8]。用复配保鲜剂喷施番茄表面，在食用时只需要清水冲洗，更为方便。相较于大蒜提取液[9]、柠檬香茅水提取液[10]，本研究的复配保鲜剂不仅对真菌和细菌的抑制效果更为突出，稀释后的复配保鲜剂的性价比也较为合理。

本复配保鲜剂可明显降低番茄的腐烂率与失重率，推测能有效解决番茄在运输与贮藏过程中由细菌和真菌所导致的病变。番茄经复配保鲜剂喷施处理，并在常温条件下贮藏15 d后，腐烂率明显受到抑制，以醇提物配比为20 g·L-1生姜醇提物、8 g·L-1黄芩醇提物、9 g·L-1板蓝根醇提物和3 g·L-1银杏醇提物，稀释300倍、间隔3 d喷施的保鲜效果与经济效益最优，常温贮藏15 d后综合评分仍维持在23.7。复配保鲜剂的抑菌效果随着浓度升高逐渐增强，短期贮藏(6 d内)，间隔2 d喷施的保鲜效果优于间隔3 d喷施，推测可能是因喷施在番茄表面的保鲜剂叠加致使浓度升高，增强了复配保鲜剂的抑菌效果，但由于之后过于频繁的喷施，使其超过最佳浓度，因此，影响了保鲜效果。针对此推测，建议在之后的复配保鲜剂开发中，针对复配保鲜剂在果蔬表面的保存时长和果蔬表皮细胞对保鲜剂的吸收进行研究。