壳聚糖-山竹果皮提取液复合涂膜对蓝莓的保鲜效果

吕静祎，徐冬乐，丁思杨，孙明宇，张潆支，葛永红，陈敬鑫，李灿婴

（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）

蓝莓（Vacciniumspp.）属杜鹃花科，越橘属植物。蓝莓果实中富含维生素、花青素及矿物质等多种营养成分，是世界粮农组织推荐的五大健康水果之一。蓝莓粒小皮薄，采后容易失水和软化，且蒂部易感染真菌而腐烂，不耐贮藏。壳聚糖（chitosan，CTS）为天然多糖甲壳素脱除部分乙酰基的产物，具有无毒、抑菌、抗癌等多种生理功能[1]。CTS 具有良好的成膜性[2]，可在果蔬表面形成透明半透膜，该膜具有选择通透性，能够阻止外界气体进入膜内，还可保持果蔬内低氧环境，从而减缓果蔬呼吸作用等生理代谢活动，达到保鲜的效果[1,3]。在菠萝[4]、蓝莓[5]、葡萄[6]、番茄[7]及冬枣[8]等果实上的研究表明，CTS 涂膜可抑制呼吸，减缓VC和TSS 含量的下降，延缓衰老进程，有效保持果实贮藏品质。单一的CTS 涂膜保鲜虽能起到一定的保鲜作用，但由于CTS 成膜后稳定性较差，抗氧化能力弱，抑菌效果降低，从而使果蔬受到外界环境影响，因此将CTS 与其它保鲜剂一起对果蔬复合涂膜，可以得到更好的保鲜效果[9]。

山竹（Garcinia mangostanaL.）果肉多汁清甜，富含纤维素、脂肪、蛋白质等营养物质，具有“果中皇后”的美誉。山竹皮占山竹果实鲜重的52%～68%，富含的总酚、类黄酮化合物等天然活性物质，具有较好的抗氧化、抗衰老和抗菌等功能[10-12]。据报道，山竹果皮粉加入CTS 制成的膜可提高大豆油的抗氧化性和抗菌性[13]。然而，目前国内外还未见关于山竹皮提取液（Mangosteen Peel Extracts，MPE）对果蔬贮藏保鲜影响的相关报道。本研究以CTS 复合MPE 对蓝莓果实进行涂膜处理，研究其对低温贮藏期间蓝莓果实保鲜的影响，为找到新的蓝莓果实绿色保鲜方法提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

‘北陆’蓝莓 于2019 年7 月1 日采摘于辽宁省锦州市南山蓝莓园；随机从园中100 棵植株上选取形状、大小、无虫害无机械损伤的蓝莓。此时，果实八成熟，果面全部呈深蓝色，果实较硬，果粉基本完整，采摘后的果实立即用PE 盒包装运回实验室备用；食品级壳聚糖 上海富源生物科技有限公司。

低温恒温培养箱 上海舜禹恒平科学仪器有限公司；FA2004 电子分析天平 上海精科实业有限公司；L6S 紫外分光光度计 上海微川精密仪器有限公司；HH-S1 单列单控四孔水浴锅 常州国宇仪器制造有限公司；PAL-1 阿贝折光仪 杭州科晓化工仪器设备有限公司；Universal TA 质构仪 上海保圣实业发展有限公司；Eppendorf 冷冻离心机 深圳赛亚泰仪器设备有限公司；SP-9890 气相色谱仪 山东金普分析仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 CTS 溶液制备 准确称取0.5 g CTS，倒入烧杯中，加入100 mL 含0.1 mL 冰醋酸的蒸馏水，搅拌直至溶解。

1.2.2 MPE 的制备 取新鲜山竹果皮烘干粉碎。称取10 g 干燥的山竹果皮粉末置于1000 mL 三角烧瓶中，加入80%乙醇600 mL，在95～100 ℃条件下回流提取2 h，趁热抽滤，滤渣加等量的80%乙醇按同样的方法在进行一次提取，趁热过滤，合并两次滤液，用旋转蒸发仪蒸去溶剂至溶液粘稠，将浓缩液采用容量瓶定容至100 mL。所得浓缩液浓度为0.1 g/mL。取50 mL 浓缩液加水定容至500 mL，即为浓度为10 g/L 的MPE。

1.2.3 CTS 复合MPE 溶液制备 参照周逢芳等[14]的方法提取山竹果皮中黄酮类物质，并略作修改。称取0.5 g CTS 加入少量蒸馏水溶解，加入0.1 mL 冰醋酸，不断搅拌直至溶解。冷却后加入1.2.2 中获得的浓度为0.1 g/mL 山竹果皮浓缩液10 mL，最终定容至100 mL，制成CTS 与MPE 复合液。其中，CTS溶液浓度为5 g/L，MPE 溶液浓度为10 g/L。

1.2.4 处理及贮藏方法 将蓝莓果实平均分为三组：第一组用蒸馏水浸泡5 min；第二组用0.5%的CTS 溶液浸泡5 min；第三组为MPE 复合CTS 涂膜处理，用MPE 与CTS 复合液浸泡蓝莓5 min。以上处理均重复操作三次，每次约（1.5±0.1）kg 蓝莓果实。将处理后的蓝莓果实自然晾干后置于PE 材质的带孔塑料保鲜盒中于4 ℃条件下贮藏。每7 d 从三组处理随机各取约600 g 果实用于呼吸强度、含水量及硬度的测定，另外从三组处理随机各取300 g果实分别用液氮速冻，置于-80 ℃超低温冰箱中贮藏用于其它生理指标测定。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 硬度 采用质构仪进行测定。选用直径为50 mm 的P/50 型探头，测试速度为1 mm/s；压缩形变量为30%，第一个峰的峰高即为最大力，即为测得的硬度值，单位为g。

1.3.2 含水量 参照曹建康等[15]的方法。果蔬组织烘干后减少的质量占果蔬鲜重的质量分数即为果蔬组织的含水量（%）。

1.3.3 呼吸强度 采用气相色谱法测定，将200 g 蓝莓果实放于1000 mL 密封容器中，在常温条件下密闭1 h 后，抽取1 mL 气体，采用气相色谱仪进行测定。呼吸强度以CO2产生量表示，单位为mL CO2/（kg·h）[16]。

1.3.4 TSS、VC及总酚含量 参照曹建康等[15]方法。TSS 含量采用折光仪测定，以质量分数（%）表示；VC的测定称取5 g 果蔬样品置于研钵中，加入少量20 g/L 草酸溶液，在冰浴条件下研磨成匀浆，并全部转移至50 mL 容量瓶中用20 g/L 草酸溶液定容。吸取10 mL 滤液置于三角瓶中，用已标定的2,6-二氯酚靛酚溶液滴定至粉红色。重复三次，单位为mg/100 g；总酚的测定称取2 g 果肉组织置于研钵中，加入少许1% HCL-甲醇溶液，在冰浴条件下研磨成匀浆，转入20 mL 试管中并定容，混匀并于4 ℃避光提取20 min，收集滤液待用。取滤液于波长280 nm 处测得吸光度值，重复三次。总酚含量以每克样品组织在波长280 nm 处吸光度表示总酚含量，即OD280/g。

1.3.5 MDA 含量 采用硫代巴比妥酸法[15]测定，以nmol/g 表示。

1.3.6 DPPH·和ABTS+·清除率 DPPH·清除率参照赵燕妮等[17]的方法测定。将0.5 g 蓝莓样品在冰浴条件下研磨成浆，于4 ℃，14000 r/min 条件下离心10 min，吸取上清液加入5 倍去离子水稀释，取10 μL已稀释的样品提取液加到3.9 mL 的DPPH·甲醇溶液中，在517 nm 波长处测定其吸光度（As），以蒸馏水为空白测得吸光度（Ac）。

ABTS+·清除率参照Thaipong 等[18]的方法测定，将1 g 蓝莓样品在冰浴上研磨成浆，于4 ℃，14000 r/min 条件下离心10 min，取上清液在4 ℃下保存备用。吸取样品上清液50 μL 于试管中，并加入ABTS+·溶液3 mL，用漩涡振荡混合后静置反应6 min。在734 nm 波长处测定吸光度值为A，ABTS+·溶液吸光度为A0。

1.4 数据分析

以三次重复所得数据的平均值作图，最终结果以平均值±SD 表示。采用 Sigma Plot 12.5 对数据进行分析与作图，并用 IBM SPSS Statistics 19 进行差异显著性分析。P＜0.05 表示差异显著，P＜0.01 表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 不同处理对蓝莓果实硬度的影响

硬度是水果最重要的结构特性之一[19]。由图1可知，各组蓝莓果实的硬度在贮藏期间呈现下降趋势。复合涂膜组的硬度在贮藏期间显著高于其它组，对照组则最低。在贮藏第49 d，复合涂膜组和CTS单独涂膜组的硬度分别是对照组的1.48 倍和1.14倍，且差异极显著（P＜0.01）。可见，涂膜处理能有效地减缓蓝莓果实贮藏过程中的软化速率，其中复合涂膜处理的效果更明显。类似地在梨[20]、草莓[21]及金桔[22]等果实上也发现CTS 涂膜能够维持果实贮藏期间的硬度。

图1 不同处理对蓝莓果实硬度的影响Fig.1 Effects of different treatments on hardness of blueberry fruits

2.2 不同处理对蓝莓果实含水量的影响

由图2 可知，各组蓝莓果实含水量在整个贮藏期间呈现下降趋势。复合涂膜组果实含水量在贮藏期间高于其它两组处理。在贮藏第49 d，CTS 涂膜组和复合涂膜组果实的含水量分别比对照组高3.2%和3.7%，均与对照果实之间存在显著性差异（P＜0.05）。可见，涂膜处理能有效延缓蓝莓果实含水量的下降，其中复合涂膜组效果最明显，可能是因为CTS 在果实表面形成一层薄膜，减少了水分散失；此外，山竹果皮提取物中总酚、黄酮类物质具有抗氧化活性，有助于维持细胞膜完整性，从而可能也有助于减少水分损失[23]。

图2 不同处理对蓝莓果实含水量的影响Fig.2 Effects of different treatments on water content of blueberry fruits

2.3 不同处理对蓝莓果实呼吸强度的影响

呼吸强度是果实在收获后进行的重要生理活动，可以反应果蔬的衰老程度[24]。如图3 所示，在贮藏前14 d，对照组的呼吸强度显著（P＜0.05）高于其它组，且在第14 d 出现呼吸高峰。CTS 涂膜组和复合涂膜组的呼吸高峰出现时间比对照晚了7 d。可见，涂膜处理能有效抑制蓝莓果实的呼吸强度，推迟蓝莓果实的呼吸高峰出现时间。凡经CTS 涂膜处理的蓝莓果实呼吸强度在整个贮藏期间一直低于其它组，可能是由于CTS 涂膜使蓝莓表面形成低O2高CO2的环境造成的，这与在猕猴桃[25]、及无花果[26]上的研究一致。在第21 d，复合涂膜处理和CTS 单独涂膜处理的果实呼吸峰值分别比对照呼吸峰值低29.8%和13.1%，各处理与对照果实之间均有显著性差异（P＜0.05）。在28～49 d，复合涂膜处理组的呼吸强度显著低于其它组（P＜0.05）。可见，复合涂膜处理对呼吸强度的抑制效果最好。

图3 不同处理对蓝莓果实呼吸强度的影响Fig.3 Effects of different treatments on respiration rate of blueberry fruits

2.4 不同处理对蓝莓果实TSS 含量的影响

TSS 含量的变化反映果实贮藏品质的好坏[27]。如图4，各组蓝莓果实的TSS 含量在贮藏期间均呈先上升后下降的趋势，且复合涂膜处理组显著高于其它处理组（P＜0.05）。在第28 d，复合涂膜组的TSS 含量分别是对照组和CTS 单独涂膜组的1.296倍和1.26 倍，且差异显著（P＜0.05）。凡经CTS 涂膜的果实均保持了较高的TSS 含量，可能是因为CTS 膜对气体有选择通透性，能够抑制呼吸强度，减少了呼吸底物消耗造成的。其中，复合涂膜处理的果实的TSS 含量最高，可能是由于复合涂膜处理的果实呼吸速率最低，因此对呼吸底物消耗也较低，从而使其保持了较高的TSS 含量。

图4 不同处理对蓝莓果实TSS 含量的影响Fig.4 Effects of different treatments on TSS contents of blueberry fruits

2.5 不同处理对蓝莓果实Vc 含量和总酚含量的影响

VC和总酚是果实中的重要营养物质，具有很强的抗氧化性[28-29]。如图5A 所示，在整个贮藏期间，各组处理VC含量均呈下降趋势，复合涂膜组的VC含量一直高于其它组，对照组的VC含量最低。在贮藏第49 d，复合涂膜组的VC含量分别是对照组和CTS 单独涂膜组的1.75 倍和1.09 倍，差异显著（P＜0.05）。如图5B 所示，蓝莓果实贮藏期间的总酚含量呈先上升后下降的趋势，其中复合涂膜组总酚含量增加最快。在第49 d，复合涂膜组蓝莓果实的总酚含量分别是对照组和CTS 单独涂膜组的1.76倍和1.12 倍，差异显著（P＜0.05）。可见，复合涂膜处理能够有效减缓蓝莓果实贮藏期间VC含量和总酚含量的降低，可能是由于CTS 涂膜的蓝莓果实表皮形成薄膜，使其内部形成低O2环境，从而抑制了VC和总酚的氧化分解造成的。在苹果[30-31]和橙[32]果实上的研究发现经CTS 涂膜处理可明显抑制果实VC和总酚含量的降低，与本研究结果一致。

图5 不同处理对蓝莓果实VC 含量和总酚含量的影响Fig.5 Effects of different treatments on the contents of VC and total phenols of blueberry fruits

2.6 不同处理对蓝莓果实MDA 含量的影响

MDA 含量反映果实在贮藏过程中膜脂的过氧化程度[33]。如图6 所示，对照组和涂膜组蓝莓果实的MDA 含量均呈现上升趋势。在整个贮藏期间，对照组果实的MDA 含量均高于涂膜组，可能是由于CTS 中的氨基具有较强的还原性，能够清除机体组织中活性氧自由基，减少氧化反应速率，保持细胞膜的完整性，从而抑制MDA 含量的上升[34]。复合涂膜组果实的MDA 含量在整个贮藏期间最低。在贮藏第49 d，对照组果实的MDA 含量分别比CTS 单独涂膜组和复合涂膜组高17.3%和46.5%，且差异显著（P＜0.05）。由此可见，复合涂膜能有效地减轻蓝莓果实采后成熟衰老过程中细胞膜脂过氧化程度。

图6 不同处理对蓝莓果实MDA 含量的影响Fig.6 Effects of different treatments on MDA contents of blueberry fruits

2.7 不同处理对蓝莓果实DPPH·清除能力和ABTS +·清除能力的影响

抗氧化活性是评价果实采摘后品质的重要指标，果实的抗氧化能力可以反映果实本身对活性氧的清除能力[35]。由图7A 和7B 所示，各组处理的蓝莓果实的DPPH·清除率在贮藏期间呈先上升后下降的趋势，ABTS+·清除率呈现先上升后下降的趋势，且复合涂膜组的DPPH·和ABTS+·清除率一直维持在较高水平。在贮藏在贮藏第49 d，复合涂膜组和CTS 单独涂膜组的DPPH·清除率分别比对照组高8.9%和2.7%，ABTS+·清除率分别比对照组高20.3%和5.6%，各处理均与对照组有显著性差异（P＜0.05）。山竹皮提取物中含有的天然抗氧化物质具有清除DPPH·和ABTS+·的能力，从而使蓝莓果实的抗氧化活性维持在较好的水平[23]。因此，复合涂膜处理能够较好地延缓蓝莓果实采后成熟衰老过程中DPPH·清除能力和ABTS+·清除能力的下降。

图7 不同处理对蓝莓果实DPPH·和ABTS +·清除能力的影响Fig.7 Effects of different treatments on DPPH·and ABTS+·scavenging ability of blueberry fruits

3 结论

本研究结果表明，MPE 复合CTS 涂膜处理能有效延缓蓝莓果实硬度和含水量的下降。在贮藏末期（第49 d），复合涂膜组的硬度和含水量分别比对照组高47.7%和3.7%。复合涂膜处理还能降低蓝莓果实的呼吸强度，推迟其呼吸高峰的出现时间，比对照晚7 d。在贮藏第49 d，复合涂膜较好保持了蓝莓果实TSS 含量，延缓了VC以及总酚含量的下降，分别是对照的1.296 倍，1.75 倍和1.76 倍，同时降低了MDA 含量的积累，提高了其抗氧化能力。上述结果表明，MPE 复合CTS 涂膜处理能有效延缓蓝莓果实的成熟衰老进程，提高其贮藏品质，延长贮藏期。利用CTS-MPE 复合涂膜对蓝莓果实进行保鲜，能够有效维持蓝莓果实贮藏期间的活性成分与抗氧化能力，且安全无毒，是一种绿色安全的蓝莓保鲜方法。然而，由于蓝莓体积较小，在涂膜后晾干过程中应避免涂膜液在果实底部堆积，造成薄膜厚薄不均一，从而影响保鲜效果。在今后的研究中可通过添加蛋白质或多糖类物质来提高CTS 膜的机械性能，同时复配山竹皮提取物对蓝莓果实进行保鲜，以期得到最优的保鲜效果。