可食性复合膜在鲜切苹果块保鲜中的应用研究

潘旭琳，张春芝，胡亚光

（黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江 大庆 163319）

可食性包装膜（Edible Packaging Films，EPF）即以可食性物质为材料，添加成膜剂、增塑剂形成的可食性食品包装膜[1-2]。该材料具有安全、环保、低碳、可降解、节约、方便等众多优点，是实现绿色包装的首选材料。水果是生活必需的食品，现代人生活节奏加快，超市、餐厅、宴会或者公司的茶水间经常会有削切好的水果块供人们食用，但很多水果会因为氧化而变色，也因为裸露在空气中失水变软和加快腐败。国内外相关人员使用各种基材在可食性包装膜和利用涂膜技术保鲜等领域进行了很多相关研究[3-10]。涂膜是可食性食品包装的其中一种实现方式，即利用可食用材料涂于表面，成膜剂可以作为抗氧化剂、褐变抑制剂等。涂膜处理可以减少水分蒸腾，抑制呼吸，降低生理生化反应速度，防止化学保鲜剂在食物上的残留，延缓鲜切水果块的变质、变色，抑制微生物生长，延长保鲜期[11]。通过对香蕉、苹果、梨、水蜜桃等多种水果或果块以及黄瓜进行涂膜，研究涂膜对果蔬的失重率、腐烂率、VC、褐变、感官品质以及生理指标的影响，发现涂膜保鲜技术能有效延长货架期[12-15]。保鲜剂涂膜技术除了可以应用在水果、蔬菜保鲜领域，还可以应用于肉品、水产品等多个领域的食品保鲜[16-22]。目前，可用于涂膜保鲜的保鲜剂繁多。本研究通过对涂膜后的鲜切苹果块定期进行硬度、失重率的测定以及感官评定，探究由多种保鲜剂制备的复合涂膜液对鲜切苹果块的保鲜效果。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

富士苹果，市售。

羧甲基纤维素钠（CMC）、柠檬酸，河南万邦化工科技有限公司；氯化钙、山梨酸钾，河南万邦实业有限公司；甘油，郑州市食代添骄化工产品有限公司；抗坏血酸，石药集团维生药业（石家庄）有限公司，均为食品级。

1.1.2 仪器与设备

DR-1 硬度计，北京富瑞恒创科技有限公司；DK-98-ⅡA 恒温水浴锅，天津市泰斯特仪器有限公司；JA2003N 电子分析天平，上海箐海仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

苹果→清洗→去皮、去核→切块→浸膜处理→沥干→贮藏

1.2.2 操作要点

挑选新鲜、无损伤、无斑点、大小均匀、成熟程度相似的富士苹果，用自来水流动冲洗1 min，再用蒸馏水清洗1 遍，去皮，切成边长为3 cm 的小块，每组30块，在涂膜液中浸泡10 min，捞出沥干，装入自封袋（未封口），于冰箱（3±1）℃中保鲜贮藏。

1.2.3 试验方案设计

1.2.3.1 单因素试验设计

通过单因素试验，分别研究羧甲基纤维素钠、柠檬酸、氯化钙、山梨酸钾添加量（均为质量分数）对鲜切苹果块的硬度、失重率及感官品质的影响。具体方案如下：在500 mL 蒸馏水中，固定甘油3.0%（体积分数）、抗坏血酸2.0%（质量分数），分别考察羧甲基纤维素钠添加量（2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%）、柠檬酸添加量（0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%）、氯化钙添加量（0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%）和山梨酸钾添加量（0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%）制得的可食性膜对鲜切苹果块保鲜效果的影响。

每组对30 个苹果块进行硬度和失重率的测定，同时于贮藏50 h 对苹果片的色泽、组织结构、口感、风味进行评定。

1.2.3.2 正交试验设计

以硬度为主要考察指标，采用L9(34)正交试验进行可食性复合膜配方优化，通过极差分析和方差分析确定最优配方。正交试验因素水平见表1。

表1 正交试验因素水平表Table 1 Factors and levels of the orthogonal experiment 单位：%

1.2.4 测定项目与方法

1.2.4.1 硬度

使用硬度计进行测定。

1.2.4.2 失重率

每10 h 对样品进行称量，计算失重率，经5 次检测后停止检测。

1.2.4.3 感官评定

由10 名专业人员组成感官评定小组，分别从苹果块（货架50 h）的色泽、组织结构、口感和风味4 方面进行感官评定，满分为100 分，结果取平均值。感官评定标准见表2。

表2 苹果块感官评定标准Table 2 Sensory evaluation standards of apple cubes

1.2.5 数据处理

采用Excel 2010 制作数据线图，SPSS 20 进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果与分析

2.1.1 羧甲基纤维素钠添加量的筛选

由图1 可以看出，不同羧甲基纤维素钠添加量制得的可食性膜对鲜切苹果块硬度的影响顺序为3.0%羧甲基纤维素钠＜3.5%羧甲基纤维素钠＜4.0%羧甲基纤维素钠＜2.5%羧甲基纤维素钠≈2.0%羧甲基纤维素钠。使用含2.0%、2.5%羧甲基纤维素钠的可食性膜涂膜的硬度下降较快，这可能因为添加量低时，膜的流动性好，在苹果块表面成膜不均匀，成膜性不好；当羧甲基纤维素钠添加量为3.5%、4.0%时，膜液浓度高，黏度大，流动性不好，组织相互牵连，成膜不均匀，使得苹果块硬度也明显下降；使用3.0%羧甲基纤维素钠制得的可食性膜对鲜切苹果块的硬度保持效果最佳。

图1 羧甲基纤维素钠添加量对苹果块硬度的影响Fig.1 Effects of sodium carboxymethyl cellulose addition on hardness of apple cubes

由图2 可以看出，随着货架时间的延长，苹果块的失重率不断上升。其中：使用含2.5%羧甲基纤维素钠的涂膜液进行涂膜的苹果块失重率最低；使用含3.0%羧甲基纤维素钠涂膜液组的失重率略高于含2.5%羧甲基纤维素钠组；3.5%、4.0%羧甲基纤维素钠的涂膜液成膜性不均匀，膜易断裂，使得苹果块水分流失快，失重率高。

图2 羧甲基纤维素钠添加量对苹果块失重率的影响Fig.2 Effects of sodium carboxymethyl cellulose addition on weight loss rate of apple cubes

由图3 可知，使用含3.0%羧甲基纤维素钠的涂膜液进行涂膜的苹果块的感官评分最高，此时苹果块颜色新鲜，无褐变，略软，果味香甜。其他组出现了苹果块色泽变暗、表面无光泽，个别果块局部出现斑点的现象。综合硬度、失重率和感官评分，确定使用3.0%羧甲基纤维素钠涂膜液对苹果块进行保鲜较为适宜。

图3 羧甲基纤维素钠添加量对苹果块感官评分的影响Fig.3 Effects of sodium carboxymethyl cellulose addition on sensory score of apple cubes

2.1.2 柠檬酸添加量的筛选

由图4 可以看出，不同柠檬酸添加量制得的可食性膜对鲜切苹果块硬度的影响顺序为0.7%柠檬酸＜0.6%柠檬酸＜0.5%柠檬酸＜0.8%柠檬酸＜0.9%柠檬酸，使用0.8%、0.9%柠檬酸涂膜液组的硬度下降较快，这可能因为随着柠檬酸添加量的增大，与羧甲基纤维素钠和甘油的交联程度增强，膜分散不均，膜性能变差，导致苹果块硬度降低。

图4 柠檬酸添加量对苹果块硬度的影响Fig.4 Effects of citric acid addition on hardness of apple cubes

由图5 可以看出，货架期间，苹果块的失重率均在上升。整个货架期间，失重率大小顺序为0.6%柠檬酸＜0.7%柠檬酸＜0.5%柠檬酸＜0.8%柠檬酸＜0.9%柠檬酸，这可能因为随着柠檬酸添加量的增大，与羧甲基纤维素钠和甘油的交联程度增强，膜分散不均，苹果块在膜薄弱处或缺失处的水分流失加快。

图5 柠檬酸添加量对苹果块失重率的影响Fig.5 Effects of citric acid addition on weight loss rate of apple cubes

根据感官评定结果（图6）可知，当柠檬酸添加量为0.6%时的感官评分最高，但与添加量0.7%组的相差不大，此时苹果块颜色新鲜，光泽略暗，无褐变，清脆可口，其他柠檬酸添加量组的苹果块不同程度的出现色泽暗晦、局部斑点的现象。

图6 柠檬酸添加量对苹果块感官评分的影响Fig.6 Effects of citric acid addition on sensory score of apple cubes

综合硬度、失重率和感官评定，考虑柠檬酸抗褐变的作用，确定使用0.7%柠檬酸添加量对苹果块进行保鲜较为适宜。

2.1.3 氯化钙添加量的筛选

由图7 可以看出，不同氯化钙添加量制得的可食性膜对鲜切苹果硬度的影响顺序为0.25%氯化钙＜0.20%氯化钙＜0.30%氯化钙＜0.35%氯化钙＜0.40%氯化钙，0.25%氯化钙组硬度值最大，但与0.20%、0.30%氯化钙组差异不大，0.35%和0.40%氯化钙组硬度值较低，这可能因为氯化钙添加量过高使膜组织遭到破坏，加快了苹果块硬度的下降。

图7 氯化钙添加量对苹果块硬度的影响Fig.7 Effects of calcium chloride addition on hardness of apple cubes

由图8 可以看出，货架期间，苹果块的失重率均在不断上升。整体上看，按照失重率高低排序为0.25%氯化钙＜0.30%氯化钙＜0.20%氯化钙＜0.35%氯化钙＜0.40%氯化钙。当氯化钙添加量较低时，能起到一定的保水作用；但随着氯化钙添加量的增加，保水效果反而下降，这可能是因为高浓度氯化钙不能形成致密的保护膜，水分流失的速度变快，失重率随时间显著上升。

图8 氯化钙添加量对苹果块失重率的影响Fig.8 Effects of calcium chloride addition on weight loss rate of apple cubes

图9 氯化钙添加量对苹果块感官评分的影响Fig.9 Effects of calcium chloride addition on sensory score of apple cubes

根据感官评定结果（图8）可以看出，当氯化钙添加量为0.30%时的感官评分最高，此时苹果块颜色新鲜，光泽略暗，无褐变，添加量为0.35%和0.40%时，感官评分下降较快，苹果块均出现不同程度的褐变、明显变软等现象。

综合硬度、失重率和感官评分，确定使用0.30%柠檬酸对苹果块进行保鲜较为适宜。

2.1.4 山梨酸钾添加量的筛选

由图10 可以看出，不同山梨酸钾添加量制得的可食性膜对鲜切苹果硬度的影响顺序为0.5%山梨酸钾＜0.4%山梨酸钾＜0.6%山梨酸钾＜0.7%山梨酸钾＜0.8%山梨酸钾。山梨酸钾添加量过高并不能起到良好的防腐保鲜作用，它会破坏膜结构，因此苹果块硬度的下降变大。

图10 山梨酸钾添加量对苹果块硬度的影响Fig.10 Effects of sorbic acid addition on hardness of apple cubes

由图11 可以看出，货架期间，苹果块的失重率均在不断上升。根据失重率数值从小到大排序为0.4%山梨酸钾＜0.5%山梨酸钾＜0.6%山梨酸钾＜0.7%山梨酸钾＜0.8%山梨酸钾，这可能是因为山梨酸钾添加量过多会导致苹果中水分流失，因而失重率迅速上升。

图11 山梨酸钾添加量对苹果块失重率的影响Fig.11 Effects of sorbic acid addition on weight loss rate of apple cubes

根据感官评定（图12）结果可以看出，当山梨酸钾添加量为0.5%、0.6%时，苹果块的感官评分处于较高水平，此时苹果块颜色新鲜，光泽略暗，无褐变，清脆可口，使用添加量高于0.6%的山梨酸钾处理苹果块时发现苹果块色泽微暗，表面无光泽，而且苹果香味较淡。

图12 山梨酸添加量对苹果块感官评分的影响Fig.12 Effects of sorbic acid addition on sensory score of apple cubes

综合硬度、失重率和感官评分，确定使用0.5%山梨酸钾对苹果块进行保鲜较为适宜。

2.2 正交试验结果与分析

以硬度为主要评价指标进行可食性复合膜配方优化，采用L9(34)进行正交试验设计，50 h 后测定苹果块的硬度，每组重复3 次，结果取平均值。由表3 可以看出，通过极差分析，各因素对苹果块硬度影响的主次顺序为：B（柠檬酸添加量）＞C（氯化钙添加量）＞A（羧甲基纤维素钠添加量）＞D（山梨酸钾添加量），理论最佳配方组合为A2B1C1D2，即羧甲基纤维素钠添加量3.0%，柠檬酸添加量0.6%，氯化钙添加量0.25%，山梨酸钾添加量0.5%。

表3 正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiment

通过SPSS 20 软件进行方差分析，结果见表4。通过F 值大小确定各因素对苹果块硬度影响的主次顺序，结果与极差分析一致，且各因素对苹果块硬度的影响均极显著（P＜0.01）。

表4 正交试验方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiment

2.3 验证试验结果

由表5 可以看出，按照最佳方案对涂膜处理50 h后的鲜切苹果块硬度进行测定，得到其平均硬度为5.6 kg·cm-2，失重率为58%，感官评分为90 分。虽然苹果块的硬度比新鲜果块有所下降，有一定失重，果块略变软，苹果香甜气味并未减弱，但由于失水，苹果块的甜度反而增加，而且苹果块表面无褐变，色泽略变暗，光泽水润略下降，无异味。

表5 验证试验结果Table 5 Validation experiment

3 结论

本文使用的可食性复合膜膜液为乳白色，质地均匀、黏稠，无沉淀物。各因素对鲜切苹果块品质影响的顺序为柠檬酸＞氯化钙＞羧甲基纤维素钠＞山梨酸钾。复合膜用于鲜切苹果块保鲜的最佳配方为：羧甲基纤维素钠3.0%，柠檬酸0.6%，氯化钙0.25%，山梨酸钾0.5%。涂膜后苹果块在50 h 内能够获得无褐变、无斑点、无腐烂、无异味的鲜切苹果块，硬度均值为5.6 kg·cm-2。可食性涂膜可以有效延长鲜切苹果块的货率时间，且保持较好状态，下一步可推广应用于各种鲜切水果、蔬菜的保鲜。