鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜对‘黄金’西番莲的保鲜效果

陈洪彬，李书亮，蒋璇靓*，郑金水，陈怀宇，郭凤仙，郑宗平*

1(泉州师范学院 海洋与食品学院，福建 泉州，362000)2(近海资源生物技术福建省高校重点实验室(泉州师范学院)，福建 泉州，362000)3(福建省泉州市农业科学研究所，福建 泉州，362212)

西番莲(PassifloracaeruleaL.)又称百香果、热情果、鸡蛋果等，是原产于巴西的一种热带特色浆果，果实营养价值丰富，富含维生素C、维生素A和天然酚类化合物，且气味芳香，素有“果汁之王”的美誉[1-2]。西番莲在我国福建、海南、云南、广东和广西等地广泛种植；在福建，西番莲被称为“福果”，种植面积超10 000 hm2，产量达18万t，产值突破30亿元，是福建重要的富民产业，助力了福建的乡村振兴工作[3-4]。目前，我国种植的西番莲主要用于鲜销，以‘紫香’和‘黄金’2个品种为主，尤其是‘黄金’西番莲的香气独特(具有芭乐味)且酸甜可口，深受消费者的青睐[4]。西番莲属于典型的呼吸跃变型果实[3,5]，且成熟于高温高湿季节，常温下贮藏极易发生果皮失水、皱缩、腐烂等现象，冷藏又易发生果皮褐变、硬化、不能后熟等冷害症状，导致果实外观品质和风味品质的下降，严重制约鲜食西番莲的销售与推广[5-7]。果皮皱缩、腐烂是采后西番莲果实最主要的品质劣变之一，采用10 g/L魔芋葡甘聚糖[8]、5 g/L壳聚糖[9]或20 g/L海藻酸钠[10]涂膜处理均可以有效减少采后紫果西番莲果实失水，延缓果实皱缩指数和失重率的上升，提升采后西番莲果实的耐贮性和贮藏品质。但单一涂膜的稳定性有待提高且对采后西番莲果实的保鲜效果有限，很有必要进一步研究开发一种稳定性更好的涂膜材料或几种涂膜材料复合来提高成膜的稳定性并延长采后西番莲果实的保鲜期。

鱼皮明胶(fish skin gelatin，FSG)是一种鱼皮胶原的水解产物，被认为是制备可食性食品包装薄膜或涂膜剂最理想的材料之一，常与壳聚糖(chitosan，CTS)等复配来提高膜的机械性能和保水性[11-12]。LI等[12]研究表明，30 g/L鱼皮明胶与20 g/L水溶性壳聚糖、5 g/L橙皮精油等制备的生物复合膜具有较好的体外抗氧化和抗菌性能。NILSUWAN等[13]采用热模压成型法制备的鱼明胶(35 g/L)与表没食子儿茶素没食子酸酯(120 g/L)、聚乳酸(50 g/L)等复合生物膜延缓高脂食品(尤其是油炸鱼皮)在贮藏过程中的油脂氧化。FU等[14]利用鱼鳞明胶(20 g/L)与壳聚糖(10 g/L)、纳米CaCO3(100 g/L)制备的蛋白质-多糖基纳米复合膜具有较好亲水性和抗菌性能，可以提高采后果实的贮藏品质，分别可以延长采后龙眼和香蕉果实的保质期3 d和5 d以上。鱼皮明胶具有很好的表面活性，但稳定性较差，与壳聚糖等多糖复配可以显著增强其稳定性[15]，且有关鱼皮明胶-壳聚糖涂膜处理提高采后西番莲果实贮藏品质的研究鲜见报道。本研究以福建主栽‘黄金’西番莲果实为实验材料，研究鱼皮明胶、壳聚糖、鱼皮明胶-壳聚糖等涂膜处理对采后西番莲果实品质和耐贮性的影响，旨在提高采后西番莲果实的贮藏品质，为延长西番莲果实的贮运保鲜期提高实践指导。

1 材料与方法

1.1 材料及处理

‘黄金’西番莲果实采自福建省南安市溪美镇宣化村缘味家庭农场一管理良好的西番莲果园，当天运回实验室(泉州)。实验所用果实为大小均一(每个果实85 g左右)、色泽及成熟度一致(呈绿黄色，八成熟)的健康果实。鱼皮(有效成分鱼皮明胶)，惠安瑞芳食品有限公司；壳聚糖(分子质量20～30 ku，脱乙酰度≥95%)，上海阿拉丁生物试剂有限公司。

鱼皮明胶溶液制备：取干燥后的马鲛鱼鱼皮(20 g)用0.6 mol/L HCl处理5 min，再用蒸馏水冲洗至中性，之后加入1 L蒸馏水于95 ℃下提取3 h，冷却后离心(7 000 r/min)，上清液即为20 g/L鱼皮明胶溶液。

采后涂膜处理：将经过挑选和清洗后的西番莲果实随机分成4组，分别用蒸馏水、20 g/L鱼皮明胶、10 g/L壳聚糖、20 g/L鱼皮明胶-10 g/L壳聚糖进行涂膜处理(浸泡5 min)，晾干后用聚乙烯薄膜袋(38 cm×30 cm×0.015 mm)分装，每个处理20袋(每袋10个果实)，置于(25±1) ℃、85%相对湿度下贮藏15 d。每3 d 随机取3袋(30个果实)用于评价果实商品率，之后用于测定相关贮藏生理和品质指标。贮藏期间，另取3袋(30个果实)用于定期测定西番莲果实失重率。

1.2 仪器与设备

ZRX-260低温人工气候箱，宁波赛福实验仪器有限公司；F-950便携式乙烯/O2/CO2分析仪，美国Felix公司；CR400色差仪，日本柯尼卡公司；M200 Pro Infinite酶标仪，瑞士帝肯公司；PAL-1数显糖度计，日本爱拓公司；S230电导率仪、ET18全自动电位滴定仪，上海梅特勒公司；5430R高速冷冻离心机，德国艾本德公司等。

1.3 实验方法

1.3.1 果实商品率和失重率测定

(1)商品率：参考陈洪彬等[4]的方法，随机取30个果实观察统计贮藏期间的腐烂情况，按公式(1)进行计算果实商品率：

(1)

(2)失重率：参考陈洪彬等[4]的方法，测定采后处理当天某一袋果实质量M0，同一袋果实每3 d的质量Mt，按公式(2)进行计算果实失重率：

(2)

1.3.2 果实呼吸速率和乙烯释放速率测定

参考陈洪彬等[16]的方法，随机取10个西番莲果实，用F-950便携式乙烯/O2/CO2分析仪测定果实呼吸速率和乙烯释放速率，单位分别以mg CO2/(kg·h)和μL/(kg·h)表示。

1.3.3 果实表面色调角

参考陈洪彬等[4]的方法，随机取10个西番莲果实，用CR400色差仪测定每个果实赤道线上相对4个部位的果实表面色调角h°。

1.3.4 果实细胞膜透性和丙二醛含量

(1)细胞膜透性：参考郭欣等[9]和曹建康等[17]方法，随机选10个西番莲果实，取赤道面果皮圆柱(直径5 mm)20个，加25 mL蒸馏水后静置1 h，测定其电导率(C1)。将其煮沸30 min后补充蒸馏水至25 mL，测定其电导率(C2)，按公式(3)计算果实细胞膜透性:

(3)

(2)丙二醛：参考曹建康等[17]的方法，随机选10个西番莲果实，取其混合果汁2.0 g，加入预冷的三氯乙酸(100 g/L，内含5 mmol/L EDTA-Na2)研磨，离心、定容。取1 mL提取液，加入1 mL硫代巴比妥酸(6.7 g/L)，沸水浴20 min，冷却后离心取上清液测定其在450、532、600 nm处的OD值，以100g/L三氯乙酸为对照，结果以μmol/g表示。

1.3.5 果实营养品质指标测定

参考陈洪彬等[4]和曹建康等[17]的方法进行测定。随机选10个西番莲果实，取其果汁混匀，用PAL-1数显糖度计测定西番莲果实的可溶性固形物含量，用ET18全自动电位滴定仪测定西番莲果实的可溶性滴定酸含量，结果均以%表示；维生素C含量采用红菲罗啉比色法测定，结果以mg/kg表示，总糖含量采用苯酚硫酸法，结果以%表示。

1.4 数据处理

以上各指标的测定均重复3次。采用Excel 2016对实验数据进行整理和作图，并利用SPSS 22.0进行数据显著性分析。

2 结果与分析

2.1 涂膜处理对采后西番莲果实商品率和失重率的影响

商品率是评价果实采后贮藏效果的一个重要指标。由图1-A可知，随着贮藏时间的延长，‘黄金’西番莲果实的商品率在贮藏9 d后开始下降，涂膜处理可以降低果实商品率的下降速率，但不同涂膜处理组的果实商品率下降幅度不同。至贮藏末期(贮藏第15天)，对照、鱼皮明胶、壳聚糖和鱼皮明胶-壳聚糖处理的果实商品率分别为45.00%、81.67%、78.33%和93.33%。统计分析表明，在贮藏第9天时，鱼皮明胶-壳聚糖处理组的果实商品率显著(P<0.05)高于对照组，在贮藏12～15 d时，鱼皮明胶-壳聚糖处理组的果实商品率均极显著(P<0.01)高于对照组、鱼皮明胶处理组、壳聚糖处理组。

失重率是反映果实采后贮藏期间有机物消耗率的一个重要指标。由图1-B可知，随着贮藏时间的延长，‘黄金’西番莲果实的失重率逐渐增加，涂膜处理在一定程度上降低了西番莲果实贮藏期间的蒸腾作用，减少了果实水分的损耗，不同涂膜处理的果实水分损耗程度不同。与对照果实相比，在贮藏同一时间点，不同涂膜处理的果实失重率均较低，以鱼皮明胶-壳聚糖处理的最低。至贮藏末期，对照、鱼皮明胶、壳聚糖和鱼皮明胶-壳聚糖处理的果实失重率分别为4.71%、3.56%、3.79%和3.15%。统计分析表明，在贮藏第9天时，鱼皮明胶-壳聚糖处理组的果实失重率显著(P<0.05)低于对照；在贮藏第12天时，鱼皮明胶-壳聚糖处理组的果实失重率极显著(P<0.01)低于对照组，显著(P<0.05)低于壳聚糖处理组；在贮藏第15天时，鱼皮明胶-壳聚糖处理组的果实失重率均极显著(P<0.01)低于对照组和壳聚糖处理组，显著(P<0.05)低于鱼皮明胶处理组。

A-商品率；B-失重率

上述结果表明，涂膜处理能够降低采后西番莲果实水分的蒸腾损失，抑制果实病害的发生，减缓果实商品率的下降速率和失重率的上升速率，各处理的效果排序为鱼皮明胶-壳聚糖>鱼皮明胶>壳聚糖。

2.2 涂膜处理对采后西番莲果实外观和表面色调角的影响

果实外观色泽的变化是衡量果实成熟衰老的重要指标之一。如图2-A所示，随着贮藏时间的延长，对照‘黄金’西番莲果实在贮藏第3天时开始由绿黄色逐渐转为黄色，在第9天时果实开始出现腐烂。与对照相比，鱼皮明胶、壳聚糖等涂膜处理均推迟了‘黄金’西番莲果实果皮的转黄，在第9天时，各涂膜处理组的西番莲果实才全部转为黄色。同时，鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜处理组的西番莲果实在贮藏第15天时保持较好的果实外观。

如图2-B所示，随着贮藏时间的延长，‘黄金’西番莲果实表面色调角h°值呈逐渐下降的趋势，果皮颜色由绿黄色逐渐转为黄色，不同涂膜处理组的果实h°值下降趋势与对照类似，但下降幅度不同，以鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜处理的果实保持较高的h°值。如在贮藏第9天时，对照、鱼皮明胶、壳聚糖和鱼皮明胶-壳聚糖处理的西番莲果实h°值分别较采收当天下降了17.93%、13.12%、16.65%和11.34%。统计分析表明，在贮藏6～9 d内，鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜处理的西番莲果实h°值极显著(P<0.01)高于对照组；在贮藏第9天时，鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜处理的西番莲果实h°值显著(P<0.05)高于壳聚糖处理组。

A-果实外观；B-色调角

上述结果表明，不同涂膜处理均可以有效抑制采后‘黄金’西番莲果实果皮由绿色向黄色转变的进程，较好地维持‘黄金’西番莲果实的外观品质，各处理的效果排序为鱼皮明胶-壳聚糖>鱼皮明胶>壳聚糖。

2.3 涂膜处理对采后西番莲果实呼吸强度和乙烯释放速率的影响

如图3-A所示，随着贮藏时间的延长，‘黄金’西番莲果实呼吸速率呈先上升后下降的趋势。不同涂膜处理组的西番莲果实呼吸速率不同，但变化趋势与对照类似。对照组和鱼皮明胶处理组的果实呼吸速率均在贮藏第6天时达到高峰值，但鱼皮明胶处理组的呼吸高峰值低于对照。与对照西番莲果实相比，壳聚糖、鱼皮明胶-壳聚糖处理均使西番莲果实呼吸高峰推迟3 d且呼吸高峰值均低于对照组。统计分析表明，在贮藏第6天时，鱼皮明胶-壳聚糖处理组的果实呼吸速率极显著(P<0.01)低于同期对照。

如图3-B所示，随着贮藏时间的延长，‘黄金’西番莲果实乙烯释放速率呈先上升后下降的趋势。不同涂膜处理组的西番莲果实乙烯释放速率不同，但变化趋势与对照类似。对照和鱼皮明胶处理组的果实乙烯释放速率均在贮藏第6天时达到高峰值，但鱼皮明胶处理组的乙烯释放速率高峰值低于对照。与对照西番莲果实相比，壳聚糖、鱼皮明胶-壳聚糖处理均使西番莲果实乙烯释放速率高峰推迟3 d且乙烯释放速率高峰值均低于对照组。统计分析表明，在贮藏第6天时，鱼皮明胶-壳聚糖处理组的果实乙烯释放速率极显著(P<0.01)低于同期对照，均显著(P<0.05)低于同期鱼皮明胶处理组和壳聚糖处理组。

A-呼吸强度；B-乙烯释放速率

上述结果表明，不同涂膜处理均能够降低采后西番莲果实呼吸速率和乙烯释放速率，延缓果实的新陈代谢，各处理的效果排序为鱼皮明胶-壳聚糖>壳聚糖>鱼皮明胶；鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜处理不仅降低了采后西番莲果实呼吸速率和乙烯释放速率，还推迟了果实呼吸速率和乙烯释放速率高峰值推迟3 d出现。

2.4 涂膜处理对采后西番莲果实细胞膜透性和丙二醛含量的影响

如图4-A所示，采后‘黄金’西番莲果实的细胞膜透性随贮藏时间的延长而逐渐上升。不同涂膜处理组的果实细胞膜透性不同，但变化趋势与对照类似且数值均低于同期对照组。统计分析表明，在贮藏第6天时，鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜组的果实细胞膜透性显著(P<0.05)低于对照，在贮藏9～15 d内，鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜组的果实细胞膜透性极显著(P<0.01)低于对照，不同涂膜处理间的果实细胞膜透性的差异不显著(P>0.05)。

如图4-B所示，采后‘黄金’西番莲果实的丙二醛含量在贮藏0～9 d内缓慢上升，之后快速上升。不同涂膜处理组的果实丙二醛含量不同，但变化趋势与对照类似且数值均低于同期对照组。与对照组相比，鱼皮明胶、壳聚糖和鱼皮明胶-壳聚糖处理组在贮藏末期的果实丙二醛含量分别比对照低16.65%、12.98%和29.65%。统计分析表明，在贮藏6～15 d内，鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜处理组的西番莲果实丙二醛含量分别极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)低于对照组和壳聚糖处理组，其中与壳聚糖处理在贮藏12～15 d内还达到极显著水平(P<0.01)；在贮藏第15天时，鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜处理组的果实丙二醛含量显著(P<0.05)低于鱼皮明胶处理组。

A-细胞膜透性；B-丙二醛含量

上述结果表明，不同涂膜处理均可以抑制采后西番莲果实细胞膜透性和丙二醛含量的增加，减轻采后西番莲果实膜脂过氧化作用，延缓其衰老进程，以鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜处理组的效果最优，鱼皮明胶处理组次之。

2.5 涂膜处理对采后西番莲果实营养品质的影响

可溶性固形物、可滴定酸、维生素C和总糖是果实重要的营养品质指标，不同涂膜处理对采后‘黄金’西番莲果实营养品质的影响见图5。由图5-A可知，随着贮藏时间的延长，西番莲果实的可溶性固形物含量呈逐渐下降趋势。不同涂膜处理的果实可溶性固形物含量下降速率不同，以鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜组保持较低的果实可溶性固形物下降速率。在贮藏第9天时，对照、鱼皮明胶、壳聚糖和鱼皮明胶-壳聚糖处理的西番莲果实可溶性固形物含量分别较采收当天下降了21.98%、16.02%、16.47%和13.62%。统计分析表明，鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜的西番莲果实可溶性固形物含量在整个贮藏期间均显著(P<0.05)高于对照组，且在贮藏6～9 d内二者的差异极显著(P<0.01)，在贮藏12～15 d内显著(P<0.05)高于壳聚糖涂膜组。

由图5-B可知，随着贮藏时间的延长，‘黄金’西番莲果实的可滴定酸含量在0～6 d内缓慢下降，6～9 d内快速下降，之后下降幅度变化不大。不同涂膜处理的果实可滴定酸含量下降趋势与对照类似但下降速率不同，以鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜处理保持较高的果实可滴定酸含量。至贮藏第9天时，与采收当天相比，对照、鱼皮明胶、壳聚糖和鱼皮明胶-壳聚糖处理的西番莲果实可滴定酸含量分别下降了29.61%、25.38%、27.60%和22.09%。统计分析表明，鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜的西番莲果实可滴定酸含量在整个贮藏期间均显著(P<0.05)高于对照组，在贮藏9～15 d内显著(P<0.05)高于壳聚糖涂膜组，且在贮藏第9天时与二者差异均达到极显著水平(P<0.01)。

由图5-C可知，‘黄金’西番莲果实维生素C含量随贮藏时间的延长而逐渐下降。因涂膜处理方式不同，处理组果实的维生素C含量下降幅度不同，以鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜处理保持较低的维生素C下降速率。统计分析表明，鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜的西番莲果实维生素C含量在贮藏9～15 d内显著(P<0.05)高于对照组，在贮藏第9天时显著(P<0.05)高于壳聚糖涂膜组。

由图5-D可知，随着贮藏时间的延长，‘黄金’西番莲果实总糖含量呈逐渐下降的趋势。不同涂膜处理均在一定程度上延缓了采后西番莲果实总糖的下降，以鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜处理组效果最优。统计分析表明，鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜的西番莲果实总糖含量在贮藏9～15 d内显著(P<0.05)高于对照组，在贮藏第15天时显著(P<0.05)高于壳聚糖处理组。

A-可溶性固形物；B-可滴定酸；C-维生素C；D-总糖

上述结果表明，不同涂膜处理均可保持采后‘黄金’西番莲果实较高的可溶性固形物、可滴定酸、维生素C和总糖等营养物质的含量，以鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜组效果最优，鱼皮明胶涂膜组次之。

3 结论与讨论

目前，可食性涂膜已经被广泛应用于提高采后果实的品质和保质期[18]。壳聚糖与肽类复合涂膜表现出较强的抗真菌活性，可以抑制杧果炭疽病菌、可可毛色二孢菌丝的生长，减少采后杧果炭疽病的发生[19]。明胶因其成膜性能及对氧气、二氧化碳和脂质的阻隔性能出众，在可食性包装膜的生产中广泛应用[20]。鱼皮明胶与壳聚糖复配可以提高明胶的成膜性和抗菌性，使其在果实表面形成一层阻隔膜来抑制果实的呼吸作用和蒸腾作用，同时壳聚糖还可以直接作为抑菌剂来减少果实病原菌的进一步侵染，膜的抗菌性显著增强[21-22]。本研究结果发现，鱼皮明胶处理可以在一定程度上抑制采后西番莲果实的腐烂，延长其贮藏期。同时，复配上壳聚糖，可以有效保持采后西番莲果实较好的营养品质和耐贮性。

果实采后贮藏品质与其贮藏期间的失重率、呼吸速率和乙烯释放速率的变化有关。同时，果实细胞质膜稳定性的变化是对其衰老反应最敏感的生理过程之一，表现为细胞膜透性的增加[10]。本研究结果表明，鱼皮明胶、壳聚糖和鱼皮明胶-壳聚糖涂膜处理均有效抑制采后‘黄金’西番莲果实的呼吸速率和乙烯释放速率，延缓西番莲果皮细胞膜透性的增加，降低了细胞膜膜脂过氧化产物丙二醛的积累，维持西番莲果实较好的细胞膜结构和功能的完整性，从而推迟果实的衰老进程并提高其耐贮性，以鱼皮明胶-壳聚糖涂膜处理的效果最佳。这与HONG等[22]采用20 g/L壳聚糖和郭欣等[9]采用5 g/L壳聚糖在番石榴、西番莲果实上的研究结果类似。

果实的外观色泽品质和内在营养品质与其商品价值密切相关，如果实色调角h°值下降与其外观颜色转变、新鲜程度有关，而糖、酸及维生素C等营养物质因呼吸作用而不断消耗，进而影响果实的风味，加速了果实衰老进程[23]。本研究发现，西番莲果实的可溶性固形物、可滴定酸、维生素C和总糖等营养物质含量和果皮色调角h°值随贮藏时间的延长而不断下降，而鱼皮明胶、壳聚糖和鱼皮明胶-壳聚糖涂膜处理抑制了这些营养品质成分和色泽品质的下降，以鱼皮明胶-壳聚糖涂膜处理保持最佳的采后西番莲果实贮藏品质。

此外，采后西番莲果实的水分含量随果实蒸腾作用和呼吸作用而逐渐减少，导致果实失重率增加和商品率下降。本研究结果表明，涂膜处理(尤其是鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜组)能够有效减缓采后‘黄金’西番莲果实商品率的下降速率和失重率的上升速率，与郭欣等[8-9]采用10 g/L魔芋葡甘聚糖、5 g/L壳聚糖和帅良等[10]采用20 g/L海藻酸钠在紫果西番莲上的研究结果类似。这可能是鱼皮明胶-壳聚糖涂膜处理后在西番莲果实表面形成一层阻隔膜，抑制了果实的水分的蒸发有关。

综上所述，不同涂膜处理均在一定程度上缓解了采后西番莲果实贮藏期间的失水程度，并抑制果实的呼吸作用，维持果实较好的品质，延缓果实衰老进程，以鱼皮明胶-壳聚糖复合涂膜处理的效果最优。因此认为，20 g/L鱼皮明胶和10 g/L壳聚糖复合涂膜可以作为改善采后西番莲果实贮藏品质并增强其耐贮性的一种新的处理方式。