壳聚糖复合涂膜处理对鲜切库尔勒梨生理生化品质的影响

胡诗瑶，王艳颖，李嘉骏，王竣扬，陆子琪，甘淼凤

（大连民族大学生命科学学院，辽宁大连 116600）

鲜切果蔬（Fresh-cust fruits and vegetables）也称作切割果蔬或半加工果蔬，鲜切果蔬是以新鲜果蔬为原料，经清洗、去皮、修整、包装等过程处理后成为果蔬制品，是生食果蔬的一种产品形式。随着生活节奏的加快和中央厨房产业的蓬勃发展，人们对鲜切果蔬的需求也日益增长[1-2]。但果蔬经过鲜切加工后，会受到机械损伤，果蔬细胞组织结构易遭到破坏，可能会导致鲜切果蔬水分流失、褐变、软化、微生物污染等，加速鲜切果蔬的衰老，影响其品质和货架期。因此，探索鲜切果蔬高效健康的保鲜技术十分重要。

生物保鲜法作为发展势头良好的保鲜方法[3]，绿色环保、无毒无味，更加符合绿色可持续发展的需要。壳聚糖是良好的生物保鲜剂，是自然界中存在的第二大碱性生物多糖，可在食品表面形成一层防水膜，有效隔绝氧气，具有高透性、抑菌性、生物相容性和生物可降解性[4-5]。研究发现，单一的壳聚糖涂膜的保鲜效果较弱，但是和其他保鲜剂复合使用，可以提高保鲜效果和抗菌性，保鲜效率更高[6-7]。

库尔勒梨是我国优良的梨品种之一，主产于新疆库尔勒市。库尔勒梨果实大小适中，果肉白色，汁多细嫩，口感极佳。由于品质较优，是目前国内外市场最受欢迎的梨品种之一[8]。为提高鲜切库尔勒梨的贮藏品质，满足市场需要，研究了以壳聚糖为主要成分，辅助成分为1%的抗坏血酸和0.8%的氯化钙的壳聚糖复合涂膜对鲜切库尔勒梨的生理生化品质的影响。旨在选出安全高效的、最适宜浓度的壳聚糖复合涂膜溶液，以延长鲜切库尔勒梨的贮藏期和货架期。

1 材料与方法

1.1 试验材料

在大连新玛特超市采购色泽一致、大小均匀适宜、新鲜、无病虫害、无机械损伤的库尔勒梨作为试验材料，将库尔勒梨去皮、做成1cm3的鲜切库尔勒梨小方块。壳聚糖、抗坏血酸、氯化钙、邻苯二酚、硫代巴比妥酸、三氯乙酸、愈创木酚、过氧化氢、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、聚乙烯吡咯烷酮、硫酸、蒽酮、盐酸、甲醇均为分析纯纯度。

1.2 实验仪器与设备

TGL-16 台式高速冷冻离心机，长沙湘仪离心机仪器有限公司；UV-6100 双光束紫外可见分光光度计，上海美普达仪器有限公司；UV-1600 型紫外可见分光光度计，上海美普达仪器有限公司；AD200L-P 实验室分散匀质机，上海昂尼仪器仪表有限公司；SHZ-D(III)型循环水式真空泵，果实硬度计（510-5FHR-5 型，日本），手持糖度仪（日本A Tago），电热恒温水浴锅（DK-S26 型，上海精宏实验设备有限公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计。试验共设4 个处理，处理①：0.3%壳聚糖+0.8%CaCl2+1.0%抗坏血酸；处理②：0.6%壳聚糖+0.8%CaCl2+1.0%抗坏血酸；处理③：1.0%壳聚糖+0.8%CaCl2+1.0%抗坏血酸；对照：蒸馏水。将库尔勒梨块浸泡在复合溶液或蒸馏水中5min 后取出，整齐地摆放在沥干水并消毒的保鲜盒内，用保鲜膜盖住，在常温下储存，每天测定鲜切库尔勒梨的各项指标，重复3次。

1.4 测定方法

总糖含量的测定：参照王宪泽[9]主编的《生物化学实验技术原理和方法》，采用蒽酮比色法。可溶性固形物的测定：各组取5g 果肉充分研磨，用手持糖度仪进行测量。硬度的测定：使用FHM-1 型果实硬度计测定。将探头从鲜切库尔勒梨的几何中心上方1cm 扎进内部5mm。多酚含量的测定：参照Pirie 等[10]的方法并改进。PPO 活性的测定：参照Galeazzi 等[11]的方法并改进。POD 活性的测定：采用Putter 等[12]的方法并改进。MDA 含量的测定：参照李合生[13]主编的《植物生理生化实验原理和技术》进行测定。

2 结果与分析

2.1 壳聚糖复合涂膜对鲜切库尔勒梨总糖含量的影响

总糖含量是衡量果蔬品质的重要参数。由图1 可以看出，在贮藏期间鲜切库尔勒梨总糖含量先上升后下降。原因可能是在机械切割后细胞膜结构破坏，导致鲜切库尔勒梨的细胞生理活动加剧，呼吸速率增强、淀粉转化为糖提供能量，所以前期总糖含量升高；而贮藏的第2d 开始，组织不断消耗有机物使其衰老，体内营养也逐渐消耗，总糖含量逐渐下降。但在壳聚糖复合涂膜处理下，总糖含量下降得较为缓慢，尤其是0.6%的壳聚糖处理，其总糖含量在贮藏期间始终最高，有效地延缓了总糖含量的下降，抑制了组织的衰老而保持了库尔勒梨的品质。

图1 壳聚糖复合涂膜对鲜切库尔勒梨总糖含量的影响

2.2 壳聚糖复合涂膜对鲜切库尔勒梨可溶性固形物（TTS）的影响

可溶性固形物（TTS）是评价果蔬品质的一项重要参数。可溶性固形物含量高表明果实营养物质高[14]。如图2 所示，贮藏初期鲜切库尔勒梨可溶性固形物上升。原因可能是梨果实中发生水解反应，果实中含有的淀粉、纤维素等随着时间的延长降解为小分子物质，导致可溶性固形物上升。而从第2 天开始，随着呼吸作用的消耗，可溶性固形物下降，并且对照组库尔勒梨可溶性固形物下降速度最快，各处理组可溶性固形物下降速度都较对照组缓慢，以0.6%壳聚糖处理的下降速度最平缓，说明0.6%壳聚糖复合涂膜处理可保持库尔勒梨的营养品质和价值。

图2 壳聚糖复合涂膜对鲜切库尔勒梨可溶性固形物的影响

2.3 壳聚糖复合涂膜对鲜切库尔勒梨硬度的影响

果实硬度会直接影响到果实品质和果实的商品性，硬度越大说明果蔬的品质越好[15]。如图3 所示，随着贮藏时间的增加，对照组和处理组都呈现下降趋势。但对照组和0.3%壳聚糖处理组在第4 天下降速度的幅度最大，而0.6%和1.0%处理组下降速度明显小于对照组和0.3%壳聚糖处理组，0.6%和1.0%处理组都在不同程度上延缓了鲜切库尔勒梨硬度的下降速度，但0.6%处理组的效果更为明显，说明0.6%壳聚糖处理组可较好地保持鲜切库尔勒梨的硬度。

图3 壳聚糖复合涂膜对鲜切库尔勒梨硬度的影响

2.4 壳聚糖复合涂膜对鲜切库尔勒梨多酚含量的影响

多酚类物质在多酚氧化酶的作用下氧化成醌，致使鲜切果蔬果实褐变，因此多酚含量的变化可以作为判断果实品质的参数[16]。如图4 所示，4 组鲜切库尔勒梨的多酚含量都呈现“先下降再上升再下降”的趋势，原因可能是机械切割后，果实的细胞组织遭到破坏，多酚与多酚氧化酶反应被消耗，酚类物质减少。前期呈现下降趋势。在贮藏中期时，各组可能产生了酚类等次生代谢组织，使酚类物质升高。后期组织细胞继续衰老，酶促褐变加剧，多酚含量再次降低。并且对照组多酚含量始终低于壳聚糖复合涂膜的处理组，说明壳聚糖复合涂膜可以有效抑制酚类物质的消耗，尤其是0.6%壳聚糖复合涂膜处理组效果更好，减缓了酶促褐变的趋势。

图4 壳聚糖复合涂膜对鲜切库尔勒梨多酚含量的影响

2.5 壳聚糖复合涂膜对鲜切库尔勒梨的PPO 活性影响

PPO（多酚氧化酶）指的是在果蔬中同多酚等酚类物质相互作用变成醌类物质，多酚氧化成黑色素促使果蔬褐变，因此PPO 的活性也是评价果蔬品质的重要因素[17]。如图5 所示，鲜切库尔勒梨的PPO 活性总体呈现上升趋势。其可能原因是果蔬经切割处理之后，细胞组织遭到破坏，多酚氧化酶的结合态发生反应转变成游离态，游离态具有催化作用，使得生理活动加剧，酶促褐变也加剧，鲜切库尔勒梨的PPO 活性上升。处理组的升降幅度均小于对照组，处理组有效抑制了PPO 活性的变化幅度，尤其是0.6%壳聚糖复合涂膜处理组效果最明显，显著抑制了鲜切库尔勒梨的褐变趋势，新鲜程度维持较好。

图5 壳聚糖复合涂膜对鲜切库尔勒梨的PPO 活性影响

2.6 壳聚糖复合涂膜对鲜切库尔勒梨POD 活性的影响

POD（过氧化物酶）是果蔬组织中重要的呼吸酶类[18]，POD 可以催化酚类物质氧化，参与酚类物质代谢，促使果蔬褐变等，和POD 是协同关系[19]。如图6 所示，POD 活性整体呈现上升趋势，对照组上升幅度最大，0.3%、1.0%壳聚糖复合涂膜处理次之，变化幅度最小的是0.6%壳聚糖复合涂膜处理组。原因可能是鲜切库尔勒梨经过切割后，破坏细胞组织和膜结构，导致过氧化氢大量积累，鲜切库尔勒梨果实组织合成大量保护酶，消除了过氧化氢，提高了果蔬的抗逆性，而且过氧化氢诱导POD 活性上升以此来清除过剩的自由基。3 组壳聚糖复合涂膜处理组均在不同程度上延缓了鲜切库尔勒梨的POD 活性，延缓了鲜切库尔勒梨的衰老速度。尤其是0.6%壳聚糖复合涂膜处理保鲜效果最佳。

图6 壳聚糖复合涂膜对鲜切库尔勒梨POD 活性的影响

2.7 壳聚糖复合涂膜对鲜切库尔勒梨MDA 含量的影响

MDA（丙二醛）作为膜质过氧化的一个产物，体现了果蔬细胞膜质过氧化的程度，MDA 含量也用作评价果实衰老状态以及细胞膜受到的伤害严重程度[20]。鲜切库尔勒梨的MDA 含量越高，细胞组织受到的伤害越严重。如图7 所示，对照组和处理组MDA 含量变化趋势相同，均呈现先下降后上升的趋势；对照组在贮藏期间MDA 含量一直高于其他处理组，在第2d 时，MDA 含量达到最低值，随后几天大幅度上升。但在第2d 后MDA 含量大量增加，原因可能是经机械切割后鲜切库尔勒梨诱导自我保护机制，导致保护酶集中在机械损伤处以修复受损的细胞，造成MDA含量出现短暂的下降，贮藏期间增加，鲜切库尔勒梨果实细胞组织持续衰老，受到伤害程度逐渐加大，膜质过氧化越来越高。0.6%壳聚糖复合涂膜处理组始终维持较低的MDA 含量，说明0.6%壳聚糖复合涂膜有效地延缓了MDA 含量的增加，延缓衰老的效果良好。

图7 壳聚糖复合涂膜对鲜切库尔勒梨MDA 含量的影响

3 结论与展望

随着鲜切果蔬行业的发展势头不断增长，越来越多的科研者投身于鲜切果蔬保鲜方法的研究，主要有物理保鲜法、化学保鲜法和生物保鲜法。物理保鲜法如真空包装、热处理、低温、超声波等，对外界环境要求较高，需要适宜的环境条件，相较于化学和生物保鲜法成本更高，也不够简便。化学保鲜法利用化学保鲜剂进行鲜切果蔬的保鲜，高效简便、成本低，但化学保鲜剂的大量应用，会影响果蔬原本的色和味[22]。生物保鲜法是利用生物保鲜剂天然形成的保护膜隔绝氧气抑制细菌生长，由于壳聚糖良好的生物相容性，壳聚糖和其他保鲜剂协同使用，会发挥更高效的保鲜效果和形成更稳定的结构[23]。

在试验期间，随着贮藏天数的增加，由于鲜切库尔勒梨外观和品质逐渐变化，鲜切库尔勒梨在第6d 时出现了少量的细菌菌落。试验结果表明，经过壳聚糖复合涂膜的处理在不同程度下延缓了鲜切库尔勒梨的衰老，保持了鲜切库尔勒梨的总糖、酚类物质和可溶性固形物的较高含量，减少了果实中营养物质的流失，减缓了鲜切库尔勒梨硬度下降的速率，抑制了POD 的活性，延缓了衰老速度，降低了MDA 的含量，保持了鲜切库尔勒梨较好的品质。综合所有指标数据显示：0.6%的壳聚糖复合涂膜处理的保鲜效果更好，更高效地维持了鲜切库尔勒梨的营养品质。