普鲁兰多糖涂膜对鲜切苹果品质的影响

于淑坤,王金晶,罗 进,向 玥,曹晓虹

(北方民族大学生物科学与工程学院植物性农产品贮藏与加工重点实验室,宁夏银川 750021)

鲜切苹果又称轻度加工苹果、半加工苹果和最少加工苹果,指新鲜苹果经挑选、清洗、整修、去皮、去核、切割、保鲜、包装等处理,外覆塑包装,供消费者即食或餐饮业使用的一种新式苹果加工产品[1]。近年来,鲜切果蔬在欧美、日本等发达国家和地区已经实现系统化、规范化生产,然而,在大多数发展中国家,鲜切水果和蔬菜市场仍处于新生阶段[2]。鲜切果蔬以其自然、新鲜、卫生和方便等特点,正越来越受到广大消费者的喜爱。苹果是一种非常适于鲜切果蔬大规模工业化生产的水果[3]。鲜切苹果是沙拉酒吧、学校和公司食堂餐饮服务的理想零食[4]。然而,鲜切苹果表面极易发生褐变,由于水分散失加快、呼吸作用增强、营养物质大量流失导致组织软化以及微生物侵染,如异味的产生和质地的破坏,严重影响鲜切苹果的商品价值,限制了鲜切苹果产业的发展[3]。因此,有效延长鲜切苹果的货架期是鲜切苹果产业亟待解决的重要问题。

涂膜保鲜法是指在鲜切水果的表面均匀涂抹上可食用的涂膜剂,形成一层高分子液态膜包裹[5]。可食用的涂层可作为有效的半透性屏障,阻挡水果与周围环境的气体交换,降低水果的呼吸速率、质量损失和氧化作用,抑制鲜切水果的生理紊乱,从而延长货架寿命[6-7]。普鲁兰多糖具有优良的成膜性,其薄膜透明、光泽性好、保湿性强,有选择透过性,可以使果皮组织处于低氧和高二氧化碳自发调节的微环境[8],目前广泛应用于水果、蔬菜、肉类等农产品保鲜[9]。该研究就不同浓度的普鲁兰多糖涂膜对鲜切“富士”苹果的保鲜效果进行探讨,以期为鲜切苹果的保鲜提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1供试材料。“富士”苹果,市售。挑选新鲜、成熟度一致、大小均匀、无损伤、无病虫害的苹果作为试验材料。

1.1.2供试试剂。普鲁兰多糖,生工生物工程(上海)股份有限公司;氢氧化钠、草酸、三氯乙酸(TCA),天津市大茂化学试剂厂;抗坏血酸,上海金穗生物科技有限公司;柠檬酸,天津市光复科技发展有限公司;2,6-二氯酚靛酚钠,北京拜尔迪生物技术有限公司;2-硫代巴比妥酸(TBA),北京博奥拓达科技有限公司。

1.1.3供试设备。TMS-Pro质构仪,北京华瑞恒泰科技有限公司;SAM-706AC糖酸度测定仪,北京商德通科技有限公司;HP-200精密色差仪,上海汉谱光电科技有限公司;H-2050R-1低速台式离心机,湘仪离心机仪器有限公司;HHW-2电热恒温水浴锅,金坛市友联仪器研究所;DHP-9270B 电热恒温培养箱,上海琅玕实验设备有限公司;752N紫外可见分光光度计,上海精密科学仪器有限公司;BCD-290W冷藏柜,青岛海尔股份有限公司;AL204电子天平,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1普鲁兰多糖涂膜液的制备。准确称取5、10、15 g普鲁兰多糖粉末,分别溶于1 000 mL蒸馏水中,用磁力搅拌器搅拌,使其充分溶解,得到0.5%、1.0%、1.5%的不同浓度的无色透明的普鲁兰多糖溶液,备用。

1.2.2苹果涂膜工艺流程。苹果→挑选→清洗→去皮→切分→护色→涂膜。

1.2.3涂膜保鲜处理。将切好的大小均等的苹果小块,快速放入1.0%的柠檬酸浸泡5 min进行护色,沥干后,分别放入0.5%、1.0%、1.5% 普鲁兰多糖溶液中浸泡5 min,沥干,装入PE保鲜盒,每个保鲜盒约80 g苹果,以蒸馏水浸泡作为对照,置于(4±1) ℃冷藏柜中贮藏,从0 d开始每2 d取样测定各项指标。

1.3 测定指标与方法

1.3.1硬度。采用TMS-Pro质构仪的水果穿刺法测定硬度。设定参数:最大力量8 N,力量感应元量程10 N,触发力0.05 N,测速30 mm/s,穿刺距离5 mm。每个处理测定5块苹果,取其平均值。

1.3.2色差。采用 HP-200精密色差仪测定L、a和b值。L值代表亮度,a值代表从绿色到红色的变化,b值代表从蓝色到黄色的变化。每个处理测定5块苹果,取其平均值。

1.3.3失重率。采用称量法,以最初果实质量(m0)与每次测定果实质量(m1)之差占最初果实质量的百分比表示,公式如下:

1.3.4糖酸比。采用SAM-706AC糖酸度测定仪,利用得到的糖度(%)、酸度(%)计算糖酸比。

1.3.5维生素C含量。采用曹建康等[10]的2,6-二氯酚靛酚钠法测定。

1.3.6丙二醛(MDA)含量。采用曹建康等[10]的方法进行测定。每个处理随机取5块苹果,混合,冰浴研磨,分别测定3次,取其平均值。

1.3.7多酚氧化酶(PPO)。采用Huque等[11]的方法测定样品在410 nm波长下吸光度变化,以1 g样品1 min内吸光度上升0.01为1个酶活力单位(U)。

1.3.8菌落总数的测定。采用平板涂布法测定。参照GB 4789.2—2010《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》进行。

1.4 数据分析采用Excel 2019作图,试验结果取3次测定的平均值,以IBM SPSS Statistics 22进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度的普鲁兰多糖对鲜切苹果硬度的影响硬度是影响鲜切苹果感官品质好坏的一项重要指标。由图1可知,随着贮藏时间的延长,鲜切苹果果肉的硬度不断下降,对照组和1.5%普鲁兰多糖涂膜处理组的硬度下降较快,分别降低了60.14%和60.53%,0.5%和1.0%普鲁兰多糖涂膜处理组的硬度下降趋缓,分别降低了52.72%和42.83%。贮藏时间为2～10 d时,0.5%和1.0%普鲁兰多糖涂膜处理组果肉的硬度显著大于对照组(P<0.05),表明0.5%和1.0%普鲁兰多糖涂膜处理可以显著延缓硬度下降的速度。

图1 不同浓度的普鲁兰多糖对鲜切苹果硬度的影响

2.2 不同浓度的普鲁兰多糖对鲜切苹果失重率的影响鲜切苹果在贮藏过程中由于呼吸作用对糖类等内含物的消耗和水分蒸发,造成质量损失。水分是果蔬的主要成分,是影响果蔬鲜味、嫩度和味道的重要因素。因此质量损失是检验鲜切苹果保鲜效果的一项重要指标[12]。从图2可以看出,各处理组的质量损失随贮藏时间的延长而升高,其中对照组质量损失率最大,1.5%的普鲁兰多糖涂膜处理组次之,0.5%和 1.0% 的普鲁兰多糖涂膜处理组质量损失率的变化基本一致,贮藏4～10 d两处理组的质量损失显著低于对照组(P<0.05),说明普鲁兰多糖涂膜处理能在苹果片表面形成密封性能较好的薄膜,有效降低了水分的散失,从而降低失重率,增加鲜切苹果的品质。

图2 不同浓度的普鲁兰多糖对鲜切苹果失重率的影响

2.3 不同浓度的普鲁兰多糖对鲜切苹果色泽的影响色泽是鲜切果蔬贮藏品质的重要指标之一。切割常会导致发生酶促褐变,鲜切果蔬在加工和贮藏过程中由于酶促褐变颜色逐渐加深[13-14]。利用色差计测定L值、a值和b值可对果蔬组织的颜色及其变化进行量化。L值越大样品表面颜色越亮,a值越大说明样品色泽偏向红色,b值越大样品色泽偏向黄色,而果蔬褐变一般生成红色、黄色物质使表面变暗,因此采用L值、a值和b值能够反映果蔬的褐变情况[15]。

由图3可知,随贮藏时间的延长,对照组鲜切苹果的L值逐渐降低,表明褐变越来越严重;各涂膜组的L值在前2 d略有增加,说明涂膜最初增加了苹果的亮度,这可能是由于普鲁兰多糖在鲜切苹果片表面形成了透亮的薄膜,隔绝了空气中氧气的缘故;随后涂膜处理组L值逐渐降低,1.0%和1.5%普鲁兰多糖涂膜处理组在整个贮藏期间明显高于对照组(P<0.05),说明普鲁兰多糖涂膜能延缓鲜切苹果的褐变程度。鲜切苹果的a值在整个贮藏期间逐渐增大,表明鲜切苹果红色加深,对照组在贮藏的前4 d,a值较其他涂膜处理组升高很快,之后趋于平缓,1.0%和1.5%普鲁兰多糖处理组在整个贮藏期间a值明显低于对照组(P<0.05)。鲜切苹果的b值在贮藏期间的变化趋势与a值相同逐渐增大,且对照组b值相比涂膜处理组升高较快,贮藏2～6 d涂膜处理组的b值显著低于对照组(P<0.05),且1.0%普鲁兰多糖涂膜处理组的b值增加最慢。以上结果表明1.0%和1.5%普鲁兰多糖涂膜抑制褐变的效果较好,对鲜切苹果色泽有一定维持作用。

图3 不同浓度的普鲁兰多糖对鲜切苹果色泽(L值、a值和b值)的影响

2.4 不同浓度的普鲁兰多糖对鲜切苹果糖酸比的影响糖酸含量是形成果品营养价值和风味特点的重要基础物质。糖酸比越高,水果越甜,反之则越酸[16]。苹果果实作为一种酸甜口味的水果,适当的酸甜比例是影响其口感的重要因素。鲜切苹果在贮藏过程中,糖酸比迅速升高,导致营养品质明显下降,严重影响风味和口感[17]。由图4可知,随贮藏时间的延长,鲜切苹果糖酸比的变化趋势逐渐增大,对照组的糖酸比较涂膜处理组增长快,1.0%普鲁兰多糖处理组的糖酸比增长最慢,表明普鲁兰多糖涂膜能延缓鲜切苹果中酸性成分的降低,使水果保持良好的口感。

图4 不同浓度的普鲁兰多糖对鲜切苹果糖酸比的影响

2.5 不同浓度的普鲁兰多糖对鲜切苹果VC含量的影响VC含量是衡量鲜切果蔬营养品质的重要指标之一,其含量越高,水果营养价值越高,同时VC也是人体必需的维生素之一,极易被氧化[15,18]。由图5可知,鲜切苹果的VC含量在整个贮藏期间内呈下降趋势,且对照组VC含量下降最快,VC含量下降了57.23%,各涂膜处理组VC含量显著高于对照组(P<0.05),而且1.0%和1.5%普鲁兰多糖涂膜组下降幅度相近,分别为34.26%和33.83%。普鲁兰多糖在鲜切苹果的表面成膜形成一个相对低氧的环境,从而使VC不易被氧化,较好地延缓VC含量下降,有效维持鲜切苹果的营养品质。

图5 不同浓度的普鲁兰多糖对鲜切苹果VC含量的影响

2.6 不同浓度的普鲁兰多糖对鲜切苹果MDA含量的影响MDA是膜脂过氧化作用的主要产物,其含量代表细胞膜的损伤程度,膜脂过氧化加强,膜受伤而衰老加剧,即MDA含量升高是品质降低的标志[19-20]。由图6可知,在贮藏期间鲜切苹果各处理组MDA含量逐渐增加,且0.5%和1.0%处理组MDA含量在整个贮藏期间显著低于对照组(P<0.05),而1.0%普鲁兰多糖涂膜处理组基本处于最低水平,这表明适当的涂膜层厚度能有效阻止膜脂过氧化作用的发生。鲜切苹果中的MDA 含量升高可能是由于切割处理破坏了鲜切苹果的细胞组织结构,导致活性氧的大量积累,进一步加剧膜脂过氧化作用。这与余慧等[5]的研究结果一致。

图6 不同浓度的普鲁兰多糖对鲜切苹果MDA含量的影响

2.7 不同浓度的普鲁兰多糖对鲜切苹果PPO活性的影响多酚氧化酶(PPO)被认为是鲜切果蔬切面褐变的关键酶,存在于质体中,而酚类物质则大多存在于细胞液泡中[4,11]。当果蔬被切割后,细胞结构被破坏,导致液泡中的大量酚类物质泄露,形成酶促褐变[21]。由图7可知,鲜切苹果由于受到机械损伤,随着贮藏时间的延长,各处理组PPO活性逐渐增大,在贮藏至6 d 时达到最大,涂膜处理组显著低于对照组(P<0.05),且1.0%普鲁兰多糖处理的鲜切苹果PPO活性相比其他处理组处于较低水平,这可能是由于普鲁兰多糖涂膜在苹果块表面形成一层透明薄膜,有效阻碍了空气中氧的进入,从而抑制PPO的活性。该研究结果与林娇芬等[22]的研究结果相一致。

图7 不同浓度的普鲁兰多糖对鲜切苹果PPO活性的影响

2.8 不同浓度的普鲁兰多糖对鲜切苹果细菌总数的影响当苹果表面微生物繁殖达到一定数目(1×106CFU/g)后,切块失去商品品质[23]。由表1可知,在贮藏过程中,鲜切苹果菌落总数呈上升趋势,鲜切苹果在贮藏10 d后,对照组的细菌总数已超过1×106CFU/g,失去食用价值,其他3个处理组的细菌总数均小于1×106CFU/g,说明普鲁兰多糖涂膜对微生物的生长繁殖有一定的抑制作用,其中1.0%和1.5%普鲁兰多糖处理组的抑菌效果明显高于0.5%处理组(P<0.05)。这可能是由于普鲁兰多糖在果蔬成膜后内部形成低氧、高二氧化碳的环境,限制了好氧细菌的增长。

表1 不同浓度的普鲁兰多糖处理对鲜切苹果细菌总数的影响

3 讨论与结论

新鲜果蔬经过切割后,剥皮、切割和切片等加工操作导致果肉组织受损,引起组织发生褐变、产生异味、质地损失和微生物含量升高,造成鲜切果蔬变得更易腐烂[24]。切分等操作使鲜切苹果的细胞膜结构被破坏,极易产生褐变而造成鲜切苹果品质的下降。该研究发现,普鲁兰多糖涂膜能够降低鲜切苹果的褐变程度和抑制多酚氧化酶(PPO)活性的升高,较好地维持鲜切苹果的品质。普鲁兰多糖涂膜液在鲜切苹果表面的成膜厚度影响其保鲜效果,成膜过厚,可能会阻碍鲜切苹果与外界空气接触,透气性差,产生无氧呼吸进而影响鲜切苹果的品质。该研究还发现在贮藏期间1.5%普鲁兰多糖涂膜组鲜切苹果的硬度下降较快,MDA含量和失重率较其他涂膜组偏高,原因可能与涂膜太厚有关,影响了鲜切苹果的透气性,加快了呼吸消耗,这与范林林等[3]的研究结果相符。

普鲁兰多糖是由出芽短梗霉(Aureobasidiumpullulans)真菌产生的一种水溶性胞外多糖,具有优异的成膜性、生物降解性、热稳定性、弹性以及对氧气和二氧化碳的高阻隔性[25]。Diab等[25]研究表明在水果表面应用普鲁兰多糖涂层会降低水果的呼吸速率,这是内部空气调节的结果,从而延长了新鲜产品的保质期。Wu等[7]研究发现,低温贮藏期间涂膜处理能有效延缓苹果片的酶促褐变,保持硬度,减少失重,抑制微生物生长和呼吸速率。普鲁兰多糖涂膜保鲜的机理是由于普鲁兰多糖具有良好的成膜性,在鲜切苹果表面形成一层具有选择渗透性的无色透明薄膜,起到“微气调”的作用,使苹果组织内部的CO2浓度升高,O2浓度降低,从而可抑制鲜切苹果的呼吸作用,进而延缓其衰老。

该研究发现普鲁兰多糖涂膜可以明显改善鲜切苹果贮藏过程中的褐变程度、维持水果的硬度,减少质量损失,而且还显著抑制MDA含量和PPO活性的升高及维生素C的减少,抑制微生物水平的升高,从而保持了产品的品质,延长了鲜切苹果的货架期。从贮藏效果看,以浓度1.0%的普鲁兰多糖涂膜处理的鲜切苹果为最佳。