復合生物源保鮮劑對櫻桃番茄“綠寶石”保鮮效果的影響

李 蒙，陸兆新，周 翔，郁志芳*

(南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京 210095)

復合生物源保鮮劑對櫻桃番茄“綠寶石”保鮮效果的影響

李 蒙，陸兆新，周 翔，郁志芳*

(南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京 210095)

以轉色期“綠寶石”櫻桃番茄為材料，采用L9(34)正交試驗設計并于(8±1)℃條件下貯藏30d，研究不同質量濃度葡萄糖酸內酯、殼聚糖和抗菌肽對櫻桃番茄保鮮效果的影響，并以模糊綜合評定法分析貯藏末期櫻桃番茄相關指標的變化，以篩選適宜“綠寶石”貯藏用的生物源保鮮劑。結果表明，最優處理組合為0.5g/100mL葡萄糖酸內酯＋4g/100mL殼聚糖＋抗菌肽原液，在此條件下櫻桃番茄的外部感官綜合評定指數和內部品質綜合評定指數值均為最高；顯著性分析結果表明，該處理能夠有效降低果實的腐爛率和質量損失率，延緩果肉硬度的下降和色澤的上升，降低番茄果實的呼吸強度，減少VC、可溶性固形物和可滴定酸的損失，從而延緩果實衰老，具有良好的保鮮效果。

櫻桃番茄；保鮮；正交試驗設計；模糊綜合評定法

櫻桃番茄又名微型番茄、迷你番茄、小番茄等，屬茄科番茄屬，一年生草本。櫻桃番茄味道可口，富含多種維生素及礦物質，其VC含量約為普通番茄的2倍，營養價值很高，故而深受人們喜愛。但是由于櫻桃番茄屬呼吸躍變型漿果，果皮薄，不耐貯運，貯藏期間易受微生物污染發生腐爛變質[1]，易造成較大的經濟損失，因此，解決櫻桃番茄的采后保鮮對提高農民增收具有重要的指導意義。櫻桃番茄的貯藏保鮮方法主要有低溫貯藏、防腐保鮮劑處理、輻射保鮮及氣調保鮮等[2]。常用的冷藏、輻照、氣調等技術，往往生產中一次性投資較多、設備復雜、能耗高；化學保鮮劑殘留不利于人體健康。從動植物體中提取無毒、高效且經濟的天然食品保鮮劑，具有優良的分散性、保濕性、抗菌性等諸多優點，正日益成為食品貯藏保鮮研究的熱點[3]。

殼聚糖(chitosan，CTS)是甲殼素經過脫乙酰化反應轉化而成的天然高分子化合物，具有安全、無毒、可食用、可降解等多種特性[4]，可以在果蔬表面形成半透性膜，使果蔬組織內CO2含量增加，O2含量降低，能夠有效地降低果實呼吸，減少果皮蒸騰作用，維持果實硬度和色澤，抑制微生物的生長[5]，減少貯藏病害的發生，從而有效地延緩果實衰老[6]，延長貯藏周期。李西進[7]研究表明1.5%的殼聚糖醋酸溶液涂膜處理能夠明顯降低櫻桃番茄的腐爛率，延緩果實硬度、總糖和VC含量的下降。葡萄糖酸內酯(D-glucono-delta-lactone，GDL)，全稱D-葡萄糖酸-δ-內酯，是一種新型無毒的多功能食品添加劑，主要用作牛奶蛋白和大豆蛋白的凝固劑，魚、禽畜的肉中的保鮮劑，午餐肉和香腸等肉制品的色素穩定劑，也可作為糕點面包的疏松劑，此外它還是螯合劑、酸味劑、pH值降低劑[8]，但GDL用于果蔬保鮮未見報道。抗菌肽(anti-bacterial peptide，AMPs)又叫抗微生物肽(anti-microbial peptide)，是由多種生物細胞特定基因編碼經外界條件誘導產生的一類具有廣譜抗細菌、真菌、病毒、原蟲、抑殺腫瘤細胞等活性作用的多肽[9]。抗菌肽可以破壞微生物質膜結構或者穿越質膜到達細胞質中作用，殺死病原菌，從而降低腐爛率的發生，但AMPs用于櫻桃番茄的保鮮未見報道。復合保鮮劑可以有效地發揮各種保鮮劑的優勢，對于抑制微生物生長，降低腐爛率，保持果蔬品質具有良好的效果。Ramos-García等[10]研究表明采用1%殼聚糖＋0.1%蜂蠟＋0.1%酸橙精油涂膜保鮮番茄可以有效地抑制葡枝根霉(Rhizopus stolonifer)和大腸桿菌(E.coli DH5α)的生長，降低腐爛率的發生。Neetoo等[11]將Nisin和其他有機酸聯合使用成功控制了李斯特菌對煙熏大馬哈魚的危害，在保持其風味的同時也有效延長了其保質期。

目前，殼聚糖已在櫻桃番茄保鮮上取得了較好的保鮮效果，葡萄糖酸內酯以及抗菌肽在肉類、奶類、蛋類保鮮上效果顯著，但在櫻桃番茄的研究方面未見報道，本實驗在不同質量濃度葡萄糖酸內酯、殼聚糖和抗菌肽單因素試驗的基礎上，采用正交試驗L9(34)優化轉色期櫻桃番茄的保鮮條件，在低溫(8±1)℃條件下貯藏30d，以腐爛率、質量損失率、硬度、色澤、呼吸強度、VC、可溶性固形物(TSS)和可滴定酸(TA)含量等作為保鮮效果的評價指標，綜合評定不同質量濃度配比天然保鮮劑的保鮮效果，篩選可供實用的優化配比，以期為櫻桃番茄的貯藏和天然保鮮劑的應用提供理論和實踐依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

櫻桃番茄采摘自山東省，以轉色期櫻桃番茄品種“綠寶石”為實驗材料，于2012年5月18日采收，采收后立即運回實驗室，選取大小基本一致、形狀規則、無病蟲害、無機械損傷的果實。

葡萄糖酸內酯(GDL，純度≥99.0%)購自上海綠宙食品添加劑有限公司，發酵法生產配制成質量濃度分別為0.2、0.5、0.8g/100mL的溶液待用；殼聚糖(CTS)由江蘇省農業科學院原子能利用研究所提供，分子質量30000～50000D，配制成質量濃度分別為1、2、4g/100mL的溶液待用；抗菌肽(AMPs)由南京農業大學食品科技學院酶工程研究室提供，為淀粉液化芽孢桿菌ES-2-4產抗菌肽，取原液以蒸餾水按照體積比進行5倍和10倍稀釋，原液效價為15129.83U/mL，5倍稀釋液效價為4918.18U/mL，10倍稀釋液效價為2063.34U/mL。

1.2 儀器與設備

DJ300精密電子天平 北京賽多利斯儀器系統有限公司；GL-20G-Ⅱ高速冷凍離心機 上海安亭科學儀器廠；HH-6數顯恒溫水浴鍋 常州國華電器有限公司；WFJ UV-2802 PC紫外-可見分光光度計 尤尼柯(上海)儀器有限公司；CR-200手持色差儀 日本美能達公司；TA. XT. Plus物性分析儀 英國Stable Micro Systems有限公司；GXH-3010/3011AE便攜式紅外線CO/CO2分析儀 北京華云分析儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 單因素試驗

選取不同質量濃度的3種保鮮劑，另設一個空白對照，分別浸泡櫻桃番茄8min，每個處理用果240個，重復3次，取出自然晾干，用PE袋敞口包裝后在低溫(8±1)℃條件下貯藏。貯藏期間每隔10d測定其腐爛率，每處理重復3次。

1.3.2 正交試驗設計

表1 正交試驗設計Table 1ble 1 Orthogonal array design

選擇葡萄糖酸內酯、殼聚糖、抗菌肽3個因素，每因素3水平。按照正交試驗方案設置9個處理，另設一個空白對照(表1)，每個處理用果240個，同時浸泡在含有此3種物質的溶液里，每個處理重復3次。分別用不同處理浸泡櫻桃番茄果實浸泡8min，取出自然晾干，用PE袋敞口包裝后在低溫(8±1)℃條件下貯藏。貯藏期間每10d測定一次品質指標和生理生化指標，每處理重復3次。

1.3.3 測定指標及方法

質量損失率/%＝(入貯前番茄的質量－入貯后番茄的質量) /入貯前番茄的質量×100；腐爛率/%＝腐爛果粒數/果粒總數×100(出現斑點、軟爛即視為腐爛)；色澤：采用手持色差儀測量櫻桃番茄的顏色變化，記錄a*、b*值。重復取果測定20次，記錄數據，統計色澤比a*/b*值[12]；硬度：參照文獻[13]并修改，采用直徑50mm探頭(P/50)，速度為1mm/s，預負載5g后下壓40%測定番茄腰部的硬度(g/cm)。取果實10個在每果的腰部各測定1次，記錄數據，計算其平均值；可溶性固形物含量：用手持糖度計進行測定。每樣品取果實10個，每果分別測定1次可溶性固形物含量，記錄數據，計算其平均值；VC含量：采用鉬藍比色分光光度法[14](單位mg/100g)；可滴定酸含量：采用中和滴定法[15]測定；呼吸強度：采用便攜式紅外線CO/CO2分析儀測定(以鮮質量計，單位為CO2mg/(h·kg))。

1.3.4 綜合評定指數計算方法

對于多個指標正交試驗，試驗中各個指標之間具有矛盾性，使得評價各個處理方案變得復雜，為了消除各個指標單位和量綱的不同，采用模糊綜合評定法[16]綜合分析貯藏末期櫻桃番茄相關指標的變化。按照模糊數學的觀點，“優”為一模糊概念，如果以數值“1”表示最優，則數值“0”表示最劣。那么某種配方的保鮮劑貯藏效果的優良度可在閉區間(0，1)上連續取值。基于這一原則，模糊權重法對櫻桃番茄保鮮效果的評語值(即優良度)必須隸屬于區間(0，1)，其評語值越大，則櫻桃番茄的貯藏效果就越好。

櫻桃番茄的外部感官的評定因素有4個，即腐爛率、硬度、質量損失率和色澤，根據它們對貯藏效果的影響，加權系數分別是0.3、0.3、0.2和0.2；櫻桃番茄的內部品質評定的因素也有4個，即呼吸強度、VC、可溶性固形物和可滴定酸，根據它們對貯藏效果的影響，加權系數分別是0.3、0.3、0.2和0.2。

櫻桃番茄的外部感官綜合評定指數＝0.3×腐爛指數＋0.3×硬度指數＋0.2×質量損失指數＋0.2×色澤指數

櫻桃番茄的內部品質綜合評定指數＝0.3×呼吸強度指數＋0.3×VC指數＋0.2×可溶性固形物指數＋0.2×可滴定酸指數。

腐爛指數、質量損失指數、色澤指數、呼吸強度指數的計算如公式(1)所示：

硬度指數、VC指數、可溶性固形物指數和可滴定酸指數的計算如公式(2)所示：

式中：Xij為第i組櫻桃番茄的第j個指標的評定指數；X為第i組櫻桃番茄的第j個指標的實測平均值；Xmin為試驗中第j個指標實測值中的最小值；Xmax為試驗中第j個指標實測值中的最大值。

若第i組櫻桃番茄的第j個因素的評定指數是Xij，且第j個因素數的加權系數為aj，那么第i組櫻桃番茄內部感官品質的綜合評定指數(Ri)為：

根據公式(3)分別計算各處理組的外部感官綜合評定指數Ri和內部品質綜合評定指數Ri，Ri值越大，說明櫻桃番茄貯藏效果越好，以綜合指標Ri作為評判標準，通過極差分析得出最優的復合保鮮液處理組合。

1.4 數據處理及分析

取平行測定的數據均值，并借助Excel、SPSS和正交設計助手Ⅱ等軟件對數據進行統計處理，并采用ANOVA進行鄧肯氏多重差異分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 葡萄糖內酯對櫻桃番茄質量損失率的影響

圖1 葡萄糖內酯處理對櫻桃番茄貯藏期間質量損失率的影響((n＝3)Fig.1 Effect of GDL treatment on the weight loss of cherry tomatoes during storagee (n＝3)

由圖1可見，隨著貯藏時間的延長，櫻桃番茄的質量損失率逐漸上升，GDL處理可以有效地降低質量損失率，其中0.8g/100mL GDL的效果最好，在貯藏末期第30天，0.8g/100mL GDL處理組的質量損失率為1.01%，顯著低于其他處理組(P＜0.01)。

2.1.2 殼聚糖對櫻桃番茄質量損失率的影響

由圖2可見，CTS處理均可以有效地控制櫻桃番茄貯藏期間的質量損失率。殼聚糖可以在果蔬表明形成一層膜，抑制果蔬水分的蒸發。其中4g/100mL CTS的效果最好，在貯藏末期第30天，顯著低于其他處理組(P＜0.01)。

圖2 殼聚糖處理對櫻桃番茄貯藏期間質量損失率的影響((n＝3)Fig.2 Effect of CTS treatment on the weight loss of cherry tomatoes during storage (n＝3)

2.1.3 抗菌肽對櫻桃番茄質量損失率的影響釋

圖3 抗菌肽處理對櫻桃番茄貯藏期間質量損失率的影響((n＝3)Fig.3 Effect of antimicrobial peptides treatment on the weight loss of cherry tomatoes during storage (n＝3)

由圖3可見，AMPs處理均可以有效地控制櫻桃番茄貯藏期間的質量損失率。其中抗菌肽原液的效果最好，在貯藏末期第30天，質量損失率顯著低于其他處理組(P＜0.05)。

2.2 正交試驗

2.2.1 櫻桃番茄貯藏30d后外部感官和內部品質的評定采后的櫻桃番茄在后熟過程中會發生一系列的生理變化，顏色逐步由綠色轉為黃色，呼吸作用越趨旺盛，各種生理生化過程進行得越快，營養物質損失得越多，質量損失率和腐爛率上升，果膠酶活性的上升導致果實硬度下降，加之活性氧含量增加和清除活性氧的酶活性下降，番茄抵抗微生物侵染的能力下降，果實逐步衰老。櫻桃番茄綠寶石貯藏30d后外部感官和內部品質的綜合評定結果見表2、3。貯藏30d后對照組硬度最小、質量損失率最大，處理7的腐爛率和色澤比最高，處理1和處理6的呼吸強度較低，對照組、處理8和處理9的VC含量較低，對照組、處理3和處理7的TSS含量較低，處理1和處理2的TA含量最低，以上結果表明試驗各處理間存在差異且表現不一致，故單一指標不能全面反映貯藏情況，應采用綜合評定指數評價總體效果，避免單個因素引起較大的偏差。

表2和表3的數據顯示，以綜合評定指數評價各處理間的效果均以處理6效果最好，櫻桃番茄貯藏30d后外部感官和內部品質的綜合指數分別為0.959和0.844，表明與貯藏開始時十分接近。從處理6保鮮劑的組成來看，0.5g/100mL葡萄糖酸內酯＋4g/100mL殼聚糖＋抗菌肽原液組合最優。

表2 貯藏30d后櫻桃番茄外部感官評定結果Table2 Sensory quality analysis of cherry tomatoes after 30 days of stoorraaggee

表3 貯藏30d后櫻桃番茄果實內部品質評定結果Table3 Internal quality analysis of cherry tomatoes after 30 days of storage

2.2.2 復合處理保鮮劑配方的優化篩選

對表2、3數據進行保鮮劑各組分作用大小分析，確定的較優水平和因素主次順序。外部感官綜合評定指數越大，則貯藏效果越好。由表2和圖4可知，櫻桃番茄貯藏30d后，3因素中以抗菌肽濃度對櫻桃番茄外部感官影響最為顯著；比較極差R顯示，3因素對櫻桃番茄外部感官影響的主次順序為抗菌肽＞殼聚糖＞葡萄糖酸內酯。GDL質量濃度為0.5g/100mL、CTS質量濃度為4g/100mL、AMPs為原液時，感官評定的綜合指數最高，表明該復合處理可有效地保持櫻桃番茄的外部感官。

圖4 因素水平與平均外部感官指標的關系Fig.4 Relationship between each variable at three different levels and average sensory quality score

圖5 因素水平與平均內部品質指標的關系Fig.5 Relationship between each variable at three different levels and average internal quality score

果蔬腐爛是由于微生物侵染以及自身衰老引起的，腐爛率的高低決定了果蔬貯藏周期的長短。由表2可知，所有外部感官指標中，不同處理組之間腐爛率相差較大。抗菌肽對櫻桃番茄外部感官影響最為顯著的原因與其可以有效抑制櫻桃番茄果實的腐爛率有關。邱芳萍等[17]也已證實了應用林蛙(Rana temporaria)干皮中提取的抗菌肽在控制草莓腐爛病菌上的顯著效果。由于抗菌肽分子的α-2螺旋是親、疏水兩親性的，當抗菌肽分子相互聚集在一起時可在細菌膜表面形成離子通道，導致陽離子外流，最后細菌失去保護，不能保持正常的滲透壓而死亡[18]。試驗表明處理1和處理6的腐爛率最低，抗菌肽均為原液，表明抗菌肽質量濃度越高，抗菌能力越強，這與Lucas等[19]在果蔬罐頭以及Mu?oz等[20]在牛奶和奶酪上的研究相一致。就殼聚糖而言，比較處理1和處理6發現4g/100mL的殼聚糖可以更好地抑制櫻桃番茄的腐爛率，質量濃度較高，這與韋明肯等[6]得出的中等質量濃度殼聚糖保鮮效果最優的結論不一致，分析原因可能與殼聚糖的分子質量有關系。本實驗采用的殼聚糖屬于低分子質量殼聚糖(30000～50000D)，低分子質量殼聚糖可以抑制滲入病菌體內與病菌的細胞壁初生組織結合，阻礙細胞壁的發育或者與病菌的細胞核帶負電荷的DNA相互作用影響RNA轉錄和DNA復制，并且低分子質量殼聚糖濃度越大，進入病原菌的殼聚糖小分子越多，能更有效地抑制病原菌的生長[21]。因此，殼聚糖濃度越高，櫻桃番茄的腐爛率越低。葡萄糖酸內酯在水溶液中能夠緩慢水解產生葡萄糖酸，抑制微生物的生長，0.5g/100mL質量濃度的GDL可以較好地保持櫻桃番茄的外部感官。

內部感官綜合評定指數越大，則貯藏效果越好。由表3和圖5可知，櫻桃番茄貯藏30d后，3因素中以抗菌肽質量濃度對櫻桃番茄外部感官影響最為顯著；比較極差R顯示，3因素對櫻桃番茄外部感官影響的主次順序同樣為抗菌肽＞殼聚糖＞葡萄糖酸內酯。GDL質量濃度為0.5g/100mL、CTS質量濃度為4g/100mL、AMPs為原液時，感官評定的綜合指數最高，表明該復合處理可有效的保持櫻桃番茄的內部品質。

櫻桃番茄采后貯藏期間，由于沒有營養供給，只能依靠自身的營養物質進行新陳代謝，貯藏期間較低的呼吸強度可以抑制番茄果實的后熟作用，減少營養物質的損耗，有利于維持番茄的內部品質。由表3可知，抗菌肽對櫻桃番茄內部品質影響最為顯著的原因與其保持較低的呼吸強度(處理1和處理6)、較高的TSS(處理1、處理6和處理8)和較高的TA(處理6和處理9)有關。報道指出，抗菌肽還具有清除自由基[22]，抑制脂質過氧化[23]以及螯合金屬離子[24]等抗氧化作用，阻止過氧化物對細胞的毒性損傷，從而延緩果實衰老，保持較高的內部品質。就殼聚糖而言，比較處理1和處理6發現4g/100mL殼聚糖溶液可以更好地保持櫻桃番茄的內部品質，顯著高于顏海燕等[25]得出的最優質量分數0.75%，分析原因可能與殼聚糖分子質量較低有關。殼聚糖分子質量和質量濃度越小，形成的保鮮膜越疏，它對果蔬體內與空氣交換的阻力就越小，從而導致果內的O2體積分數升高，呼吸作用增強，糖酵解-三羧酸(EMP-TCA)循環加速，營養成分消耗過快，果蔬品質下降較快。因此，采用高濃度即4g/100mL殼聚糖溶液可以形成較好的半透性膜，延緩TSS和TA的損耗。

3 結 論

本研究以櫻桃番茄為材料，應用葡萄糖酸內酯、殼聚糖和抗菌肽對櫻桃番茄進行正交試驗以篩選最佳復配保鮮組合。結果表明，0.5g/100mL葡萄糖酸內酯＋4g/100mL殼聚糖＋抗菌肽原液的復合處理保鮮效果最好，在此條件下，櫻桃番茄貯藏30d后外部感官綜合評定指數為0.959，內部品質綜合評定指數為0.844，復配保鮮劑可有效地減少貯藏期間腐爛率和質量損失率，降低番茄果實的呼吸強度，延緩果肉硬度的下降和色澤的上升，減少VC、可溶性固形物和可滴定酸的損失，較好地保持櫻桃番茄外部感官和內部品質，從而延緩果實的衰老。

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Preservation of “Green Gem” Cherry Tomatoes by Combined Use of Biopreservatives

LI Meng，LU Zhao-xin，ZHOU Xiang，YU Zhi-fang*
(College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

This study investigated the combined application of gluconolactone, chitosan and antimicrobial peptides produced by Bacillus amyloliquefaciens ES-24 to preserve “Green Gem” cherry tomatoes harvested at the color-turning stage during storage at (8 ± 1) ℃. An orthogonal array design with 9 experiments of 3 variables at 4 levels combined with fuzzy comprehensive evaluation was employed to determine the optimum concentrations of the biopreservatives for their combined use: 0.5 g/100 mL D-glucono-delta-lactone (GDL)＋4 g/100 mL chitosan (CTS)＋the original solution of antimicrobial peptides without dilution. Under this condition, the highest external sensory evaluation score and the highest internal quality evaluation score were simultaneously obtained. The results of statistical analysis showed that the optimized treatment substantially decreased the decay index and weight loss rate of cherry tomatoes, retarded the decrease of pulp firmness and the increase of color, reduced the respiration intensity and lowered the losses of VC, soluble solid contents and titratable acids, thereby delaying fruit senescence and preserving fruit quality.

cherry tomato；preservation；orthogonal array design；fuzzy comprehensive evaluation

TS255.3

A

1002-6630(2013)18-0301-06

10.7506/spkx1002-6630-201318062

2012-07-18

江蘇省農業科技自主創新資金項目(CX(10)229)；農業部公益性行業農業科研專項(201303132)

李蒙(1988—)，女，碩士研究生，研究方向為采后生物學。E-mail：limeng868@126.com

*通信作者：郁志芳(1960—)，男，教授，博士，研究方向為采后生物學。E-mail：yuzhi88@yahoo.com.cn