冬棗的生物涂膜保鮮研究

郭東起，侯旭杰，*

（1.塔里木大學生命科學學院，新疆 阿拉爾 843300；2.南疆特色農產品深加工兵團重點實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

冬棗是新疆環塔里木盆地種植的優良的棗樹品種，以其鮮食可口、皮脆、肉質細嫩、汁多無渣，甘甜清香、肉厚核小、可食率高、營養豐富等而著稱。冬棗為鮮食棗品，不易干制，且冬棗呼吸強度大，采后極易失水、皺縮、酒軟和霉爛[1]。常溫下冬棗放置2 d～3 d 就會失水、軟化、霉爛。由于缺乏有效的貯藏保鮮技術而嚴重制約了冬棗產業的發展，影響了正常的市場供應，造成種植戶經濟上的損失。因此，冬棗采后的貯藏保鮮一直是近年來的研究熱點。

涂膜保鮮是一種經濟簡便的保鮮方法，涂膜保鮮在果實表層形成一層透明薄膜，類似于單果包裝，具有一定的氣調作用，可以降低果實的呼吸強度，減少水分蒸發，有效延長果實的貨架期，且不需特殊設備，費用低廉，其市場前景廣闊。以纖維素作為成膜物質，用來保鮮水果蔬菜的研究報道已不少見[2-4]，但纖維類涂膜劑的防腐效果不很理想，我國當前的水果貯藏保鮮仍以化學殺菌劑處理為主，長期使用殺菌劑，病原菌易產生抗藥性,降低防腐效果。此外，化學藥劑的使用劑量難以嚴格控制，且殘效期較長，殘留量較高,易危害人體健康，其安全性一直受到人們的關注。隨著有機食品的逐漸興起，人們對于無公害、無污染、優質果蔬的需求迅速增加。因此，尋求一種安全有效的保鮮技術是很有必要的。應用微生物進行果蔬采后病害的生物防治已受到重視，將成為未來果蔬采后病害防治中替代化學農藥最具潛力的措施[5-6]，已報道的應用于產后病害生物防治的酵母菌及類酵母菌有許多種，但由于環境的不確定性，直接應用拮抗微生物防治，效果往往不如化學殺菌劑，應用受到限制。如何提高拮抗微生物成活率，達到較好的保鮮效果，成為生物保鮮研究的重點[7-8]。

本試驗以羧甲基纖維素可食性膜作為美極梅奇酵母菌的載體，研究生物涂膜劑對冬棗貯藏生理及品質的影響，以期研究出一種天然、無毒、高效的生物涂被保鮮劑，適應新疆無公害冬棗的生產的要求，同時為新疆鮮棗的保鮮提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗原料及拮抗酵母菌

冬棗：農十四師224 團昆侖棗業提供，選擇成熟度一致（7～8 成熟）、大小均一、無病蟲害及無機械損傷的果實當天運回并貯藏在實驗室冷庫[恒溫（0±2）℃，相對濕度85%～90%]預冷，待用；拮抗酵母菌種：美極梅奇酵母（Metschnikowia pulcherrima），實驗室從新疆冬棗的表面篩選出的拮抗酵母菌，生工生物工程（上海）有限公司鑒定。

1.1.2 主要試劑

羧甲基纖維素（CMC）為食用級；抗壞血酸、冰乙酸、鄰苯二甲酸氫鉀、碘酸鉀、草酸、碘化鉀（AR）、過氧化氫、2，6-二氯靛酚等，以上試劑均為分析純。

1.1.3 主要試驗儀器

ZHWY-200B 恒溫培養振蕩器：上海智誠分析儀器制造有限公司；GXH-3010F 型便攜式紅外線分析器：北京市華云分析儀器研究所有限公司；VYT-1 手持折光儀：成都泰華光學公司；GY-1 果實硬度計：杭州托普儀器有限公司；FA/JA2004N 電子天平：上海精密科學儀器有限公司。XB-K-25 血球計數板：浙江省玉環縣求精醫用儀器廠；冷凍離心機（GL-20G-Ⅱ）：上海安亭科學儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 美極梅奇酵母的活化及菌懸液配制[9]

在無菌操作條件下，從美極梅奇酵母菌YDP 斜面上用接種環挑取兩環菌種，接種到500 mL 裝300 mL PDA 液體培養基的三角瓶內，28 ℃，140 r/min 振蕩培養24 h 后，離心（6 000 r/min，15 min）收集菌體，并用無菌的生理鹽水（0.85%NaCl）洗滌酵母菌體兩次，最后用無菌的生理鹽水洗下酵母菌，制成酵母菌菌懸液，用血球計數板計數，計算出美極梅奇酵母菌菌懸液的濃度，并用無菌的生理鹽水調整至所需濃度，冰箱保存待用。

1.2.2 生物活性涂膜保鮮劑的制備[10-11]

稱取10g 羧甲基纖維素（CMC），放入1 000 mL 無菌水中室溫下浸泡8 h，然后攪拌溶解，再加入美極梅奇酵母1×108CFU/mL 菌懸液，攪拌均勻成生物涂膜保鮮劑。

所配制成的生物涂膜保鮮劑含1%CMC，20%美極梅奇酵母1×108CFU/mL 菌懸液。

1.2.3 羧甲基纖維素對美極梅奇酵母的生長的影響

配制含1%CMC 的PDA 液體培養基，115 ℃滅菌20 min，以PDA 液體培養基作為對照，美極梅奇酵母的起始濃度為1×105CFU/mL，28 ℃，140 r/min 振蕩培養，在12、24、36 h 采用血球計數板法測量美極梅奇酵母的數量。每個處理3 個重復，試驗重復2 次。

1.2.4 涂膜處理

本試驗設3 個組處理；①1%CMC 涂膜保鮮劑處理；②生物活性涂膜保鮮劑處理；③清水處理作為對照（CK）。冬棗浸泡在相應的涂膜劑中，保持1 min，自然晾干，鮮棗表面形成一層透明光亮的保護膜。處理完畢后封入聚乙烯保鮮袋中于（0±2）℃，相對濕度85 %～90%冷庫貯藏。每個處理400 個果實，每隔10 d測定相應的指標，每個指標重復測量3 次，求平均值，以觀察冬棗貯藏過程中各指標的動態變化情況。

1.3 測定項目與方法

腐爛指數參照Fallik[12]等的方法，并略作改動將果實腐爛程度分為5 個等級，0 級：無腐爛；一級：果實出現1～3 個小爛斑；二級：果實腐爛面積在1/4～1/2 之間；三級：果實腐爛面積在1/2～3/4 之間；四級：果實腐爛面積＞3/4。然后按下面的公式計算腐爛指數：

腐爛指數=∑（級數×對應果實腐爛數量）/該組果實總數；失重率采用稱重法測定；果肉硬度采用硬度計測定；可溶性固形物含量采用手持折光儀測定；可滴定酸含量用酸堿滴定法測定；呼吸強度采用便攜式紅外線分析器測定；維生素C 含量的測定用2，6-二氯靛酚滴定法測定。采用SPSS13.0 版國際通用軟件進行統計分析，計算最小顯著差異（LSD）比較差異顯著性（α=0.05）。

2 結果與分析

2.1 CMC 對美極梅奇酵母菌的生長的影響

CMC 對美極梅奇酵母菌的生長的影響，見表1。

表1 CMC 對美極梅奇酵母菌的生長的影響Table 1 Effects of CMC on Metschnikowia pulcherrima growth

拮抗酵母菌在涂膜劑中的生長情況直接影響其抑制病原菌的能力，通過在不同時間測定美極梅奇酵母菌在培養基中的數量，研究CMC 是否對其的生長有抑制作用。從表1 可知，在不同的測定時間，羧甲基纖維素對美極梅奇酵母菌的生長沒有顯著影響，處理組與對照組之間酵母菌生長情況差異不顯著（p＞0.05），這表明1%CMC 對美極梅奇酵母菌的生長繁殖沒有顯著影響。

2.2 不同涂膜處理對冬棗腐爛指數的影響

不同涂膜處理對冬棗腐爛指數的影響，見圖1。

圖1 不同涂膜處理對冬棗腐爛指數的影響Fig.1 Effect of different treatment on the decay index of Winter Jujubes

果實的腐爛率是判斷貯藏效果最直觀的感官性狀，腐爛指數越大，表明果實腐爛率越高，果實腐爛越嚴重。由圖1 可知，冬棗在涂膜保鮮貯藏期間腐爛指數逐漸增加，且對照組腐爛指數增加幅度大，速度快，貯藏60 d 后對照組的腐爛指數已經達到1.62，冬棗失去商品價值，而生物涂膜處理組的腐爛指數僅為1.05，其腐爛指數比對照組的低0.57。統計分析表明，貯藏60 d 時，處理組與對照組之間及處理組之間腐爛指數呈顯著性差異（P＜0.05），結果表明，CMC 和美極梅奇酵母菌涂膜處理的有機結合表現出較好的保鮮效果，尤其具有明顯的防腐、防霉作用，這是因為生物涂膜保鮮劑在冬棗表面形成的薄膜不僅能阻止（或減少）水分、氣體（O2、CO2）或溶質的遷移，還可以發揮拮抗酵母菌的抑制冬棗表面病原真菌的作用，對冬棗起到保護作用，從而抑制了冬棗貯藏過程中的失水、軟化和霉爛，延長了冬棗貯藏保鮮期。

2.3 不同涂膜處理對冬棗失重率的影響

水分是影響果實新鮮度、脆度和口感的重要成分，與果實的風味品質密切相關。但果實采后水分容易蒸發，果實大量失水，降低了果實的品質。果實失重率可以反映果實的商品價值。失重率越大，表示果實的水分和營養成分流失越大，即保鮮的效果越差。

冬棗皮薄多汁，在貯藏期間，極易發生失水皺皮[3]，另外由于呼吸作用和新陳代謝的消耗，造成棗果失重，影響感官品質和貯藏效果。因此抑制冬棗失重對冬棗貯藏保鮮具有重要的意義。不同涂膜處理對冬棗失水率的影響，見圖2。

圖2 不同涂膜處理對冬棗失水率的影響Fig.2 Effect of different treatments on the weightless rates of Winter Jujubes

如圖2 所示，冬棗的失重率在貯藏前期增加緩慢，但在貯藏后期，對照處理組與各涂膜處理組的冬棗失重率都呈快速增加的趨勢，且對照組的失重率與涂膜保鮮劑處理組差異顯著（P＜0.05）。原因為經保鮮劑處理的冬棗表面的薄膜可以抑制水分的散發和棗果的呼吸作用，降低了失水量和新陳代謝的消耗量，從而降低了失重率。結果表明：生物涂膜處理的冬棗光亮飽滿，失重率較小，貯藏第60 天時，其失重率為22.60%，保鮮效果最佳。

The final QF as defined by the lines above is 0.9908 for the negative branch and 0.9773 for the positive one.

2.4 不同涂膜處理對冬棗硬度的影響

果實的硬度是指果肉抗壓力強弱程度，果肉抗壓力愈強，果實的硬度就愈大。果實硬度的大小可以反應貯藏過程中果實品質的優劣，衡量冬棗貯藏質量的重要指標。不同涂膜處理對冬棗硬度的影響，見圖3。

圖3 不同涂膜處理對冬棗硬度的影響Fig.3 Effect of different treatments on the firmness of Winter Jujubes

由圖3 可知，冬棗硬度隨著貯藏期的延長而降低，這種變化趨勢在不同的處理中基本一致。引起這一變化的原因主要是：在貯藏過程中，隨著貯藏時間的延長，冬棗果實中原果膠被酶分解，原果膠與纖維素的結合能力降低，在果實細胞間的黏接作用下降，從而影響果實組織的強度和密度。原果膠被酶分解，形成可溶性果膠，其酯化度和聚合度都變小，使冬棗組織松弛，果實變軟，其硬度相應降低。貯藏60 d 時，對照組的冬棗的硬度從貯藏前的14.12 kg/cm2下降到4.96 kg/cm2，下降了9.16 kg/cm2。涂膜處理的冬棗硬度在貯藏期呈緩慢下降趨勢。生物涂膜處理的冬棗硬度下降幅度最小，貯藏60 d 時其硬度為7.45 kg/cm2，與貯藏前比下降了5.78 kg/cm2。統計分析表明，生物涂膜處理與對照之間冬棗硬度呈顯著性差異（P＜0.05）。結果表明，生物涂膜處理可以確保冬棗冷藏期間的硬度品質。

2.5 不同涂膜處理對冬棗可溶性固形物含量的影響

棗果中可溶性固形物主要是可溶性糖，其含量高低可作為評價果實質量好壞的重要指標。不同涂膜處理對冬棗可溶性固形物含量的影響，見圖4。

圖4 不同涂膜處理對冬棗可溶性固形物含量的影響Fig.4 Effect of different treatments on t the soluble solid contents of Winter Jujubes

由圖4 可知，在整個貯藏過程中，冬棗的可溶性固形物含量沒有明顯的變化，保持在21.93%左右，從貯藏期開始先上升，20 d～40 d 之間變化幅度很小，40 d后，呈下降趨勢。可能是由于剛采摘的棗果還未完全成熟，在后熟過程中，淀粉等大分子物質分解成了可溶性的小分子物質等，代謝總量小于降解總量，使得可溶性固形物的含量有所升高。隨著冬棗貯藏時間的延長，其降解總量開始小于代謝總量，導致可溶性固形物含量又開始下降。涂膜處理的冬棗在貯藏末期保持較高的可溶性固形物的含量，特別是生物涂膜處理組的冬棗可溶性固形物的變化最為平緩，貯藏60 d 可溶性固形物的含量高達22.12 %，而對照組僅為15.22%。可能由于生物涂膜劑在冬棗的表面形成膜，一方面對氧氣等物質的進出以及微生物的侵入有一定的阻礙作用，另一方面，美極梅奇酵母菌抑制了霉菌的生長，從而減少了某些微生物對糖類等可溶性固形物的消耗。統計分析表明，貯藏60 d 時，涂膜處理和對照的可溶性固形物含量呈顯著性差異（P＜0.05），處理組之間差異不顯著（P＞0.05）。說明涂膜處理可有效延緩冬棗可溶性固形物的降解，提高冬棗的貯藏品質。

2.6 不同涂膜處理對冬棗可滴定酸含量的影響

可滴定酸含量對水果的風味有很重要的影響，是衡量果實貯藏質量，鑒別果實品質的重要指標。未成熟棗果中含酸量高，隨著果實的成熟，含酸量逐漸下降。不同涂膜處理對冬棗可滴定酸含量的影響，見圖5。

圖5 不同涂膜處理對冬棗可滴定酸含量的影響Fig.5 Effect of different treatments on the titrable acidity contents of Winter Jujubes

由圖5 可知，在貯藏初期各組的可滴定酸含量呈上升趨勢，可能由于采收早，棗果實成熟度較低，其有機酸含量較高的原因。而貯藏20d 后，各處理的可滴定酸含量呈下降趨勢，可能因為棗的有機酸一部分用作呼吸底物被消耗，另一部分在體內被轉化為糖分，但1%CMC 涂膜處理及生物涂膜處理組的冬棗果實在貯藏后期出現酸含量升高趨勢，其原因是由于該處理形成的膜較厚，使果實處于無氧呼吸而產生乳酸，導致酸含量出現二次上升現象。

2.7 不同涂膜處理對冬棗VC含量的影響

VC是衡量果實品質高低的一項重要指標。果實采后貯藏過程中VC含量隨著貯藏期的延長而不斷下降，主要是因為VC在中性和堿性條件下很容易被氧化。VC含量降低到一定程度時，自由基會積累，會對細胞組織產生損害而加快衰老速度。而冬棗的VC含量很高，如何防止其在貯藏期間VC的降解，使果實能夠保持較高的VC含量格外重要。不同涂膜處理對冬棗VC含量的影響，見圖6。

圖6 不同涂膜處理對冬棗VC含量的影響Fig.6 Effect of different treatments on the VCcontents of Winter Jujubes

由圖6 可知，在貯藏初期VC含量均有所增加，然后又逐漸下降。在貯藏20 d 時出現高峰期，表明這個時間冬棗達到成熟期，VC的含量達到最大。隨著貯藏時間的延長，涂膜組和對照組的VC含量均明顯減少，但涂膜處理組的冬棗VC含量降低的速率均小于對照組。統計分析表明，60 d 時，處理組和對照組的VC含量呈顯著性差異（P＜0.05），其中，生物涂膜處理的冬棗VC含量變化平緩，貯藏到60 d 時，果實VC含量達218.17mg/100g。而對照組的VC含量為156.36mg/100g，VC已大部分損失掉。結果表明，涂膜處理可以有效延緩冬棗VC的降解。

2.8 不同涂膜處理對冬棗呼吸強度的影響

呼吸強度是衡量呼吸作用強弱和組織新陳代謝快慢的一個重要指標，可以作為判斷產品貯藏潛力的依據，呼吸強度越大，營養物質消耗得越快，貯藏壽命就越短。對于棗果究竟是屬于呼吸躍變型果實還是非呼吸躍變型果實，一直以來都是研究者們爭論的熱點，目前較一致的看法是棗果屬于非呼吸躍變型果實。不同涂膜處理對冬棗呼吸強度的影響，見圖7。

如圖7 所示，冬棗在采后貯藏中未檢測到明顯的呼吸高峰，支持了棗果屬于非呼吸躍變型果實的觀點，隨著貯藏時間的延遲，冬棗呼吸強度呈上升趨勢，涂膜處理的冬棗呼吸強度低于對照，主要是由于CMC在冬棗的表面形成一層比較均勻的膜，使冬棗處在一個微環境中，限制了O2的進入和提高了冬棗周圍的CO2含量，從而有效的抑制了冬棗的呼吸強度。統計分析表明，生物涂膜組與對照組之間果實呼吸強度呈顯著性差異（P＜0.05），結果表明，涂膜能夠有效的抑制冬棗呼吸強度，延緩冬棗的成熟與衰老，貯藏60 d 時，生物涂膜處理組的冬棗呼吸強度最低為1.40 mg/kg·h，抑制效果最佳。

圖7 不同涂膜處理對冬棗呼吸強度的影響Fig.7 Effect of different treatments on the respiration intensity of Winter Jujubes

3 結論

羧甲基纖維素（CMC）在果皮表面形成的一層薄膜，降低棗果呼吸強度和蒸騰作用，減少了水分的散失。同時可延緩冬棗果肉硬度下降及VC的降解，延長冬棗的貯藏期。但單一使用纖維素作為成膜物質，其防腐效果較弱，如果與其它抑菌物質復配成復合膜，這種情況則會得到改善。用于果蔬產后病害生物防治中拮抗酵母菌，因其能有效地利用貧乏營養快速增殖，干燥情況下可在果蔬表面定殖并存活相當長的時間，能耐受低溫等不良環境而備受人們的關注，拮抗酵母菌的防治果蔬腐生性病原菌引起的產后病害的效果在水果保鮮上已得到證實[5-6]。以CMC 為載體，美極梅奇酵母菌與病原菌爭奪營養物質和生長空間，從而抑制有害菌的生長，協同增強了涂膜對冬棗的保鮮作用。

本試驗表明，將美極梅奇酵母菌包埋于CMC 膜中，將涂膜保鮮和生物保鮮有機地結合在一起，可有效降低冬棗失重率和腐爛率，減緩冬棗的硬度、可滴定酸含量、可溶性物含量及VC含量變化，抑制冬棗呼吸強度的增大。因此，該生物涂膜劑對冬棗有很好的保鮮效果。

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