殼聚糖復合保鮮劑在荔枝冷藏中的應用

李昌寶，孫 健,*，吳建永，劉成梅，鐘業俊，李 麗

(1.廣西農業科學院農產品加工研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西作物遺傳改良生物技術重點開放實驗室，廣西 南寧 530007；3.南昌大學 食品科學與技術國家重點實驗室，江西 南昌 330047)

荔枝是一種熱帶亞熱帶水果，果皮鮮紅，果肉甜美多汁，在國際水果貿易中具有很高的商業價值[1]，然而荔枝采收后容易發生褐變和腐敗[2]。目前較為普遍的是采用SO2熏蒸或化學殺菌劑來防腐保鮮，但藥劑殘留是人體健康的潛在威脅[3]。

殼聚糖是一種天然高分子多聚糖，可改變病原菌細胞膜的流動性和通透性，具有抗菌殺菌作用[4]；采用殼聚糖涂膜，膜層具有通透性、阻水性，可抑制果蔬呼吸代謝和水分散失，減緩果蔬組織和結構衰老[5]。Jiang Yueming等[5]報道殼聚糖涂膜可延緩荔枝花色苷含量的降低，以及顏色和食味品質的改變。Noelle等[6]發現，殼聚糖和檸檬酸溶液浸泡可延緩荔枝在貯藏時的顏色變化。Zheng Xiaolin等[2]報道，殼聚糖和抗壞血酸處理在防止荔枝果皮褐變、失水、微生物侵襲方面具有積極作用。趙玉清等[7]研究發現，殼聚糖與金屬離子(Zn2+)復合涂膜能有效阻止荔枝水分損失，防止VC損失，延緩果皮褐變及淀粉轉化。

納他霉素是一種重要的多烯類抗菌素，能有效抑制真菌生長，已被美國FDA和中國列入食品添加劑使用。與真菌接觸時，納他霉素分子的疏水部分即大環內酯的雙鍵部分以范德華力和真菌的整個甾醇分子結合，形成抗生素-甾醇復合物，破壞細胞質膜的滲透性；分子的親水部分即大環內酯的多醇部分則在膜上形成水孔，損傷膜的通透性，從而引起菌內氨基酸、電解質等重要物質滲出而死亡[8]。

雙乙酸鈉是一種綠色防霉防腐保鮮劑，并具有增加營養價值的功效，已被美國FDA、聯合國糧農組織和世界衛生組織確定為安全型食品添加劑，我國食品使用衛生標準也已將其列為食品防霉防腐劑。雙乙酸鈉的抗菌(包括抗真菌、霉菌、細菌)作用來源于乙酸、乙酸分子與類脂化合物的相溶性較好，乙酸可透過細胞壁，使細胞內蛋白質變性，從而起到殺菌的效果[9]。

茶多酚是茶葉中提取的一類含有多酚羥基的天然活性物質，能與氧化酶蛋白結合，形成一種復合物而降低酶的氧化活性[10]。此外，茶多酚結構中具有的活潑酚羥基可作為氫供體，將單線態氧1O2還原成活性較低的三線態氧3O2，從而減少氧自由基的產生，終止自由基的連鎖反應[11]。

本實驗以殼聚糖為成膜劑，復配抑菌劑(納他霉素、雙乙酸鈉)和抗氧化劑(茶多酚、抗壞血酸)，研究殼聚糖復合保鮮劑涂膜對荔枝的保鮮效果，為荔枝涂膜保鮮的推廣提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

荔枝品種為‘妃子笑’，購于廣西靈山龍武農場，采摘后立即運至實驗室，挑選大小均一，無褐斑，無物理損傷和病蟲害的荔枝進行試驗。

殼聚糖(脫乙酰度≥90%，黏度300cps) 濟南海得貝海洋生物工程有限公司；納他霉素 鄭州奇弘生物科技有限公司；茶多酚(TP≥98%) 江西綠康天然產物有限公司；愈創木酚 國藥集團化學試劑有限公司；鄰苯二酚、抗壞血酸、雙乙酸鈉 阿拉丁試劑(上海)有限公司；其他為國產分析純試劑。

1.2 儀器與設備

WAY-2W阿貝折射儀 上海精密科學儀器有限公司；JJ-2型高速組織搗碎機 江蘇金壇榮華儀器廠；Delta 320 pH計 瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司；T6新世紀紫外-可見分光光度計 北京普析通用儀器公司；SORVALLD-37520型低溫冷凍離心機 德國Thermo Electron公司。

1.3 殼聚糖復合保鮮液試驗

前期研究發現，殼聚糖質量濃度10g/L時成膜效果較好，檸檬酸質量濃度19.2g/L時有助于殼聚糖溶解并可形成一定的協同保鮮作用。由此，結合學者對抑菌劑、抗氧化劑等添加量的相關研究[4-11]和前期實驗結果，進行殼聚糖復合保鮮液對新鮮荔枝保鮮試驗。將挑選好的新鮮荔枝分別在殼聚糖復合保鮮液中(表1)浸5min后取出，自然晾干，(4±1)℃貯藏。每3d測定試樣的褐變指數、多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)、過氧化物酶(peroxidase，POD)，可溶性固形物、可滴定酸、腐爛率以及感官評價在第18天測評。試驗重復3次，結果取平均值。

表 1 殼聚糖復合保鮮劑成分和含量Table 1 Composition and content of chitosan complex fresh-keeping agent

1.4 生理指標測量

1.4.1 褐變指數

果皮褐變程度用褐變等級來評估，褐變等級如下：1=沒有褐變；2=輕微褐變；3=1/4褐變；4=1/4～1/2褐變；5≥1/2褐變。褐變指數=∑褐變等級×該等級荔枝個數/荔枝總數。褐變指數高于3可以認為市場不能接受[12]。

1.4.2 腐爛率

荔枝腐爛或褐變面積超過整果面積1/4時定為腐爛果，腐爛率/%=(爛果個數/處理總果數)×100[13]。

1.4.3 可溶性固形物、可滴定酸[14]

從15個荔枝中取果肉20g，用研缽研碎，在15000×g離心20min，取上清液進行分析測定。可溶性固形物：由阿貝折光儀測定，結果由折光儀讀數得出，以百分比表示；可滴定酸：用0.1mol/L NaOH溶液滴定，結果換算成檸檬酸當量。

1.4.4 PPO、POD提取及活性測定[15]

PPO、POD提取：所有實驗操作在(4±1)℃條件完成，取荔枝果皮2g，在液氮中用研缽研碎，然后用10mL 0.1mol/L磷酸鈉緩沖液(pH6.8，含有0.1g/100mL吡咯烷酮聚乙烯和體積分數0.1% Triton X-100)提取20min。提取液在10000×g離心15min，收集上清液作為測量PPO、POD活性的酶液。

PPO活性：用0.01mol/L磷酸鈉緩沖液(pH6.8)配制10mmol/L鄰苯二酚，取該溶液2.8mL，迅速加入0.2mL PPO提取液，置于400nm處測定吸光度變化值，測量時間3min、環境溫度(25±1)℃。一個酶活力單位(U)定義為：單位時間內(1min)，反應體系吸光度變化0.01所需的酶量。

POD活性測定反應系統為：2.7mL磷酸鈉緩沖液(pH6.8，0.1mol/L)、0.1mL H2O2(0.46%，V/V)、0.1mL愈創木酚4g/100mL和0.1mL酶提取液。在470nm處測量吸光度變化值，測量時間3min，環境溫度(25±1)℃。一個酶活力單位(U)定義為：單位時間內(1min)，反應體系吸光度變化0.01所需的酶量。

1.4.5 感官評價

感官評價之前，將各實驗組的荔枝從冷藏條件下移到室溫(25℃±1℃)放6h。每實驗組取10個荔枝，置于白色瓷盤中立刻給經過訓練的品嘗小組進行品嘗。品嘗小組由14個(10個女性，和4個男性)年齡在22～50歲之間、對荔枝質量和感官特性非常熟悉的人組成。荔枝樣品隨機分配給每個品嘗員，感官評定在感官實驗室進行，每次品嘗荔枝之前用純凈水漱口。荔枝品評指標包括：表皮顏色，果肉滋味，果實氣味和整體評價。品嘗員品評荔枝后按照嗜好程度給各指標打分。9表示非常喜歡，5表示既不喜歡也不討厭，1表示非常不喜歡[16]。

1.5 數據分析

采用SAS 9.0軟件進行數據分析，所有試驗重復3次，結果用“平均值±標準偏差”表示。

2 結果與分析

2.1 殼聚糖復合保鮮劑對荔枝褐變指數的影響

圖 1 殼聚糖復合保鮮劑對荔枝褐變指數的影響Fig.1 Effects of different chitosan complex fresh-keeping agents on browning index of litchi

由圖1可知，荔枝褐變指數在冷藏過程中不斷上升，冷藏前6d上升較為緩慢(P＞0.05)，第9天后褐變加快(P＜0.05)。第18天時，對照組褐變指數為4.80，“雙乙酸鈉+茶多酚”組、“納他霉素+抗壞血酸”組、“納他霉素+茶多酚”組的褐變指數分別為4.15、3.69和3.05，可見殼聚糖復合涂膜對荔枝表皮顏色具有較好的保護作用，其中“納他霉素+茶多酚”組的效果最為明顯。

2.2 殼聚糖復合保鮮劑對荔枝PPO和POD活性的影響

圖 2 殼聚糖復合保鮮劑對荔枝果皮PPO(a)、POD(b)活性的影響Fig.2 Effects of different chitosan complex fresh-keeping agents on PPO and POD activity in pericarp of litchi

由圖2可知，在儲藏期間，荔枝PPO、POD活性均持續上升，而荔枝經復合殼聚糖涂膜后活性上升速度明顯低于對照組。貯藏第18天，對照組的PPO和POD活性為23.0U/g和62.0U/g、而“納他霉素+抗壞血酸”組、“雙乙酸鈉+茶多酚”組、“納他霉素+茶多酚”組的PPO活性分別為17.0、14.7U/g和12.1U/g，POD活性分別為45.0、40.0、31.6U/g。可見殼聚糖保鮮劑涂膜可較好地抑制荔枝PPO、POD酶活在冷藏過程中的上升，其中“納他霉素+茶多酚”組的效果最為明顯，第18天時PPO、POD活性分別比對照組低47.4%、49.0%。

2.3 殼聚糖復合保鮮劑對荔枝腐爛率、可溶性固形物和可滴定酸含量的影響

表 2 冷藏第18天荔枝的腐爛率、可溶性固形物和可滴定酸含量Table 2 Decay rate, total soluble solids content and organic acid content of litchi after 18 days cold storage

由表2可知，在(4±1)℃條件下冷藏，荔枝仍會被真菌感染。對照組由于沒有抑菌劑的保護，貯藏至第18天時，荔枝表面出現霉斑和褐變，腐爛率達到23.12%；“雙乙酸鈉+茶多酚”組有少量發生霉變，腐爛率為6.40%；“納他霉素+抗壞血酸”組則有少量褐斑，腐爛率為2.55%；只有“納他霉素+茶多酚”組經過18d冷藏之后，仍未發生腐敗。

可溶性固形物和可滴定酸是荔枝重要的風味和營養指標[14]。荔枝貯藏第1天，總可溶性固形物和可滴定酸含量分別為19.10%和0.66%。經過18d冷藏，荔枝的可溶性固形物和可滴定酸含量均有不同程度下降，其中可溶性固形物的下降速度為：對照組＞“雙乙酸鈉+茶多酚”組＞“納他霉素+抗壞血酸”組＞“納他霉素+茶多酚”組；可滴定酸下降速度為：對照組＞“納他霉素+茶多酚”組＞“納他霉素+抗壞血酸”組＞“雙乙酸鈉+茶多酚”組，這可能是由于雙乙酸鈉釋放醋酸，抗壞血酸則呈弱酸性，導致果肉可滴定酸含量下降緩慢。

2.4 殼聚糖復合保鮮劑對荔枝感官品質的影響

圖 3 冷藏第18天荔枝的感官品質Fig.3 Sensory evaluation of litchi treated by different chitosan complex fresh-keeping agents after 18 days cold storage

由圖3可知，對照組經過18d冷藏后，果皮顏色、果肉滋味、氣味和整體可接受度均在5以下，表明該組荔枝消費者已不能接受。而經殼聚糖復合保鮮劑涂膜的荔枝，感官品質相對較好，尤其“納他霉素+茶多酚”組的感官品質為四組中最好，整體可接受度為7.0分，果實氣味更是高達8.0分；而“雙乙酸鈉+茶多酚”組的果肉滋味和果實氣味分值偏低，分別為4.2和4.1，這可能是由于雙乙酸鈉溶解后釋放的醋酸味較濃，影響了荔枝的氣味，而茶多酚有天然的茶香味，具有增香作用。

3 結 論

荔枝不耐貯藏，容易腐敗和褐變。酶促褐變的基本條件是：活性PPO、氧氣和酚類底物的存在；通過隔絕氧氣或抑制酶活，可防止褐變。本實驗研究殼聚糖復配抑菌劑和抗氧化劑后對荔枝的涂膜保鮮作用，結果表明：殼聚糖復配納他霉素、雙乙酸鈉及茶多酚、抗壞血酸、檸檬酸后，可抑制冷藏過程中(4℃±1℃)荔枝的腐敗，對荔枝表皮顏色具有保護作用，同時可抑制荔枝PPO、POD活性的上升，以及可溶性固形物和可滴定酸含量的下降，對保持荔枝感官品質也具有一定的效果。其中，“納他霉素+茶多酚”組的保鮮效果最為明顯，冷藏至第18天時該組荔枝未發生腐敗，遠低于對照組23.12%的腐敗率；表皮顏色、果肉滋味、果實氣味和整體可接受度分別為7.0、6.3、8.0分和7.0分，明顯好于對照組的4.1、4.0、2.9分和3.1分；同時荔枝中PPO、POD活性分別比對照組分別低了47.4%、49.0%。利用殼聚糖復配茶多酚、納他霉素對荔枝進行涂膜保鮮，效果良好，安全無毒，制作工藝簡單，使用方便，是一種推廣價值很高的荔枝保鮮方法。

[1] JIANG Yueming, DUAN Xuewu, JOYCE D, et al. Advances in understanding of enzymatic browning in harvested litchi fruit[J]. Food Chemistry, 2004, 88(3)： 443-446.

[2] ZHENG Xiaolin, TIAN Shiping. Effect of oxalic acid on control of postharvest browning of litchi fruit[J]. Food Chemistry, 2006, 96(4)： 519-523.

[3] 吳國欣, 檀東飛, 林躍鑫, 等. 復配植酸保鮮劑對荔枝果實的保鮮效果[J]. 食品科學, 2004, 25(2)： 190-192.

[4] PINTADO C, FERREIRA M, SOUSA I. Control of pathogenic and spoilage microorganisms from cheese surface by whey protein fi lms containing malic acid, nisin and natamycin[J]. Food Control, 2010, 21(3)： 240-246.

[5] JIANG Yueming, LI Jianrong, JIANG Weibo. Effects of chitosan coating on shelf life of cold-stored litchi fruit at ambient temperature[J]. LWT-Food Science and Technology, 2005, 38(7)： 757-761.

[6] NOELLE M, COLLIN D, RAMARSON H, et al. Effect of citric acid and chitosan on maintaining red colouration of litchi fruit pericarp[J]. Postharvest Biology and Technology, 2008, 49(2)： 241-246.

[7] 趙玉清, 鄭兆艷, 王冰, 等. 殼聚糖復合物的制備與荔枝保鮮研究[J]. 大連民族學院學報, 2004, 6(1)： 44-46.

[8] 鄔健國, 王敏. 納他霉素的分子生物學研究進展[J]. 微生物學通報, 2003, 30(5)： 120-123.

[9] 中國食品添加劑生產應用工業協會. 食品添加劑手冊[M]. 北京： 中國輕工業出版社, 1996： 245-248.

[10] 官興麗, 理勇, 曾亮. 茶多酚在食品貯藏保鮮中的應用現狀[J]. 食品工業科技, 2010, 31(7)： 410-413.

[11] 武煜, 顧振綸. 茶多酚的藥理學作用及其機制研究進展[J]. 中成藥, 2005, 27(6)： 722-725.

[12] JIANG Yueming, FU J R. Biochemical and physiological changes involved in browning of litchi fruit caused water loss[J]. Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 1999, 74(1)： 43-46.

[13] 莫億偉, 鄭吉祥, 李偉才, 等. 外源抗壞血酸和谷胱甘肽對荔枝保鮮效果的影響[J]. 農業工程學報, 2010, 26(3)： 363-368.

[14] JIANG Yueming, LI Yuebiao, LI Jianrong. Browning control, shelf life extension and quality maintenance of frozen litchi fruit by hydrochloric acid[J]. Journal of Food Engineering, 2004, 63(2)： 147-151.

[15] SUN Jian, XIANG Xu, YU Chunyan, et al. Variations in contents of browning substrates and activities of some related enzymes during litchi fruit development[J]. Scientia Horticulturae, 2009, 120(4)： 555-559.

[16] SIVAKUMAR D, KORSTEN L. Fruit quality and physiological responses of litchi cultivar McLean’s Red to 1-methylcyclopropene pre-treatment and controlled atmosphere storage conditions[J]. LWTFood Science and Technology, 2010, 43(6)： 942-948.