一種可食膜對鮮切蘋果的生理及品質(zhì)的影響

王佳宏，劉彩虹，季曉釩，吳彩娥

（南京林業(yè)大學(xué)森林資源與環(huán)境學(xué)院，江蘇南京210037）

隨著生活節(jié)奏的加快，鮮切果蔬因其具有新鮮、方便、營養(yǎng)和無公害等優(yōu)點，深受人們的青睞[1]。蘋果是著名的大眾水果之一，風(fēng)味獨特，是鮮切水果的主要原料之一，但鮮切蘋果在生產(chǎn)過程中經(jīng)去皮、切分等加工使組織損傷，極易導(dǎo)致其色澤變暗、組織軟化和產(chǎn)品易腐爛等現(xiàn)象[2]。因此研究如何延長鮮切蘋果的保鮮期顯得十分重要。

可食性果蔬保鮮膜是一種采用天然糖類、淀粉、蛋白質(zhì)、油脂等可食材料為主要原料，通過添加成膜助劑、控制成膜條件，在果蔬表面涂覆或直接成膜而成的保鮮膜[3]。可食性涂膜可減少果蔬中水分的散失，有效阻隔空氣中的氧氣，抑制果蔬呼吸、褐變、營養(yǎng)物質(zhì)消耗，且可與被包裝的食品一起食用，對食品和環(huán)境無污染。如劉新有等[4]利用1.5%羧甲基纖維素鈉+1%D-異抗壞血酸鈉+3%植酸+0.2%脫氫醋酸鈉涂膜有效抑制了鮮切蘋果的呼吸作用，減少了營養(yǎng)成分的損失。Perez-Gago等[5]利用乳清蛋白復(fù)合涂膜使金冠蘋果切片的褐變得到顯著減輕；曾文兵[6]將蘋果切塊經(jīng)5%乳清濃縮蛋白涂膜液+1%CaCl2+1%抗壞血酸復(fù)合液浸泡，保鮮效果較好。作者在前期實驗中通過比較研究，制得一種以淀粉為主要基質(zhì)的可食膜，發(fā)現(xiàn)其在感官上對鮮切蘋果具有良好的保鮮效果，本文進(jìn)一步研究其對鮮切蘋果的主要生理品質(zhì)的影響，對其保鮮效果進(jìn)行確認(rèn)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

蘋果 品種為“紅富士”，產(chǎn)地為山東煙臺，購于南京市蘇果超市。

CR-200美能達(dá)手持色差儀 日本柯尼卡；GY-3手持硬度計 杭州托普儀器有限公司；WYTO-80%手持測糖儀 成都泰華光學(xué)有限公司；PE聚乙烯保鮮袋 蘇州潔達(dá)化工塑料有限公司；ZK-82BB真空干燥箱 上海實驗儀器廠有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 蘋果預(yù)處理 選用無機械損傷和蟲害的紅富士蘋果。將蘋果洗凈、用鋒利的不銹鋼刨去皮、切成邊長為1.5cm至2cm的塊狀立方體，分成2份。一份用可食膜液浸泡5min，取出、瀝干，按照每份250g的標(biāo)準(zhǔn)裝入PE保鮮袋中，袋子挽口后于4℃貯藏；另一份不作處理，按相同的量分裝后作對照。每個樣品各做3各平行。

1.2.2 可食性復(fù)合膜配制 可食膜由5%淀粉+2%羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）+3.5%甘油+1.5%L-半胱氨酸（L-cys）復(fù)配制得。按比例稱取各種原料，將CMCNa用總量約1/3的水溶脹12h，可溶性淀粉用約1/2的熱水（80℃）糊化，合并2種液體。甘油和L-cys用剩余的水分別溶解，先后加入上述混合液中。配制的可食膜溶液立即放入ZK-82BB真空干燥箱脫氣約20min，至無氣泡產(chǎn)生，脫氣后的涂膜液存放于4℃冰箱中。

1.2.3 呼吸強度測定 靜置法[7]。取20mL 0.4mol/L的NaOH置于培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿立即放入干燥器中。將裝有250g蘋果的網(wǎng)袋放于隔架上，密閉計時1h。將培養(yǎng)皿中的NaOH轉(zhuǎn)移到三角瓶中，再加入5mL BaCl2和2滴酚酞，用0.1mol/L的草酸滴定至終點，記錄草酸的用量。以不放樣品的空白組作對照，操作同上。呼吸強度單位表示為mg CO2/（g·h）。每次每份隨機取3袋測呼吸強度，測完呼吸的樣品再用來測其他指標(biāo)。

1.2.4 色澤的測定 從每組樣品中任意取出15塊，用美能達(dá)手持色差儀測量L值，a值，b值。其中L—亨特（Hunter）明度指數(shù)；a—亨特色品指數(shù)，表示紅綠軸，正值為紅色，負(fù)值為綠色；b—亨特色品指數(shù)，表示黃藍(lán)軸，正值為黃色，負(fù)值為藍(lán)色。每塊測定相對的兩個面，統(tǒng)計平均值并計算標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.2.5 硬度測定 將測完色澤的樣品，用手持硬度計從蘋果塊中部勻速插入，測定其硬度，取其平均值作為每組樣品的測量值，硬度單位表示為kg/cm2。

1.2.6 可溶性固形物（SSC）含量測定 從每組樣品中任意選取5塊進(jìn)行勻漿，用WYTO-80%手持測糖儀測定樣品的SSC含量，每組樣品重復(fù)測定5次，取平均值作為測量值。

1.2.7 VC含量測定 采用UV分光光度法[8]。每組樣品中隨機取10塊蘋果樣品切碎、混勻。稱取蘋果樣品2.00g，放于研缽中加入5mL 1%HCl研磨，將溶液移入離心管中，轉(zhuǎn)速為16600r/min，離心30min，取0.2mL上清液和0.4mL 10%HCl加入到10mL容量瓶中，再用蒸餾水定容至10mL，充分混勻后測定A243處的吸光值。紫外分光光度計用蒸餾水調(diào)零，VC含量表示為mg/100g FW。

1.2.8 游離酚含量測定[7]稱取1g蘋果放于研缽中，再加入6mL甲醇研磨，將研磨液移入離心管中離心30min。取離心管中的上清液，以75%甲醇調(diào)零，測A320處吸光值，游離酚含量表示為μg/mL。

1.2.9 PPO活性測定 采用消光值法[9]。稱取2g蘋果加5mL預(yù)先冷藏的磷酸緩沖液（pH6.4），冰浴研磨，再冷凍離心30min。打開紫外分光光度計預(yù)熱30min，用pH5.4醋酸緩沖液調(diào)零，在比色皿中加入2.0mL pH5.4醋酸緩沖液和1.0mL 0.04mol/L兒茶酚，將比色皿放入紫外可見分光光度計后再加入0.5mL酶液，開始計數(shù)。每隔30s記錄酶活性在410nm處比色測定。連續(xù)記錄3min，PPO活力單位為U/（min·g·FW）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)處理和制圖使用辦公軟件Excel 2003進(jìn)行，數(shù)據(jù)的方差分析使用SAS 8.0軟件（SAS Institute Inc.，Cary，NC，USA）中的多重比較程序，回歸分析采用SYSTAT 12軟件（Systat Software，Inc.，Washington，USA）中的回歸分析程序進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 可食膜對鮮切蘋果呼吸作用的影響

切分等操作會使果蔬形成大面積的機械傷，傷呼吸導(dǎo)致果蔬的呼吸強度增大。因此盡可能降低果蔬的呼吸強度，減少營養(yǎng)物質(zhì)的消耗，延緩果蔬的貨架期，是采后保鮮的根本任務(wù)，也是鮮切果蔬保鮮的關(guān)鍵。鮮切蘋果及對照樣品冷藏期間的呼吸強度如圖1所示。從圖1可以看出，在整個貯藏期間，對照組樣品的呼吸強度逐漸增大，且中后期呼吸強度顯著增加（p＜0.05），這導(dǎo)致營養(yǎng)物質(zhì)作為底物消耗增加，樣品細(xì)胞組織的衰老加速；經(jīng)過可食膜處理的樣品，呼吸強度隨時間延長呈下降趨勢，第1d呼吸強度與切分當(dāng)天之間無顯著差異，但此后快速下降，至第3d下降為原呼吸強度值的一半，此后呼吸強度趨于平緩。冷藏期間，處理組的呼吸強度顯著低于對照組，表明該淀粉復(fù)合涂膜對鮮切蘋果的呼吸生理有明顯的抑制作用，可以延長產(chǎn)品的貨架期。這種抑制可能與CMC-Na的作用效果有關(guān)，因為用CMC-Na處理鮮切蘋果能使其呼吸強度顯著降低[4]。

圖1 鮮切蘋果貯藏期間的呼吸強度的變化Fig.1 Change of respiratory intensity in fresh-cut apples during storage

2.2 可食性膜對貯藏期間鮮切蘋果硬度的影響

硬度是鮮切蘋果感官品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。鮮切蘋果一般用完熟的蘋果進(jìn)行加工，此時風(fēng)味和品質(zhì)達(dá)到最佳，硬度的下降往往使其口感變差。可食性復(fù)配膜處理對鮮切蘋果硬度的影響詳見圖2。在貯藏期間，對照組和處理組樣品的硬度均隨時間延長呈下降趨勢。在前5d內(nèi)，兩者的硬度值之間無顯著差異（p＞0.05），貯藏末期，處理組硬度值升高且顯著大于對照組（p＜0.05）。有研究[6]認(rèn)為CaCl2可以明顯增加鮮切蘋果的硬度，延長鮮切蘋果貨架期，但本實驗中處理組與另一組添加了CaCl2的處理組比較（數(shù)據(jù)未顯示），兩者的硬度無顯著差異，且硬度的變化趨勢完全相同。本研究中經(jīng)處理的鮮切蘋果的硬度在貯藏后期反而增加的現(xiàn)象未見相同報道，其原因有待進(jìn)一步研究。

圖2 貯藏期間鮮切蘋果硬度的變化Fig.2 Change of hardness in fresh-cut apples during storage

2.3 可食性膜對鮮切蘋果SSC的影響

可食性復(fù)配膜對鮮切蘋果SSC含量的影響詳見圖3，鮮切蘋果貯藏期間SSC的變化與硬度變化相似。由圖3可知，在整個貯藏期間，對照組和處理組的樣品的SSC含量總體上呈下降趨勢。這可能是鮮切蘋果為了適應(yīng)新的不利環(huán)境，通過降低SSC來抵抗外界的逆境傷害[10]。對數(shù)據(jù)進(jìn)行橫向比較，0～5d內(nèi)，處理組SSC均值略高于對照組，但兩者SSC值并無顯著差異（p＞0.05），膜處理不能明顯影響SSC；第7d處理組SSC值顯著高于對照組（p＜0.05），SSC越高，表明果蔬的呼吸消耗減少，有利于延長鮮切蘋果的貨架期。對比圖2和圖3，可以發(fā)現(xiàn)硬度和SSC在貯藏期間的變化基本一致，以相同貯藏時間的SSC與硬度值作散點圖，并對這些點進(jìn)行線性擬合，結(jié)果表明貯藏期間對照組SSC的變化與硬度變化之間相關(guān)（R2為0.835），硬度隨SSC的下降而降低，而處理組的SSC和硬度相關(guān)不明顯（R2為0.508）。

圖3 貯藏期間鮮切蘋果SSC的變化Fig.3 Change of SSC in fresh-cut apples during storage

2.4 可食性膜對鮮切蘋果VC含量的影響

攝食新鮮果蔬的主要目的之一是補充人體所需的維生素，VC是新鮮果蔬中最重要的維生素源，因此，維生素C的含量是反映鮮切蘋果品質(zhì)的重要指標(biāo)。可食性復(fù)配膜對鮮切蘋果VC含量的影響詳見圖4。在貯藏期間，對照組的VC含量隨時間的延長顯著下降（p＜0.05），而處理組3d后的VC含量較0～1d顯著增加。表明經(jīng)過該可食膜處理，鮮切蘋果能保持較高的VC含量，這是由于半胱氨酸能抑制VC變化[11]，使VC在組織內(nèi)積累。另外，果蔬貯藏和加工中常以VC作為抗氧化劑。VC可將褐變過程中生成的醌類物質(zhì)還原，阻斷褐變反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，但如果VC因添加量不足而被氧化分解，形成含雙羰基化合物，也會進(jìn)一步發(fā)生縮合、聚合反應(yīng)形成有色物質(zhì)，因此，應(yīng)當(dāng)注意VC在貯藏保鮮中可能帶來的不利影響。

圖4 貯藏期間鮮切蘋果VC含量的變化Fig.4 Change of VCcontents in fresh-cut apples during storage

2.5 鮮切蘋果貯藏期間表面色澤的變化

果蔬組織的顏色及其變化可通過色差計的L值、a值和b值進(jìn)行量化，L值越大表明樣品表面顏色越亮，a值、b值越大，表明樣品色澤偏向紅色和黃色，而果蔬褐變往往生成黃色、紅色物質(zhì)進(jìn)而表面變暗，因此用L值、a值和b值能較好地反映果蔬的褐變情況。鮮切蘋果在貯藏期間的L值、a值和b值變化如圖5所示。由圖5（A）可見，對照組貯藏期間的L值持續(xù)減小，0～1d下降速度最快，1～3d的L值間無顯著差異（p＞0.05），3d后L值下降明顯。表明褐變反應(yīng)在切分后的24h內(nèi)最快，表面顏色明顯變暗，此后明度下降相對緩和。處理組樣品的L值在切分后的24h內(nèi)也明顯下降，此后樣品的L值均高于切分時的L值，樣品的亮度增加，說明膜處理對鮮切蘋果的外觀色澤有明顯改善作用。這基于兩個方面原因：一是通過涂膜抑制了鮮切蘋果的褐變，另一方面是膜部分失水后其中的淀粉的白度增加。由圖5（B）、圖5（C）可以看出，對照組的a值和b值均呈上升趨勢，且b值均為正值，a值趨于0，表明樣品表面呈現(xiàn)的黃色不斷加深，趨于向紅色轉(zhuǎn)變；處理組樣品的a值和b值較切分時均減小，色澤變淺，因此明度增大。

鮮切蘋果外觀色澤的變化，主要是由于切分表面在貯藏期間發(fā)生了褐變，且主要是酶促褐變。該因素是導(dǎo)致淺色果蔬加工過程中品質(zhì)劣變的主要因素之一，嚴(yán)重影響產(chǎn)品外觀，導(dǎo)致產(chǎn)品喪失其商品性。多酚氧化酶（PPO）、多酚底物和氧存在是果蔬酶促褐變的3要素，缺一不可。氧對鮮切蘋果維持正常的呼吸作用必不可少，因此，有必要進(jìn)一步探討膜處理對鮮切蘋果貯藏期間多酚底物含量和PPO活力的影響，以進(jìn)一步加深對膜處理抑制鮮切蘋果褐變的認(rèn)識。

圖5 鮮切蘋果冷藏期間表面色澤的變化Fig.5 Changes of L value，a value and b value of the fresh-cut apples during storage

2.6 膜處理對鮮切蘋果貯藏期間的游離酚含量的影響

蘋果中含有大量的多酚類物質(zhì)，如綠原酸和兒茶素等，被PPO催化氧化下，形成中間產(chǎn)物醌，并進(jìn)一步聚合形成類黑素物質(zhì)，導(dǎo)致產(chǎn)品表面變色變暗。植物組織中的多酚結(jié)合態(tài)和游離態(tài)存在，參與褐變的主要是游離態(tài)多酚。為進(jìn)一步了解膜處理對褐變底物的影響，對貯藏期間樣品中的游離酚含量進(jìn)行測定，結(jié)果如圖6所示。在整個貯藏期間，對照組樣品中游離酚呈現(xiàn)下降趨勢，且剛切分后游離酚含量下降最快，貯藏的中后期游離酚含量下降趨勢相對較慢。處理組切分當(dāng)天的游離酚含量迅速上升，此后逐漸下降。植物組織是通過“機械傷-傷信號-酚代謝-多酚-木質(zhì)素-硬化”過程實現(xiàn)愈傷，多酚是植物應(yīng)對機械傷或逆境而產(chǎn)生的重要的次生代謝產(chǎn)物[12-14]，貯藏期間，處理組樣品中游離酚的含量均顯著高于對照組（p＜0.05），這說明經(jīng)涂膜處理后的樣品對切分導(dǎo)致的機械傷害的應(yīng)對能力增強。處理組在貯藏期間游離酚含量逐漸下降，說明膜處理使傷信號逐漸消失。當(dāng)植物完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)被破壞，多酚與PPO的區(qū)域分隔被打破，在氧存在的條件下，多酚被PPO催化氧化而引起褐變現(xiàn)象[14]，因此游離酚的增加，導(dǎo)致酶促褐變的潛力增加，可能會導(dǎo)致褐變的程度增大。但由圖5可知，處理組鮮切蘋果的褐變程度并未因游離酚的增加而提高，表明處理組鮮切蘋果細(xì)胞完整性好，相反，對照組具有顯著低的游離酚含量（p＜0.05），但褐變明顯。

圖6 貯藏期間鮮切蘋果中游離酚含量的變化Fig.6 Changes of free phenols content in the fresh-cut apples during storage

2.7 可食膜對鮮切蘋果中PPO活力的影響

圖7 貯藏期間鮮切蘋果PPO活力的變化Fig.7 Changes of PPO in the fresh-cut apples during storage

通過膜處理后，鮮切蘋果貯藏期間的PPO活力如圖7所示。由圖7可以看出，對照組樣品在貯藏期間，其PPO活力均大于切分當(dāng)天。0～1d PPO活力迅速增大，這與南海娟等[15]的研究結(jié)果一致，可能是活體組織對切分傷害進(jìn)行修復(fù)的生理反應(yīng)。1～5d，PPO酶活力基本不變，PPO活力值之間無顯著差異（p＞0.05），5d后又顯著地下降（p＜0.05）。處理組樣品的PPO活力變化與對照組相似，但比較第1d的PPO值，處理組僅增加21%，而對照組增加110%，且顯著高于處理組（p＜0.05），這可能是導(dǎo)致切分后對照組褐變程度更明顯的主要原因。PPO是酶促褐變過程中的關(guān)鍵酶，其活力的高低影響酶促褐變的速度和褐變的程度。使用SYSTAT 12軟件對貯藏期間PPO活力值與對應(yīng)的色差值進(jìn)行線性和非線性擬合，但兩者之間建立的回歸方程均不顯著（p＞0.05），說明兩者之間并不存在直接的相關(guān)性關(guān)系，褐變程度是由多個因素的決定（如PPO，游離酚含量，氧，抑制劑等）。比較整個貯藏期間對照組和處理組的PPO活力值，處理組樣品的PPO活力顯著低于對照組的（p＜0.05），且與0d值比較，其PPO活力的總變化趨勢為下降，而對照組相反。這表明，用該復(fù)合膜處理鮮切蘋果，能顯著抑制其中PPO的活力，有利于對鮮切蘋果酶促褐變進(jìn)行控制。原因可能是膜中的L-Cys對PPO活性的抑制[5，16]，與醌反應(yīng)可形成無色的加合物[17]。

3 結(jié)論

用5%淀粉+2%CMC-Na+3.5%甘油+1.5%L-cys復(fù)配制得的可食膜對鮮切的紅富士蘋果進(jìn)行處理，貯藏末期其硬度、SSC和VC含量等均顯著高于對照組，鮮切蘋果的貨架期得到延長。保鮮效果的實現(xiàn)主要得益于該可食膜處理能顯著降低鮮切蘋果的呼吸強度，延緩鮮切蘋果細(xì)胞的成熟和衰老。該可食膜還能顯著減輕鮮切蘋果的褐變，改善產(chǎn)品的外觀品質(zhì)，主要途徑可能是有效抑制了PPO的活力，從而使酶促褐變的速度下降，同時復(fù)合膜中的L-半胱氨酸能將褐變的中間產(chǎn)物醌還原為無色物質(zhì)，從而有效防止鮮切蘋果發(fā)生褐變。

[1]鄭林彥，韓濤，李麗萍.國內(nèi)切割果蔬的保鮮研究現(xiàn)狀[J].食品科學(xué)，2005，26（S）：125-127.

[2]Watada A E，Qi L.Quality of fresh-cut produce[J].Postharvest Biology and Technology，1999，15（3）：201-205.

[3]Falguera V，Quintero J P，Jiménez A，et al.Edible films and coatings：structures，active functions and trends in their use[J]. Trends in Food Science&Technology，2011，22（6）：292-303.

[4]劉新友，南海娟，郝亞勤，等.鮮切富士蘋果涂膜保鮮研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（3）：85-88.

[5]Perez-Gago M B，Serra M，Río M A.Color change of freshcut apples coated with whey protein concentrate-based edible coatings[J].Postharvest Biology and Technology，2006，39（1）：84-92.

[6]曾文兵.可食性復(fù)合涂膜保鮮劑對延長鮮切蘋果貨架期的研究[J].食品科學(xué)，2006，27（2）：262-265.

[7]李桂鋒，劉興華，付卷妮.可食涂膜對鮮切紅地球葡萄粒呼吸強度和品質(zhì)的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報，2005，14（1）：66-70.

[8]鄭京平.水果、蔬菜中維生C含量的測定—紫外分光光度快速測定方法探討[J].光譜實驗室，2006（7）：731-735.

[9]MikalE Saltveit.Effectof1-methylcyclopropene on phenylpropanoid metabolism，the accumulation of phenolic compounds，and browning of whole and fresh-cut‘iceberg’lettuce[J].Postharvest Biology and Technology，2004，34：75-80.

[10]羅穎，薛琳，黃帥，等.番茄果實可溶性固形物含量與果實指標(biāo)的相關(guān)性研究[J].石河子大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010（1）：23-27.

[11]李任強，江鳳儀，方玲，等.維生素C與氨基酸褐變反應(yīng)的研究[J].食品工業(yè)科技，2002（11）：32-34.

[12]Carine L B，Jean-Michel L Q，Philippe S，et al.Inhibition of apple polyphenol oxidase activity by procyanidins and polyphenol oxidation products[J].Journal of Agriculture and Food Chemistry，2004，52（1）：122-130.

[13]Toivonen P，Brummell D A.Biochemical bases of appearance and texture changes in fresh-cut fruit and vegetables[J]. Postharvest Biology and Technology，2008，48（1）：1-14.

[14]郁志芳.鮮切蘆蒿的品質(zhì)和酶促褐變機理研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2005.

[15]南海娟，高愿軍，郝亞勤.鮮切蘋果抗褐變研究[J].食品與機械，2006（5）：90-94.

[16]郁志芳，彭貴霞，夏志華，等.鮮切山藥酶促褐變機理的研究[J].食品科學(xué)，2003（24）：44-49.

[17]杜傳來.鮮切慈菇貯藏期間褐變相關(guān)生理生化變化及酶促褐變機理的研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2002.