羧甲基殼聚糖在草莓保鮮中的應用效果研究

張勝文，馮 偉，程 思，李 奧，周 偉，王春維*

（武漢輕工大學 食品學院，湖北 武漢 430023）

草莓（strawberry）屬薔薇科草莓屬漿果類果實，外觀呈心形，營養價值高，富含維生素C。草莓成熟期短，柔軟多汁，且缺乏堅硬的保護性外皮，采后極易碰傷腐爛變質，很難保鮮和延長貨架壽命[1]。草莓采摘后常溫下存放1～2d就會變色、失水萎縮、軟化腐爛，以致草莓失去商品價值[2]。目前，常用于草莓保鮮的技術主要有：氣調貯藏、速凍冷藏、采后熱處理、輻照保鮮貯藏、保鮮劑保鮮等[3]，但這些方法存在成本較大、安全性不高等問題。因此尋找一種綠色無公害的草莓防腐保鮮劑來降低其腐爛率，延長貯藏保鮮期，最大限度地保持草莓的風味與品質已成為當前研究的熱點。

羧甲基殼聚糖（carboxymethyl chitosan，CMCTS）是殼聚糖的一種水溶性衍生物，具有安全、無毒、廉價、抗菌和成膜性好等特點，滿足現代果蔬保鮮貯運的基本要求。其作為一種優良的天然多糖涂膜保鮮劑，可在果蔬表面形成一層不可見的透明薄膜，該膜具有良好的氣體選擇通透性，調節果實內外氣體交換，能有效降低果蔬的呼吸強度和蒸騰作用[4]。以草莓為材料研究了低溫條件下草莓的保鮮效果，探究了不同濃度的羧甲基殼聚糖溶液對草莓在低溫貯藏條件下品質及其生理活性的影響，為果蔬采后處理和貯運提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

殼聚糖（脫乙酰度＞90%）、羧甲基殼聚糖（脫乙酰度＞90%）：浙江澳興生物科技有限公司；氫氧化鈉、冰醋酸、濃鹽酸、偏磷酸、抗壞血酸均為分析純：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

Evolvtion220掃描型紫外分光光度計：美國Thermo Fisher公司；AL204型電子天平：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；PYX-150H-B恒溫恒濕培養箱：廣州韶關科力實驗儀器有限公司；SB-5200DTN超聲波清洗機：寧波新芝生物科技股份有限公司；PCWJ-10型超純水機：成都品成科技有限公司；WNY-03溫濕度計：常州盛之源儀器儀表有限公司；HHS恒溫水浴鍋：上海博訊實業有限公司；RCT B S25磁力攪拌器：德國IKA公司；TCL 205離心機等：長沙平凡儀器儀表有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 殼聚糖（chitosan，CTS）涂膜液的配制

取一定量的殼聚糖溶于1%醋酸溶液中，攪拌至完全溶解，超聲振蕩15min得到透明溶液。按照上述方法分別配制質量分數為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%殼聚糖涂膜液備用。

1.3.2 羧甲基殼聚糖（CMCTS）涂膜液的配制

取一定量羧甲基殼聚糖溶于去離子水中，攪拌至溶解，超聲振蕩15min得到透明無色的溶液。按照上述方法分別配制質量分數為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%羧甲基殼聚糖涂膜液備用。

1.3.3 草莓的處理

將采回的草莓通風預冷1h后，挑選果實顏色鮮艷、無機械損傷、無霉斑、成熟度一致的草莓隨機分組，分別放入上述不同質量分數的殼聚糖及羧甲基殼聚糖涂膜液中浸泡30s后撈出，再將草莓間隔2～3cm放置在通風處快速自然晾干。將空白對照組草莓置于蒸餾水中浸泡30s后取出，按照上述方法晾干。按組分別存放在19.5mm×12.5mm聚乙烯盒內，用0.02mm聚乙烯保鮮膜包裝保濕，置于溫度4℃，相對濕度70%～80%條件下貯藏，每天取一定數量的草莓果實測定其生理生化指標。

1.3.4 生理指標的測定

（1）失重率的測定[5]

（2）可溶性固形物含量的測定[6]

采用國標GB/T 10786—2006《罐頭食品的檢驗方法》中折光計法進行測定。

（3）草莓中總酸含量的測定[7]

采用GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》中酸堿滴定的指示劑法測定，以檸檬酸為折算系數。

（4）草莓果實中VC含量的測定

VC含量的測定采用紫外快速測定法[8-9]。稱取草莓10～50g，加入一定量的2%偏磷酸（浸提劑）迅速搗成勻漿，用浸提劑將樣品轉移至100mL容量瓶中，并用2%偏磷酸定容至刻度。在4 000r/min下離心15min，取上清液備用。分別吸取0.5mL澄清透明的提取液置于兩個10mL的比色管中，一組加入6滴0.5mol/L NaOH溶液混勻后室溫放置40min，再用2%偏磷酸定容至刻度，渦旋1min搖勻。一組用2%偏磷酸定容至刻度，渦旋1min搖勻。以待測加堿樣品為參比，在波長243nm處，用1cm石英比色皿測定待測樣品的吸光度值。用待測樣品與待測加堿樣品的吸光度差值查抗壞血酸標準曲線，可用下式計算出樣品中維生素C的含量及損失率。

式中：m為樣品質量，g；200為稀釋倍數；C為從標準曲線上查得抗壞血酸的含量，μg/mL；V為測試時吸取提取液體積，mL。

式中：W1為涂膜處理保鮮樣品中VC含量，mg/100g；W2為未處理樣品中VC含量，mg/100g。

1.3.5 統計方法

以上處理均3次重復，使用Excel2003軟件對數據進行統計分析，檢驗差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 涂膜對草莓失重率的影響

在貯藏過程中，由于果蔬的呼吸作用和蒸騰作用會導致草莓果實發生萎蔫和失重。萎蔫會嚴重影響果實的質地、光澤、風味等品質。通常失重超過5%，果蔬將出現明顯的枯萎或發蔫現象[10]。因此在儲藏、運輸和銷售過程中保持草莓的水分含量，減少營養物質的損耗尤為重要。失重率作為果蔬保鮮的一項重要指標，能直觀反映出不同涂膜處理的保鮮效果。不同質量分數的羧甲基殼聚糖、殼聚糖處理組與空白對照組的草莓在貯藏期間失重率如圖1所示。

圖1 不同涂膜處理對草莓失重率的影響Fig.1 Effects of different treatment on weight loss of strawberry

由圖1可知，涂膜處理組的草莓在貯藏過程中失重率均呈上升趨勢，但低于對照組。不同處理草莓在貯藏5d后，對照組的失重率達到10.44%，而涂膜組的草莓失重率均不到9%。這主要是由于涂膜處理可以在草莓表面形成一層透明的薄膜，這層薄膜可以減少草莓在貯藏過程中水分的蒸發和營養物質的損失。另外，羧甲基殼聚糖和殼聚糖均具有一定的抑菌效果，在貯藏過程中能抑制有害微生物的生長，從而減少了草莓病理性失水。從圖1可以看出，貯藏相同時間羧甲基殼聚糖涂膜組失重率小于殼聚糖涂膜組。其中，1.5%CMCTS和2.0%CMCTS涂膜處理的草莓失重變化最小，第5天的失重率分別為6.25%和6.11%。這表明羧甲基殼聚糖涂膜處理能有效阻止失重率的增加，與殼聚糖涂膜處理相比保鮮效果顯著增強。

2.2 涂膜對草莓可溶性固形物含量的影響

可溶性固形物包括可溶性糖類和可溶性蛋白質，其中可溶性糖類是草莓果實呼吸作用的底物，在貯藏過程中不斷被消耗。可溶性固形物含量的高低可以在一定程度上反映貯藏過程中果蔬營養物質保留的多少[11]。不同質量分數羧甲基殼聚糖及殼聚糖溶液的涂膜處理對草莓可溶性固形物含量的影響如圖2所示。

圖2 不同涂膜處理對草莓可溶性固形物含量的影響Fig.2 Effects of different treatment on soluble solids content of strawberry

由圖2可知，隨著貯藏時間的延長，草莓可溶性固形物的含量逐漸降低。處理組草莓的可溶性固形物含量均高于對照組。在貯藏后期，處理組草莓的可溶性固形物含量下降速率變緩。貯藏5d后，對照組、0.5%CTS、1.0%CTS、1.5%CTS、2.0%CTS組可溶性固形物保存率分別為54.52%、68.62%、69.44%、67.49%、67.13%，0.5%CMCTS、1.0%CMCTS、1.5%CMCTS、2.0%CMCTS組涂膜處理草莓的可溶性固形物保存率分別為68.06%、73.66%、74.54%和62.16%。結果表明，殼聚糖及羧甲基殼聚糖涂膜處理可以抑制草莓果實的呼吸作用，能有效減少貯藏過程中可溶性糖類的消耗，而且羧甲基殼聚糖涂膜處理可以更有效保持可溶性固形物含量，尤其是1.5%CMCTS涂膜處理，可溶性固形物含量可以達到74.54%。

2.3 涂膜對草莓總酸含量的影響

水果中總酸含量是決定其風味的一個重要因素，采摘后草莓的總酸不斷消耗，其品質也逐漸下降。草莓果實中酸性物質主要是有機酸，包括檸檬酸、蘋果酸、酒石酸、草酸等。這些物質在草莓果實貯藏過程中，部分作為呼吸底物、合成能量三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）被消耗，另一部分轉化為糖分[12-13]。貯藏期間不同處理組與對照組對草莓總酸含量的影響如圖3所示。

由圖3可知，草莓果實中的總酸隨著貯藏時間的延長，含量逐漸降低，不同處理組的草莓中總酸含量隨時間的變化呈現逐漸下降的變化趨勢。在貯藏5d后，對照組的總酸含量降到0.302%，0.5%、1.0%、1.5%、2.0%殼聚糖涂膜處理的總酸含量分別為0.422%、0.424%、0.470%、0.451%，0.5%、1.0%、1.5%、2.0%羧甲基殼聚糖涂膜處理組總酸含量分別為0.449%、0.468%、0.492%、0.410%，羧甲基殼聚糖涂膜處理組高于對照組和殼聚糖涂膜組。這說明羧甲基殼聚糖涂膜處理能在一定程度上隔絕空氣，降低氧氣的透過率，抑制草莓的呼吸作用，從而延緩草莓中總酸的降低速率。與殼聚糖涂膜相比，1.5%羧甲基殼聚糖涂膜處理更能有效地延緩貯藏過程中總酸的消耗，能較好地保存草莓的風味和品質。

圖3 不同涂膜處理對草莓總酸含量的影響Fig.3 Effects of different treatment on total acid content of strawberry

2.4 涂膜對草莓VC含量的影響

VC是果蔬中一種重要的營養成分，人體攝入的VC有90%是從水果、蔬菜中攝取的。草莓中富含VC，但由于VC極易被氧化而損失[14]。貯藏期間不同處理組與對照組的草莓VC含量的影響如圖4所示。

圖4 不同涂膜處理對草莓Vc含量的影響Fig.4 Effects of different treatment on vitamin C content of strawberry

由圖4可知，隨著貯藏時間的延長，對照組和涂膜組草莓的VC含量均明顯呈現下降趨勢，涂膜組草莓VC含量降低的速率小于對照組。在貯藏5d后，空白對照組草莓的VC含量降到16.63mg/100g，損失率達59.9%；0.5%、1.0%、1.5%、2.0%殼聚糖涂膜處理組的損失率分別26.27mg/100g、27.70mg/100g、27.05mg/100g、23.08mg/100g；而含量分別為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%羧甲基殼聚糖涂膜處理組草莓的VC含量分別為28.54mg/100g、29.83mg/100g、33.74mg/100g、25.22mg/100g。這說明涂膜處理在草莓表面形成的透明薄膜能降低氧氣的通透性，使果實中的VC在一定程度上得以保存。與殼聚糖涂膜處理相比，羧甲基殼聚糖涂膜處理更能降低貯藏過程中VC的流失，其中1.5%羧甲基殼聚糖涂膜處理組草莓的VC含量最高，為33.74mg/100g。

3 結論

通過實驗表明，最佳保鮮條件為：1.5%CMCTS涂膜處理草莓在4℃、濕度70%～80%條件下保藏5d后，其失重率為6.25%，可溶性固形物含量為74.54%，總酸含量為0.492%，VC含量為33.74mg/100g。羧甲基殼聚糖涂膜處理草莓感官性質良好，顯著降低了失重率，且延緩了草莓可溶性固形物、總酸和VC的損失，相比殼聚糖涂膜處理能更有效地改善草莓感官品質，提高草莓保鮮效果。同時羧甲基殼聚糖涂膜處理無化學殘留和毒副作用，不污染環境，易清洗，可作為較好的可食涂膜保鮮劑[15]。

羧甲基殼聚糖涂膜處理可在果蔬表面形成一層透明薄膜，這層膜可有效減少果蔬在貯藏過程中水分和營養物質的損失，并在內部形成一個低O2、高CO2濃度的微環境，一定程度上抑制果蔬的呼吸作用和其他生理代謝活動，減少果蔬內營養物質的消耗[16]。采用合適質量分數的羧甲基殼聚糖涂膜液對新鮮草莓處理還能增強草莓表皮的防護作用，適當覆蓋表皮開孔抑制呼吸，防止微生物的侵入，并具有良好的抗菌防霉效果[17]，能達到延長草莓貨架期的作用，是未來果蔬保鮮技術的發展發向之一。

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