殼聚糖/納米TiO2復合涂膜保鮮金秋梨過程中酶活性變化

陶希芹　王明力　譙順彬

摘要：以殼聚糖為主要成膜材料，輔以月桂酸鈉改性過的納米TiO2，制備了新型安全無毒的涂膜劑殼聚糖/納米TiO2復合涂膜，比較了用殼聚糖單膜處理及殼聚糖/納米TiO2復合涂膜處理后金秋梨采后POD、SOD、PPO活性變化，結果表明：將殼聚糖/納米TiO2復合膜涂于金秋梨表面，復合涂膜內部形成高CO2低O2的環境，降低了金秋梨的呼吸作用，有利于果實的貯藏，說明殼聚糖/納米TiO2復合涂膜可以顯著降低金秋梨的呼吸作用。

關鍵詞：殼聚糖/納米TiO2；金秋梨；酶活性

中圖分類號： TS255.3文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）01-0225-02

收稿日期：2013-06-05

基金項目：貴州省科學技術基金（編號：黔科合J字[2012]2179）。

作者簡介：陶希芹（1982—），女，山東萊蕪人，碩士，講師，從事生物技術研究。E-mail：332437382@qq.com。

通信作者：王明力，博士，教授，從事生物技術研究。Tel：（0851）4732861。金秋梨果實較大、皮薄肉厚、汁多味甜，具有清痰止咳、潤肺涼心、清熱解毒、開胸理氣等功能，但金秋梨不耐貯藏，室溫條件下貯藏期只有20 d[1]。因此，采用有效的保鮮措施，對于減少金秋梨采后貯藏損失、提高經濟效益有重要意義。殼聚糖別稱脫乙酰甲殼素，易在物體表面形成半透膜，能有效阻礙病菌入侵并抑制其生長，且該膜對O2、CO2、C2H4具有一定的選擇滲透作用。殼聚糖無毒、無污染、來源豐富[2-3]，是一種天然保鮮劑，近年來被廣泛應用于果蔬貯藏保鮮[4-6]。納米TiO2具有無毒、抗菌、防紫外線、超親水、超親油等特性，被廣泛應用于化妝品[6]、抗菌纖維等領域。本研究利用納米TiO2對殼聚糖進行改性，旨在為金秋梨貯藏提供依據。

1材料與方法

1.1材料

殼聚糖脫乙酰度為95%（浙江省澳興生物科技有限公司），納米TiO2（浙江省舟山市明日納米材料技術有限公司），月桂酸鈉（天津市河北區大陸化學試劑廠）。

1.2儀器與設備

UV-2550型紫外分光光度計（日本島津）、HS10260D型超聲波清洗器（天津市恒奧科技發展有限公司）、AG135電子分析天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）、PHB-3數字式酸度計（上海虹益儀器儀表有限公司）、81-2型恒溫磁力攪拌器（上海司樂儀器有限公司）、DKS-12型電熱恒溫水浴鍋（上海經濟區沈蕩中新電器廠）。

1.3殼聚糖的涂膜處理

1.3.1殼聚糖單膜及復合膜的制備稱取2.0 g殼聚糖溶解在體積分數為0.6%的100 mL冰乙酸溶液中，置于磁力攪拌器上攪拌，使其充分溶解，超聲脫氣15 min，再攪拌脫氣，重復3次，制得殼聚糖溶液，將此溶液記為CTS單膜溶液。稱取月桂酸鈉改性過的納米TiO2 0.03 g溶于1.5 g甘油中，加入體積分數為0.6%的冰乙酸溶液100 mL，再加入2.0 g殼聚糖，磁力攪拌器攪拌，使其充分溶解，超聲脫氣15 min，再攪拌脫氣，重復3次，制得殼聚糖/納米TiO2復合涂膜溶液，記為CTS-TiO2復合膜溶液[5]。

1.3.2涂膜處理采收當日，分別用配制好的質量分數為2.00%的殼聚糖及2.00%殼聚糖/納米TiO2溶液對金秋梨進行涂膜處理，同時，為了使金秋梨涂膜更加均勻，在涂膜液中加入1%安全無毒的食品添加劑油酸鈉，將金秋梨分別浸泡于配制好的溶液中2 min后撈出，即可在金秋梨表面形成一層透明、光亮、均勻、完整的薄膜，自然晾干后室溫下放置。

1.4測定指標及方法

選擇成熟，無機械損傷、病蟲害，大小均勻的金秋梨，隨機分為3組，每組40個，于采收當日對金秋梨進行涂膜處理。將金秋梨分別浸泡于配制好的溶液中2 min后撈出，自然晾干后室溫下對金秋梨分別進行CTS-TiO2、CTS涂膜保鮮試驗，并設空白組對照。貯藏期間每4 d測定1次各項指標，每次每組隨機抽取3個金秋梨用于測定，重復3次。

1.5金秋梨酶活性測定

1.5.1POD活性測定取4支試管，編號1、2、3、4。1、2號試管各加0.1 mL酶液，在沸水中加熱5 min冷卻，再加入 2.4 mL 反應混合液，作用10 min。3、4號試管各加2.4 mL反應混合液，最后加入0.1 mL酶液，記時。4支試管立即于 37 ℃ 水浴中保溫15 min，然后迅速轉入冰浴，各加入2.0 mL 20%三氯乙酸終止反應，4 000 r/min離心5 min，取上清液，適當稀釋。以空白為對照，用分光光度計測定其在420 nm波長下的D值。以1 min D470 nm變化0.01為1個活性單位（U），酶的比活力計算公式如下：

POD活性[U/（mg·min）]=ΔD470 nm×VT1m×VS×0.01×t（1）

式中：ΔD470 nm代表反應時間內吸光度變化；m代表果實鮮重（mg）；t代表反應時間（min）；VT代表提取酶液總體積（mL）；VS代表酶液體積（mL）。

1.5.2PPO活性測定取4支試管，編號1、2、3、4。1、2號試管各加0.1 mL酶液，在沸水中加熱5 min冷卻，再加入 3.9 mL 0.05 mol/L磷酸緩沖液和1 mL兒茶酚溶液。3、4號試管各加3.9 mL 0.05 mol/L磷酸緩沖液中1 mL兒茶酚溶液，最后加入0.1 mL酶液，記時。4支試管立即于37 ℃水浴中保溫 10 min，然后迅速轉入冰浴，各加入2.0 mL 20%三氯乙酸終止反應，4 000 r/min離心5 min，取上清液，適當稀釋。以空白為對照，用分光光度計測定其在525 nm波長下的D值。以1 min光吸收值改變0.01所需的酶量為1個活力單位，酶的活力計算公式如下：

PPO活性[0.01ΔD/（g·min）]=ΔD10.01×m×t×D（2）

式中：ΔD代表反應時間內吸光度變化；m代表果實鮮重（g）；t代表反應時間（min）；D代表稀釋倍數。

1.5.3SOD活性測定在盛有3 mL反應混合液的試管中加入適量SOD粗酶液，混合后放在透明的試管架上，光照 10 min 后迅速測定D560 nm值，以不加酶液的試管為對照，如酶液濃度大、活性強時，適當減少酶用量。定義：1 mL反應液中SOD 抑制率達50%時所對應的SOD為1個活力單位（U），酶活力計算公式如下：

SOD活性（U/mg）=（D1-D2）×VT1D1×m×50%（3）

式中：D1、D2分別代表對照管、測定管吸光度；m代表果實鮮重（mg）；VT代表反應液總體積（mL）。

2結果與分析

2.1金秋梨POD活性

POD活性可作為果實成熟、衰老的指標之一，其與果蔬的風味流失有直接關系[7]。由圖1可以看出，貯藏初期，各處理組果實POD酶活性較低且變化趨勢基本一致，隨著貯藏時間的延長，各處理組果實POD活性逐漸上升，貯藏后期，各處理組果實POD活性增加速度變緩，但對照組酶活性始終高于涂膜組，表明殼聚糖涂膜對金秋梨POD活性上升有抑制作用，從而延長了果實的貯藏保鮮期。

2.2金秋梨PPO活性

由圖2可以看出，各處理組果實PPO活性均呈現增加趨勢，且涂膜組果實PPO活性始終較空白組低。PPO活性由大到小依次為對照組、CTS處理組、殼聚糖/納米TiO2復合涂膜處理組。涂膜處理明顯減少了果實對O2的吸收。通過納米TiO2改良膜性能后，復合膜內部形成高CO2低O2的環境，降低了酶活性。殼聚糖涂膜對金秋梨PPO活性的上升有抑制

作用，從而延長了果實的貯藏保鮮期。

2.3金秋梨SOD酶活性

SOD對植物細胞有保護作用[8]。SOD能在植物衰老過程中清除組織中的活性氧，維持活性氧代謝平衡，保護膜結構，延緩植物衰老。由圖3可知，貯藏期間，各處理組金秋梨SOD活性呈現不規則變化，涂膜果實SOD活性高于空白組，其中復合涂膜組果實SOD活性遠遠高于空白組，說明殼聚糖涂膜能抑制果實與外界的氣體交換。納米TiO2改良了膜的力學性能，復合膜內部形成高CO2低O2的環境，從而抑制了果實氧化，提高了金秋梨SOD活性。

3結論與討論

本研究將殼聚糖/納米TiO2復合膜涂于金秋梨表面，復合涂膜內部形成高CO2低O2的環境，降低了金秋梨的呼吸作用，有利于果實貯藏，說明殼聚糖/納米TiO2復合涂膜可以顯著降低金秋梨的呼吸作用，保持金秋梨營養成分，對金秋梨保鮮起到了較好的作用。

參考文獻：

[1]謝培榮，許桂芳，歐陽菊英. 金秋梨的采收期和貯藏方法研究[J]. 中國南方果樹，2003，32（4）：72-73.

[2]郭開宇，趙謀明. 甲殼素/殼聚糖的研究進展及其在食品工業中的應用[J]. 食品與發酵工業，2000，26（1）：59-64.

[3]王益，黃文. 殼聚糖對雞蛋涂膜保鮮的研究[J]. 食品科學，1999（10）：68-70.

[4]陶希芹，王明力.殼聚糖的改性及其在農業上的應用研究[J]. 貴州農業科學，2007，35（5）：157-159.

[5]鄭學勤，宮明波，位紹文，等. 殼聚糖衍生物對蘋果和梨的貯藏保鮮效果[J]. 中國果樹，1996（2）：16-19.

[6]Gasparro F P，Mitchnick M，Nash J F. A review of sunscreen safety and efficacy[J]. Photochemistry and Photobiology，1998，68（3）：243-256.

[7]王璋. 食品酶學[M]. 北京：中國輕工業出版社，1994：51-56.

[8]韓冬梅，吳振先，陳維信，等. 龍眼采后果肉生理生化變化研究[J]. 華南農業大學學報：自然科學版，2002，23（1）：20-23.劉軻，劉建華，李方，等. 豆薯片熱風干燥動力學研究[J]. 江蘇農業科學，2014，42（1）：227-229.

PPO活性[0.01ΔD/（g·min）]=ΔD10.01×m×t×D（2）

式中：ΔD代表反應時間內吸光度變化；m代表果實鮮重（g）；t代表反應時間（min）；D代表稀釋倍數。

1.5.3SOD活性測定在盛有3 mL反應混合液的試管中加入適量SOD粗酶液，混合后放在透明的試管架上，光照 10 min 后迅速測定D560 nm值，以不加酶液的試管為對照，如酶液濃度大、活性強時，適當減少酶用量。定義：1 mL反應液中SOD 抑制率達50%時所對應的SOD為1個活力單位（U），酶活力計算公式如下：

SOD活性（U/mg）=（D1-D2）×VT1D1×m×50%（3）

式中：D1、D2分別代表對照管、測定管吸光度；m代表果實鮮重（mg）；VT代表反應液總體積（mL）。

2結果與分析

2.1金秋梨POD活性

POD活性可作為果實成熟、衰老的指標之一，其與果蔬的風味流失有直接關系[7]。由圖1可以看出，貯藏初期，各處理組果實POD酶活性較低且變化趨勢基本一致，隨著貯藏時間的延長，各處理組果實POD活性逐漸上升，貯藏后期，各處理組果實POD活性增加速度變緩，但對照組酶活性始終高于涂膜組，表明殼聚糖涂膜對金秋梨POD活性上升有抑制作用，從而延長了果實的貯藏保鮮期。

2.2金秋梨PPO活性

由圖2可以看出，各處理組果實PPO活性均呈現增加趨勢，且涂膜組果實PPO活性始終較空白組低。PPO活性由大到小依次為對照組、CTS處理組、殼聚糖/納米TiO2復合涂膜處理組。涂膜處理明顯減少了果實對O2的吸收。通過納米TiO2改良膜性能后，復合膜內部形成高CO2低O2的環境，降低了酶活性。殼聚糖涂膜對金秋梨PPO活性的上升有抑制

作用，從而延長了果實的貯藏保鮮期。

2.3金秋梨SOD酶活性

SOD對植物細胞有保護作用[8]。SOD能在植物衰老過程中清除組織中的活性氧，維持活性氧代謝平衡，保護膜結構，延緩植物衰老。由圖3可知，貯藏期間，各處理組金秋梨SOD活性呈現不規則變化，涂膜果實SOD活性高于空白組，其中復合涂膜組果實SOD活性遠遠高于空白組，說明殼聚糖涂膜能抑制果實與外界的氣體交換。納米TiO2改良了膜的力學性能，復合膜內部形成高CO2低O2的環境，從而抑制了果實氧化，提高了金秋梨SOD活性。

3結論與討論

本研究將殼聚糖/納米TiO2復合膜涂于金秋梨表面，復合涂膜內部形成高CO2低O2的環境，降低了金秋梨的呼吸作用，有利于果實貯藏，說明殼聚糖/納米TiO2復合涂膜可以顯著降低金秋梨的呼吸作用，保持金秋梨營養成分，對金秋梨保鮮起到了較好的作用。

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[7]王璋. 食品酶學[M]. 北京：中國輕工業出版社，1994：51-56.

[8]韓冬梅，吳振先，陳維信，等. 龍眼采后果肉生理生化變化研究[J]. 華南農業大學學報：自然科學版，2002，23（1）：20-23.劉軻，劉建華，李方，等. 豆薯片熱風干燥動力學研究[J]. 江蘇農業科學，2014，42（1）：227-229.

PPO活性[0.01ΔD/（g·min）]=ΔD10.01×m×t×D（2）

式中：ΔD代表反應時間內吸光度變化；m代表果實鮮重（g）；t代表反應時間（min）；D代表稀釋倍數。

1.5.3SOD活性測定在盛有3 mL反應混合液的試管中加入適量SOD粗酶液，混合后放在透明的試管架上，光照 10 min 后迅速測定D560 nm值，以不加酶液的試管為對照，如酶液濃度大、活性強時，適當減少酶用量。定義：1 mL反應液中SOD 抑制率達50%時所對應的SOD為1個活力單位（U），酶活力計算公式如下：

SOD活性（U/mg）=（D1-D2）×VT1D1×m×50%（3）

式中：D1、D2分別代表對照管、測定管吸光度；m代表果實鮮重（mg）；VT代表反應液總體積（mL）。

2結果與分析

2.1金秋梨POD活性

POD活性可作為果實成熟、衰老的指標之一，其與果蔬的風味流失有直接關系[7]。由圖1可以看出，貯藏初期，各處理組果實POD酶活性較低且變化趨勢基本一致，隨著貯藏時間的延長，各處理組果實POD活性逐漸上升，貯藏后期，各處理組果實POD活性增加速度變緩，但對照組酶活性始終高于涂膜組，表明殼聚糖涂膜對金秋梨POD活性上升有抑制作用，從而延長了果實的貯藏保鮮期。

2.2金秋梨PPO活性

由圖2可以看出，各處理組果實PPO活性均呈現增加趨勢，且涂膜組果實PPO活性始終較空白組低。PPO活性由大到小依次為對照組、CTS處理組、殼聚糖/納米TiO2復合涂膜處理組。涂膜處理明顯減少了果實對O2的吸收。通過納米TiO2改良膜性能后，復合膜內部形成高CO2低O2的環境，降低了酶活性。殼聚糖涂膜對金秋梨PPO活性的上升有抑制

作用，從而延長了果實的貯藏保鮮期。

2.3金秋梨SOD酶活性

SOD對植物細胞有保護作用[8]。SOD能在植物衰老過程中清除組織中的活性氧，維持活性氧代謝平衡，保護膜結構，延緩植物衰老。由圖3可知，貯藏期間，各處理組金秋梨SOD活性呈現不規則變化，涂膜果實SOD活性高于空白組，其中復合涂膜組果實SOD活性遠遠高于空白組，說明殼聚糖涂膜能抑制果實與外界的氣體交換。納米TiO2改良了膜的力學性能，復合膜內部形成高CO2低O2的環境，從而抑制了果實氧化，提高了金秋梨SOD活性。

3結論與討論

本研究將殼聚糖/納米TiO2復合膜涂于金秋梨表面，復合涂膜內部形成高CO2低O2的環境，降低了金秋梨的呼吸作用，有利于果實貯藏，說明殼聚糖/納米TiO2復合涂膜可以顯著降低金秋梨的呼吸作用，保持金秋梨營養成分，對金秋梨保鮮起到了較好的作用。

參考文獻：

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[7]王璋. 食品酶學[M]. 北京：中國輕工業出版社，1994：51-56.

[8]韓冬梅，吳振先，陳維信，等. 龍眼采后果肉生理生化變化研究[J]. 華南農業大學學報：自然科學版，2002，23（1）：20-23.劉軻，劉建華，李方，等. 豆薯片熱風干燥動力學研究[J]. 江蘇農業科學，2014，42（1）：227-229.