殼聚糖-甲氧基果膠復(fù)合涂膜及冷藏對巨峰葡萄貯藏品質(zhì)的影響

姜 燕，柳佳齊，尤婷婷，鮑慧娟

(長春工業(yè)大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，吉林長春130012)

葡萄采摘后易出現(xiàn)腐爛、萎蔫和褐變等問題，因市場保鮮技術(shù)手段尚不完善，每年造成的損失占葡萄總產(chǎn)量的 20% 以上［1-2］。除冷藏［3-4］外，葡萄保鮮技術(shù)主要有輻射處理、紫外處理、涂膜和氣調(diào)保鮮等［5-6］，其中輻射及紫外處理的安全性還有待進(jìn)一步研究;氣調(diào)保鮮等對環(huán)境要求較嚴(yán)格［7］。

在可食膜保鮮中，殼聚糖越來越受到學(xué)者的青睞:殼聚糖單一涂膜番茄［8］和草莓［9］等，可顯著延長果蔬的貨架期;涂膜與MAP、冷藏等技術(shù)結(jié)合對荔枝、魚類的貨架期都有不同程度的延長［10-11］。涂膜降低果皮的透過性，冷藏對生物活性酶有抑制作用，本研究將殼聚糖復(fù)合涂膜與冷藏條件結(jié)合，更有效降低果實(shí)的呼吸強(qiáng)度，延緩果實(shí)的后熟時(shí)間。

除上述冷藏技術(shù)之外，冷凍葡萄彌補(bǔ)了貯藏中爛果多、貯期短的缺陷。但凍結(jié)過程中，細(xì)胞內(nèi)形成較大冰晶，破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，成為冷凍葡萄推廣的阻礙，現(xiàn)階段主要用于冰葡萄酒的釀造。若將葡萄在玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度(Tg)下保藏，則能最大程度地維持其原有的質(zhì)量，但一般工業(yè)上的冷凍溫度是-30℃［12］，因此，能否通過涂膜方法提高葡萄的 Tg值，使其在-30℃以上進(jìn)行玻璃態(tài)保藏，是本文的一個(gè)研究方向。

本文將涂膜與冷藏作比較，研究兩種貯藏方式對葡萄生理指標(biāo)變化的影響，以及涂膜-冷藏的復(fù)合貯藏方式的保鮮效果。此外，測定了涂膜前后葡萄的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度，旨在提高其冷凍保藏溫度，取得品質(zhì)良好的冷凍葡萄，為實(shí)現(xiàn)葡萄的凍結(jié)保藏提供有益的參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

殼聚糖(脫乙酰度為90%) 山東奧康生物科技有限公司;甲氧基果膠 安徽宇寧科技有限公司;冰乙酸(分析純)、甘油 西隴化工股份有限公司。

80-1電動(dòng)離心機(jī) 金壇市科希儀器有限公司;FA1004A分析天平 上海達(dá)平儀器有限公司;硬度計(jì) 北京陽光億事達(dá)有限公司;色差計(jì) 北京陽光億事達(dá)有限公司;糖度計(jì) 廣州市普析通儀器有限公司;DHG-914385-Ⅲ電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海新苗醫(yī)療器械制造有限公司;JJ-2型均質(zhì)機(jī) 常州潤華電器有限公司;SHZ-D(Ⅲ)型循環(huán)水式真空泵鞏義市予華儀器有限公司;紫外可見分光光度計(jì)蘇州江東精密儀器有限公司。

1.2 殼聚糖復(fù)合膜液的配制

通過預(yù)實(shí)驗(yàn)，綜合考慮膜液的成膜性及果皮表面的潤濕性，得到最優(yōu)的膜配方:稱取一定量的殼聚糖溶解于0．5%(v/v)的乙酸溶液中，配制成2%(w/v)的殼聚糖溶液，待殼聚糖溶解完全后，添加甲氧基果膠1%(w/v)配制混合溶液，再加入0．5%(v/v)甘油(增塑劑)，0．5%(v/v)Tween 20(潤濕劑)，用蒸餾水定容至刻度，在 8000r/min條件下均質(zhì) 20min，-0．09MPa真空泵下脫氣至膜液無氣泡，得到均勻的殼聚糖復(fù)合膜液。

1.3 葡萄的涂膜及貯藏

選擇400顆無病蟲害，顆粒飽滿，果粒大小均勻，無機(jī)械損傷的巨峰葡萄，分成四份，分別記為M1，M2，M3，M4。取兩份樣品浸漬于殼聚糖復(fù)合膜液中1min，取出后自然風(fēng)干，分別貯藏在常溫和4℃(30d)，記為常溫-涂膜組M2，冷藏-涂膜組M4;以未經(jīng)涂膜樣品為對照樣，記僅常溫組M1，僅冷藏組M3。每隔5d測量葡萄的各項(xiàng)指標(biāo)，測3次取平均值。

1.4 測定指標(biāo)及方法

腐敗率:腐敗率(%)=腐敗果個(gè)數(shù)/鮮果總個(gè)數(shù)×100，腐爛面積占果實(shí)面積的10%～30%則為腐爛［13］;酸度:GB T12456-2008 酸堿滴定的指示劑法［14］;可溶性固形物含量:采用手持折光儀［14］;相對硬度 采用GY-2型果實(shí)硬度計(jì)［14］。果實(shí)相對硬度(%)=貯后硬度/初始硬度×100;失重率:失重率(%)=(初始重量-貯后重量)/初始重量×100;失水率:失水率(%)=烘干后重量/初始重量×100;亮度:采用色差計(jì)，C為亮度，L為明度，a為綠/紅指數(shù)，b為藍(lán)/黃指數(shù)VC采用紫外可見分光光度法［13］;呼吸強(qiáng)度:采用靜置法［15］。

以腐爛率為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn):腐爛面積占果實(shí)的10%～30%，腐爛率占總體樣本的20%以上，即失去商業(yè)價(jià)值時(shí)，對各項(xiàng)生理指標(biāo)不予測定。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng)用SPSS 17．0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)量描述及方差分析，所以數(shù)值均為3次重復(fù)的平均值。

1.6 葡萄玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度的測定

將未涂膜及涂膜的葡萄貯藏5d后制成濃縮汁，采用退火處理的連續(xù)掃描法分別測定未涂膜及涂膜葡萄的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度［16］。掃描過程如下:以10℃/min的速率降溫至-50℃，維持3min;以10℃/min的速率升溫至0℃，維持2min;以10℃/min的速率降溫至-50℃，維持 5min;最后以 10℃/min的速率升溫至100℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 殼聚糖復(fù)合涂膜及冷藏處理對葡萄腐爛率和失重率的影響

果實(shí)腐爛率和失重率是判斷果實(shí)外觀品質(zhì)的重要指標(biāo)。隨著貯藏時(shí)間的延長，葡萄的腐爛率(圖1)和失重率(圖2)逐漸增加，此結(jié)果與王思夢［17］、王繼芝［18］等對黑提葡萄、牛奶葡萄的研究結(jié)果一致。果實(shí)蒸騰失水約占總失重的80%左右，當(dāng)葡萄的失重率＞10%，即失去了商業(yè)價(jià)值。在貯藏第20d，M1腐爛率為 26．7%，失重率為 10．13%;第 30d，M2 達(dá)相同腐爛率，失重率為5．42%，前25d，M3的腐爛率、失重率與M2不存在顯著性差異(p＞0．05)，涂膜與冷藏能降低果實(shí)腐敗率及失重率，二者的保鮮效果相近，但25d后，二者的保鮮效果出現(xiàn)了顯著性差異(p＜0．05)。M1第5d時(shí)開始腐爛，M4第15d出現(xiàn)腐敗現(xiàn)象，且M4的失重率與腐敗率始終保持最低，故冷藏涂膜顯著降低了果實(shí)的腐敗率與失重率。

圖1 葡萄在貯藏期間的腐爛率Fig．1 Decay rate of grapes during storage

圖2 葡萄在貯藏期間的失重率Fig．2 Weight loss rate of grapes during storage

2.2 殼聚糖復(fù)合涂膜及冷藏處理對葡萄相對硬度的影響

果實(shí)貯藏期間，果膠在果膠酶的作用下分解，細(xì)胞內(nèi)果膠排列由緊密變?yōu)槭杷桑麑?shí)由硬變軟［19］，故硬度隨貯藏時(shí)間的延長逐漸下降(圖3)。M1相對硬度下降幅度大，在第20d相對硬度為初期的66．25%，果肉與果皮已部分分離;第30d時(shí)，M2相對硬度為65．51%，M3果實(shí)相對硬度為77．54%，涂膜和冷藏維持了果實(shí)較高的硬度。相同貯藏時(shí)間，M2與M3的相對硬度都顯著高于 M1(p＜0．05)，低于M4，但兩者之間不存在顯著性差異。

圖3 葡萄在貯藏期間的相對硬度Fig．3 Relative hardness of grapes during storage

2.3 殼聚糖復(fù)合涂膜及冷藏對葡萄可溶性固形物含量的影響

果實(shí)完熟時(shí)，糖含量比較高。如圖4，涂膜，冷藏處理果實(shí)的可溶性固形物含量(SSC)增加幅度變小。貯藏第5d后，含量差異不大，且除M1的果實(shí)外，其他三組在貯藏過程中，都有下降的過程，但下降幅度不大，可能是在成熟過程中分解了一部分自身的糖分。貯藏20d，M1，M2，M3的可溶性固形物含量分別為 16．7% ，14．3% ，13．3% ，由此可知，涂膜處理與冷藏都抑制了果實(shí)SSC的變化，并在一定程度上延緩了果實(shí)的后熟衰老，M4的SSC始終最低，后熟較晚。

圖4 葡萄在貯藏期間的可溶性固形物Fig．4 SSC of grapes during storage

2.4 殼聚糖復(fù)合涂膜及冷藏對葡萄VC含量的影響

葡萄的VC由于自身的分解，含量在貯藏中不斷下降(如圖5)。涂膜可以在果實(shí)表面形成低O2高CO2的環(huán)境，抑制抗壞血酸酶的活性［20］，冷藏的低溫條件也起到相同的作用，減少了VC的損失。M4與M1相比，20d果實(shí)VC含量下降率減少了15．77%，貯藏30d，M2 與 M3 的含量相差1．1%，M2，M3 的 VC含量差異不顯著，M4的VC含量30d下降了2．65%，果實(shí)保持較高的VC含量。

2.5 殼聚糖復(fù)合涂膜及冷藏對葡萄可滴定酸含量(TA)的影響

圖5 葡萄在貯藏期間的VC含量Fig．5 VCcontent of grapes during storage

可滴定酸(TA)是合成能量ATP的重要來源，是果實(shí)呼吸最易利用的底物［17］，并且對果實(shí)的風(fēng)味起著重要的作用。如圖6，果實(shí)后熟階段，TA含量均有不同程度的降低。貯藏20d，M1的果實(shí)TA從0．57%下降至 0．39%，貯藏 30d時(shí)，M4的果實(shí) TA為0．45%，說明殼聚糖涂膜及冷藏(4℃)在一定程度上延緩了TA的降低。

圖6 葡萄在貯藏期間的可滴定酸含量Fig．6 TA content of grapes during storage

2.6 殼聚糖復(fù)合涂膜及冷藏對葡萄呼吸強(qiáng)度的影響

呼吸強(qiáng)度與果實(shí)衰老狀況和營養(yǎng)消耗密切相關(guān)，是衡量果實(shí)生命活動(dòng)的重要指標(biāo)［21］。葡萄為非呼吸躍變型果實(shí)，呼吸強(qiáng)度表現(xiàn)為緩慢的下降。貯藏前，果實(shí)具有很強(qiáng)的呼吸強(qiáng)度 18．71(CO2mg·kg-1·h-1)。隨著時(shí)間的延長，M1的呼吸強(qiáng)度呈下降趨勢，但一直保持高呼吸強(qiáng)度狀態(tài)，20d后呈現(xiàn)不可食用狀態(tài)。低溫抑制了果實(shí)的呼吸強(qiáng)度，涂膜的果實(shí)表面也可形成一層半透膜，阻斷果品與環(huán)境的氣體交換，從而抑制了果實(shí)的呼吸強(qiáng)度［22］。第 5d 時(shí)，M2、M3、M4 呼吸強(qiáng)度分別降到 10．21、9．53、7．62(CO2mg·kg-1·h-1);5d后，三者的呼吸強(qiáng)度下降幅度都較小，穩(wěn)定在一定的呼吸強(qiáng)度，其中冷藏涂膜的復(fù)合處理下的葡萄一直保持低呼吸強(qiáng)度，M2與M3呼吸強(qiáng)度差異始終不顯著(p＞0．05)。

2.7 殼聚糖復(fù)合涂膜及冷藏對葡萄亮度的影響

圖7 葡萄在貯藏期間的呼吸強(qiáng)度Fig．7 Respiration intensity of grapes during storage

果實(shí)表面的蠟質(zhì)是果實(shí)成熟的一個(gè)重要標(biāo)志，其與亮度大小成正比關(guān)系。隨著貯藏期的延長，葡萄經(jīng)歷后熟的階段，蠟質(zhì)有所增加，亮度提高，達(dá)到完熟后，部分蠟質(zhì)開始發(fā)生脫落，亮度降低。如圖8，M1組葡萄的亮度在18～24范圍內(nèi)變動(dòng)。M1、M2、M3呈先升高后降低的趨勢，M1的降低趨勢出現(xiàn)在第5d，成熟周期較短，M2第10d出現(xiàn)降低趨勢，可能是前期成熟較快，部分蠟質(zhì)脫落，蠟質(zhì)15～25d亮度逐漸增加，又經(jīng)歷了一段時(shí)間的后熟階段，第25d時(shí)出現(xiàn)第二次下降趨勢，M3在第25d第一次出現(xiàn)降低趨勢，貯藏過程中，M2、M3的亮度值差異較小，僅冷藏及僅涂膜延緩了果實(shí)的成熟，但兩者差異不顯著，30d時(shí)，M4的亮度值為27．2，持續(xù)升高，未出現(xiàn)下降趨勢。

圖8 葡萄在貯藏期間的亮度Fig．8 The brightness of grapes during storage

2.8 葡萄的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度

溶液在夠大的冷卻速率下可迅速通過結(jié)晶區(qū)而不發(fā)生晶化，過冷成為玻璃態(tài)的固體，其玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度為Tg。食品的玻璃態(tài)保藏是食品保藏最理想的條件，食品處于玻璃態(tài)，一切受擴(kuò)散控制的松弛過程被抑制，反應(yīng)速率緩慢甚至不會(huì)發(fā)生，解凍后的食品能最大程度的保持原有質(zhì)量。值得注意的是，當(dāng)食品水分高于20%，食品不能完全轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)，此時(shí)稱為最大冷凍濃縮濃度，對應(yīng)的部分玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為Tg'［23］，此狀態(tài)下的非晶態(tài)基質(zhì)中存在部分冰晶，但晶體細(xì)小且成長速率非常緩慢，不會(huì)破壞細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)，保持了食品較高的汁液率。

圖9是未涂膜和涂膜濃縮葡萄汁在-50℃條件下退火的熱流曲線圖，Tg'分別為 -32．73℃ 和-22．98℃。李春勝等［24］提出添加分子量較大多糖可提高體系Tg'，涂膜葡萄榨成汁，相當(dāng)于在汁液中添加了殼聚糖，待測汁液中加入大分子，使葡萄濃縮汁的Tg'升高，在相對較高的溫度下，即可通過結(jié)晶區(qū)或形成較小的冰晶，解凍后可以保持良好的色、香、味及果實(shí)汁液率，得到品質(zhì)良好的冷凍葡萄。此結(jié)果與黃海［12］所論述的添加不同糖類物質(zhì)可提高草莓汁的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的結(jié)果相同。

圖9 濃縮葡萄汁退火DSC曲線的玻璃化轉(zhuǎn)變Fig．9 Annealing DSC curves showing glass transition of concentrate grape juice

3 結(jié)論

冷藏是現(xiàn)階段果實(shí)保鮮的主要方法，而可食膜保鮮也成為了一種熱點(diǎn)的研究方向。甲氧基果膠屬于膳食纖維，作為增稠劑、穩(wěn)定劑，與殼聚糖復(fù)合的可食膜，比殼聚糖單一涂膜保鮮葡萄效果更佳［17］，復(fù)合涂膜處理增加了果皮的厚度，使果實(shí)內(nèi)形成一個(gè)低O2，高CO2的環(huán)境，抑制果實(shí)的呼吸強(qiáng)度，延遲了果實(shí)的后熟時(shí)間，其他各項(xiàng)生理指標(biāo)皆與冷藏處理無顯著性差異，即僅涂膜和僅冷藏具有相近的保鮮效果，殼聚糖復(fù)合涂膜-冷藏結(jié)合的方法使葡萄儲(chǔ)藏期延長到30d以上，可以成為果蔬保鮮方法的一個(gè)研究方向。另外，涂膜提高了葡萄的玻璃態(tài)溫度，嘗試著將玻璃態(tài)貯藏技術(shù)應(yīng)用于葡萄的冷凍保藏，可能減小低溫對果實(shí)內(nèi)部的破壞，保持葡萄較高的汁液率。測定并控制葡萄的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度是保持其質(zhì)量和穩(wěn)定性的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，但其貯藏效果還有待進(jìn)一步研究。此外，復(fù)合膜液在葡萄表面的潤濕效果一般，選擇合適的表面活性劑，是今后研究工作的重點(diǎn)。

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