仙草膠—卡拉膠復合膜在枇杷保鮮中的應用

張龍濤　陳荔紅　黃旭輝　蘇曉芳　鄭寶東

摘 要 為了開發枇杷貯藏保鮮新技術，以福建地產枇杷為試材，研究仙草膠-卡拉膠復合膜對枇杷貯藏期間的果實品質及采后生理變化的影響。研究結果顯示，復合涂膜處理可以保護細胞膜，降低呼吸強度，抑制枇杷的生理代謝，減少營養物質的損失，加入的尼辛、納他霉素等抑菌配料可抑制金黃色葡萄球菌、青霉菌等微生物的生長，提高貯藏的保鮮效果。

關鍵詞 可食性膜；仙草膠；卡拉膠；抑菌；涂膜；枇杷；保鮮

中圖分類號 S667.3 文獻標識碼 A

Abstract To develop new preservative technology for loquat， the effect of composite edible coating（based on hsian-tsao gum， carrageenan， nisin and natamycin）on postharvest fruit quality and physiological characters were evaluated during cold storage at 4 ℃. Results showed that composite edible coating exhibited a beneficial effect on the overall quality of loquat in the preservation by protecting the cell wall and reducing respiratory intensity， inhibiting physiological metabolism and decreasing the nutrient loss. The anti-organism material， such as nisin and natamycin， showed significant inhibitory effects on Staphylococcus aureus， Listeria monocytogenes and Penicillium.

Key words Edible film； Hsian-tsao gum； Carrageenan； Antimicrobial property； Coating； Loquat； Preservation

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.07.023

枇杷[Eriobotrya japonica（Thunb.）Lindl]通常成熟于高溫高濕季節，在貯藏、運輸過程中容易出現果實軟化、腐爛變質等現象，貯藏保鮮技術關系該產業的健康發展。目前常用的低溫冷藏、氣調貯藏保鮮、化學處理等保鮮技術尚存在種種不足，低溫貯藏容易引起枇杷果實的低溫冷害癥狀；氣調貯藏保鮮操作復雜、成本高；化學保鮮劑存在化學殺菌劑殘留等食品安全問題。開發方便、適用、高效的枇杷保鮮技術為產業亟需。

可食性材料涂膜是近年來蔬果保鮮技術關注的熱點，通過在果蔬表面形成一定阻隔性的膜，可以減少果實失水，降低果實的呼吸強度，緩解品質下降，延長果蔬的貨架期[1]，但其在果蔬貯藏保鮮中的應用還存在一系列亟待解決的問題，如，易滋生微生物、涂膜厚度不均、導致果蔬的厭氧呼吸等。通過成膜材料的改性或交聯改善通透性，加入合適的天然抑菌劑（尼辛、納他霉素、各種天然提取物）抑制微生物生長，是涂膜保鮮技術進一步發展的新思路。

仙草膠是以仙草莖葉為原料提取制得的仙草多糖[2]，具有良好的天然水溶膠性能。Chien-Hsien Chen等[3]將適量脫色仙草葉膠與木薯淀粉混合，探討以淀粉-仙草葉膠來制備可食膜的可行性。而卡拉膠是從紅藻細胞壁中提取的水溶性多糖，具有較好的成膜特性和凝膠特性，能與其它食品膠具有良好的協同增效作用，多用于改善食品膠體的穩定性和食用品質，但在果蔬保鮮方面目前尚未見相關應用。二者在穩定性、增稠性、薄膜成型性等方面各有優點[4]，并具有復合成膜特性。到目前為止，仙草膠-卡拉膠復合膜在果蔬保鮮方面的相關研究與應用未見報道。因此，本研究以脫色仙草膠-卡拉膠復配，添加抑菌配料后涂膜應用于枇杷保鮮，研究其對枇杷貯藏品質及采后生理指標的影響，旨在為開發新型高效、無毒、無殘留的枇杷保鮮劑提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 材料

枇杷：供試的東湖早枇杷采自福建閩侯，果實采收后于當日運回實驗室，選擇大小、成熟度（八成熟）基本一致、無病蟲害、無機械損傷的果實進行試驗。

供試微生物：金黃色葡萄球菌、李斯特菌、枯草芽孢桿菌；青霉菌、根霉菌、黑曲霉菌、綠木霉菌、枇杷炭疽病菌（以上菌種由福建農林大學食品科學學院微生物實驗室提供）。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 （1）仙草膠提取液的制備。參照趙秀真[5]的方法制得仙草膠提取液，提取液pH為8.0～8.5，多糖含量為0.1%～0.12%（以溶液計），可溶性固形物含量為1.0%。

（2）脫色仙草膠-卡拉膠抑菌膜液的制備。課題組經過單因素試驗和均勻正交試驗優選了復合涂膜的配方和制備工藝（另文發表），具體制備過程如下：

脫色仙草膠提取液（多糖濃度0.32%）→調節pH至7.0→卡拉膠1.28%→甘油1.5%→蔗糖酯0.1%→乳化均勻→尼辛200 mg/L→納他霉素20 mg/L→混勻。

（3）保鮮試驗設計與處理。試驗共設3個處理，CK組：清水浸泡2 min；PE組：厚度為0.02 mm的聚乙烯（PE）薄膜單體包裝；涂膜組：仙草膠-卡拉膠復合抑菌涂膜處理，浸泡1 min；每個處理重復3次。4 ℃貯藏，每隔5 d測定失重率、腐爛指數、細胞膜透性、呼吸強度、總糖、總酸等指標。

1.2.2 項目測定 （1）失重率。

失重率=■×100%

（2）腐爛指數。參考方強等[6]的方法，將枇杷按腐爛情況劃分為以下5級，0級：無腐爛；l級：腐爛面積小于果實表面25%；2級：腐爛面積占果實表面（25%～50%）；3級：腐爛面積占果實表面（50%～75%）；4級：腐爛面積大于果實表面75%。

腐爛指數=■×l00%

（3）細胞膜透性的測定。用打孔器從3個果實中取果實圓片2 g，蒸餾水洗滌3次，吸干水分后加入25 mL蒸餾水，室溫下放置2 h后用電導儀測定電導率，然后放入沸水浴加熱20 min，冷卻后把煮沸液倒入量筒中定容至25 mL，再用電導儀測定電導率。記下煮沸前的電導率（Sc1）和煮沸后的電導率（Sc2）。

（細胞膜透性）相對電導率=■×100%

（4）呼吸強度的測定。取果實4個，稱取重量（W），然后放入干燥皿中（空白組不裝果實），干燥皿內置有20 mL、1 mol/L的NaOH溶液，在室溫下放置2 h（t）后取出，加入5 mL BaCl2飽和溶液，再滴入1%的酚酞2滴，用0.5 mol/L的草酸滴定至紅色消失，記錄所用草酸的毫升數（Va）。[空白組為（V0）]。

呼吸強度=■×103，單位：[mg/（kg·h）]

式中：22-NaOH與CO2的質量轉換數，單位：g/mol；C-草酸溶液物質的量濃度，mol/L。

（5）總糖。苯酚-硫酸法[7]。精確稱取15 g搗碎的樣品，加少量水混勻后，定容至250 mL。用濾紙過濾，吸取濾液1.0 mL，加水定容至50 mL，從中吸取1.0 mL樣液，加入蒸餾水1.0 mL，然后加入6%的苯酚水溶液1.0 mL，再迅速加入濃硫酸5.0 mL，顯色后在冷水中冷卻，在波長490 nm處測定吸光度，以水代替糖溶液作空白對照。

總糖=■×10-4，（%）

（6）總酸。精確稱取15 g搗碎的樣品，加少量水混勻后，定容至上250 mL。用濾紙過濾，吸取濾液20 mL于三角瓶中，加1%酚酞2滴，用0.01 mol/L NaOH標準溶液滴定至微紅色，保持30 s不褪色為終點，記錄NaOH標準溶液的用量。

總酸=■×100%，（以蘋果酸計）

式中：C-NaOH標準溶液濃度（mol/L）；V-滴定耗用NaOH的量（mL）；m-樣品質量（g）；K-換算成適當酸的系數，其中蘋果酸0.067。

以上指標均平行測定3次。

（7）復合膜抑菌活性的測定。

將供試菌種的菌懸液在培養及平板上涂布均勻后，將滅菌后的濾紙片（直徑為6 mm）浸泡于膜液中，5 min后將其輕貼于平板中心，待干后倒置于恒溫培養箱培養，細菌置于37 ℃培養24 h，霉菌置于28 ℃培養48 h。測定抑菌圈直徑大小，每次試驗重復3次。

1.3 數據統計分析

實驗數據采用Excel進行畫圖處理，并利用DPS軟件對數據進行標準誤差分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對枇杷失重率的影響

枇杷屬于非呼吸躍變型果實，由于機體的蒸騰作用和呼吸作用使得果實失水皺縮，失重率上升。由圖1可知，隨著貯藏時間的延長，不同處理的枇杷均出現失重率上升現象。與CK組相比，PE處理可以有效降低枇杷的失重率，涂膜處理可以在果實表皮形成一層類似蠟質的薄膜，抑制水分的蒸發和呼吸強度，從而降低失重率，但效果不及PE處理。這是由于聚乙烯薄膜有利于保持袋內較高的相對濕度（90%～95%），提供低O2、高CO2的微環境，從而抑制枇杷失水皺縮。

2.2 不同處理對枇杷腐爛指數的影響

枇杷果實在貯藏期間，由于果實的衰老和病原微生物的侵染，隨著貯藏時間的延長，果實逐漸出現腐爛現象。由圖2可知，與CK組相比，PE處理加大了果實的腐爛指數，這是由于PE處理雖然使枇杷果實保持一個較高的相對濕度，但是高濕的環境有利于病菌微生物的生長，造成貯藏期間PE處理組腐爛指數較高，呈現萎蔫、疲軟的形態，逐漸失去商業價值。

涂膜處理可以有效減少枇杷果實貯藏期間的腐爛指數。30 d時腐爛指數為4.6%，對照組則高達36.2%，這是由于涂膜處理可以抑制果實與環境間的氣體交換，阻止空氣中的氧與果實之間發生氧化作用[8]；此外，涂膜中的尼辛、納他霉素具有抑菌作用，有效地防止了環境中細菌和霉菌等微生物侵染，從而降低果實腐爛變質。

2.3 不同處理對枇杷細胞膜透性的影響

枇杷果實在貯藏過程中，隨著采后時間的延長，果實細胞膜系統受破壞程度加大，相對電導率逐漸增加，果實衰老變質速度相應加快[9]。由圖3可知，枇杷果實在不同處理下貯藏，相對電導率均逐漸增加。與CK組相比，PE組在貯藏前期相對電導率增速較為緩慢，在貯藏后期，相對電導率反而高于CK組。這是由于貯藏前期PE組能起到調節枇杷果實微環境的作用，但在貯藏后期高濕的環境引起細胞膜損傷，導致電解質的外滲，使其透性增大。涂膜處理減小了皮孔與果肉細胞空隙的通道，可以抑制枇杷果實相對電導率的上升，起到保護細胞膜的作用。

2.4 不同處理對枇杷呼吸強度的影響

由圖4可知，枇杷果實在貯藏期間呼吸強度呈逐漸下降趨勢。相較CK組和PE組，涂膜處理的枇杷果實下降趨勢更明顯，原因是涂膜處理具有氣調作用，能有效控制膜形成的微環境中的氣體濃度，減緩枇杷果實的呼吸強度，有利于延長枇杷的保鮮期。

2.5 不同處理對枇杷總糖的影響

由圖5可知，枇杷果實在采后貯藏過程中，總糖含量呈先上升后逐漸下降趨勢。在貯藏 0～5 d內，枇杷果實的總糖含量均有所上升，可能是枇杷淀粉等多糖類物質的轉化及蔗糖分解為單糖有關[10]；貯藏5 d后枇杷果實的總糖呈現逐漸下降趨勢。與CK組和PE組相比，涂膜處理可以顯著地延緩總糖含量的下降。

2.6 不同處理對枇杷總酸的影響

枇杷鮮果中蘋果酸含量較高（約占85%），其次為乳酸、草酸等[11]。隨著果實成熟度的提高，枇杷果實的總酸含量隨著貯藏時間的延長而下降。這與總酸在整個貯藏過程中首先被作為呼吸基質消耗有關[12]。由圖6可知，在貯藏0～10 d內，酸代謝明顯加速，枇杷果實總酸含量快速下降；貯藏10 d后，下降趨勢減慢。與CK組和PE組相比，涂膜處理可以顯著地延緩總酸含量的下降，有利于提供果實采后代謝所需的呼吸基質，從而延長枇杷果實的貯藏期。

2.7 仙草膠-卡拉膠復合抑菌膜的抑菌效果

目前，尼辛和納他霉素是國際上唯一獲準的2種生物防腐劑[13]。Sanjurjo等[14]研究結果表明，可食膜中添加尼辛比單獨添加尼辛的抑菌效果更佳。Cong等[15]研究了在溫度30 ℃，溫度70%的條件下，納他霉素在殼聚糖涂膜哈密瓜保鮮中的應用，結果表明，抑菌涂膜保鮮有助于降低失重率，延緩水果的衰老速度。而枇杷貯藏過程中常常會受到金黃色葡萄球菌等細菌及霉菌的侵染，因此，在涂膜液中添加相應的抑菌劑能夠有效地提高枇杷的貯藏期。由表1可知，加入200 mg/L尼辛、20 mg/L納他霉素的仙草膠-卡拉膠復合抑菌膜對金黃色葡萄球菌等細菌及青霉菌等霉菌均有明顯的抑制作用。其中該抑菌膜對金黃色葡萄球菌的抑制效果最佳，抑菌圈直徑達到18 mm。對綠木霉菌和和黑曲霉菌的抑制效果相對較差，但是抑制圈直徑也均達到10 mm以上，復合枇杷保鮮的抑菌要求。

3 討論與結論

本研究利用仙草膠-卡拉膠復配對枇杷涂膜，并與其它枇杷保鮮方式進行對比，探討了仙草膠-卡拉膠涂膜處理對枇杷保鮮的影響。研究結果表明，聚乙烯薄膜處理可以有效降低枇杷的失重率，但會加速腐爛的發生。利用仙草膠、卡拉膠、尼辛、納他霉素等天然原料為主要成分制成的涂膜液，可以顯著減小枇杷皮孔與果肉細胞空隙的通道，抑制枇杷果實相對電導率的上升，起到保護細胞膜，降低呼吸強度的作用，抑制枇杷生理代謝，減少營養物質的損失，對枇杷的室溫貯藏有很好的保鮮效果。這是因為涂膜處理可以在果實表皮形成一層類似蠟質的薄膜，抑制水分的蒸發和呼吸強度，并且這一層類似蠟質的薄膜，還能減小皮孔與果肉細胞空隙的通道，抑制果實與環境間的氣體、水分等交換。此外，涂膜中的尼辛、納他霉素等抑菌配料可有效抑制金黃色葡萄球菌、青霉菌微生物的生長，具有較強的抑菌作用，有效地防止環境中細菌和霉菌等微生物侵染，從而降低果實腐爛變質。本研究結果可為枇杷產業亟待解決的貯藏保鮮問題提供技術支撐，同時拓展了可食性材料涂膜的開發思路。

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