改性葛根淀粉涂膜對鮮切山藥保鮮效果的影響

張帆，屈紫薇，羅靜靜，江英

(安徽師范大學 環境科學與工程學院，安徽 蕪湖，241003)

?

改性葛根淀粉涂膜對鮮切山藥保鮮效果的影響

張帆*，屈紫薇，羅靜靜，江英

(安徽師范大學 環境科學與工程學院，安徽 蕪湖，241003)

摘要分別使用不同濃度的改性葛根淀粉膜液對鮮切山藥進行涂膜處理并在(4±1) ℃下保存，定期測量貯藏期間鮮切山藥的腐爛率、菌落總數、電導率、顏色、失重率、可溶性固溶物含量等指標。結果表明：改性葛根淀粉涂膜處理能有效抑制鮮切山藥的微生物生長及顏色褐變，減少水分損失，較好地保持品質和安全，以改性葛根淀粉膜液濃度為3%的保鮮效果最好，其貯藏期可比對照有效延長4～5 d。

關鍵詞改性葛根淀粉；涂膜保鮮；鮮切山藥

山藥又稱土薯，有健脾益胃、益肺止咳、預防心血管病、減肥健美等功效。鮮切山藥易攜帶、方便食用，近年來在我國的消費量迅速增加[1]。但鮮切山藥在加工和貯藏過程中容易褐變，嚴重影響產品的商品價值[2]。涂膜處理是鮮切果蔬常用的保鮮措施之一，特別是天然植物材料制成的可食性涂膜安全無公害，涂于食品表面可與被包裝食品一起食用，而且材料來源廣泛，是一種綠色可再生材料，對鮮切果蔬的保鮮起到不可替代的作用[3]。

葛根，又被稱為野葛，是豆科植物野葛的根莖干燥后的產物。葛根營養價值高，富含黃酮和異黃酮，有降血壓、抗腫瘤和抗衰老等功效[4]。由葛根淀粉制成的可食性膜不僅具有無毒無害、生物可降解、綠色環保、延長食品保質期和提高食品質量等優點，還具有透明度高、黏度和穩定性強等特性。但單一葛根淀粉膜的脆性大，影響了它在食品工業中的應用[5-6]。近期研究表明，在干熱條件下將淀粉與離子膠混合進行改性處理，可以明顯改善淀粉的物理性質[7-8]。目前尚未有改性葛根淀粉涂膜應用于鮮切山藥保鮮的報道。

本研究對葛根淀粉進行干熱改性處理，并將其應用于鮮切山藥的保鮮，探究改性葛根淀粉涂膜對鮮切山藥保鮮效果的影響。

1材料與方法

1.1材料與試劑

山藥，市售；葛根，購自安徽亳州農貿市場；羧甲基纖維素鈉(CMC)，食品級；甘油，分析純；平板菌落計數培養基，杭州微生物試劑廠。

1.2儀器與設備

DHG-9101-3S烘箱，金壇杰瑞爾儀器有限公司；DS-1高速組織搗碎機，上海標模；HH-2型水浴鍋，北京科偉永興儀器有限公司；09PM-420FC冷藏保鮮柜，齊美；漢普HP-C220精密色差儀，上海映弘儀器儀表公司；WS201手持折光儀，上海測維光電技術有限公司；DDSJ-308A電導率儀，上海雷磁；DHP-9032恒溫培養箱，上海一恒儀器有限公司；YXQ-LS-18SI高壓蒸汽滅菌鍋，上海圣科儀器設備有限公司。

1.3實驗方法

1.3.1改性葛根淀粉的制備

干葛根用水浸泡1 h，組織搗碎機搗碎，沉降2次，除去上清液，沉降物置于45℃烘箱中烘干14 h，粉碎后過100目篩，即得到葛根淀粉。稱取1 g CMC溶于200 mL水中，攪拌20 min使其充分溶解，再加入99 g葛根淀粉，攪拌30 min，調節pH值至7，置于45 ℃烘箱中烘干14 h，粉碎研磨過100目篩，再置于130 ℃烘干2 h，得到CMC-干熱改性葛根淀粉。

1.3.2改性葛根淀粉膜液的制備工藝

將干熱改性葛根淀粉調制成不同濃度的乳粉→加入質量分數1.5%甘油→乳化均勻→沸水浴中糊化30 min→冷卻

1.3.3鮮切山藥保鮮處理方法

1.3.3.1工藝流程

原料清洗、殺菌→去皮、切分→涂膜→風干→包裝→ (4±1) ℃冷藏

1.3.3.2工藝要點

原料清洗、殺菌：選取大小均勻，無病蟲害、無機械損傷的新鮮山藥，用流動水清洗山藥表面后，浸泡于200 mg/L NaClO溶液殺菌5 min，撈出晾干。

去皮、切分：用消毒過的不銹鋼刀將山藥表皮剝去后，均勻切成厚度4～5 mm半圓形薄片，立即放入0.5%檸檬酸溶液中2 min進行護色，防止處理過程中的褐變影響結果。

涂膜：護色后鮮切山藥分別在1%、2%、3%、4%濃度改性葛根淀粉膜液浸泡2 min，撈出平鋪于帶孔塑料籃中，冷風吹干2 min。

包裝：將涂膜風干后的山藥薄片裝于PP塑料盒中，用PE保鮮膜包裝。對照組直接包裝、冷藏，無需涂膜處理。

冷藏：置于(4±1) ℃的冷藏保鮮柜中貯藏，每隔2 d測定1次指標。

1.4指標測定及方法

1.4.1腐敗率的測定

以樣品表面有明顯細菌腐爛或真菌生長的切片數占總切片的百分數表示。

1.4.2菌落總數測定

菌落總數的測定參照國標GB 4789.2—2010 《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》。

1.4.3電導率的測定

取山藥樣品3 g，用去離子水沖洗3次后放入100 mL 去離子水燒杯中浸泡 1 h。測定前輕搖燒杯，用電導儀測定第 1次電導率值并記錄，重復上述操作。測定后沸水浴加熱5 min，冷卻至室溫后測定第 2 次電導率值。相對電導率的計算公式計算如下：

(1)

1.4.4其他品質指標的測定

顏色的測定采用精密色差儀法；失重率的測定采用稱重法；可溶性固形物含量的測定采用手持式折光儀法。

2結果及分析

2.1改性葛根淀粉涂膜對鮮切山藥腐敗率的影響

鮮切山藥的組織結構在加工過程中因切分遭到破壞，經氧化和微生物侵害極易腐敗。由圖1可知，涂膜處理組的山藥腐敗速度與對照組相比明顯下降(P<0.01)，對照組、1%、2%處理組從第2天起開始出現腐爛，3%、4%處理組的鮮切山藥從第4天開始出現腐爛，2%、3%、4%濃度處理組的山藥腐敗率在第10天仍低于38%，1%處理組為80%，而對照組的腐敗率已達到100%，可見適當濃度的改性葛根淀粉涂膜處理能明顯降低腐爛率。分析可能是因為改性葛根淀粉膜液在山藥表面形成一層薄膜，可幫助鮮切山藥切片與外界空氣隔離，從而減少了致病菌的侵染并抑制了山藥表面的微生物生長。1%的改性葛根淀粉膜液由于濃度太低，在山藥表面不能形成完整的薄膜，抑制腐敗的效果沒有其他涂膜組明顯。

圖1　不同處理鮮切山藥貯藏期間腐敗率的變化Fig.1　Changes in rotting rate of fresh-cut yam treated with different methods during storage

2.2改性葛根淀粉涂膜對鮮切山藥菌落總數的影響

鮮切山藥在加工時由于接觸各種器具，加工環境條件復雜等因素，易受到微生物的侵害；加之切分后組織遭到破壞和高營養性的特點，給微生物的侵染及繁殖提供了很好機會[9]。因此鮮切山藥在貯藏的過程中，微生物的繁殖速度一般比較快，且貯藏早期表面的微生物越多，則越容易腐敗，商業價值降低速度越快[10]。

圖2　不同處理鮮切山藥貯藏期間菌落總數的變化Fig.2　Changes in the number of total bacteria of fresh-cut yam treated with different methods during storage

由圖2可知，隨貯藏時間的延長，對照組和涂膜組菌落總數均呈上升趨勢，涂膜組的上升速率明顯低于對照組(P<0.05)。對照組在第6天左右的菌落總數就已經超過5 LogCFU，1%、2%、4%涂膜處理組的菌落總數在貯藏至第8天才相繼超過5 LogCFU，3%處理組的菌落總數至貯藏結束時只有4.8 LogCFU，明顯低于對照組和其他處理組(P<0.05)。結果表明，改性葛根淀粉涂膜可有效地抑制鮮切山藥的微生物生長繁殖，延長貯藏期。

2.3改性葛根淀粉涂膜對鮮切山藥電導率的影響

相對電導率是檢測果肉和果皮細胞膜完整性和評價果實質量的重要指標[11]。由圖3可以看出，各組樣品的相對電導率均呈上升趨勢，這是由于鮮切果蔬在貯藏中細胞膜不穩定且膜易受到損傷導致[12]。涂膜處理組的電導率明顯低于對照組(P<0.01)，其中3%處理組的電導率最低，至貯藏末期只有24.3%，比對照組低了1/4。這可能因為涂膜處理在鮮切山藥表面形成的保護層能減少細菌侵染等，防止細胞再受損。

圖3　不同處理鮮切山藥貯藏期間電導率的變化Fig.3　Changes in electric conductivity of fresh-cut yam treated with different methods during storage

2.4改性葛根淀粉涂膜處理對鮮切山藥顏色的影響

由圖4可知，隨著貯藏時間的增加，所有山藥切片的L值整體呈現出下降的趨勢，說明由于山藥褐變程度的加深，亮度逐漸降低。涂膜組L值總體高于對照組且下降速率較緩慢，其中3%處理組的L值除第10天外，均高于其他處理組(P<0.05)。

圖4　不同處理鮮切山藥貯藏期間L*值變化Fig.4　Changes in L* of fresh-cut yam treated with different methods during storage

a*值表示紅綠的程度：a*值變大，紅色加重。由圖5可以看出，在貯藏期間對照組a*值總是高于處理組(P<0.01)，3%處理組的a*值始終保持最低。結果說明涂膜處理可在一定程度上阻止空氣與鮮切山藥的表面接觸，從而降低了褐變程度。

圖5　不同處理鮮切山藥貯藏期間a*值變化Fig.5　Changes in a* of fresh-cut yam treated with different methods during storage

2.5改性葛根淀粉涂膜對鮮切山藥失重率的影響

采摘后的果蔬隨著放置時間的延長，會發生不同程度的失水，造成產品萎蔫降低其新鮮度，減少貨架期，從而給商場造成一定的經濟損失[13]。失重率可以反映出涂膜處理的效果，是衡量果蔬新鮮品質的重要指標。

圖6　不同處理鮮切山藥貯藏期間失重率的變化Fig.6　Changes in water loss of fresh-cut yam treated with different methods during storage

由圖6可知，隨著水分蒸發和呼吸消耗程度加劇，鮮切山藥的失重率均隨著貯藏時間的延長而增大，呈上升趨勢。未經涂膜處理的對照組在第10天的失重率達到7.3%，其中以3%處理組失重率最低，僅為5.1%。由此可見，改性葛根淀粉涂膜可顯著降低鮮切山藥的失重率(P<0.01)，延長保鮮期。這可能是因為鮮切果蔬經涂膜處理后涂膜液可以在鮮切果蔬表面形成一層致密網絡結構，阻止了水分的散失，從而降低失重率[14]；4%的處理組可能因為濃度太高、微生物滋生破壞了薄膜反而不利于阻隔空氣和水分，故失重率高于3%處理組(P>0.05)。

2.6改性葛根淀粉涂膜對鮮切山藥可溶性固形物的影響

果蔬在貯藏期間，因呼吸作用糖類物質會被消耗，如果糖分消耗慢，可溶性固形物含量高，則說明貯藏條件適宜[14-15]。由圖7可知，5組處理鮮切山藥的可溶性固形物含量均呈逐漸下降的趨勢，這是因為山藥的營養成分會隨著貯藏時間的延長而被自身呼吸代謝所消耗。經涂膜處理的鮮切山藥的可溶性固形物含量下降速度緩于對照組(P>0.05)。貯藏10 d時，3%處理組的可溶性固形物含量為3.82%、對照組為2.22%(P<0.05)，可見適宜濃度的改性葛根淀粉涂膜處理可在山藥表面形成一個適宜的低O2高CO2環境，可減緩山藥的呼吸強度，抑制可溶性固形物的快速下降，更多地保留營養物質。

圖7　不同處理鮮切山藥貯藏期間可溶性固形物的變化Fig.7　Changes in TSS of fresh-cut yam treated with different methods during storage

3討論

鮮切山藥的組織結構在切分時受到嚴重的機械損傷，易變色，引起營養成分損失，腐爛加快。研究結果表明，改性葛根淀粉涂膜可有助于保持鮮切山藥的食用品質。這可能是因為改性葛根淀粉膜液可在山藥表面形成一層薄膜，防止細胞再受損，幫助鮮切山藥切片與外界空氣隔離，從而減少了致病菌的侵染并抑制了山藥表面的微生物生長，降低褐變程度，阻止水分的散失，同時改性葛根淀粉涂膜處理可在山藥表面形成適宜的低O2高CO2環境，減緩山藥的呼吸強度，更多地保留營養物質。3%濃度涂膜液可以在鮮切山藥表面形成一層致密完整的網絡結構，對鮮切山藥的保鮮效果最好；1%、2%的改性葛根淀粉膜液由于濃度偏低，在山藥表面不能形成完整的薄膜，保鮮效果沒有其他涂膜組明顯；而4%的處理組可能因為濃度太高，在鮮切山藥表面形成的膜層太厚，在貯藏后期高營養導致微生物滋生，薄膜破損反而不利于阻隔空氣和水分，故保鮮效果還不如3%處理組。

4結論

(1)隨著貯藏時間的延長，鮮切山藥的顏色會有不同程度的加深，可溶性固形物含量降低，腐敗率、失重率、電導率、菌落總數的均呈不斷上升趨勢，而改性葛根淀粉涂膜處理能有效抑制鮮切山藥的微生物生長和顏色褐變，減少水分損失，較好地保持山藥品質和安全；

(2)縱觀各涂膜處理可見，3%濃度改性葛根淀粉涂膜處理對鮮切山藥的保鮮效果最好，其貨架期可比對照有效延長4～5 d。

參考文獻

[1]王蘭菊, 屠瓊芳, 劉穎, 等. 殼聚糖涂膜對鮮切山藥品質的影響[J]. 食品工業科技, 2009, 30(4): 309-311.

[2]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, 2003, 2(5): 44-49.

[3]胡文忠. 鮮切果蔬科學與技術[M]. 北京: 化學工業出版社, 2009: 267-273.

[4]尹璐. 葛根淀粉-殼聚糖復合膜的性能研究及在荸薺保鮮中的應用[D]. 上海: 上海交通大學, 2013:1-3.

[5]鐘宇. 葛根淀粉基可食性包裝膜物化與抗菌性能的研究[D]. 上海：上海交通大學, 2012: 19.

[6]諶小立, 趙國華. 增塑劑對甘薯淀粉膜機械及滲透性能的影響[J]. 包裝與機械, 2009, 30(6): 255-258.

[7]CHUNG H，MIN D，KIM J，et al. Effect of minor addition of xanthan on cross-linking of rice starches by dry heating with phosphate salts [J]. Journal of Applied Polymer Science, 2007, 105(4): 2 280-2 286.

[8]張帆. 干熱改性蓮子淀粉制備工藝及其成膜特性的研究與應用[D]. 福州: 福建農林大學, 2012: 4-6.

[9]SOLIVA FORTUNY R C, MARTIN-BELLOSO O. New advances in extending the shelf-life of fresh-cut fruit: a review[J]. Trends in Food Science & Technology, 2003, 14 (9): 341-353.

[10]BOLIN H R, STAFFORD A E, KING JR A , et al. Factors affecting the storage stability of shredded lettuce[J]. Food Science, 1997, 42:(5)1 319-1 321.

[11]DENG Y, WU Y, LI Y F. Effects of high 02 levels on post-harvest quality and shelf life of table grapes during long-term storage[J]. European Food Research and Technology, 2005, 22 (1): 392-397.

[12]邱松山, 李喜宏, 胡云峰, 等. 3種天然保鮮劑對荸薺楊梅貯藏保鮮效果[J]. 食品與發酵工業, 2011, 37(6): 216-219.

[13]馬利華, 秦衛東, 陳學紅, 等. 可食性膜特性與鮮切山藥涂膜保鮮效果的研究[J]. 食品工業科技, 2013, (17): 326-333.

[14]MANAT C, SOOTTAWAT B, WONNOP V, et al. Changes of pigments and colour in sardine (Sardinellagibbosa) and mackerel (Rastrelligerkanagurta) muscle during iced storage[J]. Food Chemistry, 2005, 93(4): 607-617.

[15]郭良輝, 許巧情, 許永久. 溶菌酶與 Nisin 復合生物保鮮劑對蚌肉的保鮮效果[J]. 水利漁業, 2007, 27(4) : 112-114.

Effect of modified kudzu starch coating in the preservation of fresh-cut yam

ZHANG Fan*, QU Zi-wei, LUO Jing-jing, JIANG Ying

(College of Environmental Science and Engineering, Anhui Normal University, Wuhu 241003, China)

ABSTRACTThe effects of different concentrations of modified kudzu starch on preventing of fresh-cut yam stored at 4±1℃ were studied. The rotting rate, number of total bacteria, electric conductivity, color, weight loss, soluble solid content were measured periodically. The results showed that modified kudzu starch treatment could inhibit the browning and microorganisms growth in fresh-cut yam, and reduce water loss. The quality and safety were maintained. Fresh-cut yam treated with the solution of 3% concentration was the best condition; the storage period was prolonged 4-5 days.

Key wordsmodified kudzu starch; coating preservation; fresh-cut yam

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201606032

基金項目：安徽師范大學青年教師科研專項資助項目(2013qnzx60)

收稿日期：2015-10-14，改回日期：2015-11-11

第一作者：碩士研究生(本文通訊作者，E-mail:fan221@163.com)。