生物質熱解液和殼聚糖復合處理對蘋果果實貯藏品質的影響

楊兆慧， 白佳男， 劉昱宏， 李范洙

(延邊大學農學院，吉林 延吉 133002)

目前，蘋果果實的保鮮技術有物理、化學和生物技術3個方面。物理技術多應用臭氧保鮮，其具有殺菌徹底、無殘留及殺菌廣譜等特點，被視為目前較好的殺菌保鮮技術，但該方法操作過程較繁瑣，且高濃度的臭氧會對實施保鮮技術的工作人員造成傷害[1]。化學技術一般應用化學保鮮劑保鮮，但最大的問題是保鮮劑可能在果實表面殘留。生物技術通過微生物產生抗生素、溶菌酶等抗菌物質殺滅果實表面病原菌，但在抑制可滴定酸含量的下降、維持可溶性固形物含量、抑制乙烯釋放和呼吸強度等方面沒有明顯效果[2]。

生物質熱解液(bio-liquid)是生物油精制過程中分離得到的水溶性萃取物[3]，據研究[4]其主要由有機酸、胺類、酚類、醛類、酮類、酯類等組成，其成分與木醋液[5]相似。木醋液具有促進植物生長和防治農作物病蟲害及保鮮的作用，并且毒性小、使用后沒有殘留，適宜廣泛應用于農業生產中。因此，生物質熱解液在農產品生產及貯藏中作用的探索也有十分重要的意義。

殼聚糖，化學名稱為聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。屬天然均態直鏈多糖，含有游離氨基，顯堿性，是天然食品中唯一的堿性多糖[6]。殼聚糖具有良好的成膜性，應用在果蔬上，相當于增加了果皮的厚度，一定程度上堵塞了果皮上的傷口和皮孔，減少了果蔬傷口處與空氣的接觸，使果蔬內部水分不易向外擴撒，保持了果蔬的含水量，減少了病菌接觸侵染，起到了延緩萎蔫和腐爛變質的作用[7]。同時，殼聚糖具有廣譜抗菌性，能減少細菌對果蔬和肉類的感染腐敗，從而具有保鮮效果[8]，殼聚糖成膜后在食品保鮮領域有良好的應用前景[9]。

因此，該試驗利用生物質熱解液和殼聚糖對蘋果果實進行了采后復合處理，觀察了蘋果果實在貯藏過程中品質變化，以期為低毒無害果蔬保鮮劑的開發及生物質熱解液在綠色農產品貯藏與保鮮中的應用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1) 蘋果果實 供試蘋果果實為寒富蘋果果實，于2016年10月1日采自琿春市西甲山蘋果專業合作社崔虎春寒富蘋果園，果園管理水平良好，果樹為12～14年生寒富蘋果，以大小均勻，成熟度一致，無機械損傷和病蟲害的果實為試材。

2) 生物質熱解液 2014年廣州迪森集團提供的以木屑為原料,中溫快速熱解法制造的生物油，以生物油與水按1∶1比例混合，常壓蒸餾，收集98～102 ℃時的餾出液。

3) 殼聚糖 由山東省萊州市海力生物制品有限公司提供，脫乙酰度為96.1%，分子量為1×105。

1.2 試驗設計

生物質熱解液濃度為1.4%的溶液和殼聚糖濃度為1.4 g/L的溶液，按表1的比例混合后，用混合液對蘋果果實進行浸泡處理，每個處理組處理100個蘋果果實，浸泡時間為5 min，瀝干后裝入紙箱，在自然通風庫進行貯藏。以1.4%的生物質熱解液處理和空白處理作對照。

表1 試驗設計

注：生物質熱解液溶液濃度為1.4%，殼聚糖溶液濃度為1.4 g/L。

1.3 方法

1) 水分含量的測定 采用直接干燥法[10]。

2) 硬度的測定 使用質構儀(TMS-PRO，Food Technology Corporation)測定。測定參數為：高度15 cm，初始力25 N，檢測速度40 mm/s。

3) 可溶性固形物的測定 用手持折光儀測定[11]。

4) 總糖的測定 采用苯酚硫酸法[12]。

5) 有機酸的測定 采用酸堿滴定法[13-14]。

6) Vc的測定 采用2,6-二氯靛酚滴定法[15]。

7) 酚類物質的測定 采用福林試劑法[16]。

8) 腐爛率的測定 腐爛率=腐爛個數/總數×100%

2 結果與分析

2.1 生物質熱解液和殼聚糖復合處理對蘋果果實水分含量的影響

由表2可知，蘋果果實在貯藏過程中水分含量呈下降趨勢，貯藏6個月后生物質熱解液和殼聚糖復合處理A、B、C組的水分含量由貯藏初期的85.33%下降到81%～82%，下降幅度為3.33～4.33百分點，與生物質熱解液處理組D的水分含量基本持平，但明顯小于空白對照組的8%。從蘋果果實貯藏4個月開始復合處理組以及D組的水分含量顯著高于CK組。從以上結果可以看出，生物質熱解液以及與殼聚糖的復合處理對蘋果果實貯藏過程中水分含量的下降有一定的抑制作用，這可能是生物質熱解液和殼聚糖溶液在果實表面形成膜，阻礙果實中水分的蒸發而帶來的效果。

表2 熱解液和殼聚糖復合處理的蘋果果實在貯藏過程中水分含量的變化

注：A:1.4%生物質熱解液溶液和1.4 g/L殼聚糖溶液復合比例為1∶1；B∶1.4%生物質熱解液溶液和1.4 g/L殼聚糖溶液復合比例為2∶1；C：1.4%生物質熱解液溶液和1.4 g/L殼聚糖溶液復合比例為1∶2； D：1.4%生物質熱解液溶液處理；CK∶空白對照，下同。

2.2 生物質熱解液和殼聚糖復合處理對蘋果果實硬度的影響

硬度是反映果蔬采后品質的一項重要指標[17]，影響蘋果果實的質地及感官品質。由表3可知，蘋果果實的硬度隨貯藏時間的延長總體呈下降趨勢。生物質熱解液和殼聚糖復合處理組硬度下降速度比CK組緩慢，從貯藏1個月開始處理組的硬度顯著大于CK組。其中,處理組A和B的果實硬度貯藏6個月后由約90 N下降到約82 N，顯著大于CK組的68.58 N。處理組C和D的果實硬度貯藏3個月后變化量基本一致，略低于A和B組，但無顯著差異。這說明一定比例的生物質熱解液和殼聚糖復合處理對蘋果果實的軟化進程有一定的控制作用。果實的硬度主要與果膠有關，而果膠在果膠酶的作用下由原果膠分解成可溶性果膠導致硬度的下降[18]。因此，由實驗結果可看出，1.4%的生物質熱解液和1.4 g/L的殼聚糖溶液1∶1和2∶1的復合處理可能更加有效地抑制了果膠酶的活性，從而延緩了蘋果果實的軟化進程。

表3 熱解液和殼聚糖復合處理的蘋果果實在貯藏過程中硬度的變化

2.3 生物質熱解液和殼聚糖復合處理對蘋果果實可溶性固形物含量的影響

由表4可知，隨著貯藏時間的延長蘋果果實可溶性固形物含量呈下降趨勢，這與牛歆雨等[19]的不同保鮮膜對元帥蘋果果實常溫貯藏效果的結果基本相似。貯藏過程中蘋果果實可溶性固形物含量的減少，可能是因為呼吸消耗了果實積累的部分有機物質。整個貯藏過程中A、B、C復合處理組以及熱解液處理組D的可溶性固形物含量顯著高于CK組，貯藏2個月后A組的可溶性固形物含量顯著高于D組，B組的顯著低于D組，C組與D組無顯著性差異。由此可知熱解液和殼聚糖復合處理以及熱解液處理對蘋果果實可溶性固形物含量的下降有顯著的延緩作用，其中,1∶1的效果最好，貯藏6個月后可溶性固形物由12.89%降到11.37%。

表4 熱解液和殼聚糖復合處理的蘋果果實在貯藏過程中可溶性固形物含量的變化

2.4 生物質熱解液和殼聚糖復合處理對蘋果果實總糖含量的影響

果蔬在貯藏過程中，由于呼吸作用等自身代謝活動的影響，會消耗果實中的糖，因此,在蘋果果實貯藏過程中，為保持其品質，控制糖含量的減少有重要的意義。由圖1可知，蘋果果實在貯藏過程中熱解液和殼聚糖復合處理及熱解液處理組的總糖含量均較CK組下降緩慢，其中復合處理組B的效果相對更好，總糖含量由8.92%下降到6.97%，而CK組則由8.92%下降到6.30%，但是處理組之間以及處理組與對照組之間總糖含量無顯著性差異。

由此可知，熱解液以及其與殼聚糖的復合處理對蘋果果實貯藏過程中總糖含量的減少有一定的抑制作用，但其效果不是很顯著。

圖1 熱解液和殼聚糖復合處理對蘋果果實貯藏過程中總糖含量的影響

2.5 生物質熱解液和殼聚糖復合處理對蘋果果實有機酸含量的影響

經過熱解液和殼聚糖溶液復合處理的蘋果果實在貯藏過程中有機酸含量的變化如表5所示。

隨著貯藏時間的延長，蘋果果實果實的有機酸含量呈下降趨勢，這與袁仲玉等[20]對紅富士蘋果果實研究中有機酸的變化趨勢一致。貯藏前2個月各處理組和對照組之間可滴定酸含量無顯著差異，之后復合處理組的有機酸含量均顯著高于CK組，但是與熱解液處理組D無顯著差異。蘋果果實在整個貯藏過程中A、B、C復合處理組之間有機酸含量的變化幅度基本一致，由0.29%貯藏6個月后下降到約0.22%。說明經生物質熱解液和殼聚糖復合處理后，能夠減緩蘋果果實在貯藏期間有機酸含量的下降速度，較好地保持果實的風味品質，延長貯藏時間。

表5 生物質熱解液和殼聚糖復合處理對蘋果果實有機酸含量的影響

2.6 生物質熱解液和殼聚糖復合處理對蘋果果實Vc含量的影響

蘋果果實在貯藏過程中Vc含量的變化如圖2所示。

圖2 熱解液和殼聚糖復合處理對蘋果果實貯藏過程中Vc含量的影響

貯藏過程中Vc含量總體呈下降趨勢，且在第2～4個月期間下降最為明顯。貯藏期間，熱解液和殼聚糖復合處理組A、B、C以及熱解液處理組D的Vc含量之間均無顯著差異，貯藏6個月后由6.36 mg/100 g降到約1.90 mg/100 g，但是貯藏第3個月開始處理組的Vc含量顯著高于CK組，CK組的Vc含量貯藏6個月后下降到1.33 mg/100 g。因此，可以看出生物質熱解液及其與殼聚糖復合處理能夠抑制蘋果果實中Vc的分解和消耗，有利于蘋果果實的貯藏保鮮。

2.7 生物質熱解液和殼聚糖復合處理對蘋果果實酚類物質含量的影響

由于果實中酚類物質具有抗氧化作用、保香、護色、防止維生素損失等作用，因此蘋果果實貯藏過程中酚類物質含量也對其品質有著重要作用。

由表6可知，酚類物質含量總體呈下降趨勢，尤其蘋果果實貯藏2個月后1個月內下降幅度最大，之后又緩慢下降。蘋果果實貯藏前2～4個月期間，熱解液及其與殼聚糖復合處理組的酚類物質含量與CK組相比無顯著差異，貯藏4個月后顯著高于CK組，貯藏6個月后酚類物質降到0.42%～0.43%，CK組降到0.39%。整個貯藏期間復合處理組A、B、C和熱解液處理組D之間酚類物質含量無顯著性差異。由此可知，熱解液以及其與殼聚糖的復合處理可以控制蘋果果實果實中酚類物質的減少，并隨著貯藏時間的延長其效果和作用更加明顯。

表6 生物質熱解液與殼聚糖復合處理的蘋果果實在貯藏過程中酚類物質含量的變化

2.8 生物質熱解液和殼聚糖復合處理對蘋果果實腐爛率的影響

果蔬采后易受到病菌侵染而發生腐敗。試驗過程中蘋果果實貯藏前2個月沒有發生腐爛現象，2個月后隨著貯藏時間的延長腐爛率逐漸增加。

由表7可知，熱解液和殼聚糖復合處理組A、B和C，貯藏第5個月才開始出現腐爛現象，其中,A和B組，貯藏6個月后腐爛率達到8%，C組為10%；1.4%熱解液處理組D，貯藏第4個月開始發生腐爛現象，貯藏5個月和6個月后腐爛率分別為4%和16%。但是CK組的蘋果果實貯藏第3個月開始有腐爛果，貯藏5個月后腐爛率已經達到9%，6個月后腐爛率達到19%。由此可知，熱解液處理對蘋果果實腐爛的發生有一定的抑制作用，同時熱解液和殼聚糖的復合處理有一定的增效作用。

表7 熱解液和殼聚糖復合處理的蘋果果實在貯藏過程中的腐爛率

3 討論

試驗結果表明,生物質熱解液與殼聚糖復合處理能夠抑制蘋果果實水分、硬度、可溶性固形物、有機酸、Vc及酚類物質含量的降低，同時能抑制蘋果果實腐爛率的上升，此結果與張舉印[21]、田蓉等[22]對蘋果果實保鮮的研究結果相符。殼聚糖具有成膜性，浸泡處理后不僅能阻塞果蔬皮孔而且能在果蔬表面形成微氣調環境，從而減少果蔬的蒸騰作用和水分的散失并有效抑制呼吸作用，但殼聚糖不易溶于水，可溶于酸性溶液[23]。而生物質熱解液含有多種有機酸，占檢出物的58.89%，以醋酸為主[4]，因此生物質熱解液和殼聚糖復合處理時熱解液可能有助于殼聚糖的溶解和具有更好的成膜性，所以復合處理的蘋果果實在貯藏期間水分的散失和營養成分的減少受到了抑制，減緩了蘋果果實的軟化，保持了其硬度。成膜性阻止了果實內外氣體的交換，形成高CO2低O2的微氣調環境抑制了呼吸作用，使得可溶性固形物、有機酸的消耗也受到抑制，同時減少了Vc和酚類物質被氧化的機會，起到抑制Vc和酚類物質減少的作用[8]。另外,由于生物質熱解液理化特性類似于竹醋液、木醋液，因此也可能具有較強的抗氧化活性,對Vc和酚類物質的降解起到一定的作用[24]。付長雪等[4]研究表明,生物質熱解液及其與殼聚糖復合保鮮劑對辣椒炭疽病菌具有明顯的抑菌效果。因此,可能是復合處理抑制了蘋果果實表面腐敗菌的滋生從而抑制了蘋果果實的腐爛。在試驗中發現,蘋果果實處理前期保鮮效果并不明顯，但是隨著貯藏時間的延長熱解液和殼聚糖復合處理與對照組相比具有明顯的保鮮效果，這可能與蘋果果實的貯藏性良好，貯藏時間較長有關，至于熱解液和殼聚糖復合處理對蘋果果實的保鮮機理需要進一步探究。

4 結論

生物質熱解液及其與殼聚糖的復合處理能夠抑制蘋果果實水分、硬度、可溶性固形物、有機酸、Vc含量、酚類物質含量的減少，同時可抑制蘋果果實腐爛率的上升，從而可延緩蘋果果實貯藏品質的下降進程。

不但生物質熱解液的單獨處理對蘋果果實貯藏保鮮有一定的效果，并且熱解液和殼聚糖復合處理對蘋果果實保鮮有一定的增效作用。其中,1.4%熱解液和1.4 g/L殼聚糖溶液復合比例為1∶1時,保鮮效果相對于其他比例更加理想。

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