D-苯基乳酸結合涂膜處理對貯藏期葡萄防腐保鮮效應的影響

萬玉蓮 - 陳劉順 - 謝 丹 朱益波 - 朱東興 - 齊 斌

(常熟理工學院生物與食品工程學院，江蘇 常熟 215500)

苯基乳酸也稱β-苯基乳酸或2-羥基-3-苯基丙酸，有兩種對映異構體(D-苯基乳酸以及L-苯基乳酸)，均具有抑菌性[1]，但由于空間結構不同，兩種構型功效有明顯差異，有研究認為D-苯基乳酸(D-3-phenyllactic acid，D-PLA)抑菌性較L-苯基乳酸強[2-3]，也強于常用食品化學防腐劑如苯甲酸鈉、山梨酸鉀[4]，其抑菌機理是通過破壞菌體細胞壁使其裂解[2]，或改變菌體蛋白表達與代謝[5]，而對引起食品腐敗的許多霉菌[6]、酵母菌[7]，以及致病細菌具有廣譜抑制性[2,8]，比同為細菌素的乳酸鏈球菌肽(nisin)抑菌性更廣[9]，D-PLA可由益生菌——乳酸菌代謝產生[10]，對人體和動物細胞無害[11-12]，作為新型廣譜安全抑菌劑，在食品防腐保鮮領域具有潛在應用價值[9]。

目前，有關苯基乳酸研究多集中在微生物合成[4，10-11，13-14]、抑菌性方面[2，5，15-16]，用于延長食品保藏期，以乳品與烤焙食品較多[9]。將D-PLA用于滅菌乳和干酪中，可使李斯特菌降低4.5個對數值[3]，也可延長全脂奶粉保質期[17]，在面包酸面團發酵中接種產苯基乳酸的不同乳酸菌菌株，可使焙烤后面包保質期延長2～7 d不等[18-19]。相比之下其用于果蔬防腐保鮮研究較少，僅見國外在鮮切荔枝、菠蘿與柑橘保藏上的少量報道[20-21]，D-PLA用于葡萄防腐保鮮的研究至今未見報道。

葡萄采收后極易受霉菌(尤其是灰霉)侵害而產生腐爛和落粒，在中國南方產區，采收期高溫多雨更易遭病菌侵染[22]。目前葡萄貯運中應用較多的熏硫處理技術(即 SO2防腐劑)因存在許多安全與環保缺陷[23]，在歐美等國家已被限用[24]。因此探索鮮食葡萄無害化硫替代防腐技術勢在必行。天然食品防腐劑與可食性涂膜結合是天然食品防腐劑發展的新方向之一，國外用β-環糊精作為抗菌物緩釋被膜載體，有利于抗菌物均勻噴布與持久性作用[25]，但其用于葡萄防腐保鮮的研究至今未見報道。本研究擬用D-PLA結合β-環糊精為主劑的復配涂膜處理中國南方產區葡萄，研究其防腐保鮮效果，旨在為鮮食葡萄硫替代貯運技術，探索新的生物保鮮途徑。

1 材料與方法

1.1 材料和儀器

1.1.1 材料與試劑

葡萄：巨峰品種，采自江蘇常熟葡萄主產基地，選擇顆粒大小與色澤均勻、成熟度等質量性狀相近，無病蟲害的果實為供試材料；

D-苯基乳酸、抗壞血酸：分析純，國藥集團化學試劑(北京)有限公司；

β-環狀糊精、氯化鈣：食品級，市售；

平板計數瓊脂培養基、孟加拉紅培養基、月桂基硫酸鹽胰蛋白胨(LST)肉湯培養基、煌綠乳糖膽鹽(BGLB)肉湯培養基：杭州微生物試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設備

恒溫培養箱：HH-600型，上海躍進醫療器械廠；

分析天平：HTP312型，上海菲克蘇工具有限公司；

均質器：BA-2S型，上海本昂科學儀器有限公司；

菌落計數器：XK97-A型，上海海恒機電儀表有限公司；

高壓蒸汽滅菌鍋：LDZX-75KBS型，上海申安醫療器械廠；

超凈工作臺：SW-CJ-2G型，蘇州蘇潔凈化設備公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 葡萄采后預處理 在借鑒文獻[20，25]及GB 2760—2011使用標準規范基礎上，通過預試驗確定采后預處理方案。將當天采摘的葡萄及時運回實驗室分為3組，每組15穗，進行以下處理。

(1) 清水處理(CK1)：將待處理葡萄用蒸餾水浸泡5 min。

(2) 單獨涂膜處理(CK2)：將待處理葡萄用配好的普通涂膜液(含1%氯化鈣、1%β-環狀糊精、1%抗壞血酸)浸泡5 min。

(3)D-PLA結合涂膜處理(T)：將D-PLA用少量乙醇溶解后，再用配好的涂膜溶液(1%氯化鈣、1%β-環狀糊精、1%抗壞血酸)稀釋為1%苯基乳酸濃度的防腐保鮮液，將待處理葡萄浸泡5 min。

將上述3組浸泡處理后的葡萄取出自然晾干后，統一用市售PE食品包裝袋包裝，置室溫[(25±3) ℃]貯藏，定期取樣測定相關微生物與腐爛指標，各組指標重復測定3次。

1.2.2 測定方法

(1) 細菌菌落總數測定：按GB 4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗 菌落總數測定》執行。

(2) 霉菌與酵母菌菌落總數測定：按GB 4789.15—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗 霉菌和酵母計數》執行。

(3) 大腸菌群測定：按GB 4789.3—2010《食品安全國家標準食品微生物學檢驗 大腸菌群計數》執行。

(4) 腐爛率測定：參照文獻[26]。以葡萄果實表面出現水漬狀病斑作為果實腐爛的判別依據，按果實腐爛面積大小將果實劃分為4級：0級，無腐爛；1級，果面有1～3個小腐爛斑點；2級，腐爛面積占果實面積的25%～50%；3級，腐爛面積大于果實面積的50%。按式(1)計算腐爛率。

(1)

式中：

D——每重復組腐爛率，%；

l——腐爛級別，0～3；

nl——每重復組該腐爛級別對應的果粒數；

lmax——最高腐爛級別，3；

ntotal——每重復組總果粒數。

1.3 數據統計與分析

本試驗測定指標重復3次，結果以“平均值±標準差”表示，所得數據采用Excel軟件進行數據處理、分析與作圖。

2 結果與分析

2.1 對貯藏期葡萄表面細菌數量的影響

由圖1可知，巨峰葡萄果粒表面細菌菌落總數隨貯藏時間的延長而明顯增加，常溫貯藏至第10天，對照CK1組與CK2組果實表面菌落總數分別增加為貯藏首日的332倍和428.57倍，而D-PLA結合涂膜處理(T)菌落總數僅為貯藏首日的3.42倍，有效抑制了貯藏期果實表面菌落總數的增長，使處理組菌落總數在第10天低于同期CK1組99.0%(P<0.05)、CK2組99.3%(P<0.05)，在貯藏第5天低于CK1組82.5%(P<0.05)、CK2組75.7%(P<0.05)；整個常溫貯藏期，普通涂膜的CK2組較清水處理的CK1組果實表面菌落總數差異不顯著(P>0.05)，而D-PLA結合涂膜處理有效抑制了果實表面細菌菌落數的增長。

2.2 對貯藏期葡萄表面霉菌數量的影響

由圖2可知，經D-PLA結合涂膜處理(T)顯著抑制了貯藏期果實霉菌數量的增加(P<0.05)，第5天時處理組(T)霉菌菌落總數低于CK1組90.15%(P<0.05)、CK2組96.12%(P<0.05)，第10天時處理組(T)霉菌菌落總數也顯著低于兩對照組(P<0.05)，分別較CK1與CK2組降低75.00%與94.17%。相比之下，單獨涂膜的CK2組較清水處理的CK1組有促進果實表面霉菌總數的作用(P<0.05)，可能是與涂膜中含有利于霉菌生長的淀粉類被膜劑(β-環狀糊精)[27]有關。而本試驗中D-PLA 結合涂膜處理(T)能有效消除這種效應，抑制巨峰葡萄貯藏期霉菌數量的增長。

不同字母表示差異顯著，P<0.05圖1 D-PLA結合涂膜處理對葡萄貯藏期果實 表面細菌數量的影響Figure 1 Effect D-PLA combined with coating on bacterial number of table grape during storage

不同字母表示差異顯著，P<0.05圖2 D-PLA結合涂膜處理對葡萄貯藏期果實表面 霉菌數量的影響

Figure 2 Effect ofD-PLA combined with coating on mould number of table grape during storage

2.3 對貯藏期葡萄表面酵母菌數量的影響

由圖3可知，巨峰葡萄對照組果實表面酵母菌總數隨貯藏時間的延長而明顯增加，D-PLA結合涂膜處理(T)組果實表面酵母菌數量隨貯藏時間的延長增加緩慢，使其始終低于中后期兩對照組(P<0.05)。第10天，對照CK1組與CK2組果實表面酵母菌總數分別增加到貯藏首日的84.21倍與61.84倍，而處理組(T)菌落總數僅為貯藏首日的1.58倍，有效抑制了貯藏期果實表面酵母菌的增加。第5天，處理組果實表面酵母菌總數較對照CK1與CK2組降低了88.57%(P<0.05)和84.91%(P<0.05)；第10天，酵母菌數量較對照CK1與CK2組降低了98.13%(P<0.05)和97.45%(P<0.05)。在兩對照組中，單獨涂膜(CK2)組較清水處理(CK1)組果實表面酵母菌總數有所降低，但差異不顯著(P>0.05)，可見D-PLA結合涂膜處理可顯著抑制巨峰葡萄貯藏期果實表面酵母菌的增長。

不同字母表示差異顯著，P<0.05圖3 D-PLA結合涂膜處理對葡萄貯藏期果實表面 酵母菌數量的影響Figure 3 Effects of D-PLA combined with coating on yeast number of table grape during storage

2.4 對貯藏期葡萄表面大腸菌群數量的影響

由表1可知，對照CK1組與CK2組的大腸菌群MPN值隨貯藏時間的延長而明顯增加，CK1組和CK2組在貯藏第5天后檢出大腸菌群陽性， MPN值均達到3.6 MPN/g，而D-PLA 結合涂膜處理組(T)在常溫貯藏期間大腸菌群的MPN值始終低于3.0 MPN/g，可見D-PLA結合涂膜處理可有效抑制巨峰葡萄常溫貯藏期果實表面大腸菌群數量的增長。

表1 貯藏期各組葡萄果實表面大腸菌群MPN值Table 1 Effect of D-PLA combined with coating on MPN of coliforms in grape

2.5 對葡萄貯藏期果實腐爛率的影響

由圖4可以看出，果實腐爛率隨貯藏時間的延長而明顯上升，至常溫貯藏末期的第10天，對照CK1組果實腐爛率較首日增加了40.7%；單獨涂膜(CK2)對果實腐爛率無抑制效果，甚至促進了中后期腐爛率的提高，使第8天果實腐爛率高于同期清水處理(CK1)組2.2倍(P<0.05)，第10天也明顯高于同期CK1組，與2.2中促進中后期霉菌增長結果相符，說明單獨涂膜(含淀粉類環狀糊精被膜劑)對抑制葡萄腐爛率效果不佳，甚至有后期促進作用。相比之下，D-PLA結合涂膜處理抑制了常溫貯藏后期(6～10 d)腐爛率的上升，尤其在貯藏第10天，達到顯著水平(P<0.05)，處理組(T)果實腐爛率分別較CK1和CK2組低20.65%與23.68%，果穗外觀品質也明顯優于兩對照組。

圖4 D-PLA結合涂膜處理對貯藏期葡萄果實腐爛率的影響Figure 4 Effect of D-PLA combined with coating on decay index of grape during storage

3 結論

微生物是導致果蔬采收后腐爛的主要誘因，安全高效的天然防腐劑研發是今后應對的熱點策略[25]。D-PLA作為一種廣譜安全的生物防腐保鮮劑[9]，將其應用于水果防腐保鮮的研究仍較少，本研究表明巨峰葡萄常溫貯藏期間，D-PLA結合涂膜處理顯著抑制了果實表面細菌菌落總數的增加(P<0.05)，并降低了霉菌與酵母菌數量(P<0.05)，使大腸桿菌群數量始終保持較低水平，從而降低了由這些微生物導致的果實貯藏中后期腐爛率的增加，與國外在荔枝[20]、菠蘿與柑橘[21]防腐保鮮上的研究結果相符。這些研究結論將有助于針對葡萄硫替代保鮮技術的苯基乳酸安全生物復合保鮮劑的研發。

已有研究[25]認為，可食性涂膜等技術與天然食品防腐劑結合用于果蔬保鮮效果更好。 國外有用β-環糊精作為抗菌物的緩釋被膜體系[25]。本試驗發現，單獨涂膜處理對葡萄防腐效果不及D-PLA與涂膜結合使用，甚至含β-環糊精成分的涂膜處理有促進霉菌增長及后期果實腐爛的效應，可能是霉菌在含淀粉類營養源中作用明顯[27]，這是與被膜劑中β-環狀糊精恰為淀粉類水解中間成分有關，還是與其它因素有關，值得進一步探索。因此在保鮮劑成分的選擇上要根據產品劣變誘因等貯藏特性有針對性地進行。

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