普魯蘭多糖復合液涂膜對荔枝采后保鮮效果評價

孫欽菊,李堅斌,張若璇,劉 鑫,劉繼棟,2,*

(1.廣西大學輕工與食品工程學院,廣西南寧 530004; 2.廣西甘蔗產業協同創新中心,廣西南寧 530004)

荔枝(LitchichinensisSonn)屬亞熱帶水果,因其果實口感細膩、營養豐富、果味獨特且具有較高的藥用價值和保健功能[1],為國內外廣大消費者所鐘愛。由于荔枝果皮中含有大量的多酚氧化酶,果實采摘后果皮極易褐變,降低了其商品價值及貯存周期。此外,荔枝采摘、運輸過程中果皮表面也常因摩擦、碰撞等而損傷,極易滋生微生物,從而對荔枝的貯藏保鮮產生不利影響[2-3]。據統計,每年荔枝因腐爛變質而造成的損失約占總產量的25%以上[4]。

為解決荔枝果實貯藏保鮮的難題,學者研究了荔枝采后生理品質變化規律及貯藏保鮮技術,迄今已有多種保鮮方法問世。當前應用最多的荔枝保鮮方法為化學保鮮法,但化學試劑殘留威脅環境及人體健康。因此,開發低成本、安全可食性的涂膜保鮮劑成為荔枝保鮮領域的研究熱點之一[5]。殼聚糖因其來源廣泛,分子量大,具有良好的成膜性、抑菌性、預防高血壓和吸附重金屬等功效,被學者廣泛關注并應用于食品保鮮、醫藥、環保等諸多領域[6]。Kumari等[7]研究發現,荔枝果實經2%殼聚糖和1.0 mmol/L水楊酸組合處理,能有效抑制果皮褐變的發生,降低果實腐爛率;Liu等[8]研究表明,荔枝貯藏過程中,殼聚糖和檸檬酸復合涂膜可以延緩果皮褐變,延長果實保質期。然而,由于殼聚糖分子間和分子內的氫鍵作用,導致其水溶性較差,需與酸結合使其成膜,易出現局部酸度過大加速褐變的現象,因而在果蔬保鮮方面存在其局限性[9]。

普魯蘭多糖水溶液成膜性好,制成的薄膜透明性高、保濕性強、光澤性好、有選擇透過性,可以使果皮處于低氧和高二氧化碳自發調節的微氣調環境[10],因而具有較好的涂膜保鮮特征。然而,普魯蘭多糖的抗濕性較差,制得的薄膜柔軟度不高[11],為了改善其薄膜性能,學者研究發現加入多糖、蛋白質、淀粉和增塑劑等可以有效提高其成膜效率[12]。目前,普魯蘭多糖成膜液已用于蘋果、草莓、水蜜桃等果蔬的貯藏保鮮。馬賽箭等[13]以普魯蘭多糖作為成膜劑,復配羧甲基纖維素鈉和蔗糖酯制備涂膜液,對蘋果進行保鮮,可有效阻止果實腐爛,減少維生素C損失。張蕓等[14]的研究表明,以普魯蘭多糖、明膠和殼聚糖復合液涂膜保鮮草莓,可降低其失重率、爛果率并延長貯存期。崔志寬等[15]發現常溫下采用2%普魯蘭多糖復合液涂膜處理鳳凰水蜜桃,可有效提高好果率。Gounga等[16]提出用普魯蘭多糖和乳清分離蛋白混合液涂膜新鮮栗子,可以防止水分喪失并延緩其表皮顏色變化,從而達到保鮮效果。由此表明,普魯蘭多糖復合液于果蔬保鮮方面存在巨大的發展潛力,但目前在荔枝保鮮方面還鮮有介紹。

普魯蘭多糖、海藻酸鈉以及羧甲基纖維素鈉均為生物大分子物質,分子之間相互纏繞且存在氫鍵作用,易形成致密的網狀結構,其具有較好的阻氧性和較大的抗拉強度[12]。納他霉素(Natamycin)是一種多烯烴大環內酯類抗菌劑,能有效抑制真菌生長,已被美國、中國及日本等多個國家列入食品添加劑[17-18]。抗壞血酸[19]是一類抗氧化劑,其超強的抗氧化性能防止有機物氧化,并且有修復細胞損傷的特殊功能。本實驗以普魯蘭多糖為主要成膜材料,海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉作為輔助材料替代增塑劑,納他霉素作為抑菌劑,抗壞血酸作為抗氧化劑配制復合液,并研究普魯蘭多糖復合液涂膜荔枝的保鮮效果,從而為荔枝貯藏保鮮提供一種新的復合型保鮮材料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

實驗所用荔枝 采摘于廣西靈山縣(品種為香荔),挑選八成熟荔枝且大小均一、無褐斑、無病蟲害、無機械損傷。采摘后的荔枝于冰水預冷5～10 min,使果實溫度達4～5 ℃,取出晾干后迅速轉移至加冰(加冰量占果實重量1/3～1/2以上)泡沫箱中,以保證運送途中荔枝新鮮度;普魯蘭多糖 生工生物工程(上海)股份有限公司;羧甲基纖維素鈉 阿拉丁試劑(上海)有限公司;納他霉素 鄭州奇弘生物科技有限公司;聚乙烯(PE)保鮮膜 廣州市潮華塑料制品有限公司(以上均為食品級);抗壞血酸 阿拉丁試劑(上海)有限公司 分析純;海藻酸鈉 北京索萊寶科技有限公司 分析純;施保功(咪鮮胺錳鹽) 上海生農生化制品有限公司 工業級;其他 為國產分析純試劑。

SD-390F立式透明冷藏箱 澳柯瑪股份有限公司;FA1004N分析天平 奧豪斯儀器(上海)有限公司;WAY-2S阿貝折射儀 上海精密科學儀器有限公司;FE22 FiveEasy臺式pH計 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司;78HW-1磁力攪拌器 杭州儀表電機廠;真空泵 鞏義市英峪予華儀器廠。

1.2 實驗方法

1.2.1 普魯蘭多糖復合液制備及涂膜處理 本實驗以普魯蘭多糖為主要原料配制的涂膜保鮮液無毒無害,安全性良好,對人體無副作用(各種成分含量參照國標GB2760-2014食品添加劑使用標準)。基于前期實驗結果所得,保鮮液各成分含量如下所示:

涂膜保鮮液制備:普魯蘭多糖、海藻酸鈉和羧甲基纖維素鈉共34 g,按12∶2∶3的比例混合,加入1000 mL去離子水,在60 ℃下使用磁力攪拌器攪拌至溶解完全,冷卻,加入0.2 g納他霉素、1 g抗壞血酸混合均勻,用真空泵在0.095 MPa下脫氣,制備涂膜保鮮液。

將預處理的新鮮荔枝(360顆)置入普魯蘭涂膜復合液浸泡5 min,取出使其自然晾干,并均分為A、B、C三組,用聚乙烯(PE)保鮮膜密封,分別置于夏季常溫(34±2) ℃、空調(26±2) ℃及低溫環境(5±2) ℃貯藏,為保證實驗數據的有效性,每組做三個平行。每隔一段時間觀察果實褐變程度(間隔取樣時間為:室溫與及空調環境均為6 h/次,低溫環境1 d/次),根據觀察結果計算樣品褐變指數及好果率,記錄不同溫度條件下的三組平行數據,結果取平均值。

但多邊城市氣候聯盟在國際氣候治理方面也有明顯弱勢。首先是作為NGO資金有限，最終還是要依靠國家和超國家機構的支持才能運行，因此行動多限于倡議、呼吁、技術指導等方式。同時，目前的城市氣候網絡主要集中在發達國家，對發展中國家城市關注不夠。發達國家和發展中國家城市間的聯盟，即使有也多是發達國家主導合作方式和議題，發展中國家被動接受。另外，發展中國家間的城市氣候聯盟更少，但這些城市才是國際氣候治理中最困難的群體，既要承擔高速發展的繁重任務，又缺少能力實現經濟轉型，于是往往只能按照傳統方式發展，最后陷入發展-排放-發展的惡性循環。

1.2.2 化學藥劑浸泡處理 施保功保鮮液制備:配制濃度為200 mg/L的施保功溶液[20]。

將預處理的新鮮荔枝(360顆)置入施保功保鮮液浸泡5 min,取出使其自然晾干,并均分為A、B、C三組,用聚乙烯(PE)保鮮膜密封,分別置于常溫(34±2) ℃、空調(26±2) ℃及低溫環境(5±2) ℃貯藏,為保證實驗數據的有效性,每組做三個平行。每隔一段時間觀察果實褐變程度(間隔取樣時間為:室溫及空調環境均為6 h/次,低溫環境1 d/次),根據觀察結果計算樣品褐變指數及好果率,記錄不同溫度條件下的三組平行數據,結果取平均值。

1.2.3 空白對照組處理 將預處理的新鮮荔枝(360顆)置入清水中浸泡5 min,其他條件與上述操作相同。

1.3 評價方法與檢測指標

荔枝的完好程度是影響荔枝銷售的關鍵環節,褐變指數和好果率是反映荔枝是否完好最為直觀、明確的外觀指標[21],果肉中可溶性固形物、pH、可滴定酸、維生素C含量是反映荔枝新鮮度的營養成分指標。本研究通過分析褐變指數和好果率兩個外觀指標及荔枝果肉的可溶性固形物、pH、可滴定酸、維生素C等營養成分變化,來評價普魯蘭多糖復合液涂膜和施保功溶液浸泡對荔枝采后的保鮮效果。

1.3.1 果皮褐變指數和好果率 采用分級法統計果皮褐變指數和好果率,各級別由果皮褐變面積占果皮總面積的大小來確定,分為5級[22]:

每次取40顆觀察,并按下式計算褐變指數[23]與好果率[24]:

1.3.2 營養成分的測定 用阿貝折射儀法[25]測定可溶性固形物含量;用臺式pH計[26]測定果肉pH;用酸堿滴定法[27]測定可滴定酸含量;用2,6-二氯靛酚滴定法[27]測定維生素C含量。

1.4 數據處理

實驗所得數據采用Origin 9.1軟件進行數據處理及繪圖,采用Adobe Illustrator CS5軟件進行數據圖表的修飾。

2 結果與討論

2.1 不同溫度條件下普魯蘭多糖復合液涂膜處理對荔枝保鮮的影響

2.1.1 夏季常溫環境下(34±2) ℃荔枝不同保鮮方法效果對比 荔枝成熟于炎熱的夏季,此時環境溫度較高(34±2) ℃,高溫會加速荔枝褐變,導致果實腐爛,難以長時間貯藏。為減緩荔枝果皮褐變進程,本研究考察了施保功溶液浸泡和普魯蘭多糖復合液涂膜兩種方法對荔枝采后保鮮效果。實驗結果表明(圖1):荔枝經普魯蘭多糖復合液涂膜,貯藏12 h后,果皮開始褐變,相比于施保功溶液浸泡法延遲6 h;當貯藏時間為72 h時,多糖復合液涂膜的荔枝褐變指數達1.63,好果率為80%,而此時經施保功溶液浸泡的荔枝已完全褐變,好果率為0%。此外,與空白對照相比,采用施保功溶液浸泡并未有效遏制荔枝果實的褐變,褐變指數及好果率經顯著性檢驗p值分別為0.854及0.579,表明施保功溶液浸泡與對照相比無顯著性差異(p>0.05)。此外,施保功溶液浸泡后好果率降為0%的時間較空白組延長了6 h,應該是歸因于施保功溶液功效主要以抑菌為主。荔枝果實保鮮效果如圖2所示。由此可知,荔枝經普魯蘭多糖復合液涂膜,果皮褐變指數低于采用施保功溶液浸泡法,好果率較高,常溫貯藏120 h,果皮褐變指數達3,好果率為46.7%。褐變指數及好果率經顯著性檢驗p值分別為0.000,表明普魯蘭多糖涂膜與對照相比具顯著性差異,因此常溫環境下普魯蘭多糖涂膜保鮮效果顯著(p<0.05)。

圖1 夏季常溫環境下荔枝不同保鮮方法對比Fig.1 Comparison of litchi fresh-keeping methods in summer room temperature environment

圖2 夏季常溫環境下荔枝果皮表觀變化Fig.2 Apparent changes of litchi peel in summer room temperature environment注：A：空白對照組(60 h)；B：施保功溶液浸泡(60 h)； C：普魯蘭多糖復合液涂膜(72 h)。

2.1.2 夏季空調環境下(26±2) ℃荔枝不同保鮮方法效果對比 荔枝受采收季節及自身組織褐變的限制,無法長時間貯藏。研究表明,荔枝在貯藏期過程中組織褐變是酚類物質(PPO)酶促氧化的結果,PPO活性受溫度影響[28]。因此,控制溫度可以在一定程度上減緩褐變的發生,保持果實品質。荔枝采摘后一般運輸到各大超市(空調環境)上架銷售,其貯藏溫度低于夏季常溫環境。本研究模擬超市空調環境(26±2) ℃,考察此環境下施保功溶液浸泡和普魯蘭多糖復合液涂膜兩種方法對荔枝采后保鮮效果。

實驗結果表明(圖3):荔枝置于(26±2) ℃空調環境,若不作任何處理,18 h左右已全部褐變,果皮干褐,幾乎沒有好果,貯藏時間比夏季常溫環境縮短36 h。已有研究結果顯示,果皮一般含水率在68～75%,當果皮失水大于30%開始褐變,失水大于50%全部褐變[29]。這表明,荔枝果皮含水量也是影響果實褐變的重要因素。由此可知,空調環境雖然能相對降低室內溫度,但會大量帶走室內空氣中的水分,從而加速荔枝果皮褐變。因此,空調環境不僅不利于荔枝保鮮,反而會加快其腐敗速率。

荔枝經普魯蘭多糖復合液涂膜處理與采用施保功溶液浸泡處理相比,二者在空調環境下,均比空白對照組荔枝保鮮時間長。其中,普魯蘭多糖復合液保鮮效果明顯高于施保功溶液(圖3,圖4)。荔枝褐變指數高達3時,經普魯蘭多糖復合液涂膜荔枝貯藏時間為78 h,相比施保功溶液處理延長69 h,此時好果率為32%(圖3,圖4)。褐變指數及好果率經顯著性檢驗p值分別為0.012及0.023,表明普魯蘭多糖復合液涂膜與對照相比具顯著性差異(p<0.05)。因此,普魯蘭多糖復合液涂膜可有效延長荔枝保鮮時間。

圖3 空調環境下荔枝不同保鮮方法對比Fig.3 Comparison of litchi fresh-keeping methods in air-conditioned environment

圖4 空調環境下荔枝果皮表觀變化Fig.4 Apparent changes of litchi peel in air-conditioned environment注:A：空白對照組(78 h)；B：施保功溶液浸泡(78 h)； C：普魯蘭多糖復合液涂膜(78 h)。

2.1.3 低溫環境下(5±2) ℃荔枝不同保鮮方法效果對比 研究表明,低溫可以抑制采后荔枝果實的呼吸強度,5 ℃下荔枝果實呼吸強度約為20 ℃下的1/10。但貯藏溫度也不能過低,否則荔枝易出現冷害癥狀,貯藏時間越長,冷害越嚴重,荔枝果皮花色素苷降解速度越快,從而促進褐變進程的發生[30]。已有研究顯示,5 ℃為荔枝貯藏的適宜溫度[31]。

本組實驗選擇于低溫5 ℃環境考察荔枝采后保鮮效果。實驗發現,低溫貯藏會大幅度延長荔枝保鮮時間。如圖5所示,荔枝好果率為80%時,空白對照組與采用施保功溶液浸泡的荔枝保鮮時間均為5 d,與常溫相比分別延長108、102 h,和空調環境相比延長116 h;而經普魯蘭多糖復合液涂膜的荔枝保鮮時間達20 d,比常溫和空調環境分別延長17、18.5 d。此時,荔枝果實保鮮效果如圖6所示。

圖5 低溫環境下荔枝不同保鮮方法對比Fig.5 Comparison of litchi fresh-keeping methods in low temperature environment

圖6 低溫環境中荔枝果皮表觀變化Fig.6 Apparent changes of litchi peel in low temperature environment注：A：空白對照組(5 d)；B：施保功溶液浸泡(5 d)； C：普魯蘭多糖復合液涂膜(21 d)。

隨著貯藏時間的延長,空白對照組荔枝自第5 d褐變速率加快,在此期間,多酚氧化酶活性增加,果皮失水逐漸變干,保鮮達10 d時荔枝全部褐變。貯藏期間,采用施保功溶液浸泡的荔枝保鮮效果并不明顯,14 d時已無好果,褐變指數及好果率經顯著性檢驗p值分別為0.848及0.356,表明施保功溶液浸泡與對照相比無顯著性差異(p>0.05)。同樣情況下,荔枝經多糖復合液涂膜處理,保鮮26 d仍有60%的好果率,褐變指數為3.02,相比施保功溶液浸泡荔枝的貯藏時間延長19 d,褐變指數及好果率經顯著性檢驗p值分別為0.000,表明普魯蘭多糖復合液涂膜與對照相比具顯著性差異(p<0.05)。結果表明:低溫條件可以延長荔枝果實貯藏時間,貯藏14 d后好果率仍保持91%,褐變指數為1,在此環境下,荔枝經普魯蘭多糖復合液涂膜保鮮效果遠高于施保功溶液浸泡法,可明顯抑制荔枝腐爛,當貯藏達32 d時,果皮褐變指數為3.53,好果率為33%。

2.2 不同溫度條件下普魯蘭多糖復合液涂膜處理對荔枝營養成分的影響

新鮮荔枝采摘后,果實仍具有生物活性,呼吸作用及其它生理生化反應持續進行,果實內部的營養物質作為呼吸作用的底物,其含量呈下降趨勢[32]。維生素C、有機酸等則作為生理生化反應底物被消耗,表現為可溶性固形物、可滴定酸和維生素C含量下降,pH上升[26]。因此,可以通過分析荔枝果肉中可溶性固形物、pH、可滴定酸、維生素C等營養成分指標的含量變化,來評價荔枝貯藏保鮮效果。

在常溫、空調及低溫條件下,隨著貯藏時間延長,三組荔枝果肉中可溶性固形物、可滴定酸和維生素C含量都呈下降趨勢,而果肉pH變化呈上升趨勢,其中空白對照組和施保功溶液浸泡組的可溶性固形物、可滴定酸和維生素C含量下降趨勢均高于普魯蘭多糖復合液涂膜組。由此表明該復合液涂膜可有效降低荔枝果實營養物質損失,其原因可能是涂膜處理阻止了果實與空氣的接觸,減緩果實呼吸作用,從而降低了可溶性固形物損失。此外,呼吸作用減弱導致生理生化反應減緩,從而抑制維生素C、有機酸含量的下降和pH的上升。因此,普魯蘭多糖復合液涂膜處理能有效保持荔枝果實的營養物質,延緩果實營養成分損失(圖7)。

圖7 不同環境下普魯蘭多糖復合液涂膜對荔枝營養成分的影響Fig.7 Effect of pullulan compound liquid coating on the nutritional components of litchi in different environments

此外,荔枝果肉的可溶性固形物、pH、可滴定酸和維生素C的含量在常溫及空調環境中的下降幅度比低溫環境更明顯(圖7)。因此,低溫環境貯藏荔枝可有效維持其采后新鮮度,延長保鮮期。

3 結論

上述三個環境下多組實驗研究表明:普魯蘭多糖復合液涂膜可有效抑制荔枝褐變,降低可溶性固形物、可滴定酸、維生素C等營養物質的損失,維持好果率。其中,荔枝經普魯蘭多糖復合液涂膜處理,置于低溫環境中貯藏時間最長且保鮮效果最佳,果實營養物質損失最少,14 d后好果率仍保持91%,褐變指數為1。本研究通過施保功溶液浸泡荔枝保鮮效果對比實驗,確定普魯蘭多糖復配海藻酸鈉、羧甲基纖維素鈉、納他霉素及抗壞血酸保鮮液結合低溫貯藏,可以有效維持荔枝采后新鮮度,延長保鮮期,從而為荔枝貯藏保鮮提供一種操作簡便、安全有效的新方法。

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