天然復合保鮮劑對麻竹筍貯藏品質的影響

鄭炯，湯婷，曾瑞琪，張甫生

1(西南大學 食品科學學院，重慶，400715) 2(食品科學與工程國家級實驗教學示范中心(西南大學)，重慶，400715)

麻竹筍是一種理想的綠色健康蔬菜，但因其屬于生長旺盛的芽，采后如貯藏不當會導致其品質快速劣化[1]。目前麻竹筍的采后貯藏保鮮主要有物理和化學兩種手段。低溫貯藏是麻竹筍保鮮貯藏最常用的方法，能有效抑制麻竹筍中酶的活性，延長竹筍保鮮時間，降低竹筍老化速度[2]，但低溫貯藏也只能將竹筍的保質期限延長至10～15 d左右，當貯藏時間繼續延長后，竹筍品質仍然會出現快速劣變。氣調貯藏也是一種重要的物理貯藏方式，雖然竹筍經氣調包裝可降低其褐變程度，減少水分散失[3-4]，但是麻竹筍對不同的氣調處理反應不同，容易引起竹筍的氣體傷害。麻竹筍的化學貯藏手段主要依托于化學保鮮劑和激素[5-10]，但化學保鮮劑和激素通常具有一定的毒性，消費者對其接受性較差[11]。因此，無毒健康的天然保鮮劑越來越受到研究人員的關注。

天然保鮮劑具有廣譜、高效、無毒等特點，廣泛使用在果蔬貯藏保鮮中，主要包括具有抗菌作用的天然植物提取物和微生物代謝產物，如殼聚糖、魔芋葡甘聚糖、納他霉素及乳酸鏈球菌素等[12]。研究表明，使用天然保鮮劑處理蓮藕[13]、番茄[14]、葡萄[15]等果蔬后，在貯藏期間其失水率、氧化酶活性及腐爛率均顯著下降，保質期限延長。天然保鮮劑除單獨使用外，還可進行復配，而天然保鮮劑的復配使用往往具有增效作用，保鮮效果更好，同時還可降低貯藏成本。研究表明，使用復合天然保鮮劑處理雙孢蘑菇[16]、板栗[17]等果蔬后，都具有較好的貯藏保鮮效果。

采用天然保鮮劑對竹筍進行保鮮處理不僅能夠減少貯藏期間竹筍的失重率和木質化，使其保持良好的感官和營養品質，同時還能延長竹筍的貯藏期限，但目前的研究大多集中在單一保鮮劑的應用上[18]，而利用天然復合保鮮劑對竹筍進行貯藏保鮮的研究還鮮有報道。因此，本實驗將通過篩選和復配得到一種天然復合保鮮劑，然后將麻竹筍用復配保鮮劑處理后觀察其貯藏過程中的品質變化，從而探究天然復合保鮮劑對麻竹筍貯藏保鮮的影響，以期為天然復合保鮮劑在果蔬貯藏中的應用提供實驗支撐。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

新鮮麻竹筍，購于重慶市北碚區天生菜市場。

殼聚糖(脫乙酰度：95.54%，相對分子質量：300 kDa，食品級)，河南通宇食品添加劑有限公司；魔芋葡甘聚糖(食品級)，湖北科瑪協力魔芋實業發展有限公司；乳酸鏈球菌素(食品級)，洛陽奇泓生物科技有限公司；茶多酚(食品級)，真滋味食品有限公司；納他霉素(食品級)，河南思遠生物科技有限公司；乳酸鈉(食品級)，上海夢荷生物科技有限公司；海藻酸鈉(食品級)，河南思遠生物科技有限公司；亞硫酸鈉；苯甲酸鈉；聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；巰基乙醇(PEG)；愈創木酚；三氯乙酸；硫代巴比妥酸；2,6-二氯靛酚，草酸(試劑均為分析純)，成都市科龍化工試劑廠。

1.2 儀器與設備

752型紫外可見分光光度計，上海精密科學儀器廠；UV-2450型可見光分光光度計，日本島津；5810高速離心機，德國Eppendorf公司；BC/BD-272SE電冰箱，青島海爾特種冰箱有限公司；FA2004A電子天平，上海精天電子儀器有限公司；101-3-5型電熱恒溫鼓風干燥箱，上海躍進醫療器械廠；TA-XT2i質構儀，英國SMS公司。

1.3 方法

1.3.1 天然保鮮劑的篩選

對殼聚糖、魔芋葡甘聚糖、乳酸鏈球菌素(Nisin)、茶多酚、納他霉素、乳酸鈉、抗壞血酸和海藻酸鈉8種天然保鮮劑進行篩選。挑選無機械損傷、無病蟲害、大小均勻的帶殼竹筍，用清水沖洗晾干。根據前期預實驗結果，將竹筍分別在質量分數0.05%～2%的不同天然保鮮劑的水溶液中浸泡3 min，未處理樣品為空白對照組。每3支竹筍為1組，置于4 ℃、相對濕度90%的環境下貯藏。以貯藏10 d后竹筍的硬度和木質素含量為評定指標，選擇3種天然保鮮劑進行復配。

1.3.2 天然復合保鮮劑的復配

以竹筍為試驗對象，選用不同質量分數的殼聚糖、納他霉素、茶多酚(體積比為1∶1∶1)為天然保鮮劑組分，采用3因素3水平L9(34)進行正交試驗(表1)。以4 ℃、相對濕度90%條件下貯藏7 d后硬度和木質素含量作為評定指標。根據分析結果得到復合保鮮劑的最佳配比。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Design of orthogonal experiment

1.3.3 麻竹筍的保鮮處理

將竹筍分別在15 g/L殼聚糖和復合保鮮劑水溶液(體積比為1∶1∶1的1.5%殼聚糖+0.05%納他霉素+1.5%茶多酚)各3 L中浸泡3 min，單獨用1.5%殼聚糖處理樣品為實驗對照組，未處理樣品為空白對照組。每36支竹筍為1組，置于4 ℃、相對濕度90%的環境下貯藏。貯藏時間40 d為限，每3 d測定1次相關指標。

1.3.4 測定項目

1.3.4.1 呼吸強度的測定

參考張彩珍[19]的方法。呼吸強度以每千克竹筍每小時釋放CO2的質量來表示，CO2·mg/(h·kg)。

(1)

式中：V1為空白滴定所用草酸體積，mL；V2為樣品滴定所用草酸質量，mL；c表示草酸溶液的濃度，mol/L；m表示竹筍質量, kg；t表示時間, h；22表示測定中NaOH與CO2的質量轉換數。

1.3.4.2 硬度的測定

參考楊月[20]的方法并有所改動，采用TPA測定模式，測定條件為：探頭直徑為5 mm；測前速度1.00 mm/s；測試速率1.00 mm/s；返回速度1.00 mm/s；觸發力20.0g；測試距離為3 mm。每組樣品測定5次，取平均值，硬度單位為N。

1.3.4.3 苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的測定

參考楊樂[21]的方法，并按方程(2)對PAL酶活性進行計算，以每小時每克果蔬組織酶促反應體系吸光度值增加0.01為1個PAL活性單位，表示為0.01ΔOD290/(h·gmF)。

(2)

式中：OD1，樣品管的吸光值；OD0，對照管的吸光值；V，樣品提取液總體積，mL；VS，測定時所用樣品提取液體積，mL；t，酶促反應時間，h；m，樣品質量，g。

1.3.4.4 過氧化物酶(POD)活性的測定

參考楊樂[21]的方法，按照方程(3)對POD酶活性進行計算，以每克果蔬組織每分鐘吸光度值增加1時為1個過氧化物酶活性單位，表示為ΔOD470/(min·g)。

(3)

式中：ΔOD470，每分鐘反應吸光度變化值；ΔOD470I反應混合液吸光度終止值；ΔOD4701，反應混合液吸光度初始值；tF，反應終止時間，min;t1，反應初始時間，min;V,樣品提取液總體積，mL;VS，測定時所取樣品提取液體積，mL;m，樣品質量，g。

1.3.4.5 木質素含量的測定

參考申德省[22]的方法進行測定，木質素含量按照方程(4)進行計算。

(4)

式中：M1，樣品質量，g；M2，坩堝質量，g；M3，烘干后樣品與坩堝的質量，g。

1.3.4.6 VC含量的測定

稱取5 g竹筍，放入研缽中加入2%草酸溶液10 mL，研磨勻漿后，轉入100 mL容量瓶中，沖洗研缽并將洗液一并轉入，最后用2%草酸定容。取濾液10 mL于三角瓶中，用已標定過的2,6-二氯靛酚溶液滴定至粉紅色，并在30 s內不褪色為止，重復3次，以2%草酸作空白，VC含量按公式(5)計算。

(5)

式中：W，100 g樣品中Vc質量，mg；V，滴定樣品時消耗2,6-二氯靛酚溶液的體積，mL；V0，滴定空白時消耗2,6-二氯靛酚溶液的體積，mL；A，1 mL 2,6-二氯靛酚溶液溶液相當于抗壞血酸標準溶液的質量，mg；M，樣品質量，g；T1，樣品溶液定容后的總體積，mL；T2，滴定時吸取樣品溶液的體積，mL。

1.3.4.7 感官評分

參考蔣益紅[23]的方法并有所改動，將麻竹筍的感官品質分為4個等級(如表2所示)。經調查初選和測試篩選，考試與再培訓后選出30人(15男，15女)組成感官評價小組。將進行測試的麻竹筍進行編號，每人獨立對麻竹筍評分后取平均值，感官評分總分值在9分(極新鮮)到0分(完全腐敗)之間。

表2 感官評分標準Table 2 Evaluation criteria of sensory

1.4 數據處理

所有實驗均重復3次，每次測試均需更換樣品。文中所有圖表均使用Origin 9.0和Microsoft Excel進行繪制，利用SPSS 19.0對數據進行分析，并利用鄧肯式多重比較對差異顯著性進行分析。

2 結果與分析

2.1 天然保鮮劑的篩選

竹筍采收后在貯藏過程中，極易發生木質化，從而影響竹筍的品質，其硬度及木質素含量的變化是竹筍木質化的直觀表現，保鮮劑對硬度及木質素的影響直接決定了竹筍的貯藏品質和貯藏期。用8種不同天然保鮮劑對麻竹筍進行處理后，觀察4 ℃貯藏10 d后竹筍的硬度和木質素含量，結果如表3所示。

表3 天然保鮮劑的篩選結果Table 3 Screening results of natural preservatives

納他霉素對硬度升高的抑制效果最好，其次是抗壞血酸，殼聚糖、茶多酚也能抑制竹筍硬度升高；納他霉素抑制竹筍木質化的效果也最佳，茶多酚和殼聚糖也能較好抑制竹筍木質素的積累，而抗壞血酸和乳酸鈉抑制木質化的效果欠佳。因此，綜合硬度和木質素的變化情況，選擇納他霉素、殼聚糖、茶多酚這3種天然保鮮劑進行復配。

2.2 天然復合保鮮劑的復配

將納他霉素、殼聚糖、茶多酚進行復配，得到一種天然復合保鮮劑。從硬度的變化情況對天然復合保鮮劑的正交試驗結果進行分析，如表4所示。從表4中的極差R可以得出RA>RB>RC>RD，所以對麻竹筍硬度升高的抑制效果大小順序為：A、B、C，經方差分析，A因素(殼聚糖濃度)和B因素(納他霉素濃度)的F值顯著，說明殼聚糖和納他霉素對麻竹筍硬度有顯著的影響。

表4 正交試驗結果-硬度分析Table 4 Results of orthogonal experiment-Hardnessanalysis

從木質素的變化情況對天然復合保鮮劑的正交試驗結果進行分析，如表5所示。

表5 正交試驗結果-木質素分析Table 5 Results of orthogonal experiment-Lignin analysis

從表5中的極差R可以得出RC>RA>RB>RD，所以對竹筍木質化抑制效果的大小順序為：C、A、B，經方差分析，A因素(殼聚糖濃度)和C因素(茶多酚濃度)的F值顯著，說明殼聚糖和茶多酚對竹筍的木質素含量有顯著的影響。綜合正交實驗結果，并結合實際生產考慮，選擇A2B2C3組合，即1.5%殼聚糖+0.05%納他霉素+1.5%茶多酚為天然復合保鮮劑。

2.3 天然復合保鮮劑對麻竹筍貯藏品質的影響

2.3.1 對麻竹筍貯藏期間呼吸強度的影響

呼吸作用是果蔬采收后的重要生命活動，可以反映其生命活動的變化情況，其強弱與果蔬的耐貯藏性密切相關[24]。天然復合保鮮劑對麻竹筍呼吸強度的影響如圖1所示。剛采收后的麻竹筍呼吸作用加強，呼吸強度較高，隨后在貯藏初期因溫度降低而下降，在貯藏10 d左右，對照組樣品的呼吸強度又上升，而1.5%殼聚糖和天然復合保鮮劑處理組的呼吸強度在貯藏期間逐漸降低，后期基本保持穩定。天然復合保鮮劑組的呼吸強度在整個貯藏期間都低于其他組。在貯藏中后期，各處理組間存在顯著差異(p<0.05)。可以看出，單獨使用殼聚糖也具有良好的抑制呼吸作用的效果，因為涂膜處理阻隔了O2、CO2。而經復配后，各天然保鮮劑之間產生了一定的增效作用。

圖1 天然復合保鮮劑對麻竹筍呼吸強度的影響Fig.1 Effects of natural compound preservative on respiration intensity of bamboo shoots

2.3.2 對麻竹筍貯藏期間PAL和POD活性的影響

竹筍采收后易發生纖維木質化，其中PAL起著關鍵作用，PAL催化苯丙氨酸脫氫基形成肉桂酸，由肉桂酸在一系列酶促反應條件下最后形成了木質素前體物質。其中PAL是限速酶，其活性變化反映了竹筍木質化的速率。天然復合保鮮劑處理對麻竹筍PAL活性的影響如圖2所示，對照組麻竹筍的PAL活性持續升高，在第18天達到最大值，而處理組呈先上升后緩慢下降的趨勢，1.5%殼聚糖處理組和天然復合保鮮劑處理組在第27天左右達到峰值。在整個貯藏期間，各處理組間的PAL活性存在顯著差異(p<0.05)，且天然復合保鮮劑處理組的麻竹筍PAL活性在貯藏期間一直低于1.5%殼聚糖處理組，因此，天然復合保鮮劑對PAL活性具有較好的抑制作用。

圖2 天然復合保鮮劑對麻竹筍PAL活性的影響Fig.2 Effects of natural compound preservative on the PAL activity of bamboo shoots

POD在竹筍老化中也起到重要作用，木質素前體物質在POD作用下脫氫聚合，形成聚合物木質素，導致組織老化[25]。因此，貯藏期間POD的活性變化也可以反映竹筍老化的速度。天然復合保鮮劑處理組對麻竹筍POD活性的影響如圖3所示。

圖3 天然復合保鮮劑對麻竹筍POD活性的影響Fig.3 Effects of natural compound preservative on the POD activity of bamboo shoots

麻竹筍在貯藏期間的POD活性也呈先上升后緩慢下降得趨勢。在0～12 d內，對照組POD活性呈現較快的增長趨勢，在第12天達到峰值，而1.5%殼聚糖處理組POD活性在初期的增長速率減慢，且達到最大值的時間延長。天然復合保鮮劑組的麻竹筍在0～12 d內，POD的增長速度最慢，且在第6～9天和第12～15天保持相對穩定。天然復合保鮮劑組和1.5%殼聚糖處理組幾乎都在21 d左右達到POD活性的峰值，此后POD活性呈現下降趨勢。POD存在的作用可能具有雙重性，一種為在逆境或衰老初期表現為保護作用，另一種則是在衰老后期表達[26]，因此，在麻竹筍貯藏初期，為抵抗低溫環境POD活性均表現出升高趨勢。而在貯藏后期，麻竹筍開始衰老，對照組POD活性較高，而經過保鮮劑處理的麻竹筍，POD活性則受到抑制。各處理組間存在顯著差異(p<0.05)，且天然復合保鮮劑處理組的麻竹筍POD活性在貯藏期間一直低于1.5%殼聚糖處理組。因此，天然復合保鮮劑可以有效抑制POD活性，延緩麻竹筍的老化進程。

2.3.3 對麻竹筍貯藏期間木質素含量和硬度的影響

植物木質化是木質素在細胞壁積累的結果，而竹筍采收后木質化加快，木質素的含量是竹筍木質化的直接表現，木質素含量高低直接影響到竹筍的營養品質及食用口感。天然復合保鮮劑對麻竹筍木質素含量的影響如圖4所示。隨著貯藏時間延長，麻竹筍的木質素含量也隨之增加，其中對照組增加最快，天然復合保鮮劑處理組增加最慢，各處理組間存在顯著差異(p<0.05)。木質素的變化趨勢與PAL變化趨勢幾乎保持一致，PAL是木質素生物合成過程中的關鍵酶，隨著PAL含量的升高，木質素含量也不斷增加，而經過保鮮處理后，麻竹筍的PAL活性受到抑制，使木質素的合成缺少前體物質[27]，POD可在木質素合成的最后一步中通過分解H2O2促成木質素單體聚合形成木質素，保鮮處理降低了POD活性，聚合反應程度下降[28]，因而木質素含量與空白對照組相比有所下降。而單獨使用殼聚糖也具有良好的抑制木質化效果，但經復配后，各天然保鮮劑之間具有一定的增效作用，具有更佳的抑制木質化效果。

圖4 天然復合保鮮劑對麻竹筍木質素含量的影響Fig.4 Effects of natural compound preservative on lignin contents of bamboo shoots

果蔬的口感與其硬度密切相關，硬度常被作為評價果蔬品質的重要指標。麻竹筍在貯藏過程中，會因為呼吸作用和機械損傷而導致硬度上升，使竹筍喪失商品價值，同時，硬度的增加又與木質素含量的增加息息相關。因此，硬度的變化可以評價不同處理對竹筍的保鮮效果。天然復合保鮮劑對麻竹筍硬度的影響如圖5所示。在貯藏前期，麻竹筍硬度迅速上升，對照組在第15天左右硬度達到最大值，1.5%殼聚糖處理組在第21天左右達到最大值，而天然復合保鮮劑處理組在第27天左右達到最大值，隨后硬度開始下降。1.5%殼聚糖和天然復合保鮮劑處理組可以延遲麻竹筍硬度的升高，同時還可以降低硬度的峰值，且天然復合保鮮劑處理效果比單獨使用殼聚糖的效果更好，說明天然復合保鮮劑可以在一定程度上抑制麻竹筍硬度的升高。這一結果與羅曉莉[29]研究的竹筍采后硬度變化的結果一致。

圖5 天然復合保鮮劑對麻竹筍硬度的影響Fig.5 Effect of natural compound preservative on hardness of bamboo shoots

2.3.4 對麻竹筍貯藏期間VC含量的影響

VC是一種水溶性維生素，具有較強的還原性，易被氧化。果蔬中VC含量在成熟階段增加，在貯藏階段易被消耗氧化分解，因此VC含量是衡量竹筍營養價值的重要指標，也是衡量貯藏保鮮效果的關鍵因素。天然復合保鮮劑對麻竹筍中VC含量的影響如圖6所示。

圖6 天然復合保鮮劑對麻竹筍Vc含量的影響Fig.6 Effects of natural compound preservative on Vc contents of bamboo shoots

在貯藏期間，麻竹筍的VC含量均呈下降趨勢，前期下降得較快，貯藏后期下降得較慢。貯藏末期，對照組VC含量下降了42.56%、1.5%殼聚糖處理組下降了39.26%、天然復合保鮮劑處理組下降了29.91%。各處理組間存在顯著差異(p<0.05)，說明天然復合保鮮劑比單獨殼聚糖涂膜處理更能延緩VC的降解，延長保鮮期。麻竹筍在貯藏期間中存在衰老的過程，而在此過程中機體會產生大量的活性氧，在不經過保鮮處理的情況下，麻竹筍在貯藏前期木質素大量形成，同時伴隨H2O2的增加，因而活性氧含量升高導致VC被氧化，保鮮處理降低了貯藏過程中活性氧的含量，使得VC的氧化程度降低。

2.3.5 對麻竹筍貯藏期間感官品質的影響

竹筍在貯藏過程中，可能發生褐變、腐敗、變質、木質化等品質劣變，從而影響其感官品質。不同處理對麻竹筍的感官品質的影響如圖7所示，隨著貯藏時間的延長，各處理組麻竹筍的感官評分逐漸降低，表明隨著貯藏時間的延長，麻竹筍的氣味、色澤及可食用性逐漸惡化。經天然復合保鮮劑處理后的麻竹筍在整個貯藏期間，雖然品質也呈下降的趨勢，但與對照組相比，天然復合保鮮劑能在較大程度上使麻竹筍保持較好的感官品質。在貯藏第6天時，空白組麻竹筍感官品質降低程度幾乎為天然復合保鮮劑處理組的2倍，當貯藏6 d后，對照組麻竹筍的感官品質迅速下降。麻竹筍經1.5%殼聚糖和天然復合保鮮劑處理后，在整個貯藏期間，品質變化較為平緩，天然復合保鮮劑處理后的麻竹筍感官評分值始終高于6分，在貯藏末期仍具有良好的氣味、色澤和可食用性。麻竹筍經1.5%殼聚糖處理后，在貯藏前12 d品質保持較好，與天然復合保鮮劑組的品質接近，當貯藏時間超過18 d后，該處理組的麻竹筍品質下降較天然復合保鮮劑組更為劇烈，在貯藏到24 d后，1.5%殼聚糖處理組與天然復合保鮮劑組的感官品質表現出顯著性差異(p<0.05)，表明天然復合保鮮劑與單一天然保鮮劑相比具有更好的保鮮效果，能夠最大程度保持麻竹筍的商品價值。

圖7 天然復合保鮮劑對麻竹筍感官品質的影響Fig.7 Effects of natural compound preservative on sensory quality of bamboo shoots

3 結論

對8種天然保鮮劑篩選后進行復配，得到體積比為1∶1∶1的1.5%殼聚糖+0.05%納他霉素+1.5%茶多酚作為一種天然復合保鮮劑。采用天然復合保鮮劑對麻竹筍進行保鮮處理后，可將麻竹筍的貯藏期限延長至36 d。在貯藏期間，天然復合保鮮劑可有效降低麻竹筍的呼吸強度，并使麻竹筍的PAL和POD酶活性顯著降低，延遲酶活性峰值出現的時間，延緩麻竹筍在貯藏過程中的木質化程度，抑制麻竹筍硬度的升高，保持麻竹筍的食用品質。同時，天然復合保鮮劑能有效減慢麻竹筍中Vc的降解，在最大程度上保留麻竹筍的營養和感官品質，較好地保持麻竹筍的商品價值。