茶多酚川陳皮素羧甲基纖維素鈉復合涂膜劑對刺嫩芽的保鮮效果

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(1.東北農業大學食品學院,黑龍江哈爾濱 150030; 2.北京林業大學生物科學與技術學院,北京 100083)

刺嫩芽(Araliaelata(Miq.)Seem.)又名刺龍芽、刺老芽、遼東楤木、龍芽楤木、鵲不踏,多年生落葉小喬木,多生于林區地帶,主要分布于我國東北地區[1-2]。刺嫩芽中含有大量的微量元素和多種維生素,含有全部的氨基酸,其中包含八種人體必需的氨基酸[3]。刺嫩芽味道鮮美,并且具有很高的營養價值,有“天下第一山珍”的美譽。但在貯藏期間,新鮮刺嫩芽容易出現變質、萎蔫、褐變等不良現象,影響其產品質量。隨著消費者對食品安全要求的提高,有必要采用高效無害的刺嫩芽保鮮方式,來保證其品質,并延長其保鮮期。

蔬菜保鮮方式主要有化學保鮮[4]、氣調保鮮[5]、低溫貯藏保鮮[6]、真空包裝[7]、可食用涂膜保鮮[8]等。與其他保鮮技術相比,可食用涂膜具有諸多優點,它可以形成隔絕氧氣和水的屏障,抑制果蔬氧化發生,抑制微生物生長,保證其感官品質,還可以很好地降低失水率,延長果蔬的貯藏時間[9]。近年來,可食用涂膜得到了重視,已有研究表明可食用涂膜可以延長番石榴[10]、草莓[11]、獼猴桃、生菜等果蔬保鮮期[12]。但目前利用可食用涂膜對刺嫩芽保鮮的研究較少。

羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)是一種無味、無毒的水溶性高分子添加劑,具有優良的增稠性、凝膠化、穩定性等性質,被廣泛應用在食品工業中[13]。因為CMC-Na具有良好的成膜性,所以本文將其作為刺嫩芽復合涂膜劑的基料。茶多酚是茶葉中多酚類物質的總稱,是一種天然的保鮮劑,具有抗氧化、抑菌的作用。許琦煬等將茶多酚加入到羧甲基纖維素鈉復合襯墊中,使襯墊具有顯著的自由基清除能力,并有效地延長了鮮肉的貨架期[14]。川陳皮素是一種黃酮類化合物,也具有抑菌功能[15]。陳少華利用川陳皮素、殼聚糖等制備的復合涂膜,可推遲青椒轉紅時間達到18 d以上[16]。

本研究以羧甲基纖維素鈉作為成膜基質,通過預實驗確定茶多酚膜、川陳皮素膜和復合膜的最佳配比,將三組涂膜處理的刺嫩芽與未處理的刺嫩芽進行對比;通過研究感官評分、失重率和葉綠素含量等指標,從多方面分析茶多酚、川陳皮素、羧甲基纖維素鈉對刺嫩芽保鮮的機理,為刺嫩芽貯藏保鮮提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

刺嫩芽 采自于黑龍江省賓縣青陽林場基地;茶多酚 分析純,上海源葉生物科技有限公司;川陳皮素 純度≥98.75%,東北農業大學張秀玲實驗室;CMC-Na 純度≥99.5%,江門亞什蘭化工有限公司;磷酸緩沖液 分析純,深圳市尚品科技有限公司;鄰苯二酚 分析純,上海易恩化學技術有限公司;草酸(純度≥99.5%)、2,6-二氯酚靛酚鈉鹽(純度≥90%)、三氯乙酸(純度≥99.0%)、硫代巴比妥酸(純度≥98.5%) 天津光復化學試劑有限公司。

Tu-1810紫外可見分光光度計 北京普析通用儀器有限公司;GY-3型果實硬度計 杭州托普儀器有限公司;MS-H280-Pro磁力攪拌器 大龍興創實驗儀器(北京)有限公司;JP-031S超聲波清洗機 深圳市結盟清洗設備有限公司;BDC-251WBSV冰箱 青島海爾股份有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 涂膜液的配制及涂膜處理 將2 g CMC-Na溶解在1 L蒸餾水中,在60 ℃下先磁力攪拌30 min,在60 ℃下超聲10 min,冷卻至室溫備用,作為涂膜原液。將1.5 g茶多酚加入1 L涂膜原液中,在室溫下攪拌30 min,記為茶多酚組;將1.8 g川陳皮素加入1 L涂膜原液中,在室溫下攪拌30 min,記為川陳皮素組;將1.2 g茶多酚和1.5 g川陳皮素加入1 L涂膜原液中,在室溫下攪拌30 min,記為復合涂膜組。上述各組最佳濃度以感官評價為依據通過預實驗確定。預實驗中各組分添加量設定為:茶多酚(0.9、1.2、1.5、1.8 g),川陳皮素(0.9、1.2、1.5、1.8 g)。茶多酚組與川陳皮素組通過單因素得出,復合涂膜組通過完全實驗得出。

將刺嫩芽隨機分為四組,將其中一組未作涂膜處理的刺嫩芽記為對照組,其余三組分別在上述不同的涂膜劑中浸泡10 min,取出后放置于聚乙烯網格上自然風干,再將各實驗組的刺嫩芽分裝到聚乙烯保鮮袋中,放置于4 ℃冰箱。

1.2.2 刺嫩芽保鮮效果評價指標的測定

1.2.2.1 感官評價感官評定 小組由10人組成(5男5女),通過評價小組的視覺、觸覺和嗅覺等感覺對刺嫩芽進行組織形態、色澤和氣味的評分;評分等級有五級,一級評分為100～90分,以此類推,三級及以下即為不可接受,具體評價標準見表1。

表1 刺嫩芽感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standards for Aralia elata(Miq.)Seem.

1.2.2.2 失重率測定 在室溫下,將刺嫩芽放置在電子天平上進行稱量,每3 d測量一次,并記錄各組刺嫩芽初始重量和實驗期內每次測量時的重量。

失重率(%)=(樣品初始重量-樣品測量時重量)×100/樣品初始重量

1.2.2.3 硬度測定 使用GY-3型硬度計進行測定(探頭直徑為8 mm),將探頭壓入刺嫩芽菜體內,以頂端葉片部、中部和根部取3點為測量位置,各測定3次記錄讀數,取平均值,每3 d測定一次。

1.2.2.4 葉綠素含量的測定 稱取1 g的刺嫩芽樣品于研缽中,加入少量的石英砂和碳酸鈣粉,再加入5 mL 95%的乙醇,研磨直至組織變白,將研磨后的勻漿靜止8 min后,過濾到50 mL棕色容量瓶中,用95%乙醇沖洗研缽、研棒和殘渣數次,一并倒入棕色容量瓶,然后用95%乙醇定容至50 mL。使用紫外分光光度計在663、645 nm波長處檢測吸光值,根據公式進行計算葉綠素含量,每個樣品平行測三次[17-18]。

葉綠素含量(mg/g)=[(20.29×A645+8.05×A663)×V]/(1000×M)

式中:V為提取液總體積(mL);M 為刺嫩芽鮮重(g)。

1.2.2.5 抗壞血酸(VC)含量測定 取10 g刺嫩芽于研缽,加入少量2%草酸溶液,研磨至漿狀,過濾到100 mL容量瓶中,用2%草酸沖洗研缽后,同樣倒入容量瓶中,再用2%草酸定容,再過濾即為提取樣液;取0.1 mg/mL標準抗壞血酸10 mL于100 mL錐形瓶中,用2,6-二氯酚靛酚溶液滴定至微紅色,15 s不褪色為止,記下染料用量[19];吸取10 mL樣液于100 mL的錐形瓶,滴定方法如上面所述,每個樣品平行測三次。

式中:V為提取液總體積(mL);V1為樣品滴定消耗的染料體積(mL);V0為空白滴定消耗的染料體積(mL);ρ為1 mL染料溶液相當于VC的質量(mg/mL);VS為滴定時所取樣品溶液體積(mL);m為刺嫩芽質量(g)。

1.2.2.6 多酚氧化酶(PPO)活性的測定 取0.5 g刺嫩芽放入研缽,加入預冷的3 mL磷酸緩沖液(pH7.0),研磨成漿后倒入離心管中,再用7 mL磷酸緩沖液沖洗研缽亦倒入離心管,離心(4 ℃、8000 r/min)5 min,取上清液為多酚氧化酶提取液,并量取粗酶液體積;將0.5 mL鄰苯二酚加入2 mL磷酸緩沖液(pH7.0)中,再加入0.5 mL酶提取液,2 min后于波長410 nm下測定吸光值[20],以不加酶提取液的反應液做對照;以每分鐘吸光度變化0.01為1個多酚氧化酶活性單位記為U。

式中:ΔA420為反應時間內OD變化值;W為刺嫩芽重量(g);t為反應時間(min);VT為提取酶液總體積(mL);VS為測定時取用酶液體積(mL)。

1.2.2.7 丙二醛(MDA)含量的測定 取1 g刺嫩芽樣品,加入5 mL 100 g/L的三氯乙酸(TCA)溶液,研磨勻漿后,于4 ℃、8000 r/min離心20 min后,取2 mL上清液(對照管為2 mL 100 g/L的TCA溶液)加入2 mL 0.67%硫代巴比妥酸(TBA)溶液,混合后置于沸水浴中20 min,冷卻后再離心(4 ℃、8000 r/min、20 min)一次,取上清液測定450、532和600 nm波長處的吸光值。重復三次。

丙二醛含量(μmol/g)=[6.45×(A532-A600)-0.56×A450]×V/VS×m×1000

式中:V為提取液總體積(mL);VS為測定時樣品提取液體積(mL);m為樣品質量(g)。

1.3 數據處理

實驗數據經過Excel 2010軟件進行整理,用SPSS 20.0進行顯著性分析,并運用Origin 8.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同涂膜劑對刺嫩芽感官評價的影響

感官評價是刺嫩芽最直觀的評價指標,可以判斷其新鮮程度。如圖1所示,隨著貯藏時間的延長,各組刺嫩芽的感官評分都呈現下降的趨勢,對照組降低的趨勢最明顯,第6 d刺嫩芽出現異味,刺嫩芽的感官評分為82.2分,極顯著低于茶多酚組(94.5分)和川陳皮素組(90.5分)(P<0.01),可能是茶多酚和川陳皮素對微生物具有抑制作用,從而維持了刺嫩芽的感官品質;涂膜處理后刺嫩芽菜體上形成了一層保護膜,有利于隔絕氧氣和微生物,保持刺嫩芽致密的組織形態,同時也減少了氣味的損失。在貯藏第12 d時,復合組的刺嫩芽評分為87.2分,高于其他組評分,并處于第二等級,依然保持著較新鮮的狀態,可見,復合涂膜組可以良好地保證貯藏12 d內刺嫩芽的感官品質,較對照組的刺嫩芽,延長了6 d的貯藏時間。從感官評價可知,以第6 d的對照組刺嫩芽的各指標為不可接受指標,對后續保鮮指標所判斷的有效貯藏期進行分析。

圖1 貯藏期間刺嫩芽感官評分的變化Fig.1 Changes in sensory scores ofAralia elata(Miq.)Seem.during storage

2.2 不同涂膜劑對刺嫩芽失重率的影響

果蔬的失重率是判斷保鮮效果的重要指標之一。如圖2所示,隨著貯藏時間的增加,各組的刺嫩芽失重率均升高。水從水果向環境的遷移是水果在儲存期間質量減輕的主要原因[21]。刺嫩芽在涂膜劑浸泡后,會在其表面形成薄膜,阻止刺嫩芽水分的蒸發,降低了刺嫩芽的失重。而復合組刺嫩芽的失重率最小的原因可能是川陳皮素和茶多酚具有抑菌性,減少微生物對刺嫩芽表面的破壞,從而降低水分的流失[22]。貯藏12 d后,復合組刺嫩芽的失重率為19.86%,極顯著低于茶多酚組(23.96%)、川陳皮素組(27.49%)和對照組(29.07%)的刺嫩芽失重率(P<0.01)。復合組刺嫩芽第9 d的失重率為16.68%,顯著低于對照組第6 d的失重率(18.26%)(P<0.05),以失重率為主要指標，綜合其它因素得出復合涂膜能延長3 d的貯藏時間。

圖2 貯藏期間刺嫩芽失重率的變化Fig.2 Changes in weight loss rate ofAralia elata(Miq.)Seem.during storage

2.3 不同涂膜劑對刺嫩芽硬度的影響

硬度能夠直接反映果蔬的成熟度和腐爛程度,是直觀地判斷果蔬品質的依據之一[23]。圖3顯示隨著貯藏時間的延長,各組刺嫩芽的硬度均呈下降趨勢。貯藏12 d后,復合組(10.5 kg/cm2)、茶多酚組(9.88 kg/cm2)和川陳皮素組刺嫩芽的硬度(9.63 kg/cm2)均顯著高于對照組(8.97 kg/cm2)(P<0.05)。降低菜體水分蒸發和營養物質氧化速率有益于硬度的保持[24]。涂膜后的刺嫩芽,可減少菜體與氧氣的接觸,處于低氧環境的刺嫩芽降低了呼吸速率,降低了營養物質的氧化速率[25],復合膜的存在也降低了菜體水分的蒸發,從而保持了菜體硬度。證明茶多酚和川陳皮素復合膜對刺嫩芽硬度的維持能力優于單一保鮮劑。貯藏12 d后,復合組刺嫩芽的硬度依然高于刺嫩芽的不可接受值(9.89 kg/cm2),證明與對照組相比,復合涂膜至少可以延長刺嫩芽6 d的貯藏時間。

圖3 貯藏期間刺嫩芽硬度的變化Fig.3 Changes in the hardness ofAralia elata(Miq.)Seem.during storage

2.4 不同涂膜劑對刺嫩芽葉綠素含量的影響

葉綠素是一切果蔬綠色的來源,隨著果蔬的成熟衰老,其合成逐漸停止,含量不斷下降。這種顏色變化常作為衡量果蔬成熟度和新鮮變化的指標[26]。如圖4顯示,隨著貯藏時間的延長,各組刺嫩芽葉綠素含量均下降。第9 d的葉綠素含量：茶多酚組(1.772 mg/g)和川陳皮素組(1.493 mg/g)依然顯著高于第6 d的對照組(1.028 mg/g)(P<0.05)。茶多酚的兒茶素苯環上的酚羥基的供氫體提供了抗氧化性,作用于自由基及與自由基有關的酶[27],使酶的活性降低,從而減緩葉綠素的氧化降解。川陳皮素具有強大的抗氧化性[28],能抑制葉綠素的氧化分解,從而提高刺嫩芽中葉綠素含量。貯藏第12 d的復合組刺嫩芽葉綠素含量為2.090 mg/g,極顯著高于第6 d的對照組(P<0.01)。說明復合涂膜處理能延緩刺嫩芽葉綠素的降解,具有護綠的效果,以葉綠素含量為主要指標，綜合其它因素得出復合涂膜至少能提高刺嫩芽6 d的貯藏時間。

圖4 貯藏期間刺嫩芽葉綠素的變化Fig.4 Changes in chlorophyll ofAralia elata(Miq.)Seem.during storage

2.5 不同涂膜劑對刺嫩芽VC含量的影響

抗壞血酸是果蔬中重要的營養物質之一。如圖5所示,隨著貯藏時間的增加,各組刺嫩芽的VC含量均降低。在貯藏12 d時,茶多酚組VC含量(4.92 mg/100 g)和川陳皮素組的刺嫩芽VC含量(4.84 mg/100 g)均顯著高于對照組刺嫩芽的VC含量(2.41 mg/100 g)(P<0.05)。涂膜處理后形成的膜具有較低的氧滲透性,使抗壞血酸氧化酶活性降低,從而抑制了VC的氧化[29]。為了防止果蔬在成熟過程中的氧化,VC會與果蔬體內的自由基反應[30],而茶多酚和川陳皮素具有抗氧化性,能將一部分本應與VC反應的自由基清除,從而延緩了VC的降解。在貯藏12 d時,復合組刺嫩芽的VC含量最高,為5.98 mg/100 g,極顯著高于對照組刺嫩芽的VC含量(2.41 mg/100 g)(P<0.01),以VC含量為主要指標，綜合其它因素，證明復合涂膜抑制刺嫩芽VC流失的效果最好。而貯藏第9 d的復合組刺嫩芽VC含量(9.15 mg/100 g)顯著高于第6 d的對照組(8.47 mg/100 g)(P<0.05),證明復合涂膜至少可延長3 d的貯藏時間。

圖5 貯藏期間刺嫩芽VC含量的變化Fig.5 Changes in VC content ofAralia elata(Miq.)Seem.during storage

2.6 不同涂膜劑對刺嫩芽多酚氧化酶活性的影響

多酚氧化酶是能夠催化酚類生成醌類的一種氧化酶,當果蔬組織受到病菌侵染或逆境脅迫時,PPO會快速上升來保護果蔬組織[31],但被氧化的酚類物質會轉化為棕色的醌類物質,從而引起果蔬表面發生褐變[32],導致色澤上的不良變化。如圖6所示,膜處理組和對照組的刺嫩芽的PPO活性均出現先下降后升高的變化趨勢。對照組刺嫩芽的PPO活性在第6 d時最小,膜處理組的刺嫩芽PPO活性在第9 d時最小,可知涂膜處理在延緩PPO活性升高、抑制刺嫩芽的褐變方面具有效果;以這兩者最小值出現的時間考慮,復合涂膜可以提高3 d的貯藏時間。貯藏12 d后,復合組的刺嫩芽的PPO活性最低,為12.22 U/g·FW·min,極顯著低于茶多酚組(13.67 U/g·FW·min)、川陳皮素組(14.85 U/g·FW·min)和對照組刺嫩芽的PPO活性(17.67 U/g·FW·min)(P<0.01)。證明復合膜可以更有效地減緩PPO活性的升高,提高了刺嫩芽的保鮮效果。

圖6 貯藏期間刺嫩芽PPO活性的變化Fig.6 Changes in PPO activity ofAralia elata(Miq.)Seem.during storage

2.7 不同涂膜劑對刺嫩芽丙二醛含量的影響

作為膜過氧化的中間產物,丙二醛已被用作判斷果實發育過程中膜損傷的直接指標之一[33]。如圖7所示,隨著貯藏時間的增長,各組刺嫩芽的丙二醛含量不斷升高,其中未處理的對照組刺嫩芽丙二酮含量上升最快,川陳皮素組次之,茶多酚組的丙二酮含量上升緩慢,復合組的丙二酮含量上升最慢。貯藏12 d時,川陳皮素組(6.97 μmol/g)和茶多酚組刺嫩芽的丙二醛含量(6.21 μmol/g)均顯著低于對照組刺嫩芽的丙二醛含量(9.56 μmol/g)(P<0.05)。茶多酚和川陳皮素具有抗氧化性,從而抑制了菜體細胞氧化,羧甲基纖維素膜有效地保持了刺嫩芽的機械性能。貯藏12 d后,復合組刺嫩芽的丙二醛含量為5.63 μmol/g,極顯著低于川陳皮素組和茶多酚組的刺嫩芽丙二醛含量(P<0.01),證明了復合涂膜可延緩刺嫩芽丙二醛的升高。第9 d的復合組刺嫩芽的丙二醛含量(4.46 μmol/g)極顯著低于第6 d的對照組刺嫩芽(5.28 μmol/g)(P<0.01),綜合其它因素可知復合涂膜至少能延長3 d的貯藏時間。

圖7 貯藏期間刺嫩芽MDA含量的變化Fig.7 Changes in MDA content ofAralia elata(Miq.)Seem.during storage

3 結論

在4 ℃的條件下,貯藏刺嫩芽12 d后,復合涂膜、茶多酚涂膜和川陳皮素涂膜處理的刺嫩芽的組織形態、色澤和氣味方面都優于對照組;其硬度、葉綠素和VC含量、均明顯高于對照組;而涂膜處理刺嫩芽的失重率、PPO活性、丙二醛含量均明顯低于未處理的刺嫩芽。而復合涂膜處理的刺嫩芽比茶多酚涂膜和川陳皮素涂膜處理的保鮮效果更好,復合涂膜處理可以有效地防止菜體氧化和機體損失,并且還具有護綠的效果;綜合各項保鮮指標,與未處理的刺嫩芽相比,復合涂膜處理的刺嫩芽大致延長了4～5 d的貯藏時間,提高貨架期近一倍。可見,茶多酚-川陳皮素-羧甲基纖維素鈉復合涂膜劑對刺嫩芽的保鮮有良好的應用前景。