魔芋葡甘露聚糖殼聚糖復合涂膜對北碚447錦橙貯藏品質的影響

李 婷，李道亮，黃 威，陳 莉，索化夷，王洪偉，趙 欣，張 玉,,*

(1.西南大學食品科學學院，食品科學與工程國家級實驗教學示范中心，重慶 400715；2.重慶文理學院，林學與生命科學學院，重慶 402160；3.西南大學附屬中學，重慶 400700；4.重慶第二師范學院，重慶市功能性食品協同創新中心，重慶 400067)

北碚447錦橙具有成熟早、產量大、果實大、果皮薄、果肉細嫩、果核少等優良特點,果實味道鮮美,營養價值高[1]。錦橙的傳統保鮮方法是采用化學保鮮劑浸泡果實,雖然效果明顯,但長期使用單一制劑存在抗藥性問題和嚴重的化學殘留問題,現在已經逐漸禁止使用,如多菌靈和雙胍鹽等保鮮劑[2]。倘若不進行果實保鮮處理會導致果實貯藏期短,集中銷售的果實價格低廉,果實滯銷導致農民經濟利益受損,所以尋求合適的保鮮方法來延長其貯藏期限和保持果實品質變得越來越重要[3-5]。

國內外的果蔬保鮮領域關于保鮮劑、保鮮膜、保鮮包裝研究的較多,這些更是近些年的研究熱點[6-8]。魔芋葡甘露聚糖(Konjac glucomannan,KGM)是一種天然高分子雜多糖,王衍鵬等[9]用不同濃度的KGM涂膜處理枇杷,結果表明KGM涂膜可顯著降低貯藏期間營養成分的消耗,且以0.5%濃度的KGM處理效果最好。殼聚糖(Chitosan,CTS)是甲殼素的脫乙酰基產物,廣泛用于果蔬涂膜保鮮,有效延長其采后壽命[10-11],謝玉花等[12]用不同濃度的CTS處理貢柑,通過測定貯藏期間果實的感官、失重率、總糖、VC、可溶性固形物等指標,發現1%濃度的CTS處理的貢柑保鮮效果最好,能有效地保持果品品質。但是KGM和CTS單獨用于涂膜保鮮時存在一些問題,如KGM抑菌性不強、膜的機械強度差、涂膜后不易干燥。CTS潤濕性差、處理具有蠟質層的柑橘類果品時不易均勻地潤濕其表面,從而對保鮮效果有一定的影響[13]。復合涂膜相對于單一涂膜來說可以增強成膜的綜合性能[14]。但KGM和CTS復合涂膜用于北碚447的保鮮品質的相關研究還未見報道。

因此,本文主要通過比較KGM和CTS復合涂膜與單獨使用KGM涂膜對北碚447錦橙保鮮效果,通過研究其貯藏品質的變化，來探究在錦橙涂膜保鮮方面CTS是否與KGM產生協同增效作用,為KGM復合涂膜保鮮的研究和北碚447的貯藏保鮮提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

北碚447錦橙 重慶市北碚區歇馬鎮衛星村,150個適當大小,無病害和損傷,采摘后在冷庫貯藏14 d;魔芋葡甘聚糖(KGM,≥98%) 武漢市力誠生物科技有限公司;殼聚糖(CTS) 分子質量1600 Da,山東濟南海得貝海洋生物工程公司;蒽酮 分析純,上海科豐實業有限公司;福林酚 分析純,上海如吉生物科技發展有限公司;其他試劑 為實驗室常用試劑，購自重慶鈦新試劑公司。

722可見分光光度計 上海菁華科技儀器有限公司;5810R型號高速冷凍離心機 德國Eeppendor公司;SB-3200DTDN超聲波清洗機 寧波新芝生物科技股份有限公司;HH-8數顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司;MP4001電子天平 上海恒平科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 果實前處理 果實用清水清洗晾干,之后用2%次氯酸鈉溶液浸泡2 min,取出后再用清水洗凈晾干。將清洗晾干的果實分為三組,每一組果實為50個,第一組作空白對照,用清水處理(水浸沒果實即可,二三組液體均是浸沒果實即可);第二組用0.5%的KGM涂膜處理;第三組用0.5%的KGM+1%的CTS復合涂膜處理。果實置于涂膜液中浸泡2 min,取出后自然晾干,然后用聚乙烯塑料袋套袋,15 ℃溫度貯藏。以5 d為一個周期,共貯藏5個周期。測量時每次取樣6個果實,每個數據重復3次,試驗供測果實共150個。

1.2.2 果實品質指標的測定

1.2.2.1 總糖含量的測定 采用蒽酮比色法[15],適當修改。錦橙果肉研磨搗碎,細紗布過濾,稱量5.0 g濾液于250 mL三角瓶中,加蒸餾水20 mL,沸水浴加蓋保持15 min。冷卻后轉移至50 mL離心管中(至少沖洗3次),40 ℃下4000 r/min離心10 min,將上清液轉移至100 mL容量瓶中。在容量瓶中加入2.5 mL 10%的醋酸鉛溶液,沉淀樣品中的蛋白質。待反應后加入0.5 g草酸鉀,用來除去過量的醋酸鉛。然后定容至100 mL,搖勻過濾。取濾液1 mL轉移到100 mL容量瓶中定容,取定容后的樣液1.0 mL于刻度試管中,冰浴條件下加入4.0 mL蒽酮試劑,反應后取出試管放置至常溫,沸水浴10 min,再取出放置至常溫,在620 nm波長下測定吸光度(A),并以如下公式計算總糖含量。標準曲線的方程A=29.507C-0.0149,R2=0.9909

式中:C為根據標準曲線計算得到的葡萄糖濃度,mg/mL;V為取樣體積,mL;N為稀釋倍數;m為濾液質量,g。

1.2.2.2 可溶性固形物含量的測定 錦橙果肉研缽搗碎后,取細紗布過濾后的果汁用手持折光儀測定[14]。

1.2.2.3 可滴定酸含量的測定 參照GB/T 12456-2008(酸堿滴定法)[16]。錦橙果肉研磨搗碎,細紗布過濾,稱量5.0 g濾液于250 mL三角瓶中。加入50 mL蒸餾水,塞上塞子在70 ℃水浴30 min,取出后冷卻,以酚酞為顯色指示劑,用NaOH標準溶液滴定,出現粉色且30 s內不褪色為滴定終點,記錄消耗的NaOH標液體積。可滴定酸含量的計算公式如下。

式中:C為NaOH標準溶液的濃度,0.1 moL/L;V為定試液時消耗氫氧化鈉標準滴定溶液的體積,mL;m為濾液,g;K為酸的換算系數,本文采用:檸檬酸,0.070。

1.2.2.4 固酸比可溶性固形物和可滴定酸含量的比值。

1.2.2.5 VC含量的測定 參照GB 5009.86-2016(2,6-二氯靛酚滴定法)[17],錦橙果肉用研缽搗碎,細紗布過濾,取濾液10 g,加浸提劑(2%草酸溶液)10 mL,震蕩后避光放置5 min。用浸提劑將樣液轉移至100 mL容量瓶中,定容搖勻過濾。取濾液10 mL于50 mL錐形瓶中,2,6-二氯靛酚溶液(已標定)滴定,溶液變為粉紅色且15 s內不褪色為滴定終點,記錄消耗的2,6-二氯靛酚溶液體積。同時用浸提劑做空白實驗。計算公式如下

式中:V為滴定濾液消耗的2,6-二氯靛酚溶液體積,mL;V0為滴定空白消耗的2,6-二氯靛酚溶液體積,mL;T為滴定度,即每毫升2,6-二氯靛酚溶液相當于抗壞血酸的毫克數(mg/mL);A為稀釋倍數;m為濾液質量,g。

1.2.2.6 總酚含量的測定 采用福林酚法[18-20],并作相應改動。錦橙果肉研磨搗碎,細紗布過濾,稱量5.0 g濾液于100 mL小燒杯中,加入50 mL 70%乙醇溶液,在室溫100 W功率下超聲提取30 min。然后轉移至100 mL容量瓶中(至少沖洗3次)定容。搖勻后過濾,取2 mL濾液于10 mL刻度試管中,加入2 mL福林酚試劑,充分搖勻,精確計時5 min,然后各加入2 mL 20%的Na2CO3溶液,定容至10 mL刻度。搖勻后避光放置30 min,760 nm波長處測定各樣品的吸光度(A)。并以如下公式計算總酚含量,標準曲線的方程A=106.8C+0.106,R2=0.991。

式中:C為根據標準曲線得到的總酚濃度,mg/L;V為待測液體積,mL;N為稀釋倍數;m為濾液,g。

1.2.2.7 總黃酮含量的測定 采用紫外分光光度法[21-22],并做相應改動。錦橙果肉研磨搗碎,細紗布過濾,稱量20.0 g濾后樣品于100 mL小燒杯中,加入60 mL 70%乙醇溶液在室溫100 W功率下超聲提取90 min,轉移至100 mL容量瓶中(至少沖洗3次)定容。搖勻過濾,分別加4 mL濾液于10 mL刻度試管中(空白加70%乙醇),加入濃度為5%的NaNO2溶液0.4 mL,靜置5 min。然后向刻度試管中加入0.4 mL 10%的硝酸鋁溶液,靜置10 min。最后加入1 mol/L的NaOH溶液4.5 mL,70%乙醇定容至刻度線。放置15 min后在506 nm處測定吸光度(A)。總黃酮標準曲線:A=8.7214C+0.0144,R2=0.998。公式如下。

式中:C為根據標準曲線得到的總酚濃度,μg/mL;V為待測液體積,mL;N為稀釋倍數;m為濾液,g。

1.2.2.8 丙二醛含量的測定 采用硫代巴比妥酸法[14]。丙二醛提取:錦橙果肉研磨搗碎,細紗布過濾,稱量3.0 g濾后樣品于10 mL離心管中,再加入5 mL 4 ℃預冷的10%三氯乙酸溶液,震蕩后冰浴放置5 min。4 ℃,6000 r/min離心20 min,取上清液備用。丙二醛測定:吸取上清液2 mL于試管中,加入2 mL 0.6%的硫代巴比妥酸溶液(10%的三氯乙酸配制),搖勻后沸水浴15 min,冰浴冷卻后再以6000 r/min離心20 min[23]。以2 mL 10%三氯乙酸+2 mL 0.6%的硫代巴比妥酸為空白調零,測定濾液在波長為450、532和600 nm處的吸光度值。丙二醛含量計算公式如下。

式中:A532為濾液在532 nm處的吸光度值;A600為濾液在600 nm處的吸光度值;A450為濾液在450 nm處的吸光度值;V為濾液體積,mL;N為稀釋倍數;m為濾液,g。

1.3 數據處理

實驗數據使用Excel 2007進行計算和整理,使用SPSS 19.0對結果進行顯著性分析,使用Excel 2007和Word 2016進行圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 不同處理方式對北碚447貯藏期間總糖含量的影響

在貯藏初期,由于果實呼吸作用消耗導致總糖含量降低,之后，果實的含糖量隨著果實的成熟而逐漸增加,在果實完全成熟后，糖類作為呼吸底物被分解消耗,所以在貯藏后期含糖量呈現下降趨勢[24]。由圖1可知,在貯藏前期(0～5 d),各處理組總糖含量差異不顯著(p>0.05)。隨著貯藏時間的延長,各處理組總糖含量差異顯著(p<0.05)。在貯藏第10 d,復合膜處理組總糖含量為16.47%±0.09%,顯著高于其他兩個處理組(p<0.05)。在第15 d,復合膜總糖含量14.59%±0.10%和0.5% KGM處理組總糖含量14.13%±0.07%相比,差異不顯著(p>0.05),但與空白組總糖含量13.57%±0.09%差異顯著(p<0.05)。在貯藏20～25 d,復合膜處理組總糖含量顯著高于0.5% KGM和空白處理組(p<0.05)。表明復合膜處理組能夠明顯減緩總糖含量的下降,這可能是跟復合膜的性質強強聯合有關[9-11]],例如CTS抗菌性能夠使復合膜更好地降低呼吸作用強度。

圖1 不同處理對總糖含量的影響

2.2 不同處理方式對北碚447貯藏期間可溶性固形物含量的影響

在果實貯藏過程中,貯藏前期隨著果實水分蒸發,果肉嚢胞糖分濃縮,可溶性固形物含量增加,而在貯藏中后期,由于呼吸作用消耗,可溶性固形物含量又不斷降低[25]。由圖2可知,在貯藏5～15 d,復合膜處理組可溶性固形物含量顯著高于另外兩個處理組(p<0.05)。復合膜處理組和0.5%KGM處理組貯藏第15 d可溶性固形物達到最大值,分別為12.2%±0.07%(復合膜處理組)、11.4%±0.14%(0.5%KCM處理組),在貯藏第20 d,各處理組可溶性固形物含量差異不顯著(p>0.05)。在貯藏第25 d,復合膜處理組和0.5%KGM處理組可溶性固形物含量顯著高于空白處理組(p<0.05)。由此可見,復合膜處理組和0.5%KGM處理組相比于空白處理組,能夠有效減緩果實可溶性固形物含量的降低,其中復合膜處理組效果最好。

圖2 不同處理對可溶性固形物含量的影響

2.3 不同處理方式對北碚447貯藏期間可滴定酸含量的影響

由圖3可知,北碚447錦橙的可滴定酸含量在試驗貯藏過程中逐漸降低,其原因是由于果實的呼吸作用不斷消耗可滴定酸[26]。但在試驗貯藏期內(第10、25 d除外),復合膜處理組可滴定酸含量顯著高于另外兩個處理組(p<0.05)。由此可見,復合膜處理組在抑制果實的可滴定酸含量下降方面具有較好的效果。

圖3 不同處理可滴定酸含量的影響

2.4 不同處理方式對北碚447貯藏期間固酸比的影響

固酸比與可溶性固形物含量成正相關,與可滴定酸含量成負相關。在貯藏前期,由于果實中的大分子糖類物質在酶的催化作用下分解為小分子的糖類,果實中的可溶性固形物含量升高[27]。貯藏中后期由于果實的衰老程度增加,呼吸作用開始代謝消耗小分子的可溶性糖類和酸類,最終影響固酸比。由2.2結果分析(圖2)和2.3結果分析(圖3)可知,固酸比理論上應呈先上升后下降趨勢,這與本實驗結果(圖4)一致。在第5、10 d時,復合膜處理組的固酸比顯著高于0.5%KGM處理組和空白處理組(p<0.05);在第25 d時,復合膜處理組與0.5%KGM處理組顯著高于空白處理組(p<0.05)。在貯藏過程中,復合膜處理組的固酸比整體呈現增加趨勢,說明復合膜處理有助于錦橙果實良好風味的形成。

圖4 不同處理對貯藏期間固酸比的影響

2.5 不同處理方式對北碚447貯藏期間VC含量的影響

新鮮果蔬中的VC主要為還原形態,果蔬中還存在有抗壞血酸氧化酶等酶類,導致在貯藏期間VC含量會逐漸降低[28-29]。由圖5可知,在整個貯藏期間各處理組VC含量逐漸降低。在貯藏第10～25 d,復合膜處理組VC含量顯著高于另外兩個處理組(p<0.05)。從第15 d開始,復合膜處理組和0.5%KGM處理組VC含量顯著高于空白處理組(p<0.05)。表明涂膜處理可有效減緩錦橙在貯藏期間VC含量的降低,其中復合膜處理的結果較好,這可能與復合膜抑制呼吸作用從而影響酶的活性有關[9-11]。

圖5 不同處理對錦橙貯藏期間VC含量的影響

2.6 不同處理方式對北碚447貯藏期間總酚含量的影響

酚類物質是果實中重要的抗氧化物之一,與果蔬組織的褐變和抗性變化也密切相關[27,30]。由圖6可知,在貯藏第10 d,各處理組的總酚含量達到最高值,其中復合膜處理組顯著高于0.5%KGM處理組和空白處理組(p<0.05)。在第15～25 d期間,各處理組總酚含量逐漸降低,但復合膜處理組仍然顯著高于0.5%KGM處理組和空白處理組(p<0.05),0.5%KGM處理組略微高于空白處理組,但差異并不顯著(p>0.05)。本組實驗表明,復合膜處理可有效減緩錦橙總酚含量的下降,使果實具有較好的抗氧化性,延緩果實品質的下降。

圖6 不同處理對錦橙貯藏期間總酚含量的影響

2.7 不同處理方式對北碚447貯藏期間總黃酮含量的影響

黃酮具有清除自由基、抗氧化的作用,從而可以延緩果實的衰老[31]。由圖7可知,在第10、15 d,復合膜處理組總黃酮含量顯著高于空白處理組(p<0.05),其中貯藏第15 d時總黃酮含量達到最大值,分別為復合膜處理組(28.22±0.20) μg/100 g、0.5% KGM處理組(27.43±0.14) μg/100 g、空白處理組(23.31±0.16) μg/100 g。說明涂膜處理有助于貯藏期間果實中總黃酮的積累。在貯藏第20 d時,復合膜處理組總黃酮含量顯著高于0.5%KGM處理組和空白處理組(p<0.05)。在整個貯藏周期中,復合膜處理組的總黃酮含量都顯著高于空白處理組(p<0.05),表明復合膜處理對于北碚447貯藏期間總黃酮的積累有更好的效果,能夠保持較好的抗氧化能力,延緩果實的衰老。

圖7 不同處理對錦橙貯藏期間總黃酮含量的影響

2.8 不同處理方式對北碚447貯藏期間丙二醛含量的影響

果實中的丙二醛可使細胞中的酶蛋白發生交聯而失活,導致膜的通透性增加,會隨著果實的衰老而不斷的增加[15,32]。由圖8可知,在整個貯藏期間,各處理組的丙二醛含量不斷上升。在貯藏第10～25 d期間,復合膜處理組丙二醛含量顯著低于空白處理組(p<0.05)。從第15 d開始,0.5%KGM處理組的丙二醛含量顯著低于空白處理組(p<0.05),表明涂膜處理有助于抑制錦橙果實丙二醛含量的升高。在貯藏第20 d時,復合膜處理組的丙二醛含量顯著低于0.5% KGM處理組和空白處理組(p<0.05),分別為復合膜處理組(14.46±0.69) μmol/kg、0.5% KGM處理組(16.14±0.38)μmol/kg、空白處理組(20.41±0.84) μmol/kg。該組實驗結果表明,復合膜處理錦橙對抑制果實內丙二醛的積累具有較好的效果,能夠較好地保持果實的品質,延緩果實的衰老。

圖8 不同處理對錦橙貯藏期間丙二醛含量的影響

3 結論

在本實驗的貯藏條件下,用復合涂膜處理對比0.5%KGM涂膜處理和空白處理的北碚447錦橙,復合涂膜處理組顯著延緩了果實總糖、可滴定酸含量和可溶性固形物含量的下降,延緩了VC、酚類物質和總黃酮含量的下降,較好地保持了果實的抗氧化能力,延緩貯藏期間北碚447錦橙果實的衰老，使果實保持了較好的風味。其原因是復合涂膜處理有效地抑制了果實的呼吸作用,從而抑制了糖類和可滴定酸的消耗。涂膜減少了果實與空氣的接觸,減緩了果實的氧化速度,也減緩了果實內部的生理代謝速度。有效減緩了果實中丙二醛的積累,保持了果實較好的感官品質,具有較好的保鮮效果。綜合本實驗的研究結果,復合涂膜處理相比于單獨0.5%KGM保鮮效果更好,錦橙涂膜保鮮方面CTS與KGM產生了協同增效作用。