復合涂膜處理對圣女果的貯藏保鮮效果研究

袁晨陽,張麗君,梁佳豪,姚玉陽,陳宇凌,李 靜,李小霞,陳學紅

(徐州工程學院食品工程學院,江蘇徐州 221000)

圣女果(LycopersiconesculenlumMill),又稱櫻桃番茄或珍珠番茄,其果實表面光亮,色澤鮮艷,口味獨特,富含番茄紅素、維生素和礦物質,營養價值高,具有防癌、降血壓、降膽固醇等保健作用[1]。但其含水量高,易失水萎蔫,不易貯存。涂膜保鮮因其原材料綠色環保,成本低,操作簡單,逐漸受到果蔬領域的廣泛關注[2]。可食性膜指可食性原料通過涂層的方式在食品表面形成的一層薄層。覆蓋在果蔬表面的可食性薄膜,不僅可以有效地減少果蔬中水分含量的損失,而且可降低果蔬的呼吸作用,推遲果蔬的生理衰老,進而達到保鮮效果[3]。對于圣女果的涂膜保鮮,已有較多研究報道,殼聚糖[4]、殼聚糖復合涂膜材料[5-7]、羥甲基纖維素/蜂蠟[8]、普魯蘭多糖/海帶低聚糖[9]、瓊膠寡糖[10]、米糠蠟[11]、玉米(醇溶)蛋白/肉桂油[12]、桃膠多糖[13]、蜂膠[14-15]、鰱魚皮膠原蛋白/綠茶提取物[16]、納米銀[17]、納米TiO2/玉米淀粉[18]等在圣女果保鮮上的應用,均取得了一定的效果。

常用的可食性涂膜材料有蛋白質、碳水化合物和脂類。將不同類型的膜復配起來可以揚長避短、優勢互補。龐凌云等[19]采用殼聚糖與大豆分離蛋白復合膜處理圣女果,發現其可以最大限度地減少圣女果的營養損失,降低失水率,抑制呼吸強度,具有良好的保鮮效果。實驗前期采用體積比為1∶1、2∶1和1∶2的1.0%殼聚糖(CTS)與5.0%大豆分離蛋白(SPI)復合膜對圣女果進行涂膜處理,發現1.0%殼聚糖與5.0%大豆分離蛋白以體積比2∶1組成的復合涂膜處理對圣女果有一定的保鮮效果。脂類在減少水分傳遞,保持果蔬的光澤度方面有著獨特的優勢[20]。果蔬涂膜保鮮中常用的脂類物質為石蠟和蜂蠟,而硬脂酸(SA)和軟脂酸(PA)的應用研究尚未見報道。為此,本研究旨在探究CTS/SPI/PA、CTS/SPI/SA兩種復合膜對圣女果的保鮮效果,以期為圣女果的涂膜保鮮奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

圣女果(品種:“紅櫻桃”) 2018年4月～5月定購于徐州翟山農貿市場,新鮮、成熟度一致、大小均一;殼聚糖 國藥集團化學試劑有限公司;大豆分離蛋白 深圳恒生生物科技有限公司;硬脂酸(SA) 天津市天力化學試劑有限公司;軟脂酸(PA) 成都市科龍化工試劑廠。

HH-4型數顯式恒溫水浴鍋 上海躍進醫療器械廠;PHS-3C型精密pH計 雷磁科技有限公司;723C型可見分光光度計 南京羅能儀器有限公司;IT-09A型磁力攪拌器 上海精密科學儀器有限公司;GY-1型果實硬度計 石家莊世亞科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 復合涂膜液的制備 分別配制1.0%殼聚糖(1.0%的稀醋酸溶液為溶劑)和5%大豆分離蛋白溶液,并將它們以體積比2∶1混合,置于搖床中振搖30 min使之均勻分散,水浴(80 ℃,30 min)后冷卻。分別向此混合液中加入0.2% SA和0.2% PA,加入少量甘油、吐溫20,磁力攪拌器攪拌直至完全溶解[20],備用。

1.2.2 圣女果涂膜處理 根據前期預實驗結果,加入脂類的復合膜處理的圣女果光澤度及感官硬度均要優于不加脂類的復合膜處理的圣女果,且貯藏時間也得到了延長,因此,在此只進行脂類復合涂膜材料與對照的比較實驗。將圣女果隨機以20個為一組,分別于蒸餾水(對照)、CTS/SPI/PA復合涂膜液、CTS/SPI/SA復合涂膜液中浸漬3 min,取出晾干,室溫(平均20 ℃)下貯藏,貯藏期間(1、3、5、7、9、11和13 d測定相關指標。每組設3個重復。每個指標平行測定三次,取其平均值。整個試驗重復兩次。

1.2.3 失重率和呼吸強度的測定 硬度采用硬度計測定,結果以kg/cm2表示。失重率采用稱重法[21],結果以百分含量(%)表示。呼吸強度采用靜置法[22]。

1.2.4 丙二醛(MDA)、VC和番茄紅素含量的測定MDA含量 按照GB/T 5009.181-2016《食品安全國家標準食品中丙二醛的測定》[23]方法測定,結果以μmol/g表示;VC參照GB/T 5009.86-2016《食品中抗壞血酸的測定》[24]方法測定,結果以mg/100 g表示;番茄紅素采用高效液相色譜法測定[25],結果以μg/g表示。

1.2.5 PG、PE活性和硬度的測定 酶液的提取:取1.0 g圣女果樣品,加入15 mL磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖溶液(pH5.0),研磨勻漿,于4000 r/min離心15 min,取上清液備用。

PG活性測定參照徐昌杰等[26]的方法,略作修改:取0.2 mL上清液,加入1.8 mL 1%果膠溶液,50 ℃水浴加熱30 min。接著加入2 mL 3,5-二硝基水楊酸,沸水浴10 min,冷卻后用蒸餾水定容至15 mL,振蕩搖勻,于550 nm測定吸光值,結果以U/g Fw表示。果膠酶降解果膠底物每分鐘產生1 μg還原糖定義為一個酶活單位(U)。

PE活性參照Lei等[27]的測定方法,并略作修改:取上清液0.1 mL,依次加入0.1 mL pH5.0的0.01%溴百里酚藍溶液和1 mL pH5.0的1.0%果膠溶液,反應5 min左右。然后用0.1 mol/L標準氫氧化鈉溶液進行滴定,記錄氫氧化鈉標準溶液消耗的體積,每消耗0.1 mL的0.1 mol/L標準NaOH溶液體積為一個酶活力單位(U),酶活性以U/g Fw表示。

硬度的測定:直接用硬度計測定貯藏一定時間的圣女果硬度,結果以kg/cm2表示。

1.3 數據處理

采用Origin 8.6進行數據處理分析,用鄧肯多重比較方法進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 復合涂膜處理對圣女果失重率和呼吸強度的影響

果蔬采摘后仍然具有生命活動,蒸騰作用和呼吸作用是其生命活動的重要體現。由于水分的蒸發,會導致果蔬失重,降低果實的飽滿度、光澤、營養物質,進而喪失商品價值[4]。復合涂膜處理在圣女果貯藏3 d后有效抑制了其失重率的增加(圖1A),在第13 d時,對照的失重率達到11.5%,CTS/SPI/SA復合涂膜處理圣女果的失重率為8.03%,比對照低30.2%;CTS/SPI/PA復合涂膜處理圣女果的失重率為9.96%,比對照低13.4%,涂膜處理后的圣女果失重率顯著地(P<0.05)低于對照。這是由于可食性膜均勻地覆蓋于整個處理果實的表面,并部分堵塞了果皮上的裂紋和皮孔,從而一定程度上減少了果皮水分蒸騰,防止果實失水[16],其中脂類是有效的水分屏障[28]。因此,CTS/SPI/SA復合涂膜處理抑制效果最佳。

圣女果是典型的呼吸躍變型水果,采后貯藏期間會出現明顯的呼吸高峰,從而導致圣女果出現各種生理生化反應,加速圣女果的衰老,使其失去食用價值[14]。由圖1B可知,對照圣女果于貯藏后第3 d達到呼吸高峰,其峰值為88.6 mg CO2/kg·h,CTS/SPI/SA、CTS/SPI/PA復合涂膜處理延緩了圣女果呼吸高峰的出現,分別于第5 d達到呼吸峰值76.0、80.6 mg CO2/kg·h,分別比對照低14.2%、0.1%,且在整個貯藏期間,復合涂膜處理圣女果的呼吸強度始終低于空白對照,這表明復合涂膜處理可延緩圣女果呼吸高峰的出現,并抑制其呼吸作用。這是由于復合涂膜處理在果蔬表面形成一層薄膜,阻止了膜內外的氣體交換,降低了圣女果的生命活動。其中,CTS/SPI/SA復合涂膜處理對呼吸作用的抑制效果要優于CTS/SPI/PA復合膜。

圖1 復合涂膜處理對失重率(A)和呼吸強度(B)的影響Fig.1 Effects of compound coating treatment on weight loss(A)and respiratory intensity(B)

2.2 復合涂膜處理對圣女果MDA、VC和番茄紅素含量的影響

MDA是膜脂過氧化的主要產物,能衡量圣女果果實組織衰老和膜脂過氧化的程度[5]。由圖2A可知,在貯藏前5 d,涂膜處理圣女果的MDA含量高于對照,且CTS/SPI/SA涂膜處理圣女果高于CTS/SPI/PA處理圣女果;5 d后涂膜處理圣女果的MDA含量顯著(P<0.05)低于對照,且CTS/SPI/SA涂膜處理圣女果的MDA含量最低。這表明,復合涂膜處理對圣女果MDA含量的增加有一定的延緩作用,且CTS/SPI/SA復合涂膜處理抑制效果較好。

圣女果VC含量約為13.8 mg/100 g(圖2B),貯藏后的前3 d各處理間VC含量無顯著性(P≥0.05)差異,3 d后圣女果VC含量上升,對照于第7 d上升到最大值(25.8 mg/100 g),且在此期間一直高于涂膜處理圣女果,7 d后其VC含量急劇下降,顯著(P<0.05)低于涂膜處理圣女果,這可能是由于涂膜處理在圣女果貯藏的前7 d未能有效抑制圣女果的成熟和VC含量的上升;涂膜處理圣女果的VC含量于第9 d達到最大值(24～25.4 mg/100 g),隨后下降。這說明,隨著貯藏時間的延長,圣女果果實繼續成熟,VC含量逐漸達到最大值,隨后又逐漸被氧化,失去了生理活性,VC含量是果實成熟生理標志之一[29]。與對照相比,復合涂膜處理圣女果的VC含量下降較少。在貯藏的第13 d,CTS/SPI/SA涂膜處理圣女果的VC含量為20 mg/100 g,顯著(P<0.05)高于CTS/SPI/PA涂膜處理的圣女果(18.8 mg/100 g),由此說明,復合涂膜處理能延緩圣女果VC的氧化速度,且CTS/SPI/SA涂膜處理抑制效果較好。

番茄紅素是一種類胡蘿卜素,具有極強的淬滅單線態氧的能力,可以起到消除自由基、抗氧化的作用[30]。由圖2C可知,貯藏后的第3 d,對照的番茄紅素含量顯著(P<0.05)高于復合涂膜處理圣女果;3 d后復合涂膜處理圣女果的番茄紅素含量迅速上升,顯著(P<0.05)高于對照,且CTS/SPI/SA涂膜處理的圣女果番茄紅素含量顯著(P<0.05)高于CTS/SPI/PA涂膜處理圣女果。由此說明,復合涂膜處理尤其是CTS/SPI/SA涂膜處理能有效保持圣女果番茄紅素含量,從而保持圣女果的保健價值。

圖2 復合涂膜處理對MDA(A)、VC(B)和番茄紅素(C)含量的影響Fig.2 Effects of compound coating treatment on MDA(A),VC(B)and lycopene(C)content

2.3 復合涂膜處理對圣女果PE、PG活性和硬度的影響

圖3 復合涂膜處理對PE(A)、PG(B)活性和硬度(C)的影響Fig.3 Effects of compound coating treatment on PE activity(A),PG activity(B)and hardness(C)

PG和PE催化果膠分子中果膠酯酸的水解,形成低脂果膠和果膠酸,使果實發生凹陷、軟化失水等現象,對果品品質尤其是硬度的破壞很大,嚴重影響果實的感官價值和商業價值[31]。由圖3A可知,圣女果貯藏后的前7 d,PE上升達到最大值,7 d后下降。對照、CTS/SPI/SA和CTS/SPI/PA涂膜處理的圣女果PE活性最大值分別為3.57、2.05(第9 d達到最大)、2.37 U/g Fw。前3 d,各種處理間PE活性無顯著性(P≥0.05)差異,3 d后涂膜處理有效抑制圣女果PE活性的上升。CTS/SPI/SA涂膜處理抑制效果最為顯著。由圖3B可知,圣女果貯藏后的前5 d,PG活性上升,對照、CTS/SPI/SA、CTS/SPI/PA涂膜處理的圣女果PG活性分別達到0.683、0.462、0.609 U/g Fw,5～7 d PG活性下降,7 d后繼續上升;在整個貯藏期間復合涂膜處理圣女果的PG活性顯著(P<0.05)低于對照,這表明復合涂膜處理可抑制圣女果PG活性的上升,且CTS/SPI/SA復合涂膜處理抑制效果較明顯。萬賽羅等[32]對番茄采后的研究發現,在果實軟化過程中,PG活性快速增加,同時伴隨著果實硬度、原果膠及纖維素含量的快速下降,即番茄中PG活性與果肉硬度顯著負相關。硬度是水果最重要的結構特征之一[33],由圖3C可知,圣女果在貯藏期間硬度逐漸下降,復合涂膜處理能有效抑制硬度的下降,且CTS/SPI/SA復合涂膜處理抑制效果較好。由此表明,CTS/SPI/SA和CTS/SPI/PA涂膜處理通過抑制PG和PE活性的上升,從而降低了果膠的降解,有效抑制了圣女果的軟化,保持了果實的硬度,且CTS/SPI/SA涂膜處理效果較顯著。

3 結論

1.0%殼聚糖、5.0%大豆分離蛋白及0.2%硬脂酸或0.2%軟脂酸組成的兩種復合膜CTS/SPI/SA、CTS/SPI/SA,均能有效抑制圣女果貯藏期間PG和PE活性的上升,抑制圣女果硬度的降低和失重率的增加,保持較高的番茄紅素含量和較低的呼吸強度,在一定程度上抑制膜脂過氧化產物MDA的積累和VC含量的降低,從而有效地保持圣女果的貯藏品質,且CTS/SPI/SA復合膜的效果要優于CTS/SPI/PA復合膜。