羧甲基殼聚糖-檸檬醛保鮮紙對李子的抗菌保鮮效果研究

程旺開，周 煒，肖子龍

(蕪湖職業(yè)技術(shù)學院生物工程學院，安徽蕪湖 241000)

0 引言

果蔬等食品營養(yǎng)豐富，極易受到微生物的侵襲而腐敗變質(zhì)，從而喪失其營養(yǎng)價值，嚴重時會產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，導致食用者發(fā)生急性或慢性中毒，引起公共衛(wèi)生問題.《中國農(nóng)業(yè)展望報告(2017-2026)》曾指出，未來10年僅果蔬年產(chǎn)量就將達到11億t，然而，因微生物繁殖導致的果蔬年采后損失率將達到30%[1].可見，如何解決食品在運輸、貯藏中的腐敗，提高食品的貨架期是人們亟需解決的問題.通過采用抗菌包裝材料對果蔬等食品進行包裝，則可控制微生物的生長繁殖，達到保護食品的營養(yǎng)、風味及質(zhì)量安全的目的.

羧甲基殼聚糖(CM-chitosan，簡稱CMCS)是殼聚糖的羧甲基化產(chǎn)物，不僅保留了殼聚糖的優(yōu)良性能，還極大提高了水溶性.羧甲基殼聚糖成膜性能好，且具有良好的透氣性、保濕性，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、枯草桿菌等常見的食品腐敗菌均有抑制作用，適合于果蔬食品的保鮮，延長貨架期，提高經(jīng)濟價值[2].利用CMCS為保鮮材料對果蔬涂膜保鮮，在葡萄[3]、哈密瓜[4]、批把[5]，山竹[6]等果蔬保鮮中均取得一定的效果.

檸檬醛(citral)是開鏈單萜類化合物，呈濃郁檸檬香味，存在于柑橘屬植物果皮精油中[7]，具有殺蟲驅(qū)避、抗細菌和抗真菌等生物活性，特別對黃曲霉產(chǎn)黃曲霉毒素具有很好的抑制作用[8]，適合用于果蔬、糧食等食品的倉儲.檸檬醛為揮發(fā)性抗菌劑，用于包裝材料時可緩慢向外釋放，能達到緩釋抗菌防腐的效果.

李子(PrunussalicinaLindl.)別名布霖、嘉慶子，屬薔薇科核果類水果，主產(chǎn)于西北及長江流域，產(chǎn)量位列世界第一，其營養(yǎng)豐富但不耐貯藏[9].本文以羧甲基殼聚糖為成膜材料，以檸檬醛為緩釋抗菌劑制得果蔬保鮮紙，并對其抗菌性能及其在李子包裝貯藏中的保鮮效果進行研究，旨在為抗菌紙的研究開發(fā)提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮李子，本市水果超市采購，大小成熟度一致，外觀完好無損傷，無腐爛病蟲害；羧甲基殼聚糖(羧化度≥80.0%)，浙江澳興生物科技有限公司；檸檬醛精油(純度≥95 %)，國藥集團化學試劑有限公司；甘油、Tween80，國藥集團化學試劑有限公司；大腸桿菌，金黃色葡萄球菌，蕪湖職業(yè)技術(shù)學院生物工程學院；蛋白胨、瓊脂粉，北京奧博星生物科技有限公司；牛肉浸膏，國藥集團化學試劑有限公司；包裝紙，聯(lián)鄉(xiāng)牌食品包裝牛皮紙.

BS223S電子天平，奧多利斯科學儀器(北京)有限公司；DHP-9052電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海一恒儀器有限公司；WS114手持式折光度測試儀，上海測維光電技術(shù)有限公司；SW-CJ-2F超潔凈工作臺，蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司.

1.2 實驗方法

1.2.1 保鮮紙制備 配制濃度為1.0%的羧甲基殼聚糖溶液100 mL，并加入2.5%的甘油混合均勻得羧甲基殼聚糖膜液，隨后在羧甲基殼聚糖膜液中依次加入0.5%的Tween-80和1.5%的檸檬醛，攪拌混合30 min，靜置脫氣泡完全后得羧甲基殼聚糖-檸檬醛膜液，采用玻璃棒涂布法分別將羧甲基殼聚糖膜液、羧甲基殼聚糖-檸檬醛膜液均勻涂布于包裝紙上，于40℃下干燥即可制得CMCS保鮮紙和CMCS-citral保鮮紙.

1.2.2 抗菌性能 采用抑菌圈試驗法測定抗菌紙的抑菌性能[10].將包裝紙、CMCS紙和CMCS-citral紙剪成直徑為10 mm的圓片，放置超潔凈工作臺紫外燈滅菌.按照無菌操作方法，取滅菌后的營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基倒平板，用移液管將0.1 mL稀釋菌懸液(大腸桿菌、金黃色葡萄球菌)于培養(yǎng)基表面，涂布均勻后晾干.將圓片放人培養(yǎng)基表面，倒置放入37℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2 d，測量培養(yǎng)基中的抑菌圈直徑，以觀察抗菌紙的抑菌效果.

1.2.3 保鮮性能 將包裝紙、CMCS紙和CMCS-citral紙貼在4 cm×4 cm×6 cm的小盒內(nèi)壁，涂膜層朝內(nèi)，并裝入大小一致，外觀完好，無損傷，無腐爛，成熟度基本一致的李子，密閉貯藏.

(1)感官評價.以李子感官指標為評價標準，總分設(shè)為10分，其中色澤為3分、口感為3分、腐敗程度為4分.李子感官評定標準見表1.

(2)失重率.失重率測定采用稱重法，失重率(%)=(貯前李子質(zhì)量-測定時李子質(zhì)量)/貯前李子質(zhì)量×100.

(3)可溶性固形物(TSS)含量.用勻漿機將李子果肉搗碎榨汁，紗布擠出汁液，利用阿貝折射儀測定可溶性固形物含量，單位為%.

2 結(jié)果與分析

2.1 抗菌性能

將包裝紙、CMCS紙及CMCS-citral紙剪成10 mm圓片，按照抑菌圈實驗法測定其抑菌抑菌圈大小，實驗結(jié)果見表2.

從表2可以看出，CMCS、CMCS-citral紙對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的生長均能形成抑菌圈，且CMCS-citral紙抑菌圈直徑遠大于CMCS紙，這表明CMCS本身就具有一定的抑菌作用，在CMCS中添加檸檬醛后，檸檬醛與CMCS具有協(xié)同抗菌作用，提高了抑菌性能，制成的CMCS-citral紙抑菌效果顯著，可用于果蔬等食品的包裝防腐.

2.2 感官評價

將新鮮李子裝入貼有不同包裝紙的盒內(nèi)密封貯藏，每天定時檢測李子的感官變化，其感官評價結(jié)果如圖1所示.

圖1 貯藏時間對感官評價的影響Fig.1 Effect of Storage Time on Sensory Evaluatio

李子色澤鮮艷，口味甘甜，但由于其皮薄、肉軟、汁多，不耐貯藏.由圖1可以看出，在無保鮮紙包裝的情況下，李子口感劣化較快，貯藏至第4 d已腐爛不能食用，而采用CMCS紙、CMCS-citral紙對李子進行保鮮，均能有效延緩李子口感的劣化，貯藏至第4 d時，李子感官評價分別可達6分和8分，再延長貯藏時間至7 d，李子尚沒開始腐爛變質(zhì)，還具有一定的商品價值.因此，采用CMCS紙和CMCS-citral紙保鮮均能有效延長李子的貨架期，但CMCS-citral紙保鮮的效果要好于CMCS紙.這是由于添加檸檬醛的保鮮紙在貯藏過程中，檸檬醛會緩慢釋放出來，對包裝盒內(nèi)的物品起到持續(xù)的抑菌作用，因此，CMCS-citral紙適合用于密閉容器內(nèi)物品的抗菌保鮮.

2.3 失重率

圖2 貯藏時間對失重率的影響Fig.2 Effect of Storage Time on Weight Loss Rate

采摘后的水果會因存在的蒸騰作用和呼吸作用而失去水分，失重率會逐漸增加.若水果發(fā)生微生物生長繁殖的情況，將會加大水果的失重而失鮮.采用保鮮紙對水果進行包裝，能一定程度上抑制微生物的生長繁殖，降低水果失重率.在貯藏期間，李子失重率如圖2所示.

從圖2可以看出，隨著貯藏時間的延長，李子的失重率逐漸增大，對照組中李子的失重率上升較快，而保鮮紙組中李子的失重率上升緩慢，在4 d內(nèi)失重率均不到2%，因此，保鮮紙能有效延緩李子的失重.這得益于保鮮紙的抗菌作用，抑制了李子中微生物的生長，降低了水分的蒸發(fā)，對李子起到一定的保鮮作用.從圖2還可以看出，在貨架期內(nèi)，李子的CMCS-citral紙包裝失重率小于CMCS紙包裝失重率，這表明CMCS-citral紙保鮮效果優(yōu)于CMCS紙.

2.4 可溶性固形物含量

圖3 貯藏時間對可溶性固形物含量的影響Fig.3 Effect of Storage Time on Soluble Solids Content

可溶性固形物含量是水果的一項重要的食用品質(zhì)指標，其高低影響口味的變化.李子貯藏期間的可溶性固形物含量變化見圖3.

從圖3可以看出，在貯藏開始時，可溶性固形物含量有所上升，隨著貯藏時間的延長，可溶性固形物含量逐漸減低.這是由于成熟的李子在貯藏過程中逐漸熟透，有部分高分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可溶性固形物，在后續(xù)的貯藏過程中，受李子的呼吸作用以及微生物的侵染等因素的影響，可溶性固形物含量會逐漸減低.在1 d內(nèi)所有組可溶性固形物含量均無明顯的差異，1 d之后，對照組的可溶性固形物含量迅速下降，而保鮮紙組的可溶性固形物含量下降相對緩慢.這是因為CMCS、CMCS-citral紙均具有一定的抑菌作用，能抑制微生物的生長繁殖從而降低了可溶性固形物含量的消耗.從圖3還上可以看出，CMCS-citral紙包裝貯藏的李子可溶性固形物含量下降速度相比CMCS紙更緩慢，這表明CMCS-citral紙對水果具有很好的保鮮作用.

3 討論與結(jié)論

采摘后的水果由于受到致病微生物的侵染極易腐敗變質(zhì)，影響了水果的品質(zhì)和貨架期，采用抑菌保鮮紙對水果進行包裝貯藏是一種有效的方法.制備保鮮紙的抑菌劑主要有二氧化硫緩釋劑、二氧化氯緩釋劑、天然植物抑菌劑以及無機抑菌劑[11].基于保鮮材料的安全及環(huán)保性，肉桂、牛至、丁香和百里香等精油類天然植物抑菌劑被廣泛研究.研究結(jié)果表明，不同精油在抑制乙烯累積，減少腐爛程度，調(diào)整果實的呼吸強度等方面均具有一定的差異[12].

本研究以天然植物抑菌劑CMCS和citral為原料，在包裝紙上涂布CMCS及CMCS-citral復合物，可使包裝紙具有一定的抗菌性能，能抑制大腸桿菌、金黃色葡萄球菌等微生物的生長繁殖.用保鮮紙對李子進行保鮮，與無保鮮紙包裝相比，CMCS紙和CMCS-citral紙表現(xiàn)出較好的保鮮性能，能改善李子感官性狀、降低李子失重率、延緩李子可溶性固形物含量下降，將李子的貨架期由3 d延長至7 d.

CMCS-citral保鮮紙中的citral具有緩釋作用，可向貯藏空間緩慢釋放，使包裝內(nèi)部空間長期維持一定的抗菌濃度，從而表現(xiàn)出更好的保鮮性能.下一步將對CMCS-citral紙中citral的緩釋速度、緩釋影響因素及動力學模型進行研究.