4種中草藥復配保鮮劑的制備及其對番茄保鮮的影響

蔡紀元，余響華

(湖南科技學院 化學與生物工程學院，湖南 永州 425199)

水果和蔬菜是人們生活中的必需品，但我國每年果蔬采摘后的損失率高達20%～40%，而發達國家卻能控制到10%左右[1]。降低果蔬采摘后的損失率，不僅可改善果蔬的貯藏品質，還具有開拓國內外市場，參與國際競爭等重要意義。因番茄具有水果和蔬菜的雙重身份，故在食品果蔬貯藏保鮮研究中常作為指示性參照物，以衡量水果與蔬菜的保鮮效用。隨著科學技術的發展，以中草藥植物為原料的防腐保鮮劑以高效、抗菌廣譜、無(低)毒性等優點受到大眾的認同與青睞[2]。生姜、黃芩、板藍根和銀杏均具有不同程度的消炎抗菌作用，具備應用于食品果蔬保鮮的潛力。本研究將上述4種中草藥醇提物制成的復配保鮮劑用于番茄保鮮，以期為果蔬保鮮劑的制備提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃芩(ScutellariabaicalensisGeorgi，永州，取干燥根)、生姜(ZingiberofficinaleRoscoe，永州，取干燥根莖)、板藍根(Isatistinctorial，永州，取干燥根)、銀杏(GinkgobilobaL.，永州，取葉)、番茄(Solanumlycopersicum，永州，取果實)。生姜根莖、黃芩根部、板藍根根部：干燥后粉碎機粉碎，過80目篩，分別置于干燥燒杯中，備用；將采摘的銀杏置于35～40 ℃干燥箱中烘干至恒質量，切成0.5 cm×0.5 cm小塊，置于干燥燒杯中，備用。噴施當天果園采摘新鮮番茄，平均質量110～130 g，大小形狀均一。

70%乙醇：在試驗室通過去離子水添加至無水乙醇來配置。金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、大腸埃希菌(Escherichiacoli)、灰葡萄孢菌(Botrytiscierea)均購于中科院微生物菌種保藏中心(ATCC)。

密封型搖擺式粉碎機(型號：XL-20B，旭朗機械設備有限公司)、集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(型號：DF-101S，鄭州長盛實驗設備有限公司)、電子萬用爐(型號：DL-1，上海科恒實業發展有限公司)、旋轉蒸發儀(型號：R1002，上海申順生物科技有限公司)、電子分析天平(型號：AUY120，上海精密科學儀器有限公司)。

1.2 處理設計

1.2.1 植物醇提物提取

取一定量已粉碎的生姜、黃芩、板藍根、銀杏葉，按1∶9的料水比加水煎煮2.0～2.5 h，煎煮溫度96～103 ℃，100目篩過濾去渣，濾液經減壓蒸發濃縮處理，濃縮至相對密度為1.10～1.21 g·L-1，立即加入70%乙醇，攪拌均勻后靜置12～24 h，取上清，旋轉蒸發至1.21～1.30 g·L-1，即得植物醇提物，作為母液備用。

1.2.2 植物醇提物配比的優化

用生姜(A)、黃芩(B)、板藍根(C)、銀杏(D)的醇提物配制保鮮劑，采用行L9(34)正交試驗篩選最佳配比。每個因素各取3個水平，常溫(25 ℃左右)、濕度80%，將醇提物均勻涂抹于番茄表面，貯藏18 d，測定腐爛率。以腐爛率最低為最佳，選取出最優提取工藝。正交試驗1～3水平A因素分別為10、15、20 g·mL-1，B因素分別為4、6、8 g·mL-1，C因素分別為3、6、9 g·mL-1，D因素分別為2、3、4 g·mL-1。

1.2.3 稀釋倍數的優化

將正交試驗篩選的最優配比保鮮劑分別按照1∶100、1∶200、1∶300、1∶400、1∶500進行稀釋。將稀釋后的醇提物保鮮劑涂在預處理好的番茄上，在濕度80%、室溫(23±2)℃貯藏15 d。測定并統計失重率、腐爛率。考慮到番茄貯藏過程中主要問題是因微生物導致的腐爛，失重率問題次之，故設定腐爛率權重系數為0.67，失重率權重系數為0.33，綜合評分越小表明保鮮效果越好。

腐爛率通過肉眼來觀察，并按照公式計算：腐爛率(%)=(貯藏15 d腐爛果級別×該級別個數)/(該組總個數)×100[3]。腐爛級別：按參考文獻[3]的方法評定級別。

失重率用稱重法來測定，并按照公式計算：失重率(%)=(貯藏前果實總質量-貯藏n天后果實總質量)/貯藏前果總質量×100[4]。

1.3 噴施頻率對保鮮效果的影響

取1 g最佳配比的復配保鮮劑，加入300 mL水中，制成3.33 g·L-1的乳濁液。噴施至新鮮番茄表面，以不見明顯液滴為準，置于濕度80%、室溫(23±2)℃的房間內。每組取15個番茄，重復3組，分別間隔2、3、4、5 d噴施上述保鮮劑，每3 d測量1次，取平均值，若噴施時間與測量時間重合的實驗組，則先測量后噴施，記錄噴施頻率對保鮮效果的影響。

1.4 抑菌效果

將S.aureus、E.coli、Botrytiscierea接種于營養瓊脂培養基中活化，再將活化后的S.aureus和E.coli接種至肉湯培養基中，分別在37 ℃培養24 h，取0.175 mL的菌懸液涂布于LB固體培養基上，再將浸潤不同稀釋倍數復配保鮮劑的濾紙片(6.0 mm，下同)放在LB培養基上，37 ℃培養12 h后測抑菌圈大小。活化的Botrytiscierea接入PDA液體培養基中，30 ℃振蕩培養2～3 d，無菌條件下搗碎成菌液，制備含2 600 U·mL-1鏈霉素的雙層PDA培養基，并放置牛津杯，再取復配劑稀釋液0.26 mL，滴至牛津杯內，28 ℃培養18 h。同時取用清水處理的濾紙片作為空白組。測定以上2組抑菌圈直徑。抗菌素抑菌圈的判定標準：抑菌圈≥15 mm，高度敏感；10～15 mm，中度敏感；7～9 mm，低度敏感；無抑菌圈，不敏感[5]。

1.5 數據處理

取平行測定的數據均值，利用Excel 2018、SPSS 21.0對數據進行統計處理和差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 正交試驗結果

正交試驗結果見表1和表2，根據極差大小，各因素對腐爛率的影響為A>C>B>D，常溫下對番茄保鮮效果最佳的保鮮劑組合為A3B3C3D2，所以該復配保鮮劑最優醇提物配比為20 g·L-1生姜醇提物、8 g·L-1黃芩醇提物、9 g·L-1板藍根醇提物和3 g·L-1銀杏醇提物。經試驗驗證，該組合的腐爛率49.1%。

表1 正交試驗結果

表2 極差分析結果

2.2 復配保鮮劑最佳稀釋比的確定

將最優配比的復配保鮮劑加水稀釋，稀釋倍數依次為100、200、300、400、500，噴施于番茄表面，測定15 d后各組的腐爛率和失重率，計算綜合評分，所得結果如表3所示。稀釋倍數越高，綜合評分越高，保鮮效果越差。稀釋100倍與稀釋300倍的綜合評分僅相差1.2；稀釋倍數大于300倍后，綜合評分增加趨勢明顯，稀釋500倍時，綜合評分為48.4，說明復配保鮮劑稀釋300倍以上時，保鮮效果明顯降低，故稀釋300倍為宜。

表3 保鮮劑稀釋倍數對番茄保鮮的影響

2.3 最優噴施頻率

由圖1可知，噴施間隔大于3 d后，間隔噴施時間越長，保鮮效果越差。間隔4 d噴施，貯藏15 d綜合評分為34.3；間隔5 d噴施，貯藏15 d綜合評分高達38.1；間隔2 d噴施，貯藏前6 d的保鮮效果優于其他間隔時段，但長期保鮮效果要低于間隔3 d噴施，說明過于頻繁噴施復配保鮮劑反而會降低保鮮效果。因此，最優保鮮效果的噴施頻率應為3 d，貯藏15 d綜合評分為23.7。

圖1 不同噴施頻率對番茄保鮮效果的影響

2.4 復配保鮮劑的抑菌效果

由表4可知，經稀釋的復配保鮮劑對3種供試病菌仍有較強的抑制效果，濃度越高，抑制效果越好。0.3%復配保鮮劑的抑菌圈均大于10 mm，屬于中度敏感；0.5%復配保鮮劑對Botrytiscierea抑菌圈>15 mm，為高度敏感；1.0%復配保鮮劑對S.aureus和Botrytiscierea抑菌情況都達到高度敏感，對E.coli的抑菌效果也接近高度敏感。

表4 復配保鮮劑的抑菌圈檢測

3 小結

目前控制番茄腐爛變質的主要措施是低溫貯藏[6]結合化學保鮮劑，但化學方法也存在弊端，殺菌的同時，伴有一定量的農藥殘留，對人體健康造成影響。而天然保鮮劑以其無毒、安全、價格合理、環保、抗菌性強等特點可以部分替代化學保鮮劑[7]。本研究用復配保鮮劑處理番茄，貯藏15 d后番茄失重率要明顯低于保鮮膜處理[8]。用復配保鮮劑噴施番茄表面，在食用時只需要清水沖洗，更為方便。相較于大蒜提取液[9]、檸檬香茅水提取液[10]，本研究的復配保鮮劑不僅對真菌和細菌的抑制效果更為突出，稀釋后的復配保鮮劑的性價比也較為合理。

本復配保鮮劑可明顯降低番茄的腐爛率與失重率，推測能有效解決番茄在運輸與貯藏過程中由細菌和真菌所導致的病變。番茄經復配保鮮劑噴施處理，并在常溫條件下貯藏15 d后，腐爛率明顯受到抑制，以醇提物配比為20 g·L-1生姜醇提物、8 g·L-1黃芩醇提物、9 g·L-1板藍根醇提物和3 g·L-1銀杏醇提物，稀釋300倍、間隔3 d噴施的保鮮效果與經濟效益最優，常溫貯藏15 d后綜合評分仍維持在23.7。復配保鮮劑的抑菌效果隨著濃度升高逐漸增強，短期貯藏(6 d內)，間隔2 d噴施的保鮮效果優于間隔3 d噴施，推測可能是因噴施在番茄表面的保鮮劑疊加致使濃度升高，增強了復配保鮮劑的抑菌效果，但由于之后過于頻繁的噴施，使其超過最佳濃度，因此，影響了保鮮效果。針對此推測，建議在之后的復配保鮮劑開發中，針對復配保鮮劑在果蔬表面的保存時長和果蔬表皮細胞對保鮮劑的吸收進行研究。