新型生物復合緩釋型保鮮劑對印度紅瓜保鮮生理及品質的影響

區仲甜 楊淑芳 王璐 蔣儂輝 梁凱庭 楊奇平

(1 中山市海棗椰農業科技有限公司 廣東中山 528400;2 廣東省農業科學院果樹研究所 廣東廣州 510640)

印度紅瓜屬熱帶葫蘆科紅瓜屬藤本植物，在 印度廣泛種植，是一種可食用的蔬菜［1］。紅瓜果實全年可收貨，尤其是多雨的季節［2］。紅瓜果實營養成分豐富，富含β-胡蘿卜素，VA 轉化因子，同時也富含鐵、VC、蛋白質和纖維的最佳補充植物之一［3］。雖然紅瓜營養豐富，但是成熟的紅瓜果實（果皮紅色）皮薄汁多柔軟，在采收或運輸過程中發生的輕微機械摩擦也會造成果實表皮嚴重受損，導致果肉很快出現腐爛、霉變，而且其采后的生命力仍比較旺盛，貯藏期間容易腐爛變質，這給印度紅瓜的貯藏運輸、拓寬市場、延長銷售時間等帶來不少困難。未完全成熟的青黃色紅瓜果實（8 成熟），果實較堅硬，運輸途中不易損壞，在常溫下放置幾天就成熟可食，是理想的運輸期和貯藏階段。

漿果類保鮮方法主要有低溫貯藏、氣調包裝貯藏、保鮮劑保鮮等［4］，其中低溫貯藏和氣調包裝的使用成本較高，也不利于終端流通使用［5］，保鮮劑大多是化學合成的殺菌劑［6］，農藥殘留問題比較突出。目前還沒有專門為紅瓜研發的保鮮劑，加上采后保鮮難度高，嚴重阻礙了紅瓜種植推廣，也降低了企業加工紅瓜的意愿。

隨著保鮮技術的發展，大量保鮮技術涌現市場，ClO2緩釋劑保鮮技術在果蔬保鮮中廣泛應用［7］，ClO2被世界衛生組織譽為 A1 級別消毒劑［8］。此外，經濟、安全的天然保鮮劑更是成為當前果蔬貯藏保鮮研究的熱點，天然的植物源化學成分如香樟葉化學成分具有較強的抗菌廣譜性，既能殺滅真菌又能殺滅細菌，是安全衛生無污染的天然保鮮劑［9］。有學者研究，經過提取驗證香樟葉中的活性成分包含有以倍半萜、單萜類化合物為主的揮發性成分，以及含有黃酮及其衍生類、木質素、生物堿類化合物等非揮發性成分，這些揮發和非揮發性成分均具有不同程度的抗菌［10］、抗氧化［11］、抗炎［12］和殺蟲［13］等活性。開發安全、有效、適合紅瓜特點的新型保鮮劑，是突破制約紅瓜產業發展瓶頸的有效解決辦法之一。本研究首次將香樟葉應用于印度紅瓜保鮮劑的研制中，研制出一種新型的生物復合緩釋型保鮮劑并應用在已轉青黃色的印度紅瓜上，配合低溫冷藏技術，以感官檢驗、內含物含量變化為指標，綜合考察該新型保鮮劑對印度紅瓜的保鮮效果，以期為印度紅瓜物流保鮮提供理論基礎及方法。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試材

印度紅瓜采摘自中山市海棗椰農業科技有限公司民眾鎮酷酷樂奇果叢林基地，選擇無病蟲害、果皮無損傷的新鮮7成熟紅瓜果實。

1.1.2 試劑

新型復合緩釋型劑：通過查閱文獻和多次試驗，確定該新型保鮮劑采用香樟葉提取物、高錳酸鉀、吸附載體、碳酸氫鈉、碳酸鈉、還原鐵粉、二氧化氯、有機酸、氯化鈣混合而成。其中，所述有機酸選自草酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸中的至少一種；所述的吸附載體選自4A 分子篩、硅藻土、硅膠、活性碳中的至少一種，優選4A 分子篩。試劑全部為市購的AR試劑。

1.1.3 儀器與設備

聚丙烯保鮮盒（PP）：規格43.7 cm×30.2 cm×16 cm，容量15.5 L；冷藏柜（意大利達克斯有限公司）；電子天平（天津市德安特傳感技術有限公司）；研缽；水浴鍋；組織搗碎機。

1.2 方法

1.2.1 新型保鮮劑制備方法

1.2.1.1 香樟葉緩釋劑制備

取新鮮香樟葉片在60℃左右充分烘干后粉碎；將香樟葉粉與無菌水混合，在30℃左右采用超聲波浸提1～2 h，然后真空抽濾，濾渣添加無菌水重復抽提2～3 次，合并濾液即為香樟葉提取物水溶液。將活化后的吸附載體加入到香樟葉提取物水溶液中并混合均勻，使吸附載體完全吸收香樟葉提取物水溶液，然后自然風干，即得到香樟葉緩釋劑。香樟葉提取物水溶液與吸附載體的質量比為1∶（1.2～2）。

1.2.1.2 乙烯吸附劑制備

乙烯吸附劑選擇高錳酸鉀，利用高錳酸鉀的強氧化性能吸收乙烯氧化成無害的水和二氧化碳，進一步營造低氧氛圍，減少乙烯對瓜果的催熟作用。將無菌水加熱至80～90℃，加入高錳酸鉀攪拌至溶解，將活化后的吸附載體加入到高錳酸鉀水溶液中并混合均勻，然后自然風干，即得到乙烯吸附劑。無菌水與高錳酸鉀的混合質量比例為100∶（30～33）；高錳酸鉀水溶液與吸附載體的質量比例為1∶（1.2～2）。

1.2.1.3 二氧化氯緩釋劑制備

二氧化氯、吸附載體、有機酸、氯化鈣的質量比為1∶（1～2）∶（3～10）∶（1～7）。本實驗取0.2份二氧化氯、0.3份硅藻土、1.2份草酸、0.8份氯化鈣混合均勻，得到二氧化氯緩釋劑。

1.2.1.4 二氧化碳釋放劑和吸氧劑

將碳酸氫鈉、無水碳酸鈉按照1∶1混合均勻，得到二氧化碳釋放劑。吸氧劑方面我們選擇還原鐵粉作為吸氧劑，還原鐵又稱“雙吸劑”，不僅能夠吸收氧氣還能吸收水分，還能起到調節貯存環境的相對濕度的作用。

1.2.1.5 新型保鮮劑成品

將二氧化氯緩釋劑裝入到透氣透水袋中，成為二氧化氯緩釋包，單獨成為內包。內包置于外包中，在外包中再裝入二氧化碳釋放劑、還原鐵吸氧劑、乙烯吸附劑和香樟葉提取物緩釋劑，混合均勻，最終得到新型生物復合緩釋型保鮮劑，即本文所述的新型保鮮劑。整包新型保鮮劑的重量在10 g 左右，內包包裝材料為原生木漿紙或竹纖維紙或復合紙或無紡布，外，包裝材料為無紡布或愛華紙或乳白臘紙。

1.2.2 實驗設計

分別稱取印度紅瓜1 500.0 g（精確到0.1），裝入保鮮盒內。每個保鮮盒裝一包新型保鮮劑，設置3組不同添加量的香樟葉緩釋劑：

處理1：二氧化氯緩釋劑∶二氧化碳釋放劑∶還原鐵粉∶乙烯吸附劑∶香樟葉緩釋劑=1∶18∶9∶18∶18；

處理2：二氧化氯緩釋劑∶二氧化碳釋放劑∶還原鐵粉∶乙烯吸附劑∶香樟葉緩釋劑=1∶18∶9∶18∶27；

處理3：二氧化氯緩釋劑∶二氧化碳釋放劑∶還原鐵粉∶乙烯吸附劑∶香樟葉緩釋劑=1∶18∶9∶18∶36。

CK1：不添加任何試劑。

CK2：不添加香樟葉提取物，二氧化氯緩釋劑∶CO2釋放劑∶還原鐵粉∶乙烯吸附劑＝1∶18∶9∶18。

所有處理在4℃、相對濕度60%下保存，定期進行測定。

在前期試驗的基礎上，選擇處理3（二氧化氯緩釋劑∶二氧化碳釋放劑∶還原鐵粉∶乙烯吸附劑∶香樟葉緩釋劑=1∶18∶9∶18∶27）作為基礎，以3 個因素：環境溫度（0、4 和10℃），相對濕度（40%、60%、80%），吸附劑（還原鐵粉∶乙烯吸附劑）的比例（1∶1、1∶2、2∶1）為影響因素，以好果率為指標，設計三因素三水平正交試驗（表1），并分析各因素對保鮮效果的影響。

表1 正交試驗因素和水平

1.2.3 指標測定

失重率［14］：質差法。

失重率＝（初始質量－測定質量）÷初始質量×100%

果實等級感官評定標準［15］：

1 級果：新鮮完好，無褐斑或水漬斑，或斑點面積小于1/4，果肉色澤，風味正常，未長霉；

2 級果：褐斑或水漬斑的面積占果實面積的1/4～1/2，果肉色澤，風味正常，未長霉；

3 級果：褐斑或水漬斑面積占果實面積1/2 以上，果肉色澤，風味較差，已經長霉；

4級果：果實完全腐爛變質。

好果率＝（1級果＋2級果）/總果實數×100%

可溶性固形物含量：采用手持折光儀測定。

維生素 C 的測定［16］：按照 GB 5009.86—2016測定。

總酸的測定［17］：按照 GB/T 12456—2008 測定，以檸檬酸計。

呼吸強度的測定［18］：靜止堿吸收法。

1.2.4 數據處理

所有試驗每組3 個平行，并用SPSS 軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 保鮮劑處理對印度紅瓜低溫冷藏過程感官指標的影響

從表2 中可知，在低溫下（4℃）貯藏，對照組第5 天果皮顏色開始發生變化，第10 天大部分已經成熟，第15～20 天發霉至全部腐爛。處理組的試驗效果明顯高于對照組，處理3效果最佳，貯藏的第25 天果實才開始發霉腐爛，說明該新型保鮮劑可以減緩果實呼吸速率，并抑制霉菌生長。

表2 印度紅瓜保鮮過程感官指標的變化

續表2 印度紅瓜保鮮過程感官指標的變化

2.2 低溫貯藏過程中VC和總酸含量的變化

VC 是果實重要的營養指標之一，隨著果實生長，成熟至后熟而被酶所氧化，發生變化。由圖1可知，在貯藏期間印度紅瓜果實VC 含量呈現先上升后下降的變化趨勢。所有處理的果實都在第6～9 天達到峰值，之后開始快速下降。所有用新型保鮮劑處理過的果實，下降趨勢低于對照組，尤其是處理3，隨著貯藏時間的變化，果實中VC含量明顯高于其他處理和對照組，各處理間差異極顯著（p＜0.01）。表明增加香樟葉提取物可以有效提高果實的抗氧化能力，減緩印度紅瓜果實氧化，抑制酶對VC的破壞。

圖1 印度紅瓜貯藏過程中VC含量的變化

總酸是果實重要的風味指標之一，如圖2 所示，印度紅瓜果實總酸的變化趨勢是一致的，都是先升高后降低的變化趨勢，在貯藏的第3～6天，果實總酸含量急劇上升，第6～9 天又快速下降，之后緩慢降低，而處理3總酸保有量明顯高于其他（p＜0.05），表明香樟葉提取物在延長保存期的同時可以減少總酸的轉化量。

2.3 低溫貯藏過程中可溶性固形物含量和呼吸速率的變化

圖2 印度紅瓜貯藏過程中總酸含量的變化

可溶性固形物直接反映果實的成熟度和品質狀況。從圖3可知，每組可溶性固形物含量均呈現先升高后降低的趨勢，分別在貯藏的第6天達到最大值后，開始下降。下降趨勢不同，CK 組急劇下降，明顯快于處理組，處理1、2 基本處于同一變化中，處理3下降速率則要遲于處理1、2，明顯慢于對照組，各處理間差異極顯著（p＜0.01），表明高濃度香樟葉提取物的保鮮劑對果實可溶性固形物積累的效果最好。

圖3 印度紅瓜貯藏過程中可溶性固形物含量變化

光合作用和呼吸作用是果實主要的代謝途徑，果實采摘后只進行呼吸作用，其果實中的糖和有機酸等成分被氧化消耗，果實品質逐漸下降。呼吸速率是反應印度紅瓜在貯藏期間品質變化的主要生理指標。由圖4 可知，在貯藏的第6 天以前，果實幾乎處于同一呼吸速率，沒有顯著差異；第6天以后，果實呼吸速率開始下降，對照組下降較慢，營養消耗高；處理組，呼吸速率下降較快，營養成分消耗低，果實中營養充足，果實貯藏期長（p＜0.01）。因此，通過呼吸速率變化的測定表明，新型保鮮劑可以一定程度抑制印度紅瓜的呼吸作用，維持印度紅瓜果實的有機質。

圖4 印度紅瓜貯藏過程中呼吸速率的變化

2.4 低溫冷藏過程中好果率和失重率的變化

好果率和失重率是衡量果蔬貯藏品質的重要指標。由圖5 可知，CK1 在貯藏的第12 天果實就開始出現腐爛發霉，而處理組的果實在第18～21 天時才發生變化，處理3 效果最好，各處理和CK 之間差異顯著（p＜0.05），說明新型保鮮劑可以有效延緩果實衰老、腐敗，且高濃度香樟葉提取物的殺菌效果更好。

圖5 印度紅瓜貯藏過程中好果率的變化

失重率變化越小，表明印度紅瓜在貯藏過程中，營養成分和水分等損失最小，保藏效果最好。由圖6 可以看出，對照組在貯藏的第6 天，失重率開始急速上升，第12 天時，失重率超過了6%；而處理組失重率變化趨于平緩，各組之間差異并不明顯（p＞0.05），在整個貯存期內失重率變化幅度較小，最高也沒有超過2%。表明添加一定濃度香樟葉提取物就可以達到較好的保鮮效果，高濃度香樟葉提取物不一定能減少印度紅瓜的重量損失。

圖6 印度紅瓜貯藏過程中失重率的變化

2.5 正交試驗結果與分析

由表3 可以看出，對所有優化試驗測定了第15、20 和25 天的好果率，好果率逐漸降低，由于每個試驗條件不同，每個因素之間交互作用不同。因此，降低程度不一樣。對第15 天好果率來說，極差最大的是環境溫度，其次是相對濕度，二者對二氧化氯、二氧化碳和香樟葉化學成分釋放都產生影響，吸附劑的比例極差最小，其對緩釋劑的釋放速率影響不大；對第20 天好果率的測定結果表明，隨著貯藏時間延長，環境溫度不再是最主要的影響因素，相對濕度極差值最大，相對濕度是最主要的影響因素，環境溫度次之；同樣，在第25天測定結果也表明，相對濕度極差值最大。這可能說明在貯藏前期，環境溫度較大程度影響著緩釋劑的釋放速率，從而間接影響著果實品質；隨著時間延長的影響趨于平穩，相對濕度的變化開始顯現，從而影響緩釋劑釋放速率。吸附劑的比例在整個過程對緩釋劑影響作用都不是很大。從整個試驗結果來看，較優的組合是第8 組A2B1C2，即貯藏溫度4°C、相對濕度40%、吸附劑鐵與高錳酸鉀的比例為1∶2。吸附劑的比例，從經濟角度考慮選擇1∶1即可，因此，最優組合是A2B1C1。

2.6 驗證試驗

為了進一步驗證上述正交試驗所確定的較優貯藏條件，以正交試驗結果，即：環境溫度4℃，相對濕度40%和吸附劑的比例1∶1，為保鮮效果做驗證，試驗設3組平行，取平均值，結果見表4。

表3 正交試驗安排及結果

表4 貯藏條件驗證試驗及其結果

由表4可知，以較優條件下貯藏15、20和25 d后，好果率分別達到100%、100%和99.0%。與正交試驗最佳組合各項指標相比，其相對誤差值分別為0，0 和1.48%，平行試驗數據相對誤差在5%以內，與優化結果相符。綜合分析說明，優化的貯藏條件，具有穩定性和可靠性。

3 討論與結論

根據GB-2760，ClO2被作為食品添加劑中的防腐劑，主要應用于果蔬保鮮［19］。果蔬貯藏期間，殺菌非常重要，ClO2是一種可以有效殺死致病微生物和食品腐敗微生物的強氧化劑［20］。天津市農業科學院研制的ClO2保鮮劑，明確表明可以有效抑制采后葡萄灰霉病致病菌的產生［21］；Chatuev 等［22］的研究表明，ClO2可以使西紅柿種子上的沙門氏菌數量減少了10 倍；Wu 等［23］做了ClO2對藍莓上的5種細菌，酵母和霉菌的對比研究，結果表明ClO2對李斯特菌，綠膿桿菌，沙門氏菌，金黃色葡萄球菌和耶爾森氏菌的殺滅效果最為顯著；香樟葉提取劑是天然的植物源殺菌劑，其成分具有不同程度的殺菌和抑菌等效果，且兼具抗氧化的效果［24］。段丹萍等［25］用香樟葉提取物對草莓灰霉病菌進行抑制試驗，結果表明其有效抑制灰霉病的發病率和對果實中多種酶起到保護作用；全沁果等［26］研究表明，香樟葉提取物在鹽水體系中對液態食品中金黃色葡萄球菌抑制效果最好；孫崇魯等［27］對不同香樟葉提取物的抗氧化能力進行研究，結果表明均具有較好的抗氧化效果。

本研究選取ClO2和香樟葉提取物作為保鮮劑中的殺菌成分，與對照相比，有效地抑制了印度紅瓜霉菌產生，減緩氧化進程，延長貨架期；緩釋劑組間對比表明，提高香樟葉提取物的占比，能進一步提高緩釋劑的殺菌和抗氧化能力，從而提高印度紅瓜的保鮮效果。對于果蔬保鮮，除了殺菌，控制果蔬呼吸作用也是非常必要的，低溫貯藏本身就降低印度紅瓜的呼吸熱和呼吸速率，再結合二氧化碳釋放劑和還原鐵吸氧劑的作用，營造一種低氧高CO2的環境，從氣調上達到貯藏效果。

乙烯吸附劑可以有效吸收果蔬產生的乙烯，延長果蔬壽命。本研究將以上條件有力結合，對多種條件進行控制調節，將是否添加或添加不同劑量香樟葉提取物的保鮮劑進行對比，其結果表明，添加香樟葉提取物可以更好地保持采后印度紅瓜果實顏色和營養物質，保鮮期延長至20 天以上。另一方面，選取環境溫度、相對濕度和吸附劑的比例作為影響新型保鮮劑保鮮效果的條件，通過正交試驗，確定溫度4℃、相對濕度40%，吸附劑比例為1∶1 為較好的貯藏條件，能保留更多的營養成分，可能是由于此條件下，緩釋劑釋放速率更加穩定，從而延長保鮮劑的效果，因此提高了保存效果。后期，可以通過進一步細化確定更優的貯藏條件，從而發揮新型保鮮劑的最大效果。