低溫結合殼聚糖涂膜對‘夏黑’葡萄貯藏品質的影響

劉晨霞,喬勇進?,康慧芳,陳冰潔,張 怡,雷天慧

(1 上海市農業科學院農產品保鮮加工研究中心,上海201403;2 上海市文來中學,上海201101)

葡萄是我國五大水果(葡萄、柑桔、香蕉、蘋果、柿子)之一,其栽種面積僅次于柑橘和蘋果,80%以上為鮮食品種[1]。 ‘夏黑’屬于早熟葡萄品種,果粒飽滿、皮薄多汁、營養豐富,具有良好的食療、醫療和美容作用,深受消費者喜愛。 但‘夏黑’葡萄采后生命活動旺盛,在常溫下存放很容易干枝、脫粒,較大程度降低了其鮮食品質和經濟價值,嚴重影響鮮食‘夏黑’葡萄產業的發展,因此,研究‘夏黑’葡萄保鮮技術具有較為重要的理論意義和現實意義[2-3]。

適宜的溫度是保證葡萄貯藏期間良好品質的主要因素之一,低溫能夠降低葡萄采后呼吸強度,抑制機體內各種氧化酶活性,延緩其衰老進程。 孫思勝等[4]研究發現,在0—4 ℃條件下,復方桑葉提取物能夠將‘夏黑’葡萄Vc、可溶性固形物等營養物質含量保持在較高水平;許蕙金蘭等[5]研究發現,低溫能減緩‘巨峰’葡萄品質劣變,0 ℃貯藏效果最好;蔣紅英等[6]研究發現,在0.5 ℃條件下,包裝薄膜結合可食性涂膜對‘夏黑’葡萄有著較明顯的保鮮作用,保鮮期可達75 d。

殼聚糖(Chitosan,CTS)又稱脫乙酰甲殼素,是葡萄糖胺和N-乙酰葡萄糖胺通過β-1、4-糖苷鍵連接而形成的支鏈多糖,為自然界的一種高分子材料甲殼素的重要衍生物,分布非常廣泛,具有安全、無毒等特性,目前已被廣泛應用于食品添加劑、醫藥、飼料、環保、化妝品等多個領域[7]。 研究表明,殼聚糖對蘋果、梨、金桔、鮸魚、蘆筍、干豆腐等食品的保鮮效果良好,但殼聚糖涂膜保鮮果蔬等食品存在一定的濃度閾值。 本研究在(2 ±1)℃的低溫冷庫中,通過使用不同濃度殼聚糖涂膜‘夏黑’葡萄,研究其外觀品質和營養品質變化,旨在探索殼聚糖對‘夏黑’葡萄保鮮的最適濃度,為鮮食‘夏黑’葡萄的貯藏保鮮提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

‘夏黑’葡萄采自上海杏健果蔬專業合作社,采后當天運回上海市農業科學院農產品保鮮加工中心冷庫,篩選無機械損傷、無病蟲害、顆粒大小及色澤相近的‘夏黑’葡萄作為貯藏原料,4 ℃冷庫中預冷24 h后,將其分成4 組,每組3 個平行,以未涂膜的葡萄為對照組(CK),其他3 組分別在質量分數為1%、2%和3%的殼聚糖溶液中浸蘸l min,取出后自然狀態下晾干,在表面形成一層光亮、透明的保護膜后,裝入0.04 mm 聚乙烯薄膜保鮮袋,貯藏于(2 ±1)℃、相對濕度(Relative humitity,RH)為80%—85%的冷庫或冷藏柜中,貯藏期間,每隔1 周各處理組取200 g 果粒,將其研磨成勻漿,重復3 次。

1.2 試劑及儀器設備

殼聚糖、考馬斯亮藍G-250、標準蛋白質溶液(100 μg∕mL 牛血清蛋白質)、100 μg∕mL 蔗糖標準液、蒽酮-乙酸乙酯、濃硫酸、蘆丁標準品、沒食子酸標準品、甲醇、鹽酸、乙醇、硝酸鋁、醋酸鉀、氫氧化鈉、矢車菊-3-葡萄糖苷等購買于國藥集團化學試劑有限公司。

GY-1 型水果硬度儀(樂清市愛得堡儀器有限公司);JX-FSTPR-1 全自動樣品冷凍研磨儀(上海凈信科技);D37520 Osterode 高速冷凍離心機(德國Biofuge 公司);Ultro-spec 3300 pro 紫外分光光度計(美國安馬西亞公司)。

1.3 測定指標

感官指標評分標準參照孫思勝等[4]的方法,并加以改進。 由10 人定期對貯藏期間的‘夏黑’葡萄感官品質進行評價,主要針對葡萄的色澤、香氣、質地和霉變這四個方面進行評價打分。 評分標準見表1。

表1 ‘夏黑’葡萄感官指標評分標準Table 1 ‘Summer Black’ grape sensory index score standard

用GY-1 型果實硬度計測定各部位果實果皮的硬度,取平均值。 可溶性固形物含量采用手持式阿貝折光儀測定;參照曹建康等[8]的方法,可溶性蛋白質含量采用考馬斯亮藍法測定,可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定,可滴定酸(以酒石酸計)采用氫氧化鈉溶液滴定法測定;參照宋伊真等[9]的方法,總酚含量采用Folin-Ciocalteus 法測定,以沒食子酸標準為標準品;參照SN∕T 4592—2016[10]的方法,黃酮含量采用硝酸鋁比色法測定,以蘆丁為標準品制作標準曲線;參照曹建康等[8]和李丹[11]的方法并加以改進,花青素含量采用HCl-甲醇比色法測定,以矢車菊-3-葡萄糖苷計。

1.4 數據處理

采用Excel 2013 軟件進行數據整理與分析,應用Origin Pro 9.0 軟件制圖。 統計學顯著性的評估通過SPSS 17.0(SPSS Inc.,Chicago IL,USA)中Duncan 的多范圍測試確定,不同字母表示在P＜0.05 時,具有顯著性差異。 試驗結果以“平均值±標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 殼聚糖對‘夏黑’葡萄掉粒率和腐爛率的影響

葡萄在采后貯藏、運輸過程中,由于自身衰老及外界環境(搬運、運輸)的影響,果粒會不可避免地發生脫落[12]。 如圖1(a)所示,隨著貯藏時間的延長,‘夏黑’葡萄掉粒率呈上升趨勢。 貯藏第3 周時,1%和2%殼聚糖處理組‘夏黑’葡萄掉粒率分別為(7.45 ±0.77)%和(7.87 ±1.07)%,且兩個處理組之間差異不顯著,而CK 組和3%殼聚糖處理組均高于10%,保粒效果相對較差;貯藏第5 周時,各組‘夏黑’葡萄掉粒率分別為(22.22 ±1.72)%、(15.74 ±1.53)%、(13.39 ±0.88)%和(18.81 ±0.78)%,各處理組與CK組間存在顯著性差異,其中2%殼聚糖處理組‘夏黑’葡萄掉粒率最低,保粒率較好。

腐爛率是評價果品貯藏保鮮效果的重要指標之一,葡萄果實在貯藏期間,容易受到病原菌侵染而腐爛,影響品質[4]。 從圖1(b)可以看出,‘夏黑’葡萄腐爛率與貯藏時間呈正相關。 貯藏第2 周時,CK 組‘夏黑’葡萄腐爛率為(4.03 ±0.80)%,而各殼聚糖涂膜處理組葡萄腐爛率分別為(1.41 ±0.43)%、(0.59 ±0.51)%和(2.64 ±0.54)%,顯著低于CK 組;貯藏末期(第5 周),與CK 組相比,1%、2%和3%殼聚糖涂膜‘夏黑’葡萄,其腐爛率分別降低了36.07%、43.09%和26.73%,各殼聚糖處理組腐爛率顯著低于CK 組。 綜上,2%殼聚糖處理組保鮮效果較好。

圖1 不同濃度殼聚糖對‘夏黑’葡萄掉粒率和腐爛率的影響Fig.1 Effects of different concentrations of chitosan on the rop ratio and decay rate of ‘Summer Black’grape

2.2 殼聚糖對‘夏黑’葡萄失重率的影響

果實失水會造成果皮皺縮,導致商品品質下降,因此,失重率可以用來評價葡萄貨架品質和商品價值[13]。 圖2 顯示,‘夏黑’葡萄的失重率隨著貯藏時間的延長而逐漸增加,貯藏第2 周時,不同濃度殼聚糖處理組葡萄的失重率顯著低于CK 組,這主要是由于殼聚糖在葡萄表面形成了一層薄膜,阻止了水分的蒸騰和散失,延緩了葡萄果粒的失重。 貯藏第3 周時,1%殼聚糖處理組失重率大幅度上升,達到(0.76 ±0.05)%,顯著高于其他組;貯藏末期(第5 周),2%殼聚糖涂膜處理組失重率最低,與CK 組和其他殼聚糖處理組相比分別低31.42%、13.73%和8.57%,1%和3%殼聚糖處理組與CK 組之間無顯著性差異,各涂膜處理組間差異不顯著。

2.3 殼聚糖對‘夏黑’葡萄硬度的影響

硬度是評價葡萄感官品質的重要指標。 如圖3 所示,在(2 ±1)℃低溫貯藏過程中,各處理組‘夏黑’葡萄果皮硬度總體呈下降趨勢。 貯藏初期,葡萄果皮硬度為(9.93 ±1.20)kg∕cm2;貯藏第2 周時,CK 組和各殼聚糖涂膜處理組葡萄果皮硬度,分別下降了7.15%、1.86%、2.77%和3.07%,但CK 組與殼聚糖處理組之間無顯著差異;貯藏第4 周時,CK 組葡萄果皮硬度下降到(7.89 ±0.65)kg∕cm2,殼聚糖處理組保持較好,維持在9.07—9.26 kg∕cm2;貯藏末期(第5 周),CK 組葡萄果皮硬度下降明顯,為(6.79 ±1.04)kg∕cm2,殼聚糖處理組果皮硬度顯著高于CK 組。 綜上,殼聚糖涂膜‘夏黑’葡萄可以明顯延緩葡萄果皮硬度的降低。

圖2 不同濃度殼聚糖對‘夏黑’葡萄失重率的影響Fig.2 Effects of different concentrations of chitosan on the weight loss rate of ‘Summer Black’grape

圖3 不同濃度殼聚糖對‘夏黑’葡萄硬度的影響Fig.3 Effects of different concentrations of chitosan on the hardness of ‘Summer Black’grape

2.4 殼聚糖對‘夏黑’葡萄營養品質的影響

可溶性固形物是指細胞液內所含的一些可溶性的氨基酸、維生素、礦物質、糖類等,其中以糖類為主,是評價果實品質的重要指標之一[14]。 從圖4(a)可以看出,‘夏黑’葡萄可溶性固形物含量隨時間變化上下浮動,并不表現出單一的上升或下降趨勢。 貯藏初期,葡萄可溶性固形物含量為(15.55 ±0.37)%,貯藏第5 周時各殼聚糖處理組可溶性固形物含量顯著高于CK 組,其中2%殼聚糖處理組‘夏黑’葡萄可溶性固形物含量最高,為(18.79 ±0.04)%。

圖4 不同濃度殼聚糖對‘夏黑’葡萄營養品質的影響Fig.4 Effects of different concentrations of chitosan on the nutritional quality of ‘Summer Black’grape

從圖4(b)可以看出,貯藏第1 周時,‘夏黑’葡萄可溶性蛋白含量為(0.21 ±0.03)mg∕g,貯藏末期(第5 周),2%殼聚糖處理組可溶性蛋白含量最高,為(0.20 ±0.002)mg∕g,而CK 組、1%和3%處理組之間無顯著性差異,可溶性蛋白含量均為(0.18 ±0.01)mg∕g,說明2%殼聚糖涂膜葡萄對其可溶性蛋白含量保持具有良好的作用。

可溶性糖含量是衡量葡萄甜度的重要指標,直接影響葡萄的口感與品質。 圖4(c)顯示,貯藏初期(第1 周)葡萄可溶性糖含量為(14.75 ±0.77)%,之后為維持自身生命活動,呼吸代謝增加,使得糖分損耗加劇,各處理組可溶性糖含量均下降,在貯藏第2 周時分別下降至(7.25 ±0.37)%、(6.36 ±0.13)%、(6.91 ±0.50)%和(7.34 ±0.92)%,各組間差異不顯著。 第3 周時,CK 組和殼聚糖處理組葡萄可溶性糖含量分別升高5.75%、6.71%、5.39%和7.48%,這可能是由于貯藏期間葡萄果粒自身水分損耗嚴重,淀粉酶將果粒中的淀粉分解為糖,導致可溶性糖含量增加所致。 貯藏末期,CK 組和殼聚糖處理組可溶性糖含量分別降低到(11.88 ±0.92)%、(14.29 ±0.89)%、(13.13 ±0.23)%和(12.55 ±0.49)%,其中1%殼聚糖處理組的可溶性糖含量顯著高于CK 組,但與2%殼聚糖處理組相比差異不顯著。 綜上,殼聚糖對葡萄可溶性糖含量的降低具有明顯的延緩作用。

可滴定酸是是合成能量ATP 的主要來源,在一定程度上影響果實的風味品質[15]。 由圖4(d)可以得知,在(2 ±1)℃低溫貯藏過程中,‘夏黑’葡萄可滴定酸含量與貯藏時間呈負相關。 貯藏初期,‘夏黑’葡萄可滴定酸含量為(0.39 ±0.01)%,貯藏第5 周時,與CK 組[(0.26 ±0.03)%]相比,1%和2%殼聚糖處理組可滴定酸含量分別高出0.04%、0.06%,3%殼聚糖處理組與CK 組之間差異不顯著,說明一定濃度的殼聚糖能有效保持‘夏黑’葡萄可滴定酸含量。

2.5 殼聚糖對‘夏黑’葡萄總酚和黃酮含量的影響

果蔬組織中的總酚、黃酮、花青素等植物次生代謝產物與果蔬的色澤發育、品質和風味形成、成熟衰老、抗逆性等密切相關[8]。 酚類化合物具有降血脂、清除自由基、防止衰老和抗動脈硬化等功能,對葡萄漿果質量有較大影響[16-17]。 圖5 顯示,不同濃度殼聚糖處理‘夏黑’葡萄,其總酚含量變化的速率不同。 貯藏第1 周時,‘夏黑’葡萄總酚含量為(0.11 ±0.001)mg∕g,第3 周時各組均顯著增加,但CK 組和殼聚糖處理組之間無顯著性差異。 貯藏末期(第5 周),3% 殼聚糖處理組葡萄總酚含量最低,僅為(0.27 ±0.01)mg∕g,顯著低于2%殼聚糖處理組,而CK 組、1%和2%殼聚糖處理組之間差異不顯著,分別為(0.29 ±0.01)mg∕g、(0.29 ±0.02)mg∕g 和(0.30 ±0.02)mg∕g,說明一定濃度的殼聚糖對葡萄總酚含量的保持具有一定的作用。

在(2 ±1)℃低溫貯藏條件下,隨著貯藏時間的增加,殼聚糖涂膜的‘夏黑’葡萄,其黃酮含量呈“降低-增加-降低”的變化趨勢(圖6)。 貯藏初期葡萄黃酮含量為(0.56 ±0.02)%,有所下降之后,持續低溫使得葡萄出現抗逆性,黃酮含量增加,貯藏第3 周時,CK 組和各殼聚糖處理組黃酮含量分別達到(0.59 ±0.05)%、(0.59 ±0.05)%、(0.61 ±0.03)%和(0.56 ±0.05)%,但CK 組和各殼聚糖處理組之間差異不明顯。 貯藏第5 周時,2%殼聚糖處理組黃酮含量為(0.58 ±0.02)%,顯著高于其他組。

圖5 不同濃度殼聚糖對‘夏黑’葡萄總酚含量的影響Fig.5 Effects of different concentrations of chitosan on total phenolic content of ‘Summer Black’grape

圖6 不同濃度殼聚糖對‘夏黑’葡萄黃酮含量的影響Fig.6 Effects of different concentrations of chitosan on the content of flavonoids in ‘Summer Black’grape

2.6 殼聚糖對‘夏黑’葡萄花青素含量的影響

由圖7 可知,貯藏初期葡萄花青素含量為(0.06 ±0.002)mg∕(100 g),第2 周時,4 組花青素含量均不同程度的下降,3%殼聚糖處理組花青素含量最高,且顯著高于CK 組和其他處理;第3 周時,除3%殼聚糖處理組花青素含量下降了27.66%外,CK 組、1%和2%殼聚糖處理組的花青素含量分別增加了41.67%、54.76%和87.80%;貯藏第5 周時,CK 組和殼聚糖處理組的花青素含量在(0.04—0.05)mg∕(100 g),各組差異不顯著。 說明殼聚糖對‘夏黑’葡萄花青素降解具有一定的延緩作用。

2.7 ‘夏黑’葡萄感官品質評分

從圖8 可以看出,殼聚糖涂膜處理的‘夏黑’葡萄感官品質較好,貯藏末期(第5 周),CK 組‘夏黑’葡萄表皮呈黑褐色,果粒明顯變軟,腐爛味嚴重;1%和3%殼聚糖處理組‘夏黑’葡萄表皮皺縮,色澤變淺、無光澤,有一些黑斑,手剝葡萄皮時,果皮與果肉粘連度較差;而2%殼聚糖處理組‘夏黑’葡萄具有較淡的芳香氣味,色澤微暗,掉粒率少,果粒硬度保持較好,品質較佳。

圖7 不同濃度殼聚糖對‘夏黑’葡萄花青素含量的影響Fig.7 Effects of different concentrations of chitosan on anthocyanin content of ‘Summer Black’grape

3 結論與討論

溫度是果蔬貯藏保鮮最主要的影響因素之一,低溫可以有效抑制葡萄的呼吸作用等,降低其生理代謝速率,延緩其氧化、衰老進程,增強果蔬的耐貯性。 殼聚糖涂膜保鮮果蔬機理是其在果蔬表面形成一層半透膜,阻斷果品與環境的直接聯系,調節果蔬內部氣體交換,在果蔬體內形成一個低O2和CO2濃度的微環境,抑制果蔬的有氧生理代謝過程,減少水分散失和物質損耗,保持果蔬品質[15,18-19]。 諸多研究表明,質量分數為1%—2%的殼聚糖涂膜草莓[20]、芒果[21]、番茄[22]、黃瓜[23]等果蔬,能夠抑制果蔬的腐爛變質,延緩后熟和衰老褐變速率,減緩營養物質的損耗,起到良好的保鮮作用。 本研究表明:2%殼聚糖處理對‘夏黑’葡萄的貯藏保鮮效果最好,這與石磊[7]等采用殼聚糖保鮮‘紅地球’葡萄的研究結果一致。(2 ±1)℃低溫貯藏殼聚糖涂膜的‘夏黑’葡萄能夠較好的保持其果粒硬度,明顯降低葡萄掉粒率和腐爛率,有效抑制失重率的增加,降低可溶性固形物、可溶性蛋白、可溶性糖、可滴定酸含量的下降速率,保持較高的總酚和黃酮含量。 在貯藏結束(35 d)時,2%殼聚糖處理組葡萄感官品質評分在6 分以上,硬度保持較好,失重率僅為(0.89 ±0.13)%,與CK 組相比,掉粒率和腐爛率分別低了8.83%和7.61%,說明2%殼聚糖處理對保持葡萄外觀品質和商品品質有較好作用;可溶性固形物、可溶性蛋白、可溶性糖和可滴定酸含量分別達到(19.79 ±0.04)%、(0.19 ±0.002)mg∕g、(13.13 ±0.23)%和(0.32 ±0.02)%,營養品質較高;總酚和黃酮等抗氧化物質含量較高,分別為(0.30 ±0.02)mg∕g 和(0.58 ±0.02)%,說明2%殼聚糖處理提高了葡萄果實的抗氧化能力,延緩了葡萄果粒的軟化衰老進程,可有效保持葡萄的貯藏品質。