殼聚糖-山竹果皮提取液復合涂膜對藍莓的保鮮效果

呂靜祎，徐冬樂，丁思楊，孫明宇，張瀠支，葛永紅，陳敬鑫，李燦嬰

（渤海大學食品科學與工程學院，遼寧省食品安全重點實驗室，生鮮農產品貯藏加工及安全控制技術國家地方聯合工程研究中心，遼寧錦州 121013）

藍莓（Vacciniumspp.）屬杜鵑花科，越橘屬植物。藍莓果實中富含維生素、花青素及礦物質等多種營養成分，是世界糧農組織推薦的五大健康水果之一。藍莓粒小皮薄，采后容易失水和軟化，且蒂部易感染真菌而腐爛，不耐貯藏。殼聚糖（chitosan，CTS）為天然多糖甲殼素脫除部分乙酰基的產物，具有無毒、抑菌、抗癌等多種生理功能[1]。CTS 具有良好的成膜性[2]，可在果蔬表面形成透明半透膜，該膜具有選擇通透性，能夠阻止外界氣體進入膜內，還可保持果蔬內低氧環境，從而減緩果蔬呼吸作用等生理代謝活動，達到保鮮的效果[1,3]。在菠蘿[4]、藍莓[5]、葡萄[6]、番茄[7]及冬棗[8]等果實上的研究表明，CTS 涂膜可抑制呼吸，減緩VC和TSS 含量的下降，延緩衰老進程，有效保持果實貯藏品質。單一的CTS 涂膜保鮮雖能起到一定的保鮮作用，但由于CTS 成膜后穩定性較差，抗氧化能力弱，抑菌效果降低，從而使果蔬受到外界環境影響，因此將CTS 與其它保鮮劑一起對果蔬復合涂膜，可以得到更好的保鮮效果[9]。

山竹（Garcinia mangostanaL.）果肉多汁清甜，富含纖維素、脂肪、蛋白質等營養物質，具有“果中皇后”的美譽。山竹皮占山竹果實鮮重的52%～68%，富含的總酚、類黃酮化合物等天然活性物質，具有較好的抗氧化、抗衰老和抗菌等功能[10-12]。據報道，山竹果皮粉加入CTS 制成的膜可提高大豆油的抗氧化性和抗菌性[13]。然而，目前國內外還未見關于山竹皮提取液（Mangosteen Peel Extracts，MPE）對果蔬貯藏保鮮影響的相關報道。本研究以CTS 復合MPE 對藍莓果實進行涂膜處理，研究其對低溫貯藏期間藍莓果實保鮮的影響，為找到新的藍莓果實綠色保鮮方法提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

‘北陸’藍莓 于2019 年7 月1 日采摘于遼寧省錦州市南山藍莓園；隨機從園中100 棵植株上選取形狀、大小、無蟲害無機械損傷的藍莓。此時，果實八成熟，果面全部呈深藍色，果實較硬，果粉基本完整，采摘后的果實立即用PE 盒包裝運回實驗室備用；食品級殼聚糖 上海富源生物科技有限公司。

低溫恒溫培養箱 上海舜禹恒平科學儀器有限公司；FA2004 電子分析天平 上海精科實業有限公司；L6S 紫外分光光度計 上海微川精密儀器有限公司；HH-S1 單列單控四孔水浴鍋 常州國宇儀器制造有限公司；PAL-1 阿貝折光儀 杭州科曉化工儀器設備有限公司；Universal TA 質構儀 上海保圣實業發展有限公司；Eppendorf 冷凍離心機 深圳賽亞泰儀器設備有限公司；SP-9890 氣相色譜儀 山東金普分析儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 CTS 溶液制備 準確稱取0.5 g CTS，倒入燒杯中，加入100 mL 含0.1 mL 冰醋酸的蒸餾水，攪拌直至溶解。

1.2.2 MPE 的制備 取新鮮山竹果皮烘干粉碎。稱取10 g 干燥的山竹果皮粉末置于1000 mL 三角燒瓶中，加入80%乙醇600 mL，在95～100 ℃條件下回流提取2 h，趁熱抽濾，濾渣加等量的80%乙醇按同樣的方法在進行一次提取，趁熱過濾，合并兩次濾液，用旋轉蒸發儀蒸去溶劑至溶液粘稠，將濃縮液采用容量瓶定容至100 mL。所得濃縮液濃度為0.1 g/mL。取50 mL 濃縮液加水定容至500 mL，即為濃度為10 g/L 的MPE。

1.2.3 CTS 復合MPE 溶液制備 參照周逢芳等[14]的方法提取山竹果皮中黃酮類物質，并略作修改。稱取0.5 g CTS 加入少量蒸餾水溶解，加入0.1 mL 冰醋酸，不斷攪拌直至溶解。冷卻后加入1.2.2 中獲得的濃度為0.1 g/mL 山竹果皮濃縮液10 mL，最終定容至100 mL，制成CTS 與MPE 復合液。其中，CTS溶液濃度為5 g/L，MPE 溶液濃度為10 g/L。

1.2.4 處理及貯藏方法 將藍莓果實平均分為三組：第一組用蒸餾水浸泡5 min；第二組用0.5%的CTS 溶液浸泡5 min；第三組為MPE 復合CTS 涂膜處理，用MPE 與CTS 復合液浸泡藍莓5 min。以上處理均重復操作三次，每次約（1.5±0.1）kg 藍莓果實。將處理后的藍莓果實自然晾干后置于PE 材質的帶孔塑料保鮮盒中于4 ℃條件下貯藏。每7 d 從三組處理隨機各取約600 g 果實用于呼吸強度、含水量及硬度的測定，另外從三組處理隨機各取300 g果實分別用液氮速凍，置于-80 ℃超低溫冰箱中貯藏用于其它生理指標測定。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 硬度 采用質構儀進行測定。選用直徑為50 mm 的P/50 型探頭，測試速度為1 mm/s；壓縮形變量為30%，第一個峰的峰高即為最大力，即為測得的硬度值，單位為g。

1.3.2 含水量 參照曹建康等[15]的方法。果蔬組織烘干后減少的質量占果蔬鮮重的質量分數即為果蔬組織的含水量（%）。

1.3.3 呼吸強度 采用氣相色譜法測定，將200 g 藍莓果實放于1000 mL 密封容器中，在常溫條件下密閉1 h 后，抽取1 mL 氣體，采用氣相色譜儀進行測定。呼吸強度以CO2產生量表示，單位為mL CO2/（kg·h）[16]。

1.3.4 TSS、VC及總酚含量 參照曹建康等[15]方法。TSS 含量采用折光儀測定，以質量分數（%）表示；VC的測定稱取5 g 果蔬樣品置于研缽中，加入少量20 g/L 草酸溶液，在冰浴條件下研磨成勻漿，并全部轉移至50 mL 容量瓶中用20 g/L 草酸溶液定容。吸取10 mL 濾液置于三角瓶中，用已標定的2,6-二氯酚靛酚溶液滴定至粉紅色。重復三次，單位為mg/100 g；總酚的測定稱取2 g 果肉組織置于研缽中，加入少許1% HCL-甲醇溶液，在冰浴條件下研磨成勻漿，轉入20 mL 試管中并定容，混勻并于4 ℃避光提取20 min，收集濾液待用。取濾液于波長280 nm 處測得吸光度值，重復三次。總酚含量以每克樣品組織在波長280 nm 處吸光度表示總酚含量，即OD280/g。

1.3.5 MDA 含量 采用硫代巴比妥酸法[15]測定，以nmol/g 表示。

1.3.6 DPPH·和ABTS+·清除率 DPPH·清除率參照趙燕妮等[17]的方法測定。將0.5 g 藍莓樣品在冰浴條件下研磨成漿，于4 ℃，14000 r/min 條件下離心10 min，吸取上清液加入5 倍去離子水稀釋，取10 μL已稀釋的樣品提取液加到3.9 mL 的DPPH·甲醇溶液中，在517 nm 波長處測定其吸光度（As），以蒸餾水為空白測得吸光度（Ac）。

ABTS+·清除率參照Thaipong 等[18]的方法測定，將1 g 藍莓樣品在冰浴上研磨成漿，于4 ℃，14000 r/min 條件下離心10 min，取上清液在4 ℃下保存備用。吸取樣品上清液50 μL 于試管中，并加入ABTS+·溶液3 mL，用漩渦振蕩混合后靜置反應6 min。在734 nm 波長處測定吸光度值為A，ABTS+·溶液吸光度為A0。

1.4 數據分析

以三次重復所得數據的平均值作圖，最終結果以平均值±SD 表示。采用 Sigma Plot 12.5 對數據進行分析與作圖，并用 IBM SPSS Statistics 19 進行差異顯著性分析。P＜0.05 表示差異顯著，P＜0.01 表示差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 不同處理對藍莓果實硬度的影響

硬度是水果最重要的結構特性之一[19]。由圖1可知，各組藍莓果實的硬度在貯藏期間呈現下降趨勢。復合涂膜組的硬度在貯藏期間顯著高于其它組，對照組則最低。在貯藏第49 d，復合涂膜組和CTS單獨涂膜組的硬度分別是對照組的1.48 倍和1.14倍，且差異極顯著（P＜0.01）。可見，涂膜處理能有效地減緩藍莓果實貯藏過程中的軟化速率，其中復合涂膜處理的效果更明顯。類似地在梨[20]、草莓[21]及金桔[22]等果實上也發現CTS 涂膜能夠維持果實貯藏期間的硬度。

圖1 不同處理對藍莓果實硬度的影響Fig.1 Effects of different treatments on hardness of blueberry fruits

2.2 不同處理對藍莓果實含水量的影響

由圖2 可知，各組藍莓果實含水量在整個貯藏期間呈現下降趨勢。復合涂膜組果實含水量在貯藏期間高于其它兩組處理。在貯藏第49 d，CTS 涂膜組和復合涂膜組果實的含水量分別比對照組高3.2%和3.7%，均與對照果實之間存在顯著性差異（P＜0.05）。可見，涂膜處理能有效延緩藍莓果實含水量的下降，其中復合涂膜組效果最明顯，可能是因為CTS 在果實表面形成一層薄膜，減少了水分散失；此外，山竹果皮提取物中總酚、黃酮類物質具有抗氧化活性，有助于維持細胞膜完整性，從而可能也有助于減少水分損失[23]。

圖2 不同處理對藍莓果實含水量的影響Fig.2 Effects of different treatments on water content of blueberry fruits

2.3 不同處理對藍莓果實呼吸強度的影響

呼吸強度是果實在收獲后進行的重要生理活動，可以反應果蔬的衰老程度[24]。如圖3 所示，在貯藏前14 d，對照組的呼吸強度顯著（P＜0.05）高于其它組，且在第14 d 出現呼吸高峰。CTS 涂膜組和復合涂膜組的呼吸高峰出現時間比對照晚了7 d。可見，涂膜處理能有效抑制藍莓果實的呼吸強度，推遲藍莓果實的呼吸高峰出現時間。凡經CTS 涂膜處理的藍莓果實呼吸強度在整個貯藏期間一直低于其它組，可能是由于CTS 涂膜使藍莓表面形成低O2高CO2的環境造成的，這與在獼猴桃[25]、及無花果[26]上的研究一致。在第21 d，復合涂膜處理和CTS 單獨涂膜處理的果實呼吸峰值分別比對照呼吸峰值低29.8%和13.1%，各處理與對照果實之間均有顯著性差異（P＜0.05）。在28～49 d，復合涂膜處理組的呼吸強度顯著低于其它組（P＜0.05）。可見，復合涂膜處理對呼吸強度的抑制效果最好。

圖3 不同處理對藍莓果實呼吸強度的影響Fig.3 Effects of different treatments on respiration rate of blueberry fruits

2.4 不同處理對藍莓果實TSS 含量的影響

TSS 含量的變化反映果實貯藏品質的好壞[27]。如圖4，各組藍莓果實的TSS 含量在貯藏期間均呈先上升后下降的趨勢，且復合涂膜處理組顯著高于其它處理組（P＜0.05）。在第28 d，復合涂膜組的TSS 含量分別是對照組和CTS 單獨涂膜組的1.296倍和1.26 倍，且差異顯著（P＜0.05）。凡經CTS 涂膜的果實均保持了較高的TSS 含量，可能是因為CTS 膜對氣體有選擇通透性，能夠抑制呼吸強度，減少了呼吸底物消耗造成的。其中，復合涂膜處理的果實的TSS 含量最高，可能是由于復合涂膜處理的果實呼吸速率最低，因此對呼吸底物消耗也較低，從而使其保持了較高的TSS 含量。

圖4 不同處理對藍莓果實TSS 含量的影響Fig.4 Effects of different treatments on TSS contents of blueberry fruits

2.5 不同處理對藍莓果實Vc 含量和總酚含量的影響

VC和總酚是果實中的重要營養物質，具有很強的抗氧化性[28-29]。如圖5A 所示，在整個貯藏期間，各組處理VC含量均呈下降趨勢，復合涂膜組的VC含量一直高于其它組，對照組的VC含量最低。在貯藏第49 d，復合涂膜組的VC含量分別是對照組和CTS 單獨涂膜組的1.75 倍和1.09 倍，差異顯著（P＜0.05）。如圖5B 所示，藍莓果實貯藏期間的總酚含量呈先上升后下降的趨勢，其中復合涂膜組總酚含量增加最快。在第49 d，復合涂膜組藍莓果實的總酚含量分別是對照組和CTS 單獨涂膜組的1.76倍和1.12 倍，差異顯著（P＜0.05）。可見，復合涂膜處理能夠有效減緩藍莓果實貯藏期間VC含量和總酚含量的降低，可能是由于CTS 涂膜的藍莓果實表皮形成薄膜，使其內部形成低O2環境，從而抑制了VC和總酚的氧化分解造成的。在蘋果[30-31]和橙[32]果實上的研究發現經CTS 涂膜處理可明顯抑制果實VC和總酚含量的降低，與本研究結果一致。

圖5 不同處理對藍莓果實VC 含量和總酚含量的影響Fig.5 Effects of different treatments on the contents of VC and total phenols of blueberry fruits

2.6 不同處理對藍莓果實MDA 含量的影響

MDA 含量反映果實在貯藏過程中膜脂的過氧化程度[33]。如圖6 所示，對照組和涂膜組藍莓果實的MDA 含量均呈現上升趨勢。在整個貯藏期間，對照組果實的MDA 含量均高于涂膜組，可能是由于CTS 中的氨基具有較強的還原性，能夠清除機體組織中活性氧自由基，減少氧化反應速率，保持細胞膜的完整性，從而抑制MDA 含量的上升[34]。復合涂膜組果實的MDA 含量在整個貯藏期間最低。在貯藏第49 d，對照組果實的MDA 含量分別比CTS 單獨涂膜組和復合涂膜組高17.3%和46.5%，且差異顯著（P＜0.05）。由此可見，復合涂膜能有效地減輕藍莓果實采后成熟衰老過程中細胞膜脂過氧化程度。

圖6 不同處理對藍莓果實MDA 含量的影響Fig.6 Effects of different treatments on MDA contents of blueberry fruits

2.7 不同處理對藍莓果實DPPH·清除能力和ABTS +·清除能力的影響

抗氧化活性是評價果實采摘后品質的重要指標，果實的抗氧化能力可以反映果實本身對活性氧的清除能力[35]。由圖7A 和7B 所示，各組處理的藍莓果實的DPPH·清除率在貯藏期間呈先上升后下降的趨勢，ABTS+·清除率呈現先上升后下降的趨勢，且復合涂膜組的DPPH·和ABTS+·清除率一直維持在較高水平。在貯藏在貯藏第49 d，復合涂膜組和CTS 單獨涂膜組的DPPH·清除率分別比對照組高8.9%和2.7%，ABTS+·清除率分別比對照組高20.3%和5.6%，各處理均與對照組有顯著性差異（P＜0.05）。山竹皮提取物中含有的天然抗氧化物質具有清除DPPH·和ABTS+·的能力，從而使藍莓果實的抗氧化活性維持在較好的水平[23]。因此，復合涂膜處理能夠較好地延緩藍莓果實采后成熟衰老過程中DPPH·清除能力和ABTS+·清除能力的下降。

圖7 不同處理對藍莓果實DPPH·和ABTS +·清除能力的影響Fig.7 Effects of different treatments on DPPH·and ABTS+·scavenging ability of blueberry fruits

3 結論

本研究結果表明，MPE 復合CTS 涂膜處理能有效延緩藍莓果實硬度和含水量的下降。在貯藏末期（第49 d），復合涂膜組的硬度和含水量分別比對照組高47.7%和3.7%。復合涂膜處理還能降低藍莓果實的呼吸強度，推遲其呼吸高峰的出現時間，比對照晚7 d。在貯藏第49 d，復合涂膜較好保持了藍莓果實TSS 含量，延緩了VC以及總酚含量的下降，分別是對照的1.296 倍，1.75 倍和1.76 倍，同時降低了MDA 含量的積累，提高了其抗氧化能力。上述結果表明，MPE 復合CTS 涂膜處理能有效延緩藍莓果實的成熟衰老進程，提高其貯藏品質，延長貯藏期。利用CTS-MPE 復合涂膜對藍莓果實進行保鮮，能夠有效維持藍莓果實貯藏期間的活性成分與抗氧化能力，且安全無毒，是一種綠色安全的藍莓保鮮方法。然而，由于藍莓體積較小，在涂膜后晾干過程中應避免涂膜液在果實底部堆積，造成薄膜厚薄不均一，從而影響保鮮效果。在今后的研究中可通過添加蛋白質或多糖類物質來提高CTS 膜的機械性能，同時復配山竹皮提取物對藍莓果實進行保鮮，以期得到最優的保鮮效果。