可食性復合膜在鮮切蘋果塊保鮮中的應用研究

潘旭琳，張春芝，胡亞光

（黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江 大慶 163319）

可食性包裝膜（Edible Packaging Films，EPF）即以可食性物質為材料，添加成膜劑、增塑劑形成的可食性食品包裝膜[1-2]。該材料具有安全、環保、低碳、可降解、節約、方便等眾多優點，是實現綠色包裝的首選材料。水果是生活必需的食品，現代人生活節奏加快，超市、餐廳、宴會或者公司的茶水間經常會有削切好的水果塊供人們食用，但很多水果會因為氧化而變色，也因為裸露在空氣中失水變軟和加快腐敗。國內外相關人員使用各種基材在可食性包裝膜和利用涂膜技術保鮮等領域進行了很多相關研究[3-10]。涂膜是可食性食品包裝的其中一種實現方式，即利用可食用材料涂于表面，成膜劑可以作為抗氧化劑、褐變抑制劑等。涂膜處理可以減少水分蒸騰，抑制呼吸，降低生理生化反應速度，防止化學保鮮劑在食物上的殘留，延緩鮮切水果塊的變質、變色，抑制微生物生長，延長保鮮期[11]。通過對香蕉、蘋果、梨、水蜜桃等多種水果或果塊以及黃瓜進行涂膜，研究涂膜對果蔬的失重率、腐爛率、VC、褐變、感官品質以及生理指標的影響，發現涂膜保鮮技術能有效延長貨架期[12-15]。保鮮劑涂膜技術除了可以應用在水果、蔬菜保鮮領域，還可以應用于肉品、水產品等多個領域的食品保鮮[16-22]。目前，可用于涂膜保鮮的保鮮劑繁多。本研究通過對涂膜后的鮮切蘋果塊定期進行硬度、失重率的測定以及感官評定，探究由多種保鮮劑制備的復合涂膜液對鮮切蘋果塊的保鮮效果。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

富士蘋果，市售。

羧甲基纖維素鈉（CMC）、檸檬酸，河南萬邦化工科技有限公司；氯化鈣、山梨酸鉀，河南萬邦實業有限公司；甘油，鄭州市食代添驕化工產品有限公司；抗壞血酸，石藥集團維生藥業（石家莊）有限公司，均為食品級。

1.1.2 儀器與設備

DR-1 硬度計，北京富瑞恒創科技有限公司；DK-98-ⅡA 恒溫水浴鍋，天津市泰斯特儀器有限公司；JA2003N 電子分析天平，上海箐海儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

蘋果→清洗→去皮、去核→切塊→浸膜處理→瀝干→貯藏

1.2.2 操作要點

挑選新鮮、無損傷、無斑點、大小均勻、成熟程度相似的富士蘋果，用自來水流動沖洗1 min，再用蒸餾水清洗1 遍，去皮，切成邊長為3 cm 的小塊，每組30塊，在涂膜液中浸泡10 min，撈出瀝干，裝入自封袋（未封口），于冰箱（3±1）℃中保鮮貯藏。

1.2.3 試驗方案設計

1.2.3.1 單因素試驗設計

通過單因素試驗，分別研究羧甲基纖維素鈉、檸檬酸、氯化鈣、山梨酸鉀添加量（均為質量分數）對鮮切蘋果塊的硬度、失重率及感官品質的影響。具體方案如下：在500 mL 蒸餾水中，固定甘油3.0%（體積分數）、抗壞血酸2.0%（質量分數），分別考察羧甲基纖維素鈉添加量（2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%）、檸檬酸添加量（0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%）、氯化鈣添加量（0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.40%）和山梨酸鉀添加量（0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%）制得的可食性膜對鮮切蘋果塊保鮮效果的影響。

每組對30 個蘋果塊進行硬度和失重率的測定，同時于貯藏50 h 對蘋果片的色澤、組織結構、口感、風味進行評定。

1.2.3.2 正交試驗設計

以硬度為主要考察指標，采用L9(34)正交試驗進行可食性復合膜配方優化，通過極差分析和方差分析確定最優配方。正交試驗因素水平見表1。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of the orthogonal experiment 單位：%

1.2.4 測定項目與方法

1.2.4.1 硬度

使用硬度計進行測定。

1.2.4.2 失重率

每10 h 對樣品進行稱量，計算失重率，經5 次檢測后停止檢測。

1.2.4.3 感官評定

由10 名專業人員組成感官評定小組，分別從蘋果塊（貨架50 h）的色澤、組織結構、口感和風味4 方面進行感官評定，滿分為100 分，結果取平均值。感官評定標準見表2。

表2 蘋果塊感官評定標準Table 2 Sensory evaluation standards of apple cubes

1.2.5 數據處理

采用Excel 2010 制作數據線圖，SPSS 20 進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

2.1.1 羧甲基纖維素鈉添加量的篩選

由圖1 可以看出，不同羧甲基纖維素鈉添加量制得的可食性膜對鮮切蘋果塊硬度的影響順序為3.0%羧甲基纖維素鈉＜3.5%羧甲基纖維素鈉＜4.0%羧甲基纖維素鈉＜2.5%羧甲基纖維素鈉≈2.0%羧甲基纖維素鈉。使用含2.0%、2.5%羧甲基纖維素鈉的可食性膜涂膜的硬度下降較快，這可能因為添加量低時，膜的流動性好，在蘋果塊表面成膜不均勻，成膜性不好；當羧甲基纖維素鈉添加量為3.5%、4.0%時，膜液濃度高，黏度大，流動性不好，組織相互牽連，成膜不均勻，使得蘋果塊硬度也明顯下降；使用3.0%羧甲基纖維素鈉制得的可食性膜對鮮切蘋果塊的硬度保持效果最佳。

圖1 羧甲基纖維素鈉添加量對蘋果塊硬度的影響Fig.1 Effects of sodium carboxymethyl cellulose addition on hardness of apple cubes

由圖2 可以看出，隨著貨架時間的延長，蘋果塊的失重率不斷上升。其中：使用含2.5%羧甲基纖維素鈉的涂膜液進行涂膜的蘋果塊失重率最低；使用含3.0%羧甲基纖維素鈉涂膜液組的失重率略高于含2.5%羧甲基纖維素鈉組；3.5%、4.0%羧甲基纖維素鈉的涂膜液成膜性不均勻，膜易斷裂，使得蘋果塊水分流失快，失重率高。

圖2 羧甲基纖維素鈉添加量對蘋果塊失重率的影響Fig.2 Effects of sodium carboxymethyl cellulose addition on weight loss rate of apple cubes

由圖3 可知，使用含3.0%羧甲基纖維素鈉的涂膜液進行涂膜的蘋果塊的感官評分最高，此時蘋果塊顏色新鮮，無褐變，略軟，果味香甜。其他組出現了蘋果塊色澤變暗、表面無光澤，個別果塊局部出現斑點的現象。綜合硬度、失重率和感官評分，確定使用3.0%羧甲基纖維素鈉涂膜液對蘋果塊進行保鮮較為適宜。

圖3 羧甲基纖維素鈉添加量對蘋果塊感官評分的影響Fig.3 Effects of sodium carboxymethyl cellulose addition on sensory score of apple cubes

2.1.2 檸檬酸添加量的篩選

由圖4 可以看出，不同檸檬酸添加量制得的可食性膜對鮮切蘋果塊硬度的影響順序為0.7%檸檬酸＜0.6%檸檬酸＜0.5%檸檬酸＜0.8%檸檬酸＜0.9%檸檬酸，使用0.8%、0.9%檸檬酸涂膜液組的硬度下降較快，這可能因為隨著檸檬酸添加量的增大，與羧甲基纖維素鈉和甘油的交聯程度增強，膜分散不均，膜性能變差，導致蘋果塊硬度降低。

圖4 檸檬酸添加量對蘋果塊硬度的影響Fig.4 Effects of citric acid addition on hardness of apple cubes

由圖5 可以看出，貨架期間，蘋果塊的失重率均在上升。整個貨架期間，失重率大小順序為0.6%檸檬酸＜0.7%檸檬酸＜0.5%檸檬酸＜0.8%檸檬酸＜0.9%檸檬酸，這可能因為隨著檸檬酸添加量的增大，與羧甲基纖維素鈉和甘油的交聯程度增強，膜分散不均，蘋果塊在膜薄弱處或缺失處的水分流失加快。

圖5 檸檬酸添加量對蘋果塊失重率的影響Fig.5 Effects of citric acid addition on weight loss rate of apple cubes

根據感官評定結果（圖6）可知，當檸檬酸添加量為0.6%時的感官評分最高，但與添加量0.7%組的相差不大，此時蘋果塊顏色新鮮，光澤略暗，無褐變，清脆可口，其他檸檬酸添加量組的蘋果塊不同程度的出現色澤暗晦、局部斑點的現象。

圖6 檸檬酸添加量對蘋果塊感官評分的影響Fig.6 Effects of citric acid addition on sensory score of apple cubes

綜合硬度、失重率和感官評定，考慮檸檬酸抗褐變的作用，確定使用0.7%檸檬酸添加量對蘋果塊進行保鮮較為適宜。

2.1.3 氯化鈣添加量的篩選

由圖7 可以看出，不同氯化鈣添加量制得的可食性膜對鮮切蘋果硬度的影響順序為0.25%氯化鈣＜0.20%氯化鈣＜0.30%氯化鈣＜0.35%氯化鈣＜0.40%氯化鈣，0.25%氯化鈣組硬度值最大，但與0.20%、0.30%氯化鈣組差異不大，0.35%和0.40%氯化鈣組硬度值較低，這可能因為氯化鈣添加量過高使膜組織遭到破壞，加快了蘋果塊硬度的下降。

圖7 氯化鈣添加量對蘋果塊硬度的影響Fig.7 Effects of calcium chloride addition on hardness of apple cubes

由圖8 可以看出，貨架期間，蘋果塊的失重率均在不斷上升。整體上看，按照失重率高低排序為0.25%氯化鈣＜0.30%氯化鈣＜0.20%氯化鈣＜0.35%氯化鈣＜0.40%氯化鈣。當氯化鈣添加量較低時，能起到一定的保水作用；但隨著氯化鈣添加量的增加，保水效果反而下降，這可能是因為高濃度氯化鈣不能形成致密的保護膜，水分流失的速度變快，失重率隨時間顯著上升。

圖8 氯化鈣添加量對蘋果塊失重率的影響Fig.8 Effects of calcium chloride addition on weight loss rate of apple cubes

圖9 氯化鈣添加量對蘋果塊感官評分的影響Fig.9 Effects of calcium chloride addition on sensory score of apple cubes

根據感官評定結果（圖8）可以看出，當氯化鈣添加量為0.30%時的感官評分最高，此時蘋果塊顏色新鮮，光澤略暗，無褐變，添加量為0.35%和0.40%時，感官評分下降較快，蘋果塊均出現不同程度的褐變、明顯變軟等現象。

綜合硬度、失重率和感官評分，確定使用0.30%檸檬酸對蘋果塊進行保鮮較為適宜。

2.1.4 山梨酸鉀添加量的篩選

由圖10 可以看出，不同山梨酸鉀添加量制得的可食性膜對鮮切蘋果硬度的影響順序為0.5%山梨酸鉀＜0.4%山梨酸鉀＜0.6%山梨酸鉀＜0.7%山梨酸鉀＜0.8%山梨酸鉀。山梨酸鉀添加量過高并不能起到良好的防腐保鮮作用，它會破壞膜結構，因此蘋果塊硬度的下降變大。

圖10 山梨酸鉀添加量對蘋果塊硬度的影響Fig.10 Effects of sorbic acid addition on hardness of apple cubes

由圖11 可以看出，貨架期間，蘋果塊的失重率均在不斷上升。根據失重率數值從小到大排序為0.4%山梨酸鉀＜0.5%山梨酸鉀＜0.6%山梨酸鉀＜0.7%山梨酸鉀＜0.8%山梨酸鉀，這可能是因為山梨酸鉀添加量過多會導致蘋果中水分流失，因而失重率迅速上升。

圖11 山梨酸鉀添加量對蘋果塊失重率的影響Fig.11 Effects of sorbic acid addition on weight loss rate of apple cubes

根據感官評定（圖12）結果可以看出，當山梨酸鉀添加量為0.5%、0.6%時，蘋果塊的感官評分處于較高水平，此時蘋果塊顏色新鮮，光澤略暗，無褐變，清脆可口，使用添加量高于0.6%的山梨酸鉀處理蘋果塊時發現蘋果塊色澤微暗，表面無光澤，而且蘋果香味較淡。

圖12 山梨酸添加量對蘋果塊感官評分的影響Fig.12 Effects of sorbic acid addition on sensory score of apple cubes

綜合硬度、失重率和感官評分，確定使用0.5%山梨酸鉀對蘋果塊進行保鮮較為適宜。

2.2 正交試驗結果與分析

以硬度為主要評價指標進行可食性復合膜配方優化，采用L9(34)進行正交試驗設計，50 h 后測定蘋果塊的硬度，每組重復3 次，結果取平均值。由表3 可以看出，通過極差分析，各因素對蘋果塊硬度影響的主次順序為：B（檸檬酸添加量）＞C（氯化鈣添加量）＞A（羧甲基纖維素鈉添加量）＞D（山梨酸鉀添加量），理論最佳配方組合為A2B1C1D2，即羧甲基纖維素鈉添加量3.0%，檸檬酸添加量0.6%，氯化鈣添加量0.25%，山梨酸鉀添加量0.5%。

表3 正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonal experiment

通過SPSS 20 軟件進行方差分析，結果見表4。通過F 值大小確定各因素對蘋果塊硬度影響的主次順序，結果與極差分析一致，且各因素對蘋果塊硬度的影響均極顯著（P＜0.01）。

表4 正交試驗方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonal experiment

2.3 驗證試驗結果

由表5 可以看出，按照最佳方案對涂膜處理50 h后的鮮切蘋果塊硬度進行測定，得到其平均硬度為5.6 kg·cm-2，失重率為58%，感官評分為90 分。雖然蘋果塊的硬度比新鮮果塊有所下降，有一定失重，果塊略變軟，蘋果香甜氣味并未減弱，但由于失水，蘋果塊的甜度反而增加，而且蘋果塊表面無褐變，色澤略變暗，光澤水潤略下降，無異味。

表5 驗證試驗結果Table 5 Validation experiment

3 結論

本文使用的可食性復合膜膜液為乳白色，質地均勻、黏稠，無沉淀物。各因素對鮮切蘋果塊品質影響的順序為檸檬酸＞氯化鈣＞羧甲基纖維素鈉＞山梨酸鉀。復合膜用于鮮切蘋果塊保鮮的最佳配方為：羧甲基纖維素鈉3.0%，檸檬酸0.6%，氯化鈣0.25%，山梨酸鉀0.5%。涂膜后蘋果塊在50 h 內能夠獲得無褐變、無斑點、無腐爛、無異味的鮮切蘋果塊，硬度均值為5.6 kg·cm-2?？墒承酝磕た梢杂行а娱L鮮切蘋果塊的貨率時間，且保持較好狀態，下一步可推廣應用于各種鮮切水果、蔬菜的保鮮。