殼聚糖復合涂膜保鮮劑對采后青圓椒保鮮效果的研究

杜鴻宇，陳湘寧,*，馮曉光

（1.北京農學院食品科學與工程學院，北京 102206；2.北京裕農優質農產品種植有限公司，北京 101400）

青圓椒富含維生素、類黃酮、酚酸類等抗氧化物質，這些抗氧化物質對過敏、癌癥以及心血管和神經系統疾病具有預防作用[1]。青圓椒果肉厚實，含有大量水分，在貯藏過程中易發生失水萎蔫、果實軟化等問題，降低青圓椒的食用價值和商品價值[2]。

殼聚糖是一種天然來源的聚合物[3]，由N-乙酰葡糖胺殘基通過β-1,4 糖苷鍵連接而成的幾丁質脫乙酰衍生物[4]，具有生物降解性、生物相容性、抗氧化活性和高安全性[5]。殼聚糖分子中有大量的游離氨基氮和羥基，使其溶于酸性水溶液形成透明的殼聚糖膜，可以減少水分蒸發，從而延緩果實萎蔫并使其保持良好的感官品質。近幾年，它作為一種天然保鮮劑被廣泛用于果蔬的涂膜保鮮中[6]。代小梅等[7]使用0.5%、1%、1.5%低分子殼聚糖溶液對辣椒進行涂膜處理，發現1.5%殼聚糖處理可以降低辣椒腐爛率和失重率，保持較高的葉綠素含量，減少VC 損失，維持較高的過氧化物酶（POD）活性。檸檬酸屬于食用有機酸，可由柑橘屬果實大量提取，是一種天然產物，具有防腐、抗氧化增效、減輕褐變度、護色和穩定品質等作用，被廣泛應用于現代食品行業中[8]。鄭小林等[9]使用5、10 mmol/L 檸檬酸浸泡芒果，發現10 mmol/L 檸檬酸處理的芒果可使其可溶性固形物含量增加及可滴定酸含量降低的速率減緩，延緩芒果后熟，并抑制果實腐爛的發生。鈣可以調節細胞內各類酶的活性及代謝，在植物體內起第二信使的作用，能延緩果實老化，延長其貯藏期[10]。張禮良等[11]使用15、30 g/L 的氯化鈣浸泡處理藍莓，發現15 g/L 氯化鈣可明顯降低采后藍莓腐爛率和失重率，抑制其硬度、可溶性固形物含量及原果膠含量的下降，降低其呼吸強度以及多酚氧化酶（PPO）、POD 活性。

本研究在單因素試驗的基礎上采用正交試驗法篩選最優復合涂膜保鮮劑質量濃度組合，探究不同濃度殼聚糖、檸檬酸、氯化鈣復合涂膜對青圓椒采后保鮮效果，為青圓椒采后貯藏保鮮提供一種簡單有效的方法和理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

青圓椒：采摘自北京通州，選擇大小均勻、無機械損傷和病害，且大小和成熟度基本一致的果實。

殼聚糖、氯化鈣、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀、碳酸鈣、石英砂、鄰苯二酚、愈創木酚、酚酞、2，6-二氯靛酚、高嶺土、次氯酸鈉，國藥集團化學試劑有限公司；草酸，天津福晨化學試劑廠；檸檬酸，西隴科學股份有限公司；NaOH、HCl、三氯乙酸、甲醇、丙酮，北京化工廠。殼聚糖、檸檬酸、氯化鈣為食品級，其余試劑為分析純。

1.1.2 儀器與設備

FT011 手持硬度計，意大利Fruit Test 公司；TE212-L 型電子分析天平，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；CM-700d 色差儀，日本Konica Minolta 公司；T6 型紫外-可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司；Centrifuge 5180R 型冷凍離心機，艾本德（中國）有限公司；HH-S 數顯恒溫水浴鍋，常州翔天實驗儀器廠；WYT-4 型手持糖量計，泉州中友光學儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 青圓椒處理

將青圓椒用100 mg/L 次氯酸鈉溶液清洗，自然晾干，分別浸泡于不同保鮮液中10 min，晾干后放入7 ℃冰箱貯藏16 d，每4 d 測定1 次指標，重復3 次。以蒸餾水替代保鮮液作為對照（CK）。

1.2.2 單因素試驗設計

選擇殼聚糖、檸檬酸、氯化鈣3 種單一保鮮劑分別對青圓椒進行單因素保鮮試驗。殼聚糖濃度選擇10、15、20 g/L，檸檬酸濃度選擇5、10、15 g/L，氯化鈣濃度選擇10、15、20 g/L。蒸餾水處理做對照。貯藏期間每4 d 測定1 次指標（質量損失率和可溶性固形物（TSS）含量）。

1.2.3 正交試驗設計

選取殼聚糖、檸檬酸、氯化鈣3 種保鮮劑做L9(34)正交試驗，試驗因素及水平參見表1。貯藏至16 d時測定其質量損失率、VC 含量、可滴定酸含量及TSS含量。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels for orthogonal test 單位：g/L

1.2.4 驗證試驗

對正交試驗確定的較優復合涂膜保鮮劑濃度組合進行青圓椒保鮮的驗證試驗。貯藏期間每4 d 測定1 次質量損失率、硬度總可溶性固形物含量、可滴定酸和VC 含量、色差、葉綠素和總酚含量、多酚氧化酶和過氧化物酶活性等品質指標和生理生化指標。

1.2.5 測定項目與方法

1.2.5.1 質量損失率

采用電子天平分別稱量出貯藏前和貯藏后的質量，按公式（1）進行計算。

式中：W 為處理第t 天的質量損失率，%；m0為貯藏前質量，g；mt為貯藏第t 天的質量，g。

1.2.5.2 硬度、TSS、可滴定酸、VC 含量

硬度：使用手持硬度計測定；TSS 含量：采用WYT-4 型手持糖量計測定；可滴定酸含量：采用酸堿滴定法[12]測定，以蘋果酸計；VC 含量：參照GB 5009.86—2016[13]中的2,6-二氯酚靛酚滴定法測定。

1.2.5.3 色差

使用CM-700d 型色差儀對青圓椒貯藏期的顏色變化進行測定，記錄L*值、a*值和b*值。每次測定3組青圓椒，結果取平均值。并按公式（2）計算出各組貯藏前與貯藏后的顏色變化。

1.2.5.4 葉綠素含量

參照張婷婷等[14]的方法進行測定

1.2.5.5 總酚含量

參照曹建康等[15]的方法測定，略作修改。

1.2.5.6 PPO 和POD 活性

PPO 活性：采用鄰苯二酚法[16]進行測定；POD 活性：采用愈創木酚法[17]進行測定。

1.2.6 數據處理

采用SPSS 16.0 軟件進行數據處理；采用ANOVA鄧肯氏多重差異法進行顯著性分析；采用Origin Pro 8.5軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果與分析

果實由于呼吸、蒸騰等作用導致水分減少而呈現萎蔫狀態，質量損失率則是反映果實品質的重要指標之一[18]。TSS 主要指能溶于水的糖和其他溶于水的物質，可影響果實品質和風味[19]。

本研究以貯藏第16 天青圓椒質量損失率和TSS含量為參察指標，評價殼聚糖復合涂膜保鮮劑的3 個組分（殼聚糖、檸檬酸、氯化鈣）單一添加量對青圓椒貯藏品質的影響。

2.1.1 殼聚糖處理對青圓椒質量損失率和TSS 含量的影響

由圖1 可知，與對照組相比，殼聚糖處理可以降低青圓椒質量損失率，提高TSS 含量。隨殼聚糖濃度的增加，質量損失率增加，但均比對照組低，且差異均具顯著性（P＜0.05）。殼聚糖濃度為10 g/L 時，青圓椒質量損失率最低（7.641%），TSS 含量最高（3.43%）。

圖1 殼聚糖處理對青圓椒質量損失率和TSS 含量的影響Fig.1 The effect of chitosan treatment on the mass loss rate and TSS content of bell pepper

2.1.2 檸檬酸處理對青圓椒質量損失率和TSS 含量的影響

由圖2 可知，與對照組相比，檸檬酸處理可以降低青圓椒質量損失率，提高TSS 含量，隨檸檬酸添加量增加，質量損失率逐漸降低，TSS 含量增加。檸檬酸濃度為15 g/L 時，青圓椒質量損失率最低，為7.656%，TSS 含量最高，為3.387%。

圖2 檸檬酸處理對青圓椒質量損失率和TSS 含量的影響Fig.2 The effect of citric acid treatment on the mass loss rate and TSS content of bell pepper

2.1.3 氯化鈣處理對青圓椒質量損失率和TSS 含量的影響

由圖3 可知，與對照組相比，氯化鈣處理可以降低青圓椒質量損失率，提高TSS 含量。氯化鈣濃度為20 g/L 時，質量損失率最低，為7.535%，TSS 含量最高，為3.53%。

圖3 氯化鈣處理對青圓椒質量損失率和TSS 含量的影響Fig.3 The effect of calcium chloride treatment on the mass loss rate and TSS content of bell pepper

2.2 正交試驗結果

由表2 可知，殼聚糖（A）、檸檬酸（B）和氯化鈣（C）均可影響貯藏期間青圓椒的質量損失率、VC、可滴定酸和TSS 含量。其中氯化鈣是影響質量損失率、可滴定酸含量、TSS 含量的最主要因素，這可能是因為鈣離子能夠與果膠酸殘基相結合，維持細胞壁結構穩定，減少水分流失[20]，檸檬酸是影響VC 含量的最主要因素。綜合4 個指標，通過平均值分析，得出A1B3C2為較優組合，即殼聚糖濃度10 g/L，檸檬酸濃度15 g/L，氯化鈣濃度15 g/L。

表2 殼聚糖復合涂膜保鮮劑配方優化正交試驗結果Table 2 Orthogonal test results for formula optimization of chitosan composite coating preservative

2.3 驗證試驗結果

2.3.1 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒質量損失率的影響

由圖4 可知，貯藏期間，青圓椒的質量損失率隨貯藏時間的延長而增加。與對照組相比，處理組的質量損失率一直處于較低狀態，二者差異顯著（P＜0.05）。貯藏至第16 天時，對照組質量損失率為7.560%，處理組為3.281%。說明較優組合的殼聚糖復合保鮮涂膜劑可以降低青圓椒貯藏期內的質量損失。

圖4 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒質量損失率的影響Fig.4 The effects of chitosan composite coating preservative on mass loss rate of bell pepper

2.3.2 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒硬度的影響

鈣離子對維持細胞壁的結構有重要作用，可以減輕果實軟化的程度。由圖5 可知，青圓椒的硬度隨貯藏時間延長呈現下降趨勢。貯藏期間，處理組青圓椒硬度下降較對照組緩慢，貯藏至第16 天時，處理組硬度為31.42 N，對照組為28.17 N。

圖5 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒硬度的影響Fig.5 The effects of chitosan composite coating preservative on hardness of bell pepper

2.3.3 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒TSS 含量的影響

由圖6 可知，貯藏期間，青圓椒的TSS 含量隨貯藏時間的延長呈先上升后下降的趨勢。貯藏8~16 d，處理組TSS 含量高于對照組，二者差異顯著（P＜0.05），可能是涂膜處理在貯藏后期保鮮效果明顯，可延緩青圓椒TSS 營養物質的消耗。

圖6 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒TSS 含量的影響Fig.6 The effect of chitosan composite coating preservative on TSS content of bell pepper

2.3.4 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒可滴定酸含量的影響

由圖7 可知，貯藏期間，青圓椒的可滴定酸含量隨貯藏時間的延長呈上升—下降—上升的趨勢。上升可能因為貯藏期間青圓椒不斷失水而造成，下降可能因為青圓椒通過消耗可滴定酸來維持自身新陳代謝[21]而致。在貯藏至第4 天時，兩組可滴定酸含量達到峰值，處理組和對照組分別為0.264%和0.240%。貯藏期間，處理組可滴定酸含量始終大于對照組，0~8 d 時差異不顯著，12~16 d 時差異顯著（P＜0.05）。說明殼聚糖復合保鮮涂膜劑涂膜處理對青圓椒起到了一定保鮮作用，且在貯藏后期效果明顯。

圖7 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒可滴定酸含量的影響Fig.7 The effect of chitosan composite coating preservative on titratable acid content of bell pepper

2.3.5 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒VC 含量的影響

由圖8 可知，貯藏期間，青圓椒的VC 含量隨貯藏時間的延長而減少，這與畢文慧等[22]的研究結果一致。與對照組相比，處理組青圓椒的VC 含量一直維持在較高水平，與對照組差異顯著（P＜0.05）。貯藏至第16 天時，對照組VC 含量為20.44 mg/100 g，處理組為66.6 mg/100 g。

圖8 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒VC 含量的影響Fig.8 The effect of chitosan composite coating preservative on VC content of bell pepper

2.3.6 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒色差的影響

顏色變化是評價果蔬感官品質的重要指標。以色差△E 表示青圓椒貯藏期的顏色變化，△E 值越大說明青圓椒顏色變化越大[23]。由圖9 可知，貯藏期間，處理組的△E 值低于對照組，即處理組青圓椒顏色變化較對照組小。貯藏至第12 天時，處理組色差峰值為8.116。貯藏12~16 d，二者差異顯著（P＜0.05）。說明在貯藏后期，處理組可以明顯減少青圓椒的顏色變化，這可能是因為檸檬酸可以作為絡合劑，降低酚酶活性[24]，從而抑制了青圓椒顏色變化。

圖9 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒色差的影響Fig.9 The effect of chitosan composite coating preservative on color difference of bell pepper

2.3.7 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒葉綠素含量的影響

由圖10 可知，貯藏期間，青圓椒中葉綠素含量整體上隨貯藏時間的延長而降低。貯藏4~8 d，葉綠素含量出現增加，可能是因為葉綠素蛋白復合物降解，導致葉綠素含量增加[25]。貯藏8~12 d，處理組的葉綠素含量與對照組相比下降緩慢。貯藏期結束后，對照組和處理組的葉綠素含量分別下降了0.067 mg/g和0.034 mg/g。

圖10 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒葉綠素含量的影響Fig.10 The effect of chitosan composite coating preservative on chlorophyll content of bell pepper

2.3.8 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒總酚含量的影響

總酚是果蔬中重要的抗氧化物質，與抗氧化活性密切相關[26]。由圖11 可知，貯藏期間，青圓椒總酚含量隨貯藏時間的延長呈先上升后下降的趨勢。上升可能是因為青圓椒中結合態的總酚分解為游離態，從而導致青圓椒中游離態總酚含量升高[27]。貯藏期間，處理組總酚含量始終高于對照組，貯藏12~16 d，二者差異顯著（P＜0.05）。貯藏第16 天處理組總酚含量比對照組高23.3%。

圖11 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒總酚含量的影響Fig.11 The effect of chitosan composite coating preservative on total phenol content of bell pepper

2.3.9 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒PPO 活性的影響

果蔬中出現的組織褐變與PPO 活性密切相關[28]。由圖12 可知，貯藏期間，與對照組相比，處理組的PPO 活性較低，可能是因為涂膜處理可以減少青圓椒與空氣的接觸。貯藏4~8 d，處理組的PPO 活性低于對照組，二者差異顯著（P＜0.05）。貯藏至第8 天時，兩組PPO 活性均達到峰值，對照組和處理組PPO 活性分別為0.087 U/g 和0.073 U/g。貯藏后期（12~16 d），處理組的PPO 活性與對照組之間差異不顯著。貯藏結束時（16 d），對照組、處理組的PPO 活性分別為0.062、0.057 U/g。

圖12 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒PPO 活性的影響Fig.12 The effect of chitosan composite coating preservative on PPO activity of bell pepper

2.3.10 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒POD 活性的影響

POD 是植物體內普遍存在的一種酶，其活性在植物的生長過程中不斷變化，與植物衰老密切相關。由圖12 可知，貯藏期間，POD 活性呈先上升后下降的趨勢，這與劉婧等[29]的研究結果相似，處理組維持了較高的酶活性。貯藏8~16 d，處理組的POD 活性轉為下降，貯藏至第16 天時，酶活性為0.204 U/g，與對照組（0.173 U/g）相比，差異顯著（P＜0.05）。

圖13 殼聚糖復合涂膜保鮮劑對青圓椒POD 活性的影響Fig.13 The effect of chitosan composite coating preservative on POD activity of bell pepper

3 結論

本研究利用殼聚糖、氯化鈣、檸檬酸制備復合涂膜保鮮劑對青圓椒進行涂膜保鮮試驗，篩選出較優的殼聚糖復合涂膜保鮮劑質量濃度組合，并進行驗證。結果表明，10 g/L 殼聚糖、15 g/L 檸檬酸、15 g/L氯化鈣為較優質量濃度組合，該處理可以減少貯藏期間青圓椒的質量損失，延緩TSS、可滴定酸、VC 等營養物質的消耗，減緩葉綠素含量的下降速度，抑制酚類物質的減少，維持較高的抗氧化活性，較好地保持貯藏期間青圓椒的品質，在貯藏后期效果更為明顯。