山葵精油-β-環糊精包合物對草莓保鮮作用的影響

杜喜玲

鶴壁職業技術學院（鶴壁 458030）

草莓是薔薇科草莓屬多年生草本植物，其果實鮮紅美艷，柔軟多汁，富含氨基酸、檸檬酸、維生素C、果糖以及鈣、鐵、磷等多種營養物質，且營養物質易被人體消化吸收，是老少皆宜的食品[1]。常溫下，由于草莓沒有果皮對其果肉的保護，極易受到機械損傷和微生物感染而導致腐爛變質，一般采后1～2 d即失去光澤，變色變味甚至軟化腐爛，失去商品價值[2]。草莓的收獲時間比較集中，貨架期相對比較短，收獲期量大時銷售困難，這極大地限制了草莓的種植和產業化發展[3]。因此，草莓的貯藏保鮮一直是科學研究的熱點和難點。目前，草莓保鮮的方法主要有氣調包裝、低溫冷藏、熱處理、化學保鮮劑和紫外輻射等[4]。這些方法能在一定程度上緩解草莓的衰老腐敗，延長草莓的保質期，但是這些方法操作復雜、成本高、有時還產生化學劑殘留問題，影響人體的身體健康，不利于草莓保鮮的推廣與應用。因此，綠色環保經濟實惠的草莓保鮮劑成為研究的熱點。

山葵精油是從山葵（wasabi）等十字花科植物中提取出來的一類具有辛辣風味的物質，主要是以烯丙基異硫氰酸酯為主的異硫氰酸酯類化合物（isothiocyanates，簡稱ITCs）。ITCs具有殺菌、抗氧化、抗癌等作用，對于水果易感染的灰霉菌、青霉等都有非常好的抗菌活性[5]。研究表明，0.005～0.010 mL/L芥末精油空間熏蒸處理，能明顯抑制芒果炭疽病菌和蒂腐病菌在芒果果實上的生長，且在空間濃度0.05 mL/L以下芥末精油熏蒸24 h，芒果常溫貯藏12 d對其食用品質沒有明顯的影響[6]。異硫氰酸酯類化合物不僅可以在許多食品中作為保鮮劑，而且對人較為安全，可以在人體內消化降解，相對于傳統的化學保鮮劑，其對環境污染更小，更為綠色環保[7]。山葵精油對果蔬采后病原菌呈現良好的抑菌作用，但其在應用中還存在很多問題，如揮發性強，儲存與利用不方便，在中性溶液中易與水反應被分解，且分解速度與溫度有關[8]，有很多消費者不能接受的強烈的刺鼻氣味。

環糊精是一類環狀低聚糖，具有內疏水、外親水的結構空腔，在體內無蓄積作用，使用安全無毒，生產成本低，在水溶液中能與多種疏水化合物結合形成主/客體或超分子包合物。β-環糊精在日本和美國已經批準應用于醫藥和食品工業中[9-10]。文獻資料報道，各種精油經環糊精包合后，增加了其有效成分的穩定性、抗微生物活性、抗氧化活性[10]。研究采用β-環糊精對山葵精油進行微膠囊包合研究，然后研究山葵精油-β-環糊精包合物微膠囊對新鮮草莓保鮮影響，進而研究其對草莓貯藏品質和生理變化的影響，以期為草莓果實的貯藏保鮮提供理論基礎和技術指導，促進綠色保鮮劑的開發與應用，促進草莓種植與產業化生產。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗材料

山葵（購買于貴州）；β-環糊精（β-CD），購買于上海源葉生物有限公司；草莓，購買于草莓農場。

1.1.2 儀器與設備

同時蒸餾萃取裝置；HH-4型電子恒溫水浴鍋（金壇市富華儀器有限公司）；DHG-9245A型電熱恒溫鼓風干燥箱（上海一恒科技有限公司）；A-88組織搗碎勻漿機（江蘇省金壇市醫療儀器廠）；BT124S型電子分析天平（北京賽多利斯儀器系統有限公司）；真空旋轉蒸發儀（上海申勝生物技術有限公司）；GY-3水果硬度計（浙江托普儀器有限公司）；2WAJ阿貝折射儀（上海精密儀器有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 山葵精油的提取

山葵精油的提取參考杜喜玲[11]研究方法。

1.2.2 微膠囊山葵精油的制備

采用沉淀法來制備山葵精油-β-環糊精微膠囊。具體方法如下：按照山葵精油與β-環糊精的比例1∶6（mL/g），用60 mL去離子水溶解β-環糊精，然后把山葵精油逐滴加入到β-CD水溶液中，在50 ℃溫度下包合1.5 h時間后取出，待溶液冷至室溫后將其放在5℃冰箱中靜置24 h，真空抽濾后于50 ℃干燥箱中干燥至恒重，得到微膠囊產物。

1.2.3 樣品處理

將草莓果實隨機分成2組，分別進行以下處理。對照組（CK）：直接裝入果蔬盒，每盒隨機裝入10顆果實。

山葵精油微膠囊處理組：每個果蔬盒隨機裝入10顆果實，并放入雙層紗布包裹0.01 g山葵精油微膠囊。

所有果蔬盒在室溫25 ℃上下貯藏，每隔24 h取樣觀察草莓的表現狀況并對其相關性保鮮指標進行測試。

1.2.4 保鮮指標測試方法

測定指標包括好果率、失重率、果實硬度、可溶性固形物含量、VC含量、可滴定酸、細胞膜透性。好果率參考Zhang等[12]的研究方法；失重率、VC含量、可滴定酸參考宋煌旺等[1]的研究方法；果實硬度、可溶性固形物含量參考李奕星等[13]的研究方法；細胞膜透性參考Chen等[14]的研究方法。

1.2.5 數據處理

以上指標測定均重復3次，使用SPSS 19.0統計軟件進行數據處理，顯著性檢驗采用ANOVA程序中的Duncan法，p＜0.05即顯著性差異。

2 結果與分析

2.1 山葵精油微膠囊對貯藏中草莓失重率的影響

草莓果皮比較薄，果肉容易破損從而水分流失，導致草莓組織軟化和受損。從圖1可以看出，草莓不經山葵精油微膠囊處理失重率隨著貯藏時間的延長失重比較明星，上升速度較快，在貯藏時間第6天時失重率達到23.22%，而經過山葵精油微膠囊處理后的草莓的失重率僅為11.26%，遠遠低于對照組中草莓的失重率。由此可見，山葵精油微膠囊處理后的草莓可以降低草莓的失重率，這與宋煌旺等[1]的研究結論一致。

圖1 山葵精油微膠囊處理對草莓失重率的影響

2.2 山葵精油微膠囊對貯藏中草莓好果率的影響

草莓的腐爛程度影響食用價值與商品價值，草莓貯藏過程中好果率的大小對草莓有著至關重要的作用。從圖2可以看出，貯藏第3天對照組與山葵精油微膠囊處理組好果率都下降，但差異不顯著（p＞0.05），但是隨著儲存時間的延長，草莓的好果率逐漸減少。在貯藏第4天時，對照組草莓的好果率45.6%，而山葵精油微膠囊處理組的草莓好果率是75.3%，顯著高于對照組（p＜0.05），而后隨著貯藏時間的延長，對照組的草莓好果率下降迅速，在第6天時，幾乎找不到草莓好果了，而山葵精油微膠囊處理后的草莓好果率達到15.5%，明顯高于對照組，可能是山葵精油對微生物的生長繁殖有一定的抑菌作用，可以起到防腐保鮮的作用，這與林麗欽[5]研究山葵精油有殺蟲抑菌作用一致。

圖2 山葵精油微膠囊處理對草莓好果率的影響

2.3 山葵精油微膠囊對貯藏中草莓果實硬度的影響

草莓在成熟過程中組織變軟，硬度下降，所以硬度是草莓一個非常重要的品質參數。從圖3可以看出，隨著貯藏時間的延長，草莓的硬度呈下降趨勢。在貯藏第3天，對照組草莓的硬度是1.56，而山葵精油微膠囊處理后草莓的硬度是3.0，差異顯著（p＜0.05），在貯藏第6天時，對照組草莓的硬度僅為0.08，而山葵精油微膠囊處理草莓硬度是0.95，明顯高于對照組，這與祝美云等[15]研究結果一致。可能的原因是山葵精油中的異硫氰酸酯等物質具有抑菌殺蟲作用，降低了微生物對草莓的影響，抑制了草莓水分流失和真菌感染，延緩了草莓硬度下降。

圖3 山葵精油微膠囊處理對草莓硬度的影響

2.4 山葵精油微膠囊對貯藏中草莓可溶性固形物含量的影響

草莓中的可溶性固形物含量主要指的是草莓中的可溶性糖分含量，是草莓質量高低的一個重要指標。從圖4可以看出，隨著貯藏時間的延長，兩組中草莓的可溶性固形物含量都有一定程度的下降，差異不顯著（p＞0.05），但是隨著貯藏時間的延長，在第6天時，對照組中草莓的可溶性固形物含量僅為0.46%，而山葵精油微膠囊處理的草莓中可溶性固形物含量是2.21%，兩者差異顯著（p＜0.05）。可能原因是草莓的自呼吸和微生物繁殖都會消耗一定的能量，使草莓中的糖分含量下降，草莓中的固形物含量下降，而山葵精油微膠囊處理后的草莓由于山葵精油的抑菌作用導致真菌微生物的繁殖受到一定的抑制，從而導致草莓中的可溶性固形物含量降低減少，提高了草莓中糖分含量，進而提高了草莓中可溶性固形物的含量。

圖4 山葵精油微膠囊處理對草莓可溶性固形物的影響

2.5 山葵精油微膠囊對貯藏中維生素C的影響

草莓中VC含量比較高，VC是草莓重要的營養成分之一，在貯存過程中，隨著貯藏時間的延長，VC也容易氧化而損失。從圖5可以看出，隨著貯藏時間的延長，草莓中VC呈現下降趨勢，對照組草莓比山葵精油微膠囊處理后的草莓中VC含量下降快，在貯藏第7天時對照組中草莓的VC含量由81.2%下降到11.25%，山葵精油微膠囊處理后的草莓VC含量下降到38.77%，兩組差異顯著（p＜0.05）。這可能是山葵精油能延緩草莓VC含量的下降，這與宋煌旺[1]研究辣根素涂膜能延緩草莓中VC含量的下降相一致。

圖5 山葵精油微膠囊處理對草莓VC含量的影響

2.6 山葵精油微膠囊對貯藏中可滴定酸的影響

草莓果實中的可滴定酸主要是檸檬酸和蘋果酸等有機酸，其含量對草莓的貯藏性、加工性質等都具有重要的作用[16]。從圖6可以看出，隨著貯藏時間的延長，草莓中的可滴定酸含量都在下降。在貯藏第7天時，對照組中可滴定酸含由0.75%下降到0.15%，而山葵精油微膠囊處理后的草莓可滴定酸含量下降到0.32%，兩組差異顯著（p＜0.05）。可能原因是在貯藏過程中，隨著時間的延長，草莓自呼吸會使有機酸分解代謝，但是經過山葵精油微膠囊處理后，草莓的呼吸作用和微生物繁殖代謝受到抑制，有機酸的消耗降低，草莓的可滴定酸含量下降延緩。

2.7 山葵精油微膠囊對貯藏中還原糖的影響

葡萄糖、果糖、麥芽糖等還原糖對草莓的品質具有重要的作用，其含量直接影響著草莓的甜度，是草莓保鮮品質中重要的指標。從圖7可以看出，隨著貯藏時間的延長，兩組草莓中的還原糖都有下降，但是對照組中還原糖含量的下降速度遠遠高于山葵精油微膠囊處理后的草莓。在貯藏第7天，對照組中草莓還原糖含量由8.5%下降到0.98%，而山葵精油微膠囊處理后的草莓還原糖含量是4.95%，兩組存在顯著差異（p＜0.05）。由于草莓的呼吸作用和微生物的繁殖代謝作用會消耗掉一部分還原糖，隨著貯藏時間的延長，草莓中的還原糖含量消耗較大，而山葵精油微膠囊處理后的草莓可以有效延緩草莓的呼吸作用和微生物的分解代謝作用，減緩草莓中還原糖的分解與消耗，提高草莓中還原糖含量。

圖7 山葵精油微膠囊處理對草莓還原糖含量的影響

2.8 山葵精油微膠囊對貯藏中草莓細胞膜相對滲透性的影響

草莓的組織細胞膜受損后，細胞內的電解質物質外滲會導致草莓電導率的提高，從而顯示相對滲透率提高。從圖8可以看出，對照組草莓的相對滲透率隨著貯藏時間的延長而不斷提高，而山葵精油微膠囊處理后的草莓相對滲透率也隨著貯藏時間的延長在提高，但是低于對照組。在貯藏第7天時對照組的草莓相對滲透率由開始的60.5%達到71.9%，而山葵精油微膠囊處理后的草莓相對滲透率是62.5%，遠遠低于對照組。主要原因是山葵精油微膠囊處理后可以抑制草莓中的微生物繁殖代謝和草莓的呼吸作用，在一定程度上保持了草莓細胞膜的完整性，降低細胞內電解質的外滲作用，降低了草莓的電導率，從而降低了草莓的相對滲透率，降低了草莓細胞膜透性，提高了草莓品質。

圖8 山葵精油微膠囊處理對草莓細胞膜相對滲透性的影響

3結論

試驗采用山葵精油微膠囊處理草莓與不經任何處理的草莓在室溫下貯藏保存，考察了失重率、好果率、硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸、還原糖、VC含量、細胞膜透性等保鮮指標。結果顯示，不經過任何處理的草莓在室溫下貯藏7 d后，隨著貯藏時間的延長，草莓的失重率和細胞膜相對滲透性呈現上升趨勢，而草莓的好果率、硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸、還原糖、VC含量隨著貯藏時間的延長呈現下降趨勢。而經過山葵精油微膠囊處理的草莓與對照組相比，草莓的各項保鮮指標變化較小，主要原因是山葵精油微膠囊處理草莓后，延緩了草莓的呼吸作用和微生物繁殖代謝作用，從而極大地提高了草莓的保鮮指標，有利于草莓品質的改善與提高，促進了草莓的營養價值與商品價值，有利于草莓的銷售與發展。