丁香精油-殼聚糖復合保鮮劑的青椒保鮮工藝優化

楊蕊，周嘉文，沈海陽，宋淼，毛玉青，袁華偉，張繼紅，李莉,

（1.宜賓學院 質量管理與檢驗檢測學部，四川宜賓 644000；2.四川省油樟工程技術研究中心，四川宜賓 644000）

青椒作為千家萬戶餐桌上常見的蔬菜，富含多種人體所需營養物質，抗壞血酸(Vc)含量極高，有著蔬菜Vc 之王的美譽[1]．青椒的生長季節性強，通常在夏季進行采摘．但新鮮采摘后的青椒含水量較高，高溫高濕的儲存環境加上自身呼吸及微生物等的作用，容易失水萎蔫、衰老轉紅、腐爛變質．因此如何對青椒采取必要的保鮮措施，提升其貯藏品質，延長其貯藏期和貨架期成為研究熱點．

目前對青椒有物理保鮮、化學保鮮、生物保鮮等保鮮技術，其中物理保鮮操作簡便，但成本過高；化學保鮮效果顯著，但易殘留；生物保鮮技術具有安全、無污染等優點，尤其是植物源防腐劑被認為可逐步替代化學保鮮劑，得到了廣泛研究和利用[2-4]．殼聚糖是甲殼素經脫乙酰基制得的綠色天然高分子材料，具有生物可降解、無毒無害、可食用等特點，且在果實體外具有一定的抗菌活性[5-7]，被廣泛用于果蔬的涂膜保鮮．但作為食品涂膜保鮮劑單獨使用時存在膜的機械強度較弱、抑菌效果可能不佳等問題[8]．植物精油作為新型的生物保鮮劑，具有良好的殺菌性和廣譜抑菌性，且毒性極小，不污染環境，可保持果蔬良好感官性狀[9-10]，但具有易揮發、不穩定的特點，因此常與殼聚糖等成膜劑復合使用以達到加強保鮮效果的目的．張軼斌等[11]研究發現體積分數為0.1%的姜精油殼聚糖復合保鮮劑能降低甜椒的失重率，減少Vc 和葉綠素的損失，抑制細菌生長繁殖等，且比單一使用姜精油保鮮或殼聚糖保鮮效果更佳；李遠頌等[12]也研究發現茶樹精油結合殼聚糖的復配保鮮劑對圣女果的保鮮效果優于殼聚糖，0.049%茶樹精油+1%羧化殼聚糖+1.5%無水乙醇+0.5%吐溫-80能有效降低果實的腐爛率，減少果實中營養物質的轉化和消耗，延長保質期．因此，利用殼聚糖優異的成膜性和精油優異的抗菌性制備復合保鮮劑，可提高保鮮效果，且精油的疏水性還可以提高復合劑抗菌膜的防水性能．

研究報道丁香精油對食品中常見致病菌具有廣譜抗菌作用[13]．課題組在前期通過對多種常用香辛料精油開展青椒保鮮研究，發現丁香精油的保鮮效果最佳．本研究擬通過單因素實驗和正交實驗優化丁香精油-殼聚糖復合保鮮劑最佳組合，并通過感官評價和理化指標考察最佳復合保鮮劑對青椒的保鮮效果，以期為青椒采摘后的貯藏提供理論基礎和實踐指導．

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮青椒（選自綠源超市，大小、形狀、顏色、硬度、成熟度均勻，無機械損傷和無蟲害的小條椒），丁香精油（江西吉安華新天然植物精油有限公司），殼聚糖（上海展云化工有限公司）．

電子分析天平（AL204，梅特勒-托利多儀器有限公司），冷凍離心機（GTR21-1，四川蜀科儀器有限公司），全自動折光儀（SGW-731，上海儀電物理光學有限公司），阿貝折射儀（SGW-731，上海物光儀器有限公司），紫外/可見分光光度計（UV-1800PC，上海美欣儀器有限公司）．

1.2 實驗方法

（1）復合保鮮劑的制備

參考張軼斌等[11]的方法，稱取10 g 殼聚糖粉末溶解在1 000 mL 體積分數為0.5%的乙酸水溶液和7.5 g 甘油混合液中，攪拌至混合均勻，得到體積分數為1%的殼聚糖溶液．在1 000 mL 殼聚糖溶液加入適量的丁香精油，并加入0.5%的吐溫-80 攪拌至完全混合，制成不同精油濃度的復合保鮮劑．

（2）單因素實驗

①不同濃度丁香精油對青椒保鮮效果的影響．分別量取2、3、4、5、6 mL 丁香精油，加入5 mL 吐溫-80 與1 000 mL 1%濃度的殼聚糖溶液混合，制成0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%濃度的丁香精油-殼聚糖復合保鮮劑．青椒在保鮮劑中浸泡2 min 后，晾干，各組取適量進行感官得分和失重率的測定，其余裝入PE 保鮮袋中敞口放置，（25±1）℃、相對濕度80%貯藏，在第8 d（前期精油篩選試驗發現不同處理組之間的失重率和感官品質從8 d開始差異較大，故選取第8 d的測定結果作為評價依據）時再次測定上述指標，計算綜合得分，考察不同濃度精油對青椒的保鮮效果．以不添加丁香精油的殼聚糖保鮮劑處理的青椒作為對照組，不做任何處理的青椒作為空白組．

②不同濃度殼聚糖對青椒保鮮效果的影響．量取4 mL 丁香精油和5 mL 吐溫-80，分別與1 000 mL0.5%、0.75%、0.1%、1.25%、1.5%濃度的殼聚糖溶液混合，制備成不同殼聚糖濃度的丁香精油-殼聚糖復合保鮮劑，同時設置不添加殼聚糖的丁香精油處理青椒的對照組和不做任何處理的青椒空白組，同單因素實驗①操作，考察不同濃度殼聚糖對青椒的保鮮效果．

③不同浸泡時間對青椒保鮮效果的影響．量取4 mL丁香精油和5 mL吐溫-80，分別與1 000 mL1%濃度的殼聚糖溶液混合，將青椒放置于混合液中分別浸泡1、2、3、4、5 min，同單因素實驗①操作，考察不同浸泡時間對青椒的保鮮效果．

（3）正交試驗

在單因素試驗的基礎上，選定精油濃度(A)、殼聚糖濃度(B)、浸泡時間(C) 3 個因素，進行L9(33)正交試驗，以綜合得分為判定指標，確定丁香精油-殼聚糖復合保鮮劑的最優組合．正交因素表見表1．

表1 正交因素水平表

（4）丁香精油-殼聚糖復合保鮮劑對青椒保鮮的應用

用正交實驗所得最優組合的復合保鮮劑（SY）浸泡涂膜處理青椒，不做任何處理的作為對照組（CK），通過感官評價和測定失重率、溶性固形物含量、葉綠素含量、抗壞血酸（Vc）含量、多酚氧化酶（PPO）活性、可滴定酸含量7 個理化指標的變化，探究復合保鮮劑對青椒的保鮮效果．

（5）指標與測定方法

①感官品質評價．評價標準參考畢文慧等[14]方法，由具有食品專業背景的人組成評價小組，獨立評分，最后結果取平均值，評分標準見表2．

表2 青椒感官品質評價標準

②青椒理化指標的測定．失重率參考李遠頌等[12]的方法進行測定，計算公式為：（第1 d 青椒質量-第nd 青椒質量）/第1 d 青椒質量×100%．葉綠素用無水乙醇進行提取，參考曹建康等[15]的方法進行含量測定．Vc含量參照GB5009.86-2016《食品安全國家標準 食品中抗壞血酸的測定》[16]中2.6-二氯靛酚法進行測定．多酚氧化酶、可滴定酸含量參考曹建康等[15]的方法進行測定．可溶性固形物利用阿貝折射儀直接測定，結果表示為百分比．每組3 個平行實驗，結果取平均值．

③綜合得分計算．利用第1 d和第8 d的失重率和感官得分結果計算變化率，設感官評分變化率、失重變化率占比分別為0.6、0.4，參考鐘芳潔等[17]的綜合評價方法：

其中M1和M2分別表示第1 d 和第8 d 青椒的質量，S1和S2分別表示第1 d和第8 d青椒的感官得分．

1.3 數據處理

采用Excel 2019 和Origin 2021 進行數據處理，SPSS21 進行顯著性水平分析（單因素方差分析、SN-K法，p＜0.05表示差異顯著）．

2 結果與分析

2.1 復合保鮮劑的優化

（1）不同濃度丁香精油對青椒失重率和感官品質的影響．采摘后的青椒在貯藏期間仍具有生理活性，會消耗水分和營養物質，從而造成青椒質量的損失和感官品質的變化．由表3 可知，用不同濃度的丁香精油-殼聚糖復合保鮮劑處理青椒，第8 d 時，隨著丁香精油濃度的增加，青椒失重率先升高最后趨于平穩，其中丁香精油濃度為0.2%時，青椒的失重率最低．可能是由于隨著丁香精油濃度的增加，青椒表面形成的膜逐漸變厚，青椒呼吸強度增加，加速了失重．整體而言，不同濃度丁香精油復合保鮮劑處理后的青椒失重率顯著低于對照組與空白組（p＜0.05），說明丁香精油-殼聚糖復合保鮮劑能有效減少青椒水分的蒸騰．而復合保鮮劑處理后的青椒感官得分隨著精油濃度的增加先增后降，其中精油濃度為0.2%～0.5%時，青椒感官得分顯著高于對照組與空白組（p＜0.05），表明在該濃度范圍下的丁香精油-殼聚糖復合保鮮劑能較好地保持青椒的感官品質．

表3 丁香精油濃度對青椒失重率和感官品質的影響

通過失重率和感官得分變化率計算的綜合得分隨著精油濃度的增加呈現先增加后下降的趨勢，0.2%～0.5%濃度下的綜合得分顯著高于對照組與空白組（p＜0.05）．表明丁香精油-殼聚糖復合保鮮劑對青椒的保鮮效果具有精油濃度依賴性．綜合分析0.3%精油效果最好．

（2）不同濃度殼聚糖對青椒失重率和感官品質的影響．用不同濃度殼聚糖與丁香精油復配處理青椒，由表4 可知，第8 d 時，青椒失重率隨著殼聚糖濃度的升高呈現先降低后升高的趨勢，當殼聚糖濃度為0.75%時，失重率最低．整體而言，經丁香精油-殼聚糖復合保鮮劑處理后的青椒失重率顯著低于對照組和空白組（p＜0.05）．感官得分隨著殼聚糖濃度的升高呈現先升后降的趨勢，當殼聚糖濃度為1%時，感官得分最高．可能是由于殼聚糖濃度過高，在青椒外表形成的膜過厚，會堵塞青椒表面氣孔，影響呼吸，破壞生理代謝[18]．范春麗等[19]研究不同殼聚糖濃度對山楂貯藏保鮮效果的影響，發現不同濃度殼聚糖溶液處理的山楂果實硬度、失重率、腐爛率及內容物含量均存在一定差異，與本研究結果基本一致．

表4 殼聚糖濃度對青椒失重率和感官品質的影響

綜合得分隨著殼聚糖濃度的升高先升后降，0.5%～1%濃度的綜合得分顯著高于對照組和空白組（p＜0.05），表明0.5%～1%濃度的殼聚糖與丁香精油復配具有良好的青椒保鮮效果，綜合分析0.75%殼聚糖效果最好．

（3）不同浸泡時間對青椒失重率和感官品質的影響．保鮮液浸泡青椒的時間不同，青椒的失重等理化指標也會有所差異[20]，用丁香精油-殼聚糖復合保鮮劑浸泡青椒，如表5 所示，隨著浸泡時間的延長，青椒失重率逐漸上升，說明浸泡時間過長會影響青椒的保鮮效果．這可能是因為浸泡時間過長，果實吸水過多易破壞青椒組織結構和內環境的協調運作，導致青椒失水嚴重．但所有浸泡組的失重率均低于空白組．而青椒感官得分隨著浸泡時間的增加呈現先增后降的趨勢，2 min 時感官得分最高，且所有浸泡組的感官得分均顯著高于空白組（p＜0.05）．

表5 浸泡時間對青椒失重率和感官品質的影響

綜合得分隨著浸泡時間的增加先升后降，浸泡2 min時的綜合得分最高，且所有浸泡組的綜合得分顯著高于空白組（p＜0.05）．這表明丁香精油-殼聚糖復合保鮮劑對青椒具有良好的保鮮效果，浸泡時間不同保鮮效果存在一定差異，浸泡2 min 時效果最好．

（4）正交試驗．由表6 可知，在貯藏過程中，三個因素對青椒保鮮效果影響的主次順序為：精油濃度（A）＞殼聚糖濃度（B）＞浸泡時間（C）．通過極差分析可知A3B3C1為復合保鮮劑的最優組合，即精油濃度為0.25%、殼聚糖濃度為1%、浸泡時間為2.5 min，該組合經驗證后平均綜合得分為88.66±0.82，大于正交試驗各組綜合得分，說明該結果可靠，因此確定丁香精油-殼聚糖復合保鮮劑最優組合為精油濃度0.25%、殼聚糖濃度1%、浸泡時間2.5 min．

表6 正交試驗設計與結果

2.2 最優組復合保鮮劑對青椒保鮮效果的影響

（1）復合保鮮劑對青椒感官品質的影響．感官的表觀性是消費者評價果蔬質量的重要因素，在保鮮評價指標中具有重要的經濟意義．感官得分越高，果蔬品質越好．從圖1和圖2可知，在貯藏期間，兩組青椒的感官品質都發生了變化，感官得分隨著貯藏時間的延長而下降．在前4 d內，兩組青椒均飽滿鮮嫩，脆性好，顏色翠綠有光澤，青椒味濃郁，未表現出明顯差異，得分基本相同．第8 d，SY 組與CK組感官得分開始出現差異．CK 組青椒表皮出現皺縮，果實失去脆性變得較軟，無光澤，個別青椒出現變黃輕微腐爛現象．此時SY 組青椒也出現失水皺縮現象，但果實仍然具有一定脆性和光澤，未出現變黃腐爛現象．第12 d 時SY 組的感官得分顯著高于CK 組 (p＜0.05)，此時CK 組青椒由深綠變為淺綠，黃色青椒數量增加，果實稍癟，褐變程度加深．而SY 組青椒果實顏色變化不大，皺縮加重，但仍較為飽滿，無腐爛褐變．可能因為復合保鮮劑形成的薄膜抑制了青椒的呼吸作用，延緩了青椒的衰老，且一定程度上減小了失重率[21]．結果表明，丁香精油-殼聚糖復合保鮮劑能較好地保持青椒的感官品質，延長商品價值期．

圖1 復合保鮮劑對青椒感官品質的影響

圖2 復合保鮮劑對青椒感官得分的影響（同一貯藏時間對應不同小寫字母表示組間差異顯著（p ＜0.05），下同）

（2）復合保鮮劑對青椒失重率的影響．失重率是反映果實采后貯藏期間內容物消耗率的重要指標．由圖3 可知，隨著貯藏時間的延長，青椒失重率逐漸上升，但SY 組的青椒失重率始終低于CK 組，到第12 d 時，SY 組失重率為7.32%，與CK 組9.33%相比下降了21.54%，存在顯著性差異(p＜0.05)．結果表明，該復合保鮮劑能顯著降低青椒貯藏過程中的失重率，對延緩青椒質量損失和營養物質的損耗有明顯效果．

圖3 復合保鮮劑對青椒失重率影響

（3）復合保鮮劑對青椒葉綠素的影響．果蔬的綠色主要來源于葉綠素，葉綠素決定了產品的品質特征[22]．由圖4 可知，隨著貯藏時間的延長，葉綠素含量逐漸下降，但SY 組的下降速度始終顯著低于CK 組(p＜0.05)，到第12 d，SY 組和CK 組的葉綠素含量分別為17.44 mg/100 g 和10.58 mg/100 g，相較于最開始的26.96 mg/100 g 分別下降了35.31%和60.67%，SY 組葉綠素含量明顯高于CK 組，存在顯著性差異(p＜0.05)．實驗表明，該復合保鮮劑能有效減緩青椒葉綠素含量的下降，能更好地保護果實色澤．

圖4 復合保鮮劑對青椒葉綠素含量的影響

（4）復合保鮮劑對青椒抗壞血酸（Vc）含量的影響．Vc 含量是衡量青椒營養成分和品質的重要指標．由圖5 可知，隨著時間的推移，Vc 含量持續下降，但相較于CK 組，保鮮劑能顯著減少青椒貯藏過程中Vc 含量的損失．貯藏初期青椒Vc 含量為70.00 mg/100 g，到貯藏第12 d 時，SY 組Vc 含量為36.96 mg/100g，CK 組為29.68 mg/100 g，相較于貯藏初期分別下降了47.20%和57.6%，可能是因為復合保鮮劑在青椒表面形成的薄膜減少了氧氣交換，從而減少了Vc 的損失，此外殼聚糖具有抗氧化活性，適宜濃度的殼聚糖可延緩青椒Vc 的下降[17]．結果表明，該復合保鮮劑能顯著降低青椒中Vc 的損失，保持良好的品質．

圖5 復合保鮮劑對青椒Vc含量的影響

（5）復合保鮮劑對青椒可滴定酸的影響．青椒主要含蘋果酸、檸檬酸等有機酸，其含量影響著青椒的風味和品質，因此可滴定酸是評判青椒品質優劣的一項重要指標．由圖6 可知，隨著貯藏時間的延長，青椒含酸量呈現先下降后上升的趨勢，與張變玲等[23]的研究結果一致．貯藏初期，由于呼吸作用會不斷消耗有機酸，所以一般情況下可滴定酸含量會出現明顯下降．隨著青椒失重率的增加及其干物質的損耗，可滴定酸含量呈現增加趨勢．整個貯藏期內，SY 組的可滴定酸含量始終高于CK 組(p＜0.05)．結果表明，該復合保鮮劑能將青椒中可滴定酸的含量維持在較高水平，保持青椒良好的風味．

圖6 復合保鮮劑對青椒可滴定酸含量的影響

（6）復合保鮮劑對青椒可溶性固形物含量的影響．可溶性固形物含量的高低可反映果實內部營養品質的好壞與成熟度的變化．青椒采摘后在貯藏過程中無營養供給，為維持自身生理活動需要不斷消耗糖類等大分子營養物質，從而減少可溶性固形物含量，同時由于水分的散失會提高青椒體內汁液濃度，或隨著貯藏天數的延長，淀粉等大分子物質在貯藏過程中慢慢分解為可溶性小分子物質，代謝總量小于分解總量，所以可溶性固形物含量增加[24]．由圖7 可知在貯藏期間隨著青椒失重率的增加，SY 組和CK組可溶性固形物含量呈逐漸上升趨勢．但SY組的可溶性固形物含量始終大于CK 組，第8d 后存在顯著性差異(p＜0.05)，說明該復合保鮮劑可延緩青椒可溶性固形物的消耗，原因可能是青椒表面形成的薄膜實現了高CO2低O2的環境，降低了青椒的呼吸速率，從而減少可溶性糖類物質的流失[14]，使青椒保持較高的可溶性固形物含量，維持原有的口感和風味．

圖7 復合保鮮劑對青椒可溶性固形物含量的影響

（7）復合保鮮劑對青椒多酚氧化酶的影響．果蔬采摘后在貯藏過程中會發生褐變，而褐變產生的主要原因是由于體內所含多酚氧化酶(PPO)催化酚類物質形成褐色的醌及其化學物，從而致使果實產生褐變．由圖8 可知，SY 組和CK 組的PPO 酶活性隨著貯藏時間的延長呈現上升的趨勢，但CK 組的PPO 酶活性始終高于SY 組(p＜0.05)，可能是因為復合保鮮劑形成的薄膜隔絕了青椒與空氣的接觸，抑制了PPO 酶的作用．結果表明，該復合保鮮劑能通過抑制青椒PPO 活性而減緩青椒貯藏過程中的褐變，與感官評價結果一致．

3 結論

在植物精油保鮮青椒的篩選結果基礎上，針對丁香精油聯合殼聚糖制備成復合保鮮劑開展組合優化研究，結果表明，該天然復合保鮮劑的最佳組合為：0.25%丁香精油-1%殼聚糖復合液浸泡2.5 min．用該復合保鮮劑處理青椒，能將青椒營養成分維持在較高水平，較好地保持青椒的感官品質，在一定程度上提高青椒的商品價值，有利于延長其貨架期．