香茅精油及其復配精油微膠囊對紅香酥梨常溫保鮮效果

曹嘉玥，李慧敏，李玲，2，尤玲玲，2，丁潤鎖，閆師杰，2*

（1.天津農學院 食品科學與生物工程學院，天津 300392；2.天津市農副產品深加工技術工程中心，天津 300392；3.天津市農業發展服務中心，天津 300061）

紅香酥梨是以‘庫爾勒香梨’和‘鵝梨’雜交培育而成的中晚熟型紅皮梨品種[1]，其肉質酥脆、石細胞少、汁多味甜、營養頗豐。研究發現，紅香酥梨在采后貯藏期間或貨架期內果皮易轉黃且返糖油膩化，甚至出現果心褐變現象[2]，由鏈格孢菌引起的梨黑斑病是世界范圍內的重要病害[3-5]，引起紅香酥梨貯藏期病害的鏈格孢菌屬于細鏈格孢，在貯藏過程中會引起果實組織腐爛，造成品質損失，這嚴重制約了紅香酥梨產業的健康發展[6]。

目前，紅香酥梨的保鮮方法有氣調貯藏法、低溫保鮮法、化學保鮮法等[7]，這些方法在一定程度上可延長紅香酥梨的貯藏期，但存在成本高、化學劑殘留等問題，不利于人體健康。因此，研發高效、無毒的中草藥天然防腐保鮮劑已成為果蔬保鮮領域中的研究熱點[8-9]。中草藥精油不僅可用作天然真菌生長抑制劑、殺菌劑，還具有一定的生理功能，如香茅精油具有溫中止痛、疏風通絡、醒腦、抗癌等作用[10]；月桂精油具有抗氧化作用，可清除游離基，用作食品添加劑[11]，但由于中草藥精油易揮發、不穩定、難溶于水等原因，一定程度上限制了精油的應用。因此可以通過微膠囊技術對中草藥精油進行包埋，從而提高中草藥精油的穩定性、水溶性，擴展中草藥精油的應用范圍[12]。

β-環糊精（β-cyclodextrin，β-CD）生物相容性好、無毒副作用，因此可廣泛應用于醫藥、化妝品、食品等領域[13-14]。據研究報道，精油經β-CD 包合后，提高了其有效成分的穩定性、抗微生物活性、抗氧化活性[15-16]。因此，將β-CD 作為壁材對中草藥精油進行微膠囊具有應用前景。Ge 等[17]制備薄荷油-β-CD-殼聚糖復合微膠囊，運用噴霧干燥的方法對其進行包埋，發現兩種壁材結合包埋的薄荷油提高了微膠囊對精油的釋放能力和保留能力。楊艷紅等[18]以β-CD 為壁材，利用4 種包埋方法包埋山蒼子精油，發現噴霧干燥法包埋的精油得率最高。噴霧干燥是將高壓均質后的中草藥精油乳液霧化成細小的噴霧再經高溫蒸發水分后得到精油微膠囊粉末的一種工藝方法[19]。噴霧干燥生產成本低、可連續生產，是一種工業生產常用的干燥方式[20]。

本研究選擇對鏈格孢菌有較強抑制效果的香茅精油、香茅-月桂精油為芯材，β-CD 為壁材，采用噴霧干燥法制備中草藥精油微膠囊，用制備好的保鮮劑在常溫下保鮮紅香酥梨，通過菌落總數、失重率、可溶性固形物含量、硬度、色差、乙烯釋放量等生理生化指標探討天然保鮮劑對紅香酥梨的保鮮效果，本研究結果將為β-CD 包埋中草藥精油保鮮紅香酥梨提供參考，促進中草藥精油微膠囊的保鮮應用及工業化生產。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

紅香酥梨：于2022 年10 月采自天津市薊州區羅莊子優質梨示范基地，選大小均勻、無病蟲害，光滑無機械損傷的果實，當天運回天津農學院放置冷庫內（0.0±0.5）℃低溫貯藏。

香茅精油（純級：99%）、月桂精油（純級：99%）：江西利康香料有限公司；β-環糊精：上海源葉生物科技有限公司；谷氨酰胺轉氨酶（180 U/g）：鄭州璀創食品添加劑有限公司。

1.2 儀器與設備

電熱恒溫水浴鍋（XMTD-7000）：北京市永光明醫療儀器有限公司；小型噴霧干燥儀（B-290）：青島佳鼎分析儀器有限公司；電子分析天平（ME203/02）：梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；顯數型分散機（T25）：通用機械有限責任公司；質構儀（TA.XT Plus）：英國Stable Micro System 公司；色差儀（CR-400）：日本柯尼卡美能達公司；手持糖度計（PAL-1）：北京陽光億事達科技有限公司；氣相色譜儀（GC-14C）：日本島津公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 中草藥精油微膠囊的制備

準確稱取一定比例的β-環糊精，緩慢加入50～60 ℃的蒸餾水中，置于水浴鍋中加熱攪拌至物料完全溶解，然后加入一定量精油和乳化劑（谷氨酰胺轉氨酶），繼續攪拌乳化，混合溶液在高速剪切條件下（10 000 r/min）剪切10 min，得到穩定的水包油（oil in water，O/W）型乳白色乳化液，待噴霧干燥。

1.3.2 噴霧干燥的條件

篩選穩定性較好的精油乳液，使用小型噴霧干燥儀對其進行干燥，參照Ren 等[21]的方法及預試驗結果進行參數設置：進風溫度為（150±5）℃，蠕動泵速度為15 r/min，收集噴霧干燥精油微膠囊粉，儲存于密封袋中備用。

1.3.3 紅香酥梨的保鮮試驗

將經過低溫貯藏一段時間后的紅香酥梨，在常溫條件下回溫24 h 后再進行試驗，梨果分為3 組，每組約160 個，分別為不做任何處理的對照組（CK）、香茅精油微膠囊組（CEOM）、香茅-月桂精油微膠囊組（CLEOM），所有樣品先放于0.02 mm 聚乙烯微孔保鮮袋再置于紙箱中，綜合考慮外觀顏色、內在品質、口感風味以及果實衰老程度等因素選擇保鮮劑添加量為每箱果實質量的1%。將精油微膠囊粉末裝入用無紡布制成的透氣茶袋中，每箱分裝多袋分散放置，在（20±5）℃條件下貯藏，每隔4 d 定期隨機取樣進行果實各項生理指標的測定。

1.3.4 測定指標與方法

1.3.4.1 菌落總數的測定

參照GB 4789.2—2016《食品安全國家標準食品微生物學檢驗菌落總數測定》[22]的方法測定紅香酥梨果皮的菌落總數，采用倒平板法測定微生物菌落總數值。

1.3.4.2 硬度的測定

從3 個處理組中各挑選15 個果，每個處理分成3 組，平行3 次測量共45 個果，取其平均值為測量值。采用質構儀進行穿刺試驗，采用P/2 探頭，探頭直徑為2 mm，位移為10 mm。

1.3.4.3 色差的測定

每個處理預先選定12 個作為定果，采用色差儀測定L*值、a*值、b*值，在每個紅香酥梨果實赤道中央相對部位進行測定，每組平行3 次測量，結果取平均值。

1.3.4.4 失重率的測定

參照李遠頌等[23]的方法測定樣品失重率（S，%），每個處理固定12 個果實，每隔4 d 用電子分析天平稱量一次質量，平行3 次測量，取其平均值。

式中：m1為初始果實質量，kg；m2為貯藏后果實質量，kg。

1.3.4.5 可溶性固形物含量的測定

參照Tappi 等[24]的方法，從每個處理中隨機選取15 個果實，每5 個為一組，在果實赤道附近取直徑約5 cm 厚的果肉，用刀切成大小一致的小塊后榨汁，用糖度計測定可溶性固形物含量，平行3 次測量后取平均值。

1.3.4.6 乙烯釋放量的測定

從每個處理中隨機挑選大小一致的12 個紅香酥梨，分成3 組，每組4 個，作好標記后作為定果使用，將分好組的紅香酥梨放于4 500 mL 密封盒中，與各處理組在相同的溫度條件下密封1 h，之后用1 mL 注射器抽取盒內氣體，每盒抽取4 針，平行3 針測定乙烯釋放量，1 針作為備用，采用氣相色譜儀測定，單位為mL/（kg·h）。

1.3.4.7 好果率的測定

在紅香酥梨貯藏末期，從各處理組隨機抽取35 個進行觀察，以果形完整、果面光滑、無腐爛斑塊或機械損傷的果實作為評判好果的標準，計算好果率（H，%）。

H=X/Y

式中：X為符合好果標準的果實數量；Y為抽取的果實數量。

1.4 數據處理

本試驗用Excel 進行數據處理及分析，用Origin 2021 軟件進行作圖，采用SPSS 23.0 軟件進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 中草藥精油微膠囊對紅香酥梨菌落總數的影響

中草藥精油微膠囊對紅香酥梨菌落總數的影響見圖1。

圖1 中草藥精油微膠囊對紅香酥梨菌落總數的影響Fig.1 Effect of Chinese herbal essential oil microcapsules on total bacterial count of red fragrant pears

由圖1 可知，隨著貯藏時間的延長，紅香酥梨果皮所含菌落總數整體呈現不斷上升趨勢，CEOM 處理組、CLEOM 處理組的菌落總數在貯藏期間明顯低于CK組，CK 組在貯藏20 d 時有明顯腐爛現象，菌落總數高達5.52 lg（CFU/g），CLEOM 處理組為3.36 lg（CFU/g），CEOM 處理組為3.09 lg（CFU/g），因此采用兩種精油微膠囊處理可以有效抑制紅香酥梨中微生物的生長，抑制菌落總數的提高，保持果實品質。

2.2 中草藥精油微膠囊對紅香酥梨硬度的影響

硬度是衡量果實貯藏衰老程度與耐貯性的重要指標，硬度主要與細胞壁中纖維素和原果膠含量有關[25]，隨著果實不斷進行生理代謝，纖維素和原果膠逐漸被分解，果實軟化。中草藥精油微膠囊對紅香酥梨硬度的影響見圖2。

圖2 中草藥精油微膠囊對紅香酥梨硬度的影響Fig.2 Effect of Chinese herbal essential oil microcapsules on hardness of red fragrant pears

由圖2 可知，CK 組硬度下降最明顯，第20 天果實硬度為2.06 kg/cm2，可能與CK 組紅香酥梨生理代謝旺盛、果實細胞壁中纖維素和原果膠被快速分解導致果實軟化較快有關。而精油微膠囊處理組硬度下降緩慢，CEOM 處理組為3.82 kg/cm2，CLEOM 處理組為3.88 kg/cm2，這可能是因為香茅精油、香茅-月桂精油中所含小分子物質在貯藏期間釋放緩慢[26]，抑制細胞壁降解，從而減緩硬度的下降。說明精油微膠囊處理可以有效減緩果實硬度的下降。

2.3 中草藥精油微膠囊對紅香酥梨色差的影響

中草藥精油微膠囊對紅香酥梨色差的影響見圖3。

圖3 中草藥精油微膠囊對紅香酥梨色差的影響Fig.3 Effect of Chinese herbal essential oil microcapsules on color difference of red fragrant pears

果實表皮顏色是評價果實感官品質的重要指標之一，在一定程度上能反映其保鮮效果。由圖3（a）可知，隨著貯藏時間的延長，各組的L*值呈上升趨勢，CEOM、CLEOM 處理組梨果的L*值明顯低于CK 組，這表明在貯藏期間，紅香酥梨果皮發亮且返糖油膩化，底色由綠逐漸轉黃，預示果實衰老，而兩種中草藥精油微膠囊處理組能夠有效延緩L*值上升和果色的變化。

a*值表示紅綠顏色指標，+a*表示紅色指標，-a*表示綠色指標，+a*值越大果皮顏色越紅，-a*值越大果皮顏色越綠。由圖3（b）可知，a*值隨貯藏時間的延長而增大，由于成熟度提高，葉綠素降解，紅香酥梨果皮綠色逐漸變少，預示著果實逐漸趨于成熟，其中CK 組的a*值最大，在貯藏12 d 時，2 個處理組變化明顯，CK 組a*值為-1.63，CEOM、CLEOM 處理組分別-2.06、-2.33，延緩了采后色澤變化，與感官觀察結果基本一致。

b*值表示黃藍顏色指標，+b*表示黃色指標，-b*表示藍色指標，+b*值越大果皮顏色越黃，-b*值越大果皮顏色越藍。由圖3（c）可知，在貯藏時期中，紅香酥梨的b*值隨貯藏時間的延長而呈下降趨勢，色澤總體呈黃色并伴有下降趨勢，而CK 組明顯低于2 個處理組，在第20 天時，CK 組b*值為48.89，CEOM、CLEOM處理組分別為50.67、50.32。以上結果說明精油處理組可有效減緩紅香酥梨色差L*值、a*值、b*值的變化，保持其色澤。

2.4 中草藥精油微膠囊對紅香酥梨失重率的影響

中草藥精油微膠囊對紅香酥梨失重率的影響見圖4。

圖4 中草藥精油微膠囊對紅香酥梨失重率的影響Fig.4 Effect of Chinese herbal essential oil microcapsules on weight loss of red fragrant pears

紅香酥梨果實由于采后呼吸與蒸騰作用持續發生，導致果實中水分含量逐漸下降，失重率上升，影響商品的食用價值。由圖4 可知，各組紅香酥梨果實失重率隨貯藏時間的延長逐漸上升，貯藏前期3 種處理組梨果失重率差異不明顯。貯藏12 d 時，CK 組梨果水分散失嚴重，失重率達2.8%，高于兩個精油處理組；到貯藏末期，CK 組失重率為5.9%，CEOM、CLEOM 處理組的失重率分別為4.5%、4.9%。整個貯藏期間，CEOM、CLEOM 處理組失重率低于對照組，這可能是香茅及其復配精油具有殺菌抑菌和保鮮作用，能夠抑制紅香酥梨中微生物的生長，減少腐爛導致的汁液流失所致。說明兩種精油微膠囊處理較好地抑制了梨果的失重和失水，具有較好保鮮作用。

2.5 中草藥精油微膠囊對紅香酥梨可溶性固形物含量的影響

中草藥精油微膠囊對紅香酥梨可溶性固形物含量的影響見圖5。

圖5 中草藥精油微膠囊對紅香酥梨可溶性固形物含量的影響Fig.5 Effect of Chinese herbal essential oil microcapsules on soluble solids of red fragrant pears

可溶性固形物含量是反映果實成熟度和口感品質的一項重要指標。由圖5 可知，貯藏前期，各組紅香酥梨生理代謝緩慢，可溶性固形物含量變化不明顯，貯藏中后期，紅香酥梨果可溶性固形物含量隨貯藏時間的延長總體呈現下降趨勢。貯藏20 d 時，CK 組梨果的可溶性固形物含量下降至10.5%，可能由于呼吸及生理代謝速度較快，后期微生物入侵導致果實腐爛率高。而同期CEOM、CLEOM 處理組可溶性固形物含量分別為11.1%、11.2%，高于CK 組，說明兩種精油微膠囊處理抑制了部分微生物的生長，延緩糖類物質的消耗，有效緩解了可溶性固形物含量下降。

2.6 中草藥精油微膠囊對紅香酥梨乙烯釋放量的影響

中草藥精油微膠囊對紅香酥梨乙烯釋放量的影響見圖6。

圖6 中草藥精油微膠囊對紅香酥梨乙烯釋放量的影響Fig.6 Effect of Chinese herbal essential oil microcapsules on release of ethylene in red fragrant pears

乙烯釋放量可作為判斷貯藏期間果實成熟與衰老的標志。由圖6 可知，隨著貯藏時間的延長，紅香酥梨乙烯釋放量不斷上升，到達乙烯高峰后降低，是典型的呼吸躍變型水果。CK 組在貯藏12 d 時達到乙烯釋放量高峰，為36.31 μL/（kg·h）；而CEOM、CLEOM 處理組的乙烯釋放量均在16 d 達到峰值，分別為35.55、32.91 μL/（kg·h），可能因為精油處理會降低紅香酥梨果實生理代謝速率，降低乙烯釋放量，表明兩種精油微膠囊處理可以推遲乙烯高峰的出現，延緩果實衰老，有良好的保鮮作用。

2.7 中草藥精油微膠囊對紅香酥梨好果率的影響

中草藥精油微膠囊對紅香酥梨好果率的影響見圖7。

圖7 中草藥精油微膠囊對紅香酥梨好果率的影響Fig.7 Effect of Chinese herbal essential oil microcapsules on good fruit rate of red fragrant pears

好果率是判斷貯藏保鮮效果的重要指標。由圖7可知，在貯藏20 d 時，CEOM 處理組的好果率最高，為76%，CLEOM 處理組的好果率為73%，而CK 組好果率為50%，兩個處理組的好果率均高于CK 組，在貯藏末期，CK 組的紅香酥梨果實表面出現褐斑病，致病菌導致果實表面出現圓形或不規則形中間凹陷的黑褐色病斑，而CEOM、CLEOM 處理組的果實表面沒有明顯黑褐色病斑，說明精油微膠囊處理可以抑制鏈格孢菌生長，起到較好的防腐保鮮作用，保持果實良好的品質。

3 結論

本試驗用香茅精油及其復配精油微膠囊作為天然保鮮劑對紅香酥梨進行保鮮處理，在常溫條件下貯藏20 d，結果可知CEOM、CLEOM 處理組比CK 組更有效地延緩紅香酥梨采后的硬度、可溶性固形物含量的下降；減緩紅香酥梨貯藏過程中色差、失重率、菌落總數的上升，推遲乙烯高峰的出現，保持較高的好果率，具有較好的保鮮效果。綜上所述，中草藥精油微膠囊能減少紅香酥梨果實腐爛現象，提高感官品質，達到長效抑菌、保鮮作用，延緩果實衰老，其保鮮效果可能與中草藥精油的抗氧化性和抑菌機理有關，但有待進一步研究。