丁香精油抗菌保鮮劑的制備及對草莓采后保鮮研究

付文存，趙佳偉，張林靜，陳文彬，王煜丹

丁香精油抗菌保鮮劑的制備及對草莓采后保鮮研究

付文存，趙佳偉，張林靜，陳文彬，王煜丹*

（云南民族大學 生物基材料綠色制備技術國家地方聯合工程研究中心，昆明 650500）

通過模仿袋裝干燥劑制備一種精油保鮮劑，以延長草莓采后的貨架期。通過含鎂介孔二氧化硅分子篩（Mg-MCM-41）對丁香精油（CEO）進行負載，并評估常溫下它對草莓的保鮮效果。CEO被成功負載在Mg-MCM-41載體上，CEO的熱穩定性得到提高；Mg-MCM-41∶CEO=1∶2的CMA保鮮劑對DPPH和ABTS自由基的抗氧化能力分別為63.5%、95.6%；5 mg CMA對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和黑曲霉菌的抑制率均在99%以上，釋放速率符合一級動力學模型；相較于空白組，保鮮劑具有較好的保鮮效果，能維持草莓的可溶固形物含量、硬度、可滴定酸含量和抗壞血酸含量，抑制微生物的增長繁殖，從而提高草莓的感官品質。CMA組草莓的保鮮效果最佳，在25 ℃條件下草莓的貨架期延長了2 d。

丁香精油；Mg-MCM-41；抗菌；抗氧化；保鮮劑；草莓

微生物浸染和機械損傷是水果采后損失的主要因素[1]。草莓的果體柔軟，在物流運輸和商超售賣貨架期等不同階段極易因機械損傷、微生物侵染而發生腐敗變質，從而影響其經濟價值[2-3]。目前，草莓的保鮮方法主要包括包裝膜、涂膜、熱處理、輻射、化學防腐劑和低溫貯藏等方式[4-5]。這些方法在一定程度上能延長草莓的貨架期，保持其品質，但存在制備和操作過程復雜，成本較高，易發生化學殘留等缺點[6]，不利于草莓保鮮的推廣應用，因此需要開發更綠色、簡便的保鮮工藝。

鎂具有良好的抗菌性[7]和低細胞毒性，它在開發提高食品安全和質量的方法中具有較好的研究前景。Swaroop等[8]和Kasi等[9]將鎂摻入高分子聚合物薄膜中，使其聚合物薄膜的抑菌效果得到增強，是一種優良的食品包裝材料。

丁香精油（Clove essential oil，CEO）是一種高效的天然防腐劑[10-11]，在食品行業中受到廣泛關注。由于丁香精油存在易揮發、易氧化和水溶性差等問題，因此限制了它在食品保鮮領域的應用[12]。將丁香精油封裝或裝載到各種載體基質中是一種有效的措施。MCM-41是典型的介孔二氧化硅納米顆粒，在食品領域應用廣泛。Lai等[13]和Poyatos- Racionero等[14]制備了負載精油的多孔二氧化硅，實現了精油的緩釋和長效抗菌。目前，大部分文獻報道多集中于介孔二氧化硅對精油的負載及特性表征等方面，在食品保鮮方面的應用研究未見報道。

通過Mg-MCM-41對CEO進行負載，制備保鮮劑，具有操作簡便、成本低、間接接觸等優點，經負載后其熱穩定性得到提高，并具有緩釋作用。這里將此技術應用于草莓保鮮，擬為植物精油在食品保鮮領域的應用提供新的思路。

1 實驗

1.1 材料與儀器

主要材料：丁香精油，阿達瑪斯貝塔（上海）化學試劑有限公司；Mg-MCM-41（鎂的質量分數為6.92%），南開大學催化劑廠；二氯甲烷AR，鄭州雙辰商貿有限公司；N,N-二甲基甲酰胺，阿達瑪斯貝塔（上海）化學試劑有限公司；云南四季草莓；無紡布，7 cm×5 cm；大腸埃希桿菌（ATCC25922），北京保藏科技有限公司；金色葡萄球菌（ATCC6538），北京保藏科技有限公司；黑曲霉菌CMC（F）98003，上海魯微科技有限公司。

主要儀器：傅里葉紅外光譜儀，德國布魯克公司；X射線衍射儀，德國布魯克公司；熱重分析，德國NETZSCH公司；GC9800氣相色譜分析儀，上海衡平儀器儀表有限公司；手持折光儀，力辰科技有限公司；水果硬度計，艾德堡科技有限公司；生化培養箱，常州恩培儀器制造有限公司；恒溫恒濕試驗箱，紹興市上虞區恒達建工機械廠。

1.2 方法

1.2.1 CEO/Mg-MCM-41保鮮劑的制備

參照Yan等[15]的方法，取Mg-MCM-41分子篩與二氯甲烷混合超聲30 min，加入丁香精油混合（載體與精油的質量比分別為1∶2、1∶1、2∶1）后，在室溫下攪拌8 h。將所得混合物在真空干燥箱中干燥，得到保鮮劑，分別記為CMA、CMB、CMC。

1.2.2 保鮮劑性能表征

1.2.2.1 紅外光譜

利用KBr壓片法對樣品進行壓片，測試范圍為500～4 000 cm?1。

1.2.2.2 熱重

稱取約5 mg樣品，置于坩堝中，在氮氣速率25 mL/min下，將升溫速率設置為10 ℃/min，從室溫（20 ℃左右）升溫至800 ℃。質量損失可反映CEO/Mg-MCM-41中CEO的負載能力。CEO的負載率（）可通過式（1）計算。

(1)

式中：1為Mg-MCM-41 的剩余質量；2為CEO/Mg-MCM-41的剩余質量。

1.2.2.3 釋放速率

參照黎漢清等[16]的方法，稱取0.1 g保鮮劑粉末于稱量瓶中，然后稱取其總質量。將稱量瓶放入玻璃干燥器中，并置于25 ℃下，在0～30 d時，每天測量保鮮劑粉末與稱量瓶的總質量，見式（2）。

(2)

式中：為CEO累計釋放率；t為緩釋后的剩余質量；為樣品的初始質量。

1.2.2.4 抗氧化性能

這里采用2種方法對保鮮劑的抗氧化性能進行評價，包括ABTS法、DPPH法[17]。具體測試方法：將一定量的CEO/Mg-MCM-41加入無水乙醇中，直至溶質在溶劑中的質量濃度為0.125 mg/mL；取不同濃度梯度的樣品與ABTS混勻，在30 ℃避光條件下震蕩6 min，于734 nm下測其吸光值，見式（3）。

(3)

式中：0為25 μL乙醇和200 μL ABTS的吸光度；1為25 μL樣品和200 μL乙醇的吸光度；2為25 μL樣品和200 μL ABTS的吸光度。

首先配置0.1 mmoL/L的DPPH反應液。將樣品與0.1 mmoL/L DPPH溶液混合，在避光條件下不斷震蕩30 min，在517 nm下測其吸光值，見式（4）。

式中：0為40 μL甲醇和160 μL DPPH的吸光度；1為40 μL樣品和160 μL甲醇的吸光度；2為40 μL樣品和160 μL DPPH的吸光度。

1.2.2.5 抑菌性

參照Zhou等[18]的方法，采用菌落計數法評價CEO/Mg-MCM-41保鮮劑對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌活性。將5 mg樣品分別浸入1 mL106CFU/mL的細菌懸浮液中，在37 ℃下孵育24 h。稀釋至適量倍數，取100 μL細菌懸浮液，并均勻鋪在瓊脂板上，在37 ℃下孵育24 h，觀察細菌的生長情況。對細菌菌落進行計數，抑制率（）由式（5）計算。

式中：1為對照組的菌落數；2為CEO/Mg-MCM-41保鮮劑處理組的菌落數。每個實驗重復3次。

采用菌絲生長法測定CEO/Mg-MCM-41保鮮劑對霉菌的抑菌活性。將黑曲霉菌分散到生理鹽水中，形成均勻的孢子懸浮液，并稀釋到105CFU/mL。取孢子懸浮液20 μL滴于馬鈴薯葡萄糖瓊脂板中央。另外，將孢子懸浮液用直徑為1 cm、質量為200 mg的小圓柱形CEO/Mg-MCM-41保鮮劑處理（以Mg-MCM-41為對照），在28 ℃下培養。CEO/Mg- MCM-41保鮮劑對真菌的抑制率（）由式（6）計算。

(6)

式中：1為對照組的菌落直徑；2為CEO/ Mg-MCM-41保鮮劑處理組的菌落直徑。每個實驗重復3次。

1.2.2.6 二氯甲烷殘留量的檢測

參照周緒云等[19]的方法，采用氣相色譜法檢測殘留量。稱取1.024 6 g的二氯甲烷，將N,N-二甲基甲酰胺溶劑定容至50 mL，在不同濃度范圍（1.026 4～8.211 2 mg/mL）內建立標準曲線。稱取0.5 g樣品，并溶于5 mL N,N-二甲基甲酰胺中，超聲1 h后過濾。

1.2.3 草莓保鮮實驗

挑選成熟度、形狀、大小大致相同的草莓，將其隨機分裝在包裝盒（600 mL）中，每組3盒，共有5組。空白組不做任何保鮮處理，記為CK。在每盒對照組中加入0.5 g用無紡布過濾袋包裝的Mg-MCM-41，將裝有0.5 g保鮮劑的無紡布袋置于實驗組包裝盒中間，分別記為CMA、CMB、CMC。在相對濕度50%、溫度25 ℃的恒溫恒濕箱中貯藏，并在0、2、4、6 d時取樣檢測。

1.2.3.1 腐爛率

參照盧亞男等[20]的方法測定腐爛率。

1.2.3.2 質量損失率

以草莓每天的質量損失占最初草莓質量的比率來表示質量損失率（），見式（7）。

(7)

式中：0為草莓的初始質量，g；m為貯藏第天草莓的質量，g。

1.2.3.3 可溶固形物含量和pH值

將草莓進行勻漿處理后，使用阿貝手持折光儀和pH計測定其折光率和pH。結果取3次重復實驗的平均值。

1.2.3.4 抗壞血酸含量和可滴定酸含量

參照宋煌旺等[21]的方法測定抗壞血酸含量和可滴定酸含量。

1.2.3.5 硬度

用艾德堡硬度計測定草莓的硬度。沿草莓赤道附近進行測量，重復測量3次，取其平均值。

1.2.3.6 多酚氧化酶活性

根據Zhang等[22]的方法測試多酚氧化酶活性，結果以U/(min?g)表示。

1.2.3.7 微生物菌落總數

參照傅佳等[23]的方法進行微生物菌落總數的測定。

1.2.3.8 感官評價

根據表1中的草莓感官評價標準，從色澤（紅度、亮度）、果實形態、氣味、腐爛程度等方面給草莓評分[20]。設定6分以上為合格，即具有商業使用價值。

1.3 數據處理

統計分析結果用平均值±標準誤差表示。顯著性檢驗采用單因素方差分析（ANOVA）中的Duncan法，以<0.05來評價處理組間的顯著性差異。采用SPSS軟件（Version 27.0）進行統計分析。采用Orgigin 2021軟件作圖。

表1 草莓感官評價標準

Tab.1 Sensory evaluation criteria of strawberry

2 結果與分析

2.1 保鮮劑性能分析

2.1.1 紅外光譜分析

如圖1所示，在2 937、1 513、1 268 cm?1處有尖峰，這是丁香精油中丁香酚等芳香族化合物的C=C伸縮[24-25]。在776、459、1 073、3 443 cm?1處的峰分別是Mg-MCM-41中Si—O—Si的彎曲和拉伸振動，以及Si—OH和O—H的吸收峰[15]。保鮮劑在1 513 cm?1處出現了1個新的吸收峰，且出峰強度隨著CEO含量的增加而增強，表明CEO被成功負載。

圖1 CEO和CEO/Mg-MCM-41保鮮劑的 FTIR圖

2.1.2 熱重分析

由表2、圖2可知，第1階段，在100 ℃內檢測到輕微的質量損失，此為水分的蒸發；第2階段，在500～800 ℃之間，保鮮劑的質量損失率介于CEO與Mg-MCM-41之間，且保鮮劑的最大分解溫度均明顯高于CEO。表明將精油負載于分子篩上，可以提高CEO的熱穩定性。在Mg-MCM-41與CEO的質量比為1∶2的條件下，所得保鮮劑中精油的負載率最大（53.49%）。

表2 CEO/Mg-MCM-41的負載率

Tab.2 CEO/Mg-MCM-41 loading ratio

2.1.3 釋放速率分析

CEO/Mg-MCM-41保鮮劑在25 ℃下釋放的分析結果如圖3所示。釋放速度呈先增大后逐漸趨于平緩的趨勢，這可能是由前期附著在Mg-MCM-4表面的水分和CEO揮發所致。在平緩階段被負載的CEO需克服孔道阻力而緩慢釋放，表明采用Mg-MCM-41負載CEO可以抑制精油的揮發，具有一定緩釋作用。為了進一步了解精油的釋放機制，采用4種不同的動力學模型對其進行擬合。由表3可知，相關系數最高的模型是釋放曲線最佳的擬合曲線[26]。2表明一級動力學模型最符合保鮮劑的CEO釋放速率，釋放速率主要受到濃度梯度的控制[27]。

2.1.4 抗氧化性能分析

如圖4所示，通過對CEO/Mg-MCM-41保鮮劑的抗氧化活性進行分析可知，抗氧化能力與CEO含量呈劑量依賴性。在相同濃度下，ABTS自由基的清除率高于DPPH自由基的清除率。當Mg-MCM-41與CEO的質量比為1∶2時，其清除率分別為95.6%、63.5%。

圖2 CEO、CEO/Mg-MCM-41的熱重分析

圖3 保鮮劑的緩釋和動力學模型

表3 CEO、CEO/Mg-MCM-41的釋放動力學模型

Tab.3 Release kinetic model of CEO and CEO/Mg-MCM-41

圖4 CEO、CEO/MgMCM-41保鮮劑的抗氧化活性

2.1.5 抑菌性能分析

如圖5所示，對常見的細菌和致病真菌進行了抑菌實驗，結果表明，保鮮劑對大腸桿菌、金色葡萄球菌和黑曲霉菌均有抑制作用。隨著CEO含量的增加，細菌菌落數顯著減少，黑曲霉菌的生長明顯受到抑制。如圖6所示，CMA、CMB、CMC對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和黑曲霉菌具有良好的抑菌作用，其中CMA的抑菌率高達99%。

2.1.6 二氯甲烷殘留量分析

二氯甲烷的質量濃度在1.026 4～8.211 2 mg/mL范圍內時，線性方程為=17.853+2.613 1，=0.999 6，二氯甲烷的最低檢出限為0.03 mg/mL。在保鮮劑樣品中未檢出二氯甲烷，如表4所示。

圖5 保鮮劑對大腸桿菌、金色葡萄球菌和黑曲霉菌的抗菌活性

圖6 保鮮劑對大腸桿菌、金色葡萄球菌和黑曲霉菌的抑菌率

表4 保鮮劑樣品中二氯甲烷的檢測結果

Tab.4 Determination of methylene chloride in preservatives

2.2 保鮮劑保鮮效果分析

2.2.1 腐爛率

腐爛率是評價草莓貯藏期間新鮮度變化最直觀、明顯的指標。如圖7a所示，隨著時間的延長，草莓的腐爛率逐漸升高，CK組在第2天發生腐敗，到第4天完全腐敗，不可食用，其腐爛率高達90%左右，后續不再對CK組和Mg-MCM-41組進行檢測。保鮮劑處理組到第4天才開始發生輕微腐敗，且其腐爛面積小于CK組草莓的腐爛面積，主要原因是保鮮劑中的丁香精油與草莓表皮接觸，抑制了草莓表面微生物的生長。

圖7 貯藏期間草莓的腐爛率和質量損失率變化

2.2.2 質量損失率

如圖7b所示，在貯藏期間各組草莓的質量損失率逐漸增加，這是由于在草莓的呼吸和蒸騰作用下水分流失[28]。Mg-MCM-41組與CK組的上升幅度較大，Mg-MCM-41組的質量損失率較大是由載體吸附部分水分所致。在第4天，CMA、CMB、CMC組果實的質量損失率基本一致。第6天時保鮮劑組草莓的質量損失率明顯增大，這是因為受到微生物感染而腐爛流汁，導致病理性的水分流失。表明CEO能夠抑制微生物的生長繁殖，減少病理性的水分流失。

2.2.3 pH和可溶固形物含量

草莓在貯藏期間pH的變化情況如圖8a所示。pH可以反映草莓在貯藏期間營養物質的變化情況[29]。在貯藏期間，草莓的pH總體呈上升趨勢，這與之前的研究結果一致[30]。CK組草莓的pH與經保鮮劑處理后草莓的pH存在明顯差異（<0.05），其中CMA處理組草莓的pH上升增幅最小。在貯藏期間，草莓pH的增加與有機酸含量的減少直接相關，表明CEO可能會影響水果的代謝活性，從而導致pH的變化率降低[31-32]。

如圖8b所示，在第4天CK組和Mg-MCM-41組草莓的可溶固形物含量明顯下降，保鮮劑處理組草莓的可溶固形物含量總體上變化不大。這可能是因草莓在貯藏期間糖分被微生物分解消耗，使其含量劇烈下降。在第4天，與CK組相比，CMA、CMB、CMC組草莓的可溶固形物含量分別提升了19%、14%、7%。

2.2.4 抗壞血酸和可滴定酸

抗壞血酸是一種抗氧化劑，是果蔬的重要營養物質，在貯藏期間容易氧化損失[33]。如圖9a所示，在貯藏期間草莓果實的抗壞血酸含量總體上呈下降趨勢[34]。其中，CK組草莓的抗壞血酸含量下降得最快，從45 mg/100 g降至32 mg/100 g，其損失率高達29%。這可能是因草莓的氧化衰老和腐爛，導致其抗壞血酸損失。CMA、CMB處理組草莓的抗壞血酸含量在第6天時分別為32、30 mg/100 g。與CK組相比，保鮮劑處理能延緩草莓抗壞血酸含量的降低。

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圖8 貯藏期間草莓的pH和可溶固形物含量的變化

圖9 貯藏期間草莓抗壞血酸和可滴定酸的變化

在貯藏過程中，草莓的有機酸消耗會加速營養的流失和微生物的生長繁殖。由圖9b可知，在貯藏期間草莓的可滴定酸含量呈波動式變化，先上升后下降。在貯藏前期，主要因素是水分的流失，導致草莓有機酸含量的上升。在貯藏后期，保鮮劑組果實的可滴定酸含量的下降幅度小于CK組。這是因為草莓受到細菌的浸染，導致其可滴定酸被分解消耗，其含量下降。

2.2.5 硬度

硬度是衡量果實的貯藏耐受性和貨架期的重要指標[35]。如圖10a所示，草莓在貯藏期間各組果實的硬度均呈下降趨勢，在第2天仍然保持著較高的硬度，各處理組草莓的硬度差異不顯著；貯藏第4天，草莓的硬度急劇下降，這是因為第1階段的主要影響因素是水分含量，第2階段的主要影響因素是微生物浸染，使得草莓腐爛流汁、變軟[36]。CK組果實的硬度始終小于保鮮劑處理組果實的硬度，其中CMA組果實的硬度在貯藏期間保持最佳，其硬度是CK組果實硬度的2倍左右，表明丁香精油能抑制微生物的增殖，減緩草莓果實的軟化進程。

2.2.6 多酚氧化酶活性

多酚氧化酶（PPO）是導致水果發生褐變的最關鍵的酶。在有氧條件下，PPO可將酚類氧化為醌類，從而導致組織褐變。如圖10b所示，果實的多酚氧化酶活性隨著貯藏時間的延長而逐漸上升，這與Li等[37]的研究結果一致。在貯藏前2天，各組果實的酶活性變化幅度較小。這是因為在貯藏前期草莓果實相對新鮮，其細胞壁未破裂。在貯藏第4天時，CK組果實的多酚氧化酶活性相較于CMA、CMB、CMC組果實，其上升幅度明顯增大。這可能是因保鮮劑中CEO的抗氧化性抑制了多酚氧化酶的增加，延緩了草莓的衰老褐變進程，保持了草莓的品質。

2.2.7 微生物菌落總數

在貯藏期間，草莓菌落總數的變化情況如圖11a所示。菌落總數隨著貯藏時間的延長，總體上呈上升趨勢，CK組和Mg-MCM-41組果實在第2天出現了明顯的腐爛現象，但保鮮劑處理組草莓的菌落增殖明顯受到抑制。這主要是因丁香精油作用于草莓果實表面，一部分微生物細胞受損且直接死亡，另一部分微生物繼續生長增殖。在貯藏末期，保鮮劑處理組果實相較于CK組果實，其菌落總數增殖速率明顯受到抑制。結合以上生理化指標結果可知，CMA處理的保鮮效果最佳，在25 ℃條件下能夠將草莓的貨架期延長2 d。

2.2.8 感官評價

在貯藏過程中，霉爛和色澤是影響草莓感官品質的主要因素。如圖11b所示，在貯藏過程中，各組草莓的感官評分呈下降趨勢。如圖12所示，CK組草莓在貯藏第2天時部分出現流汁和霉菌現象，至第4天時CK組草莓全部霉爛。保鮮劑處理組草莓的品質均顯著優于CK組草莓的品質。其中，CMA組草莓的感官品質分值最高，延緩了CMA組草莓發生霉爛的時間，霉爛數量相對較少，在貯藏第6天后其感官分值仍接近5分。

圖10 貯藏期間草莓的硬度和多酚氧化酶活性的變化

圖11 貯藏期間草莓的微生物菌落總數和感官評分的變化

圖12 貯藏期間草莓外觀的變化

3 結語

通過簡單的制備方法，將不同含量CEO負載于Mg-MCM-41上，制備出袋裝保鮮劑，并對草莓進行常溫保鮮，評估其保鮮效果。通過表征保鮮劑的特性，證明CEO被成功負載，且其熱穩定性得到提高，具有一定緩釋作用，其釋放機制符合一級釋放動力學模型，具有良好的抗菌性和抗氧化性。在貯藏期間，草莓的生理化指標結果表明，保鮮劑能延緩草莓的腐爛進程，保持可溶固形物含量、抗壞血酸含量、可滴定酸含量、硬度、多酚氧化酶和菌落總數等指標，從而保持草莓的感官品質，有效延長其貨架期。其中，CMA處理的保鮮效果最佳，在25 ℃條件下將草莓的貨架期延長了2 d。綜上可知，CEO/Mg-MCM-41是一種良好的綠色保鮮材料，對于果蔬新型保鮮劑的開發具有潛在的應用價值。

[1] ZHANG W L, PAN Y G, JIANG Y M, et al. Advances in Gas Fumigation Technologies for Postharvest Fruit Preservation[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2023: 1-20.

[2] ANSARIFAR E, MORADINEZHAD F. Encapsulation of Thyme Essential Oil Using Electrospun Zein Fiber for Strawberry Preservation[J]. Chemical and Biological Technologies in Agriculture, 2022, 9(1): 2.

[3] 丁華, 王建清, 王玉峰, 等. 4種植物精油對草莓致病菌的抑制作用研究[J]. 包裝學報, 2016, 8(3): 1-7.

DING H, WANG J Q, WANG Y F, et al. Inhibitory Effects of Four Plant Essential Oils Against Pathogens of Strawberry[J]. Packaging Journal, 2016, 8(3): 1-7.

[4] WU J X, ZHANG L, FAN K. Recent Advances in Polysaccharide-Based Edible Coatings for Preservation of Fruits and Vegetables: A Review[J]. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 2022: 1-16.

[5] DEHGHANI S, HOSSEINI S V, REGENSTEIN J M. Edible Films and Coatings in Seafood Preservation: A Review[J]. Food Chemistry, 2018, 240: 505-513.

[6] CHANG L Y, XU L J, YANG Z W, et al. Antibacterial and Antioxidative Biogenic Films for Room-Temperature Strawberry Preservation[J]. Food Chemistry, 2023, 405: 134893.

[7] ROBINSON D A, GRIFFITH R W, SHECHTMAN D, et al. In Vitro Antibacterial Properties of Magnesium Metal Against Escherichia Coli, Pseudomonas Aeruginosa and Staphylococcus Aureus[J]. Acta Biomaterialia, 2010, 6(5): 1869-1877.

[8] SWAROOP C, SHUKLA M. Nano-Magnesium Oxide Reinforced Polylactic Acid Biofilms for Food Packaging Applications[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2018, 113: 729-736.

[9] KASI G, VISWANATHAN K, SADEGHI K, et al. Optical, Thermal, and Structural Properties of Polyurethane in Mg-Doped Zinc Oxide Nanoparticles for Antibacterial Activity[J]. Progress in Organic Coatings, 2019, 133: 309-315.

[10] YANG T, QIN W, ZHANG Q, et al. Essential-Oil Capsule Preparation and Its Application in Food Preservation: A Review[J]. Food Reviews International, 2023, 39(7): 4124-4158.

[11] KUMAR PANDEY V, SHAMS R, SINGH R, et al. A Comprehensive Review on Clove (L) Essential Oil and Its Significance in the Formulation of Edible Coatings for Potential Food Applications[J]. Frontiers in Nutrition, 2022, 9: 987674.

[12] XU Y J, CHEN H, ZHANG L, et al. Clove Essential Oil Loaded Chitosan Nanocapsules on Quality and Shelf-Life of Blueberries[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2023, 249: 126091.

[13] LAI H Z, CHEN S Y, SU X Y, et al. Sponge-Liked Silica Nanoporous Particles for Sustaining Release and Long-Term Antibacterial Activity of Natural Essential Oil[J]. Molecules, 2023, 28(2): 594.

[14] POYATOS-RACIONERO E, GUARí-BORRàS G, RUIZ-RICO M, et al. Towards the Enhancement of Essential Oil Components' Antimicrobial Activity Using New Zein Protein-Gated Mesoporous Silica Microdevices[J]. International Journal of Molecular Sciences, 2021, 22(7): 3795.

[15] YAN X R, CHENG M, ZHAO P X, et al. Fabrication and Characterization of Oxidized Esterified Tapioca Starch Films Encapsulating Oregano Essential Oil with Mesoporous Nanosilica[J]. Industrial Crops and Products, 2022, 184: 115033.

[16] 黎漢清, 羅文翰, 肖更生, 等. 丁香精油微膠囊的制備及其對草莓保鮮效果的研究[J]. 食品與發酵工業, 2021, 47(21): 191-196.

LI H Q, LUO W H, XIAO G S, et al. Preparation of Microcapsule of Clove Essential Oil and Preservation Effect on Strawberry[J]. Food and Fermentation Industries, 2021, 47(21): 191-196.

[17] CHI W R, LI T T, WEI N, et al. Incorporation of Bayberry Tannin into a Locust Bean Gum/Carboxycellulose Nanocrystals/ZnO Coating: Properties and Its Application in Banana Preservation[J]. Polymers, 2023, 15(16): 3364.

[18] ZHOU L P, HAO M D, MIN T T, et al. Kaolin Incorporated with Thyme Essential Oil for Humidity-Controlled Antimicrobial Food Packaging[J]. Food Packaging and Shelf Life, 2023, 38: 101106.

[19] 周緒云, 馬曉茜. 氣相色譜法測定洛索洛芬鈉中7種殘留溶劑的含量[J]. 中南藥學, 2021, 19(7): 1450-1453.

ZHOU X Y, MA X Q. Determination of 7 Residual Solvents in Loxoprofen Sodium by Gas Chromatography[J]. Central South Pharmacy, 2021, 19(7): 1450-1453.

[20] 盧亞男, 趙美艷, 李立. 聚乙烯抗菌膜的制備及其對草莓保鮮效果的研究[J]. 包裝工程, 2023, 44(1): 195-202.

LU Y N, ZHAO M Y, LI L. Preparation of Antibacterial Polyethylene Films and Their Effect on Strawberry Preservation[J]. Packaging Engineering, 2023, 44(1): 195-202.

[21] 宋煌旺, 馮文, 王向輝, 等. 辣根素和殼聚糖復合涂膜對草莓保鮮的影響[J]. 中國食品添加劑, 2018(2): 150-155.

SONG H W, FENG W, WANG X H, et al. Effects of Isothiocyanates and Chitosan Composite Coating Film on Strawberry Preservation[J]. China Food Additives, 2018(2): 150-155.

[22] ZHANG X H, WANG M Z, GAN C Y, et al. Riboflavin Application Delays Senescence and Relieves Decay in Harvested Strawberries during Cold Storage by Improving Antioxidant System[J]. LWT, 2023, 182: 114810.

[23] 傅佳, 平凡, 沈超怡, 等. 等離子體氣體連續處理對草莓采后保鮮效果的研究[J]. 中國果菜, 2021, 41(5): 1-6.

FU J, PING F, SHEN C Y, et al. Study on Preservation of Strawberry by Plasma-Processed Air Continuous Treatment[J]. China Fruit & Vegetable, 2021, 41(5): 1-6.

[24] JOSE A, ANITHA SASIDHARAN S, CHACKO C, et al. Activity of Clove Oil and Chitosan Nanoparticles Incorporated PVA Nanocomposite Against Pythium Aphanidermatum[J]. Applied Biochemistry and Biotechnology, 2022, 194(4): 1442-1457.

[25] HAMEED M, RASUL A, WAQAS M K, et al. Formulation and Evaluation of a Clove Oil-Encapsulated Nanofiber Formulation for Effective Wound-Healing[J]. Molecules, 2021, 26(9): 2491.

[26] LI Z, JIANG X X, LIU H N, et al. Evaluation of Hydrophilic and Hydrophobic Silica Particles on the Release Kinetics of Essential Oil Pickering Emulsions[J]. ACS Omega, 2022, 7(10): 8651-8664.

[27] ZHONG X M, GAO F, WEI H J, et al. Functionalization of Mesoporous Silica as an Effective Composite Carrier for Essential Oils with Improved Sustained Release Behavior and Long-Term Antibacterial Performance[J]. Nanotechnology, 2021, 33(3): 035706.

[28] WANG Y, LI R, LU R, et al. Preparation of Chitosan/Corn Starch/Cinnamaldehyde Films for Strawberry Preservation[J]. Foods, 2019, 8(9): 423.

[29] PANOU A A, KARABAGIAS I K, RIGANAKOS K A. Effect of Gamma-Irradiation on Sensory Characteristics, Physicochemical Parameters, and Shelf Life of Strawberries Stored under Refrigeration[J]. International Journal of Fruit Science, 2020, 20(2): 191-206.

[30] DURAN M, ADAY M S, ZORBA N N D, et al. Potential of Antimicrobial Active Packaging Containing Natamycin, Nisin, Pomegranate and Grape Seed Extract in Chitosan Coating to Extend Shelf Life of Fresh Strawberry[J]. Food and Bioproducts Processing, 2016, 98: 354-363.

[31] PERDONES A, SáNCHEZ-GONZáLEZ L, CHIRALT A, et al. Effect of Chitosan–Lemon Essential Oil Coatings on Storage-Keeping Quality of Strawberry[J]. Postharvest Biology and Technology, 2012, 70: 32-41.

[32] QUINTANA S E, LLALLA O, GARCíA-RISCO M R, et al. Comparison between Essential Oils and Supercritical Extracts into Chitosan-Based Edible Coatings on Strawberry Quality during Cold Storage[J]. The Journal of Supercritical Fluids, 2021, 171: 105198.

[33] ZHAO J, WANG Y, LI J B, et al. Preparation of Chitosan/Enoki Mushroom Foot Polysaccharide Composite Cling Film and Its Application in Blueberry Preservation[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2023, 246: 125567.

[34] ZHANG C, LI W H, ZHU B F, et al. The Quality Evaluation of Postharvest Strawberries Stored in Nano-Ag Packages at Refrigeration Temperature[J]. Polymers, 2018, 10(8): 894.

[35] NIU X D, ZHU L, XI L J, et al. An Antimicrobial Agent Prepared by N-Succinyl Chitosan Immobilized Lysozyme and Its Application in Strawberry Preservation[J]. Food Control, 2020, 108: 106829.

[36] LIU L, ZHU L, ZHANG S Q, et al. Preparation and Properties of Chitosan-Based Bacteriostatic Agents and Their Application in Strawberry Bacteriostatic Preservation[J]. Journal of Food Science, 2021, 86(10): 4611-4627.

[37] LI G F, LUO L J, FENG S B, et al. Interaction between Chitosan and Natamycin Maintain Freshness Quality and Enzymatic Activity of Post-Harvest Prunus Salicina Lindl Cv 'Shazikongxinli' Fruit[J]. Sustainable Chemistry and Pharmacy, 2022, 27: 100704.

Preparation of Antimicrobial Clove Essential Oil Preservative and Post-harvest Freshness Preservation of Strawberries

FU Wencun, ZHAO Jiawei, ZHANG Linjing, CHEN Wenbin, WANG Yudan*

(National and Local Joint Engineering Research Center for Green Reparation Technology of Biobased Materials, Yunnan Minzu University, Kunming 650500, China)

The work aims to prepare an essential oil preservative by mimicking a bagged desiccant to improve the post-harvest shelf life of strawberries. The clove essential oil (CEO) was loaded by magnesium-containing mesoporous silica molecular sieves (Mg-MCM-41) to evaluate its preservation effect on strawberries at room temperature. Clove essential oil was successfully loaded onto Mg-MCM-41 carrier, the mesopore ordering of Mg-MCM-41 was reduced, and the thermal stability of clove essential oil was improved. The optimal formulation of CMA freshness preservative withMg-MCM-41∶CEO=1∶2 showed 63.5% and 95.6% antioxidant capacity against DPPH and ABTS radicals, respectively, and CMA at 5 mg showed more than 99% inhibition of Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and Aspergillus niger, with release rates consistent with a first-order kinetic model. Compared with the blank group, the preservative had good preservation effect, maintained the soluble solids content, hardness, titratable acid, and ascorbic acid content of the strawberries, inhibited the growth and reproduction of the microorganisms, and improved the sensory qualities of the strawberries. CMA has the best preservation effect, extending the shelf life of strawberries by 2 days at 25 ℃.

clove essential oil; Mg-MCM-41; antimicrobial; antioxidant; preservative; strawberry

TS255.3；TB484.9

A

1001-3563(2024)07-0063-11

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.07.009

2024-01-18

中國博士后科學基金（2020M673586XB）；云南省重大自然科學基金（2019ZF010）；云南省科技重大專項（202202AG050009）；民族藥資源化學國家民委–教育部重點實驗室（云南民族大學）開放基金(2020MZY05)

通信作者