超高壓結合殼聚糖涂膜處理對鮮切胡蘿卜絲品質的影響

陳燕，畢秀芳*，代雨杉，黃瑞，2，車振明

（1.西華大學食品與生物工程學院，四川成都 610039；2.宜賓西華大學研究院，四川宜賓 644000）

鮮切果蔬是一種保持果蔬原有特殊風味和品質的生鮮食品[1]。近年來，我國鮮切果蔬發展迅速，自然、新鮮、便利、環保、健康等特點使鮮切胡蘿卜廣受消費者的喜愛。然而，由于切分處理破壞了胡蘿卜的組織結構，導致鮮切胡蘿卜表面變白、微生物繁殖加快、質地軟化、VC和類胡蘿卜素等營養物質流失，從而降低鮮切胡蘿卜品質和商業價值[2-3]。

目前，為了提高鮮切胡蘿卜的保鮮效果、延長其貨架期，主要采用熱處理、輻照和涂膜等加工技術。熱處理可有效降低鮮切胡蘿卜的呼吸強度、抑制微生物生長和繁殖，但會破壞其細胞膜結構。60Coγ 射線輻照抑菌效果顯著，但是不能有效改善鮮切胡蘿卜的白變現象，電子束輻照處理會導致鮮切胡蘿卜的VC含量降低[4]。超高壓技術（high pressure processing，HPP）是一種非熱加工技術，其產生的靜水壓力通過破壞細菌的細胞膜、細胞壁達到殺菌和延長食品貨架期的目的，并且對食品的感官品質和營養價值影響較小[5-6]。鮮切甜椒經500 MPa HPP 處理后菌落總數降到檢測限以下[7]。HPP 處理對鮮切胡蘿卜的顏色未產生顯著影響[8]，但是其硬度顯著降低。殼聚糖（chitosan，CTS）是甲殼素脫乙酰基后的產物，已普遍用于果蔬涂膜保鮮[9]。復合CTS 涂膜處理可顯著抑制鮮切胡蘿卜的細菌、霉菌和酵母菌的生長[10]。目前，HPP 處理對鮮切胡蘿卜貯藏期品質影響的研究較少。此外，經HPP 處理后，鮮切胡蘿卜的失水率較高，而CTS 具有一定的保水性[11]。因此，本文擬通過CTS+HPP 處理研究其對鮮切胡蘿卜貯藏期品質的影響，以探討CTS+HPP 處理在鮮切胡蘿卜保鮮方面的可行性，以期為后續鮮切果蔬相關研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

胡蘿卜：市售，新鮮、大小均勻、成熟度適中、無病蟲害、無機械損傷；殼聚糖（脫乙酰度≥90%）：濟南海得貝海洋生物工程有限公司；類胡蘿卜素：上海源葉生物科技有限公司；氫氧化鈉：天津市大陸化學試劑廠；酚酞、丙酮：成都市科隆化學品有限公司；乙酸：天津市光復科技發展有限公司；氯化鈣、吐溫80：天津市科密歐化學試劑有限公司；氯化鋇、草酸、硫酸鈉：天津市津東天正精細化學試劑廠；正己烷：天津市永大化學試劑有限公司。以上試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

HPP600-5L 超高壓機械：四川力能超高壓設備有限公司；BSA224S-CW 萬分之一天平：賽多利斯公司；TW-BZJ-2-4 真空包裝機：上海沃迪智能裝備股份有限公司；SW-CJ-2F 雙人雙面凈化工作臺：蘇州安泰空氣技術有限公司；XR 53648 數顯恒溫水浴鍋：金壇區西域新瑞儀器廠；TA-XT PLU3 質構儀：英國Stable Micro Syste 公司；GI54DWS 全自動高壓滅菌鍋：致微（廈門）儀器有限公司；UV2800PC 雙光束紫外可見分光光度計：上海舜宇恒平科學儀器有限公司；PLA-102 糖度計：杭州齊威儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 殼聚糖涂膜液的制備

取10.0 g 殼聚糖溶于900 mL 體積分數為1% 的乙酸溶液中，加入1 mL 吐溫80，用體積分數為1%的乙酸溶液定容到1 000 mL，在70 ℃下加熱攪拌5 min，冷卻后用粗棉布過濾，得質量分數為1% 的殼聚糖溶液[12]。

1.3.2 樣品處理

選取新鮮胡蘿卜，清洗、去皮。用切絲器將胡蘿卜切成胡蘿卜絲（7.0 cm×0.3 cm×0.3 cm）。將胡蘿卜絲隨機分為4 組，對照組（CK）：用蒸餾水浸泡2 min，撈出瀝干，真空包裝；1%殼聚糖組（CTS）：在1%殼聚糖溶液中浸泡2 min，撈出瀝干，真空包裝；100 MPa 超高壓組（HPP）：用蒸餾水浸泡2 min，撈出瀝干，真空包裝后經100 MPa 超高壓處理5 min；1%殼聚糖+100 MPa超高壓組（CTS+HPP）：在1% 殼聚糖溶液中浸泡2 min，撈出瀝干，真空包裝后經100 MPa 超高壓處理5 min。將每組樣品在（4±1）℃下保存，存放過程中分別于0、3、6、9、12 d 時取樣分析。

1.3.3 測定指標及方法

1.3.3.1 菌落總數測定

菌落總數參考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》中的方法進行測定。

1.3.3.2 呼吸強度測定

采用靜置法[13]測定，培養皿中加入質量濃度為0.4 mol/L 的氫氧化鈉溶液20 mL，將其放入玻璃干燥器底部，在擋板上放100 g 的胡蘿卜絲，蓋好干燥器，在室溫下靜置1 h 后，取出培養皿，將堿液移入錐形瓶中，加入5 mL 飽和氯化鋇溶液和2 滴酚酞，用質量濃度0.1 mol/L 草酸溶液滴定至終點。同時按上述方法進行空白試驗。呼吸強度的計算公式如下。

式中：Q為呼吸強度，mg/（kg·h）；C為草酸濃度，mol/L；V1為空白滴定消耗草酸體積，mL；V2為樣品滴定消耗草酸體積，mL；M為樣品質量，g；T為靜置時間，h。

1.3.3.3 失重率測定

失重率[14]計算公式如下。

式中：L為失重率，%；W1為樣品貯藏前的質量，g；W2為樣品貯藏后的質量，g。

1.3.3.4 可溶性固形物測定

可溶性固形物含量使用糖度計進行測定。

1.3.3.5 硬度測定

采用質構儀平行測試5 次，取平均值。測試模式為全質構分析模式；探頭為P/36 R；測前、測試、測后速度均為1.00 mm/s；兩次測定中間停頓5 s；壓縮變形量為50%；觸發力為0.1 N。

1.3.3.6 類胡蘿卜素含量測定

取1 g 胡蘿卜絲，加入3 mL 正己烷-丙酮（7∶3，體積比）提取液重復研磨3 次，然后使用5 g/100 mL 硫酸鈉溶液（10～20 mL）清洗兩次，收集有機相，用正己烷定容到10 mL，于450 nm 處測定吸光度。配制質量濃度梯度為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 μg/mL 的β-胡蘿卜素正己烷溶液，以β-胡蘿卜素正己烷溶液質量濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線，獲得回歸方程Y=0.241 9X+0.003 7（R2=0.999 6）。類胡蘿卜素含量單位為mg/100 g[15]。

1.4 數據處理

試驗數據采用Excel 統計，Origin 2021 軟件處理并作圖，結果以平均值±標準差表示。所有試驗重復3 次，用SPSS 26 軟件進行差異顯著性分析，P＜0.05 表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 不同處理對鮮切胡蘿卜絲菌落總數的影響

不同處理對鮮切胡蘿卜絲菌落總數的影響見圖1。

圖1 不同處理對鮮切胡蘿卜絲菌落總數的影響Fig.1 Effects of different treatments on the total colony count of fresh-shredded carrot

由圖1 可知，貯藏第0 天時，CK 組的菌落總數為3.2 lg（CFU/mL），經CTS、HPP 和CTS+HPP 處理后分別下降了40.9%、2.8%和46.9%。貯藏時間為0～9 d 時，各組鮮切胡蘿卜絲的菌落總數呈顯著上升的趨勢（P＜0.05）。當鮮切胡蘿卜絲貯藏9 d 時，和CK 組相比，CTS、HPP 和CTS+HPP 處理組的菌落總數分別減少了31.0%、2.7%和50.1%。當鮮切胡蘿卜絲貯藏12 d 時，CK 組和HPP 組的鮮切胡蘿卜絲已腐敗、產生異味。結果說明CTS+HPP 處理能顯著降低鮮切胡蘿卜絲的微生物且更有效地控制微生物在貯藏期內的生長。這是由于HPP 處理鮮切果蔬，可通過破壞微生物的細胞膜和蛋白質的結構，從而殺死微生物[16]。郭淼等[17]研究發現，鮮切冬瓜經400 MPa HPP 處理后的菌落總數顯著低于對照組（P＜0.05）。同時，CTS 是一種抑菌物質，CTS 涂膜在胡蘿卜表面形成一層保護膜，可減少微生物侵入[18]。

2.2 不同處理對鮮切胡蘿卜絲呼吸強度的影響

不同處理對鮮切胡蘿卜絲呼吸強度的影響見圖2。

圖2 不同處理對鮮切胡蘿卜絲呼吸強度影響Fig.2 Effects of different treatments on the respiratory intensity of fresh-shredded carrot

由圖2 可知，貯藏第0 天時，和CK 組相比，經CTS、HPP、CTS+HPP 處理后，鮮切胡蘿卜絲的呼吸強度顯著降低，分別降低了23.8%、11.2% 和13.0%。在貯藏時間為0～9 d 時，鮮切胡蘿卜絲的呼吸強度呈下降趨勢。當鮮切胡蘿卜絲貯藏9 d 時，CTS 處理組的呼吸強度最低，比CK 組低28.7%。結果表明，處理組均能抑制鮮切胡蘿卜的呼吸強度，其中，CTS+HPP 處理較HPP 處理效果好。顧仁勇等[19]發現超高壓處理能破壞與呼吸相關的酶類，導致貯藏期間板栗呼吸強度降低。劉容等[20]的研究也有類似發現，短波紫外線照射結合涂膜處理，可協同抑制呼吸作用，有效推遲了呼吸高峰的出現，延緩了鮮切淮山的衰老。

2.3 不同處理對鮮切胡蘿卜絲失重率的影響

不同處理對鮮切胡蘿卜絲失重率的影響見圖3。

圖3 不同處理對鮮切胡蘿卜絲失重率的影響Fig.3 Effects of different treatments on the weight loss rate of fresh-shredded carrot

由圖3 可知，貯藏第0 天時，和CK 組相比，CTS 組和HPP 組的鮮切胡蘿卜絲的失重率差異不顯著（P＞0.05），而經CTS+HPP 處理后的失重率顯著增加（P＜0.05）。當鮮切胡蘿卜絲貯藏9 d 時，和CK 組相比，CTS 組的失重率減少了1.7%，而HPP 和CTS+HPP 處理組的失重率增加了73.5% 和50.4%，HPP 和CTS+HPP 處理組的失重率顯著大于CK 和CTS 處理組（P＜0.05）。結果表明，經超高壓處理后鮮切胡蘿卜絲的失重率較高，而CTS 能較好地保持鮮切胡蘿卜絲的水分。這可能是由于HPP 處理會在一定程度上破壞鮮切胡蘿卜絲的組織結構，導致細胞通透性增加，促使細胞內水分和其他可溶性物質向細胞外流出[21]。而CTS處理可以使鮮切胡蘿卜絲表面形成一層均勻、透明的保護膜，這層膜與果實表面的角質層類似，可以阻止果蔬水分散失[11]。Wu 等[22]研究也發現，CTS 處理可有效保持鮮切茄子的水分含量，在貯藏過程中起到更好的保水作用。

2.4 不同處理對鮮切胡蘿卜絲可溶性固形物含量的影響

不同處理對鮮切胡蘿卜絲可溶性固形物含量的影響見圖4。

圖4 不同處理對鮮切胡蘿卜絲可溶性固形物含量的影響Fig.4 Effects of different treatments on the soluble solids in freshshredded carrot

由圖4 可知，貯藏第0 天時，相比CK 組，經CTS、HPP 和CTS+HPP 處理后，鮮切胡蘿卜絲的可溶性固形物含量顯著增加（P＜0.05），分別增加了28.4%、16.2%、34.7%。貯藏時間為0～6 d 時，鮮切胡蘿卜絲的可溶性固形物含量整體呈下降趨勢。當鮮切胡蘿卜絲貯藏9 d 時，CTS 處理組可溶性固形物含量高于HPP和CTS+HPP 處理組。這可能是因為在貯藏期間，HPP處理后的鮮切胡蘿卜絲呼吸強度較高，需要消耗大量的營養物質，導致可溶性固形物含量減少。而CTS 處理抑制了鮮切胡蘿卜絲呼吸及細菌作用，有效地維持了鮮切胡蘿卜絲的可溶性固形物含量[23]。路志芳等[24]研究也發現CTS 處理可有效延緩鮮切黃瓜可溶性固形物含量的降低。

2.5 不同處理對鮮切胡蘿卜絲硬度的影響

不同處理對鮮切胡蘿卜絲硬度的影響見圖5。

圖5 不同處理對鮮切胡蘿卜絲硬度的影響Fig.5 Effects of different treatments on the hardness of freshshredded carrot

由圖5 可知，貯藏第0 天時，和CK 組相比，經CTS、HPP 和CTS+HPP 處理后，鮮切胡蘿卜的硬度顯著降低（P＜0.05），分別降低了11.6%、14.4%和28.6%。這可能是由于CTS 溶液中含有的少量乙酸滲透到胡蘿卜組織中，產生果膠酸鹽水解細胞壁破裂和組織軟化，從而導致質地軟化[25]。而HPP 處理使組織細胞的細胞壁變薄，細胞間層結構消失，細胞發生變形，從而顯著降低了鮮切胡蘿卜絲的硬度[8，26]。

在貯藏前期，鮮切胡蘿卜絲的硬度呈下降趨勢，但是在貯藏期第9 天，鮮切胡蘿卜絲的硬度有所增加，可能跟細胞內木質素的產生有關[27]。在貯藏后期，CTS處理組硬度高于HPP 和CTS+HPP 處理組，表明CTS處理可以更好地保持鮮切胡蘿卜絲的硬度。這可能是由于胡蘿卜絲經CTS 處理后，其蒸騰作用、呼吸作用及微生物的浸染都受到了明顯的抑制，酶的活性也得到了調節，從而減緩了質地軟化，張丹丹等[28]也有相似發現，0.5%殼聚糖涂膜液處理可延緩鮮切南瓜的硬度下降。

2.6 不同處理對鮮切胡蘿卜絲類胡蘿卜素含量的影響

不同處理對鮮切胡蘿卜絲類胡蘿卜素含量的影響見圖6。

圖6 不同處理對鮮切胡蘿卜絲類胡蘿卜素含量的影響Fig.6 Effects of different treatments on carotenoids in freshshredded carrot

由圖6 可知，貯藏第0 天時，和CK 組相比，經CTS、HPP 和CTS+HPP 處理后，鮮切胡蘿卜絲的類胡蘿卜素含量顯著增加（P＜0.05），分別增加了80.9%、27.3%和49.5%。結果表明，CTS 和HPP 處理均能顯著提高鮮切胡蘿卜絲的類胡蘿卜素含量。當鮮切胡蘿卜絲貯藏9 d 時，和CK 組相比，CTS、HPP 和CTS+HPP 處理組的類胡蘿卜素含量分別增加了186.5%、45.4% 和57.4%，CTS 處理組的類胡蘿卜素含量顯著高于其他處理組，說明CTS 處理對保持類胡蘿卜素含量效果最好，這可能與CTS 處理降低鮮切胡蘿卜素呼吸強度的作用有關[29]。

3 結論

100 MPa 處理可顯著降低鮮切胡蘿卜絲的呼吸強度，增加類胡蘿卜素含量，延緩可溶性固形物含量和硬度下降，但對微生物的抑制作用較小；CTS 結合100 MPa超高壓處理比單獨超高壓處理的保鮮效果更好，結合處理可以顯著抑制微生物生長，延緩硬度、可溶性固形物和類胡蘿卜素含量下降，但是其效果較CTS 處理差。CTS 處理具有一定抑菌效果，且對鮮切胡蘿卜絲的品質影響最小，可以有效地延緩鮮切胡蘿卜衰老進程，延長產品貨架期。