涂膜处理对板栗仁保鲜影响的研究

李亚新，张子德，王 磊，李夫庆

（河北农业大学食品科技学院，河北保定071001）

涂膜处理对板栗仁保鲜影响的研究

李亚新，张子德*，王 磊，李夫庆

（河北农业大学食品科技学院，河北保定071001）

以熟制板栗仁为原材料，采用壳聚糖复合涂膜方法对板栗仁进行研究。结果表明：板栗仁进行涂膜后与未涂膜相比其褐变程度、失重率、老化程度都得到了显著的改善。通过正交实验确定板栗仁涂膜液最佳配方为：壳聚糖1.5%，乙酸1.0%，明胶0.3%，甘油0.4%，单甘酯0.06%。

壳聚糖，涂膜，褐变，老化，失重率

Abstract：The coating technology on cooked chestnut kernel was studied by using chitosan coating treatments.The result showed that compared with the chestnut kernel without the coating，the degree of browning，ageing and weight loss rate of chestnut kernel with the coating had a remarkable improvement.According to orthogonal design，the best formula was chitosan concentration of 1.5%，acetic acid concentration of 1.0%，the gelatin concentration of 0.3%，glycerine concentration of 0.4%，the single glyceride concentration of 0.06%.

Key words：chitosan；coating；browning；ageing；weight loss rate

在我国民间，板栗具有“木本粮食”、“铁杆庄稼”之称，其味道鲜美，粉质细腻，且营养丰富，栗果中含蛋白质5.11%，脂肪2.10%～7.14%，糖10%～20%，淀粉40%～60%，此外还含有多种维生素（A、B1、B2、C等）和矿物质（钙、磷、钾等）。关于板栗的药用价值，中医认为栗果有养胃健脾、补肾强筋、活血、止血之功能，并有益于高血压、冠心病的防治。在临床上，板栗还可用于治疗反胃、腰腿软弱、吐血、便血、金疮等症［1-3］。壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，属氨基多糖，有良好的成膜性、机械性能、气体选择渗透性、阻湿性、润湿性能、可食用性、安全性和广谱抗菌性，不溶于水，溶于稀酸。近20年来，随着壳聚糖多种生物活性的发现，全世界对该类产品的研究十分活跃，其应用领域也不断拓宽。从最初生产壳聚糖作为一般化工医药原材料，到目前研究开发高生物活性的低聚糖产品，现在已在医学、药物学、生物工程、食品、保健品、化妆品和农业等领域中得到了广泛的应用［4-6］。褐变和老化是板栗加工中最突出的问题，但长期以来并没有得到有效的改善［7］。壳聚糖涂膜果蔬这几年已得到广泛的研究，但专门关于壳聚糖涂膜板栗仁以抑制其褐变和老化的研究却没有相关的报道，本实验以壳聚糖为主要原料，对板栗仁进行涂膜处理，并研究其对板栗仁褐变、失重率及老化的影响，以期为板栗加工生产提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

板栗 产于辽宁，购买于保定三丰路果蔬批发市场；壳聚糖 食用级；酒石酸、乙酸、抗坏血酸、柠檬酸、甘油 均为分析纯；单甘酯 食用添加剂；明胶 化学纯。

DC-P3型自动测色色差计 北京市兴光测色仪器公司；BSZ14D型电子天平 北京赛多利斯仪器系统有限公司；TGL16M型台式高速冷冻离心机 长沙英泰仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 酸种类及浓度的选择 壳聚糖不能直接溶于水，但能溶于酸性水溶液，所以本实验选择了4种常见的酸：乙酸、酒石酸、柠檬酸、抗坏血酸作为实验研究对象。

将1.5%的壳聚糖分别加入到0.5%、1.0%、1.5%的乙酸、酒石酸、柠檬酸、抗坏血酸溶液中，并在40～60℃条件下加热，混合均匀后将熟制好的板栗仁放入涂膜液中10min，取出后置于室温保存24h，以酸对壳聚糖的溶解性以及板栗仁的失重率、△E值为指标确定酸的种类及浓度，以上各处理重复两次。

1.2.2 壳聚糖浓度的选择 分别取一定量的壳聚糖加入到一定浓度的酸溶液中，在40～60℃条件下加热，混合均匀配制成1.0%、1.5%、2.0%的壳聚糖溶液，并将熟制好的板栗仁放入涂膜液中10min，取出后置于室温保存24h，以板栗仁的失重率和△E值为指标确定壳聚糖的浓度，以上各处理重复两次。

1.2.3 涂膜助剂浓度的选择 在壳聚糖浓度以及酸种类、浓度确定的基础上选择涂膜助剂。将0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的明胶、甘油和 0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%的单甘酯分别放入一定浓度的壳聚糖溶液中并在40～60℃条件下加热，混合均匀后将熟制好的板栗仁放入涂膜液中10min，取出后置于室温保存24h，以板栗仁的失重率和△E值为指标确定明胶、甘油、单甘酯的浓度，以上各处理重复两次。

1.2.4 涂膜助剂最佳配比的确定 为了进一步调研涂膜液的涂膜效果，在涂膜助剂单因素实验的基础上，将上述单因素实验中成膜助剂最佳浓度及其上下两个毗邻浓度作为实验因素水平，进行L9（34）正交实验，研究涂膜效果。实验因素与水平见表1。

表1 因素水平表

1.2.5 涂膜处理对板栗仁老化的影响 将熟制好的板栗仁放入以确定好配方的涂膜液中10min，取出后置于4℃条件下保存 0、2、4、6、8、10h 后测定老化程度，并以空白作对照，以上各处理重复两次。

1.3 测定指标及方法

失重率（%）=（涂膜前板栗仁的质量-涂膜后板栗仁的质量）/涂膜前板栗仁的质量×100%

板栗仁褐变程度测定：栗仁颜色的变化程度采用色差计测定，取涂膜后室温放置24h的板栗仁样品，用研钵搅碎，取3g板栗仁放入离心管中，并加入30mL水，在4000r/min的离心机中离心10min后，取其上清液放在专用比色皿内待用。以总色度△E的大小表示褐变程度。△E越大，表示褐变程度越轻。

板栗仁老化程度的测定：参照碘吸光度法［8］，略有改动。分别取30g涂膜后在4℃下放置0、2、4、6、8、10h的板栗仁，放入加300mL蒸馏水的打浆机中一起打浆5min。打浆后取25mL液体倒入离心管中，将离心管置于35℃的水浴锅中水浴提取10min后取出，置于5000r/min的离心机中离心10min。将离心后的上清液过滤，用2mL移液管移取上清液2L于50mL容量瓶中，加1mL碘液和25mL蒸馏水后，在35℃的水浴锅中水浴进行显色反应15min，定容至50mL后进行测量。用分光光度计测定吸光度（波长600nm）。同时做空白实验，50mL容量瓶中加入1mL碘试剂和27mL蒸馏水在35℃中显色后定容。以吸光度值为纵坐标，储存时间为横坐标，绘制相应的曲线，重复两次实验。

2 结果与分析

2.1 酸的种类及浓度的确定

壳聚糖不能直接溶于水，但能溶于酸性水溶液，因此，配制保鲜液必须用酸作助剂，酸的选择原则是能使壳聚糖快速溶解完全且酸要对果蔬无毒可食。本实验选择了乙酸、酒石酸、柠檬酸和抗坏血酸作为研究对象，研究结果表明0.5%、1.0%、1.5%的柠檬酸和抗坏血酸的溶液在40～60℃条件下加热不能将1.5%的壳聚糖彻底溶解，但乙酸、酒石酸能将壳聚糖彻底溶解。而且从图1可以看出，乙酸在防止板栗仁的褐变和板栗仁失水方面均优于酒石酸，所以本实验选择1.0%的乙酸。

图1 不同浓度酸溶液对板栗仁失重率、褐变度的影响

2.2 壳聚糖浓度的确定

壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，属氨基多糖，有良好的成膜性和广谱抗菌性，不溶于水，溶于稀酸。壳聚糖涂膜后能限制果蔬与大气交换，使果蔬内部形成一个低O2，高CO2的微环境。该膜具有较强的持水能力，适合做食品涂膜，而板栗仁的失重率、褐变程度是反映板栗仁品质好坏的重要指标。

从图2可以看出，板栗仁的失重率随着壳聚糖浓度的增加而减少，而板栗仁的△E值在壳聚糖浓度为1.5%时最大（褐变度最低）。因为壳聚糖浓度太低时隔氧能力、隔水能力差，浓度太高时涂膜则不均影响外观，所以本实验选择壳聚糖的浓度为1.5%。

图2 不同浓度的壳聚糖溶液对板栗仁失重率、褐变度的影响

2.3 涂膜助剂浓度的选择

适当的添加剂能提高膜的透明度和凝胶强度以及提高膜的持水能力，明胶的加入会提高壳聚糖的凝胶强度，甘油具有提高透明度的能力，改善保鲜液的涂布效果，单甘酯可以做乳化剂，有利于板栗仁表面成膜及减少失水的作用。从图3可以看出，浓度为0.4%的甘油在防止板栗仁的褐变和失水方面均优于其他浓度的甘油，所以本实验选甘油的浓度为0.4%。

从图3还可以看出，明胶浓度在0.1%时板栗仁的失重率最小，但△E值最小（褐变程度最大）；当明胶浓度为0.5%时，板栗仁的失重率最大，△E值较小（褐变程度较大）；当明胶浓度为0.2%、0.3%、0.4%时，板栗仁的失重率基本相同；当明胶浓度为0.3%时，△E值最大（褐变程度小）。所以经过综合考虑，本实验选明胶的浓度为0.3%。

从图4可以看出，当单甘酯浓度为0.02%时，板栗仁的失重率最大，但此时△E值最大（褐变程度最小）；当单甘酯浓度为0.10%时，板栗仁的失重率最小，但△E值最小（褐变程度最大）；当单甘酯浓度为0.04%、0.06%、0.08%时，板栗仁的失重率逐渐减小，但各值之间相差很小。从节约成本的角度来说，浓度低为好。所以经过综合考虑，本实验选单甘酯浓度为0.04%。

表2 L9（34）正交实验结果

表3 方差分析结果

图3 不同浓度的涂膜助剂对板栗仁失重率、褐变度的影响

图4 不同浓度单甘酯对板栗仁失重率、褐变度的影响

2.4 涂膜助剂正交实验结果

通过比较表2中各指标的极差（R值）可以得出，以△E值为主要指标，极差值为RA＞RC＞RB，则说明影响板栗仁的褐变度的因素主次顺序为明胶为主要因素，其次是单甘酯，甘油为次要因素。

由表2直观分析可得，处理6的△E值最大（板栗仁褐变度最小），而处理5板栗仁的失重率最小，因此要选择最佳的处理必须对显著因素进行多重比较。

由表3方差分析可得，A因素明胶对△E值（板栗仁褐变）及失重率的影响为极显著；C因素单甘酯对△E值（板栗仁褐变）的影响极显著；B因素甘油对△E值（板栗仁褐变）及失水率的影响不显著。

处理5、6的不同在于B因素和C因素的水平选择，由方差分析可得，C因素单甘酯对△E值（板栗仁褐变）的影响极显著则要先考虑，因此对C因素单甘酯进行多重比较，对△E值（褐变度）来说C因素的C3水平的平均数显著高于C2水平，而C2水平的平均数显著高于C1，因此应选择C3，由于B因素水平间差异不显著，故可选任一水平，所以选对应△E值最大（褐变度最小）、失重率最小的B2水平。综上所述，本实验得到的涂膜助剂的适宜组合为处理5，工艺条件为A2B2C3，即明胶0.3%，甘油0.4%，单甘酯0.06%。

2.5 涂膜处理对板栗仁老化的影响

板栗制品普遍存在淀粉老化现象，导致板栗的口感变硬，不易被人体消化。本实验采用碘吸光度法测板栗仁老化的程度。碘吸光度法测得可溶性直链淀粉和碘络合的吸光度越小，则说明淀粉老化回生现象越严重。本实验对板栗仁进行涂膜研究它对老化的影响，由图5可以看出，板栗上清液与碘试剂络合吸光度在0～10h的变化趋势，熟制板栗仁的老化程度随着贮藏时间的延长而逐渐增大，贮藏前2h板栗仁的老化情况变化比较大，随着贮藏间的延长老化程度趋于缓慢，从图5中还可以看出，熟制板栗仁经过涂膜处理后与对照组相比达到显著的水平（P＜0.05）。

图5 涂膜处理对板栗仁老化的影响

3 讨论

本文主要研究了涂膜处理对板栗仁褐变程度、失重率和老化程度的影响，结果表明，板栗仁的褐变程度、失重率和老化程度均得到了显著的改善。原因在于：a.对于板栗仁褐变程度、失重率而言，因为壳聚糖涂膜液处理可在板栗仁表面形成一层薄膜，减少水分损失，调节板栗仁内外的气体交换，使板栗仁部形成一个低O2、高CO2浓度的环境。本实验研究了壳聚糖浓度的选择，因为涂膜时壳聚糖浓度太低时隔氧能力、隔水能力差，浓度太高时则涂膜不均影响外观，所以本实验选择壳聚糖浓度为1.5%；又因为壳聚糖不能直接溶于水，但能溶于酸，因此酸的种类及浓度的选择也特别重要，本实验选择了乙酸浓度为1.0%。涂膜助剂的选择是为了进一步地改善膜的性能，本文主要选择了明胶、甘油、单甘酯。单甘酯可以做乳化剂有利于板栗仁表面成膜及减少失水的作用，而明胶的加入会提高壳聚糖的凝胶强度，甘油具有提高透明度的能力。b.涂膜处理对板栗仁老化程度有影响是因为单甘酯能够同淀粉分子发生相互作用形成稳定的复合物而产生抗老化作用，此外还直接影响水分的分布，间接延缓老化。而明胶这种胶体物质具有提高成品持水性［9］，涂膜处理具有成本较低和便于操作的优点，但保鲜期有限，因此需在包装，储藏条件方面加以改善。

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［8］赵力超，姜艳，谢志锋.板栗制品老化检测方法的研究［J］.现代食品科技，2007（6）：23.

［9］李慧娟，柴松敏.淀粉的老化机理及抗老化研究［J］.粮食加工，2006（3）：44-45.

Study on effect of coating treatments on the preservation of chestnut kernel

LI Ya-xin，ZHANG Zi-de*，WANG Lei，LI Fu-qing
（College of Food Science and Technology，Agricultural University of HeBei，Baoding 071001，China）

TS255.3

A

1002-0306（2010）10-0340-04

2009-09-14 *通讯联系人

李亚新（1983-），女，在读硕士研究生，研究方向：食品科学。