黄连壳聚糖复合涂膜保鲜剂对夏橙保鲜效果的研究

任艳芳，刘 畅，何俊瑜，王思梦

(贵州大学农学院，贵州 贵阳 550025)

黄连壳聚糖复合涂膜保鲜剂对夏橙保鲜效果的研究

任艳芳，刘 畅，何俊瑜，王思梦

(贵州大学农学院，贵州 贵阳 550025)

为明确可食性涂膜保鲜剂取代常规处理保鲜柑橘的可能性，研究黄连淀粉壳聚糖复合涂膜剂对奥林达夏橙(Citrus sinensis(L.) cv. Olinda Valencia orange)保鲜的效果。结果表明：复合涂膜可以明显降低贮藏期间夏橙病害指数和质量损失率，保持较高的好果率；复合涂膜处理可以降低果实的呼吸强度，维持果实内部较高的可滴定酸和VC含量，可溶性固形物含量变化较小，保持果实较高的营养品质；复合涂膜可以提高果实中过氧化氢酶活性，且在贮藏后期过氧化氢酶活性和超氧化物歧化酶活性明显高于常规方法处理，有效抑制丙二醛的积累，保持细胞膜的完整性。以上研究表明复合涂膜在延缓夏橙贮藏期间果实品质劣变和衰老方面已达到常规处理的保鲜效果，且食用安全、环境友好，具有替代夏橙果实常规保鲜的潜在应用价值。

夏橙；复合涂膜；保鲜

夏橙原产我国，于每年4～5月成熟，是柑橘中成熟期最晚的品种，果实入口化渣、甜而微酸、口感极佳，可鲜食及加工，是重要的淡季水果，深受广大消费者喜爱。但夏橙采收后在贮存期间会发生真菌性等病害，造成果实品质下降、适口性变差，甚至腐烂而失去食用价值。因此，开发有效的保鲜剂是发展夏橙生产的重要对策。目前，柑橘类水果的保鲜多采用扑霉灵、2,4-D、咪鲜胺等防腐抗菌剂浸果，再进行低温贮存或单果塑料膜包装贮存，化学保鲜剂虽能减少采后病害，但由于抗病性而又不得不提高剂量，导致药物残留，危害人体健康[1-3]。低温贮藏所需成本较高，且不当的低温容易造成果实冷害的发生；聚乙烯塑料膜用后不能降解，污染环境。因此，天然、安全、经济的保鲜方法的开发和应用已引起人们的广泛关注[4]。

可食性涂膜保鲜剂具有环保、无毒、成本低、操作简单等优点，已成为近年来保鲜领域研究的热点，它可通过在果蔬表面形成半透过性的膜控制或调节果蔬内部气体交换、改善外观、改变果蔬的表面特性等，有效地减少微生物污染引起的腐烂，从而延长果蔬的货架期[5-7]。壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的降解产物，为多糖类生物大分子，来源丰富、无毒、无污染，具有良好的成膜性，同时对某些病菌生长有直接的抑制作用并能诱导植物的抗病性，国内外学者研究了壳聚糖处理对苹果、梨、柑橘、杏、桃、番茄、辣椒等的保鲜效果，表明壳聚糖在一定程度上能够延缓果实衰老，减少腐烂，保持果蔬品质，延长果蔬贮藏期[8]，但其保鲜效果有待提高[9]。近年来，国内外食品业竞相研制开发新产品、新技术，逐渐由单材料向多材料，由单层膜向多层膜方向发展，研制由多种成分构成的复合型可食性膜[10]。从草本植物中获得的提取物，如药用中药或日常生活中的调味料，安全性较高，且不破坏环境、残留少、选择性强、不杀伤天敌、病原菌难以产生抗药性。在可食用膜中添加其提取物用于果蔬保鲜，具有明显的防腐效果，成为开发新型涂膜保鲜剂的一个重要发展方向[11-12]。我国有丰富的中草药资源，许多中草药如大黄、黄连、五倍子等有广泛的杀菌抑菌性，对果蔬采后病菌有较好的抑制作用。目前，已有中草药丁香、大黄、五倍子、高良姜、肉桂等提取液与其他保鲜物质间的复配物涂膜用于苹果、番荔枝、枇杷、梨等果实的贮藏保鲜并取得良好效果的报道[4,13-15]。本研究在前期30种具有杀菌作用的中草药抑菌试验中筛选出的黄连作为杀菌剂，以壳聚糖为成膜基质，配制成可食性黄连壳聚糖复合涂膜保鲜剂[16]，研究其对夏橙采后保鲜效果及生理代谢的影响，旨在明确可食性涂膜保鲜剂取代常规保鲜的可能性，为实现可食性膜在柑橘上的商品化应用提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

奥林达夏橙(Citrus sinensis(L.) cv. Olinda Valencia orange)，采自重庆长寿区安顺寨果场，果实大小相近、色泽成熟度基本一致、无明显病虫害和机械损伤。

黄连(Coptis chinensisFranch.) 贵阳一树药店；玉米淀粉(食品级) 重庆市美奇乐食品有限公司；壳聚糖(脱乙酰度≥85%) 山东奥康生物科技有限公司；甘油(分析纯) 成都市科龙化工试剂厂；聚乙烯醇(醇解度99.8%～100%) 天津市科密欧化学试剂开发中心；单甘酯(分析纯) 中国湘中精细化学品厂；化学杀菌剂咪鲜胺(25%乳油) 成都新朝阳生物化学有限公司；聚乙烯柑橘保鲜袋(0.04mm×14cm×17cm) 湖南省怀化市明华塑料厂。

1.2 仪器与设备

UV2550 紫外分光光度计 日本岛津公司；HH-6 数显恒温水浴锅 常州奥华仪器有限公司；RE-52A旋转蒸发仪 苏州江东精密仪器有限公司；高压蒸汽灭菌锅上海申安医疗器械厂。

1.3 方法

1.3.1 黄连醇提液制备

称取100g黄连，装入3000mL长颈圆底烧瓶中，加入1000mL 50%乙醇浸泡1h，加热回流2h，用16层纱布过滤倒出药液，待用。向药渣加入800mL 50%乙醇浸泡30min，加热回流1h，合并两次滤液，用旋转蒸发仪减压浓缩，浓缩液离心后取上清，定容至100mL，灭菌(108℃、20min)，即得质量浓度为1g/mL的黄连醇提取液原液。

1.3.2 复合涂膜剂制备

复合涂膜剂配方[16]：1%淀粉＋1%壳聚糖＋1%甘油＋3%聚乙烯醇＋0.02%单甘酯＋0.025g/mL醇提黄连提取液。

配制1000mL复合膜剂流程：将10g壳聚糖溶解在2%柠檬酸中，将用少量冷水溶解的淀粉10g加入壳聚糖溶液中，再加入30g聚乙烯醇，80℃水浴30min，期间不断搅拌，之后加入0.2g的单甘酯和10mL甘油，用1mol/L NaOH溶液调pH值至5.6，加入25mL质量浓度1g/mL黄连醇提取原液搅拌均匀，定容至1000mL，静置脱气，即得到黄连淀粉壳聚糖复合膜剂。

1.3.3 夏橙处理

将所选果实分成3组，分别进行如下处理：(1)复合涂膜：将夏橙果实在配制好的涂膜液中浸渍1min，取出晾干；(2)常规处理：用稀释500倍的咪鲜胺乳油＋0.016%2,4-D溶液浸泡果实1min，取出晾干后，单果套入聚乙烯柑橘保鲜袋；(3)对照：清水浸果1min，取出晾干。以上果实均放入铺有软纸的纸箱中，常温(25℃±1℃)贮藏，每个处理设3次重复，每个重复40个果实，贮藏后每15d取样测定相关指标。另设同样3组处理，进行好果率、病情指数和质量损失率的测定。

1.3.4 指标测定方法

好果率、病情指数和质量损失率测定：夏橙贮藏后每15d观察1次，记录各处理的发病情况，并根据果实病情指数等级标准，计算好果率和病情指数。柑橘病情指数分级标准：0级，无病；1级，发病面积占果实总面积的1/4以下；2级，发病面积占果实总面积的1/4～1/2；3级，发病面积占果实总面积的1/2～3/4以下；4级，发病面积占果实总面积的3/4以上。

呼吸速率测定：参考杨振生等[17]方法；可溶性固形物(soluble solids content，SSC)含量：采用WYT-Ⅲ手持折光仪测定；可滴定酸(titratable acidity，TA)含量：采用中和法； VC含量的测定采用陆茜等的方法[18]；丙二醛(MDA)含量测定采用硫代巴比妥酸法；过氧化氢酶(catalase，CAT)活性测定采用紫外吸收法；超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性测定采用NBT光还原法。

1.4 数据统计分析

试验结果采用Excel软件进行数据处理，经SPSS 16.0统计软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 复合涂膜对采后夏橙好果率、病情指数和质量损失率的影响

好果率可直接反映果实的贮藏效果，是最直接最有效的判断标准之一。由图1可知，不同处理的夏橙在贮藏期间好果率逐渐降低，且以对照降低速度最快，贮藏至60d时，其好果率已明显低于50%，此时果实严重失水、褐化和霉变，已经不能剥皮，因此对照中品质和生理指标仅测定到45d。贮藏至75d时，由于果实腐烂、褐变已无好果，而此时复合涂膜与常规处理的好果率仍高于75%，但二者之间无显著差异(P＞0.05)。

图1 夏橙贮藏过程中好果率的变化Fig.1 Change in good fruit rate of valencia orange during storage

与好果率变化趋势相反，贮藏期间各处理果实的病情指数逐渐增加(图2)，其中以对照增加最快，贮藏至45d时，其病情指数已分别为复合涂膜和常规处理的3.40倍和2.68倍，达到差异显著水平(P＜0.01)，贮藏至75d时，对照中的果实表现为全部发病，而此时复合涂膜和常规处理病情指数分别为16.67%和19.05%，表明经黄连复合涂膜处理后，由于黄连的抑菌作用，以及复合膜的保护作用，使夏橙不易受微生物的感染，有效降低了腐烂和霉变的发生。

图2 夏橙贮藏过程中病情指数的变化Fig.2 Change in disease index of valencia orange fruits during storage

夏橙贮藏期间质量损失率的变化趋势与病情指数基本一致，随着贮藏时间的延长，质量损失率逐渐增加(图3)，在贮藏到60d时，对照已经严重失水，失去商品价值，复合涂膜和常规处理仅为对照的24.91%和17.45%，呈极显著差异(P＜0.01)。这可能是经过涂膜处理在果实表面形成一层较为致密和均匀的薄膜，在一定程度上抑制了果实的蒸腾作用和呼吸作用，减少了水分的散失和自身有机物的消耗，其效果与聚乙烯柑橘保鲜袋相当。

图3 夏橙贮藏过程中质量损失率的变化Fig.3 Change in weight loss rate of valencia orange fruits during storage

2.2 复合涂膜对采后夏橙呼吸强度的影响

果实呼吸是一个重要的生理代谢过程，它保障了有机体生命过程物质和能量的代谢，直接影响到保鲜期限，而呼吸强度是衡量呼吸作用强弱的指标。由图4可知，夏橙贮藏期间，各处理的呼吸强度逐渐增加，这是由于果实贮藏是一个成熟衰老的过程，随着贮藏时间的延长，果实失水、腐烂、褐变，衰老加剧，生物破坏，线粒体功能失调，导致能量缺乏，为了补充能量，必然促进糖酵解和乙醇发酵途径，从而释放更多的CO2[19]，这与在纽荷尔脐橙、红江橙果实上的研究结果一致[20-21]，但对照的呼吸强度明显高于复合涂膜和常规处理(P＜0.01)，贮藏至45d时，对照的呼吸强度已分别升高至复合涂膜和常规处理的1.37倍和1.32倍，但后两者间无显著性差异(P＞0.05)，说明复合涂膜和聚乙烯柑橘保鲜袋均能有效阻隔果实内外气体交换，形成膜内高CO2环境，起到气调作用，从而有效抑制果实呼吸强度的增加。

图4 夏橙贮藏过程中呼吸强度的变化Fig.4 Change in respiration intensity of valencia orange fruits during storage

2.3 复合涂膜对采后夏橙TTS、TA和VC含量的影响

可滴定酸是果实呼吸的重要基质。由图5可知，由于呼吸作用的消耗使得贮藏期间夏橙果实中的可滴定酸含量持续下降，贮藏至45d时，对照中可滴定酸含量已降低至贮藏前的69.01%，而复合涂膜和常规处理则分别降至贮藏前的76.06%和73.24%，说明复合涂膜和常规处理能在一定程度上延缓贮藏期间夏橙果实中可滴定酸含量的下降，有利于果实风味的保持，但贮藏期间，复合涂膜和常规处理间可滴定酸含量无显著差异(P＞0.05)。

图5 夏橙贮藏过程中可滴定酸含量的变化Fig.5 Change in TA content of valencia orange fruits during storage

可溶性固形物是水果甜味的主要来源，也是果品贮藏过程中呼吸作用的主要底物之一。图6表明，对照中可溶性固形物含量在贮藏期间有所增加，贮藏至45d时，其含量为复合涂膜和常规处理的1.08倍和1.12倍，达到差异显著水平(P＜0.05)，这是由于在贮藏期间对照中果实呼吸作用较旺盛，为补充呼吸作用消耗的能量，果实内部的淀粉转化成可溶性糖的速度加快，可溶性固形物含量增加。相比之下，复合涂膜和常规处理中可溶性固形物含量变化幅度较小，且两者间无显著性差异(P＞0.05)。

VC不但是果实营养成分之一，同时也是果实内清除活性氧的一种重要的抗氧化剂，对延缓衰老有一定效果。贮藏期间各处理夏橙中VC含量不断下降(图7)，其中对照中VC含量下降最快。贮藏至45d时，对照VC含量仅为复合涂膜和常规处理的56.20%和63.07%，达到差异显著水平(P＜0.01)，而复合涂膜和常规处理有效减缓了VC分解，保持较高的VC含量。

图7 夏橙贮藏过程中VC含量的变化Fig.7 Change in VC content of valencia orange fruits during storage

2.4 复合涂膜对采后夏橙MDA含量和抗氧化酶的影响

图8 夏橙贮藏过程中MDA含量的变化Fig.8 Change in MDA content of valencia orange fruits during storage

由图8可知，夏橙贮藏前期，各处理果实中MDA含量保持在一个相对较低的水平，贮藏至30d后，MDA含量迅速上升，且对照上升速度最快，至贮藏45d时，对照MDA含量分别为复合涂膜和常规处理的1.68倍和1.90倍，达到差异极显著水平(P＜0.01)，而在整个贮藏期间复合涂膜和常规处理间MDA含量无显著性差异(P＞0.05)，说明复合涂膜和常规处理对果实MDA的积累有具有明显的抑制作用，有效缓解了果实的膜脂过氧化。

SOD和CAT是生物体内重要的抗氧化酶。由图9可知，在夏橙贮藏期间，CAT活性呈现先上升后下降的变化趋势。在贮藏前期，各处理中CA T活性逐渐升高，至贮藏15d时达到最大值，随后CAT活性迅速降低。与对照相比，在贮藏45d内，复合涂膜处理中CAT活性显著高于对照(P＜0.01)，但与常规处理无显著性差异(P＞0.05)。随着贮藏时间的延长，复合涂膜和常规处理中CAT活性进一步降低，贮藏至75d时，常规方法处理中CAT活性降低为复合涂膜处理的77.97%(P＜0.01)。SOD活性(图10)变化趋势与CAT活性基本一致，但在贮藏30d内，尽管复合涂膜和常规处理中SOD活性高于对照，但是各处理间未达到差异显著水平(P＞0.05)，随着贮藏时间的延长，各处理SOD活性继续降低，且以对照降低幅度最大，至贮藏4 5 d时，对照的SOD活性已降至为复合涂膜和常规处理的78.23%和80.00%，达到差异显著水平(P＜0.01)。

图9 夏橙贮藏过程中CAT活性的变化Fig.9 Change in CAT activity of valencia orange fruits during storage

图10 夏橙贮藏过程中SOD活性的变化Fig.10 Change in SOD activity of valencia orange fruits during storage

3 讨论与结论

本实验采用淀粉、壳聚糖和黄连提取物作为主要涂膜成分用于夏橙保鲜效果的研究，结果表明复合涂膜后的夏橙果实，好果率明显增加，病情指数和质量损失率明显下降(图1～3)，这是由于壳聚糖[22]和黄连的抑菌作用[23]，以及复合膜的机械保护和控制气体进出作用，降低了果实水分的变化幅度、内部物质转化和微生物感染的机率，使夏橙果实不易受微生物感染，也大大减少了霉菌等微生物引起的腐烂和发霉，有效保持其感官品质[13-15]。复合涂膜处理降低夏橙的呼吸速率(图4)，增加可滴定酸含量(图5)，抑制VC的降低(图6)。Aday等[24]和潘显辉等[4]认为复合涂膜保鲜剂在果实表面形成一层半透膜，一定程度上堵塞了果皮上的裂纹和皮孔，阻抑了果实内、外气体交换，使果实内部形成一种低氧、高二氧化碳小环境，从而抑制了果实的呼吸强度，降低与之相关的代谢活动，使果实中可溶性固形物的增加速度较缓，有机酸、VC等营养成分转化、流失的速度减慢。此外，在整个贮藏期间，复合涂膜处理的好果率、病情指数、质量损失率、呼吸速率、可滴定酸和VC与常规处理无明显差异(图1～6)，说明壳聚糖和黄连醇提物在抑菌、气调及品质保持方面达到了化学杀菌剂咪鲜胺+2,4-D+套袋的水平。

果蔬衰老与活性氧代谢和膜脂过氧化作用有关。SOD和CAT等保护酶系统可有效地清除活性氧自由基，保持体内活性氧平衡，其活性的高低可以作为判断果实耐贮性指标和衰老的标志[25]。夏橙贮藏过程中，果实内部活性氧自由基大量积累，导致细胞膜完整性受到破坏，MDA明显增加(图8)，而SOD和CAT活性均呈现先升高后下降的趋势(图9、10)，这与李江波等[21]的研究结果相一致。这是由于在贮藏初期，夏橙通过提高自身抗氧化酶活性来抵御活性氧自由基的伤害，但是随着活性氧的大量产生，大大超过了抗氧化酶的清除能力，导致酶活性降低[26]。而复合涂膜通过维持果实中较高的SOD和CAT活性，可以有效阻止活性氧的积累以及所引起的MDA的大量产生，延缓果实的衰老[26]。

综上研究可知，黄连壳聚糖复合涂膜剂不但能保持夏橙果实品质，还能在生理上延迟果实的衰老劣变，其保鲜效果与常规处理相当，采用这种方法保鲜夏橙，有利于降低低温能耗和避免使用塑料保鲜袋，减少化学药剂对环境和人体造成的危害，因此可以作为常规保鲜的取代方法，具有开发应用的价值。

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Effect ofCoptis chinensisFranch-Chitosan Film on Preservation of Valencia Orange Fruits

REN Yan-fang，LIU Chang，HE Jun-yu，WANG Si-meng
(Agricultural College, Guizhou University, Guiyang 550025, China)

In order to clarify the possibility of edible film as a substitute for traditional preservatives, the fresh-keeping effect ofCoptis chinensisFranch (50% ethanol extract fromRhizoma Coptis)-chitosan film onCitrus sinensis(L.) cv. Olinda Valencia orange fruits was investigated. The results showed that the composite coating could significantly decrease disease index and weight loss rate as well as decay fruit rate. Meanwhile, it could also decrease respiration intensity, maintain higher contents of titratable acids and vitamin C and stabilize the content of soluble solids. In addition, the composite coating could enhance the activity of catalase (CAT) in valencia orange fruits. Moreover, compared with the traditional preservation treatment, this coating could maintain higher activities of CAT and SOD in orange fruits during the late stage of storage, consequently inhibiting the accumulation of malondialdehyde (MDA) and maintaining cell membrane integrity. Therefore, this coating not only has similar effect to the traditional preservative in maintaining fruit quality and delaying quality senescence, but also possesses edible safety and environment-friendly characteristics, suggesting its promising application potential as a substitute for traditional preservatives.

Valencia orange；composite coating；fresh-keeping effect

TS255.3

A

1002-6630(2012)16-0291-06

2011-08-18

贵州省农业科技攻关项目(NY20083021)

任艳芳(1976—)，女，副教授，博士，主要从事果品采后生理与保鲜研究。E-mail：gzdx2006@126.com