水溶性壳聚糖涂膜处理对采后绿芦笋贮藏品质的影响*

邱苗，杨成，蒋珩珺，陈群超，黄建颖

(浙江工商大学食品与生物工程学院浙江省食品安全重点实验室，浙江杭州，310035)

绿芦笋(Asparagus officinalis L.)为天门冬属植物，其嫩茎风味独特，具有丰富的营养价值和药用价值［1］。鲜美的口感和卓越的保健功能使得芦笋在国际市场上有着“蔬菜之王”的美称，广受世界各国消费者的喜爱［2］。但是，绿芦笋采收之后呼吸旺盛、生理代谢活跃，消耗大量的营养物质，货架期较短。在贮藏过程中，一系列的生理生化反应会影响其品质，主要表现在硬度增加、颜色变浅，笋体萎蔫、失水严重等方面，从而导致所含营养物质减少，品质变劣，严重影响其食用价值［3］。因此，选择经济、有效、安全的保鲜方法来延长这种高价值蔬菜的货架期具有较高的商业价值。目前，绿芦笋的采后保鲜主要有低温冷藏［4］，6-苄氨基嘌呤［5］、水杨酸［6］，臭氧水［7］处理结合低温冷藏、气调保鲜以及最近发展起来的涂膜保鲜［8］等，这些采后处理都在一定程度上可以延长绿芦笋的贮藏时间。

壳聚糖是从虾、蟹、昆虫等节肢动物外壳及真菌的细胞壁中提取的目前自然界中唯一发现带正电荷的食物纤维，具有降脂、抑菌和免疫调节等多种生物学活性，具有良好的吸湿性、成膜性、通透性、生物相容性、可降解性，且无毒，被广泛研究和应用于生物医药、食品保鲜等领域［9］。虽然壳聚糖结合6-苄氨基嘌呤对绿芦笋的复合涂膜保鲜已有了初步的研究［10］，但不同水溶性的壳聚糖用于芦笋的保鲜鲜有报道。本论文采用水溶性壳聚糖(WSC)以及壳聚糖衍生物羧甲基壳聚糖(CMC)分别涂膜保鲜绿芦笋，旨在系统性探索壳聚糖及其衍生物对采后绿芦笋的生物保鲜的效果，以期增加壳聚糖及其衍生物在食品防腐保鲜中的应用价值。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

1.1.1 供试绿芦笋

绿芦笋，品种为格兰德，采自浙江杭州下沙蔬菜基地。清晨采后立即装入带有冰块的泡沫箱中，运输至实验室进行试验。

1.1.2 保鲜剂及处理方法

羧甲基壳聚糖(CMC，黏度92.5 mPa·s，取代度90.9%)，购于青岛弘海生物技术有限公司;水溶性壳聚糖(WSC，黏度20 mPa·s，脱乙酰度 96.1%)，购于宁波海鑫生物制品有限公司。用去离子水配制浓度分别为1.50%、1.00%、0.50%和0.25%CMC和WSC的溶液。将长约30 cm，直径1～1.5 cm，粗细均匀的健康绿芦笋随机分为9组(每组60根)，分别浸泡在不同浓度的壳聚糖溶液中，10 min后常温冷风晾干，直立贮存于95%湿度、2℃的冷库中，每次取9根每隔7 d进行各项指标测定，重复3次，取平均值，以去离子水处理组为对照。预试验结果表明，浓度为0.50%的CMC和WSC在感官品质方面表现出较好的保鲜效果，故而本研究选取该浓度下处理的绿芦笋进行理化指标的测定。

1.2 仪器与设备

UV-2550紫外分光光度计，日本SHIMADZU;3-30K高速台式冷冻离心机，德国Sigma公司;DT500精确电子天平，常熟市意欧仪器仪表有限公司;T25basic IKA分散机，ULTRA-TURRAX。

1.3 测定方法

1.3.1 感官评价

采用10分制评定方法［11］。按照绿芦笋的色泽、形态、鲜嫩度、腐烂及风味5项指标，分4级标准打分，各级分值分别为 2.0、1.5、1.0、0.5、0，总分为 10分。10分为产品极好，整株鲜绿，头部紧包、茎直立，无失水无老化无腐烂，有产品特有的清香味;7分以上产品尚好，新鲜稍有缺陷，作为评价商业价值的标准点;5分为差，颜色发黄，茎部有一定老化失水，头部有部分水渍状，有轻度异味;3分以下极差，不可食用。

1.3.2 失重率的测定

失重率/%=［(初始质量－贮藏后质量)/初始质量］×100

1.3.3 硬度测定

采用 TA-XT Express，Stable Microsystems质构仪进行测定。

1.3.4 抗坏血酸含量的测定

2，6-二氯靛酚法测定［12］。

1.3.5 叶绿素含量的测定

分光光度法［12］。

1.3.6 丙二醛含量的测定

硫代巴比妥酸比色法［12］。

1.3.7 总酚含量的测定

盐酸-甲醇浸提比色法［12］。

1.3.8 多酚氧化酶(PPO)活性的测定

邻苯二酚比色法［12］。

1.3.9 过氧化物酶(POD)活性的测定

愈创木酚比色法［12］。

1.3.10 超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定

氮蓝四唑比色法［12］。

1.4 数据分析

利用Origin8.0统计所有数据，绘制图表;利用SPSS17.0进行方差和显著性分析。

2 结果与分析

2.1 壳聚糖处理对绿芦笋感官品质的影响

绿芦笋贮藏期间的感官品质变化如表1所示。CMC和WSC处理的保鲜明显优于空白组。CMC处理的绿芦笋在第14天时总分为10.0，在色泽、鲜嫩度、风味形态以及腐烂率方面均与采后当天的品质基本保持一致。贮藏35 d后，对照组得分仅为5.5分，而CMC和WSC涂膜的绿芦笋得分仍在7分以上，仍可被消费者接受。

表1 壳聚糖处理对绿芦笋感官品质的影响Table 1 Effect of CMC and WSC on sensory evaluation of asparagus spears

2.2 壳聚糖处理对绿芦笋失重率的影响

绿芦笋采收后由于含水量高且组织幼嫩，保护组织不发达，水分极易蒸发散失，导致嫩茎失重，降低绿芦笋的保鲜期和品质，失重率可以作为衡量其保鲜效果的一个重要指标。

图1 壳聚糖涂膜对绿芦笋失重率的影响Fig.1 Effect of CMC and WSC on weight loss of asparagus spears

从图1可知，随着贮藏时间的延长，失重率增加。WSC和CMC处理组失重率增加相对较为缓慢，在贮藏第7天时，失重率仅为1.09%和1.19%，而对照组达2.62%。在第14天时，对照组的失重率已达6.04%，而WSC和CMC的处理组分别仅为3.93%和3.09%。贮藏至第21天时，这2处理组的失重率才达5.47%和5.17%。在第35天时，对照组的失重率高达12.24%，CMC和WSC处理组的绿芦笋失重率分别为9.03%和9.85%，明显低于对照组(P＜0.05)。说明CMC和WSC涂膜在一定程度上可以降低采后绿芦笋失重率，这可能是由于壳聚糖及其衍生物涂膜处理可以在绿芦笋表面形成一层透明的薄膜，从而阻止水分的散失。

2.3 壳聚糖处理对绿芦笋硬度的影响

贮藏期间，由于绿芦笋组织相继成熟和衰老，硬化从绿芦笋尖端部位开始向下延伸，使基部变得更硬，但顶端部分不容易硬化［13－14］。本试验测定了绿芦笋从头部开始的7、14、21 cm处的硬度值，结果如图2所示。由图2可知，随着贮藏时间的延长，3个部位的硬度均呈先上升后下降的趋势变化。在第35天时，对照组21 cm处的硬度比7 cm处高出约210 g，比14 cm处高出约148 g。这是由于绿芦笋下部受采摘机械伤的影响会加速木质化及老化进程，导致硬度水平高于上部幼嫩组织［15］。

图2 壳聚糖涂膜对绿芦笋硬度的影响Fig.2 Effect of CMC and WSC on texture of asparagus spears

绿芦笋中上部所含纤维素较少，能适当地将硬度维持在新鲜采摘的水平，这对维持绿芦笋的外观品质具有重要的意义。贮藏至35 d，对照组7 cm处组硬度值为1 961 g，而WSC和CMC处理组硬度值分别为2 087 g和2 006 g，WSC处理组14 cm处的硬度与对照组相比没有显著增加，但CMC处理组的硬度值比对照组高出41 g，可能由于CMC具有较好的成膜性，可以调节芦笋内部气体组成，延缓其呼吸速率，最终延缓硬度的变化。对照组21 cm处硬度在贮藏期间一直呈现在较高水平，但2种壳聚糖处理组的绿芦笋底部硬度均能维持在较低水平。这说明，壳聚糖可能适当地延缓绿芦笋底部木质化的程度。

2.4 壳聚糖处理对绿芦笋抗坏血酸含量的影响

绿芦笋富含抗坏血酸，抗氧化能力较高，因此测定其含量可作为评价绿芦笋贮藏品质变化一个重要指标。由图3可知，随着贮藏时间的延长，绿芦笋抗坏血酸含量下降。与对照组相比，2种水溶性壳聚糖涂膜处理的绿芦笋其抗坏血酸降解的速度较缓慢。贮藏到第35天，CMC处理组的抗坏血酸含量比对照组和WSC处理组分别高出47.53%(P＜0.05)和36.19%。这可能是由于CMC处理相比WSC处理能更好地保护绿芦笋表皮组织，从而可以明显减缓抗坏血酸的损失。

图3 壳聚糖涂膜对绿芦笋抗坏血酸含量的影响Fig.3 Effect of CMC and WSC on ascorbic acid content of asparagus spears

2.5 壳聚糖处理对绿芦笋叶绿素含量的影响

绿芦笋在生长过程中受阳光照射组织中含有叶绿素，采后其表皮叶绿素含量随时间延长而逐渐减少，出现失绿黄化［16］。由图4可知，采后绿芦笋叶绿素的含量随着贮藏时间的延长呈下降趋势。WSC和CMC处理组芦笋的叶绿素含量下降比对照组缓慢。贮藏至35 d时，CMC和WSC组叶绿素含量分别为40.22和 39.49 mg/100g鲜重，降解率分别为14.58%，12.48%，叶绿素含量明显高于对照组的35.10 mg/100g鲜重(P＜0.05)。结果说明壳聚糖处理绿芦笋可以延缓其叶绿素的降解，并能在较长时间内维持绿芦笋的颜色。

图4 壳聚糖涂膜对绿芦笋叶绿素含量的影响Fig.4 Effect of CMC and WSC on chlorophyll content of asparagus spears

2.6 壳聚糖处理对绿芦笋丙二醛含量的影响

丙二醛(MDA)是膜脂过氧化作用的主要产物之一，可使氨基酸发生结构变化，产生氧化自由基，损伤细胞膜，干扰正常的生理代谢，对果蔬细胞质膜和细胞器造成一定的伤害［17］。因此MDA含量可以作为衡量膜脂过氧化的指标之一。

图5 壳聚糖涂膜对绿芦笋丙二醛含量的影响Fig.5 Effect of CMC and WSC on MDA content of asparagus spears

由图5可知，随着贮藏时间的延长，MDA含量呈现增加后减少再增加的趋势。贮藏21 d时，3组的MDA含量均达到最小值，CMC处理组MDA含量与对照组相比没有显著差异(P＞0.05)，WSC组的MDA含量明显高于其他2组(P＜0.05)。这表明CMC和WSC对保持细胞膜的完整性没有明显效果。

2.7 壳聚糖处理对绿芦笋总酚含量的影响

酚类物质是植物体内主要的次生代谢物质，也是植物体内重要的防御物质。由图6可知，随着贮藏时间的延长，总酚含量下降，与对照组相比，涂膜组的绿芦笋总酚下降速度明显得到延缓，在28 d时，WSC和CMC处理组总酚含量为91.22和95.82 mg/100 g鲜重，对照组为85.39 mg/100 g鲜重，显著高于对照组(P＜0.05)，这说明涂膜处理对延缓芦笋表皮的褐变具有一定的效果。

图6 壳聚糖涂膜对绿芦笋总酚含量的影响Fig.6 Effect of CMC and WSC on total phenolics content of asparagus spears

2.8 壳聚糖处理对绿芦笋多酚氧化酶(PPO)活性的影响

多酚氧化酶(PPO)被认为是引起果蔬产品采后褐变最重要的酶［18］。PPO多酚能催化简单酚类物质氧化形成醌类物质，醌类物质进一步聚合成呈褐色棕色或黑色的聚合物［19］。由图7可知，在贮藏期间，各组芦笋的PPO的活性呈先降低再上升趋势，贮藏前期的下降可能是低温抑制了酶的活性，随着贮藏时间延长，酚类物质从液泡渗出，PPO的活性得到提高。3组当中，CMC组的PPO活性一直处于较低的水平，在第35天时，对照组PPO活性为1.51 U/(mim·g)，而 CMC组仅为1.15 U/(mim·g)，比对照低23.84%，说明CMC在抑制绿芦笋的褐变方面能起到一定的作用。

图7 壳聚糖涂膜对绿芦笋PPO活性的影响Fig.7 Effect of CMC and WSC on PPO activity of asparagus spears

2.9 壳聚糖处理对绿芦笋过氧化物酶(POD)活性的影响

过氧化物酶(POD)活性的变化常用来作为果实后熟和衰老的重要指标，果蔬衰老时POD活性上升，参与与衰老有关的氧化反应［20］。由图8可知，3组POD活性先下降然后逐步上升，其中CMC组POD活性较低，在第35天时，对照组POD活性为8.25 U/(mim·g)，CMC组POD活性为5.37 U/(mim·g)，明显低于对照组(P＜0.05)，说明CMC涂膜抑制了绿芦笋过氧化物酶的活性，在延缓绿芦笋POD活性变化方面有一定的作用。

图8 壳聚糖涂膜对绿芦笋POD活性的影响Fig.8 Effect of CMC and WSC on POD activity of asparagus spears

2.10 壳聚糖处理对绿芦笋超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

超氧化物歧化酶(SOD)是植物体内清除自由基的关键酶之一，其活性高低可用于衡量植物抗病性的强弱。由图9可知，绿芦笋SOD活性随着贮藏时间的延长而下降，但CMC和WSC处理组的下降速率比对照缓慢，说明涂膜处理对保持绿芦笋SOD活性有一定的效果，有利于清除绿芦笋衰老过程中产生的氧化自由基，减少其对膜的损伤，从而降低膜脂过氧化作用，延缓衰老。

图9 壳聚糖涂膜对绿芦笋SOD活性的影响Fig.9 Effect of CMC and WSC on SOD activity of asparagus spears

3 结论

本研究将2种0.50%的水溶性壳聚糖(WSC、CMC)分别应用于绿芦笋的保鲜，实验结果表明，这2种壳聚糖均可以较好地阻止芦笋水分的散失，延缓抗坏血酸和叶绿素等营养物质的消耗，从而保持了绿芦笋的贮藏品质。其中0.50%CMC处理可以明显延缓绿芦笋总酚含量的下降，同时抑制其PPO、POD和SOD活性的变化，贮藏时间延长至35 d，相比对照组，使其货架期延长了10 d。

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