壳聚糖及牛蒡提取液在圣女果保鲜中的应用研究

张华超　薛伟

摘要 [目的]开发新的圣女果保鲜技术并扩大牛蒡的使用价值。[方法]以圣女果为试材进行保鲜试验，用不同浓度的牛蒡提取液、壳聚糖、牛蒡提取液（最佳浓度）、壳聚糖-牛蒡提取液为保鲜剂对圣女果进行涂膜保鲜，并以蒸馏水处理为对照，定期测定并记录圣女果的各项生理指标。[结果]试验发现，各处理均降低了圣女果质量损失率，提升了感观质量，延缓了VC、可滴定酸质量分数的下降和丙二醛的产生，其中壳聚糖-牛蒡提取液的保鲜效果明显优于其他各组，说明牛蒡提取液对圣女果有保鲜效果，单独使用的最佳浓度范围为0.09～0.12 g/ml，将其与壳聚糖复合后保鲜效果更佳。[结论]研究可为牛蒡的开发利用提供新的途径，同时为果蔬的保鲜提供新的技术参考。

关键词 圣女果；壳聚糖；牛蒡提取液；保鲜

中图分类号 S641.2 文献标识码

A 文章编号 0517-6611（2014）20-06787-04

Application of Chitosan and Burdock Extraction in Preservation of Cherry Tomato

ZHANG Huachao，XUE Wei （College of Engineering & Technology， Northeast Forestry University， Harbin， Heilongjiang 150040）

Abstract [Objective] To develop new cherry tomato preservation technology and expand utilization value of burdock. [Method] With cherry tomato as test material， different concentration burdock extraction， chitosan， optimum concentration burdock extraction， chitosan-burdock extraction were used to as preservative， with distilled water treatment as control， the physiological indexes of cherry tomato were determined and recorded. [Result] Compared with the control group we found out： each group reduced the rate of mass loss， promoted the sensory， delayed the soluble VC content， the decrease of titratable acid content delayed the production of MDA， chitosan and burdock extraction mixed together had better effect than single solution significantly， which described burdock extraction has freshmaintaining effects on cherry tomatoes and the best concentration range should be 0.09-0.12 g/ml the performance would improve significantly after adding chitosan. [Conclusion] The study can provide new pathway for development and utilization of burdock， and provide new technical reference for fruit and vegetable preservation.

Key words Cherry tomato； Chitosan； Burdock extraction； Preservation

圣女果（Cherry Tomatoes）又称小樱桃，珍珠小番茄，为茄科（Solanaceae）蕃茄属 （Lycopersicon Mill.）无核果实，可蔬可果，味清甜，营养价值高且风味独特[1]。成熟的圣女果采后贮藏期间会严重失水、损失营养失去食用价值，常温下贮藏5～7 d便开始腐烂，在炎热的夏季贮藏期更短，这严重制约了圣女果的远销和规模化种植[2-4]。涂膜保鲜因其操作简便、绿色环保、易于推广等特点备受研究者青睐[5]，研发新型可食性涂膜保鲜剂也自然成为现今研究热点。

壳聚糖（Chitosan）是自然界的第二大天然生物多糖甲壳素的脱乙酰化产物，价廉易得、易于加工，其涂膜以无毒、无污染、来源豐富及良好的气体渗透性而被广泛应用于果蔬保鲜[1，6-13]，李亚娜等研究表明，浓度为2.0%的壳聚糖涂膜对圣女果的保鲜效果最好[14]。牛蒡（Burdock）又名东洋参，可入药，也可食用，是一种营养价值极高的保健产品，牛蒡提取液中含有大量的炔类和多酚类成分使其具有抑菌性和强抗氧化性。张立华等研究发现，石榴皮提取液对草莓有很好的保鲜效果[15]，将其与壳聚糖共混保鲜效果更优，而石榴皮提取物中的酚类、多糖类物质正是牛蒡提取物中富含的[16-19]，所以尝试将牛蒡提取液应用于果蔬保鲜中。为扩大牛蒡应用渠道，研发新型可食涂膜保鲜剂，笔者于2013年8月26日～10月20日以圣女果为试材在东北林业大学包装综合测试实验室进行保鲜试验，用不同浓度的牛蒡提取液、壳聚糖、牛蒡提取液（最佳浓度）、壳聚糖-牛蒡提取液为保鲜剂对圣女果进行涂膜保鲜，定期测定并记录圣女果的各项生理指标。

1 材料与方法

1.1 材料 试验用圣女果采自东北林业大学生态实验室温室大棚，挑选8成熟、无机械伤和病虫害的果实去柄后备用，牛蒡购自哈尔滨家乐福乐松店。主要试剂：壳聚糖，脱乙酰度为90%；柠檬酸、甘油，均为食用级。主要仪器与设备：

JH5101电子精密天平，杭州汇尔仪器设备有限公司；GY3指针式果实硬度计，浙江托普仪器有限公司；1013型干燥箱，上海市实验仪器厂；电子恒温水浴锅，深圳国华仪器厂；DS1高速组织捣碎机，常州国华电器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 保鲜液制备。

牛蒡提取液：将牛蒡根切块置于2%的柠檬酸溶液中浸泡10 min后干燥粉碎，将得到的粉末放入70%的乙醇中，在50 ℃恒温水浴中提取1 h后过滤3次，滤液旋转蒸发至质量浓度为1 g/ml，以蒸馏水为溶剂分别配置浓度为0、0.03、0.06、0.09、0.12 g/ml的牛蒡提取液。

2.0%壳聚糖（T1）：称取一定量的壳聚糖粉末，用1%（体积比）的乙酸溶液配置；牛蒡提取液（T2）：选取牛蒡提取液单液保鲜中的最佳浓度；壳聚糖-牛蒡提取液（T3）：以T2溶液为溶剂制备1%乙酸溶液，再以此为溶剂制备2.0%的壳聚糖溶液；对照组（CK）：蒸馏水。

1.2.2 试验设计。

称取圣女果2 kg，分别放入不同浓度的牛蒡提取液及对照组（蒸馏水）中浸泡3 min后控干溶液，阴凉通风处晾干后移至东北林业大学包装综合测试实验室（18±2）℃贮藏，各处理分别重复3次，每隔2 d进行一次相关指标测定，确定最佳牛蒡提取液浓度；如上将圣女果放入 T1、T2、T3、CK溶液中浸泡后进行指标测定。

1.2.3 测定方法。感观质量，以光泽度和表皮褶皱程度进行评定；质量损失率测定，采用称重法，具体计算公式如下：

质量损失率=（m0-mt）/mt×100%

式中，m0表示贮前质量（g）；mt表示贮期质量（g）。

可滴定酸质量分数，采用电位滴定法测定；VC质量分数，采用2，6二氯靛酚盐滴定法[20]，以鲜果质量计算；丙二醛（MDA）含量质量分数，采用硫代巴比妥酸比色法测定。

1.3 数据分析 采用Origin 9.0软件绘图。数据用SPSS19.0进行统计分析，采用新复极差法进行方差分析，检验差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同浓度牛蒡提取液对圣女果保鲜效果的影响

在贮藏期间，不同浓度牛蒡提取液对圣女果保鲜效果的优劣差异基本一致，该试验对贮藏至8 d的测试结果进行分析，具体数据见表1。

由表1可知，牛蒡提取液处理的圣女果各项指标均优于CK，其中质量损失率、硬度、可溶性固形物质量分数、可滴定酸质量分数、VC质量分数、丙二醛含量都随着牛蒡提取液浓度的增加不断优化，当牛蒡提取液浓度高于0.09 g/ml时优化效果不明显；可溶性固形物质量分数随浓度增加呈现先增加后减少的变化趋势，在0.09 g/ml时达到最大值10.6%，出现这一现象的原因尚不清楚。综合分析各项指标后得出，牛蒡提取液可以用于圣女果保鮮，浓度为0.09～0.12 g/ml时最佳。在探究壳聚糖及牛蒡提取液对圣女果的保鲜效果时，牛蒡提取液（T2）浓度设为0.10 g/ml。

2.2 壳聚糖及牛蒡提取液对圣女果的保鲜效果的影响

2.2.1 不同处理对圣女果感观质量的影响。

感观质量是圣女果在销售过程中重要的指标，由图1可知，贮藏至第12天时，对照组圣女果表皮褶皱严重，牛蒡提取液和壳聚糖单液处理的圣女果表皮略微褶皱，复合液处理的圣女果表皮光泽圆润，说明壳聚糖-牛蒡提取液能有效提升圣女果的感观质量，延长其销售期。

图1 贮藏至12 d各处理圣女果照片

2.2.2 不同处理对圣女果质量损失率的影响。

圣女果在采后由于呼吸作用和蒸腾作用导致水分损失，外表无光泽呈现萎蔫、疲软的形态，严重影响了其商品价值。各处理圣女果的质量损失率见图2。由图2可知，各处理圣女果在贮藏期间质量损失率均逐渐上升，涂膜处理的圣女果质量损失率明显低于CK，差异显著（P<0.05），壳聚糖-牛蒡提取液（T3）处理的圣女果效果优于壳聚糖（T1），但差异不显著（P>0.05）。壳聚糖涂膜能抑制果实的蒸腾作用和呼吸作用[19]，壳聚糖添加牛蒡提取液后对果实质量损失率的抑制效果更明显，因为复合膜透气性改变，对果实呼吸作用的抑制更理想，另有研究表明，提取液中多酚类物质可以使细胞膜的蛋白质变性，造成细胞膜通透性下降[21]，降低了蒸腾作用造成的水分挥发。

图2 圣女果贮藏期间质量损失率的变化

2.2.3 不同处理对圣女果贮藏期可滴定酸质量分数的影响。

可滴定酸质量分数直接影响着圣女果的风味，果实采后成熟期会产生有机酸，而呼吸作用又不断地消耗有机酸，所以一般情况下贮藏前期可滴定酸质量分数下降缓慢，果实后熟后开始明显下降。由图3可知，各涂膜处理的圣女果可滴定酸质量分数明显高于CK，与CK相比，壳聚糖-牛蒡提取液（T3）对圣女果可滴定酸质量分数下降的抑制效果最明显，差异显著（P<0.05），壳聚糖（T1）与牛蒡提取液（T2）对圣女果可滴定酸质量分数的影响基本一致，无显著差异（P>0.05）。这说明3种涂膜均能抑制圣女果可滴定酸质量分数降低，壳聚糖-牛蒡提取液抑制效果最佳。

图3 圣女果在贮藏期间可滴定酸质量分数的变化

2.2.4 不同处理对圣女果贮藏期VC质量分数的影响。

VC是果蔬中重要的营养成分，具有抗氧化性可以减缓果实的衰老。由图4可知，圣女果采后成熟期间不断生成VC所以含量上升，但后期因VC氧化分解又开始下降。对照（CK）圣女果VC含量从第4天开始快速下降，而涂膜处理的圣女果VC质量分数在6～8 d才开始下降且速度都比CK慢，说明3种凃液均能延长圣女果的采后成熟期、抑制VC氧化分解。牛蒡提取液（T2）与壳聚糖（T1）对圣女果VC质量分数下降的抑制效果基本一致（P>0.05），贮藏至8 d时，T3处理的圣女果VC质量分数是CK的2.1倍，构成极显著差异（P<0.01）。牛蒡提取液中的多糖、酚类具有强抗氧化物且优于壳聚糖，这些抗氧化物发挥作用，减缓了果实的VC被氧化，将其与壳聚糖共混后抗氧化性、抑菌性和对呼吸作用的抑制明显提升，能有效延长果实采后成熟期、抑制VC被氧化分解。

图4 圣女果在贮藏期间VC质量分数的变化

2.2.5 不同处理对圣女果贮藏期丙二醛（MDA）含量的影响。

在果实贮藏期间，细胞膜脂被过氧化产生丙二醛（MDA），MDA含量越多说明果实被过氧化损伤程度越大，所以MDA含量是反映圣女果采后生理生化的重要指标。从图5可看出，各处理圣女果的MDA质量分数均逐渐增加，涂膜处理的圣女果 MDA 含量均低于 CK，壳聚糖-牛蒡提取液（T3）处理的圣女果MDA 质量分数最低，与 CK 之间差异极显著（P<0.01），壳聚糖（T1） 与牛蒡提取液（T2）处理的圣女果MDA 质量分数变化基本一致，无显著差异（P>0.05）。这说明壳聚糖及牛蒡提取液都能抑制圣女果MDA产生，两者的复合液抑制效果更明显，可能因为牛蒡提取液的抗氧化性优于壳聚糖，两者共混后抗氧化性增强，并且提升过氧化物酶活性降低膜脂过氧化[22]，减缓了细胞的氧化损伤。

图5 圣女果在贮藏期间丙二醛质量分数的变化

42卷20期 张华超等 壳聚糖及牛蒡提取液在圣女果保鲜中的应用研究

3 结论

对试验各指标分析后得出，牛蒡提取液及壳聚糖单独作用都可以减缓质量损失率、丙二醛（MDA）的增加和可滴定酸质量分数、VC质量分数的降低。其中牛蒡提取液在抑制果实因生化反应造成的损失方面效果明显，因为牛蒡提取液无法形成薄膜，只能通过抗氧化和抑菌性来实现保鲜效果，其浓度在0.09～0.12 g/ml范围内效果最佳。将壳聚糖与牛蒡提取液复合进行涂膜，延长果实采后成熟期，提高过氧化物酶活性，降低呼吸作用强度，减缓VC、可滴定酸、可溶固形物质量分数的下降，保鲜效果明显优于单液。在进行保鲜试验前制备了壳聚糖-牛蒡提取物复合膜并对其性能进行了测试，结果显示，复合膜的抗菌性和抗氧化性很高，抗拉强度高但断裂伸长率较低，透气性与渗透性适于果蔬保鲜，可以通过添加改性剂来提高复合膜的柔韧性从而进一步提高果实硬度。

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