壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜保鲜金秋梨过程中酶活性变化

陶希芹　王明力　谯顺彬

摘要：以壳聚糖为主要成膜材料，辅以月桂酸钠改性过的纳米TiO2，制备了新型安全无毒的涂膜剂壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜，比较了用壳聚糖单膜处理及壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜处理后金秋梨采后POD、SOD、PPO活性变化，结果表明：将壳聚糖/纳米TiO2复合膜涂于金秋梨表面，复合涂膜内部形成高CO2低O2的环境，降低了金秋梨的呼吸作用，有利于果实的贮藏，说明壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜可以显著降低金秋梨的呼吸作用。

关键词：壳聚糖/纳米TiO2；金秋梨；酶活性

中图分类号： TS255.3文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）01-0225-02

收稿日期：2013-06-05

基金项目：贵州省科学技术基金（编号：黔科合J字[2012]2179）。

作者简介：陶希芹（1982—），女，山东莱芜人，硕士，讲师，从事生物技术研究。E-mail：332437382@qq.com。

通信作者：王明力，博士，教授，从事生物技术研究。Tel：（0851）4732861。金秋梨果实较大、皮薄肉厚、汁多味甜，具有清痰止咳、润肺凉心、清热解毒、开胸理气等功能，但金秋梨不耐贮藏，室温条件下贮藏期只有20 d[1]。因此，采用有效的保鲜措施，对于减少金秋梨采后贮藏损失、提高经济效益有重要意义。壳聚糖别称脱乙酰甲壳素，易在物体表面形成半透膜，能有效阻碍病菌入侵并抑制其生长，且该膜对O2、CO2、C2H4具有一定的选择渗透作用。壳聚糖无毒、无污染、来源丰富[2-3]，是一种天然保鲜剂，近年来被广泛应用于果蔬贮藏保鲜[4-6]。纳米TiO2具有无毒、抗菌、防紫外线、超亲水、超亲油等特性，被广泛应用于化妆品[6]、抗菌纤维等领域。本研究利用纳米TiO2对壳聚糖进行改性，旨在为金秋梨贮藏提供依据。

1材料与方法

1.1材料

壳聚糖脱乙酰度为95%（浙江省澳兴生物科技有限公司），纳米TiO2（浙江省舟山市明日纳米材料技术有限公司），月桂酸钠（天津市河北区大陆化学试剂厂）。

1.2仪器与设备

UV-2550型紫外分光光度计（日本岛津）、HS10260D型超声波清洗器（天津市恒奥科技发展有限公司）、AG135电子分析天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）、PHB-3数字式酸度计（上海虹益仪器仪表有限公司）、81-2型恒温磁力搅拌器（上海司乐仪器有限公司）、DKS-12型电热恒温水浴锅（上海经济区沈荡中新电器厂）。

1.3壳聚糖的涂膜处理

1.3.1壳聚糖单膜及复合膜的制备称取2.0 g壳聚糖溶解在体积分数为0.6%的100 mL冰乙酸溶液中，置于磁力搅拌器上搅拌，使其充分溶解，超声脱气15 min，再搅拌脱气，重复3次，制得壳聚糖溶液，将此溶液记为CTS单膜溶液。称取月桂酸钠改性过的纳米TiO2 0.03 g溶于1.5 g甘油中，加入体积分数为0.6%的冰乙酸溶液100 mL，再加入2.0 g壳聚糖，磁力搅拌器搅拌，使其充分溶解，超声脱气15 min，再搅拌脱气，重复3次，制得壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜溶液，记为CTS-TiO2复合膜溶液[5]。

1.3.2涂膜处理采收当日，分别用配制好的质量分数为2.00%的壳聚糖及2.00%壳聚糖/纳米TiO2溶液对金秋梨进行涂膜处理，同时，为了使金秋梨涂膜更加均匀，在涂膜液中加入1%安全无毒的食品添加剂油酸钠，将金秋梨分别浸泡于配制好的溶液中2 min后捞出，即可在金秋梨表面形成一层透明、光亮、均匀、完整的薄膜，自然晾干后室温下放置。

1.4测定指标及方法

选择成熟，无机械损伤、病虫害，大小均匀的金秋梨，随机分为3组，每组40个，于采收当日对金秋梨进行涂膜处理。将金秋梨分别浸泡于配制好的溶液中2 min后捞出，自然晾干后室温下对金秋梨分别进行CTS-TiO2、CTS涂膜保鲜试验，并设空白组对照。贮藏期间每4 d测定1次各项指标，每次每组随机抽取3个金秋梨用于测定，重复3次。

1.5金秋梨酶活性测定

1.5.1POD活性测定取4支试管，编号1、2、3、4。1、2号试管各加0.1 mL酶液，在沸水中加热5 min冷却，再加入 2.4 mL 反应混合液，作用10 min。3、4号试管各加2.4 mL反应混合液，最后加入0.1 mL酶液，记时。4支试管立即于 37 ℃ 水浴中保温15 min，然后迅速转入冰浴，各加入2.0 mL 20%三氯乙酸终止反应，4 000 r/min离心5 min，取上清液，适当稀释。以空白为对照，用分光光度计测定其在420 nm波长下的D值。以1 min D470 nm变化0.01为1个活性单位（U），酶的比活力计算公式如下：

POD活性[U/（mg·min）]=ΔD470 nm×VT1m×VS×0.01×t（1）

式中：ΔD470 nm代表反应时间内吸光度变化；m代表果实鲜重（mg）；t代表反应时间（min）；VT代表提取酶液总体积（mL）；VS代表酶液体积（mL）。

1.5.2PPO活性测定取4支试管，编号1、2、3、4。1、2号试管各加0.1 mL酶液，在沸水中加热5 min冷却，再加入 3.9 mL 0.05 mol/L磷酸缓冲液和1 mL儿茶酚溶液。3、4号试管各加3.9 mL 0.05 mol/L磷酸缓冲液中1 mL儿茶酚溶液，最后加入0.1 mL酶液，记时。4支试管立即于37 ℃水浴中保温 10 min，然后迅速转入冰浴，各加入2.0 mL 20%三氯乙酸终止反应，4 000 r/min离心5 min，取上清液，适当稀释。以空白为对照，用分光光度计测定其在525 nm波长下的D值。以1 min光吸收值改变0.01所需的酶量为1个活力单位，酶的活力计算公式如下：

PPO活性[0.01ΔD/（g·min）]=ΔD10.01×m×t×D（2）

式中：ΔD代表反应时间内吸光度变化；m代表果实鲜重（g）；t代表反应时间（min）；D代表稀释倍数。

1.5.3SOD活性测定在盛有3 mL反应混合液的试管中加入适量SOD粗酶液，混合后放在透明的试管架上，光照 10 min 后迅速测定D560 nm值，以不加酶液的试管为对照，如酶液浓度大、活性强时，适当减少酶用量。定义：1 mL反应液中SOD 抑制率达50%时所对应的SOD为1个活力单位（U），酶活力计算公式如下：

SOD活性（U/mg）=（D1-D2）×VT1D1×m×50%（3）

式中：D1、D2分别代表对照管、测定管吸光度；m代表果实鲜重（mg）；VT代表反应液总体积（mL）。

2结果与分析

2.1金秋梨POD活性

POD活性可作为果实成熟、衰老的指标之一，其与果蔬的风味流失有直接关系[7]。由图1可以看出，贮藏初期，各处理组果实POD酶活性较低且变化趋势基本一致，随着贮藏时间的延长，各处理组果实POD活性逐渐上升，贮藏后期，各处理组果实POD活性增加速度变缓，但对照组酶活性始终高于涂膜组，表明壳聚糖涂膜对金秋梨POD活性上升有抑制作用，从而延长了果实的贮藏保鲜期。

2.2金秋梨PPO活性

由图2可以看出，各处理组果实PPO活性均呈现增加趋势，且涂膜组果实PPO活性始终较空白组低。PPO活性由大到小依次为对照组、CTS处理组、壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜处理组。涂膜处理明显减少了果实对O2的吸收。通过纳米TiO2改良膜性能后，复合膜内部形成高CO2低O2的环境，降低了酶活性。壳聚糖涂膜对金秋梨PPO活性的上升有抑制

作用，从而延长了果实的贮藏保鲜期。

2.3金秋梨SOD酶活性

SOD对植物细胞有保护作用[8]。SOD能在植物衰老过程中清除组织中的活性氧，维持活性氧代谢平衡，保护膜结构，延缓植物衰老。由图3可知，贮藏期间，各处理组金秋梨SOD活性呈现不规则变化，涂膜果实SOD活性高于空白组，其中复合涂膜组果实SOD活性远远高于空白组，说明壳聚糖涂膜能抑制果实与外界的气体交换。纳米TiO2改良了膜的力学性能，复合膜内部形成高CO2低O2的环境，从而抑制了果实氧化，提高了金秋梨SOD活性。

3结论与讨论

本研究将壳聚糖/纳米TiO2复合膜涂于金秋梨表面，复合涂膜内部形成高CO2低O2的环境，降低了金秋梨的呼吸作用，有利于果实贮藏，说明壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜可以显著降低金秋梨的呼吸作用，保持金秋梨营养成分，对金秋梨保鲜起到了较好的作用。

参考文献：

[1]谢培荣，许桂芳，欧阳菊英. 金秋梨的采收期和贮藏方法研究[J]. 中国南方果树，2003，32（4）：72-73.

[2]郭开宇，赵谋明. 甲壳素/壳聚糖的研究进展及其在食品工业中的应用[J]. 食品与发酵工业，2000，26（1）：59-64.

[3]王益，黄文. 壳聚糖对鸡蛋涂膜保鲜的研究[J]. 食品科学，1999（10）：68-70.

[4]陶希芹，王明力.壳聚糖的改性及其在农业上的应用研究[J]. 贵州农业科学，2007，35（5）：157-159.

[5]郑学勤，宫明波，位绍文，等. 壳聚糖衍生物对苹果和梨的贮藏保鲜效果[J]. 中国果树，1996（2）：16-19.

[6]Gasparro F P，Mitchnick M，Nash J F. A review of sunscreen safety and efficacy[J]. Photochemistry and Photobiology，1998，68（3）：243-256.

[7]王璋. 食品酶学[M]. 北京：中国轻工业出版社，1994：51-56.

[8]韩冬梅，吴振先，陈维信，等. 龙眼采后果肉生理生化变化研究[J]. 华南农业大学学报：自然科学版，2002，23（1）：20-23.刘轲，刘建华，李方，等. 豆薯片热风干燥动力学研究[J]. 江苏农业科学，2014，42（1）：227-229.

PPO活性[0.01ΔD/（g·min）]=ΔD10.01×m×t×D（2）

式中：ΔD代表反应时间内吸光度变化；m代表果实鲜重（g）；t代表反应时间（min）；D代表稀释倍数。

1.5.3SOD活性测定在盛有3 mL反应混合液的试管中加入适量SOD粗酶液，混合后放在透明的试管架上，光照 10 min 后迅速测定D560 nm值，以不加酶液的试管为对照，如酶液浓度大、活性强时，适当减少酶用量。定义：1 mL反应液中SOD 抑制率达50%时所对应的SOD为1个活力单位（U），酶活力计算公式如下：

SOD活性（U/mg）=（D1-D2）×VT1D1×m×50%（3）

式中：D1、D2分别代表对照管、测定管吸光度；m代表果实鲜重（mg）；VT代表反应液总体积（mL）。

2结果与分析

2.1金秋梨POD活性

POD活性可作为果实成熟、衰老的指标之一，其与果蔬的风味流失有直接关系[7]。由图1可以看出，贮藏初期，各处理组果实POD酶活性较低且变化趋势基本一致，随着贮藏时间的延长，各处理组果实POD活性逐渐上升，贮藏后期，各处理组果实POD活性增加速度变缓，但对照组酶活性始终高于涂膜组，表明壳聚糖涂膜对金秋梨POD活性上升有抑制作用，从而延长了果实的贮藏保鲜期。

2.2金秋梨PPO活性

由图2可以看出，各处理组果实PPO活性均呈现增加趋势，且涂膜组果实PPO活性始终较空白组低。PPO活性由大到小依次为对照组、CTS处理组、壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜处理组。涂膜处理明显减少了果实对O2的吸收。通过纳米TiO2改良膜性能后，复合膜内部形成高CO2低O2的环境，降低了酶活性。壳聚糖涂膜对金秋梨PPO活性的上升有抑制

作用，从而延长了果实的贮藏保鲜期。

2.3金秋梨SOD酶活性

SOD对植物细胞有保护作用[8]。SOD能在植物衰老过程中清除组织中的活性氧，维持活性氧代谢平衡，保护膜结构，延缓植物衰老。由图3可知，贮藏期间，各处理组金秋梨SOD活性呈现不规则变化，涂膜果实SOD活性高于空白组，其中复合涂膜组果实SOD活性远远高于空白组，说明壳聚糖涂膜能抑制果实与外界的气体交换。纳米TiO2改良了膜的力学性能，复合膜内部形成高CO2低O2的环境，从而抑制了果实氧化，提高了金秋梨SOD活性。

3结论与讨论

本研究将壳聚糖/纳米TiO2复合膜涂于金秋梨表面，复合涂膜内部形成高CO2低O2的环境，降低了金秋梨的呼吸作用，有利于果实贮藏，说明壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜可以显著降低金秋梨的呼吸作用，保持金秋梨营养成分，对金秋梨保鲜起到了较好的作用。

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[7]王璋. 食品酶学[M]. 北京：中国轻工业出版社，1994：51-56.

[8]韩冬梅，吴振先，陈维信，等. 龙眼采后果肉生理生化变化研究[J]. 华南农业大学学报：自然科学版，2002，23（1）：20-23.刘轲，刘建华，李方，等. 豆薯片热风干燥动力学研究[J]. 江苏农业科学，2014，42（1）：227-229.

PPO活性[0.01ΔD/（g·min）]=ΔD10.01×m×t×D（2）

式中：ΔD代表反应时间内吸光度变化；m代表果实鲜重（g）；t代表反应时间（min）；D代表稀释倍数。

1.5.3SOD活性测定在盛有3 mL反应混合液的试管中加入适量SOD粗酶液，混合后放在透明的试管架上，光照 10 min 后迅速测定D560 nm值，以不加酶液的试管为对照，如酶液浓度大、活性强时，适当减少酶用量。定义：1 mL反应液中SOD 抑制率达50%时所对应的SOD为1个活力单位（U），酶活力计算公式如下：

SOD活性（U/mg）=（D1-D2）×VT1D1×m×50%（3）

式中：D1、D2分别代表对照管、测定管吸光度；m代表果实鲜重（mg）；VT代表反应液总体积（mL）。

2结果与分析

2.1金秋梨POD活性

POD活性可作为果实成熟、衰老的指标之一，其与果蔬的风味流失有直接关系[7]。由图1可以看出，贮藏初期，各处理组果实POD酶活性较低且变化趋势基本一致，随着贮藏时间的延长，各处理组果实POD活性逐渐上升，贮藏后期，各处理组果实POD活性增加速度变缓，但对照组酶活性始终高于涂膜组，表明壳聚糖涂膜对金秋梨POD活性上升有抑制作用，从而延长了果实的贮藏保鲜期。

2.2金秋梨PPO活性

由图2可以看出，各处理组果实PPO活性均呈现增加趋势，且涂膜组果实PPO活性始终较空白组低。PPO活性由大到小依次为对照组、CTS处理组、壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜处理组。涂膜处理明显减少了果实对O2的吸收。通过纳米TiO2改良膜性能后，复合膜内部形成高CO2低O2的环境，降低了酶活性。壳聚糖涂膜对金秋梨PPO活性的上升有抑制

作用，从而延长了果实的贮藏保鲜期。

2.3金秋梨SOD酶活性

SOD对植物细胞有保护作用[8]。SOD能在植物衰老过程中清除组织中的活性氧，维持活性氧代谢平衡，保护膜结构，延缓植物衰老。由图3可知，贮藏期间，各处理组金秋梨SOD活性呈现不规则变化，涂膜果实SOD活性高于空白组，其中复合涂膜组果实SOD活性远远高于空白组，说明壳聚糖涂膜能抑制果实与外界的气体交换。纳米TiO2改良了膜的力学性能，复合膜内部形成高CO2低O2的环境，从而抑制了果实氧化，提高了金秋梨SOD活性。

3结论与讨论

本研究将壳聚糖/纳米TiO2复合膜涂于金秋梨表面，复合涂膜内部形成高CO2低O2的环境，降低了金秋梨的呼吸作用，有利于果实贮藏，说明壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜可以显著降低金秋梨的呼吸作用，保持金秋梨营养成分，对金秋梨保鲜起到了较好的作用。

参考文献：

[1]谢培荣，许桂芳，欧阳菊英. 金秋梨的采收期和贮藏方法研究[J]. 中国南方果树，2003，32（4）：72-73.

[2]郭开宇，赵谋明. 甲壳素/壳聚糖的研究进展及其在食品工业中的应用[J]. 食品与发酵工业，2000，26（1）：59-64.

[3]王益，黄文. 壳聚糖对鸡蛋涂膜保鲜的研究[J]. 食品科学，1999（10）：68-70.

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[5]郑学勤，宫明波，位绍文，等. 壳聚糖衍生物对苹果和梨的贮藏保鲜效果[J]. 中国果树，1996（2）：16-19.

[6]Gasparro F P，Mitchnick M，Nash J F. A review of sunscreen safety and efficacy[J]. Photochemistry and Photobiology，1998，68（3）：243-256.

[7]王璋. 食品酶学[M]. 北京：中国轻工业出版社，1994：51-56.

[8]韩冬梅，吴振先，陈维信，等. 龙眼采后果肉生理生化变化研究[J]. 华南农业大学学报：自然科学版，2002，23（1）：20-23.刘轲，刘建华，李方，等. 豆薯片热风干燥动力学研究[J]. 江苏农业科学，2014，42（1）：227-229.