肉桂醛聚乳酸复合膜对苹果保鲜的影响*

吴艳，程春生，覃宇悦，曹建新，袁明龙

1(昆明理工大学化学工程学院，云南昆明，650500)

2(昆明理工大学云南省食品安全研究院，云南昆明，650500)

3(云南民族大学云南省生物高分子功能材料工程技术研究中心，云南昆明，650500)

聚乳酸(PLA)是以淀粉、纤维素等碳水化合物为原料，经水解、发酵、纯化和聚合而成的聚酯，其原料来源广泛，可再生，能够完全生物降解，是新型绿色食品包装材料［1-2］。聚乳酸作为包装材料，是至今国外市场上开发最为成功的应用领域。聚乳酸具有良好的机械性能，但其有一定的脆性，可以通过添加聚乙二醇、柠檬酸酯类、葡萄糖单酯和三醋酸甘油脂等增塑剂，来提高聚乳酸食品包装膜的柔韧性和耐冲击能力［3］。随着人们对食品安全性、感官性质和食品品质的不断提高，食品的活性包装应运而生。其中，抗菌包装膜是活性包装材料的一种，它主要以天然大分子物质为载体，添加一定的抗菌剂而制成的薄膜［4］。肉桂醛(cinnamaldehyde)来源于肉桂提取的精油，过去一直作为食用香料应用于食品工业。肉桂醛对食品常见腐败菌和霉菌都有很强的杀灭作用，也有将其作为抗菌剂用于果蔬防霉保鲜的报道［5］。本试验研究了肉桂醛聚乳酸复合膜对鲜切苹果品质保持的效应。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜、大小均匀、无病虫害和机械损伤的云南昆明产的苹果。

聚乳酸，四川琢新生物材料有限公司;柠檬酸三丁酯，美国Sigma-Aldrich公司;肉桂醛为淡黄色液体，纯度≥98%，美国Sigma-Aldrich公司;其他试剂均为分析纯。

DHG-9070A型电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司;RW20 digital型数显机械搅拌器，德国IKA公司;GY-1型果实硬度计，浙江托普仪器有限公司;WSC-S测色色差仪，上海精密科学仪器有限公司;6850气相色谱仪，安捷伦科技有限公司;TGL-16M台式冷冻离心机，上海乔跃电子有限公司。

1.2 复合膜的制备

称取2 g聚乳酸，溶解于50 mL二氯甲烷将质量分数10%柠檬酸三丁酯增塑剂与聚乳酸溶液混合，再分别加入质量分数3%、6% 和9%肉桂醛，混合均匀，置于聚四氟乙烯板表面，45℃恒温干燥，揭膜，保存于干燥器中待用。聚乳酸膜的制备方法同上。0%、3%、6% 和9%的肉桂醛聚乳酸复合膜分别命名为 PLA、PLA/C3、PLA/C6 和 PLA/C9。

1.3 样品预处理

苹果经清洗后，去皮、去核、切块(纵切成1～1.5 cm厚的薄片)，分别用不同的保鲜膜进行包装，每袋装250 g鲜切苹果重，储存在5℃环境中，每隔2 d取样测定样品的各项指标。其中以低密度聚乙烯(LDPE)膜包装的鲜切苹果为对照组。

1.4 各项指标测定

1.4.1 硬度和色泽测定

硬度由GY-1型果实硬度计测定。探头长度为5 mm，以均匀的力度从切块的几何中心扎入。切块硬度以最大阻力(N)表示。切片色泽通过WSC-S测色色差仪测定，结果以L值表示。L值表示苹果表面的颜色深浅，数值越大，表示色泽越浅，表面越有光泽，反之表面暗淡无光泽。

1.4.2 呼吸强度的测定

切片的呼吸强度参照Qi［6］所描述的方法。抽取包装内的气体，使用气象色谱仪测定其中CO2的含量。载气为氦气，流速 35 mL/min，入口温度为 50℃，探测器为100℃。

1.4.3 多酚氧化酶(PPO)活性的测定

取5g果肉，加入0.2 mol/L的磷酸缓冲液20 mL(pH 6.4)低温研磨，低温离心30 min(12 000 r/min)，取上层清液为酶的粗提液。参照庞坤等人［5］的方法以邻苯二酚溶液(0.5 mol/L)为反应体系在20℃时分析A398值的变化，测定多酚氧化酶(PPO)活性。测定结果以△OD398nm/(min·g FW)表示。

1.4.4 菌落总数的测定

依照GB 4789.2-2010中的方法进行测定，测定结果以CFU/g表示。

1.4.5 感官评价

感官评定采用评分法，根据色、香、味等进行综合评分，10分为最高分，6分为商品界限，以下为不可接受:10分=切块表面新鲜没有褐变，具有苹果的特殊香气;8分=切块表面有轻微褐变，具有苹果的特殊香气;6分=切块表面中度褐变，有轻微腐败气味;4分=切块表面全部褐变，有腐败气味;0分=切块全部褐变腐败。

2 结果与讨论

2.1 不同包装膜对鲜切苹果呼吸强度的影响

如果果蔬的呼吸速度与包装膜透气率相匹配，包装内将会自动建立一个有利于果蔬贮藏的气调环境，可以延缓果蔬的衰老过程［7-8］。由图1可知，LDPE膜和聚乳酸基包装膜均不同程度抑制了鲜切苹果的呼吸作用，推迟了呼吸高峰期的到来。其中，LDPE贮藏至第8天时，达到呼吸强度的峰值。聚乳酸膜和肉桂醛聚乳酸复合膜包装的呼吸强度峰值均出现在第12天，之后鲜切苹果的呼吸强度变化不大，不同肉桂醛含量的复合膜效果没有明显区别。这是因为聚乳酸基保鲜膜对气体有一定的阻隔性能，可使包装内苹果切块周围形成良好的微气调环境［9］。但是，当肉桂醛含量达到12%时，复合膜对呼吸强度的抑制作用还差于LDPE膜(结果未在本文列出)。这是因为添加的肉桂醛超过一定量时，不能较好地均匀分布在聚乳酸基质中，使聚乳酸膜内部出现较多孔道，不能很好地发挥气体阻隔作用。故本实验未采用肉桂醛添加量为12%的聚乳酸复合膜。

图1 不同包装膜对鲜切苹果呼吸强度的影响Fig.1 Effect of different packaging film on the respiration rate of fresh-cut apples

2.2 不同包装膜对鲜切苹果PPO活性的影响

PPO通常被认为是引起果蔬产品采后褐变最重要的酶，而且PPO催化的褐变产物对PPO也有一定的抑制作用［5］。从图2可知，不同处理下PPO活性都呈现前期升高后期下降的趋势。其中，LDPE膜处理下PPO活性在第4天达到峰值后迅速下降，聚乳酸基包装膜处理下PPO活性在第8天达到峰值。PPO活性高表明组织衰老的程度轻，它可以作为衡量鲜切果蔬新鲜状态的指标［7］。因此，这说明聚乳酸基包装膜能使鲜切苹果保持较好的生理状态和较高的新鲜度。贮藏后期，各处理下PPO活性均出现下降，这可能是鲜切果肉的衰老使各种代谢减缓所致。

图2 不同包装膜对鲜切苹果多酚氧化酶(PPO)活性的影响Fig.2 Effect of different packaging film on polyphenol oxidase(PPO)activity of fresh-cut apples

2.3 不同包装膜对鲜切苹果硬度的影响

贮藏期间鲜切苹果的硬度变化见图3。在贮藏过程中，鲜切水果的呼吸强度逐渐增加，在一定程度上也会增加水分流失，而水分流失与硬度降低是紧密相关的［10］。贮藏前12 d，各处理的硬度逐渐降低，无显著差异。这是因为LDPE膜和聚乳酸膜都有较好的阻隔性能，在一定程度上可以阻止水分的挥发，从而延长保质期。12 d后，PLA和LDPE膜处理显著低于PLA/C3、PLA/C6和PLA/C9包装膜。聚乳酸膜在添加了肉桂醛后，包装膜的机械性能亦有所改善，肉桂醛聚乳酸复合膜的保鲜效果得到提高［11］。

图3 不同包装膜对鲜切苹果硬度的影响Fig.3 Effect of different packaging film on firmness of fresh-cut apples

2.4 不同包装膜对鲜切苹果色泽的影响

鲜切苹果的L值，在不同包装方式下均随着贮藏时间的延长而持续下降(图4)。LDPE膜处理的鲜切苹果L值下降最快，在贮藏期第12天时，果肉腐烂，感官品质较差。与LDPE膜处理相比较，肉桂醛聚乳酸复合膜处理的L值下降较慢，以PLA/C9复合膜处理下降最慢，L值仅下降2.4%。这说明肉桂醛聚乳酸复合膜能有效保持鲜切苹果的色泽。

图4 不同包装膜对鲜切苹果色泽的影响Fig.4 Effect of different packaging film on color of fresh-cut apples

2.5 不同包装膜对鲜切苹果菌落总数的影响

由图5可知，随着贮藏天数的延长，各处理的鲜切苹果中微生物数量均逐渐增加。对于LDPE膜和PLA膜处理的鲜切苹果，因为这2种膜样品均不含抗菌剂，菌落总数明显高于肉桂醛聚乳酸复合膜。随着抗菌剂肉桂醛含量的增加，肉桂醛聚乳酸复合膜的抗菌性能明显提高［12］。在贮藏过程中，由于鲜切苹果表面水分含量较高，与肉桂醛聚乳酸复合膜接触后，更利于抗菌剂肉桂醛的释放，从而有效发挥其抗菌作用。因此，PLA/C9复合膜包装鲜切苹果对抑制微生物的效果最好，第16天时仍未超过4 CFU/g。

图5 不同包装膜对鲜切苹果菌落总数的影响Fig.5 Effect of different packaging film on microorganism population of fresh-cut apples

2.6 不同包装膜对鲜切苹果感官评定的影响

不同包装膜处理对鲜切苹果的感官评分影响见图6。

图6 不同包装膜对鲜切苹果感官评定的影响Fig.6 Effect of different packaging film on sensory quality of fresh-cut apples

从图6可以看出，随着贮藏时间的延长，各处理的鲜切苹果感官品质均逐渐降低。从第8天开始，肉桂醛聚乳酸复合膜处理的苹果感官品质明显高于LDPE膜和PLA膜处理。第12天的时候，LDPE膜和PLA膜处理的苹果感官品质已经低于商品界限(6分)，肉桂醛聚乳酸复合膜处理的苹果仍保持较好感官品质。这说明肉桂醛聚乳酸复合膜能有效抑制鲜切苹果的呼吸作用，减少了营养成分损失，有效抑制微生物生长，保持鲜切苹果的感官品质，起到很好的保鲜效果。

3 结论

苹果在切分时组织结构受到破坏，呼吸强度增加，质地软化，发生褐变，影响其品质。本研究以聚乳酸和肉桂醛为原料制备抗菌复合膜，包裹鲜切苹果进行低温贮藏，研究复合膜的保鲜效果。肉桂醛聚乳酸复合膜对鲜切苹果的保鲜效果比纯聚乳酸膜和LDPE膜好，有效地抑制了鲜切苹果块的呼吸作用，降低了果肉组织的衰老速度，减缓了鲜切苹果质地的软化和褐变进程。由于肉桂醛具有良好的抑菌效果，储存期间微生物的增长得到了有效地抑制，延长了鲜切苹果的储存期。随着肉桂醛含量的增多，肉桂醛聚乳酸抗菌复合膜对鲜切苹果的保鲜效果逐渐增强。

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