壳聚糖精油生物涂膜剂对苹果保鲜效果的研究

刘香军

（天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457）

壳聚糖精油生物涂膜剂对苹果保鲜效果的研究

刘香军

（天津科技大学食品工程与生物技术学院，天津 300457）

以苹果为试材，在8°C、相对湿度95%的贮藏条件下，考察1.5%壳聚糖处理、0.25%精油处理以及1.5%壳聚糖+0.25%精油处理对苹果失重率、可滴定酸度、多酚氧化酶（PPO）活性、总酚含量、细胞质膜透性以及感官品质的影响。结果表明：三种处理均对苹果的变质有抑制作用，其中1.5%壳聚糖+0.25%精油处理的效果最优，贮藏期达150d时，色泽、质地均正常，无腐烂果实，失重率为8%，可滴定酸度为0.25%，PPO活性为13%，总酚含量为26%，细胞质膜透性为35%，均优于对照组和1.5%壳聚糖、0.25%精油单独处理组。

壳聚糖；精油；生物涂膜剂；苹果；保鲜

苹果是我国广泛种植的果树品种之一，口感优质，营养丰富，深受广大人民的喜爱。苹果具有抗氧化、抗衰老、抗癌、防治心血管病以及抗辐射、防过敏等作用[1]。苹果的营养非常丰富，含有多种维生素和酸类物质，苹果皮中含有丰富的抗氧化成分及其他生物活性物质，食用苹果时连带苹果皮一起吃掉，对健康非常有益[2,3]。

苹果中富含水分、多酚物质，呼吸作用强，极易受微生物侵染，从而产生病害[4]。涂膜保鲜剂[5]主要是利用覆膜来抑制水果的呼吸作用，同时抑制微生物的活动，从而减少苹果病害。目前常用的涂膜保鲜剂主要有糖类、蛋白质类、多糖蔗糖酯类，其次还有蜡、中草药类等[6,7]。壳聚糖类的涂膜剂应用很多，但是结合丁香精油抑菌防腐作用的涂膜保鲜剂尚未见报道。因此，本文以苹果的失重率、可滴定酸度、多酚氧化酶（PPO）活性、总酚含量、细胞质膜透性以及感官品质为参考指标，研究了壳聚糖丁香精油生物涂膜剂对苹果保鲜效果的影响，考察了壳聚糖丁香精油生物涂膜剂的应用效果。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

苹果，购于天津塘沽金元宝农贸市场；

水溶性壳聚糖，食品级，济南海得贝海洋生物工程有限公司；

丁香精油，含量99%，丁香酚相对百分含量78.55%；

丙三醇，分析纯，天津市北方天医化学试剂厂；

吐温-80，分析纯，天津市北方天医化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

WH7401-50B电动搅拌器，天津威华仪器设备有限公司；

F22Z均质机，上海弗鲁克流体机械制造有限公司；

PL203电子天平，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；

721-E可见分光光度计，上海光谱仪器有限公司；

DDS-307数字式电导率仪，上海精密科学仪器有限公司。

1.3 方法

首先将苹果在4℃冷库内预冷约24h后再进行涂膜处理。实验共分为四个处理，分别如下：

CK：清水处理（对照）；T1：1.5%壳聚糖处理；T2：0.25%精油处理；T3：1.5%壳聚糖+0.25%丁香精油处理。

将浸泡5min后的果实取出，在滤网上放置5min，然后风干50min。将处理后的样品放入聚乙烯包装袋中（500mm×70mm），每袋装20个果实，将200mL无菌水放入烧杯中，将烧杯放入袋中以保持袋中的湿度在95%以上，将上述各处理样品置于8℃条件下挽口进行贮藏。每个处理进行3次重复。贮藏期间，每隔30d测定一次相应的指标。

1.4 壳聚糖精油生物涂膜剂的制备工艺[8]

以壳聚糖溶液（1.5%）作为成膜剂，乙酸（0.5%）作为溶剂，丙三醇（0.70%）作成膜助剂，将上述各溶液混合，并用电动搅拌器搅拌1h，然后加入丁香精油溶液（0.25%）和吐温-80（0.2%），再继续搅拌30min。最后在无菌条件下，21600rpm均质1min，静置1.5h，即得壳聚糖丁香精油混合涂膜剂。

1.5 苹果各品质指标测定方法

1.5.1 失重率的测定

失重率采用重量法进行测定，计算方法如式（1）所示。失重率（%）

1.5.2 可滴定酸度的测定[9]

采用酸碱中和法，结果以苹果酸百分数表示，其换算系数为0.067，单位为%。取苹果样品10g，在研钵中研碎，转移至200mL容量瓶中，用蒸馏水定容至刻度，然后离心取上清液10mL，用0.01mol/LNaOH滴定。实验进行三次重复。

1.5.3 多酚氧化酶（PPO）活性的测定[10]

取10g样品进行冰浴研磨，按1:2（m/v）的比例加入pH 6.8磷酸缓冲液中（含2%的PVPP），然后在10000g、4℃条件下冷冻离心10min，上清液即为PPO的粗酶液。采用分光光度法，在420nm波长下进行比色，酶液加入后开始计时，每30s记录一次吸收值，测量三次求平均值。

1.5.4 总酚含量的测定[11]

取果实组织10g，先用95%的乙醇溶液25mL冷藏提取48～72h，然后用捣碎机捣匀后，4°C条件下10000rpm离心10min，取1mL上清液，加入95%的乙醇溶液1mL、5mL蒸馏水、11mol/L福林酚溶液0.5mL进行反应，然后加入1mL的5%（w/v）Na2CO3。在黑暗条件下贮存1h，在725nm下测定吸光值，三次重复求平均值。

1.5.5 细胞质膜透性的测定

采用电导仪法进行测定[12]。用打孔器（直径为10mm）得到10块样品果肉，用蒸馏水清洗三次，放入加有20mL蒸馏水试管中，静置30min后测定其电导率P1，倒入烧杯中沸水煮10min，冷却至室温后静置10min，测定电导率P2，测定三次求平均值，计算公式如式（2）。

式中：P0—空白电导率。

1.5.6 感官评价

将果实用2%次氯酸钠溶液浸泡3min，用蒸馏水冲洗后，挑选10名经过感官评定培训的专业人员，分别对果实的表观、风味及质地进行评价。评分标准见表1，其中9分为感官品质最好。

表1 果实感官评分标准Table 1Fruit sensory evaluation criteria

1.6 数据处理

采用SPSS17软件对数据进行平均值的分析和差异显著性分析（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 壳聚糖丁香精油生物涂膜剂对苹果失重率的影响

苹果中富含水分，在贮运过程中，由于本身的呼吸作用和蒸腾作用，苹果的水分会大量丧失，这是造成苹果失重的主要原因[13]。

图1 各处理组苹果失重率的变化（n=3）Fig.1Changes in weightlessness rate of each treatment group apple（n=3）

图1研究了8℃的贮藏条件下，不同处理对苹果失重率的影响。由图可知，在150d的贮藏时间内，各处理组的苹果失重率均呈现不断上升的趋势，对照组的失重率明显高于其他三个处理组。贮藏结束时，对照组的失重率最高（27%），1.5%壳聚糖+0.25%精油处理的失重率最低（8%），而1.5%壳聚糖和0.25%精油处理的失重率差异较小，分别为12%和13%。因此，1.5%壳聚糖+0.25%精油生物涂膜剂对苹果贮藏期间水分流失的抑制效果好，对苹果保鲜有明显的效果。

2.2 壳聚糖丁香精油生物涂膜剂对苹果可滴定酸度的影响

可滴定酸是苹果贮运过程中品质的重要评价指标，果实由于呼吸作用需要消耗自身的营养物质，主要是可溶性固形物，可溶性固形物含量减少，可滴定酸度下降，造成果实内的糖酸比例失调，使苹果的风味发生变化[14]。图2显示了8℃贮藏150d，不同处理组苹果可滴定酸度的变化情况。由图可知，四个处理组中苹果可滴定酸度总体呈现下降趋势，贮藏90d时，其它三个处理组的可滴定酸度均高于对照组，说明1.5%壳聚糖处理、0.25%精油处理以及1.5%壳聚糖+0.25%精油处理对苹果的可滴定酸度的下降均有抑制作用，当贮藏时间为150d时，0.25%的丁香精油处理组和1.5%壳聚糖+0.25%精油处理组的苹果可滴定酸度最高，为0.25%，明显高于对照组的（0.12%）。可见，0.25%精油处理和1.5%壳聚糖+0.25%精油处理降低了果实的呼吸代谢速率，降低了可溶性固形物的消耗。

图2 各处理组苹果可滴定酸度含量的变化（n=3）Fig.2Changes in titratable acid of each treatment group apple（n=3）

2.3 壳聚糖丁香精油生物涂膜剂对苹果多酚氧化酶活性的影响

多酚氧化酶（PPO）可以催化各种酚类物质氧化成醌类物质，然后再聚合成黑色素，黑色素随时间的延长逐渐变黑，是引起褐变的主要因素之一，大大地影响了苹果的品质[15]。因此，有效抑制PPO活性对于苹果贮藏保鲜具有重要的意义。

图3（见下页）显示了8℃贮藏150d，不同处理组苹果PPO活性的变化情况。由图可知，四个处理组在前30d均维持较高的PPO活性，随着贮藏时间的延长，各处理组中PPO活性均呈现下降的趋势，在150d时，1.5%壳聚糖+0.25%精油处理的苹果的PPO活性最低（14U/g），即该处理具有良好的保鲜效果，褐变反应及口味的变化最小。

图3 各处理组苹果PPO活性的变化（n=3）Fig.3Changes in PPO activity of each treatment group apple（n=3）

2.4 壳聚糖丁香精油生物涂膜剂对苹果总酚含量的影响

多酚物质是苹果中的重要组成成分之一，其不仅与新鲜苹果加工的风味有关，还能有效抑制水果在贮藏期间的褐变反应，而且是人体内的生理活性物质[16]。因此，苹果中总酚含量的变化是苹果品质变化的重要衡量指标。

图4 各处理组苹果总酚含量的变化（n=3）Fig.4Changes in total phenols of each treatment group apple（n=3）

图4显示了8℃贮藏150d，不同处理对苹果总酚含量的影响。由图可知，四个处理组中苹果果实总酚含量随着贮藏时间的延长，整体呈现上升趋势，1.5%壳聚糖+0.25%精油处理的苹果在150d时总酚含量最高（26mg/100g），明显高于对照组（19mg/100g）。试验结果表明，1.5%壳聚糖+0.25%精油生物涂膜剂可以有效抑制苹果贮藏期间的褐变反应。

2.5 壳聚糖丁香精油生物涂膜剂对苹果细胞质膜透性的影响

苹果在贮运期间，自身的衰老和环境的胁迫造成果实组织电解质渗出和细胞膜透性的增加，因此细胞膜透性可以作为衡量苹果贮藏期间品质变化的重要指标[17]。

图5 各处理苹果膜透性的变化（n=3）Fig.5Changes in cell membrane permeability of each treatment group apple（n=3）

图5研究了8℃贮藏150d，不同处理对苹果细胞质膜透性的影响。由图可知，在贮藏结束时，CK组相对电导率最高，为47%，1.5%壳聚糖+0.25%精油处理组样品的相对电导率最低，仅为35%。试验结果表明，1.5%壳聚糖+0.25%精油生物涂膜剂能够抑制苹果贮藏期间相对电导率的增加，从而达到保鲜的目的。

2.6 壳聚糖丁香精油生物涂膜剂对苹果感官品质的影响

在8℃、贮藏期达到150d时，对各处理组的苹果进行感官评分，如表2所示。

表2 各处理组苹果的感官评分Table 2Changes in sensory quality of each treatment group apple

由表可知，1.5%壳聚糖+0.25%精油处理组的感官评分最高，为8.5分；1.5%壳聚糖处理组和0.25%精油处理组分别为6.5分和7.0分，均低于综合处理结果，但都高于CK组，因此1.5%壳聚糖+0.25%精油生物涂膜剂对苹果具有良好的保鲜效果。

3 结论

通过对苹果失重率、可滴定酸度、多酚氧化酶（PPO）活性、总酚含量、细胞质膜透性以及感官品质各个方面的研究，结果得出1.5%壳聚糖+0.25%精油处理对以上各个指标均具有良好的效果，而1.5%壳聚糖、0.25%精油也均优于CK处理，但是较1.5%壳聚糖+0.25%精油处理效果差。因此壳聚糖丁香精油生物涂膜剂对苹果贮藏具有良好的保鲜效果，可以有效的减少苹果失重率的下降，抑制可滴定酸度的改变，抑制褐变反应的发生，以及防止细胞膜的损坏，从而保持苹果的良好感官品质。

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Effect of Chitosan Oil Biological Coating Agent on Apple Preservation

LIU Xiang-Jun
（College of Food Engineering＆Biotechnology,Tianjin University of Science＆Technology,Tianjin 300457,China）

In this study,apples were stored under the conditions of relative humidity of 95%and 8℃,to investigate the effect of chitosan(1.5%),oil processing(0.25%)and chitosan(1.5%)+oil processing(0.25%)on the apple weight loss rate, titratable acid,polyphenol oxidase(PPO),total phenols,cell membrane permeability and the quality of sensory.Results indicated that,three treatments had inhibitory effect on apple.Especially,1.5%chitosan+0.25%essential oil treatment had the best effect.After 150 days storage,the color and texture of apples were all normal,and there were no rotten fruits. What's more,weight loss rate reached a value of 8%,titratable acid was 0.25%,the PPO was 13%,the total phenol was 26%and membrane permeability was 35%,which are all better than the control group,1.5% chitosan treated group and 0.25%essential oil treated group.

Chitosan;essential oil;biological coating agent;apple;preservativation

TS275.5

A

1008-1038(2015)04-0012-05

2014-10-09

国家863计划项目（2013AA101703）

刘香军（1990—），女，硕士，研究方向为农产品加工与贮藏保鲜