淀粉/壳聚糖复合保鲜液对草莓保鲜的影响

曾令晋，李畅，余晓华，张正茂，王志华

（湖北工程学院特色果蔬质量安全控制湖北省重点实验室，湖北孝感432000）

淀粉/壳聚糖复合保鲜液对草莓保鲜的影响

曾令晋，李畅，余晓华，张正茂，王志华*

（湖北工程学院特色果蔬质量安全控制湖北省重点实验室，湖北孝感432000）

将3%的淀粉糊化液与1%的壳聚糖醋酸溶液，按淀粉与壳聚糖质量比5∶3制成复合保鲜液，对草莓涂膜处理，探讨两种不同分子量的壳聚糖CS1（Mw，1.8×105Da）、CS2（Mw，7.5×104Da）与淀粉的复合保鲜液对草莓的保鲜效果。结果显示：草莓经淀粉处理后，其保鲜效果略好于对照组；但经两种淀粉/壳聚糖复合液处理后，能延长草莓的贮藏期，两者的保鲜效果明显高于对照组。淀粉/壳聚糖复合液的保鲜效果与壳聚糖的相对分子质量有关，高分子量壳聚糖复合液处理效果最好，低分子量壳聚糖复合液次之，淀粉处理效果不明显。

壳聚糖；淀粉；草莓；保鲜

草莓属草本植物，果实为浆果，酸甜可口，含有丰富的营养素［1］。由于其含水量高，果皮薄，采收后极易腐烂变质。常温下，草莓放置1 d～3 d后开始变色、变味，失水萎缩，因此研究草莓保鲜技术具有重要的意义。草莓保鲜通常采用低温贮藏、气调包装、紫外辐射、高压静电场、化学处理等［2］，但上述方法由于成本高或因果实表面有残留物，而存在一定的局限性。利用天然、无毒、可食性生物大分子对果蔬涂膜保鲜引起人们的兴趣和关注。

淀粉作为一种天然高分子，资源丰富、价格低廉，具有很好的生物相容性和降解性，经糊化干燥后能形成可食性食品包装膜，但淀粉膜的强度低、脆性大、耐水性差、透湿性高等缺点使其应用受到限制［3-4］。近几年来，国内外学者对淀粉进行物理或化学改性做了大量的研究，如将纤维素、明胶等可降解的天然大分子对淀粉复合改性，用以改善淀粉的膜性能，提高淀粉膜的机械强度、耐水性，降低其透气性能等［5-7］。

壳聚糖（Chitosan）作为一种丰富的可再生资源，主要来源于节肢动物、软体动物的外壳和真菌的细胞壁，其含量在地球上仅次于纤维素［8］。由于壳聚糖具有良好的成膜、抗菌和抗氧化等特性，已被广泛用于食品工业，制成食品保鲜膜和果汁保鲜剂［9-11］。利用壳聚糖对淀粉进行复合改性，不仅改善淀粉成膜的力学性能，还能提高膜的阻隔性、抗菌活性，使其在保鲜领域的应用更为突出，以达到协同增效的目的［12-15］。本试验主要利用2种不同相对分子质量的壳聚糖对淀粉进行改性制备复合保鲜液，探讨其对草莓保鲜的影响，旨在为草莓涂膜保鲜提供实验参考。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

壳聚糖（CS）［食品级，脱乙酰度92%，相对分子质量（Mw）分别为1.8×105Da（CS1）、7.5×104Da（CS2）］：浙江奥兴生物科技有限公司；玉米淀粉：国民淀粉公司；甘油、冰乙酸和其他试剂均为分析纯：国药集团化学试剂有限公司。

供试草莓：采自孝感市卧龙乡草莓基地，八成熟、无损伤、色泽鲜艳、果实饱满，采摘后立即运回实验室处理。

精密电子天平：北京赛多利斯天平有限公司；WYT手持式折光仪：上海浦东物理光学仪器厂。

1.2方法

1.2.1淀粉/壳聚糖复合保鲜液的制备［16］

将3%的淀粉分散液在95℃加热搅拌30 min使其糊化，再按一定比例添加少量的甘油，制得淀粉糊化液。同时，将壳聚糖溶于2%的醋酸溶液中，制备1%的壳聚糖溶液。然后将淀粉糊化液与壳聚糖溶液按淀粉与壳聚糖的质量比为5∶3在室温下1 200 r/min高速搅拌混合均匀，制得含有2种不同分子量壳聚糖的淀粉/壳聚糖复合保鲜液。

1.2.2草莓的涂膜保鲜处理

将新采摘的草莓随机分成4组，每组40个。将其中3组草莓分别置于2种淀粉/壳聚糖复合保鲜溶液和2%淀粉保鲜溶液中浸泡30 s，取出后通风晾干，室温贮藏。

1.3主要测定指标

1.3.1腐烂指数［17］

按草莓腐烂面积大小，将果实划分为4级。0级：无腐烂、无伤害的新鲜草莓；1级：腐烂面积小于草莓面积的10%；2级：腐烂面积占草莓面积的10%～30%；3级：腐烂面积大于草莓面积的30%。

1.3.2失重率的测定

采用重力法测定草莓的失重率

式中：W1为贮藏前果实质量，g；W2为贮藏后果实质量，g。

1.3.3可溶性固形物含量的测定

采用WYT手持式折光仪测定草莓果实的可溶性固形物含量。提取1滴新鲜的草莓汁液，滴在手持式折光仪的镜面上，盖上盖板，镜头对准光亮处，读数并记录数据。每组草莓逐个依次测量，取平均值，作为该组草莓可溶性固形物的含量。

1.3.4VC含量的测定

采用2，6-二氯靛酚滴定法分析草莓VC含量。称取草莓约10 g于研钵中，加2%草酸少许研碎，用2%草酸完全转入100 mL容量瓶中定容，充分摇匀，浸提10 min～15 min，过滤。吸取样品滤液10 mL于150 mL三角瓶中，用已标定的2，6-二氯靛酚溶液滴定至粉红色维持15 s不褪色为终点。同时做空白滴定。每组样品平行操作3次，取其平均值。

1.3.5还原糖含量的测定

采用直接滴定法测定草莓的还原糖含量［18］。称取10 g草莓于玻璃匀浆器中，磨成匀浆，转入250 mL容量瓶中，慢慢加入5 mL乙酸锌溶液和5 mL亚铁氰化钾溶液，加水至刻度，摇匀后静置30 min，过滤，取中间滤液供测定用。吸取碱性酒石酸铜甲液和乙液各5mL，置于150 mL锥形瓶中，加水10 mL，用处理后的样品液滴定直至蓝色刚好褪去为终点，记录消耗样品溶液的总体积，平行操作3次，取其平均值。

1.3.6总酸含量的测定

采用酸碱滴定法测定草莓的总酸含量。称取草莓30 g于研钵中研磨，注入200 mL容量瓶中，双蒸馏水定容，充分摇匀，浸提5min～10 min，过滤。取滤液40 mL放入250 mL锥形瓶中，用0.1 mol/L NaOH标准溶液滴定至微红色30 s不褪色即为终点。同时做空白试验，每组样品平行操作3次。

1.4数据统计分析

所有数据以x±s示，均采用SPSS 19.0统计学软件中的单因素方差分析（one-way analysis of variance，one-way ANOVA）进行数据处理，比较试验组与对照组间的差异。

2　结果与分析

2.1淀粉/壳聚糖复合保鲜液对草莓失重率的影响

草莓在室温贮藏过程中，随着时间延长，失重率不断上升。淀粉/壳聚糖复合保鲜液对草莓失重率的影响见图1。

图1　淀粉/壳聚糖复合保鲜液对草莓失重率的影响Fig.1Effect of starch/chitosan composite fresh-keeping solution on the weight-loss rate of strawberry

由图1中看出，处理组在同时期的失重率均低于对照组；复合保鲜液涂膜草莓失重率低于淀粉溶液，尤其是淀粉/SC1复合液涂膜草莓后，失重率变化最小，试验结束时仅为14.23%。

2.2淀粉/壳聚糖复合保鲜液对草莓腐烂指数的影响

草莓的腐烂指数比较直观地反映果实的外观品质，淀粉/壳聚糖复合保鲜液对草莓腐烂指数的影响见图2。

图2　淀粉/壳聚糖复合液对草莓腐烂指数的影响Fig.2Effect of starch/chitosan composite fresh-keeping solution on decay index of strawberry

图2显示，随时间的延长，腐烂指数呈上升趋势。前3天，处理组腐烂指数均低于同时期对照组，但差异不显著。第4天，对照组的腐烂指数达到了90%，淀粉组腐烂指数达60%以上，淀粉/CS1和淀粉/CS2处理组腐烂指数为30%和20%，与对照组相比呈显著性差异（P＜0.05）。从以上结果可以看出壳聚糖与淀粉融合，使淀粉的保鲜效果得到明显改善，而且与壳聚糖相对分子质量有关。

2.3淀粉/壳聚糖复合保鲜液对草莓可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物成分为可溶性糖和蛋白质，其含量是评判果实品质的重要指标。淀粉/壳聚糖复合保鲜液对草莓可溶性固形物含量的影响见图3。

图3　淀粉/壳聚糖复合液对草莓可溶性固形物含量的影响Fig.3Effect of starch/chitosan composite fresh-keeping solution on soluble solids content of strawberry

从图3中可以看出，室温贮藏期间，随时间延长呈先上升后下降趋势，第2天各组草莓可溶性固形物含量达高峰。第3天开始下降，对照组草莓可溶性固形物下降速率均高于3个处理组，说明涂膜处理对可溶性固形物的损失有一定的保护作用。尤其是淀粉/CS1组，在第3天、第4天时，可溶性固形物含量明显高于对照组，而且差异显著（P＜0.05）。

2.4淀粉/壳聚糖保鲜复合液对草莓VC含量的影响

VC是人类营养中最重要的维生素之一，也是水果中最重要的营养成分，在贮藏过程中VC极易氧化流失。淀粉/壳聚糖复合保鲜液对草莓VC含量的影响见图4。

图4　淀粉/壳聚糖复合液对草莓VC含量的影响Fig.4Effect of starch/chitosan composite fresh-keeping solution on vitamin C of strawberry

图4显示，草莓果实的VC含量随时间的延长而下降，处理组VC含量均高于同期对照组，而且还发现淀粉/壳聚糖涂膜对草莓中VC含量的下降有明显的延缓作用，尤其是淀粉/CS1处理效果更明显。

2.5淀粉/壳聚糖复合保鲜液对草莓还原性糖含量的影响

还原糖是指可溶的具有还原性的糖类，并赋予水果特殊的甜味，其含量在一定程度上反应果实的品质。通常情况下，果实发育至完全成熟期间，还原糖含量呈上升趋势，采摘后下降。淀粉/壳聚糖复合保鲜液对草莓还原性糖含量的影响见图5。

图5　淀粉/壳聚糖复合保鲜液对草莓还原性糖含量的影响Fig.5Effect of starch/chitosan composite fresh-keeping solution on reducing sugar content of strawberry

图5显示，草莓在贮藏期间还原糖含量呈现先上升后下降的趋势，第2天达到最高。在贮藏期间同时期处理组还原糖含量均高于对照组，淀粉/壳聚糖复合液涂膜草莓后，能有效抑制还原糖含量的下降，壳聚糖相对分子质量越高，效果越好。

2.6淀粉/壳聚糖保鲜复合液对草莓总酸含量的影响

草莓在未成熟时期，其酸度最大，随着成熟度增加，其酸度逐渐下降。淀粉/壳聚糖复合保鲜液对草莓总酸含量的影响见图6。

图6　淀粉/壳聚糖复合液对草莓总酸含量的影响Fig.6Effect of starch/chitosan composite fresh-keeping solution on total acid content of strawberry

图6中反映出，随着贮藏时间的延长，草莓的总酸含量呈下降趋势。对照组草莓酸含量下降速率较快，经涂膜后下降速率缓慢，均小于同期对照组。表明淀粉/壳聚糖复合液能延缓总酸下降的速率。

3　讨论

涂膜保鲜是将天然生物大分子制备成适当浓度的溶液或者乳液，涂抹于果实的表面，形成一层致密的透明膜。起到堵塞果皮上的裂纹，保护果实表皮，阻止水分蒸发，防止微生物的入侵，延缓萎缩和腐烂变质，提高果蔬的贮藏性能，延长保鲜时间［19］。本文利用廉价易得的淀粉和具有良好成膜性、抗菌性、生物可降解性及对人体安全无毒的壳聚糖，共混形成保鲜液，使两大分子之间相互作用，提高保鲜性能，达到协同增效降低成本的目的。

在试验中，将草莓经不同处理室温贮藏4 d，在不同时期取各组草莓测定其品质指标。观察试验结果发现，由于草莓果皮薄，没有角质层结构，4组草莓随着贮藏时间的延长，草莓的腐烂指数和失重率上升，极易失水失重；采摘时草莓有八成熟，贮藏期间达到成熟，之后随着果实的呼吸作用加强，还原性糖降解，导致可溶性固形物和还原性糖含量呈现先上升后下降；草莓中含有丰富的VC，采摘后由于氧化而损失，总酸含量也随着减少。经涂膜的草莓，各项指标的变化均小于对照组，减少了营养成分的损失，延长贮藏时间，说明涂膜处理对草莓有一定的保鲜作用。通过比较3个处理组，淀粉/CS1处理效果最好，淀粉/CS2次之，淀粉处理效果不明显。淀粉由于结晶度高，形成的淀粉膜脆，抗张强度和延伸率较差。壳聚糖分子中存在的氨基（NH3+），与糊化了的淀粉分子中羟基形成氢键，淀粉的结晶度下降，提高淀粉的延展性，从而提高了薄膜的抗张强度和延伸率［16］。随着壳聚糖相对分子质量的增加，氨基的数量增多，壳聚糖与淀粉分子间的氢键作用力越强，淀粉结晶度就会越低，果实表面膜的力学性能就会提高。另外壳聚糖还可与水分子形成氢键，具有很好的保湿性。将复合液涂膜于草莓表面形成薄膜，阻碍果实的蒸腾作用，防止水分散失，减缓因呼吸作用而引起的营养物质消耗。同时壳聚糖还可以改善保护酶活性，提高活性氧清除能力，减缓果实氧化的程度，延缓草莓萎蔫和腐烂变质，达到更好的保鲜效果［20］。壳聚糖成膜效果好但价格昂贵，淀粉廉价易得，利用二者的优点，按适当比例复合制成保鲜液，涂膜应用在果蔬保鲜将会有更广阔的发展前景。

［1］胡丽菊，孟宪军，孙希云，等.不同预处理方式对冻藏草莓品质的影响［J］.食品科学，2014，35（22）：293-296

［2］楚文靖，郜海燕，陈杭君，等.蓝莓贮藏保鲜技术研究进展［J］.食品工业，2015，36（6）：253-258

［3］Peressini D，Bravin B，Lapasin R，et al.Starch-methylcellulose Based Edible Films：Rheological Properties of Film-forming Dispersions［J］.Journal of Food Engineering，2003，59（1）：25-32

［4］兰俊杰.高直链淀粉基可降解膜的研究［D］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2007：6-9

［5］Park H R，Chough S H，Yun Y H，et al.Properties of Starch/PVA Blend Films Containing Citric Acid as Additive［J］.Journal of Polymers and the Environment，2005，13（4）：375-382

［6］资名扬，邱礼平，胡碧君，等.甘油与甲基纤维素对高直链玉米淀粉-壳聚糖复合膜性能的影响［J］.食品科学，2010，31（17）：81-85

［7］Alhassan A A，Norziah M H.Starch-gelatin Edible Films：Water Vapor Permeability and Mechanical Properties as Affected by Plasticizers［J］.Food Hydrocolloids，2012，26（1）：108-117

［8］Bansal V，Sharma P K，Sharma N，et al.Applications of chitosan and chitosan derivatives in drug delivery［J］.Advances in Biological Research，2011，5（1）：28-37

［9］匡银近，龙晶，徐东生，等.不同相对分子质量的壳聚糖在草莓保鲜中的作用［J］.食品科学，2010，31（2）：241-244

［10］周锐丽，陈轶.甲壳素，壳聚糖的保健功能及应用展望［J］.中国食物与营养，2013，19（11）：65-69

［11］Prashanth K V H，Tharanathan R N.Chitin/chitosan：modifications and their unlimited application potential：an overview［J］.Trends in Food Science&Technology，2007，18（3）：117-131

［12］聂柳慧，韩永生.壳聚糖-淀粉共混薄膜的制备与研究［J］.包装工程，2005，26（6）：73-75

［13］Bourtoom T，Chinnan M S.Preparation and Properties of Rice Starch-chitosan Blend Biodegradable Film［J］.LWT-Food Science and Technology，2008，41（9）：1633-1641

［14］Liu F J，Qin B，He L H，et al.Novel Starch/Chitosan Blending Membrane：Antibacterial，Permeable and Mechanical Properties［J］. Carbohydrate Polymers，2009，78（1）：146-150

［15］Chillo S，Flores S，Mastromatteo M，et al.Influence of Glycerol and Chitosan on Tapioca Starch-based Edible Film Properties［J］.Journal of Food Engineering，2008，88（2）：159-168

［16］张权，张婉玉，尹进，等.可食性淀粉/壳聚糖复合膜的制备与性能研究［J］.包装工程，2015，36（13）：40-46

［17］杨俊丽，陈召亮，王海宏，等.高能电子束辐照对草莓保鲜效果的影响［J］.上海农业学报，2010，26（3）：8-12

［18］中华人民共和国卫生部.GB/T5009.7-2008食品中还原糖的测定［S］.北京：中国标准出版社，2009：1-3

［19］匡银近，龙晶，徐东生，等.不同相对分子质量的壳聚糖在草莓保鲜中的作用［J］.食品科学，2010，31（2）：241-244

［20］刘峥颢，吴广臣，王庭欣.壳聚糖保鲜食品的机理及其应用的研究［J］.食品科学，2005，26（8）：533-537

Fresh-keeping Effect of Starch/Chitosan Composite Fresh-keeping Solution on Strawberry

ZENG Ling-jin，LI Chang，YU Xiao-hua，ZHANG Zheng-mao，WANG Zhi-hua*
（Hubei Key Laboratory of Quality Control of Characteristic Fruits and Vegetables，Hubei Engineering University，Xiaogan 432000，Hubei，China）

The composite fresh-keeping solutions of 1%chitosan acetic acid solution and 3%starch paste were obtained with 5∶3 weight ratio of starch and chitosan.The fresh-keeping effect of the composite solution with two molecular-weight chiosan（CS1，Mw，1.8×105Da；CS2，Mw，7.5×104Da）was investigated for strawberry.The results indicated that the fresh-keeping effect of strawberry coated with starch paste was better slightly than that for the control group while there were significant differences for the fresh-keeping effect of two starch/chitosan composite solutions compared to the control group，and the shelf life of the strawberry could be prolonged.The fresh-keeping effect of starch/chitosan composite solutions was in close relation with the chtosan molecular-weight.The composite solution with higher molecular-weight chitosan had the best fresh-keeping effect，and that for lower molecular-weight chitosan was second，the fresh-keeping effect for starch paste was not obvious.

chitosan；starch；strawberry；fresh-keeping

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.20.045

湖北省教育厅科学技术研究项目（B2015037）；国家自然科学基金资助项目（31371750）

曾令晋（1993—），男（汉），学士，本科在读，研究方向：生物工程。

王志华（1973—），女，副教授，硕士。

2016-04-11