壳聚糖对葡萄涂膜保鲜的应用研究

王书颖，陈靖宇，邓　靖，薛　琼

（湖南工业大学包装与材料工程学院，湖南株洲　412007）

壳聚糖对葡萄涂膜保鲜的应用研究

王书颖，陈靖宇，邓靖，*薛琼

（湖南工业大学包装与材料工程学院，湖南株洲412007）

以葡萄为保鲜对象，采用涂膜法研究壳聚糖复合溶液对葡萄的保鲜效果。通过比较流延膜的力学、阻隔和透明等性能以及对葡萄的保鲜效果，确定壳聚糖、醋酸、丙三醇、山梨酸钾的最佳添加量。结果表明，壳聚糖复合膜的保鲜效果主要受pH值和壳聚糖溶解性影响；由壳聚糖添加量1.5%，醋酸添加量1%，丙三醇添加量0.5%，山梨酸钾添加量0.5%组成的壳聚糖复合膜对葡萄的保鲜效果最佳，相对于空白组延长了保鲜期5 d。

壳聚糖；性能测试；保鲜效果；葡萄

0　引言

葡萄属浆果，汁多味美、营养丰富，具有较高的经济价值和食疗价值。但是，由于葡萄含糖量高、水分多、果皮薄、果肉柔软，且易受病源菌的侵染，在贮藏运输和销售过程中容易腐烂，大大降低了葡萄的品质和商品价值［1］。目前，国内外主要采用释放SO2来保鲜葡萄，但是释放量很难控制，同时有研究表明［2］，SO2进入果肉内能与水结合形成抑制酶活性的HSO3-。而采用低温贮藏和气调贮藏保鲜成本较高，化学保鲜法易给果蔬造成有害物质残留。因此，从环境保护和可持续发展的角度来看，应用具有抗菌作用的可食性天然材料涂膜保鲜来防治果蔬的采后病害是目前较可行的方法之一［3］。

壳聚糖作为一种天然可食性保鲜材料，由于其有较好的成膜性、气体选择透过性和抗菌性，被广泛地用于果蔬保鲜的研究。本文旨在探讨天然可食性保鲜剂壳聚糖对葡萄的保鲜机理，为果蔬保鲜研究提供必要的理论依据。

1　试验材料与方法

1.1材料与主要仪器

壳聚糖（生化试剂），国药集团化学试剂有限公司产品；冰醋酸、丙三醇（分析纯），天津市科密欧化学试剂有限公司产品；山梨酸钾（食品级），南通奥凯生物技术有限公司产品；2，4-二硝基苯肼（化学纯），天津天利化工染料有限公司产品；草酸（化学纯），上海超聪化工有限公司产品；硫脲（化学纯），山东信科环化有限公司产品；硫酸（分析纯），深圳市皓能化工有限公司产品。

AB104-S/FACT型电子分析天平，梅特勒-托利多上海有限公司产品；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器，河南予华仪器有限公司产品；HWS-250型恒温恒湿箱，上海精宏实验设备有限公司产品；WGT-S型透光率/雾度测定仪，上海精宏科学仪器公司产品；DZ-2BCII型真空干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司产品。

1.2壳聚糖复合溶液的制备

取一定量壳聚糖用蒸馏水充分溶胀后，加入一定量醋酸，45℃水浴条件下搅拌5～6 h得到透明黏性溶液；加入一定量丙三醇、山梨酸钾（山梨酸钾配合有机酸使用，能有效抑制霉菌、酵母菌和好氧型细菌的活性，但作为食品添加剂不宜过高）搅拌均匀，配成壳聚糖复合溶液。

壳聚糖复合溶液配方见表1。

表1　壳聚糖复合溶液配方

1.3壳聚糖复合膜成型工艺

复合溶液进行真空脱气处理以减少气泡，静置一段时间后，将复合液均匀平铺于洁净干燥、无划痕的玻璃块上，水平放置在干燥箱内。在50℃的条件下干燥15 h，揭膜备用。

1.4涂膜工艺

购买大小均匀、新鲜饱满、成熟度一致的留蒂紫色葡萄，用蒸馏水清洗晾干后留用。将葡萄浸入壳聚糖复合溶液中进行涂膜，控制涂膜时间为1 min左右，然后迅速捞出风干，分成7组涂膜组和1组空白组。将各组用于保鲜效果评定的葡萄散放在恒温培养箱中，控制每组葡萄数为30颗，温度为25℃。

1.5膜性能测试

力学性能按照GB/T 13022—1991进行测试；透明性按照GB/T 2410—1980进行测试；透气性按照GB/T 1038—2000进行测试；透湿性按照GB/T 1037—1988进行测试。

1.6保鲜效果评定

1.6.1感官评分

由10名同学，每隔1 d，按表2所示的葡萄感官指标评分标准［4］，观察葡萄的外观变化（如颜色、光泽、有无汁液溢出、有无霉变、腐烂等），给出评分并取平均值，观察8 d。

葡萄感官指标评分标准见表2。

1.6.2失质量率测定

采用称质量法［4］计算。

1.6.3呼吸强度测定

采用6600型O2/CO2精密顶空分析仪，取3颗葡萄置于烧杯中，采用壳聚糖复合膜密封。2 h后测定前后CO2增加量，评定呼吸强度［5］。

表2　葡萄感官指标评分标准

1.6.4VC含量测定

采用比色法测定VC含量，用723N型分光光度计，波长于500 nm处将空白液调零，分别测标准液和样品液的吸光度。数据为3颗葡萄测试数据的平均值。

2　结果与分析

2.1壳聚糖复合膜的性能分析

涂膜保鲜技术就是在果实表面涂上一层高分子液态膜，干燥后能形成一层均匀、透明的膜。该膜应具有一定的力学性能防止膜破裂；具有气体选择透过性，能够减弱果实的呼吸作用，减少营养物质的消耗，降低蒸腾作用；同时还能改善果实表面光泽、新鲜饱满度。因此，对不同配方壳聚糖复合膜进行力学性能、阻隔性能、透明性能等方面的测试。

壳聚糖复合膜的性能检测结果见表3。

表3　壳聚糖复合膜的性能检测结果

由表3第1，2，3组数据可知，随着壳聚糖添加量的增大，溶液变黏稠，流动性变差，壳聚糖复合膜的力学性能增强，透气系数变小，而透湿量却增大，其中第3组力学性能最好、透气系数最小。由第1，4，5组数据可知，改变醋酸添加量能够影响壳聚糖的溶解性，从而改变壳聚糖复合膜力学性能，同时导致pH值变化，其中第5组pH值最小为4。由第1组、第6组数据来看，改变山梨酸钾添加量对壳聚糖复合膜力学性能影响不大，但使阻隔性能下降同时改变溶液pH值；当山梨酸钾添加量增大至1%时（第6组）pH值为7。由第1，7组数据看，改变丙三醇的添加量能够影响壳聚糖复合溶液的流动性；当丙三醇添加量为1%时，壳聚糖复合膜的力学性能（相对第1组数据）反而变差，阻隔性能变化不大。

2.2壳聚糖复合溶液对葡萄的保鲜效果评定

2.2.1感官评分

根据嗅觉、视觉、味觉和触觉等来评定葡萄的新鲜程度、外观形态、饱满度、色泽、气味和硬度等，再依据葡萄感官指标评分标准给予打分。葡萄在25℃的环境下贮藏8 d期间，由10位同学对涂膜组和空白组对葡萄保鲜效果进行感官评分。

葡萄在贮藏期间的感官评分见图1。

图1　葡萄在贮藏期间的感官评分

由图1可知，在葡萄的贮藏整个期间，7组涂膜组葡萄感官评分明显好于空白组；到第8天，空白组葡萄表面已产生许多霉毛，不可食用。由于壳聚糖具有较好的成膜性、气体通透性以及抗菌效果，因此壳聚糖复合膜对葡萄保鲜起到了较好的作用。但不同配方之间，保鲜效果差别较大。第1组和第5组保鲜效果较好，第2，3，4组保鲜效果相近，第6组和第7组相对较差，其中以第6组保鲜效果最差。结合表1和表3，可见透气系数最小的保鲜膜壳聚糖复合效果不是最好的，葡萄的保鲜效果主要受pH值和壳聚糖溶解性的影响。文献显示，壳聚糖在pH值小于6.3时，具有良好的抑菌性能。因此，pH值为7（第6组）保鲜效果最差，pH值为4（第5组）保鲜效果较好。而在pH值相近的第2，3，4组中，第4组由于醋酸添加量较低影响了壳聚糖的溶解性导致壳聚糖复合膜力学性能较差，因而第4组保鲜效果最差。7组壳聚糖复合膜中保鲜效果最好的配方为第1组：壳聚糖添加量1.5%，醋酸添加量1.0%，丙三醇添加量0.5%，山梨酸钾添加量0.5%。

2.2.2失质量率

失质量是指果蔬在采摘后质量方面的损失，它包括水分的蒸腾作用和呼吸作用消耗营养物质2方面。葡萄的特征是皮薄多汁，水分蒸发是其失质量的主要因素。如果葡萄失水过量时，就会导致果实失去新鲜光滑的外观、光泽，食用品质下降，不利于水果的保鲜。

葡萄在贮藏期间失质量率的变化见图2。

图2　葡萄在贮藏期间失质量率的变化

在贮藏初期，7组涂膜组失质量率的变化与空白组相差不大，这是因为壳聚糖中含有大量的亲水性羟基；而贮藏后期由于羟基亲水达到饱和而使涂抹组失质量率变化明显小于空白组，其中以第1组和第5组变化最小。

2.2.3呼吸强度

葡萄在贮藏期间呼吸强度的变化见图3。

由图3可知，涂膜组葡萄进入贮藏期间后呼吸强度显著下降，贮藏5 d后呼吸强度下降趋势变缓。同时涂膜组呼吸强度下降幅度明显大于空白组，这说明壳聚糖复合膜对气体有选择透过性，能够降低葡萄的呼吸强度，从而延缓保鲜期。其中，涂膜组以透气系数较小的第1组和第3组对呼吸强度降低效果最明显。

2.2.4VC含量

葡萄在贮藏期间VC含量的变化见图4。

VC的含量是评定保鲜效果的一项重要内在指标。在葡萄的贮藏过程中，葡萄果皮失水严重，导致pH值上升，VC在缺少高酸保护的情况下很容易氧化。由图4可知，葡萄在贮藏初期VC含量下降缓慢，贮藏5 d后下降趋势逐渐增大。其中，以涂膜组中第1组下降最为缓慢，因此第1组对葡萄的保鲜效果最佳。

3　结论

本文以具有抗菌作用的可食性天然保鲜剂壳聚糖涂膜保鲜葡萄，获得了较优保鲜效果。壳聚糖复合膜的配方为壳聚糖添加量1.5%，醋酸添加量1.0%，丙三醇添加量0.5%，山梨酸钾添加量0.5%，相对于空白组延缓葡萄保鲜期5 d。同时，为了降低水果的呼吸强度延缓衰败期，在选择保鲜膜时并不是透气系数越低越好；壳聚糖复合膜保鲜效果主要受pH值和壳聚糖溶解性影响。

［1］李桂芬，刘延松.葡萄贮藏生理研究进展 ［J］.果树科学，2000，17（1）：63-69.

［2］葛毅强，叶强，张维一.SO2对采后葡萄中某些生理生化特性的影响 ［J］.植物生理学通讯，1998，34（3）：185-187.

［3］薛琼，赵德坚，邓靖，等.不同保鲜膜对香蕉贮藏效果影响的研究 ［J］.食品科技，2015（6）：28-31.

［4］黄伟坤．食品检验与分析 ［M］．北京：中国轻工业出版社，2002：30-80．

［5］张桂.果蔬采后呼吸强度的测定方法 ［J］.理化检验（化学分册），2005，41（8）：596-597.◇

Research on Effect of Chitosan Film Coating on Grape Storage

WANG Shuying，CHEN Jingyu，DENG Jing，*XUE Qiong
（School of Packaging and Materials，Hu'nan University of Technology，Zhuzhou，Hu'nan 412007，China）

In this paper，the effect of chitosan composite solution on grape freshness are studied by using the method of coating.The optimal concentration of chitosan，acetic acid，glycerol，potassium sorbate are determined by comparison of the cast film mechanical，barrier and transparency properties and the grapes of the fresh-keeping effect.The results show that：the preservative effects of chitosan composite membrane is mainly affected by pH and chitosan solubility effects；when chitosan 1.5%，acetic acid 1%，glycerol 0.5%，potassium sorbate 0.5%，chitosan composite membranethe has the best effect on the preservation of grape and it prolonged grape's storage life for 5 days more than the normal.

chitosan；performance test；preservation effect；grape

S668.4

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.01.031

2015-10-15

湖南工业大学校级大学生研究性学习和创新性实验计划项目（2014049）。

王书颖（1994— ），女，在读本科，研究方向为高分子材料的合成与加工。

薛琼（1981— ），女，博士，讲师，研究方向高分子材料的合成与加工。