魔芋葡甘聚糖-乳清蛋白复合膜在琯溪蜜柚中的应用

谢建华， 谢丙清， 郭巧玲， 郑俊峰， 张 民， 庞 杰，*

(1.漳州职业技术学院 食品与生物工程系， 福建 漳州 363000；2.农产品深加工及安全福建省高校应用技术工程中心， 福建 漳州 363000；3.福建农林大学 食品科学学院， 福建 福州 350002；4.天津科技大学 食品工程与生物技术学院， 天津 300457)

魔芋葡甘聚糖-乳清蛋白复合膜在琯溪蜜柚中的应用

谢建华1，2，4， 谢丙清3， 郭巧玲1， 郑俊峰1， 张 民4，*， 庞 杰3，*

(1.漳州职业技术学院 食品与生物工程系， 福建 漳州 363000；2.农产品深加工及安全福建省高校应用技术工程中心， 福建 漳州 363000；3.福建农林大学 食品科学学院， 福建 福州 350002；4.天津科技大学 食品工程与生物技术学院， 天津 300457)

研究魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白复合涂膜对琯溪蜜柚的保鲜效果，为琯溪蜜柚的采后保鲜提供参考。将魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白复配，制备成复合涂膜保鲜剂，对琯溪蜜柚进行涂膜保鲜，以无包装处理为对照，于常温下贮藏。通过测定琯溪蜜柚在贮藏期间的粒化指数、失重率、总糖、呼吸强度、乙醇含量、丙二醛含量、过氧化物酶活性，分析魔芋葡甘聚糖- 乳清蛋白复合涂膜对琯溪蜜柚的保鲜效果。结果表明，常温贮藏120 d时，魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白涂膜组与无涂膜包装的对照组相比，可以减少果实失重，保护细胞膜，降低呼吸强度，抑制蜜柚的生理代谢，减少营养物质的损失，延缓粒化发生,其结果均显著优于对照组，能达到PE膜包装贮藏效果。

魔芋葡甘聚糖； 乳清蛋白； 可食性膜； 琯溪蜜柚； 保鲜

琯溪蜜柚(CitrusgrandisL.Osbeck)原产于福建省平和，是我国优良柚子品种之一[1]。目前，平和琯溪蜜柚种植面积达6万hm2，年产150万t[2]，是平和的重要支柱产业。琯溪蜜柚在贮藏过程中易出现汁胞的粒化现象，严重影响了蜜柚的食用价值和商品价值[3]。目前，蜜柚在生产过程采用打蜡及塑料薄膜包装可有效减缓果实失重，延长贮藏时间。但水果中的蜡存在安全隐患，另外白色污染成为影响环境的首要因素，给环境带来了很大压力。因此，开发一种安全、方便、适用的蜜柚保鲜薄膜来替代塑料薄膜包装已成为产业急需解决的问题。

可食性保鲜膜由于安全、环保、可食性、低成本等优点，已成为近年来果蔬保鲜领域研究的热点[4-8]。目前可食性保鲜膜主要以多糖、蛋白质等材料，通过分子间的相互作用，并以包裹、涂布等形式覆盖于果蔬表面，形成保护膜，可以降低果蔬的呼吸强度和水分蒸发，延缓品质下降，延长果蔬的货架期[9]。魔芋葡甘聚糖(konjac glucomannan，KGM)是一种天然大分子物质，具有优良的成膜特性[10]，已被广泛应用于食品、医药等领域[11-13]。而乳清分离蛋白(whey protein，WP)可作为一种可食用性的膜[14-15]，能与多糖具有良好的协同增效作用，可用于改善复合体系的稳定性。但目前尚未见有关魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白复合膜在果蔬保鲜方面的报道。因此，本研究在前期研究魔芋葡甘聚糖与乳清分离蛋白复合成膜的基础上，通过魔芋葡甘聚糖与乳清分离蛋白复配，添加植物精油后涂膜蜜柚表面，研究其对蜜柚贮藏品质及采后生理指标的影响，旨在为寻求一种替代塑料薄膜保鲜蜜柚的新材料提供可行的技术支持。

1 材料与方法

1.1 主要材料

供试材料于2015年10月18日采自福建省平和县的8～10年生果园中的土柚砧嫁接树。采收当天运回实验室，要求选择每个果重在1.5 kg以下，且大小、成熟度基本一致，无病虫害、无机械损伤的果实进行实验。

1.2 实验方法

1.2.1 膜液制备

KGM/WP复合膜液：将已纯化的魔芋葡甘聚糖10.5 g、乳清蛋白4.5 g、蜜柚精油(从蜜柚中提取，工艺另文发表)5 mL、蜂蜡2 g、增塑剂甘油5 mL、乳化剂吐温2 mL与蒸馏水1 000 mL混合，置于50 ℃恒温水浴锅中用恒速搅拌器低速(300 r/min)搅拌至复合膜液溶胀充分，待用。

1.2.2 保鲜处理方法

选果→热激→冷激→药剂处理→预贮→涂膜→晾干→包装→贮藏→相关测试。具体处理设计：

将新鲜琯溪蜜柚实验共设3个处理组：CK组，不涂膜，采用纸袋单果包装； PE组，采用厚度为0.02 mm的聚乙烯(PE)薄膜单果包装，然后包装于纸袋； 涂膜组，KGM/WP复合膜处理，浸泡1 min，晾干，然后包装于纸袋。每组处理100个，于常温下的通用库中贮藏；每月观察蜜柚汁胞的粒化状况，并测定其失水率及各种生理生化指标。

1.2.3 测定项目与方法

1.2.3.1 果实粒化指数测定

[16]。

1.2.3.2 理化指标的测定

1)失重率：贮藏过程失去质量与贮藏前质量比值。

2)总糖含量：蒽酮法测定[17]。

3)呼吸强度：静置法测定[18]。

4)细胞膜透性的测定：电导率法测定[19]。

5)乙醇含量：重铬酸钾氧化法测度[18]。

6)丙二醛含量：硫代巴比妥酸显色法测度[17]。

7)POD活性：按照朱广廉等[20]的方法测度。

2 结果与分析

2.1 不同处理对蜜柚粒化指数的影响

不同处理对蜜柚果粒化的影响见图1。由图1可得，各处理组在贮藏2个月前均未出现粒化情况。从总体看在贮藏2个月后其粒化指数随时间延长呈上升趋势(p<0.01)，其中CK处理组的汁胞粒化程度显著高于其他处理组(p<0.01)，而涂膜处理其粒化程度与PE组不存在差别，这说明魔芋葡甘聚糖与乳清分离蛋白膜可减轻贮藏过程蜜柚粒化的发生。

图1 处理方法对蜜柚果粒化情况的影响Fig.1 Effects of different treatments on granulation indices of honey pummelo fruit

2.2 不同处理对蜜柚失重率的影响

图2 处理方法对蜜柚失重率的影响Fig.2 Effects of different treatments on weigh loss rate of honey pummelo fruit

失重率是影响果蔬食用品质的一个重要因素，采后蜜柚失水程度与粒化程度密切相关[21]。3组处理的蜜柚在贮藏期间的失重率均呈逐渐升高趋势，如图2。其中，对照组失重最快，PE组失重最慢，涂膜组失重率会比PE组稍高，但不存在差异。这可能是葡甘聚糖- 乳清蛋白膜的水蒸气透过率比PE膜高。贮藏60 d时PE组失重率为5.2%，涂膜组失重率为6.0%，显著低于对照组(10.9%)(p<0.01)。再从图1粒化情况比较可知，蜜柚严重脱水会加剧果实的粒化发生。

2.3 不同处理对蜜柚总糖含量的影响

蜜柚总糖含量随贮藏时间的延长，呈现先上升后下降的趋势，见图3。由于蜜柚采收后，果实的进一步成熟使得果实的内含物转化所致，贮藏后期内含物被消耗，曲线呈下滑趋势。从图3可知，不同处理其出现高峰时间不同，CK组30 d就达到高峰，而PE组和涂膜组在60 d才达到高峰，然后下降，且CK组的下降幅度较大，而涂膜组与PE组不存在差别。这说明涂膜处理能有效阻碍蜜柚的内含物转化进度，维持蜜柚新鲜品质，与PE薄膜性能相当。

图3 处理方法对蜜柚总糖质量浓度的影响Fig.3 Effects of different treatments on total sugar content of honey pummelo fruit

2.4 不同处理对蜜柚呼吸强度的影响

不同处理对蜜柚呼吸强度的影响见图4。由图4可知，对照组蜜柚在贮藏第30天出现呼吸高峰，随后呈下降趋势，当贮藏90 d后CK组的呼吸强度低于涂膜组和PE组，这可能由于CK严重脱水，导致柚皮变为很致密的结构，使水果处于缺氧状态所致。而涂膜组和PE组呼吸强度随贮藏时间呈缓慢下降趋势，这可能是由于涂膜和PE能使果实处于一个微气调的状态，从而抑制呼吸作用，保持果实品质。

图4 处理方法对蜜柚呼吸强度的影响Fig.4 Effects of different treatments on respiration of honey pummelo fruit

2.5 不同处理对蜜柚乙醇含量的影响

乙醇是衡量果蔬无氧呼吸的指标，不同处理结果见图5。从图5可知，蜜柚贮藏过程中乙醇含量逐渐上升，与时间存在显著差异(p<0.05)，但不同处理其含量不存在差异，而CK组在90 d时其含量超过处理组，且处于较高水平。这是由于CK组果实严重脱水导致果皮形成致密结构，阻止与氧的接触，从而抑制有氧呼吸。再从涂膜组和PE组比较，涂膜组乙醇含量均略低于PE组，再从蜜柚呼吸强度变化来看，这说明葡甘聚糖- 乳清蛋白膜的气体调节性能更适合蜜柚贮藏。

图5 处理方法对蜜柚乙醇质量浓度的影响Fig.5 Effects of different treatments on ethanol content of honey pummelo fruit

2.6 不同处理对蜜柚果皮细胞膜透性的影响

果皮细胞膜透性是反映果实细胞衰老程度的指标[19]，不同处理结果见图6。由图6可知， 蜜柚果实在不同处理下贮藏，相对电导率均逐渐增加，PE组和涂膜组相对电导率均显著低于CK组(p<0.01)。另外从PE组和涂膜组比较看，贮藏前期涂膜组电导率略高于PE组，在贮藏中后期，相对电导率反而低于PE组，但两者不存在差别。说明PE组和涂膜组处理可在一定程度上延缓贮藏期间细胞膜透性的升高，延缓果实衰老。

图6 处理方法对蜜柚果皮细胞膜透性的影响Fig.6 Effects of different treatments on relative conductivity of honey pummelo shell

2.7 不同处理对蜜柚果皮丙二酫含量的影响

丙二醛含量可作为细胞膜脂过氧化程度的指标，丙二醛的积累将会对果实细胞质膜和细胞器造成一定伤害，不同处理结果见图7。由图7可知，蜜柚在采后贮藏过程中丙二醛含量呈上升趋势，CK 组上升幅度显著高于其他处理组(p<0.01)。另外从PE 组和涂膜组比较看，在贮藏初期涂膜处理果实丙二醛略高于PE膜包装处理，在60 d时，PE膜包装处理果实丙二醛略高于涂膜处理。因此，对蜜柚进行适宜包装处理可抑制丙二醛的生成，降低膜脂过氧化程度，从而延缓蜜柚果实的成熟衰老。

图7 处理方法对蜜柚果皮丙二醛质量摩尔浓度的影响Fig.7 Effect of different treatments on MDA content of honey pummelo shell

2.8 不同处理对蜜柚果皮POD的影响

POD是果蔬中存在的一种氧化还原酶，对果蔬细胞具有保护作用，可作为检测果蔬保鲜效果的重要指标，不同处理结果见图8。从图8知，随着贮藏时间延长，POD活性不断增加，CK组增速高于其他处理组，且在贮藏60 d时达到最高，这可能会导致果实活性氧增多，启动膜脂过氧化，从而破坏果肉细胞膜的结构；涂膜处理和PE组的POD 活性一直低于对照组，说明其处理可有效抑制POD的活性，使蜜柚果实启动膜脂过氧化而破坏膜系统的能力降低,延缓果实衰老。

图8 处理方法对蜜柚果皮POD的影响Fig.8 Effects of different treatments on POD of honey pummelo shell

3 讨 论

采用魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白涂膜和PE膜包装对琯溪蜜柚进行保鲜处理后, 常温贮藏期间, 柚子果肉中总糖含量得到较好保存，呼吸强度、乙醇含量、果皮细胞膜透性、丙二醛、POD等指标得以改善, 这是由于蜜柚经包装膜处理后，能够有效阻止氧气进入果实内部, 同时减缓二氧化碳向外扩散, 形成微环境，即高CO2、低O2, 因而能有效抑制果实呼吸作用, 减缓营养物质的消耗，保持果实细胞壁结构的完整性，延缓蜜柚组织衰老，达到有效防止粒化的效果。

琯溪蜜柚果实发生粒化现象是贮藏过程中的一个复杂的生理生化过程，成为蜜柚贮运的一大问题。刁俊明等[21]认为采后蜜柚果皮失水，果肉的水分向果皮转移，导致相关酶活性升高，从而引起果肉枯水粒化。而胡西琴等[22]发现其粒化与贮藏期间果实的呼吸作用有关，一方面呼吸强度增强而引起营养物质消耗，另一方面乙醇含量升高引起生理失调，从而导致果实的枯水。然而，本实验通过失重率和果实粒化情况分析，魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白涂膜和PE膜包装对蜜柚进行贮藏保鲜，减缓了果实水分的损失，减少了贮藏期间柚果的粒化，与CK组相比均达到极显著(p<0.01)，也验证了水分与柚果粒化存在相关性。但从魔芋葡甘聚糖与乳清蛋白涂膜和PE膜包装比较看，涂膜组的失水程度略高于PE组，其粒化指数优于PE组，这说明蜜柚贮藏粒化与水分关系并不是完全呈正相关，而是要求一个适宜的水分。

从呼吸强度、乙醇含量与果实粒化情况分析看，CK组在30 d时呼吸强度出现高峰，然后呈下降，而其他处理组都呈下降趋势；再从粒化指数看，CK组在60 d时就出现明显的粒化现象，而包装组的粒化不明显，可能是因为果实处于新陈代谢活跃也引起粒化发生。而在120 d时，CK组的呼吸强度较处理组的低，但乙醇含量急剧升高，这主要是由于CK组大量失水，使果皮形成致密结构，阻隔与氧的接触，从而导致无氧呼吸，生成大量酒精；再从粒化指数看，其CK组也明显高于包装组。这也验证了果实粒化与呼吸强度和乙醇含量存在一定关系。

最后从果皮细胞膜透性、丙二醛、POD等变化看，涂膜与PE包装比较看，贮藏前期涂膜的各指标均略高于PE组；在贮藏中后期PE组增速比涂膜组快，其含量比涂膜组略高。再从呼吸强度与失水看，涂膜组略高于PE组，且粒化指数也较优于PE组。这说明适当失水和适当呼吸均有利于抑制蜜柚粒化发生。

4 结 论

实验用魔芋葡甘聚糖- 乳清蛋白复合涂膜对琯溪蜜柚进行涂膜保鲜,研究发现涂膜处理的各项指标如总糖含量、呼吸强度、乙醇含量、失重率、果皮细胞膜透性、丙二醛、POD、粒化指数均与PE包装相当且均优于对照组, 证明魔芋葡甘聚糖- 乳清蛋白涂膜处理可较好延长果实贮藏保鲜期，并保持果实品质，具有替代塑料膜包装的效果。

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(责任编辑：檀彩莲)

Konjac Glucomannan and Whey Protein Composite Coating Application on Preservation of Guanxi Honey Pummelo

XIE Jianhua1,2,4， XIE Bingqing3， GUO Qiaoling1, ZHENG Junfeng1， ZHANG Min4,*， PANG Jie3,*

(1.DepartmentofFoodandBiologyEngineering,ZhangzhouProfessionandTechnologyInstitute,Zhangzhou363000,China；2.TheAppliedTechnicalEngineeringCenterofFurtherProcessingandSafetyofAgriculturalProducts,HigherEducationInstitutionsinFujianProvince,Zhangzhou363000,China;3.CollegeofFoodScience,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou350002,China;4.CollegeofFoodScienceandBiotechnology,TianjinUniversityofScienceandTechnology,Tianjin300457,China)

This study investigated effects of konjac glucomannan (KGM) and whey protein (WP) compound coating on preservation of Guanxi honey pummelo. Guanxi honey pummelo coated with KGM and WP was stored at room temperature while Guanxi honey pummelo without coating was as the control. During the storage, the weight loss rate, total sugar content, respiration, ethanol content, relative permeabi-lity of plasma membrane, malondialdehyde (MDA) content, and peroxidase(POD) activity of Guanxi honey pummelo were determined to evaluate effects of the coating. Results showed that composite edible coating exhibited a beneficial effect on the overall quality of Guanxi honey pummelo at room temperature by reducing fruit weight loss, protecting the cell wall and reducing respiratory intensity,inhibiting physiological metabolism,decreasing the nutrient loss, and delaying the graining. All indexes by KGM and WP coating were significantly better than the control group after 120 days storage at room temperature.

konjac glucomannan; whey protein; edible film; Guanxi honey pummelo； preservation

2016-06-02

福建省自然科学基金资助项目(2014J01378)。

谢建华，副教授，主要从事天然产物化学与应用方面的研究;

10.3969/j.issn.2095-6002.2017.01.012

2095-6002(2017)01-0076-06

谢建华，谢丙清，郭巧玲，等. 魔芋葡甘聚糖- 乳清蛋白复合膜在琯溪蜜柚中的应用[J]. 食品科学技术学报，2017,35(1):76-81. XIE Jianhua，XIE Bingqing，GUO Qiaoling, et al. Konjac glucomannan and whey protein composite coating application on preservation of Guanxi honey pummelo[J]. Journal of Food Science and Technology, 2017,35(1):76-81.

TS201.2; TS219; TS205

A

*张 民，教授，博士，主要从事食品化学与营养方面的研究，通信作者;

*庞 杰，教授，博士，主要从事食品化学与营养方面的研究，通信作者。