2种复合涂膜保鲜剂对哈密瓜软化生理的影响

曾媛媛，周 研，谢 晶，祖同骁，周 然

（上海海洋大学食品学院，上海 201306）

2种复合涂膜保鲜剂对哈密瓜软化生理的影响

曾媛媛，周 研，谢 晶，祖同骁，周 然

（上海海洋大学食品学院，上海 201306）

以 1.5% 羧甲基壳聚糖和 1.5% 海藻酸钠为原料制备 2 种复合涂膜保鲜剂，对哈密瓜进行涂膜贮藏试验，通过测定哈密瓜的硬度、电导率、丙二醛（MDA）、果胶酶（PG）、纤维素酶以及脂氧合酶（LOX）等指标，分析 2 种复合涂膜保鲜剂对延缓哈密瓜软化的效果。结果表明：贮藏 35 d 时海藻酸钠组和羧甲基壳聚糖组的的硬度分别为 0.80 和 0.71 kg/cm2，MDA 含量为别为 1.82 和 4.80 U/mg，PG 活性分别为 2.61 和 3.44 U/mg，纤维素酶活性分别为 3.92 和 3.83 U/mg，LOX 酶含量分别为 5.13 和 5.74 U/mg。2 种复合涂膜都能保持较高的果实硬度，降低哈密瓜的电导率，维持较低的 PG 酶和纤维素酶活性，降低 LOX 酶活性，抑制哈密瓜果实软化。

哈密瓜；羧甲基壳聚糖；海藻酸钠；保鲜剂

哈密瓜（Cucumis melo. L）风味独特，质地脆而多汁，备受消费者青睐。然而，在贮藏期间哈密瓜经后熟作用，细胞壁逐渐分解，细胞膜被氧化破坏，电解质外泄，质地逐渐变软，最终失去商品价值[1-2]。因此，使用恰当的保鲜处理延迟哈密瓜的软化十分重要。

天然保鲜剂壳聚糖在各类果蔬保鲜中已得到广泛的应用，展现出巨大的市场前景。为了使保鲜剂使用更方便，人们研发出壳聚糖的衍生物——羧甲基壳聚糖，该物质可溶解于中性水，且抑菌效果好于壳聚糖[3-4]。还有研究表明，海藻酸钠与肉桂醛复配能够制备出抗菌性良好的涂膜剂[5-6]。Brasil等[7]研究木瓜保鲜方法时，以果胶和壳聚糖为基础物质，加入了肉桂醛，将其制备成多层的抗菌涂膜剂，取得了良好的保鲜效果。

试验以海藻酸钠、羧甲基壳聚糖和肉桂醛为材料复配制作抗菌涂膜保鲜剂，模拟常温货架环境，研究复合涂膜保鲜剂对沪产新疆哈密瓜硬度、果胶酶（PG）、纤维素酶，以及与膜氧化相关的指标如电导率、丙二醛（MDA）、脂氧合酶（LOX）等的影响，以期为哈密瓜的贮藏提供新方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试哈密瓜为黄皮沪产新疆哈密瓜（Cucumis melo var. saccharinus），购买于上海市哈密瓜研究所。挑选发育期约 28 d、大小基本一致、无明显外伤的哈密瓜为材料。采摘时，预留 5 cm 以上的果梗，一方面便于标记，另一方面是避免采摘损伤而影响货架期。将采摘后的哈密瓜套上塑料网袋，装箱运输到贮藏室待用。

主要试剂有：羧甲基壳聚糖（浙江澳兴生物科技有限公司），肉桂醛、海藻酸钠、甘油、吐温 80（国药集团化学试剂有限公司）等，试剂均为分析纯。

主要仪器设备有 ：DF-101S 集热式磁力加热搅拌器（上海予申仪器有限公司）；UV-7504 单光束紫外-可见光分光光度计（上海尤尼柯仪器有限公司）；25-SB-12DT 超声波清洗机（宁波新芝生物科技股份有限公司）；H-2050R 台式高速冷冻离心机（上海沪粤明科学仪器有限公司）；TA-XT Plus 质构仪（Stable Micro System 公司）；IMS-50 全自动雪花制冰机（苏州江东精密仪器有限公司）；DDS-307A 电导率仪（上海精密科学仪器有限公司）等。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 筛选重量为 3 kg 左右的哈密瓜 90个，均分为3组。一组设为对照组，直接套袋装箱；试验组则分为A组和B组，分别用配制好的复合涂膜保鲜剂 A、B 浸泡哈密瓜 30 s，待晾干后套袋装箱；3 组哈密瓜均置于 19±2℃贮藏室中贮藏。

1.2.2 复合涂膜保鲜剂的配制 复合涂膜保鲜剂 A ：将 1.5% 的羧甲基壳聚糖与 0.5% 的甘油和 0.6% 的吐温 80 混合，充分溶解后加入 0.5% 的肉桂醛，磁力搅拌 30 min 充分混均，用纱布过滤，除去不溶物，配制好的溶液用保鲜膜封口，经超声消泡 30 min 后待用。复合涂膜保鲜剂 B ：将 1.5% 海藻酸钠与 0.5% 的甘油和 0.6% 的吐温 80 混合，充分溶解后加入 0.5% 的肉桂醛，再经磁力搅拌 30 min 充分混均，再用纱布过滤，除去不溶物，配制好的溶液用保鲜膜封口，经超声消泡 30 min 后待用。

1.2.3 测定项目及方法 硬度测定参照 Zhou 等[8]的方法，稍作修改。选取哈密瓜赤道处的果肉，测定从表皮到内腔中点处的果肉硬度，单位为 kg/cm2。电导率参考 Cai等[9]的方法测定。丙二醛、果胶酶、纤维素酶和脂氧合酶参考曹建康等[10]的方法测定。

1.2.4 数 据 处 理 方 法 指 标 平 行 测 定 3 次， 运 用SPSS 20.0 软件，对数据进 行 方差分析和多 重 比较，运用 Origin Pro V8.6 软件绘制曲线。

2 结果与分析

2.1 复合涂剂膜对哈密瓜硬度的影响

硬度是评判果实软化的指标，能够衡量果实的成熟度、口感和贮藏品质。如图1所示，果实在贮藏过程中，硬度逐渐下降。而海藻酸钠涂膜组的硬度下降趋势比其他 2 个组缓慢，且贮藏 35 d 时硬度显著高于其他 2 组（P<0.05）。羧甲基壳聚糖涂膜组在贮藏前期与对照组的硬度较为接近，而贮藏 38 d 时以 0.71 kg/cm2的硬度略高于对照组（0.69 kg/cm2）。

2.2 复合涂膜保鲜剂对哈密瓜电导率的影响

图1 复合涂膜保鲜剂对哈密瓜果实硬度的影响

果实电导率反应出果实的膜损伤程度，在贮藏期间随着果实细胞膜的分解，电解质外渗导致果实的电导率随之改变。如图2所示，电导率在贮藏期间均呈上升趋势，对照组的电导率在贮藏期内均高于复合涂膜组，贮藏 35 d 时对照组电导率为 71.95%，显著高于 2 个复合涂膜组（P<0.05），而此时 2 个涂膜处理组之间差异不显著（P>0.05）。这说明 2 种复合涂膜保鲜剂均能降低果实的电导率，从而保持细胞壁的完整，延迟果实软化。

图2 复合涂膜保鲜剂对哈密瓜电导率的影响

2.3 复合涂膜保鲜剂对哈密瓜丙二醛含量的影响

丙二醛（MDA）是细胞膜脂发生氧化反应生成的产物，是评价水果新鲜程度的重要指标，反映了水果的过氧化程度。如图3 所示，贮藏 7 d 时，对照组的 MDA 含量显著高于其他 2 组（P<0.05）；贮藏 35 d 时，对照组的 MDA 含量为 0.12 μmol/kg FW，此时海藻酸钠复合涂膜组的 MDA 含量为 0.09 μmol/kg FW，而羧甲基壳聚糖复合涂膜组的 MDA 含量只有 0.08 μmol/ kg FW ；其中，羧甲基壳聚糖复合涂膜组与海藻酸钠复合涂膜组及对照组的差异均达显著水平（P<0.05），说明羧甲基壳聚糖复合涂膜处理后有助于抑制MDA的生成。

2.4 复合涂膜保鲜剂对哈密瓜果胶酶活性的影响

图3 复合涂膜保鲜剂对哈密瓜 MDA 含量的影响

多聚半乳糖醛酸酶（PG）可以通过水解作用将哈密瓜中的果胶降解为小分子物质，从而破坏细胞壁，使哈密瓜果实软化。如图4所示，在贮藏的过程中，PG 活性呈现先上升后下降的趋势，且贮藏 10 d 后羧甲基壳聚糖涂膜处理组的哈密瓜PG活性始终高于另外两组。贮藏 35 d 时，羧甲基壳聚糖涂膜组哈密瓜的PG 活性为 0.11 μmol/(h·g)FW，显著高于对照组的 0.07 μmol/(h·g)FW（P<0.05），此时海藻酸钠组的 PG 活性为 0.08 μmol/(h·g)FW。由此说明，羧甲基壳聚糖与海藻酸钠中加入肉桂醛对哈密瓜进行涂膜能提高哈密瓜的PG活性，增强其抗氧化能力。其中，羧甲基壳聚糖的效果优于海藻酸钠，这可能是因为羧甲基壳聚糖对哈密瓜抗氧化能力有诱导作用。

图4 复合涂膜保鲜剂对哈密瓜 PG 活性的影响

2.5 复合涂膜保鲜剂对哈密瓜纤维素酶活性的影响

纤维素是植物细胞壁的主要成分之一，其含量与果实软化程度有关。纤维素酶可以将纤维素分解为葡萄糖。如图5所示，对照组的纤维素酶活性在整个贮藏期内都高于 2 个复合涂膜组 ；贮藏 35 d 时，对照组纤维素酶活性为 0.13 μmol/(h·g)FW，显著高于海藻酸钠组和羧甲基壳聚糖组（P<0.05），说明 2 种复合涂膜保鲜剂对哈密瓜纤维素酶活性的抑制作用均较强；而 2 种复合涂膜保鲜剂之间无显著性差异（P>0.05），表明2种复合涂膜保鲜剂的成膜效果相似，均能够很好地成膜保护果实不被降解。

2.6 复合涂膜保鲜剂对哈密瓜脂氧合酶的影响

图5 复合涂膜保鲜剂对哈密瓜纤维素酶活性的影响

脂氧合酶（LOX）是植物细胞膜过氧化启动所需的酶，它与水果的衰老相关。如图6所示，LOX含量随着贮藏时间的延长，呈现先上升后下降的趋势；贮藏 14 d 时对照组的 LOX 含量达到峰值；贮藏 21 d 时，海藻酸钠组的LOX含量达到峰值；而羧甲基壳聚糖组 LOX 含量在贮藏 28 d 时才达到峰值。这说明复合涂膜能够推迟哈密瓜细胞被破坏的时间，延缓哈密瓜的细胞损伤和果实软化，保持果肉中的水分和营养物质。

图6 复合涂膜保鲜剂对哈密瓜对脂氧合酶含量的影响

3 结论与讨论

果实软化是果实成熟和衰老的主要标志，主要表现为细胞壁的结构变化及其物质降解[11]。细胞壁主要由果胶质、纤维素和半纤维素构成，PG、PE 和纤维素酶致使这些物质降解，破坏细胞结构[12]。上述多聚体间的相互作用主要是通过化学键，或者依靠力学作用，形成了果胶 - 纤维素 - 半纤维素的网络结构[13]。而这种网络结构在果实成熟过程中会发生分解，从而导致组织软化[14-15]。

综合以上几个指标分析可以发现，2种涂膜剂均能降低哈密瓜的失重率，保持良好的果肉硬度，延缓MDA 的生成，且能抑制 PG酶、纤维素酶和脂氧合酶的活性。从硬度变化情况可以得出，2种涂膜剂都延迟了果实软化，这是由于2种抗菌涂膜剂都能减少水分蒸发，而肉桂醛则能有效抑制腐败菌的繁殖。

海藻酸钠涂膜组哈密瓜的硬度较羧甲基壳聚糖涂膜组高，说明海藻酸钠的阻湿性更好，防止水分过快蒸发。相对而言，羧甲基壳聚糖涂膜组哈密瓜中的MDA、PG含量比海藻酸钠涂膜组的高。这是因为具有一定抑菌性的羧甲基壳聚糖在与肉桂醛复配后，涂膜剂抑菌能力增强。

综上所述，与肉桂醛复合的羧甲基壳聚糖涂膜和海藻酸钠涂膜中，羧甲基壳聚糖更能抑制哈密瓜的细胞分解，延缓哈密瓜果实生理软化衰老。但海藻酸钠复合涂膜对哈密瓜的硬度保持较好。考虑到经济成本，可在之后的研究中，将羧甲基壳聚糖与海藻酸钠复配，研制出成本更低、效果更为理想的复合涂膜保鲜剂。

[1]朱广廉 . 果实成熟的基因工程研究 [J]. 生物学通报，1995，30（11）：1-4.

[2]关军锋，束怀瑞，黄天栋 . 苹果果实衰老与膜脂过氧化作用的关系 [J]. 河北农业大学学报，1991，14（1）：50-54.

[3]李小芳，冯小强，杨 声 . O-羧甲基壳聚糖的合成、抑菌性能及对细胞蛋白的影响 [J]. 食品工业科技，2010，13（4）：143-145.

[4]吴 迪，刘 辉，浦金辉，等 . 羧甲基壳聚糖的生物特征及其在药物领域的应用 [J]. 食品与药品，2013，15（3）：210-213.

[5]Sipahi R E，Castell-Perez M E，Moreira R G，et al. Improved multilayered antimicrobial alginate-based edible coating extends the shelf life of fresh-cut watermelon（Citrullus lanatus）[J]. LWT-Food Science and Technology，2013，（51）：9-15.

[6]赵玉萍，杨 娟 . 四种纤维素酶酶活测定方法的比较 [J]. 食品研究与开发，2006，27（3），116-118.

[7]Brasil I M，Gomes C，Puerta A，et al. Polysaccharide-based multilayered antimicrobial edible coating enhances quality of fresh-cut papaya[J]. LWT - Food Science and Technology，2012，（47）：39-45.

[8]Zhou R，Yun M，Li Y F，et al. Quality and internal characteristics of Huanghua pears（Pyrus pyrifolia Nakai，cv. Huanghua）treated with different kinds of coatings during storage[J]. Postharvest Biology and Technology，2008，（49）：171-179.

[9]Cai C，Chen K，Xu W，et al. Effect of 1-MCP on postharvest quality of loquat fruit[J]. Postharvest Biology and Technology，2006，40 ：155-162.

[10]曹健康，姜微波，赵玉梅 . 果蔬采后生理生化实验指导 [M]. 北京：中国轻工业出版社，2007.

[11]Redgwell R J，Melton L D，Brasch D J. Cell well dissolution in ripening kiwifruit[J]. Plant Physiol，1992，98（3）：71-78.

[12]Fuscger R L，Bennett A B. Role of cell wall hydrolases in fruit ripening[J]. Annu Rev Plant Physoil Plant Mol，1991，42 ：675-703.

[13]Willats W G，McCartney L，Mackie W，et al. Pectin cell biology and prospects for functional analysis[J]. PlantMolBiol，2001，47（1-2）：9-27.

[14]黄 森，张继澍，李维平 . 减压处理对采后柿果实软化生理效应的影响 [J]. 西北农林科技大学学报，2003，31（5）：57-60.

[15]王艳颖，胡文忠，庞 坤，等 . 机械损伤对富士苹果采后软化生理的影响 [J]. 食品研究与开发，2008，29（5）：132-136.

（责任编辑：成 平）

Effects of Two Kinds of Composite Film Preservatives on the Softening Physiology of Hami Melon

ZENG Yuan-yuan，ZHOU Yan，XIE Jing，ZU Tong-xiao，ZHOU Ran
（College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, PRC）

Hami melons were coated with composite fi lm preservatives respevtively, which prepared with 1.5% carboxymethyl chitosan and 1.5% sodium alginate, the preservation effect of two kinds of composite coating on delaying softening of Hami melons were analyzed, by measuring the hardness, electrical conductivity, malondialdehyde (MDA), pectinase, cellulose (PG) and lipoxygenase (LOX) and other indicators,. The results showed that 35 d sodium alginate and carboxymethyl chitosan group of hardness are 0.80kg/cm2 and 0.71kg/cm2, MDA content is not for 1.82 U/mg and 4.80 U/mg, PG were 2.61 U/mg and 3.44 U/mg, cellulase results were 3.92 U/mg and 3.83 U/mg, LOX enzyme content were 5.13 U/ mg and 5.74 U/mg. The results revealed that, the two kinds of composite coating can keep higher fruit fi rmness, reduce cantaloupe conductivity, low PG enzyme and cellulose content, reduce LOX enzyme content, inhibition of Hami melon fruit softening.

Hami melon; carboxymethyl chitosan; sodium alginate; preservation

TS205

A

1006-060X（2017）03-0084-04

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.003.024

2016-12-04

国家自然科学基金（31201439）；上海高校一流学科建设项目（B-5005-13-0002-4）；上海市科委工程中心建设项目（11DZ2280300）作者简介：曾媛媛（1992-），女，安徽六安市人，硕士研究生，主要从事冷链物流方向的研究。

周 然