海藻酸钠和羧甲基纤维素钠涂膜改善鲜切豇豆贮藏特性的比较分析

陈学玲，杨晓庆，范传会，何建军，梅新，蔡沙，施建斌，隋勇，王少华

（湖北省农业科学院农产品加工与核农技术研究所，湖北武汉 430064）

豇豆，又称长荚豆、饭豆等，在我国中南部各省栽培较多，且富含维生素、碳水化合物、矿物质和蛋白质等营养成分[1]。豇豆豆荚组织幼嫩、含水量高、呼吸代谢强且不耐贮藏，采摘后若不及时处理，短时间内会发生褪色、产生锈斑、失水萎蔫及腐烂变质等[2]。豇豆作为季节性的绿色蔬菜，为延长其贮藏期常采用如下几种方法保鲜：低温冷藏[3]、气调保鲜[4]、热处理[5]及涂膜保鲜等[6~8]。近年来，涂膜作为一种新型安全可靠的保鲜方法在果蔬保鲜中引起高度关注。涂膜可以起到防止微生物侵染、调节呼吸作用、减少果蔬水分蒸发等作用，以延长果蔬保鲜贮藏期。壳聚糖、海藻酸钠和羧甲基纤维素钠（简称CMC-Na）等作为常见的涂膜剂，在果蔬保鲜中应用最为广泛[9~11]。海藻酸钠，又称褐藻酸钠、褐藻胶等，具有优良的分散性、保湿性、成膜性、抗菌性、无毒无味、可生物降解、生物相容性好等诸多优点，且成本较低，正日益成为水果贮藏保鲜研究的热点[12]。CMC-Na一般作为食品添加剂使用，但因其具有良好水溶性、保水性和成膜性，也可作为涂膜用于果蔬保鲜贮藏[13]。壳聚糖用于豇豆涂膜保鲜已有研究[5]，但是海藻酸钠和CMC-Na用于鲜切豇豆保鲜的研究鲜有报道。

本实验在预实验的基础上（预实验中对比了不同浓度的黄原胶、壳聚糖、海藻酸钠、CMC-Na用于鲜切豇豆涂膜的成膜性能），选用海藻酸钠（0.6%，m/m）和 CMC-Na（0.8%，m/m）作为涂膜剂，研究二者对鲜切豇豆贮藏特性的影响，通过对比贮藏过程中鲜切豇豆各项指标的变化，筛选较优保鲜涂膜剂，以期延长鲜切豇豆的货架期。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

原料：市售豇豆，购于湖北省农业科学院菜场。选取无病虫害、长度适中、成熟度适当、顺直和无机械损伤的新鲜绿色豇豆。试剂：所用试剂均为分析纯。

原料前处理：新鲜豇豆清洗后按3 cm长度切分成小段；切分后的豇豆浸泡于100 mg/kg二氧化氯溶液中，杀菌5 min；取出后用清水漂洗，沥干备用。

涂膜：在前期试验基础上，选择海藻酸钠（0.6%，m/m）和 CMC-Na（0.8%，m/m）作为涂膜剂。将上述处理后的样品分别浸泡在2种涂膜剂溶液中，浸泡1 min后取出样品，晾干。对照不作涂膜处理。

冷藏：定量称量涂膜的鲜切豇豆，置于PET托盘，PE膜封口，4 ℃±1 ℃贮藏。

每3 d取样测定各项指标。

1.2 仪器与设备

UV1100型紫外可见分光光度计，北京莱伯泰科仪器股份有限公司；7001型红外二氧化碳分析仪，美国Telaire公司；3K15高速冷冻离心机，德国希格玛公司。

1.3 测定方法

呼吸强度：采用静置法测定[4]，结果以mg/(kg·h)表示。可溶性固形物含量：采用手持折光仪测定[14]。维生素C含量：参见文献[15]。叶绿素含量：测定采用分光光度法[15]。丙二醛含量：参见文献[16]。过氧化物酶（POD）活性：参见文献[17]。

1.4 数据处理

数据取3次测定的平均值，利用Origin 8.5分析与作图，SPSS统计软件对数据进行差异显著性和相关性分析。

2 结果与分析

2.1 涂膜处理对鲜切豇豆呼吸强度的影响

图1 涂膜处理对鲜切豇豆呼吸强度的影响Fig.1 Effects of coating treatment on respiration of fresh-cut cowpea

呼吸作用是果蔬采收后进行的重要生理活动，是影响贮藏保鲜的重要因素[5]。呼吸强度减小，营养物质消耗就越少，也就越有利于保鲜[18]。由图1可知，在贮藏期间，豇豆的呼吸强度呈现“升-降”趋势。贮藏3 d，对照有明显的呼吸峰（400.62 mg/kg·h），而海藻酸钠涂膜的鲜切豇豆呼吸强度略有下降。贮藏9 d，三组均达到呼吸高峰，对照组呼吸强度（526.38 mg/kg·h）与 2个处理组均有显著性差异（p<0.05）。周然等[19]研究发现，涂膜能更有效地抑制贮藏期间黄花梨的呼吸速率，从而使黄花梨的呼吸峰延迟出现。可能由于处理组有一层膜的保护，膜具有气体选择渗透性能，在豇豆内部形成一个低O2高CO2的微气调环境[20]，从而抑制了豇豆的呼吸作用。可见，涂膜处理能维持豇豆较低的呼吸强度，减少营养物质的消耗；且海藻酸钠涂膜优于CMC-Na涂膜处理。

2.2 涂膜处理对鲜切豇豆可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物（TSS）是指豇豆汁中能溶于水的糖、酸、维生素、矿物质等物质，以百分率表示[21,22]。可溶性固形物含量能直接反映果蔬的成熟度和品质状况[23]，是豇豆的营养指标之一。由图2可知，贮藏期内豇豆可溶性固形物含量总体呈下降的趋势。贮藏至6 d，对照组和CMC-Na涂膜豇豆的可溶性固形物含量下降较快，分别减少了6.7%、8.4%，与海藻酸钠涂膜豇豆有显著性差异（p<0.05）；第6 d至第12 d，对照组可溶性固形物含量下降较快，减少了33.59%；整个贮藏期间，海藻酸钠涂膜组的可溶性固形物含量变化最小，与对照组和 CMC-Na涂膜组均有显著性差异（p<0.05）。由此可见，海藻酸钠涂膜有效延缓了可溶性固形物含量的下降，能更好的维持豇豆的营养物质含量。海藻酸钠涂膜对减少番茄[24]、黄瓜[25]可溶性固形物的损失同样有效。

图2 涂膜处理对鲜切豇豆TSS含量的影响Fig.2 Effects of coating treatments on the content of soluble aggregates in fresh-cut cowpea

2.3 涂膜处理对鲜切豇豆维生素 C含量的影响

图3 涂膜处理对鲜切豇豆维生素C含量的影响Fig.3 Effects of coating treatments on vitamin C content in fresh-cut cowpea

维生素C（Vc）是果蔬最重要的营养素之一，可以代谢果蔬中正常代谢所产生的自由基，保护细胞组织免受损害而延缓果蔬衰老的速度[21]。鲜切处理由于切分，组织遭破坏，增大与氧气接触面积，使Vc易被氧化。由图 3可见，在贮藏期内，与对照相比，2种涂膜剂均减缓鲜切豇豆Vc含量下降。贮藏后期（12 d），对照、CMC-Na及海藻酸钠涂膜豇豆的Vc含量分别下降 85.53%、70.07%、39.87%。在黄瓜[25]、贡柑[26]等果蔬保鲜中，涂膜也较好地减缓Vc含量下降。这是由于涂膜处理在果蔬表面形成了一层薄膜，随着呼吸代谢的进行，微环境中的O2浓度会下降，减少了Vc氧化损失[24]。

2.4 涂膜处理对鲜切豇豆叶绿素含量的影响

图4 涂膜处理对鲜切豇豆叶绿素含量的影响Fig.4 Effects of coating treatments on chlorophyll content in fresh-cutcowpea

豇豆的外观颜色是决定消费者是否购买的重要因素之一，豇豆的新鲜绿色主要取决于豇豆叶绿素含量[21]。豇豆在贮藏过程中，色泽变淡是其衰老的重要标志。由图4可知，3组鲜切豇豆的叶绿素含量在贮藏期间均呈下降趋势，且2个涂膜组叶绿素含量高于对照组。可能由于涂膜降低了豇豆呼吸强度（见2.1），同时保持了较高的Vc含量（见2.3），减少了自由基的生成量，因而降低了叶绿素的分解速率[4]。涂膜在西葫芦、黄瓜[27]保鲜试验中也有类似结论。贮藏12 d，海藻酸钠组叶绿素含量高于CMC-Na组15.93%，且差异显著（p<0.05）。可见，海藻酸钠涂膜更有效抑制豇豆叶绿素的分解，起到护色的作用。

2.5 涂膜处理对鲜切豇豆丙二醛含量的影响

图5 涂膜处理对鲜切豇豆丙二醛含量的影响Fig.5 Effects of coating treatments on the content of malondialdehyde in fresh-cut cowpea

丙二醛（MDA）与细胞膜的完整性密切相关，是细胞膜脂质过氧化的产物，丙二醛含量增加，脂质过氧化程度加剧，破坏细胞结构，继而加速了细胞的衰老死亡[28]。

由图5可知，在贮藏过程中，不同处理组的丙二醛含量不断积累增加，但是2个涂膜组始终低于对照组。可见，2种涂膜均有效抑制丙二醛的积累，减少鲜切豇豆在贮藏过程中的膜脂质氧化程度，台湾青枣的研究中有相似结论[25]。贮藏 3 d，对照组丙二醛含量无明显上升，2个涂膜组丙二醛含量上升较快；贮藏3 d后，对照组和CMC-Na组丙二醛含量快速上升，高于海藻酸钠组；贮藏12 d，海藻酸钠组丙二醛含量比对照组和CMC-Na组分别低24.26%、11.36%。其中，海藻酸钠优于CMC-Na组，能更好地抑制丙二醛含量积累。

2.6 涂膜处理对鲜切豇豆过氧化物酶含量的影响

图6 涂膜处理对鲜切豇豆过氧化物酶活性的影响Fig.6 Effects of coating treatments on peroxidase activity of fresh-cut cowpea

过氧化物酶（POD）活性作为果蔬成熟和衰老的一项指标，既能清除脂类氢过氧化物和过氧化氢等活性氧自由基，使体内自由基维持在正常的动态水平，以提高植物的抗逆性；也可在过氧化氢存在下将酚类化合物氧化，生成各种自由基，然后通过分子聚合生成聚合物，使豇豆产生锈斑[29]。由图6可知，随着贮藏时间的延长，3组鲜切豇豆的过氧化物酶活性不断上升，且2个涂膜组过氧化物酶活性始终高于对照组，与蓝靛果[30]和大枣[31]等涂膜研究的结论相似。说明涂膜处理能提高豇豆过氧化物酶活性，进而清除过剩的自由基、使体内自由基维持在正常的动态水平[21]。海藻酸钠组的过氧化物酶活性显著高于 CMC-Na组（p<0.05），说明海藻酸钠涂膜处理能更好地保持较高的过氧化物酶活性。

3 结论

涂膜是果蔬保鲜重要的发展方向，不管是单一性涂膜或是复合涂膜在果蔬领域均有不同的研究。本试验对鲜切豇豆进行海藻酸钠或CMC-Na涂膜处理，降低呼吸强度，维持较高的可溶性固形物含量，减少Vc和叶绿素的损失，保持较高的过氧化物酶活性，减少丙二醛的积累，保持鲜切豇豆的品质。其中，海藻酸钠涂膜更有利于鲜切豇豆贮藏，在保持Vc和叶绿素、减轻MDA含量积累等方面效果最佳，可能在于海藻酸钠比CMC-Na具有更好的成膜性和阻气性。但是，海藻酸钠膜的机械强度和对一些微生物的抑制方面还存在不足[12]，需要采用其他材料与其复配，因此对于复合膜的研制，还有待进一步的实验和研究。