壳聚糖姜精油复合保鲜剂对甜椒贮藏品质的影响

张轶斌，贾晓昱

1(天津现代职业技术学院 生物工程学院，天津，300451)2(天津科技大学 食品工程与生物技术学院，天津，300457)

甜椒营养价值很高，且在我国种植区域广泛[1]。但是，它是一种非常容易腐烂的蔬菜，货架期短，且易受真菌疾病的影响[2]。甜椒果实采后品质容易退化、贮藏温度低于7℃时易受冷害，容易快速失水萎蔫[3-4]。

半透膜的应用已被证明可以提高水果和蔬菜的贮藏寿命，食用涂料可以通过充当溶质、水蒸汽和气体屏障来保持水果和蔬菜的质量[5]。壳聚糖是由N-乙酰葡糖胺残基通过β-1,4糖苷键连接而成的几丁质的脱乙酰衍生物，由于其优良的安全性、成膜性能和抗菌性，已经在食品尤其是果蔬保鲜方面得到了广泛的应用[6]。但是，单纯的壳聚糖成膜其抗菌性等参数不能满足大多数果蔬保鲜的需要。

在壳聚糖涂料中加入多种香精油可以减少营养物质的损失，控制微生物的生长，并且由于精油是缓慢释放到果蔬表面，从而可以其延长货架期[7-8]。姜精油是从生姜中提取的挥发性油分，具有广谱抑菌效果，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌和酵母菌都能起到抑制作用，且广泛应用于果蔬保鲜及抗油脂氧化领域[9]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜甜椒：购于本地农贸市场，挑选色泽、大小均一，外观完好，无机械伤和成熟度为80%的果实进行试验。姜油、VC标准品(≥99 %)、美国Sigma公司；壳聚糖(脱乙酰度≥90 %)、上海生工生物工程股份有限公司。其余试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

岛津LC20高效液相色谱仪(UV检测器)、艾本德5804r高速冷冻离心机、WSC-S色差计，上海精密仪器有限公司; T6新世纪紫外分光光度计，普析通用仪器有限公司; GS-IV剪切乳化机，上海格氏麦机电设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 保鲜剂的制备与样品的处理

称取 1 g壳聚糖粉末溶解在 100 mL体积分数为0.5%的乙酸水溶液和 0.75 g甘油混合液中，用磁力搅拌器在室温下搅拌1 h，使其完全分散，完成后加入0.2 mL吐温80，然后分别加入0、0.05及0.1 mL姜精油混合，用磁力搅拌器搅拌30 min，使姜油完全混合。最终溶液在20 000 r/min的无菌条件下均质1 min，最后用小刀抹去残余气泡后静置1 h即可使用。

预冷后甜椒分为4组，分别为:(1)CK组，样品在清水中浸泡 5 min;(2)TR1组，样品在壳聚糖溶液中浸泡5 min;(3)TR2组，样品在姜精油含量0.05%(体积分数)保鲜剂中浸泡 5 min；(4)TR3组，样品在姜精油含量0.1%保鲜剂中浸泡5 min。将处理后的样品放置在滤网上50 min晾干，用纸巾吸收表面多余溶液。处理后的样品放入聚乙烯包装袋中，据XING等[10]的报道，选取8 ℃作为甜椒的贮藏温度，定期测量相关指标。

1.3.2 理化指标测定方法

1.3.2.1 失重率的测定

失重率的测定如公式(1)所示：

(1)

式中：m1，贮藏前质量；m2，贮藏后质量。

1.3.2.2 细胞膜透性(cell membrane permeability，CMP)的测定

参考冯双庆[11]的方法采用相对电导率法测定电导率。

1.3.2.3 VC的测定[12]

采用HPLC-UV法测定甜椒中VC的含量。将25 g甜椒粉末加入含有45 g/L偏磷酸的25 mL溶液中。将混合物搅拌后，在4℃条件下以12 000 r/min离心10 min。样品经0.45 μm微孔膜过滤后注入HPLC。

色谱柱：岛津Shim-Pak VP-ODS(250 mm×4.6 mm,5 μm)反相C18；流动相：0.01%的H2SO4溶液，pH 2.6；流速为1.0 mL/min，检测波长245 nm，固定柱温25℃；结果以100 g甜椒中VC的mg表示。

1.3.2.4 叶绿素的测定

参考张志良等[13]的方法进行测定，并稍作修改。称取1g切碎后的甜椒样品，与5 mL丙酮、石英砂及少量CaCO3共同放入研钵研磨，研磨均匀后倒入离心管，离心15 min(1 000 r/min，4℃)，过滤后倒入25 mL棕色容量瓶，并用无水乙醇定容。取样品于663 nm和645 nm下测定吸光度。

叶绿素含量计算如公式(2)所示：

总叶绿素含量/[mg·(100 g)-1]

(2)

式中:OD663，663 nm下吸光度；OD645，645 nm下吸光度；V，叶绿素提取液总体积，mL；m，样品的重量，g。

1.3.2.5 过氧化物酶(peroxidase，POD)的测定

参考曹建康等[14]的方法。5 g甜椒样品混合10 mL pH 6.8的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液(0.2 mol/L，含 2% PVPP)于研钵中冰浴研磨，将匀浆离心25 min(4 ℃，12 000 r/min)量取上清液体积V，并低温保存。依次加入愈创木酚(25 mmol/L)3 mL、酶液0.5 mL和H2O2溶液(0.5 mol/L)0.2 mL，立即计时开始计时，在470 nm波长下每 30 s记录1次吸光度。在测定条件下，吸光度变化 0.01个单位定义为1个酶活。

1.3.2.6 丙二醛(malondialdehyde，MDA)的测定

采用硫代巴比妥酸比色法[15]。取4.0 g甜椒果肉组织，加入20 mL、10%的三氯乙酸进行后研磨，然后5 000 r/min离心10 min。取1 mL上清液与3 mL 0.5%(体积分数)硫代巴比妥酸(TBA) 与10%(体积分数)三氯乙酸的混合液共同加入离心管中，在95℃下水浴20 min后快速冷却，在10 000 r/min离心10 min，澄清沉淀。用含量 0.5%的硫代巴比妥酸溶液做空白对照，用紫外分光光度计在波长为532 nm和 600 nm下测定其吸光度。

计算公式如公式(3)：

(3)

式中：CMDA，样品中MDA的含量(μ mol/g FW); OD532，532 nm波长下吸光度; OD600，600 nm波长下的吸光度；Vt，总提取液体积，mL;Vr，总反应体积，mL;Vs，含反应的提取液体积,mL;M样，样品质量，g。

1.3.2.7 细菌总数的测定

根据邢亚阁等[16]的方法，分别从每一个实验组中取甜椒10 g，加入90 mL的蒸馏水研碎，然后采用10倍稀释法，取1 mL的稀释液均匀涂布于PCA培养基上，在37 ℃恒温培养24 h后计数。

2 结果与分析

2.1 不同处理方法对甜椒失重率的影响

甜椒在贮藏期容易失水萎蔫后变软，一方面是由于其内部的空腔结构，另一方面也反映出贮藏期呼吸消耗的程度和水分蒸腾作用的程度[17]。如图1所示，甜椒在35 d的贮藏期间，各组样品的质量都有所损耗，且总体呈上升趋势。其中，CK组的失重率一直保持在较高水平，其次是TR1的甜椒失重率较高，达到0.72%，TR3组为0.39%，TR3组失重率最低是0.24%。但是，各种处理条件下失重率差别不是很大，说明涂膜处理能够防止水分的散失，抑制果实的呼吸。

图1 贮藏期间内甜椒失重率的变化Fig.1 Weight loss ratio of sweet pepper in 35 days at 8℃

2.2 不同处理方法对甜椒VC含量的影响

图2为不同组分样品在贮藏35 d后VC总含量的变化。甜椒的VC初始含量为92.1 mg/100 g。壳聚糖涂膜时间和贮存时间对VC的保留率有显著影响。尽管涂层和未涂层样品的VC在整个贮藏过程中都有所降低，但使用壳聚糖基食用涂层显著降低了胡椒样品中VC的损失。贮藏35 d后，TR1、TR2和TR3组的甜椒的VC含量分别为41.3、50.9和74.4 mg/100 g，而CK组的VC初始含量维持在21.7 mg/100 g。因此，壳聚糖-姜精油膜在降低甜椒VC流失方面比其他处理更有效。

图2 贮藏期间内甜椒VC的变化Fig.2 Vitamin C content of sweet pepper in 35 days at 8℃

2.3 不同处理方法对甜椒叶绿素含量的影响

叶绿素含量能够有效地反映出甜椒的表皮颜色，从而衡量贮藏效果。由图3可知，甜椒的叶绿素在整个35 d的贮藏期呈下降趋势。其中对照组的下降最多达到11.3%，TR3组的甜椒叶绿素含量下降最少，为1.70%。TR3组的叶绿素含量下降与前者相比较高，经过壳聚糖处理的实验组叶绿素含量下降比空白组稍好，但是下降率比TR3组高。结果表明，保鲜剂可以有效地阻止叶绿素的丢失，从而保证甜椒的品质。这可能是由于复合保鲜剂涂膜能够显著地降低果实呼吸[18]，从而减少了其消耗分解的叶绿素含量。

图3 贮藏期间内甜椒叶绿素的变化Fig.3 Chlorophyll content of sweet pepper in 35 days at 8℃

2.4 不同处理方法对甜椒POD含量的影响

POD是植物组织中重要的氧自由基清除酶，为了应对外界环境压力，植物通常会增加POD的分泌量[19]。并且，酶活性的降低可能与抵抗损伤的能力降低有关。如图4所示，随着贮藏时间的增加，细胞逐渐趋向衰老，机体产生POD酶的能力减弱，活性也逐渐降低。21 d后，超氧阴离子浓度增加过快，且积累量过多，刺激了果实POD酶的产生，所以POD酶含量有所回升，但新产生的酶不足以清除过量的超氧阴离子。TR3组中甜椒中POD活性较高，可能与壳聚糖-姜精油膜的形成有关。并且，XU等[20]报道POD活性的增加有利于甜椒贮藏期间的抗病性。

图4 贮藏期间内甜椒POD的变化Fig.4 POD content of sweet pepper in 35 days at 8℃

2.5 不同处理方法对甜椒MDA与CMP的影响

MDA是脂质过氧化产物，常被用作细胞氧化损伤的一项指标[21]。如图5所示，MDA含量持续增加，在对照和处理后的甜椒果实贮藏8 ℃时，涂膜包覆处理对甜椒MDA的增加均有显著的延缓作用。贮藏结束时，壳聚糖-姜精油处理的样品油的MDA含量为0.49%，低于其他3组样品。

通过测定样品电导率来评价细胞膜在贮存过程中的渗透性变化，可以间接地反映样品由不良环境和组织衰老引起的细胞膜损伤程度[22-23]。图6显示甜椒果实初始电导率为10.1%，随着贮藏时间的延长，电导率逐渐增加。贮存结束时TR3和CK样品的电导率分别为18.3%和48.8%。这些结果表明，作为膜完整性指标的膜渗透性在贮存过程中逐渐增加。但壳聚糖-姜精油处理后的果实MDA含量和电导率明显低于CK，表明保持了较高的膜完整性。

图5 贮藏期间内甜椒MDA的变化Fig.5 MDA content of sweet pepper in 35 days at 8℃

图6 贮藏期间内甜椒电导率的变化Fig.6 Electric conductivity of sweet pepper in 35 days at 8℃

2.6 不同处理方法对甜椒细菌总数的影响

微生物的生长是果蔬腐败变质的主要原因之一，因此微生物的总量是果蔬保鲜的重要指标。不同处理条件下甜椒中微生物总量的变化情况如图7所示。通过实验发现，8℃贮藏条件下，甜椒微生物总量呈上升状态，其中以CK组和TR1组最为明显，TR2和TR3组在上升的过程中相对平缓，贮藏结束后细菌总数较少。姜精油成分可以有效地抑制微生物的繁殖，延长甜椒货架期。

图7 贮藏期间内甜椒菌落总数的变化Fig.7 Total plate count of sweet pepper in 35 days at 8℃

3 结论

经8℃贮藏35 d后，经壳聚糖混合0.1%体积分数的姜精油处理的甜椒样品各项生理指标较好，感官可接受性较好，是提高甜椒贮藏品质的一种良好的处理方法。用壳聚糖-姜精油包覆法诱导植物体内防御酶POD的产生，减少VC的损失，保持了叶绿素的含量，抑制了微生物的繁殖。并且，贮藏期间，涂膜处理后的甜椒样品电导率和MDA含量均有所增加，但仍低于对照组。综上，表明壳聚糖姜精油包覆层在甜椒贮藏和销售中具有一定的商业应用价值，为新型保鲜剂的应用推广提供参考。