复合涂膜处理对圣女果的贮藏保鲜效果研究

袁晨阳,张丽君,梁佳豪,姚玉阳,陈宇凌,李 静,李小霞,陈学红

(徐州工程学院食品工程学院,江苏徐州 221000)

圣女果(LycopersiconesculenlumMill),又称樱桃番茄或珍珠番茄,其果实表面光亮,色泽鲜艳,口味独特,富含番茄红素、维生素和矿物质,营养价值高,具有防癌、降血压、降胆固醇等保健作用[1]。但其含水量高,易失水萎蔫,不易贮存。涂膜保鲜因其原材料绿色环保,成本低,操作简单,逐渐受到果蔬领域的广泛关注[2]。可食性膜指可食性原料通过涂层的方式在食品表面形成的一层薄层。覆盖在果蔬表面的可食性薄膜,不仅可以有效地减少果蔬中水分含量的损失,而且可降低果蔬的呼吸作用,推迟果蔬的生理衰老,进而达到保鲜效果[3]。对于圣女果的涂膜保鲜,已有较多研究报道,壳聚糖[4]、壳聚糖复合涂膜材料[5-7]、羟甲基纤维素/蜂蜡[8]、普鲁兰多糖/海带低聚糖[9]、琼胶寡糖[10]、米糠蜡[11]、玉米(醇溶)蛋白/肉桂油[12]、桃胶多糖[13]、蜂胶[14-15]、鲢鱼皮胶原蛋白/绿茶提取物[16]、纳米银[17]、纳米TiO2/玉米淀粉[18]等在圣女果保鲜上的应用,均取得了一定的效果。

常用的可食性涂膜材料有蛋白质、碳水化合物和脂类。将不同类型的膜复配起来可以扬长避短、优势互补。庞凌云等[19]采用壳聚糖与大豆分离蛋白复合膜处理圣女果,发现其可以最大限度地减少圣女果的营养损失,降低失水率,抑制呼吸强度,具有良好的保鲜效果。实验前期采用体积比为1∶1、2∶1和1∶2的1.0%壳聚糖(CTS)与5.0%大豆分离蛋白(SPI)复合膜对圣女果进行涂膜处理,发现1.0%壳聚糖与5.0%大豆分离蛋白以体积比2∶1组成的复合涂膜处理对圣女果有一定的保鲜效果。脂类在减少水分传递,保持果蔬的光泽度方面有着独特的优势[20]。果蔬涂膜保鲜中常用的脂类物质为石蜡和蜂蜡,而硬脂酸(SA)和软脂酸(PA)的应用研究尚未见报道。为此,本研究旨在探究CTS/SPI/PA、CTS/SPI/SA两种复合膜对圣女果的保鲜效果,以期为圣女果的涂膜保鲜奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

圣女果(品种:“红樱桃”) 2018年4月～5月定购于徐州翟山农贸市场,新鲜、成熟度一致、大小均一;壳聚糖 国药集团化学试剂有限公司;大豆分离蛋白 深圳恒生生物科技有限公司;硬脂酸(SA) 天津市天力化学试剂有限公司;软脂酸(PA) 成都市科龙化工试剂厂。

HH-4型数显式恒温水浴锅 上海跃进医疗器械厂;PHS-3C型精密pH计 雷磁科技有限公司;723C型可见分光光度计 南京罗能仪器有限公司;IT-09A型磁力搅拌器 上海精密科学仪器有限公司;GY-1型果实硬度计 石家庄世亚科技有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 复合涂膜液的制备 分别配制1.0%壳聚糖(1.0%的稀醋酸溶液为溶剂)和5%大豆分离蛋白溶液,并将它们以体积比2∶1混合,置于摇床中振摇30 min使之均匀分散,水浴(80 ℃,30 min)后冷却。分别向此混合液中加入0.2% SA和0.2% PA,加入少量甘油、吐温20,磁力搅拌器搅拌直至完全溶解[20],备用。

1.2.2 圣女果涂膜处理 根据前期预实验结果,加入脂类的复合膜处理的圣女果光泽度及感官硬度均要优于不加脂类的复合膜处理的圣女果,且贮藏时间也得到了延长,因此,在此只进行脂类复合涂膜材料与对照的比较实验。将圣女果随机以20个为一组,分别于蒸馏水(对照)、CTS/SPI/PA复合涂膜液、CTS/SPI/SA复合涂膜液中浸渍3 min,取出晾干,室温(平均20 ℃)下贮藏,贮藏期间(1、3、5、7、9、11和13 d测定相关指标。每组设3个重复。每个指标平行测定三次,取其平均值。整个试验重复两次。

1.2.3 失重率和呼吸强度的测定 硬度采用硬度计测定,结果以kg/cm2表示。失重率采用称重法[21],结果以百分含量(%)表示。呼吸强度采用静置法[22]。

1.2.4 丙二醛(MDA)、VC和番茄红素含量的测定MDA含量 按照GB/T 5009.181-2016《食品安全国家标准食品中丙二醛的测定》[23]方法测定,结果以μmol/g表示;VC参照GB/T 5009.86-2016《食品中抗坏血酸的测定》[24]方法测定,结果以mg/100 g表示;番茄红素采用高效液相色谱法测定[25],结果以μg/g表示。

1.2.5 PG、PE活性和硬度的测定 酶液的提取:取1.0 g圣女果样品,加入15 mL磷酸氢二钠-柠檬酸缓冲溶液(pH5.0),研磨匀浆,于4000 r/min离心15 min,取上清液备用。

PG活性测定参照徐昌杰等[26]的方法,略作修改:取0.2 mL上清液,加入1.8 mL 1%果胶溶液,50 ℃水浴加热30 min。接着加入2 mL 3,5-二硝基水杨酸,沸水浴10 min,冷却后用蒸馏水定容至15 mL,振荡摇匀,于550 nm测定吸光值,结果以U/g Fw表示。果胶酶降解果胶底物每分钟产生1 μg还原糖定义为一个酶活单位(U)。

PE活性参照Lei等[27]的测定方法,并略作修改:取上清液0.1 mL,依次加入0.1 mL pH5.0的0.01%溴百里酚蓝溶液和1 mL pH5.0的1.0%果胶溶液,反应5 min左右。然后用0.1 mol/L标准氢氧化钠溶液进行滴定,记录氢氧化钠标准溶液消耗的体积,每消耗0.1 mL的0.1 mol/L标准NaOH溶液体积为一个酶活力单位(U),酶活性以U/g Fw表示。

硬度的测定:直接用硬度计测定贮藏一定时间的圣女果硬度,结果以kg/cm2表示。

1.3 数据处理

采用Origin 8.6进行数据处理分析,用邓肯多重比较方法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 复合涂膜处理对圣女果失重率和呼吸强度的影响

果蔬采摘后仍然具有生命活动,蒸腾作用和呼吸作用是其生命活动的重要体现。由于水分的蒸发,会导致果蔬失重,降低果实的饱满度、光泽、营养物质,进而丧失商品价值[4]。复合涂膜处理在圣女果贮藏3 d后有效抑制了其失重率的增加(图1A),在第13 d时,对照的失重率达到11.5%,CTS/SPI/SA复合涂膜处理圣女果的失重率为8.03%,比对照低30.2%;CTS/SPI/PA复合涂膜处理圣女果的失重率为9.96%,比对照低13.4%,涂膜处理后的圣女果失重率显著地(P<0.05)低于对照。这是由于可食性膜均匀地覆盖于整个处理果实的表面,并部分堵塞了果皮上的裂纹和皮孔,从而一定程度上减少了果皮水分蒸腾,防止果实失水[16],其中脂类是有效的水分屏障[28]。因此,CTS/SPI/SA复合涂膜处理抑制效果最佳。

圣女果是典型的呼吸跃变型水果,采后贮藏期间会出现明显的呼吸高峰,从而导致圣女果出现各种生理生化反应,加速圣女果的衰老,使其失去食用价值[14]。由图1B可知,对照圣女果于贮藏后第3 d达到呼吸高峰,其峰值为88.6 mg CO2/kg·h,CTS/SPI/SA、CTS/SPI/PA复合涂膜处理延缓了圣女果呼吸高峰的出现,分别于第5 d达到呼吸峰值76.0、80.6 mg CO2/kg·h,分别比对照低14.2%、0.1%,且在整个贮藏期间,复合涂膜处理圣女果的呼吸强度始终低于空白对照,这表明复合涂膜处理可延缓圣女果呼吸高峰的出现,并抑制其呼吸作用。这是由于复合涂膜处理在果蔬表面形成一层薄膜,阻止了膜内外的气体交换,降低了圣女果的生命活动。其中,CTS/SPI/SA复合涂膜处理对呼吸作用的抑制效果要优于CTS/SPI/PA复合膜。

图1 复合涂膜处理对失重率(A)和呼吸强度(B)的影响Fig.1 Effects of compound coating treatment on weight loss(A)and respiratory intensity(B)

2.2 复合涂膜处理对圣女果MDA、VC和番茄红素含量的影响

MDA是膜脂过氧化的主要产物,能衡量圣女果果实组织衰老和膜脂过氧化的程度[5]。由图2A可知,在贮藏前5 d,涂膜处理圣女果的MDA含量高于对照,且CTS/SPI/SA涂膜处理圣女果高于CTS/SPI/PA处理圣女果;5 d后涂膜处理圣女果的MDA含量显著(P<0.05)低于对照,且CTS/SPI/SA涂膜处理圣女果的MDA含量最低。这表明,复合涂膜处理对圣女果MDA含量的增加有一定的延缓作用,且CTS/SPI/SA复合涂膜处理抑制效果较好。

圣女果VC含量约为13.8 mg/100 g(图2B),贮藏后的前3 d各处理间VC含量无显著性(P≥0.05)差异,3 d后圣女果VC含量上升,对照于第7 d上升到最大值(25.8 mg/100 g),且在此期间一直高于涂膜处理圣女果,7 d后其VC含量急剧下降,显著(P<0.05)低于涂膜处理圣女果,这可能是由于涂膜处理在圣女果贮藏的前7 d未能有效抑制圣女果的成熟和VC含量的上升;涂膜处理圣女果的VC含量于第9 d达到最大值(24～25.4 mg/100 g),随后下降。这说明,随着贮藏时间的延长,圣女果果实继续成熟,VC含量逐渐达到最大值,随后又逐渐被氧化,失去了生理活性,VC含量是果实成熟生理标志之一[29]。与对照相比,复合涂膜处理圣女果的VC含量下降较少。在贮藏的第13 d,CTS/SPI/SA涂膜处理圣女果的VC含量为20 mg/100 g,显著(P<0.05)高于CTS/SPI/PA涂膜处理的圣女果(18.8 mg/100 g),由此说明,复合涂膜处理能延缓圣女果VC的氧化速度,且CTS/SPI/SA涂膜处理抑制效果较好。

番茄红素是一种类胡萝卜素,具有极强的淬灭单线态氧的能力,可以起到消除自由基、抗氧化的作用[30]。由图2C可知,贮藏后的第3 d,对照的番茄红素含量显著(P<0.05)高于复合涂膜处理圣女果;3 d后复合涂膜处理圣女果的番茄红素含量迅速上升,显著(P<0.05)高于对照,且CTS/SPI/SA涂膜处理的圣女果番茄红素含量显著(P<0.05)高于CTS/SPI/PA涂膜处理圣女果。由此说明,复合涂膜处理尤其是CTS/SPI/SA涂膜处理能有效保持圣女果番茄红素含量,从而保持圣女果的保健价值。

图2 复合涂膜处理对MDA(A)、VC(B)和番茄红素(C)含量的影响Fig.2 Effects of compound coating treatment on MDA(A),VC(B)and lycopene(C)content

2.3 复合涂膜处理对圣女果PE、PG活性和硬度的影响

图3 复合涂膜处理对PE(A)、PG(B)活性和硬度(C)的影响Fig.3 Effects of compound coating treatment on PE activity(A),PG activity(B)and hardness(C)

PG和PE催化果胶分子中果胶酯酸的水解,形成低脂果胶和果胶酸,使果实发生凹陷、软化失水等现象,对果品品质尤其是硬度的破坏很大,严重影响果实的感官价值和商业价值[31]。由图3A可知,圣女果贮藏后的前7 d,PE上升达到最大值,7 d后下降。对照、CTS/SPI/SA和CTS/SPI/PA涂膜处理的圣女果PE活性最大值分别为3.57、2.05(第9 d达到最大)、2.37 U/g Fw。前3 d,各种处理间PE活性无显著性(P≥0.05)差异,3 d后涂膜处理有效抑制圣女果PE活性的上升。CTS/SPI/SA涂膜处理抑制效果最为显著。由图3B可知,圣女果贮藏后的前5 d,PG活性上升,对照、CTS/SPI/SA、CTS/SPI/PA涂膜处理的圣女果PG活性分别达到0.683、0.462、0.609 U/g Fw,5～7 d PG活性下降,7 d后继续上升;在整个贮藏期间复合涂膜处理圣女果的PG活性显著(P<0.05)低于对照,这表明复合涂膜处理可抑制圣女果PG活性的上升,且CTS/SPI/SA复合涂膜处理抑制效果较明显。万赛罗等[32]对番茄采后的研究发现,在果实软化过程中,PG活性快速增加,同时伴随着果实硬度、原果胶及纤维素含量的快速下降,即番茄中PG活性与果肉硬度显著负相关。硬度是水果最重要的结构特征之一[33],由图3C可知,圣女果在贮藏期间硬度逐渐下降,复合涂膜处理能有效抑制硬度的下降,且CTS/SPI/SA复合涂膜处理抑制效果较好。由此表明,CTS/SPI/SA和CTS/SPI/PA涂膜处理通过抑制PG和PE活性的上升,从而降低了果胶的降解,有效抑制了圣女果的软化,保持了果实的硬度,且CTS/SPI/SA涂膜处理效果较显著。

3 结论

1.0%壳聚糖、5.0%大豆分离蛋白及0.2%硬脂酸或0.2%软脂酸组成的两种复合膜CTS/SPI/SA、CTS/SPI/SA,均能有效抑制圣女果贮藏期间PG和PE活性的上升,抑制圣女果硬度的降低和失重率的增加,保持较高的番茄红素含量和较低的呼吸强度,在一定程度上抑制膜脂过氧化产物MDA的积累和VC含量的降低,从而有效地保持圣女果的贮藏品质,且CTS/SPI/SA复合膜的效果要优于CTS/SPI/PA复合膜。