纳米氧化锌对纽荷尔冬橙保鲜效果的研究

陈秋映，杨美艳，许丽华，温冲，Reza Sarhangpour，高向阳*

（1.华南农业大学食品学院广东省功能食品活性物重点实验室，广东 广州 510642；2.华南农业大学农学院，广东 广州 510642；3.广州二十四度橙园生态产业投资有限公司，广东 广州 510100；4.Ebne-sina Food Laboratories，Esfahan 999067，Iran）

纽荷尔冬橙属芸香科柑橘属植物，果实色泽鲜艳光滑、品质优良，是世界各国竞相栽培的柑橘良种，其富含大量对人体有益的必需元素及功效成分，深受人们喜爱[1]。但由于脐橙采后商品化程度低，产地冷藏能力有限，每年脐橙腐烂率高达20%～30%[2]。因此，为了延长冬橙的贮藏期，保证果实的营养和风味，以及冬橙和夏橙全年交替不间断供应，采后保鲜技术十分关键。

纳米氧化锌属于无机金属纳米颗粒，对革兰氏阴性菌（G-）、革兰氏阳性菌（G+）、青霉、灰霉菌有较强的杀菌性[3]。纳米氧化锌与常规的氧化锌相比热稳定性和耐腐蚀性较强，美国食品药品监督管理局规定，纳米氧化锌作为一种公认的安全性材料，可用于食品添加剂中，其在食品中主要用作营养补充剂[4]。近年来，关于纳米氧化锌在果蔬采后保鲜中的应用也有报道。赵丽红等[5]研究表明，纳米氧化锌壳聚糖溶液处理杏可延长2倍以上保鲜期；纳米氧化锌处理芒果，可显著降低果实呼吸作用[6]；高燕利等[7]认为纳米氧化锌与羧甲基纤维素钠复合后可保持红橘较好的贮藏品质。本试验以抑菌效果优良的纳米氧化锌作为新型保鲜剂，咪鲜胺和棕榈蜡为化学保鲜剂作对照，通过分析检测鲜榨的冬橙贮藏期间的理化指标，研究纳米氧化锌对冬橙的保鲜效果，为其采后保鲜产业提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

纽荷尔冬橙：广州二十四度橙园生态产业投资有限公司；纳米氧化锌（分析纯）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；咪鲜胺（分析纯）：苏州富美实植物保护剂有限公司；棕榈蜡（工业纯）：美国仙农有限公司；氢氧化钠、邻苯二甲酸氢钾、2，6-二氯靛酚、抗坏血酸、碳酸氢钠、偏磷酸、酚酞、无水乙醇（分析纯）：汕头市西陇化工有限公司。

1.1.2 仪器与设备

D51榨汁机：九阳股份有限公司；PR-101α型手持糖度仪：上海珂淮仪器有限公司；AL104电子天平：梅特勒托利多仪器有限公司；DL-5-B低速离心机：上海安亭科学仪器厂；WZ-100恒温水浴锅：上海申生科技有限公司；HZQ-C摇床：常州澳华仪器厂。

1.2 材料处理

选果：挑选无明显病虫害和机械伤且大小直径约为7 cm～8 cm的果用于试验。试验设置4个处理。根据前期对冬橙贮藏过程中常见的病害（青霉病、酸腐病、黑腐病）致病菌的抑菌预试验结果，分别采用抑菌效果最佳的1 000 mg/L纳米氧化锌，500 mg/L咪鲜胺处理冬橙。对照组（CK）：用清水浸果。纳米氧化锌处理组：用1 000 mg/L纳米氧化锌溶液浸果。咪鲜胺处理组：用500 mg/L咪鲜胺溶液浸果。咪鲜胺+棕榈蜡处理组：用500 mg/L咪鲜胺溶液浸果1 min和棕榈蜡涂层处理。所有果实均处理1 min，取出后晾干，晾干后套袋装筐于4℃冷库冷藏。每个处理3次重复，每次重复21个果实。

1.3 指标测定

1.3.1 腐败率

贮藏期每30 d观察冬橙的腐败情况并记录[8]。计算公式如下。

式中：F为腐烂率，%；Fn为第n次腐烂个数；F0为脐橙原始个数。

1.3.2 失重率

每个处理随机抽取10个果编号并称其单果重，分别在每30 d进行单果称重并记录，若有腐烂果不记录该果数据[9]。计算公式如下。

式中：A 为失重率，%；M0为冬橙原始质量，g；Mn为脐橙第n次质量，g。

1.3.3 出汁率

随机抽取3个果实剥皮榨汁，分别称其果重、皮重、渣重计算出汁率[10]。计算公式如下。

式中：C 为出汁率，%；Cn为第 n 次果重，g；Cnp为第 n 次皮重，g；Cn2为第 n 次渣重，g。

1.3.4 可溶性固形物（total soluble solid，TSS）含量测定

打开手持糖度仪两面棱镜，清洗校正后取1～2滴橙汁于下棱镜面中央，闭合两棱镜，即可从读数镜筒中读取可溶性固形物质量百分浓度，每组平行取3个样品，每个样品重复测定3次[11]。

1.3.5 可滴定酸（titratable acid，TA）含量测定

称取8 g橙汁于烧杯中，再加50 mL煮沸并冷却的蒸馏水，将其放入70℃水浴锅中加热15 min后，流水冷却，定容于100 mL容量瓶，于4 000 r/min离心5 min。吸取20 mL滤液于三角瓶中，加酚酞指示剂2滴，用0.1 mol/LNaOH标准溶液滴定至粉红色，持续30 s不褪色为终点，记录氢氧化钠溶液消耗量[12]。计算公式如下。

式中：S为可滴定酸含量，g/100 g；c为标准NaOH溶液的浓度，mol/L；V为滴定消耗标准NaOH溶液体积，mL；K为换算为主要酸系数，以柠檬酸计，K=0.064；V0为样品稀释液总体积，mL；M 为样品质量，g；V1为滴定时吸取样液体积，mL。

1.3.6 维生素C含量测定

称取5g1.3.3所榨的橙汁，用2%偏磷酸定容于50mL容量瓶中，于摇床中浸提10min，4000r/min离心5min，吸取10 mL上清液用已知滴定度的2，6-二氯靛酚滴定，直至溶液呈浅粉红色15 s不褪色为止，记录所用染料体积[13]。计算公式如下：

式中：VC为维生素C含量，mg/100 g；V为滴定样品所需要的体积，mL；T为每毫升2，6-二氯靛酚染料氧化抗坏血酸的质量，mg/mL；m为滴定时所需要的样品稀释液中含样品的质量，g。

1.3.7 感官评定方法

感官评定小组由6人组成，每30 d对脐橙的果皮色泽，口感风味及组织形态等指标进行打分。感官评定标准见表1，感官评分总分10分，7分以上认为保鲜有效。

表1 冬橙感官评分标准Table 1 Winter orange sensory score

1.4 数据统计分析方法

数据为重复试验平均值和标准差，采用Microsoft Excel 2010和IBM SPSS 19软件处理，Origin2018绘图。

2 结果与分析

2.1 冬橙腐败率变化和贮藏期典型病害

腐败率是果实贮藏变化的重要指标[8]，图1和图2分别为冬橙贮藏期腐败率变化和典型病害图。

图1 冬橙贮藏期间腐败率变化Fig.1 Changes in spoilage rate of winter orange during storage

图2 冬橙贮藏120 d试验图Fig.2 Experimental chart of winter orange storage for 120 days

由图1可知，随着贮藏时间的延长腐败率呈递增趋势，保鲜剂处理后基本上降低了冬橙的腐败率。在贮藏120 d时纳米氧化锌处理组的腐败率约是对照组的56.3%，180 d时纳米氧化锌处理组的腐败率约是对照组的75.73%，咪鲜胺+棕榈蜡处理组是对照组的1.04%。结果表明，纳米氧化锌处理组的腐败率最低，因其具有较强的广谱抑菌性能[14]；咪鲜胺+棕榈蜡处理组的腐败率在贮藏180 d时略高于对照组，可能棕榈蜡具有较强的保水性能，微生物容易利用其水分和冬橙营养物质生长繁殖侵染果实[15]。

由图2可知，在贮藏期间冬橙的病变主要是青绿霉和酸腐病。青绿霉病病症初期为水渍状淡褐色圆形病斑，后期病斑表面中央开始长出白色霉状物菌丝体，霉斑中心长出青色或绿色的粉状霉分生孢子梗及分生孢子[16]。酸腐病直观表现为水渍状，颜色明亮至黑黄，病斑表面菌丝体呈酵母状白色皱纹[17]。这与刘丽丹等[18]研究相似，其研究咪鲜胺、百可得、抑霉唑对砂糖桔处理，贮藏20 d后青霉病病害率高达22.78%，蒂腐发病率10%，酸腐发病率5%。

2.2 冬橙出汁率和失重率变化

出汁率和失重率反映了水果的加工性能，失重是由于果实在贮藏过程中发生蒸腾作用造成的必然现象，与外界环境和果实内部环境等因素有关[19]。图3和图4分别为冬橙贮藏期出汁率和失重率变化图。

图3 冬橙贮藏期间出汁率变化Fig.3 Changes in juice yield during storage of winter orange

图4 冬橙贮藏期间失重率变化Fig.4 Changes in weight loss rate during storage of winter orange

由图3可知出汁率整体呈下降趋势，贮藏150 d时所有处理组的出汁率无明显差异，可能因为贮藏后期失水过多，造成出汁率降低都较大，样品处理间的差异不明显[20]。180 d纳米氧化锌和咪鲜胺+棕榈蜡处理组略显升高，可能是果实在成熟衰老过程中细胞壁降解酶活性增强，果胶、纤维素等细胞壁物质发生降解，从而导致果肉的软化和出汁率的提高[21]，咪鲜胺+棕榈蜡处理组只下降了8.55%，可能是因为棕榈蜡有较好的保水性[15]，纳米氧化锌处理组次之。由图4可知贮藏120 d时，保鲜剂处理组失重率低于对照组。180 d后咪鲜胺处理组失重率维持在较低水平，约为4.31%，纳米氧化锌处理组失重率约为5.2%，咪鲜胺+棕榈蜡处理组失重率约为5.64%。说明保鲜剂处理均能减缓冬橙的失水现象，咪鲜胺+棕榈蜡处理效果最佳。

2.3 冬橙可溶性固形物和可滴定酸变化

可溶性固形物作为判断水果成熟度的指标，以确定采摘时间。在果实成长发育过程中TSS会不断积累，采摘后随着贮藏时间的延长TSS会逐渐转化成其它物质被消耗[16]，冬橙贮藏期可溶性固形物变化见图5。

图5 冬橙贮藏期可溶性固形物变化Fig.5 Changes in TSS content of winter orange during storage

由图5可知在整个贮藏过程中所有处理组TSS含量呈一个先升高再较低的趋势；可能是由于果实内的一些大分子物质水解使得可溶性成分增加，采后随着呼吸作用的进行，可溶性成分不断被消耗而减少[22]。纳米氧化锌处理组贮藏180 d时TSS下降含量最少，约为0.83%，咪鲜胺组和咪鲜胺+棕榈蜡组下降含量分别为3.7%和0.95%。结果表明纳米氧化锌组和咪鲜胺+棕榈蜡组一定程度上抑制了冬橙的代谢从而延缓了TSS的代谢速率，纳米氧化锌效果较佳。

冬橙贮藏期可滴定酸含量变化见图6。

图6 冬橙贮藏期可滴定酸含量变化Fig.6 Changes in TA content of winter orange during storage

可滴定酸度是影响果实风味品质的重要因素之一，果实发育完全后可滴定酸含量最高，随着果实成熟与衰老其含量呈下降趋势[23]。由图6可知，所有处理组可滴定酸含量整体呈下降趋势，在贮藏120 d时，保鲜剂处理组的可滴定酸含量均高于对照组，180 d时咪鲜胺+棕榈蜡处理组的可滴定酸含量约是对照组的1.7倍，纳米氧化锌和咪鲜胺处理组可滴定酸含量约是对照组的2倍。在贮藏90 d时，所有保鲜剂处理组可滴定酸含量达到最高值，可能与贮藏过程中脐橙果实内源激素调控有关[24]。

2.4 冬橙VC和风味变化

冬橙贮藏期VC含量变化见图7。

图7 冬橙贮藏期间维生素C含量变化Fig.7 Changes in VCcontent of winter orange during storage

由图7可知，随贮藏时间延长，冬橙VC含量呈下降趋势，在0 d时VC含量为53.03 mg/100 g，贮藏120 d后纳米氧化锌处理组VC含量略显上升，这可能是由于果实的采后成熟过程、生物合成、氧化和再循环系统等作用造成[25]。由于贮藏过程中果实的抗氧化过程会消耗VC，所以果实中VC含量在贮藏期间产生波动是VC的生物合成和消耗共同作用的结果。余易琳等[26]研究了纳米纤维素/壳聚糖复合涂膜处理红橘，结果表明VC含量整体呈波动式变化，变化趋势和本试验相似。180 d时咪鲜胺、纳米氧化锌、咪鲜胺+棕榈蜡处理的VC含量分别下降了23.02、5.5、11.94 mg/100 g，下降的趋势均低于对照组。

冬橙贮藏期感官评分见表2。

表2 冬橙采后贮藏感官评分Table 2 Sensory score of winter orange storage

在感官方面，贮藏90 d时，保鲜剂处理组都有浓郁脐橙香气，对照组脐橙香味变淡；120 d时，纳米氧化锌处理组感官评分最高，该组还有较浓郁的橙香，口感酸甜适中；180 d时纳米氧化锌处理组果皮色泽较暗淡，冬橙味道较淡无异味，组织较好，硬度下降，咪鲜胺+棕榈蜡处理组果皮颜色有光泽，商品价值较高但不宜长期贮藏，贮藏后期无冬橙香气且有异味，对照组贮藏过程果皮皱缩较为严重，气味和滋味下降较为明显，产生酒精等异味。结果表明，纳米氧化锌可以有效地减缓贮藏期间冬橙VC含量的下降及较好的保持冬橙风味。

3 结论与讨论

果蔬在贮藏过程会发生显著的生理变化，这些变化会影响果蔬品质，减少果蔬在贮藏期间营养物质的消耗。试验结果表明贮藏180 d时纳米氧化锌处理组的腐败率低于对照组和化学保鲜剂组，其腐败率是对照组的75.73%，说明纳米氧化锌有着较强的抑菌性，可减少微生物对果实的侵染，这与吴黎明等[27]报道的结果相似，他们采用纳米铜和纳米银混剂处理脐橙也降低了脐橙腐败率。在出汁率方面，咪鲜胺+棕榈蜡处理组180 d时出汁率最高，可能是棕榈蜡的保水性较好，使冬橙在贮藏期间出汁率下降较慢。纳米氧化锌处理组的出汁率适中，未来可考虑将纳米氧化锌和棕榈蜡复配使用。Saba等[10]研究纳米氧化锌与羧甲基纤维素复配在石榴保鲜中的应用，其出汁率高于空白处理组，但其变化趋势与本试验结果不一致，可能是由于贮藏方式与水果品种的不同。在果实风味和营养品质方面，纳米氧化锌处理组的风味、TSS、TA、VC含量180 d时均高于咪鲜胺处理组和对照组，可能是纳米氧化锌涂膜可以减少果实水分散失和干物质消耗，降低果实内部CO2和O2与外界的气体交换速率，从而延缓果实的生理代谢活动[7]。高燕利等[7]认为纳米氧化锌与羧甲基纤维素钠复合处理红橘，在贮藏后期能保持较高的TSS和VC含量，延缓TA含量的下降，保持了较好的贮藏品质。综上，纳米氧化锌可以有效地延缓果实腐烂，维持较高的出汁率、TSS、TA、VC含量，保持冬橙风味，具有较好的保鲜效果，可用于纽荷尔冬橙保鲜，开发其商业利用价值。