自修复多层液膜和壳聚糖采前处理对杧果果实品质及保鲜的效应

黄玉咪，杨文慧，徐 超，周宇香，封碧红，肖乃玉

(1 广西大学农学院，南宁，530004；2 仲恺农业工程学院，广州，510225)

杧果MangiferaindicaL.是漆树科杧果属热带果树，其果实香味浓郁、风味好，深受消费者喜爱。“桂热82号”杧果每年仅7月上旬至8月上旬成熟，果期短，并且其果实成熟于高温高湿季节，易受炭疽病等病害侵染，从而导致果实腐烂，货架期缩短[1-3]。目前我国杧果采后病害防治仍然以化学防治为主，常用药剂有咪鲜胺、次氯酸等杀菌剂。随着人们生活水平的提高，食品安全和环保问题越来越受到重视，而长期采用化学防治会导致病菌产生抗药性；此外，采后处理会加重果树损耗、增加劳动力成本。因此，仅注重采后保鲜是不够的，从采前处理入手，研发操作简单、安全环保的杧果抗病保鲜方法具有重要意义。

不同的采后包装材料特性不同，聚乙烯(EVA)是乙酸乙烯酯和乙烯的共聚物，具有良好的稳定性、耐水性、成膜性等特点，在食品包装领域被广泛应用[4]。但是EVA由于透气性差、抗张强度低等缺点，限制了其在果实涂层方面的应用[5]。壳聚糖(CTS)是由大量氨基葡萄糖和少量N-乙酰氨基葡萄糖通过β-l，4糖苷键连接起来的直链多糖，是一种高分子多糖，具有无毒、环保、易成膜、良好透气性等特性[6-7]，还有较强的杀菌能力，被广泛应用于果蔬贮藏保鲜[8-12]。而CTS的抗菌性能在果蔬上的应用仍有一些不足[13]。目前相关研究主要集中在桂热82号杧采后贮藏保鲜方面，且涂膜保鲜技术在杧果上的应用研究相对较少。本文从采前处理入手，利用聚乙烯和壳聚糖的结构特点，研发安全环保、操作便捷、适用采前推广应用的杧果抗病保鲜方法，以期为桂热82号杧采后贮藏保鲜提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

2019年在广西大学标本园进行试验，桂热82号杧15年生左右，选取长势基本一致健康植株。壳聚糖(脱乙酰度≥900)试剂，购自索莱宝生物科技有限公司；抗坏血酸、氢氧化钠、硫酸(分析纯)等试剂均购自南宁市国拓生物科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 试剂的制备 自修复多层液膜(SMCM)制备：首先合成β-环糊精(β-CD)修饰的聚乙烯亚胺(PEI)(β-CD-PEI)，得到醛基化聚乙烯与乙烯醇共聚物，然后合成金刚烷修饰的壳聚糖(AD-chitosan)，最后将壳聚糖溶于2%醋酸溶液、醛基化聚乙烯与乙烯醇共聚物乳液，加入吐温80乳化剂，均质搅拌，脱泡，流延玻璃板，常温晾干，真空干燥。自修复多层液膜由仲恺农业工程学院轻工食品学院肖乃玉课题组提供。

1%壳聚糖试剂制备：壳聚糖溶于2%醋酸溶液，加入吐温80乳化剂，均质搅拌，脱泡，流延玻璃板，常温晾干，真空干燥。

1.2.2 采前试验处理 2019年6月20日对未采摘杧果果实进行浸涂处理，即分别以1%壳聚糖[14]、自修复多层液膜浸涂，以清水处理(含0.05%吐温80乳化剂)为对照，均匀涂抹果面，3株为1个重复，每处理重复3次。

1.2.3 采收及采后处理 2019年7月20日采收不同涂膜处理七八成熟果实，果实大小和颜色基本一致，无病虫害，带长约2 cm果柄，运回广西大学农学院实验室，置于冷库12～13 ℃预冷12 h。预冷结束后再次挑选无机械损伤果实，每个处理果实120个，放置于塑料筐内，每框果实20个，贮放在25 ℃室内，每2 d取样1次测定各项生理指标，重复3次。

1.3 生理指标测定

腐烂率测定：参照郑小林等[15]的标准，将果实贮藏病害分为5个等级，即0级，果实表面无病斑；1级，果实表面有细小斑点；2级，果实表面腐烂面积≤果实面积的20%；3级，果实表面腐烂面积为果实面积的20%～50%；4级，果实表面腐烂面积≥果实面积的50%。贮藏最后1 d查看果实发病情况，计算腐烂率(%)=(∑级数×该级果实数)/(最高级数×总果数)×100。

硬度和可溶性固形物含量测定：硬度采用FHT-15手持式硬度计(广州兰泰仪器技术有限公司生产)测定，可溶性固形物含量采用数显手持糖度计ATAGO PAL-1(日本爱拓产)测定。

藏毯是青海的特色产物，蕴含着深厚的文化底蕴，在青海特色优势企业当中独领风骚，是青海省的一张“金名片”。下面，以青海特色优势企业的代表——藏毯为实例进行分析。

可滴定酸、可溶性糖、丙二醛(MDA)、维生素C含量测定参照曹建康等[16]的方法。多酚氧化酶(PPO)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性采用生物试剂盒(苏州科铭生物技术有限公司产)测定。

1.4 数据分析

采用Exce1 2013软件进行数据处理及作图，用SPSS 22.0软件进行差异水平分析，p<0.05。

2 结果与分析

2.1 对果实腐烂率和失重率的影响

由图1可以看出，对照(清水)的果实腐烂率一直在持续升高。贮藏8 d后，各处理的腐烂率急剧升高，贮藏12 d，自修复多层液膜和1%壳聚糖处理的果实腐烂率比对照(清水)低44.29%和4.17%，差异显著(p<0.05，下同)。说明自修复多层液膜处理和1%壳聚糖处理显著降低了果实腐烂率，维持果实外观品质，其中自修复多层液膜处理的作用优于1%壳聚糖处理。

图1 自修复多层液膜和壳聚糖采前处理对桂热82号杧果实腐烂率和失重率的影响

对照(清水)的果实失重率一直呈上升趋势。贮藏12 d，自修复多层液膜和1%壳聚糖处理的果实失重率分别比对照(清水)处理低2.77%、1.60%，显著低于对照(清水)，说明自修复多层液膜和1%壳聚糖处理可以通过抑制果实失重率的增加，减少果实水分蒸发，更好地保持果实品质，其中自修复多层液膜处理的效果优于1%壳聚糖处理。

2.2 对果实硬度和可溶性固形物的影响

由图2可以看出，对照(清水)果实硬度贮藏6 d开始呈逐渐下降趋势。贮藏12 d，自修复多层液膜和1%壳聚糖处理的果实硬度比对照(清水)高1.6和0.8 kgf，差异显著，说明自修复多层液膜处理和1%壳聚糖处理均显著延缓了果实硬度的下降，其中自修复多层液膜处理的效果优于1%壳聚糖处理。

图2 自修复多层液膜和壳聚糖采前处理对桂热82号杧果实硬度和可溶性固形物含量的影响

在贮藏期间，对照(清水)的果实可溶性固形物含量第8天达到最大值，之后开始下降。与对照(清水)相比，自修复多层液膜和1%壳聚糖处理的果实可溶性固形物含量逐渐增加，无下降趋势；贮藏12 d，自修复多层液膜和1%壳聚糖处理的可溶性固形物含量为14.6%、15.2%，说明两个采前涂膜处理可以抑制可溶性固形物含量积累，效果不相上下。

2.3 对果实可滴定酸和可溶性糖含量的影响

可滴定酸是果实风味重要指标之一。由图3可以看出，随着贮藏时间延长，对照(清水)的果实可滴定酸含量呈不断下降趋势。在贮藏过程中，自修复多层液膜处理的果实可滴定酸含量高于对照(清水)，贮藏12 d比对照(清水)高0.15个百分点，差异显著。贮藏12 d，1%壳聚糖处理的果实可滴定酸含量比对照(清水)低0.36个百分点。说明自修复多层液膜处理抑制了果实可滴定酸含量下降，贮藏后期1%壳聚糖处理加速了果实可滴定酸含量下降。

图3 自修复多层液膜和壳聚糖采前处理对桂热82号杧果实可滴定酸和可溶性糖含量的影响

2.4 对维生素C和丙二醛含量的影响

由图4可以看出，随着贮藏时间的延长，对照(清水)的果实维生素C含量呈持续下降趋势。贮藏12 d，自修复多层液膜处理的果实维生素C含量比对照(清水)高0.07个百分点，差异显著，说明自修复多层液膜处理延缓果实维生素C含量下降。贮藏过程中，1%壳聚糖处理和对照的果实维生素C含量无显著性差异，说明1%壳聚糖处理对果实维生素C含量没有影响。

图4 自修复多层液膜和壳聚糖采前处理对桂热82号杧果实维生素C和丙二醛含量的影响

对照(清水)的果实丙二醛含量呈持续上升趋势。贮藏6 d后，自修复多层液膜和1%壳聚糖处理的果实丙二醛含量显著低于对照(清水)；贮藏12 d，自修复多层液膜和1%壳聚糖处理的丙二醛含量比对照(清水)低0.43，0.03 μmol/g，自修复多层液膜处理与对照(清水)差异显著。说明自修复多层液膜和1%壳聚糖处理可以抑制果实丙二醛含量积累，其中自修复多层液膜处理的效果优于1%壳聚糖处理。

2.5 对果实相关酶活性的影响

酶促褐变是在酚酶作用下，组织中的酚类物质通过生化反应转变成褐色的醌及其聚合物而引起的，多酚氧化酶 (PPO)被认为是参与果蔬酶促褐变反应的主要氧化酶[17]。由图5可以看出，在贮藏期内，对照(清水)的果实PPO活性呈先上升后下降的趋势，在贮藏8 d时达到最大值后开始下降。贮藏8 d，自修复多层液膜处理和1%壳聚糖处理的果实PPO活性分别比对照(清水)处理低26.1和9.3 U/g·FW，差异显著。说明自修复多层液膜处理和1%壳聚糖处理可以抑制果实的PPO活性，抑制果实的褐变反应，其中自修复多层液膜处理的效果优于1%壳聚糖处理。

图5 自修复多层液膜和壳聚糖采前处理对桂热82号杧果实多酚氧化酶(PPO)和过氧化氢酶(CAT)活性的影响

贮藏过程中，对照(清水)的果实过氧化氢酶(CAT)活性呈先上升后下降的趋势，在贮藏第4天达到最大值后开始下降。自修复多层液膜和1%壳聚糖处理诱导了果实的CAT活性升高；在贮藏第4天时，两个处理CAT活性分别比对照(清水)高121.3和42.6 U/g·FW，差异显著。说明自修复多层液膜和1%壳聚糖处理可以诱导杧果的CAT活性，提高果实的抗氧化性能，其中自修复多层液膜处理的效果优于1%壳聚糖处理。

由图6可以看出，随着杧果果实成熟衰老，果实过氧化物酶(POD)活性呈持续上升趋势。贮藏12 d，自修复多层液膜和1%壳聚糖处理的果实POD活性分别比对照(清水)高313.4和76.7 U/g·FW，差异显著。说明自修复多层液膜和1%壳聚糖处理可以诱导果实的POD活性升高，提高果实的抗氧化性能，其中自修复多层液膜处理的效果优于1%壳聚糖处理。

图6 自修复多层液膜和壳聚糖采前处理对桂热82号杧果实过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响

在贮藏过程中，对照(清水)的果实超氧化物歧化酶(SOD)活性缓慢上升，在第8天形成一个峰值后下降。自修复多层液膜处理诱导了果实SOD活性，1%壳聚糖处理在贮藏后期延缓了果实SOD活性的下降；在贮藏8 d，自修复多层液膜和1%壳聚糖处理的果实SOD活性分别比对照(清水)高75.2和34.4 U/g·FW，差异显著。说明自修复多层液膜和1%壳聚糖处理能提高果实的SOD活性，提高果实的抗氧化能力。其中，自修复多层液膜处理的效果优于1%壳聚糖处理。

3 结论与讨论

以桂热82号杧果为材料，研究了采前自修复多层液膜和1%壳聚糖处理对采后果实品质的影响，结果表明，这两种处理在一定程度上可延缓杧果硬度，可滴定酸、可溶性糖、维生素C含量的下降，抑制杧果腐烂率，失重率，可溶性固形物、丙二醛含量的上升，抑制PPO活性上升，提高杧果CAT、POD、SOD活性。杧果在贮藏过程中极易受到病害及物理伤害的影响发生腐烂，腐烂率持续上升[18]；果实也因为水分蒸发，失重率逐渐升高，成熟软化。刘容等[19]、邹小波等[20]研究结果表明，涂膜处理可在果实表面形成一层保护膜，使果实表面结构更紧密，在一定程度上可以抵御微生物入侵。此外，杨达等[21]、孙正恒等[22]试验也表明功能性膜和涂膜可以增加贮存环境的相对湿度，减弱果实蒸腾作用，减少果实水分流失。阚超楠等[23]采用壳聚糖处理有效维持了翠冠梨的硬度，延缓了果实软化。自修复多层液膜和1%壳聚糖处理抑制了果实腐烂率和失重率，延缓了硬度下降，可能由于在杧果表面形成保护膜，减少病菌侵入和果实水分蒸发。自修复多层液膜处理的腐烂率和失重率在贮藏12 d显著低于1%壳聚糖处理，硬度显著高于1%壳聚糖处理，说明自修复多层液膜处理效果优于1%壳聚糖处理。

可溶性固形物、可滴定酸和可溶性糖是影响果实风味和品质的重要指标。可溶性固形物和可溶性糖含量随着果实成熟不断增加，在贮藏后期，可溶性固形物、可溶性糖和可滴定酸会作为机体内的呼吸作用的代谢底物被消耗，含量不断下降[24-26]。李婷等[27]研究了复合膜处理可以通过抑制锦橙的呼吸作用，减缓总糖含量的下降；此外，王中伟等[28]研究也表明，杧果经壳聚糖涂膜后可以抑制有机酸、可滴定酸降解。自修复多层液膜处理抑制了果实的可溶性固形物含量的积累，减缓了可溶性糖、可滴定酸含量的下降，可能由于涂膜抑制了杧果呼吸作用，减缓了果实糖分积累或消耗。与自修复多层液膜处理不同，1%壳聚糖处理加速了可滴定酸含量下降，可能由于1%壳聚糖处理隔绝了O2进入杧果体内，杧果发生了无氧呼吸，加速了果实酸的消耗。维生素C是植物体内抗氧化防御系统的重要物质，是植物体内的非酶类自由基清除剂，能有效清除活性氧，对延缓组织衰老有一定的作用[17]，维生素C不稳定，其与外界O2发生反应易降解[29]。自修复多层液膜处理延缓了杧果维生素C含量下降，可能由于其阻止了O2进入杧果组织，减少了维生素C的氧化，这与吴昊等涂膜阻止O2进入生姜组织减少维生素C的损耗结论相似[30]，说明自修复多层液膜处理对提高杧果的抗氧化能力，延缓果实衰老具有一定效应。1%壳聚糖处理对维生素C含量没有影响。两者相比，自修复多层液膜处理对杧果的保鲜效应更好。

丙二醛是膜脂过氧化反应的终产物，它会引起蛋白质、核酸等大分子的交联聚合，加剧膜损伤，加快果实衰老[19，31]。ZHANG等[32]研究结果表明，果面喷施壳聚糖复合膜可有效降低猕猴桃、桃丙二醛的积累，对延缓果实衰老具有一定效果。自修复多层液膜和1%壳聚糖处理抑制了杧果丙二醛含量的积累，说明其对延缓果实衰老有作用。当果蔬受到损伤后，膜系统遭到破坏，酚类底物与PPO之间不再有区域隔离，就会发生严重褐变反应；贮藏后期，因酚类物质前期发生消耗，含量下降或酶失去活性，PPO活性明显下降[19]。自修复多层液膜和1%壳聚糖处理抑制了杧果PPO活性，可能是因为涂膜保护了果实膜系统、抑制了褐变反应。贮藏12 d，自修复多层液膜处理的丙二醛含量和PPO活性显著低于1%壳聚糖处理，说明自修复多层液膜处理对膜系统的保护、抑制褐变的效果更好。

H2O2和O2-等是衡量果实组织衰老程度的重要指标，CAT、POD、SOD是植物酶促防御系统的重要抗氧化剂，O2-可以通过SOD转化为H2O2，然后再通过CAT、POD去除H2O2，对延缓果实成熟衰老起重要作用[20，33-35]。姚亚明等研究表明，壳聚糖结合纳米包装可以提高黄花菜的CAT活性，能最大程度地减少H2O2对植物细胞的毒害作用[36]。自修复多层液膜和1%壳聚糖处理提高了杧果的CAT、POD、SOD活性，说明其可以提高果实抗氧化能力，减少自由基等有害物质积累，对延缓果实衰老具有一定效应。自修复多层液膜处理的抗氧化酶活性比1%壳聚糖处理高，说明自修复多层液膜处理的效果优于1%壳聚糖处理。

综上所述，本试验以自修复多层液膜处理的保鲜效应最佳，能较好地保持贮藏期果实品质，提高果实抗氧化能力，延缓果实衰老，延长贮藏时间，可用于杧果采前处理保鲜。