壳聚糖-山梨酸复合涂膜对宣城圆枣保鲜效果的影响

姚入玉，吕民松，贺 璇，林敏娟,2，冯一峰,2,*

（1.塔里木大学植物科学学院，新疆 阿拉尔 843300；2.新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室，新疆 阿拉尔 843300）

宣城圆枣为鼠李科（Rhamnaceae）枣属（Zizyphus），是我国主要的鲜食枣品种之一，具有皮薄肉厚、味甜多汁的优良品质特性，但宣城圆枣采后果皮易失水皱缩，果肉变软、腐烂，常温下保鲜期较短，极大地影响了果实品质和商品性，严重制约了其在鲜果市场的发展。因此，延长其贮藏保鲜期和货架期，对宣城圆枣产业发展具有重要意义[1]。

涂膜保鲜是将高分子液态膜均匀涂在果实表面，待其干燥后会附着在果面形成一层透亮的可食性膜，这种膜不仅可以减少果实与空气的气体交换、果实中水分的蒸发，降低果实的呼吸速度及营养物质的消耗，还能减少因病原菌侵染而造成的果实腐烂现象[2]。壳聚糖是一种天然高分子化合物，成膜性强，具有增稠性及抑菌作用，能降低果实的病害感染，被果品保鲜行业所青睐，常与其他保鲜剂混合使用[3]。有研究表明，壳聚糖能减少活性氧（ROS）的生成和积累，减缓膜脂过氧化反应，从而减轻果肉细胞膜结构的破坏，有效提高果实采后品质、延长果实货架期[4-6]。山梨酸是国际公认的毒性低、效果好的酸型防腐剂，在抑制霉菌、酵母菌和好氧性细菌活性方面效果显著，能有效延长果蔬的贮藏期[7-8]。单一的保鲜液涂膜效果不明显，目前国内外学者对复合保鲜液涂膜效果的研究较多[9-11]。易静等[12]对草莓进行复合涂膜保鲜，研究表明，浓度为1.5%壳聚糖与1.0%茶多酚混合使用对草莓的保鲜效果最好；黄艳仙等[13]对荔枝保鲜的研究发现，用壳聚糖、山梨酸、抗坏血酸复合涂膜处理后荔枝褐变得到了显著抑制，且果实失重率明显降低，贮藏时荔枝的好果率明显提高。果实经壳聚糖涂膜处理后，在贮藏期间失重率、腐烂率均有不同程度的降低，但单一的壳聚糖涂膜溶解性差、透水率大，因此目前多用其他保鲜液与其联合使用[14]。李保祥等[15]对砂糖橘贮藏保鲜的研究发现，纯壳聚糖涂膜对果皮细胞的膜脂过氧化抑制效果不显著，但利用壳聚糖-纳米纤维素复合涂膜则可保持果皮中较高的过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活力并抑制丙二醛含量的增加，从而使果实有较好的贮藏品质。齐昭京等[16]研究复合涂膜对蓝莓贮藏品质的影响表明：壳聚糖和纹状体前脑啡肽原（PPE）、γ-氨基丁酸（GABA）复合涂膜能弥补单一壳聚糖处理的不足，增强蓝莓抗氧化性，延缓果实的衰老。可见壳聚糖与其他保鲜剂的复合涂膜处理可有效提高果实的保鲜效果。目前保鲜剂在红枣保鲜上的研究鲜少报道，本研究采用壳聚糖复配山梨酸组成壳聚糖-山梨酸复合液，在酸性条件下对宣城圆枣进行涂膜处理，研究其在4℃贮藏期间的保鲜效果，以期为红枣采后保鲜技术研究提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

宣城圆枣：于2020年10月19日采自塔里木大学园艺试验站，选取大小均匀、成熟度一致的宣城圆枣脆熟期果实，于低温保存运回实验室，将果面擦净，选择果面光滑、无病虫害的枣果，4℃下敞口预冷24 h。

壳聚糖，上海毕得医药科技有限公司；山梨酸，西陇科学股份有限公司；硫酸、钼酸铵、酚酞、蒽酮，上海展云化工有限公司；草酸，天津永晟精细化工有限公司；乙二胺四乙酸二钠，天津市恒兴化学试剂制造有限公司；偏磷酸，天津市光复精细化工研究所；冰乙酸，天津市致远化学试剂有限公司。以上试剂均为分析纯。

1.1.2 仪器与设备

TMS-PRO质构仪，美国FTC公司；EL3002型电子天平，梅特勒-托利多仪器有限公司；WAY-Z型自动阿贝折光仪，上海精密科学仪器有限公司；HH-W420型三用恒温水浴锅，江苏省金坛市医疗仪器厂；Bio Mate 160型紫外-可见分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司；MV-4漩涡混均仪，海门市其林贝尔仪器制造有限公司；Thermo冷冻高速离心机，湖南湘立科学仪器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 处理方法

将预冷24 h的宣城圆枣随机分成6组，浸入不同浓度的壳聚糖-山梨酸复合保鲜液（表1）5 s后取出，使其均匀附着在宣城圆枣果实表面，自然风干后形成一层透明光亮、连续的可食性膜，用PE自封袋封装，做好标记，放在4℃冰箱中贮藏，以未涂膜处理为对照组（CK）。贮藏期间每10 d取样1次测定理化指标，所有试验进行3次重复。

表1 不同浓度壳聚糖-山梨酸复合液配比Table 1 Chitosan-sorbic acid compound solution with different concentrations 单位：%

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 失重率和腐烂率

失重率测定参考隋思瑶等[17]的方法，腐烂率测定参考李鹏霞等[18]的方法。每个处理取60个果实进行观察，共3组，每组20个果实。一旦出现菌斑、霉变、软化流水等现象均视为腐烂果实。计算公式如下：

失重率（%）=（贮藏前果实质量-测定时果实质量）/贮藏前果实质量×100

腐烂率（%）=腐烂果个数/调查总果数×100

1.2.2.2 果实硬度

使用质构仪测定[19]。

1.2.2.3 VC含量

采用分光光度法测定[20]。

1.2.2.4 可溶性固形物含量

使用折光仪测定，每个处理重复测定6次，结果取平均值。

1.2.2.5 可溶性总糖与可滴定酸含量

可溶性总糖采用蒽酮-硫酸比色法测定，可滴定酸采用氢氧化钠滴定法测定[21]。

1.2.3 数据处理

采用Excle软件统计试验数据，DPS 9.5软件进行多重比较、相关性分析及主成分分析。

2 结果与分析

2.1 复合涂膜对宣城圆枣失重率的影响

鲜枣采收后最明显的变化是果肉质地发生改变，失水萎蔫是果实衰老主要的特征，失重率能有效判断果实是否新鲜，通常失重率超过5%的枣果实即被认为不新鲜[22-23]。图1反映了宣城圆枣在贮藏期间失重率的变化。由图1可知，各处理组宣城圆枣果实失重率均随着贮藏期的延长而逐渐上升。贮藏初期，对照组与各处理组间失重率差异较小，贮藏至40 d时，对照组的失重率开始明显高于其他涂膜保鲜处理，为12.93%，其中，T2处理组失重率最低，为7.69%，说明浓度为0.25%壳聚糖+0.1%山梨酸复合保鲜液涂膜处理对延缓宣城圆枣失重率上升的效果最好。

图1 贮藏期间宣城圆枣果实失重率的变化Fig.1 Weight loss rates changes of Xuancheng jujube fruits during storage

2.2 复合涂膜对宣城圆枣果实腐烂率的影响

宣城圆枣的果皮较薄，贮藏时易被病菌侵染导致果实腐烂，影响果实品质。如图2所示，各处理果实的腐烂率均随贮藏时间的延长而逐渐升高。CK组的腐烂率在贮藏10 d时便明显高于其他处理组。贮藏40 d时，CK组腐烂率达到36.67%，涂膜处理组中T3处理组的腐烂率最高，为13.33%。T2组的腐烂率一直处于较低水平，在贮藏末期（40 d时），T2处理组的腐烂率仅为6.67%。

图2 贮藏期间宣城圆枣果实腐烂率的变化Fig.2 Decay rates changes of Xuancheng jujube fruits during storage

2.3 复合涂膜对宣城圆枣果实硬度的影响

红枣果实软化是由于细胞壁果胶质和纤维素的水解造成的果实硬度下降，是果实衰老的标志之一[24]。如图3所示，各处理果实的硬度均随贮藏时间的延长呈下降趋势。各组处理均在贮藏40 d时果实硬度最低，其中CK组变化最大，由172.2 N降至61.8 N，较贮藏前下降了64.11%，T2处理组硬度共下降了84.6 N，在40 d时硬度值最大，为81.13 N，比CK组高31.28%。

图3 贮藏期间宣城圆枣果实硬度的变化Fig.3 Hardness changes of Xuancheng jujube fruits during storage

2.4 复合涂膜对宣城圆枣VC含量的影响

VC是鲜食红枣中重要的营养物质，也是果实主要的保鲜指标之一[25]，它可以通过清除细胞代谢产生的自由基来延缓果实的衰老。由图4可以看出，各处理果实的VC含量随贮藏时间的延长总体呈波动下降趋势，贮藏40 d时，T5处理组果实VC含量最高，为50.58 mg/100 g，CK组果实VC含量最低，为27.79 mg/100 g，T5处理组VC含量是CK组的1.82倍。

图4 贮藏期间宣城圆枣果实VC含量的变化Fig.4 VC contents changes of Xuancheng jujube fruits during storage

2.5 复合涂膜对宣城圆枣可溶性固形物含量的影响

果实中可溶性固形物含量与果实成熟度、呼吸速率息息相关，它可以衡量果实的成熟情况，能有效评价红枣果实的品质[26]。由图5可知，各组果实可溶性固形物含量总体呈先上升后下降的趋势。其中CK、T3、T4、T5处理组果实可溶性固形物含量在贮藏第10天时达到最大，随后逐渐降低，T1处理组在第30天时可溶性固形物含量达到最大值28.33%，T2组在第20天达到最大值27.00%。但CK组在第40天时可溶性固形物含量又上升至29.50%，高于其他5个处理组。

图5 贮藏期间宣城圆枣果实可溶性固形物含量的变化Fig.5 Soluble solids contents changes of Xuancheng jujube fruits during storage

2.6 复合涂膜对宣城圆枣可溶性总糖含量的影响

可溶性总糖含量会直接影响果实的口感与品质，是鲜食红枣的主要风味指标之一[27]。由图6可知，各处理果实可溶性总糖含量大多呈先上升后下降再上升的变化趋势。贮藏10 d时，5个处理组可溶性总糖含量均已出现最大值，随后逐渐下降，在第40天轻微上升，其中T2处理组的可溶性总糖含量最低，为17.95%；但CK组的可溶性总糖含量在40 d时才达到最大值22.82%。

图6 贮藏期间宣城圆枣果实可溶性总糖含量的变化Fig.6 Soluble total sugar contents changes of Xuancheng jujube fruits during storage

2.7 复合涂膜对宣城圆枣可滴定酸含量的影响

可滴定酸主要指宣城圆枣果实中的有机酸，其含量一般在果实发育后期达到最高，再随着果实衰老逐渐降低，可滴定酸也是评判鲜食红枣的主要风味指标之一。由图7可以看出，在宣城圆枣保鲜剂处理贮藏期间，各组处理果实中的可滴定酸含量总体呈波动下降趋势，贮藏40 d时，T5处理组可滴定酸含量最高，为0.48%，CK含量最低，为0.44%，且整个贮藏期内T5处理组可滴定酸含量降低最少，仅有0.12%。

图7 贮藏期间宣城圆枣果实可滴定酸含量的变化Fig.7 Titratable acid contents changes of Xuancheng jujube fruits during storage

2.8 果实各项品质指标的相关性分析

对贮藏40 d时的宣城圆枣果实各项品质指标数据进行相关性分析，结果见表2。由表2可以看出，贮藏期间宣城圆枣果实的腐烂率和失重率呈显著正相关（P＜0.05），相关系数为0.83；可溶性总糖与可溶性固形物含量呈显著正相关（P＜0.05），相关系数0.80；果实硬度与失重率呈极显著负相关（P＜0.01），相关系数为-0.90；硬度、VC含量、可滴定酸含量和腐烂率呈显著负相关（P＜0.05），相关系数分别为-0.86、-0.76、-0.87。

表2 不同复合涂膜处理宣城圆枣果实各项品质指标间的相关性Table 2 Correlation of qualities indices in Xuancheng jujube fruits treated with different composite coatings treatments

2.9 复合涂膜处理对宣城圆枣保鲜效果的综合评价

主成分分析法是通过建立的数据模型，将多个变量通过线性变换选出少个重要变量的一种降维处理分析法，实现用少数的主成分代替原本大量又复杂多样的变量信息[28]。考虑数据的代表性及可靠性，选取贮藏40 d时宣城圆枣各组处理果实的腐烂率、失重率、硬度、VC、可溶性固形物含量、可溶性总糖含量为宣城圆枣保鲜效果的典型代表，对各项保鲜效果指标进行主成分分析并建立综合评价模型。由表3可以看出，前2个主成分特征值均大于1，且累计贡献率（88.60%）＞85%，说明这2个主成分可以代表原始数据的大部分信息，可以反映出宣城圆枣果实保鲜效果评价指标的主要信息，因此选取前2个主成分进行评价。

表3 主成分方差贡献率Table 3 Principal component variance contribution rates

主成分1的方差贡献率为69.70%，失重率、可溶性固形物含量、可溶性总糖含量与第1主成分呈正相关，主要反映红枣果实品质；主成分2的方差贡献率为18.90%，可溶性固形物含量、可溶性总糖含量、腐烂率与第2主成分呈正相关，主要反映果实营养及风味。

根据特征值及累计贡献率筛选主要因子，因子得分情况见表4。Y（i，1）、Y（i，2）分别为主成分1和主成分2得分，利用因子累计贡献率得到综合得分（Y）评价方程为:Y=0.26×Y（i，1）+0.604 9×Y（i，2）。

表4 主成分分析因子得分Table 4 Principal component analysis factor scores

根据以上模型算出宣城圆枣果实在不同处理下贮藏品质的综合得分，结果见表5。由表5可以看出，各项处理的综合排名为T2＞T4＞T1＞T3＞CK＞T5，说明0.25%壳聚糖+0.1%山梨酸保鲜液的处理效果最好，1.5%壳聚糖+0.1%山梨酸处理效果最差。

表5 不同浓度复合涂膜处理宣城圆枣保鲜效果的综合评价Table 5 Comprehensive evaluation of preservation effects with different concentrations of composite film treatments on Xuancheng jujube fruits

3 讨论与结论

贮藏初期可能会因为红枣内水分的散失及细胞壁中的原果胶转化为可溶性糖而导致果实可溶性固形物含量增加，但到贮藏中后期，伴随果实中的可溶性糖等有机物质被转化代谢消耗，可溶性固形物含量也会随之降低[29]，而贮藏40 d时，CK组可溶性固形物含量从27.33%增大至29.50%，可能是水分的过多散失导致的。贮藏中期，各处理可溶性总糖的含量有所下降，可能因为呼吸作用的不断消耗导致；说明水分的散失对果实中可溶性总糖含量的变化影响较大，其中T2处理组水分散失少、呼吸消耗慢。贮藏中后期果皮细胞膜易受到破坏，从而引发VC含量呈波动下降[30]。整个贮藏期内，CK组VC含量下降最多，高达25.40%，T5组只下降了7.08%，说明高浓度复合涂膜处理能保护果皮细胞膜。试验及贮藏过程中的不稳定因素及红枣果实个体间的差异都会引起可滴定酸含量差异大和波动式下降。

果实硬度与失重率呈极显著负相关（P＜0.01），相关系数为-0.90，与腐烂率呈显著负相关（P＜0.05），相关系数为-0.86，说明对于宣城圆枣来说，失重率比腐烂率更能影响果实的硬度；VC、可滴定酸含量和腐烂率呈显著负相关（P＜0.05），相关系数分别为-0.76、-0.87，说明腐烂率越高，VC和可滴定酸含量越低。通过主成分分析及综合评价，CK组排名第5，说明壳聚糖-山梨酸复合涂膜处理能很好地应用于宣城圆枣的贮藏保鲜。在本次试验中，0.25%壳聚糖+0.1%山梨酸保鲜液保鲜效果最佳，而1.5%壳聚糖+0.1%山梨酸处理效果最差，初步推断可能是因为高浓度的复合涂膜液对果实产生了药害[31]。

本试验采用绿色安全的壳聚糖-山梨酸复合溶液对宣城圆枣果实进行涂膜保鲜。研究表明，在4℃条件下，壳聚糖-山梨酸复合涂膜处理能有效延缓宣城圆枣果实失重率、腐烂率的上升和硬度的下降，同时延缓VC含量的降低，从而抑制宣城圆枣果实的成熟衰老进程，提高贮藏品质，延长货架期。通过对各项果实品质指标数据的综合分析得出，复合涂膜溶液的最佳使用浓度为0.25%壳聚糖+0.1%山梨酸，分析结果为壳聚糖-山梨酸复合涂膜保鲜宣城圆枣提供了理论依据。