壳聚糖-植物提取物复合涂膜对樱桃番茄保鲜效果的影响

连 欢，魏雯雯，杨相政,2,*

（1.中华全国供销合作总社济南果品研究所，山东 济南 250220；2.浙江大学，浙江 杭州 310058）

樱桃番茄因其丰富的营养和多汁的口感而广受欢迎，其除了维生素、苹果酸和柠檬酸含量相对较多外，还含有番茄红素和谷胱甘肽等防癌、抗癌活性物质[1-2]。然而，樱桃番茄属于呼吸跃变型果蔬，在贮运期间极易出现失水、发霉、腐烂等现象，因此，樱桃番茄的保鲜工作尤为重要[3]。目前，樱桃番茄的保鲜方法包括气调保鲜、低温保鲜、化学保鲜、生物保鲜法，但是气调保鲜法难度较大，成本较高，化学保鲜法会给人类健康带来一定的危害[3]，而生物保鲜法因其安全性较高、无污染，已成为现阶段人们研究的热点之一。

壳聚糖是一种天然多糖类物质，抗菌效果好，具有较强的抑制病原菌和腐败微生物的作用[4]，其优良的成膜性也被人们熟知，并已应用于果蔬的涂膜保鲜中[5]。壳聚糖涂膜使果实表面形成的一层可食性薄膜，可阻隔果实与外界进行气体交换，使其呼吸强度大大减弱，减少营养物质的消耗，延长果实的贮藏时间，其还可代替不可降解包装材料的使用[6]，以减少环境污染、保障食品安全。因其分子中带有游离氨基，在酸性溶液中易成盐，可以单独使用，也可以与其他物质混合使用[7]。

天然抗菌剂因其来源于自然界，具有很高的安全性。芳香植物精油和植物提取物中因含有大量的芳香醇类、酚酸类及类黄酮等活性成分，从而具有一定的抗氧化及抗菌作用，被广泛应用于食品工业、植物保护和园艺领域[8]。我国约有5 000余种植物含有抑菌成分，丁香、艾叶、鱼腥草、黄苓、连翘、蒲公英等中草药在果蔬保鲜方面有较多应用[9]。丁香和荷叶是常见的中草药，来源广泛，价格低廉。丁香中主要化学成分为挥发油类，含量为14%～20%，其中丁香酚的相对含量为78%～95%。荷叶中除含有荷叶碱、柠檬酸、抗坏血酸、苹果酸等物质外，还含有黄酮类、挥发油等功能性成分，具有抗氧化、抗炎、抑菌等生理活性，且安全、有效[10]，在苹果、葡萄、猕猴桃等果蔬的保鲜中显示出较好的抑菌效果。孙思胜等[11]研究发现，丁香提取物处理能在一定程度上延缓葡萄果实病害腐烂的发生。吴永玲等[12]发现，薄荷丁香复配保鲜剂处理鲜切苹果可有效抑制苹果表面微生物的生长。李昂[13]发现，荷叶浸膏对猕猴桃有明显的保鲜效果。目前，天然植物抗菌剂的开发处于起步阶段，其抗菌机理还有待深入研究，从植物中提取天然抗菌物质，开发新型植物防腐剂的前景非常广阔。在壳聚糖溶液中添加天然植物提取物，制备并利用可食性复合膜对果蔬进行保鲜成为近些年的研究热点。

本研究在壳聚糖中加入丁香或荷叶提取物制备壳聚糖复合膜，并将其应用于樱桃番茄的涂膜保鲜中，考察樱桃番茄在贮藏过程中品质的变化，以期获得一种安全有效的保鲜方法。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

樱桃番茄（品种：釜山88），市售；壳聚糖（脱乙酰度：90%）、丁香提取物（精油含量为15%～20%，其主成分为70%～85%的丁香油酚和3%的乙酰基丁香油酚）、荷叶提取物（含1%～4%的荷叶碱），西安昌岳生物科技有限公司；冰醋酸、丙三醇、二水合草酸、酚酞、氢氧化钠、2,6-二氯靛酚、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸、次氯酸钠，国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 仪器与设备

YP1002N打浆机，九阳股份有限公司；TCL-1013高速台式离心机，上海安亭科学仪器厂；ZG-EU-2600紫外分光光度计，上海卓光仪器科技有限公司；TA-XTplusC质构仪，北京微讯超技仪器技术有限公司；HJ-2A磁力搅拌器，常州苏瑞仪器有限公司；PAL-1数显折射仪，日本爱拓科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 复合膜的制备

准确称取壳聚糖粉末1 g倒入烧杯中，然后缓慢多次加入50 mL 0.5%的乙酸溶液，在25℃下用磁力搅拌器搅拌约4 h，制备20 g/L的壳聚糖溶液。待壳聚糖完全溶解后，加入甘油（壳聚糖质量的30%）继续搅拌至溶解。分别取0.5、1 g的丁香提取物或荷叶提取物粉末用50 mL蒸馏水制备成10 g/L、20 g/L水提液后与壳聚糖溶液混合，继续搅拌0.5 h至均匀，复合膜溶液中壳聚糖终浓度为10 g/L，丁香、荷叶提取物浓度分别为5 g/L和10 g/L。

1.2.2 樱桃番茄的涂膜处理

将樱桃番茄用蒸馏水冲洗干净，通风处自然晾干。然后在壳聚糖-植物提取物复合膜溶液中浸泡3 min，以蒸馏水代替复合膜溶液为空白对照（CK），以10 g/L的壳聚糖纯溶液代替复合膜溶液为对照（CS），将浸泡后的樱桃番茄捞出自然晾干后放入聚乙烯（PE）保鲜袋（厚度0.04 mm，氧气透过率3 050 cm3·m-2·24 h-1·0.1 MPa-1，二氧化碳透过率9 500 cm3·m-2·24 h-1·0.1 MPa-1）中，每袋装30个番茄，所有样品置于0℃冷库中贮藏，每14 d取样进行指标测定，共取4次样。每个处理3个重复。

本研究共设置4个壳聚糖-植物提取物复合涂膜处理：10 g/L壳聚糖+5 g/L丁香提取物，记为0.5%DX；10 g/L壳聚糖+10 g/L丁香提取物，记为1%DX；10 g/L壳聚糖+5 g/L荷叶提取物，记为0.5%HY；10 g/L壳聚糖+10 g/L荷叶提取物，记为1%HY。

1.2.3 测定项目与方法

1.2.3.1 感官品质

分别对贮藏前和贮藏56 d时的樱桃番茄拍照，对比贮藏前后果实外观、色泽的差异。

1.2.3.2 硬度

使用质构仪对每次随机挑选的5粒果实进行硬度测定。仪器相关参数的设定为：选用2 mm的探头，测前速度1.00 mm/s，测中速度1.00 mm/s，测后速度5.00 mm/s，位移10.000 mm，触发力5.0 g。

1.2.3.3 腐烂率

采用观察法，对果实腐烂个数进行统计，初始数量为n0，每14 d记录腐烂果实的数量为n1。果实的腐烂率计算公式如下：

1.2.3.4 失重率

采用称重法测定樱桃番茄失重率，测定并记录各组樱桃番茄原始质量记为m0（g），每14 d重新测定1次质量，记为m1（g），失重率计算公式如下：

1.2.3.5 可溶性固形物含量

使用数显折射仪进行测定。

1.2.3.6 可滴定酸（TA）含量

将樱桃番茄切碎混合后用研磨机打浆。使用氢氧化钠滴定法测定果实的可滴定酸含量，根据NaOH滴定液消耗量，计算可滴定酸含量[14]。

1.2.3.7 VC含量

采用2,6-二氯酚靛溶液滴定法[14]测定。VC含量计算公式如下：

式中：V1为滴定用染料量，mL；V2为空白滴定用染料量，mL；m为滴定时样品稀释液中含样品的量，g；T为1 mL染料相当于抗坏血酸的毫克数。

1.2.4 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2010软件分析并作图。

2 结果与分析

2.1 涂膜处理对樱桃番茄贮藏过程中感官品质的影响

由图1可以看出，贮藏期间所有樱桃番茄的外观发生了明显的变化。贮藏前果实整体呈现鲜亮的红色，贮藏56 d后，樱桃番茄整体呈现暗红色；CK组和CS组果实变软，部分果实上能看到菌斑并有腐烂果实出现；经过壳聚糖-植物提取物复合涂膜处理的果实没有出现腐烂现象。由上可知，壳聚糖-植物提取物复合涂膜对樱桃番茄具有一定的保鲜作用。

图1 不同处理组樱桃番茄贮藏前（A）和贮藏56 d（B）时图片Fig.1 Pictures of cherry tomatoes before(A)and storage for 56 d(B)in different treatment groups

2.2 涂膜处理对樱桃番茄贮藏过程中硬度的影响

由图2可知，贮藏56 d时，所有樱桃番茄的硬度和初值相比均下降，由于果实中一些水解果胶和纤维素的酶类活性增加，导致果实细胞壁结构松散失去黏性[15]。CK组果实由于没有经过任何涂膜处理，硬度几乎为直线下降，果皮硬度由399.4 g下降至56 d时的176.5 g。CS组和复合涂膜处理组的果实硬度相对较高，贮藏56 d时，1%DX处理组的番茄硬度最高，为220.8 g。由此可以看出，壳聚糖-植物提取物复合涂膜处理能有效抑制果实变软。Abugoch等[16]认为，水分的流失也是引起果实硬度降低的重要原因之一，涂膜处理可以通过延缓果实水分损失来延缓果实软化。

图2 不同处理组樱桃番茄在贮藏过程中硬度的变化Fig.2 Hardness changes of cherry tomatoes in different treatment groups during storage

2.3 涂膜处理对樱桃番茄贮藏过程中腐烂率的影响

由图3可以看出，所有樱桃番茄的腐烂率随着贮藏时间的延长而增加，樱桃番茄果实采后易受微生物侵染，使果实表面出现斑点或腐烂。CK组在贮藏56 d时腐烂率达到17.78%，1%DX处理组的果实腐烂率最低，相比空白组降低了10.00个百分点。樱桃番茄经涂膜处理后，果实表面形成的膜可作为屏障阻止微生物的侵染，而且壳聚糖、丁香提取物和荷叶提取物本身是很好的抑菌剂，可抑制果实表面微生物的生长[9]。壳聚糖-植物提取物复合涂膜处理在很大程度上降低了樱桃番茄果实的腐烂率，保持了果实的品质。

图3 不同处理组樱桃番茄在贮藏过程中腐烂率的变化Fig.3 Decay rates changes of cherry tomatoes in different treatment groups during storage

2.4 涂膜处理对樱桃番茄贮藏过程中失重率的影响

樱桃番茄属于呼吸跃变型果实，在贮藏过程中，受蒸腾作用和呼吸作用的双重影响，樱桃番茄极易失水[17]。由图4可以看出，果实的失重率在贮藏期间整体呈上升趋势；CK组果实失水最严重，在第56天时，失重率达到0.226 5%；1%DX处理组果实失重率相对最低，相对于CK组降低了0.06个百分点，对樱桃番茄失水的抑制效果最好。壳聚糖-植物提取物复合涂膜处理能在樱桃番茄表面形成一层保护膜，阻塞了果实表面的皮孔，从而延缓果实的水分流失[18]，这与袁仲玉等[19]的研究结果一致。

图4 不同处理组樱桃番茄在贮藏过程中失重率的变化Fig.4 Weight loss rates changes of cherry tomatoes in different treatment groups during storage

2.5 涂膜处理对樱桃番茄贮藏过程中可溶性固形物含量的影响

由图5可知，随着贮藏时间的延长，所有樱桃番茄的可溶性固形物含量逐渐下降；CK组的樱桃番茄可溶性固形物含量下降较剧烈，初值为5.9%，56 d时已降为4.2%；在贮藏后期，1%HY处理组的樱桃番茄可溶性固形物含量和其他试验组相比较高。樱桃番茄果实在贮藏期间淀粉转化的糖元不足以补充呼吸作用消耗的可溶性糖类物质，导致果实可溶性固形物含量下降，这与隋思瑶等[20]的研究结果一致。涂膜处理能有效抑制呼吸作用，从而在一定程度上减缓樱桃番茄可溶性固形物含量的下降，抑制果实衰老[21]。相比于其他处理，1%HY和1%DX处理抑制可溶性固形物降低的效果最好。

图5 不同处理组樱桃番茄在贮藏过程中可溶性固形物含量的变化Fig.5 Soluble solid contents changes of cherry tomatoes in different treatment groups during storage

2.6 涂膜处理对樱桃番茄贮藏过程中可滴定酸含量的影响

由图6可知，所有樱桃番茄可滴定酸含量随贮藏时间的延长整体呈下降趋势。可滴定酸一部分被果实的呼吸作用消耗，另一部分则转化为糖类[22]。CK组樱桃番茄的可滴定酸含量在贮藏期间显著低于其他试验组，贮藏前果实的可滴定酸含量为0.32%，贮藏56 d时下降为0.20%；1%DX处理组的果实可滴定酸含量下降较缓慢。这是因为壳聚糖-植物提取物复合涂膜处理在果实表面形成的膜抑制了果实呼吸作用对有机酸的消耗，有利于保持樱桃番茄中可滴定酸含量。

图6 不同处理组樱桃番茄在贮藏过程中可滴定酸含量的变化Fig.6 Titratable acid contents changes of cherry tomatoes in different treatment groups during storage

2.7 涂膜处理对樱桃番茄贮藏过程中VC含量的影响

VC是樱桃番茄中重要的抗氧化剂，可在一定程度上清除活性氧，减缓果实衰老变质的速度。由图7可知，各组樱桃番茄中的VC随贮藏时间的延长而逐渐氧化分解，含量下降。贮藏前期和后期VC含量下降趋势较缓慢，14～42 d果实VC含量急剧下降；整个贮藏过程中CK组果实的VC含量下降相对较快，从初值4.835 mg/100 g下降到贮藏56 d时的0.345 mg/100 g，下降了92.85%。1%DX涂膜处理组的樱桃番茄VC损失最低，在贮藏56 d时VC含量相对于CK组果实提高了75.02%，说明10 g/L壳聚糖+10 g/L丁香提取物复合涂膜处理有效减缓了樱桃番茄中VC的损失。

图7 不同处理组樱桃番茄在贮藏过程中VC含量的变化Fig.7 VC contents changes of cherry tomatoes in different treatment groups during storage

3 结论

壳聚糖-植物提取物复合涂膜处理的樱桃番茄相比空白对照，表皮坚硬程度持续时间长，失重率和腐烂率较低，营养成分也不易流失，贮藏保鲜效果有了明显的提升；10 g/L壳聚糖和10 g/L丁香提取物复合涂膜能最大程度地发挥各成膜组分的功效，使果实表面形成抑菌膜，明显降低樱桃番茄的失重率和腐烂率，保持果实硬度以及可溶性固形物、可滴定酸、VC含量，提高果实的贮藏品质。本研究获得了一种安全有效的保鲜方法，为壳聚糖-植物提取物复合膜对樱桃番茄的涂膜保鲜应用提供了参考。