乳酸菌发酵液- 壳聚糖复合处理对香梨品质的影响

开比努尔·艾合买提，张锐利，刘华英

（塔里木大学食品科学与工程学院，新疆阿拉尔 843300）

库尔勒香梨是新疆特色水果之一，因其含有丰富的糖、蛋白质、脂肪、碳水化合物和维生素，对人体健康起着重要作用，深受消费者喜爱[1]。库尔勒香梨属于呼吸跃变型果实，耐贮藏；但在贮藏过程中，果实容易出现起皱、腐烂、黑斑扩展等现象，导致香梨的品质急剧下降，严重影响库尔勒香梨的商业价值[2]。目前，香梨采后贮藏保鲜方法有机械冷藏、气调贮藏和涂膜保鲜，其中涂膜处理是将研制成的保鲜剂涂膜于香梨表面，形成选择性通透的保护膜，使整个果实处于一种自发调节的微气调环境，从而达到保鲜的目的[3]。

乳酸菌作为自然界中最常见的益生菌，被美国FDA 认证为GRAS（Generally Recognized As Safe） 安全级生物制剂[4]。乳酸菌产生的有机酸、细菌素和过氧化氢等抑菌物质，可通过抑制病原菌和腐败菌的生长，延缓食品腐败，延长食品保鲜期。张金磊等人[5]总结出乳酸菌发酵液可用于减少食品原始带菌量，抑制食品中微生物生长，可在食品生产加工过程中作为化学物质的替代品或与化学物质相结合的方法使用，应用于食品的贮藏保鲜，既能起到抑菌作用，又能保持食品品质。

壳聚糖是一种天然高分子化合物，具有无毒、安全、易成膜、抗菌等特性，因具有良好的成膜性，是制造可食性包装材料的原料，在果蔬的贮藏保鲜中已得到广泛应用[6]。经研究发现，相较于使用单一涂膜剂，复合涂膜剂效果更加显著。例如，Guimarães A 等人[7]指出将乳酸菌的活微生物细胞与可食用涂层和薄膜结合可影响一些物理特性，如屏障和机械。还可以将抗菌物质与食品结合，以保持适当的细胞浓度，能够表现出良好的抗菌效果。

因此，选用具有抑菌性的戊糖乳杆菌（Lactobacillus pentosus86） 的发酵液（CFS），采用壳聚糖复合处理库尔勒香梨，检测香梨腐烂率、失水率、可溶性固形物、硬度、可滴定酸和果皮叶绿素含量等品质指标，以期获得有效保持库尔勒香梨贮藏后期和货架期品质的新方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 原料

库尔勒香梨，采自阿拉尔周边果园，要求颜色均匀，表面光洁无损伤、无病虫害。采后置于保鲜库（4 ℃） 中，贮藏60 d 后，进行保鲜处理，在常温下贮藏，测定其相关指标。

1.1.2 菌种

乳酸菌（Lactobacillus pentosus86），为课题组从新疆特色乳制品中分离出的一株具有抑真菌效用的戊糖乳杆菌。

1.1.3 试验试剂

MRS 肉汤，北京奥博星生物技术有限责任公司提供；水溶性壳聚糖，北京博奥拓达科技有限公司提供；酚酞、2,6 - 二氯酚靛酚，青岛捷世康生物科技有限公司提供；抗坏血酸，天津运盛化学有限公司提供；草酸，天津市风船化学试剂有限公司提供；氯化钡、乙醇（95%），天津市致远化学试剂有限公司提供。

1.1.4 仪器设备

LE203/O2 型电子天平梅特勒- 托利多仪器有限公司产品；TMS-PRO 型质构仪，北京盈盛恒泰科技有限责任公司产品；HPX-9162MBE 型恒温培养箱、TGL-20B 型高速台式离心机，上海安亭科学仪器厂产品；NK-55T 型数显折光仪，河南绥净环保科技有限公司产品；J6 型紫外可见分光光度计，上海菁华科技仪器有限公司产品；PHS-3C 型精密pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司产品；SW-CJ-2FD 型超净工作台，上海博讯实业有限公司医疗设备厂产品。

1.2 试验方法

1.2.1 被膜剂质量分数的选择

采用壳聚糖作为被膜剂，分别配置成质量分数为1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%的壳聚糖溶液，将香梨在壳聚糖溶液中浸泡1 min，捞出后，在阴凉处自然干燥，通过观察其是否出现不挂壁、容易脱模、厚薄不均等情况，判断壳聚糖在香梨表面的成膜效果，以确定适合用来涂膜香梨的壳聚糖成膜质量分数。

1.2.2 乳酸菌发酵液（CFS） 的制备

将-20 ℃保存的菌株接种于MRS 液体培养基中，于37 ℃培养下活化12～24 h，传代培养2 次后，以2.0%的接种量接种于MRS 液体培养基，置于37 ℃摇床（120 r/min，37 ℃） 培养48 h。将发酵液以转速8 000 r/min 离心5 min，弃沉淀，上清液用0.45 μm 滤头过滤除菌，得无细胞上清液（Cell free supernatants，CFS），4 ℃冰箱中保存备用。

1.2.3 复合剂的制备

将制备好的CFS 加入2%壳聚糖溶液中，使CFS质量分数为10%，20%，30%，设置不添加CFS 的2%壳聚糖溶液作为对照，搅拌均匀备用。

1.2.4 香梨的涂膜与贮藏

挑选成熟度中等、硬度、大小均一的香梨为试验材料，将香梨随机分成4 组；对照组（CK） 为不添加CFS 的壳聚糖、10%CFS + 壳聚糖溶液、20%CFS+壳聚糖溶液和30%CFS+壳聚糖溶液。浸泡时间为1 min，捞出，于阴凉处自然晾干，常温下贮藏，测定相关指标。

1.2.5 品质及生理指标检测方法

（1） 腐烂率的测定。

香梨果实出现组织凹陷、软腐、生长灰霉菌时，即为腐烂果。

（2） 失水率的测定。采用称重法测定不同处理组的失水率。

（3） 可溶性固形物含量的测定。使用数显折光仪NK-55T 测定[8]。

（4） 硬度的测定。使用质构仪TMS-PRO，选择参数为力量感应量程为500 N，探头P/50，形变百分量为20%，检测速度为60 mm/min。

（5） 维C 含量的测定。采用2,6 - 二氯酚靛酚滴定法[8]测定香梨中维C 含量。

（6） 可滴定酸的测定。采用氢氧化钠溶液滴定法[8]测定香梨中的可滴定酸含量。

（7） 果皮叶绿素含量测定。采用分光光度计法[8]测定香梨中的叶绿素含量。

2 结果与分析

2.1 壳聚糖成膜质量分数的确定

因纯CFS 涂膜处理出现不挂壁、成膜性差等现象，无法体现CFS 对香梨的保鲜作用，因此采用壳聚糖复合的方式探索CFS 对香梨贮藏品质的影响。

选用不同质量分数壳聚糖处理，晾干成膜24 h后观察；其中，1.0%和1.5%壳聚糖成膜过薄、成膜性差、薄厚不均匀；2.5%和3%壳聚糖溶液成膜厚度不够均匀，流动性差；而2.0%的壳聚糖涂膜其流动性和成膜性均优于其他质量分数壳聚糖；因此应选择2%的壳聚糖为涂膜液。

2.2 复合涂膜处理对香梨腐烂率的影响

腐烂病是香梨的主要病害，香梨腐烂最直接的发病原因是抗病能力减弱，自我修复能力下降，产生大量病原菌。

复合涂膜处理对香梨贮藏期间腐烂率的影响见图1。

图1 复合涂膜处理对香梨贮藏期间腐烂率的影响

由图1 可知，贮藏第4 天时，所有组都没有出现腐烂的情况；贮藏到第8 天，CK 组出现腐烂，而30%CFS 处理组腐烂率为0；贮藏至第20 天时，CK组腐烂率上升幅度较大，从18.75%上升至25%，而此时处理组均未达20%；贮藏第32 天时，相较于各处理组的腐烂率，CK 组的腐烂率高达44.4%，说明CFS 的添加处理能够延缓香梨腐烂，CFS+壳聚糖处理能够延长香梨货架期。

2.3 复合涂膜处理对香梨失水率的影响

失水率，也称失重率。在香梨贮藏过程中，随着贮藏时间的延长，香梨会不断失水，造成果梗和果皮的皱缩，致使香梨质量越来越轻，失水率呈上升趋势。

复合涂膜处理对香梨贮藏期间失水率的影响见图2。

由图2 可知，各组的失水率都呈现上升趋势，贮藏32 d 时CK 组的失水率达到5.11%，而10%CFS 处理组失水率为4.54%，20%CFS 处理组失水率为3.66%和30%CFS 处理组失水率为2.97%，结果均低于CK组，说明复合处理能有效的减少香梨水分的流失，能使香梨在常温下较长时间保持新鲜状态，延缓香梨衰老，从而有效保持香梨的营养价值和食用价值。

图2 复合涂膜处理对香梨贮藏期间失水率的影响

2.4 复合涂膜处理对香梨可溶性固形物含量的影响

可溶性固形物是衡量果实优良品质的重要指标之一。

复合涂膜处理对香梨贮藏期间可溶性固形物含量的影响见图3。

图3 复合涂膜处理对香梨贮藏期间可溶性固形物含量的影响

由图3 可知，所有组分都存在先上升后下降趋势，上升的原因可能是由于涂膜层对香梨果皮的保护作用一定程度上抑制了香梨的呼吸作用，减少了可溶性固形物的消耗，同时在此过程中香梨的部分淀粉逐渐转化为了可溶性糖，致使其形成上升趋势；但从第10 天开始所有组都出现逐渐下降的趋势，下降的原因是果实的呼吸作用消耗了可溶性固形物的含量。到35 d 时，CK 组可溶性固形物消耗量低至8.79%，而处理组在9.5%以上，其中30%CFS 处理组为10.15%，说明30%CFS +壳聚糖复合处理对香梨有良好的延缓可溶性固形物含量消耗的效果。

2.5 复合涂膜处理对香梨硬度的影响

香梨采后随着贮藏时间的延长，香梨的硬度也会逐渐下降。

复合涂膜处理对香梨贮藏期间硬度的影响见图4。

图4 复合涂膜处理对香梨贮藏期间硬度的影响

由图4 可知，对照组和3 个处理组均呈下降趋势。CK 组从第15 天开始下降趋势明显，前期CK 组处于平稳下降原因可能是壳聚糖本身带有的保鲜效果和涂膜层的高阻隔性，抑制了水分的散失；而处理组硬度下降的幅度一直处于平稳下降状态。到贮藏期35 d 时，CK 组的硬度降至10.28 N，30%CFS处理组的硬度降至16.87 N。说明浓度越高的CFS 结合壳聚糖处理香梨抑制软化效果越明显。

2.6 复合涂膜处理对香梨维C 含量的影响

维C 是果蔬营养品质和贮藏品质的重要指标，但随着贮藏期的延长，果蔬的维C 也会随之下降。

复合涂膜处理对香梨贮藏期间维C 含量的影响见图5。

图5 复合涂膜处理对香梨贮藏期间维C 含量的影响

由图5 可知，4 个组的维C 含量都在不同程度的下降；在贮藏35 d 时，CK 组的维C含量已经下降至2.99 mg/100 g，而3 个处理组的香梨的维C含量3.4 mg/100 g 以上，说明CFS +壳聚糖复合处理能影响香梨的呼吸强度，其中效果最佳的是30%CFS处理组3.99 mg/100 g。这表明，在一定贮藏期间，适宜浓度的CFS 复合处理能在一定程度上降低维C的消耗。

2.7 复合涂膜处理对香梨可滴定酸的影响

可滴定酸是决定香梨风味的指标之一。

复合涂膜处理对香梨贮藏期间可滴定酸含量的影响见图6。

图6 复合涂膜处理对香梨贮藏期间可滴定酸含量的影响

由图6 可知，在贮藏过程中，经过不同处理的香梨的可滴定酸含量变化总体上呈现出下降的趋势。但相比CK 组，各处理组下降的速度较为缓慢。贮藏期到达35 d 时，CK 组的可滴定酸含量至0.1%，而30%CFS 处理组的可滴定酸含量为0.21%，是CK 组的2 倍，且30%CFS 处理组始终比其余2 个处理组高。综上可知，30%CFS+壳聚糖复合处理效果更明显，能更有效地延缓香梨可滴定酸含量的消耗，即保护香梨的风味。

2.8 复合涂膜处理对香梨果皮叶绿素的影响

叶绿素是绿色果蔬中最重要的色素之一，其含量也标志着果蔬的成熟度和衰老程度。在贮藏期间，叶绿素的含量随着时间的延长也会呈降低趋势。

复合涂膜处理对香梨贮藏期间叶绿素含量的影响见图7。

图7 复合涂膜处理对香梨贮藏期间叶绿素含量的影响

由图7 可知，CK 组从第15 天后下降趋势明显，而处理组均处于平稳下降趋势。贮藏35 d 后，CK 组的果皮叶绿素含量降至0.078 mg/g，而各处理组叶绿素含量均在0.10 mg/g 以上，其中30%CFS 处理组叶绿素含量降至0.133 mg/g。综上所述，CFS +壳聚糖复合处理能有益于抑制叶绿素含量降低，并且适宜的浓度能更有效保持叶绿素含量。

3 结论

常温贮藏条件下，乳酸菌发酵液- 壳聚糖复合处理能有效缩短香梨品质裂变的时间，降低腐烂率和失重率，能更好地保持住叶绿素和维C 含量，有效维持香梨的硬度、可滴定酸及可溶性固形物含量，延长其贮藏货架期。试验表明，采用乳酸菌发酵液-壳聚糖复合处理库尔勒香梨，在一定程度上解决了香梨采后品质劣变快、易腐烂等问题，在果蔬保鲜方面有较好的应用前景。