壳聚糖-植酸复合涂膜对兰考蜜瓜保鲜效果的影响

◎ 万 冰，王江洁，庞阿倩，姚 冬，曾 毅

（1.兰考三农职业学院现代农业系，河南 兰考 475300；2.兰考三农职业学院信息工程系，河南 兰考 475300）

哈密瓜，属葫芦科（Cucur-bitaceae）黄瓜属（Cucumis）植物，以口感独特、营养丰富、质地优良等深受各地消费者的青睐。哈密瓜收获期处于夏季，加上采后贮藏条件不佳，很容易腐败变质，不仅导致品质降低，还会造成重大经济损失[1]。因此，急需开发高效的哈密瓜保鲜技术，提高相关产业的经济价值。

壳聚糖作为甲壳素脱乙酰化的天然产物，成膜性强，可生物降解，能延缓果蔬的成熟过程[2]。易静等[3]采用壳聚糖和茶多酚对草莓进行复合涂膜，保鲜效果较好；GIANFRANCO等[4]采用壳聚糖和乙醇复合处理对采后葡萄进行保鲜，发现葡萄在贮藏期间失重率、腐烂率均有所降低；LIU等[5]研究了抗坏血酸和壳聚糖复合处理对李子的保鲜效果，发现李子中各抗氧化酶可以保持较高活性，抗坏血酸和壳聚糖复合处理可以明显延缓果实衰老。植酸，化学名为环己醇六磷酸酯，是一种从天然植物中提取的安全、多功能的食品添加剂，可以抑制褐变、氧化反应，从而对食品进行保鲜[6]。王陆玲[7]研究报道植酸与增效剂复合能够延缓果实中抗坏血酸的降解，保持可溶性固形物含量。陈超等[8]研究表明，采用壳聚糖-植酸对黄岩蜜橘复合涂膜时，表面形成的膜可有效控制水分流失，使果实品质得到有效改善。于有伟等[9]研究表明，壳聚糖-植酸复合涂膜鲜切莲藕能够降低丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量，延缓褐变，同时保持较高的维生素C水平。

目前在哈密瓜保鲜方面的研究对象多为新疆和河套等地的哈密瓜品种，而对具有地方特色的兰考蜜瓜则研究较少。同时，在哈密瓜保鲜技术上多采用的是物理、化学方法，而在生物保鲜技术方面报道较少，尤其是使用壳聚糖-植酸复合涂膜对采后哈密瓜进行保鲜还未见报道。因此，本文采用壳聚糖、植酸和壳聚糖-植酸复合涂膜处理兰考蜜瓜，研究其贮藏期内硬度、可溶性固形物、抗坏血酸含量、丙二醛含量以及多酚氧化酶（Polyphenol Oxidase，PPO）、过氧化物酶（Peroxidase，POD）、超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）活性变化，探究壳聚糖-植酸复合涂膜的保鲜价值，为兰考蜜瓜选择高效的保鲜技术和综合效果评定提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试哈密瓜品种“玉兰香”采自河南省兰考县杜寨村蜜瓜产业园。选择大小、成熟度基本一致，无机械损伤，无病虫害的果实，将果实单独套网状袋后放入标准纸箱（4个/箱）中，当天运回实验室散去田间热后置于6～8 ℃冷库中贮藏待用。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

清洗蜜瓜表面，晾干后分为4组，每组54个瓜，分别在蒸馏水、2%壳聚糖溶液、1%植酸溶液和2%壳聚糖+1%植酸溶液中浸泡10 min，取出室温沥干后贮藏于6～8 ℃冷库内。在贮藏后第0 d、6 d、12 d、18 d、24 d、30 d进行相关生理指标的测定，每个处理取3个瓜，3次重复，共216个哈密瓜。

1.2.2 指标测定

（1）硬度、可溶性固形物和抗坏血酸含量的测定。将瓜沿着赤道部位切开，在切面上任选中心轴对称的6点，用数显式果实硬度计测定距果皮下0.5 cm处的硬度，取平均值为果实硬度，以kg·cm-2表示；可溶性固形物含量采用VR-113 brix/ATC型手持折光仪进行测定；抗坏血酸含量采用2,6-二氯酚靛酚滴定法测定[10]。

式中：X为抗坏血酸含量，mg/100 g鲜重；V为滴定消耗的2,6-二氯靛酚的体积，mL；V0为空白消耗的2,6-二氯靛酚的体积，mL；T为2,6-二氯靛酚的滴定度，mg·mL-1；W为样品质量，g；F为试液的稀释倍数。

（2）丙二醛（MDA）含量及多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定。MDA含量测定按照GAO等[11]的方法。

式中：Y为MDA含量，μmol·g-1；D为吸光度值；V为提取液体积，mL；W为样品鲜重，g。

PPO活性的测定参照MAHDAVIAN等[12]的方法稍作修改，酶活单位（U）以每克组织每分钟内吸光度变化0.01表示；POD活性的测定参照MAHDAVIAN等[12]的方法，酶活单位（U）以每克组织每分钟内吸光度变化0.01表示；SOD活性的测定按照YINGSANGA等[13]的方法，酶活单位（U）以每克样品每分钟光化还原抑制50%氮蓝四唑表示。

1.3 数据处理

使用Excel 2010软件处理数据，使用SPSS 19.0软件进行方差分析，p＜0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同涂膜处理对兰考蜜瓜贮藏期间硬度的影响

由图1可知，兰考蜜瓜的硬度在贮藏期间逐渐下降。其中，壳聚糖-植酸复合处理的硬度下降最为缓慢，对照组的硬度下降最快。贮藏至30 d时，对照组的硬度为4.41 kg·cm-2，单独壳聚糖涂膜、单独植酸涂膜和复合涂膜的硬度分别为6.67 kg·cm-2、6.78 kg·cm-2和8.16 kg·cm-2，复合涂膜处理比单独壳聚糖涂膜、单独植酸涂膜和对照组的硬度分别提高了22.3%、20.3%、85.0%（p＜0.05）。试验结果表明壳聚糖涂膜、植酸涂膜、壳聚糖-植酸复合涂膜处理能有效保持兰考蜜瓜的硬度，其中壳聚糖-植酸复合涂膜效果最好。

图1 不同涂膜处理对兰考蜜瓜硬度的影响图

2.2 不同涂膜处理对兰考蜜瓜贮藏期间可溶性固形物含量的影响

由图2可知，兰考蜜瓜的可溶性固形物含量在贮藏期间呈先上升后下降的趋势，采后果实生理活动在不停地进行，营养物质也在不断地发生变化。对照组的可溶性固形物含量在第6天达到峰值（13.94%），壳聚糖涂膜、植酸涂膜和壳聚糖-植酸复合涂膜分别在第12天达到峰值，分别为13.73%、13.51%、14.32%。贮藏至24～30 d，壳聚糖、植酸和壳聚糖-植酸复合涂膜的可溶性固形物含量均显著高于对照组（p＜0.05）。试验结果表明涂膜处理均可延缓采后蜜瓜果实可溶性固形物含量的下降，保持兰考蜜瓜的品质，提高果实耐藏性。

图2 不同涂膜处理对兰考蜜瓜可溶性固形物含量的影响图

2.3 不同涂膜处理对兰考蜜瓜贮藏期间抗坏血酸含量的影响

由图3可知，兰考蜜瓜的抗坏血酸含量随着贮藏时间的延长呈现逐渐下降的趋势。贮藏12～18 d，壳聚糖涂膜、植酸涂膜和壳聚糖-植酸复合涂膜处理抗坏血酸含量显著高于对照组（p＜0.05）；24～30 d时，复合涂膜处理组显著高于单独涂膜（p＜0.05），两种单独涂膜无显著差异（p＞0.05）。试验结果表明在延缓兰考蜜瓜抗坏血酸含量下降方面单独涂膜差异不大，复合涂膜效果优于单独涂膜，有助于保持果实的新鲜度。

图3 不同涂膜处理对兰考蜜瓜抗坏血酸含量的影响图

2.4 不同涂膜处理对兰考蜜瓜贮藏期间MDA含量的影响

果蔬采后在贮藏时易发生膜脂过氧化，MDA作为膜脂过氧化产物，其含量通常用来表示细胞膜受损程度。由图4可知，兰考蜜瓜的MDA含量在30 d贮藏期内呈现逐渐上升的趋势，且上升速率有所加快，表明兰考蜜瓜在贮藏期间存在膜脂过氧化作用，且该进程逐渐增强。贮藏18～30 d，壳聚糖-植酸复合涂膜处理MDA含量显著低于单独涂膜（p＜0.05），且显著低于对照组（p＜0.05）。试验结果表明壳聚糖和植酸涂膜对MDA含量的升高有延缓作用，有助于保护细胞膜的完整性，其中壳聚糖-植酸复合涂膜效果最优。

图4 不同涂膜处理对兰考蜜瓜MDA含量的影响图

2.5 不同涂膜处理对兰考蜜瓜贮藏期间PPO活性的影响

PPO作为果蔬采后贮藏过程中重要的氧化酶，通过催化酚类物质进行氧化作用，可间接反映细胞受损程度。由图5可知，各处理组PPO活性呈现先上升后下降的趋势，可能是随着贮藏时间的延长，机体生理代谢旺盛，酶活性逐渐增强，后期随着组织的衰老，酶活性不断下降。贮藏中后期（6～30 d），对照组兰考蜜瓜PPO活性均显著高于涂膜处理组（p＜0.05）；24～30 d，单独涂膜显著高于复合涂膜处理（p＜0.05）。试验结果表明涂膜处理可以抑制PPO活性的增强，减轻细胞受损，且壳聚糖-植酸复合涂膜比单独涂膜效果好，单独涂膜之间差异不明显。

图5 不同涂膜处理对兰考蜜瓜PPO活性的影响图

2.6 不同涂膜处理对兰考蜜瓜贮藏期间POD活性的影响

POD是植物组织体内清除自由基系统的关键酶类，与果实衰老进程密切相关。由图6可知，兰考蜜瓜POD活性在贮藏期间呈先上升后下降的趋势，各处理组均在第18天达到峰值，其原因可能是贮藏前期机体自由基代谢活动旺盛，酶活性升高，后期机体衰老导致酶活性降低。在贮藏期间，复合涂膜处理POD活性一直保持在较高水平，贮藏至30 d时，复合涂膜处理POD活性显著高于单独涂膜（p＜0.05），而单独涂膜处理组之间无显著差异（p＞0.05），但显著高于对照组（p＜0.05）。试验结果表明涂膜处理可以有效保持POD活性，延缓组织衰老，壳聚糖-植酸复合涂膜效果最优。

图6 不同涂膜处理对兰考蜜瓜POD活性的影响图

2.7 不同涂膜处理对兰考蜜瓜贮藏期间SOD活性的影响

SOD是活性氧代谢系统中的关键保护酶，与POD协同作用清除机体内多余的活性氧，维持机体动态平衡。由图7可知，各处理组兰考蜜瓜SOD活性在贮藏0～6 d缓慢下降，6～18 d逐渐上升，贮藏后期不断下降。SOD活性上升的原因可能是兰考蜜瓜受到环境胁迫，机体产生了调节代谢保护性反应，而贮藏后期细胞修复能力下降，致使SOD活性下降。贮藏中后期（18～30 d），复合涂膜处理SOD活性显著高于单独涂膜（p＜0.05），对照组活性最低。试验结果表明涂膜处理能够较好地保持SOD活性，减少机体受损程度，提高果实抗性。其中，壳聚糖-植酸复合涂膜效果优于单独涂膜。

图7 不同涂膜处理对兰考蜜瓜SOD活性的影响图

3 结论与讨论

兰考蜜瓜在采后贮运期间，受到外界环境因素如光照、温度和微生物等的影响，极易腐烂变质，导致营养价值下降，加快膜脂过氧化速度和机体衰老速度。随着贮藏时间的延长，兰考蜜瓜营养物质不断流失，具体表现为硬度下降、可溶性固形物含量先上升后下降、抗坏血酸含量下降、营养成分分解。而兰考蜜瓜PPO、POD和SOD抗氧化酶类活性呈先上升后下降的趋势，其原因可能是机体在贮藏前期自由基代谢旺盛，在底物的刺激下酶活性逐渐增强，而后期进入衰老进程，生理代谢降低，活性氧累积较多，造成酶活性不断下降。壳聚糖和植酸涂膜可以较好地维持兰考蜜瓜贮藏期的品质，维持组织的POD、SOD活性，抑制PPO活性的增强，减弱MDA对果实组织的伤害。壳聚糖和植酸涂膜在兰考蜜瓜表面形成的半透性膜使果实表面结构致密，可以抵抗外界不良环境和微生物入侵，维持果实营养，该结果与CHIEN等[14]的研究结论相似。

2%的壳聚糖和1%的植酸复合涂膜能够保持兰考蜜瓜贮藏期的硬度、可溶性固形物含量和抗坏血酸含量，维持POD和SOD活性，抑制PPO活性的增强，维持口感，还能减少机体MDA含量的积累，减轻细胞受损程度，其效果优于2%壳聚糖和1%植酸单独涂膜处理。在本研究的基础之上，还可进一步探索兰考蜜瓜活性氧代谢机制并进行分子水平方面的研究，以探明其内在机理，更好地为兰考蜜瓜保鲜技术提供理论参考。