超高压结合壳聚糖涂膜处理对鲜切胡萝卜丝品质的影响

陈燕，毕秀芳*，代雨杉，黄瑞，2，车振明

（1.西华大学食品与生物工程学院，四川成都 610039；2.宜宾西华大学研究院，四川宜宾 644000）

鲜切果蔬是一种保持果蔬原有特殊风味和品质的生鲜食品[1]。近年来，我国鲜切果蔬发展迅速，自然、新鲜、便利、环保、健康等特点使鲜切胡萝卜广受消费者的喜爱。然而，由于切分处理破坏了胡萝卜的组织结构，导致鲜切胡萝卜表面变白、微生物繁殖加快、质地软化、VC和类胡萝卜素等营养物质流失，从而降低鲜切胡萝卜品质和商业价值[2-3]。

目前，为了提高鲜切胡萝卜的保鲜效果、延长其货架期，主要采用热处理、辐照和涂膜等加工技术。热处理可有效降低鲜切胡萝卜的呼吸强度、抑制微生物生长和繁殖，但会破坏其细胞膜结构。60Coγ 射线辐照抑菌效果显著，但是不能有效改善鲜切胡萝卜的白变现象，电子束辐照处理会导致鲜切胡萝卜的VC含量降低[4]。超高压技术（high pressure processing，HPP）是一种非热加工技术，其产生的静水压力通过破坏细菌的细胞膜、细胞壁达到杀菌和延长食品货架期的目的，并且对食品的感官品质和营养价值影响较小[5-6]。鲜切甜椒经500 MPa HPP 处理后菌落总数降到检测限以下[7]。HPP 处理对鲜切胡萝卜的颜色未产生显著影响[8]，但是其硬度显著降低。壳聚糖（chitosan，CTS）是甲壳素脱乙酰基后的产物，已普遍用于果蔬涂膜保鲜[9]。复合CTS 涂膜处理可显著抑制鲜切胡萝卜的细菌、霉菌和酵母菌的生长[10]。目前，HPP 处理对鲜切胡萝卜贮藏期品质影响的研究较少。此外，经HPP 处理后，鲜切胡萝卜的失水率较高，而CTS 具有一定的保水性[11]。因此，本文拟通过CTS+HPP 处理研究其对鲜切胡萝卜贮藏期品质的影响，以探讨CTS+HPP 处理在鲜切胡萝卜保鲜方面的可行性，以期为后续鲜切果蔬相关研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

胡萝卜：市售，新鲜、大小均匀、成熟度适中、无病虫害、无机械损伤；壳聚糖（脱乙酰度≥90%）：济南海得贝海洋生物工程有限公司；类胡萝卜素：上海源叶生物科技有限公司；氢氧化钠：天津市大陆化学试剂厂；酚酞、丙酮：成都市科隆化学品有限公司；乙酸：天津市光复科技发展有限公司；氯化钙、吐温80：天津市科密欧化学试剂有限公司；氯化钡、草酸、硫酸钠：天津市津东天正精细化学试剂厂；正己烷：天津市永大化学试剂有限公司。以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

HPP600-5L 超高压机械：四川力能超高压设备有限公司；BSA224S-CW 万分之一天平：赛多利斯公司；TW-BZJ-2-4 真空包装机：上海沃迪智能装备股份有限公司；SW-CJ-2F 双人双面净化工作台：苏州安泰空气技术有限公司；XR 53648 数显恒温水浴锅：金坛区西域新瑞仪器厂；TA-XT PLU3 质构仪：英国Stable Micro Syste 公司；GI54DWS 全自动高压灭菌锅：致微（厦门）仪器有限公司；UV2800PC 双光束紫外可见分光光度计：上海舜宇恒平科学仪器有限公司；PLA-102 糖度计：杭州齐威仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 壳聚糖涂膜液的制备

取10.0 g 壳聚糖溶于900 mL 体积分数为1% 的乙酸溶液中，加入1 mL 吐温80，用体积分数为1%的乙酸溶液定容到1 000 mL，在70 ℃下加热搅拌5 min，冷却后用粗棉布过滤，得质量分数为1% 的壳聚糖溶液[12]。

1.3.2 样品处理

选取新鲜胡萝卜，清洗、去皮。用切丝器将胡萝卜切成胡萝卜丝（7.0 cm×0.3 cm×0.3 cm）。将胡萝卜丝随机分为4 组，对照组（CK）：用蒸馏水浸泡2 min，捞出沥干，真空包装；1%壳聚糖组（CTS）：在1%壳聚糖溶液中浸泡2 min，捞出沥干，真空包装；100 MPa 超高压组（HPP）：用蒸馏水浸泡2 min，捞出沥干，真空包装后经100 MPa 超高压处理5 min；1%壳聚糖+100 MPa超高压组（CTS+HPP）：在1% 壳聚糖溶液中浸泡2 min，捞出沥干，真空包装后经100 MPa 超高压处理5 min。将每组样品在（4±1）℃下保存，存放过程中分别于0、3、6、9、12 d 时取样分析。

1.3.3 测定指标及方法

1.3.3.1 菌落总数测定

菌落总数参考GB 4789.2—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验菌落总数测定》中的方法进行测定。

1.3.3.2 呼吸强度测定

采用静置法[13]测定，培养皿中加入质量浓度为0.4 mol/L 的氢氧化钠溶液20 mL，将其放入玻璃干燥器底部，在挡板上放100 g 的胡萝卜丝，盖好干燥器，在室温下静置1 h 后，取出培养皿，将碱液移入锥形瓶中，加入5 mL 饱和氯化钡溶液和2 滴酚酞，用质量浓度0.1 mol/L 草酸溶液滴定至终点。同时按上述方法进行空白试验。呼吸强度的计算公式如下。

式中：Q为呼吸强度，mg/（kg·h）；C为草酸浓度，mol/L；V1为空白滴定消耗草酸体积，mL；V2为样品滴定消耗草酸体积，mL；M为样品质量，g；T为静置时间，h。

1.3.3.3 失重率测定

失重率[14]计算公式如下。

式中：L为失重率，%；W1为样品贮藏前的质量，g；W2为样品贮藏后的质量，g。

1.3.3.4 可溶性固形物测定

可溶性固形物含量使用糖度计进行测定。

1.3.3.5 硬度测定

采用质构仪平行测试5 次，取平均值。测试模式为全质构分析模式；探头为P/36 R；测前、测试、测后速度均为1.00 mm/s；两次测定中间停顿5 s；压缩变形量为50%；触发力为0.1 N。

1.3.3.6 类胡萝卜素含量测定

取1 g 胡萝卜丝，加入3 mL 正己烷-丙酮（7∶3，体积比）提取液重复研磨3 次，然后使用5 g/100 mL 硫酸钠溶液（10～20 mL）清洗两次，收集有机相，用正己烷定容到10 mL，于450 nm 处测定吸光度。配制质量浓度梯度为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 μg/mL 的β-胡萝卜素正己烷溶液，以β-胡萝卜素正己烷溶液质量浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，获得回归方程Y=0.241 9X+0.003 7（R2=0.999 6）。类胡萝卜素含量单位为mg/100 g[15]。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 统计，Origin 2021 软件处理并作图，结果以平均值±标准差表示。所有试验重复3 次，用SPSS 26 软件进行差异显著性分析，P＜0.05 表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 不同处理对鲜切胡萝卜丝菌落总数的影响

不同处理对鲜切胡萝卜丝菌落总数的影响见图1。

图1 不同处理对鲜切胡萝卜丝菌落总数的影响Fig.1 Effects of different treatments on the total colony count of fresh-shredded carrot

由图1 可知，贮藏第0 天时，CK 组的菌落总数为3.2 lg（CFU/mL），经CTS、HPP 和CTS+HPP 处理后分别下降了40.9%、2.8%和46.9%。贮藏时间为0～9 d 时，各组鲜切胡萝卜丝的菌落总数呈显著上升的趋势（P＜0.05）。当鲜切胡萝卜丝贮藏9 d 时，和CK 组相比，CTS、HPP 和CTS+HPP 处理组的菌落总数分别减少了31.0%、2.7%和50.1%。当鲜切胡萝卜丝贮藏12 d 时，CK 组和HPP 组的鲜切胡萝卜丝已腐败、产生异味。结果说明CTS+HPP 处理能显著降低鲜切胡萝卜丝的微生物且更有效地控制微生物在贮藏期内的生长。这是由于HPP 处理鲜切果蔬，可通过破坏微生物的细胞膜和蛋白质的结构，从而杀死微生物[16]。郭淼等[17]研究发现，鲜切冬瓜经400 MPa HPP 处理后的菌落总数显著低于对照组（P＜0.05）。同时，CTS 是一种抑菌物质，CTS 涂膜在胡萝卜表面形成一层保护膜，可减少微生物侵入[18]。

2.2 不同处理对鲜切胡萝卜丝呼吸强度的影响

不同处理对鲜切胡萝卜丝呼吸强度的影响见图2。

图2 不同处理对鲜切胡萝卜丝呼吸强度影响Fig.2 Effects of different treatments on the respiratory intensity of fresh-shredded carrot

由图2 可知，贮藏第0 天时，和CK 组相比，经CTS、HPP、CTS+HPP 处理后，鲜切胡萝卜丝的呼吸强度显著降低，分别降低了23.8%、11.2% 和13.0%。在贮藏时间为0～9 d 时，鲜切胡萝卜丝的呼吸强度呈下降趋势。当鲜切胡萝卜丝贮藏9 d 时，CTS 处理组的呼吸强度最低，比CK 组低28.7%。结果表明，处理组均能抑制鲜切胡萝卜的呼吸强度，其中，CTS+HPP 处理较HPP 处理效果好。顾仁勇等[19]发现超高压处理能破坏与呼吸相关的酶类，导致贮藏期间板栗呼吸强度降低。刘容等[20]的研究也有类似发现，短波紫外线照射结合涂膜处理，可协同抑制呼吸作用，有效推迟了呼吸高峰的出现，延缓了鲜切淮山的衰老。

2.3 不同处理对鲜切胡萝卜丝失重率的影响

不同处理对鲜切胡萝卜丝失重率的影响见图3。

图3 不同处理对鲜切胡萝卜丝失重率的影响Fig.3 Effects of different treatments on the weight loss rate of fresh-shredded carrot

由图3 可知，贮藏第0 天时，和CK 组相比，CTS 组和HPP 组的鲜切胡萝卜丝的失重率差异不显著（P＞0.05），而经CTS+HPP 处理后的失重率显著增加（P＜0.05）。当鲜切胡萝卜丝贮藏9 d 时，和CK 组相比，CTS 组的失重率减少了1.7%，而HPP 和CTS+HPP 处理组的失重率增加了73.5% 和50.4%，HPP 和CTS+HPP 处理组的失重率显著大于CK 和CTS 处理组（P＜0.05）。结果表明，经超高压处理后鲜切胡萝卜丝的失重率较高，而CTS 能较好地保持鲜切胡萝卜丝的水分。这可能是由于HPP 处理会在一定程度上破坏鲜切胡萝卜丝的组织结构，导致细胞通透性增加，促使细胞内水分和其他可溶性物质向细胞外流出[21]。而CTS处理可以使鲜切胡萝卜丝表面形成一层均匀、透明的保护膜，这层膜与果实表面的角质层类似，可以阻止果蔬水分散失[11]。Wu 等[22]研究也发现，CTS 处理可有效保持鲜切茄子的水分含量，在贮藏过程中起到更好的保水作用。

2.4 不同处理对鲜切胡萝卜丝可溶性固形物含量的影响

不同处理对鲜切胡萝卜丝可溶性固形物含量的影响见图4。

图4 不同处理对鲜切胡萝卜丝可溶性固形物含量的影响Fig.4 Effects of different treatments on the soluble solids in freshshredded carrot

由图4 可知，贮藏第0 天时，相比CK 组，经CTS、HPP 和CTS+HPP 处理后，鲜切胡萝卜丝的可溶性固形物含量显著增加（P＜0.05），分别增加了28.4%、16.2%、34.7%。贮藏时间为0～6 d 时，鲜切胡萝卜丝的可溶性固形物含量整体呈下降趋势。当鲜切胡萝卜丝贮藏9 d 时，CTS 处理组可溶性固形物含量高于HPP和CTS+HPP 处理组。这可能是因为在贮藏期间，HPP处理后的鲜切胡萝卜丝呼吸强度较高，需要消耗大量的营养物质，导致可溶性固形物含量减少。而CTS 处理抑制了鲜切胡萝卜丝呼吸及细菌作用，有效地维持了鲜切胡萝卜丝的可溶性固形物含量[23]。路志芳等[24]研究也发现CTS 处理可有效延缓鲜切黄瓜可溶性固形物含量的降低。

2.5 不同处理对鲜切胡萝卜丝硬度的影响

不同处理对鲜切胡萝卜丝硬度的影响见图5。

图5 不同处理对鲜切胡萝卜丝硬度的影响Fig.5 Effects of different treatments on the hardness of freshshredded carrot

由图5 可知，贮藏第0 天时，和CK 组相比，经CTS、HPP 和CTS+HPP 处理后，鲜切胡萝卜的硬度显著降低（P＜0.05），分别降低了11.6%、14.4%和28.6%。这可能是由于CTS 溶液中含有的少量乙酸渗透到胡萝卜组织中，产生果胶酸盐水解细胞壁破裂和组织软化，从而导致质地软化[25]。而HPP 处理使组织细胞的细胞壁变薄，细胞间层结构消失，细胞发生变形，从而显著降低了鲜切胡萝卜丝的硬度[8，26]。

在贮藏前期，鲜切胡萝卜丝的硬度呈下降趋势，但是在贮藏期第9 天，鲜切胡萝卜丝的硬度有所增加，可能跟细胞内木质素的产生有关[27]。在贮藏后期，CTS处理组硬度高于HPP 和CTS+HPP 处理组，表明CTS处理可以更好地保持鲜切胡萝卜丝的硬度。这可能是由于胡萝卜丝经CTS 处理后，其蒸腾作用、呼吸作用及微生物的浸染都受到了明显的抑制，酶的活性也得到了调节，从而减缓了质地软化，张丹丹等[28]也有相似发现，0.5%壳聚糖涂膜液处理可延缓鲜切南瓜的硬度下降。

2.6 不同处理对鲜切胡萝卜丝类胡萝卜素含量的影响

不同处理对鲜切胡萝卜丝类胡萝卜素含量的影响见图6。

图6 不同处理对鲜切胡萝卜丝类胡萝卜素含量的影响Fig.6 Effects of different treatments on carotenoids in freshshredded carrot

由图6 可知，贮藏第0 天时，和CK 组相比，经CTS、HPP 和CTS+HPP 处理后，鲜切胡萝卜丝的类胡萝卜素含量显著增加（P＜0.05），分别增加了80.9%、27.3%和49.5%。结果表明，CTS 和HPP 处理均能显著提高鲜切胡萝卜丝的类胡萝卜素含量。当鲜切胡萝卜丝贮藏9 d 时，和CK 组相比，CTS、HPP 和CTS+HPP 处理组的类胡萝卜素含量分别增加了186.5%、45.4% 和57.4%，CTS 处理组的类胡萝卜素含量显著高于其他处理组，说明CTS 处理对保持类胡萝卜素含量效果最好，这可能与CTS 处理降低鲜切胡萝卜素呼吸强度的作用有关[29]。

3 结论

100 MPa 处理可显著降低鲜切胡萝卜丝的呼吸强度，增加类胡萝卜素含量，延缓可溶性固形物含量和硬度下降，但对微生物的抑制作用较小；CTS 结合100 MPa超高压处理比单独超高压处理的保鲜效果更好，结合处理可以显著抑制微生物生长，延缓硬度、可溶性固形物和类胡萝卜素含量下降，但是其效果较CTS 处理差。CTS 处理具有一定抑菌效果，且对鲜切胡萝卜丝的品质影响最小，可以有效地延缓鲜切胡萝卜衰老进程，延长产品货架期。