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(1.渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧錦州 121013;2.生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心,遼寧錦州 121013;3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,北京 100081;4.浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院,浙江臨安 311300)

茄梨又叫做西洋梨,個(gè)頭較大、果肉白色、質(zhì)細(xì)脆,經(jīng)后熟,柔軟易溶于口、汁多、味酸甜、微香,為遼寧省特色水果之一[1-2]。但因茄梨易軟化,所以貯藏期較短,另外采摘和運(yùn)輸過(guò)程中的機(jī)械損傷會(huì)促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)繁殖,使茄梨發(fā)生腐爛變質(zhì),造成大量的經(jīng)濟(jì)損失[3-5]。目前,茄梨的貯藏保鮮方法主要有低溫、氣調(diào)和保鮮劑保鮮等[6]。研究表明,涂膜保鮮可以顯著延長(zhǎng)梨和蘋果的貯藏期,降低果實(shí)的腐敗率[7-9],但涂膜在茄梨上的應(yīng)用尚缺乏研究。

百里香酚(Thymol)又稱麝香草酚,是一種天然的抑菌劑,對(duì)細(xì)菌和真菌有較強(qiáng)的抑制作用,存在于百里香屬植物中,成本低,來(lái)源廣[10-11]。百里香酚對(duì)多種食品腐敗菌具有一定的抑制作用[12]。采用百里香酚熏蒸處理杏、李等果實(shí),不僅可降低果實(shí)的腐敗率,且無(wú)不良影響的產(chǎn)生[13]。研究表明,百里香酚抗菌包裝能顯著降低藍(lán)莓的腐敗率,改善藍(lán)莓的代謝能力[14]。

海藻酸鈉(Sodium Alginate)是一種天然多糖,安全性極高,具有良好的分散性、保濕性、抗菌性、成膜性和透氣性等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于食品保鮮[15-16]。研究表明,單一海藻酸鈉涂膜的抗菌性和保鮮效果不好[17]。因此,在海藻酸鈉涂膜中加入天然抗菌物質(zhì),將有望增強(qiáng)其抑菌性和保鮮效果。

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)茄梨果實(shí)進(jìn)行百里香酚/海藻酸鈉(Thymol/Sodium Alginate,Thy/SA)涂膜,以延緩其后熟進(jìn)程,保持其良好的品質(zhì)和較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,旨在為茄梨果實(shí)的采后品質(zhì)保持以延長(zhǎng)貨架期提供一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全有效方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

茄梨 采自遼寧省錦州市廉政文化景區(qū)果園,為大小均勻、無(wú)病蟲害及機(jī)械損傷的商業(yè)成熟期果實(shí),用紙殼箱運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室,預(yù)冷后待處理;百里香酚 食品級(jí),株洲森特生物科技有限公司;海藻酸鈉、氯化鈣 食品級(jí),鑫星生物科技有限公司;氫氧化鈉、醋酸鈉 分析純,天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司;草酸 分析純,天津市東麗區(qū)新中科技園區(qū);聚乙二醇6000 分析純,福晨(天津)化學(xué)試劑有限公司；甲醇、冰醋酸、TritionX-100、聚乙烯吡咯烷酮 均為分析純,天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所,三氯乙酸 分析純,阿拉丁試劑(上海)有限公司;DTT、硫代巴比妥酸、鄰苯二酚、抗壞血酸 均為分析純,生工生物工程(上海)股份有限公司。

GY-1型果實(shí)硬度計(jì) 浙江托普儀器有限公司;PAL-1數(shù)顯糖度計(jì) 上海圖新電子科技有限公司;JYL-Y915破壁機(jī) 九陽(yáng)股份有限公司;Legend Micro21R冷凍離心機(jī) 美國(guó)賽默飛世爾科技公司;HH-4A單列單控四孔水浴鍋 常州國(guó)宇儀器制造有限公司;KQ-500DE型數(shù)控超超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;UV-2550紫外可見分光光度計(jì) 日本島津公司;722N可見分光光度計(jì) 上海精密科學(xué)儀器有限公司;BCD-102D型冰箱 廣州萬(wàn)寶集團(tuán)冰箱有限公司;JA5003電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 膜液的制備 海藻酸鈉溶液(SA)的制備:稱取一定量的海藻酸鈉粉末,溶解,加入甘油(1%)作為增塑劑,加水溶解至濃度為2%(m/v),攪拌均勻,冷卻后,用超聲波清洗機(jī)超聲脫氣30 min,靜置24 h,備用。

百里香酚/海藻酸鈉溶液(Thy/SA)的制備:將上述的2%(m/v)SA溶液完全溶解后加入百里香酚(終濃度40 mg/L),攪拌均勻,經(jīng)超聲脫氣30 min,靜置后備用。

鈣交聯(lián)劑的制備:配置濃度為2%(m/v)的CaCl2作為交聯(lián)劑溶液。

1.2.2 茄梨果實(shí)處理 海藻酸鈉涂膜組(SA):將茄梨置于制備好的2%(m/v)SA溶液中,使溶液完全浸沒茄梨;浸泡1 min后,將茄梨取出瀝干表面水分;然后放置到交聯(lián)劑(2%氯化鈣溶液)中30 s,取出后置于室溫下晾干,最后于20 ℃下貯藏。百里香酚/海藻酸鈉(Thy/SA)涂膜組:將茄梨置于制備好的Thy/SA溶液中,具體涂膜方法參照SA涂膜組。空白對(duì)照組(CK)采用蒸餾水浸泡1 min,取出后置于室溫下晾干表面水分,20 ℃條件下貯藏至喪失食用品質(zhì)。果實(shí)的取樣時(shí)間為每3 d取一次樣。隨機(jī)挑選6個(gè)茄梨果實(shí),將削皮后的果實(shí)切成大小均一的塊狀,迅速于液氮中冷凍,混合均勻后置于-80 ℃冰箱冷凍保存,以待后續(xù)指標(biāo)測(cè)定。

1.2.3 測(cè)定方法

1.2.3.1 硬度測(cè)定 隨機(jī)選取3個(gè)果實(shí),在圍繞果實(shí)赤道部位,間隔等距離的三個(gè)位置,各削去一塊果皮(厚約1 mm),用GY-1型果實(shí)硬度計(jì)測(cè)定各個(gè)位置的果實(shí)硬度,探頭直徑為3 mm,單位為kg/cm2。

1.2.3.2 可溶性固形物(TSS)含量測(cè)定 使用JYL-Y915破壁機(jī)將茄梨榨汁后,用PAL-1數(shù)顯糖度計(jì)測(cè)定,讀取數(shù)字即為TSS含量。

1.2.3.3 可滴定酸(TA)含量測(cè)定 采用酸堿滴定法,參照曹建康等[18]的方法進(jìn)行測(cè)定。稱取10 g果實(shí)于研缽中磨碎,轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中,定容搖勻,靜置30 min后濾紙過(guò)濾進(jìn)行測(cè)定。TA含量以質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)表示。

1.2.3.4 總酚含量測(cè)定 參照曹建康等[18]的方法進(jìn)行測(cè)定,稱取2 g果實(shí)于遇冷的研缽中,加入1%的鹽酸甲醇溶液,冰浴研磨充分后,轉(zhuǎn)移至20 mL的刻度試管中,于4 ℃避光提取20 min后,收集濾液備用。以每克果蔬組織在280 nm處的吸光值表示總酚的含量,單位OD280/g。

1.2.3.5 抗壞血酸含量測(cè)定 采用2,6二氯靛酚滴定法[18],單位mg/100 g。稱取10 g果實(shí),加入20 g/mL的草酸,于冰浴條件下研磨充分,用100 mL容量瓶定容后,提取10 min,收集濾液備用。1 mL染料相當(dāng)于10.0 mg/mL抗壞血酸的質(zhì)量。

1.2.3.6 丙二醛(MDA)含量測(cè)定 采用硫代巴比妥酸法測(cè)定[18],結(jié)果以nmoL/g表示。稱取1 g果實(shí),加入5 mL 100 g/mL TCA(三氯乙酸)溶液,于4 ℃、10000×g離心20 min,取上層清液,加入2.0 mL 0.67% TBA(硫代巴比妥酸),混勻后,沸水浴20 min,冷卻后離心,取上層清液于450、532、600 nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光光度值。

1.2.3.7 多酚氧化酶(PPO)活性測(cè)定 參照曹建康等[18]的方法進(jìn)行測(cè)定,以每g果蔬樣品(鮮重)每min吸光度變化值增加1為一個(gè)過(guò)氧化物酶活性單位,單位ΔOD470/min·g。稱取5 g果實(shí),加入5 mL提取緩沖液(0.1 mol/L 乙酸-乙酸鈉緩沖溶液,pH=5.5,1 mmol/L PEG、4% PVP和TritionX-100),于冰浴條件研磨后,于4 ℃、12000×g離心30 min,收集上層清液為酶提取液,低溫保存用于測(cè)定其活性。

1.2.3.8 過(guò)氧化氫酶(CAT)活性測(cè)定 參照曹建康等[18]的方法進(jìn)行測(cè)定,以每克果蔬樣品(鮮重)每分鐘減吸光度變化值減少0.01為1個(gè)過(guò)氧化氫酶活性單位,單位0.01ΔOD240/min·g。酶提取液制備方法同1.2.3.7。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與作圖。采用SPSS軟件進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA),均值之間的顯著性差異采用Duncan’s分析,P<0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 百里香酚/海藻酸鈉(Thy/SA)涂膜處理對(duì)茄梨硬度的影響

硬度是評(píng)價(jià)果實(shí)貯藏品質(zhì)的一種重要指標(biāo),與果實(shí)的貨架期密切相關(guān)。由圖1可知,所有茄梨的硬度均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。未經(jīng)涂膜處理(CK)茄梨硬度下降較快,至9 d時(shí)其硬度為2.5 kg/cm2,此后果實(shí)硬度無(wú)法測(cè)量,且出現(xiàn)腐敗現(xiàn)象。貯藏3 d后CK組茄梨硬度均顯著小于涂膜處理組(P<0.05),且9 d后CK組果實(shí)軟化嚴(yán)重以致硬度無(wú)法測(cè)量。在6～9 d期間,百里香酚/海藻酸鈉(Thy/SA)處理組茄梨的硬度顯著大于SA處理組(P<0.05)。9～15 d期間,Thy/SA組果實(shí)的硬度仍高于SA組,但在15 d后,SA組茄梨果實(shí)的硬度無(wú)法測(cè)量?？梢?Thy/SA處理組較好地維持了茄梨的硬度。

圖1 百里香酚/海藻酸鈉膜對(duì)茄梨硬度的影響Fig.1 Effect of thymol/sodium alginate coating on hardness of Clapp Favonite pear fruit注:圖中不同字母表示同一貯藏時(shí)間、不同處理之間數(shù)據(jù)差異顯著(P<0.05)；圖2～圖8同。

2.2 Thy/SA涂膜處理對(duì)茄梨TSS含量的影響

TSS含量可直接反映果實(shí)的成熟程度和品質(zhì)狀況。從圖2可以看出,在茄梨的貯藏過(guò)程中,TSS含量整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在9 d時(shí),CK組茄梨的TSS含量達(dá)到最高。盡管9 d時(shí)CK組果實(shí)硬度無(wú)法測(cè)定,但其TSS仍可測(cè)定,且與9 d時(shí)相比,12 d時(shí)TSS明顯下降。在6～9 d貯藏期間中,CK組茄梨的TSS含量顯著高于Thy/SA處理組(P<0.05),同時(shí),6 d時(shí)CK組TSS含量亦顯著高于與SA組(P<0.05)。SA組TSS含量高于Thy/SA組,但無(wú)顯著性差異(P>0.05)。可見,Thy/SA涂膜有效延緩了采后茄梨果實(shí)TSS含量的上升趨勢(shì)。

圖2 百里香酚/海藻酸鈉膜對(duì)茄梨可溶性固形物含量的影響Fig.2 Effect of thymol/sodium alginate coating on total soluble solid(TSS)content of Clapp Favonite pear fruit

2.3 Thy/SA涂膜處理對(duì)茄梨TA含量的影響

TA含量對(duì)茄梨風(fēng)味品質(zhì)和貯藏性有著很大的影響。由圖3可知,茄梨的TA含量在貯藏過(guò)程中呈現(xiàn)下降后上升的趨勢(shì),但總體呈下降的趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)海藻酸鈉涂膜(SA)和百里香酚/海藻酸鈉涂膜(Thy/SA)處理后茄梨的TA含量分別在9和12 d出現(xiàn)上升;而在12 d時(shí),CK組TA含量仍呈下降趨勢(shì)。在貯藏期間,Thy/SA組的TA含量高于其他兩組處理,另外,除了第9 d,其余時(shí)間Thy/SA組茄梨的TA含量與SA組差異不顯著(P>0.05);9～12 d時(shí)Thy/SA組茄梨的TA含量均顯著大于CK組(P<0.05),有效延緩了茄梨果實(shí)后熟過(guò)程中TA含量的下降。

圖3 百里香酚/海藻酸鈉膜對(duì)茄梨可滴定酸含量的影響Fig.3 Effect of thymol/sodium alginate coating on titratable acid(TA)content of Clapp Favonite pear fruit

2.4 Thy/SA涂膜處理對(duì)茄梨總酚含量的影響

酚類物質(zhì)與果實(shí)的色澤形成、品質(zhì)和風(fēng)味形成、成熟和衰老等密切相關(guān),與水果貯藏品質(zhì)密切相關(guān)。由圖4可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),總酚的含量呈下降趨勢(shì)。在0～9 d期間,CK組的總酚含量低于SA組;SA組的總酚含量略低于Thy/SA組。在9～12 d時(shí),CK組的茄梨基本上失去可食用價(jià)值。在12～18 d期間,SA組的總酚含量急劇下降,Thy/SA的總酚含量則保持一個(gè)較為平穩(wěn)的趨勢(shì),其總酚含量在15 d時(shí)顯著大于SA組的總酚含量(P<0.05)。

圖4 百里香酚/海藻酸鈉膜對(duì)茄梨總酚的影響Fig.4 Effect of thymol/sodium alginate coating on total phenol content of Clapp Favonite pear fruit

2.5 Thy/SA涂膜處理對(duì)茄梨中抗壞血酸含量的影響

抗壞血酸是果實(shí)中一種重要的營(yíng)養(yǎng)成分,具有抗氧化性和減緩衰老的作用,也是果實(shí)貯藏品質(zhì)的指標(biāo)之一。由圖5可知,茄梨的抗壞血酸含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。在整個(gè)貯藏期間,Thy/SA組茄梨的抗壞血酸含量高于CK和SA組。3～6 d期間,SA組的抗壞血酸含量大于CK組,但6 d時(shí)差異不顯著(P>0.05);Thy/SA組抗壞血酸的含量顯著大于CK組(P<0.05),可見,Thy/SA涂膜對(duì)采后茄梨果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)具有較好地維持作用。

圖5 百里香酚/海藻酸鈉膜對(duì)茄梨抗壞血酸含量的影響Fig.5 Effect of thymol/sodium alginate coating on ascorbic acid content of Clapp Favonite pear fruit

2.6 百里香酚/海藻酸鈉涂膜處理對(duì)茄梨中MDA含量的影響

MDA含量越高,說(shuō)明果實(shí)的成熟程度越大,所以MDA是保鮮效果評(píng)定的一項(xiàng)重要指標(biāo)。由圖6可知,在整個(gè)貯藏過(guò)程中,茄梨的MDA含量呈上升趨勢(shì)。在0～3 d時(shí),茄梨的MDA含量都有所上升,但沒有顯著差異(P>0.05)。在3～6 d時(shí),CK和SA組的MDA含量迅速上升;在6 d時(shí),兩組的MDA含量均高于Thy/SA(P<0.05)。在9～12 d期間,CK組的MDA含量顯著大于SA組(P<0.05);同時(shí),SA組的MDA含量顯著大于Thy/SA組(P<0.05)。由此可知,Thy/SA涂膜有效抑制了茄梨果實(shí)后熟過(guò)程中膜脂氧化程度的增加。

圖6 百里香酚/海藻酸鈉膜對(duì)茄梨MDA含量的影響Fig.6 Effect of thymol/sodium alginate coating on malondialdehyde(MDA)content of Clapp Favonite pear fruit(n=3)

2.7 Thy/SA涂膜處理對(duì)茄梨多酚氧化酶活性的影響

多酚氧化酶與果實(shí)的褐變度有關(guān),是衡量果實(shí)衰老的指標(biāo)之一。由圖7可知,在第3 d時(shí),CK組茄梨多酚氧化酶活性達(dá)到最高;在第9 d時(shí),SA組茄梨的多酚氧化酶活性達(dá)到最高,之后急劇下降至Thy/SA組以下。在整個(gè)貯藏期間,Thy/SA組茄梨多酚氧化酶活性變化趨勢(shì)較為平穩(wěn),進(jìn)而可有效抑制采后果實(shí)貯藏過(guò)程中因酚類氧化而造成的褐變程度。

圖7 百里香酚/海藻酸鈉膜對(duì)茄梨多酚氧化酶的影響Fig.7 Effect of thymol/sodium alginate coating on polyphenol oxidase(PPO)activity of Clapp Favonite pear fruit

2.8 Thy/SA涂膜處理涂膜處理對(duì)茄梨過(guò)氧化氫酶活性的影響

過(guò)氧化氫酶作為酶促防御系統(tǒng)的抗氧化酶,是果蔬貯藏品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。由圖8可知,在整個(gè)貯藏過(guò)程中,過(guò)氧化氫酶的活性總體呈先下降后上升降趨勢(shì);在第6 d時(shí),CK組茄梨的過(guò)氧化氫酶活性有所增加,略大于SA組和Thy/SA組。在6～9 d貯藏期間,SA組的茄梨過(guò)氧化氫酶活性略高于Thy/SA組,但差異不顯著(P>0.05),表明Thy/SA涂膜在保護(hù)酶促防御系統(tǒng)方面效果不顯著。

圖8 百里香酚/海藻酸鈉膜對(duì)茄梨過(guò)氧化氫酶活性的影響Fig.8 Effect of thymol/sodium alginate coating on catalase(CAT)activity of Clapp Favonite pear fruit

3 討論與結(jié)論

在本實(shí)驗(yàn)中,20 ℃條件下,未經(jīng)處理的茄梨果實(shí)的貯藏期僅為9 d;在貯藏過(guò)程中,未經(jīng)處理的茄梨果實(shí)的硬度和TA含量快速下降,以及TSS則不斷升高。結(jié)果表明,海藻酸鈉涂膜處理延緩了茄梨果實(shí)的成熟軟化進(jìn)程,使得其貯藏期延長(zhǎng)至15 d,而百里香酚/海藻酸鈉(Thy/SA)處理更是將茄梨果實(shí)的貯藏期延長(zhǎng)至18 d。由此可見,百里香酚增強(qiáng)了海藻酸鈉涂膜對(duì)茄梨的貯藏保鮮效果,可能是有兩個(gè)方面的原因,一是百里香酚具有較強(qiáng)的抑菌效應(yīng),能夠抑制腐敗微生物的生長(zhǎng)。Thy/SA可能較好地阻止了茄梨保鮮的過(guò)程中細(xì)菌、酵母、霉菌的脅迫,降低纖維素酶和果膠酶對(duì)果實(shí)細(xì)胞壁的作用效果,進(jìn)而延緩果實(shí)軟化進(jìn)程[19];另一方面,百里香酚抑制了MDA含量的增加,說(shuō)明百里香酚能夠抑制細(xì)胞膜脂質(zhì)的過(guò)氧化作用,進(jìn)而延緩果實(shí)成熟衰老進(jìn)程[20-21]。

總酚和抗壞血酸是果實(shí)非酶促防御系統(tǒng)中的抗氧化物質(zhì),過(guò)氧化氫酶作為酶促防御系統(tǒng)的抗氧化酶[22-23]。在貯藏過(guò)程中,茄梨果實(shí)的總酚和抗壞血酸呈現(xiàn)下降趨勢(shì),百里香酚/海藻酸鈉處理延緩茄梨的總酚和抗壞血酸含量下降,且使氧化氫酶活性維持在相對(duì)較低水平,這說(shuō)明百里香酚有效提高了海藻酸鈉對(duì)果實(shí)非酶促抗氧化系統(tǒng)保護(hù)作用。此外,多酚氧化酶是與果實(shí)衰老正相關(guān)的酶類[24-25]。在茄梨的貯藏過(guò)程中,多酚氧化酶活性呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì),單一海藻酸鈉涂膜僅僅推遲了多酚氧化酶活性的升高,但Thy/SA涂膜使得多酚氧化酶活性始終維持在較低水平,僅在貯藏后期有略微升高,Thy有效抑制了多酚氧化酶活性,延緩了茄梨果實(shí)的衰老進(jìn)程。

綜上,百里香酚/海藻酸鈉涂膜可有效延長(zhǎng)茄梨的貯藏期,延緩了茄梨果實(shí)的軟化、TSS和MDA含量的增加、以及TA、抗壞血酸和總酚含量的減少,同時(shí),抑制了過(guò)氧化氫酶和多酚氧化酶活性的升高,可見,百里香酚/海藻酸鈉涂膜在茄梨貯藏保鮮中具有良好的應(yīng)用前景。