袁晨陽,張麗君,梁佳豪,姚玉陽,陳宇凌,李 靜,李小霞,陳學紅

(徐州工程學院食品工程學院,江蘇徐州 221000)

圣女果(LycopersiconesculenlumMill),又稱櫻桃番茄或珍珠番茄,其果實表面光亮,色澤鮮艷,口味獨特,富含番茄紅素、維生素和礦物質(zhì),營養(yǎng)價值高,具有防癌、降血壓、降膽固醇等保健作用[1]。但其含水量高,易失水萎蔫,不易貯存。涂膜保鮮因其原材料綠色環(huán)保,成本低,操作簡單,逐漸受到果蔬領(lǐng)域的廣泛關(guān)注[2]?？墒承阅ぶ缚墒承栽贤ㄟ^涂層的方式在食品表面形成的一層薄層。覆蓋在果蔬表面的可食性薄膜,不僅可以有效地減少果蔬中水分含量的損失,而且可降低果蔬的呼吸作用,推遲果蔬的生理衰老,進而達到保鮮效果[3]。對于圣女果的涂膜保鮮,已有較多研究報道,殼聚糖[4]、殼聚糖復(fù)合涂膜材料[5-7]、羥甲基纖維素/蜂蠟[8]、普魯蘭多糖/海帶低聚糖[9]、瓊膠寡糖[10]、米糠蠟[11]、玉米(醇溶)蛋白/肉桂油[12]、桃膠多糖[13]、蜂膠[14-15]、鰱魚皮膠原蛋白/綠茶提取物[16]、納米銀[17]、納米TiO2/玉米淀粉[18]等在圣女果保鮮上的應(yīng)用,均取得了一定的效果。

常用的可食性涂膜材料有蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂類。將不同類型的膜復(fù)配起來可以揚長避短、優(yōu)勢互補。龐凌云等[19]采用殼聚糖與大豆分離蛋白復(fù)合膜處理圣女果,發(fā)現(xiàn)其可以最大限度地減少圣女果的營養(yǎng)損失,降低失水率,抑制呼吸強度,具有良好的保鮮效果。實驗前期采用體積比為1∶1、2∶1和1∶2的1.0%殼聚糖(CTS)與5.0%大豆分離蛋白(SPI)復(fù)合膜對圣女果進行涂膜處理,發(fā)現(xiàn)1.0%殼聚糖與5.0%大豆分離蛋白以體積比2∶1組成的復(fù)合涂膜處理對圣女果有一定的保鮮效果。脂類在減少水分傳遞,保持果蔬的光澤度方面有著獨特的優(yōu)勢[20]。果蔬涂膜保鮮中常用的脂類物質(zhì)為石蠟和蜂蠟,而硬脂酸(SA)和軟脂酸(PA)的應(yīng)用研究尚未見報道。為此,本研究旨在探究CTS/SPI/PA、CTS/SPI/SA兩種復(fù)合膜對圣女果的保鮮效果,以期為圣女果的涂膜保鮮奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

圣女果(品種:“紅櫻桃”) 2018年4月～5月定購于徐州翟山農(nóng)貿(mào)市場,新鮮、成熟度一致、大小均一;殼聚糖 國藥集團化學試劑有限公司;大豆分離蛋白 深圳恒生生物科技有限公司;硬脂酸(SA) 天津市天力化學試劑有限公司;軟脂酸(PA) 成都市科龍化工試劑廠。

HH-4型數(shù)顯式恒溫水浴鍋 上海躍進醫(yī)療器械廠;PHS-3C型精密pH計 雷磁科技有限公司;723C型可見分光光度計 南京羅能儀器有限公司;IT-09A型磁力攪拌器 上海精密科學儀器有限公司;GY-1型果實硬度計 石家莊世亞科技有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 復(fù)合涂膜液的制備 分別配制1.0%殼聚糖(1.0%的稀醋酸溶液為溶劑)和5%大豆分離蛋白溶液,并將它們以體積比2∶1混合,置于搖床中振搖30 min使之均勻分散,水浴(80 ℃,30 min)后冷卻。分別向此混合液中加入0.2% SA和0.2% PA,加入少量甘油、吐溫20,磁力攪拌器攪拌直至完全溶解[20],備用。

1.2.2 圣女果涂膜處理 根據(jù)前期預(yù)實驗結(jié)果,加入脂類的復(fù)合膜處理的圣女果光澤度及感官硬度均要優(yōu)于不加脂類的復(fù)合膜處理的圣女果,且貯藏時間也得到了延長,因此,在此只進行脂類復(fù)合涂膜材料與對照的比較實驗。將圣女果隨機以20個為一組,分別于蒸餾水(對照)、CTS/SPI/PA復(fù)合涂膜液、CTS/SPI/SA復(fù)合涂膜液中浸漬3 min,取出晾干,室溫(平均20 ℃)下貯藏,貯藏期間(1、3、5、7、9、11和13 d測定相關(guān)指標。每組設(shè)3個重復(fù)。每個指標平行測定三次,取其平均值。整個試驗重復(fù)兩次。

1.2.3 失重率和呼吸強度的測定 硬度采用硬度計測定,結(jié)果以kg/cm2表示。失重率采用稱重法[21],結(jié)果以百分含量(%)表示。呼吸強度采用靜置法[22]。

1.2.4 丙二醛(MDA)、VC和番茄紅素含量的測定MDA含量 按照GB/T 5009.181-2016《食品安全國家標準食品中丙二醛的測定》[23]方法測定,結(jié)果以μmol/g表示;VC參照GB/T 5009.86-2016《食品中抗壞血酸的測定》[24]方法測定,結(jié)果以mg/100 g表示;番茄紅素采用高效液相色譜法測定[25],結(jié)果以μg/g表示。

1.2.5 PG、PE活性和硬度的測定 酶液的提取:取1.0 g圣女果樣品,加入15 mL磷酸氫二鈉-檸檬酸緩沖溶液(pH5.0),研磨勻漿,于4000 r/min離心15 min,取上清液備用。

PG活性測定參照徐昌杰等[26]的方法,略作修改:取0.2 mL上清液,加入1.8 mL 1%果膠溶液,50 ℃水浴加熱30 min。接著加入2 mL 3,5-二硝基水楊酸,沸水浴10 min,冷卻后用蒸餾水定容至15 mL,振蕩搖勻,于550 nm測定吸光值,結(jié)果以U/g Fw表示。果膠酶降解果膠底物每分鐘產(chǎn)生1 μg還原糖定義為一個酶活單位(U)。

PE活性參照Lei等[27]的測定方法,并略作修改:取上清液0.1 mL,依次加入0.1 mL pH5.0的0.01%溴百里酚藍溶液和1 mL pH5.0的1.0%果膠溶液,反應(yīng)5 min左右。然后用0.1 mol/L標準氫氧化鈉溶液進行滴定,記錄氫氧化鈉標準溶液消耗的體積,每消耗0.1 mL的0.1 mol/L標準NaOH溶液體積為一個酶活力單位(U),酶活性以U/g Fw表示。

硬度的測定:直接用硬度計測定貯藏一定時間的圣女果硬度,結(jié)果以kg/cm2表示。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 8.6進行數(shù)據(jù)處理分析,用鄧肯多重比較方法進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合涂膜處理對圣女果失重率和呼吸強度的影響

果蔬采摘后仍然具有生命活動,蒸騰作用和呼吸作用是其生命活動的重要體現(xiàn)。由于水分的蒸發(fā),會導(dǎo)致果蔬失重,降低果實的飽滿度、光澤、營養(yǎng)物質(zhì),進而喪失商品價值[4]。復(fù)合涂膜處理在圣女果貯藏3 d后有效抑制了其失重率的增加(圖1A),在第13 d時,對照的失重率達到11.5%,CTS/SPI/SA復(fù)合涂膜處理圣女果的失重率為8.03%,比對照低30.2%;CTS/SPI/PA復(fù)合涂膜處理圣女果的失重率為9.96%,比對照低13.4%,涂膜處理后的圣女果失重率顯著地(P<0.05)低于對照。這是由于可食性膜均勻地覆蓋于整個處理果實的表面,并部分堵塞了果皮上的裂紋和皮孔,從而一定程度上減少了果皮水分蒸騰,防止果實失水[16],其中脂類是有效的水分屏障[28]。因此,CTS/SPI/SA復(fù)合涂膜處理抑制效果最佳。

圣女果是典型的呼吸躍變型水果,采后貯藏期間會出現(xiàn)明顯的呼吸高峰,從而導(dǎo)致圣女果出現(xiàn)各種生理生化反應(yīng),加速圣女果的衰老,使其失去食用價值[14]。由圖1B可知,對照圣女果于貯藏后第3 d達到呼吸高峰,其峰值為88.6 mg CO2/kg·h,CTS/SPI/SA、CTS/SPI/PA復(fù)合涂膜處理延緩了圣女果呼吸高峰的出現(xiàn),分別于第5 d達到呼吸峰值76.0、80.6 mg CO2/kg·h,分別比對照低14.2%、0.1%,且在整個貯藏期間,復(fù)合涂膜處理圣女果的呼吸強度始終低于空白對照,這表明復(fù)合涂膜處理可延緩圣女果呼吸高峰的出現(xiàn),并抑制其呼吸作用。這是由于復(fù)合涂膜處理在果蔬表面形成一層薄膜,阻止了膜內(nèi)外的氣體交換,降低了圣女果的生命活動。其中,CTS/SPI/SA復(fù)合涂膜處理對呼吸作用的抑制效果要優(yōu)于CTS/SPI/PA復(fù)合膜。

圖1 復(fù)合涂膜處理對失重率(A)和呼吸強度(B)的影響Fig.1 Effects of compound coating treatment on weight loss(A)and respiratory intensity(B)

2.2 復(fù)合涂膜處理對圣女果MDA、VC和番茄紅素含量的影響

MDA是膜脂過氧化的主要產(chǎn)物,能衡量圣女果果實組織衰老和膜脂過氧化的程度[5]。由圖2A可知,在貯藏前5 d,涂膜處理圣女果的MDA含量高于對照,且CTS/SPI/SA涂膜處理圣女果高于CTS/SPI/PA處理圣女果;5 d后涂膜處理圣女果的MDA含量顯著(P<0.05)低于對照,且CTS/SPI/SA涂膜處理圣女果的MDA含量最低。這表明,復(fù)合涂膜處理對圣女果MDA含量的增加有一定的延緩作用,且CTS/SPI/SA復(fù)合涂膜處理抑制效果較好。

圣女果VC含量約為13.8 mg/100 g(圖2B),貯藏后的前3 d各處理間VC含量無顯著性(P≥0.05)差異,3 d后圣女果VC含量上升,對照于第7 d上升到最大值(25.8 mg/100 g),且在此期間一直高于涂膜處理圣女果,7 d后其VC含量急劇下降,顯著(P<0.05)低于涂膜處理圣女果,這可能是由于涂膜處理在圣女果貯藏的前7 d未能有效抑制圣女果的成熟和VC含量的上升;涂膜處理圣女果的VC含量于第9 d達到最大值(24～25.4 mg/100 g),隨后下降。這說明,隨著貯藏時間的延長,圣女果果實繼續(xù)成熟,VC含量逐漸達到最大值,隨后又逐漸被氧化,失去了生理活性,VC含量是果實成熟生理標志之一[29]。與對照相比,復(fù)合涂膜處理圣女果的VC含量下降較少。在貯藏的第13 d,CTS/SPI/SA涂膜處理圣女果的VC含量為20 mg/100 g,顯著(P<0.05)高于CTS/SPI/PA涂膜處理的圣女果(18.8 mg/100 g),由此說明,復(fù)合涂膜處理能延緩圣女果VC的氧化速度,且CTS/SPI/SA涂膜處理抑制效果較好。

番茄紅素是一種類胡蘿卜素,具有極強的淬滅單線態(tài)氧的能力,可以起到消除自由基、抗氧化的作用[30]。由圖2C可知,貯藏后的第3 d,對照的番茄紅素含量顯著(P<0.05)高于復(fù)合涂膜處理圣女果;3 d后復(fù)合涂膜處理圣女果的番茄紅素含量迅速上升,顯著(P<0.05)高于對照,且CTS/SPI/SA涂膜處理的圣女果番茄紅素含量顯著(P<0.05)高于CTS/SPI/PA涂膜處理圣女果。由此說明,復(fù)合涂膜處理尤其是CTS/SPI/SA涂膜處理能有效保持圣女果番茄紅素含量,從而保持圣女果的保健價值。

圖2 復(fù)合涂膜處理對MDA(A)、VC(B)和番茄紅素(C)含量的影響Fig.2 Effects of compound coating treatment on MDA(A),VC(B)and lycopene(C)content

2.3 復(fù)合涂膜處理對圣女果PE、PG活性和硬度的影響

圖3 復(fù)合涂膜處理對PE(A)、PG(B)活性和硬度(C)的影響Fig.3 Effects of compound coating treatment on PE activity(A),PG activity(B)and hardness(C)

PG和PE催化果膠分子中果膠酯酸的水解,形成低脂果膠和果膠酸,使果實發(fā)生凹陷、軟化失水等現(xiàn)象,對果品品質(zhì)尤其是硬度的破壞很大,嚴重影響果實的感官價值和商業(yè)價值[31]。由圖3A可知,圣女果貯藏后的前7 d,PE上升達到最大值,7 d后下降。對照、CTS/SPI/SA和CTS/SPI/PA涂膜處理的圣女果PE活性最大值分別為3.57、2.05(第9 d達到最大)、2.37 U/g Fw。前3 d,各種處理間PE活性無顯著性(P≥0.05)差異,3 d后涂膜處理有效抑制圣女果PE活性的上升。CTS/SPI/SA涂膜處理抑制效果最為顯著。由圖3B可知,圣女果貯藏后的前5 d,PG活性上升,對照、CTS/SPI/SA、CTS/SPI/PA涂膜處理的圣女果PG活性分別達到0.683、0.462、0.609 U/g Fw,5～7 d PG活性下降,7 d后繼續(xù)上升;在整個貯藏期間復(fù)合涂膜處理圣女果的PG活性顯著(P<0.05)低于對照,這表明復(fù)合涂膜處理可抑制圣女果PG活性的上升,且CTS/SPI/SA復(fù)合涂膜處理抑制效果較明顯。萬賽羅等[32]對番茄采后的研究發(fā)現(xiàn),在果實軟化過程中,PG活性快速增加,同時伴隨著果實硬度、原果膠及纖維素含量的快速下降,即番茄中PG活性與果肉硬度顯著負相關(guān)。硬度是水果最重要的結(jié)構(gòu)特征之一[33],由圖3C可知,圣女果在貯藏期間硬度逐漸下降,復(fù)合涂膜處理能有效抑制硬度的下降,且CTS/SPI/SA復(fù)合涂膜處理抑制效果較好。由此表明,CTS/SPI/SA和CTS/SPI/PA涂膜處理通過抑制PG和PE活性的上升,從而降低了果膠的降解,有效抑制了圣女果的軟化,保持了果實的硬度,且CTS/SPI/SA涂膜處理效果較顯著。

3 結(jié)論

1.0%殼聚糖、5.0%大豆分離蛋白及0.2%硬脂酸或0.2%軟脂酸組成的兩種復(fù)合膜CTS/SPI/SA、CTS/SPI/SA,均能有效抑制圣女果貯藏期間PG和PE活性的上升,抑制圣女果硬度的降低和失重率的增加,保持較高的番茄紅素含量和較低的呼吸強度,在一定程度上抑制膜脂過氧化產(chǎn)物MDA的積累和VC含量的降低,從而有效地保持圣女果的貯藏品質(zhì),且CTS/SPI/SA復(fù)合膜的效果要優(yōu)于CTS/SPI/PA復(fù)合膜。