壳聚糖复合涂膜常温保鲜草莓的研究.pdf

贮 运 保 鲜 Vol.33,No.01,2012 2012年第1期 李海燕，刘桂萍，刘蕾 （沈阳化工大学环境与生物工程学院，辽宁沈阳110142） 摘要：采用菌丝生长速率法筛选出对草莓采后主要病原菌抑制效果最佳的中草药复合物，并将其与涂膜剂壳聚糖、 助剂抗坏血酸（VC）、抗氧化剂植酸复配成复合保鲜剂，通过正交实验确定了各组分的最佳浓度配比：复合中草药提取 物0.3%（丁香、蛇床子、补骨脂的质量比为111）、壳聚糖1.25%、VC1.25%、植酸0.05%。草莓经此复合保鲜液处理后，显 著降低了常温贮藏期间的失重率、腐烂率，延缓了可溶性固形物、VC和可滴定酸含量的下降，且各项保鲜指标均优于 1.25%壳聚糖的单独涂膜处理。 关键词：草莓，复合保鲜剂，壳聚糖，中草药，植酸 Study on preservation of strawberry with chitosan complex as coating preserving agent at room temperature LI Hai-yan，LIU Gui-ping，LIU Lei （College of Environmental and Biological Engineering， Shenyang University of Chemical Technology， Shenyang 110142， China ） Abstract： Ethanol extracts from 3 Chinese herbs were obtained. The growth rate method was then used to assay the inhibitory activities of single and combined extracts against 2 pathogenic fungi from strawberry fruits. The best inhibitory complex was screened and mixed with chitosan，VC，phytic acid to form complex preservatives. The optimal concentration ratio of complex preservatives was determined by orthogonal test： 0.3% ethanol extracts of Chinese herbs（Eugenia caryophyllata ThunbCnidium monnieri（L.）CussPsoralea corylifolia L=111），1.25% chitosan，1.25% VCand 0.05% phytic acid. After strawberries were treated with this preservative，the rate of weight loss and decay rate reduced significantly，the declining rate of titratable acid content，soluble solids contend and VCcontent delayed. The above fresh-keeping indexes of the strawberries treated with complex preservatives were better than those treated with single chitosan. Key words： strawberry；complex preservative；chitosan；Chinese herbs；phytic acid 中图分类号：TS255.3文献标识码：A文 章 编 号：1002-0306（2012）01-0359-04 收稿日期：20110126 作者简介：李海燕（1975-），女，硕士，讲师，研究方向：果蔬采后生理 与保鲜技术。 基金项目：辽宁省教育厅高等学校科学研究资助项目（2004F093）。 草莓为浆果， 果实柔软多汁， 在常温情况下， 放 置12d就开始变色、 变味、 软化腐烂， 难以贮藏保鲜。 因此， 如何延长草莓货架期， 最大限度地保持风味与 品质， 是目前草莓生产和开发中急需解决的问题。 涂 膜保鲜以其简单易行、 成本低等优点， 广泛应用于果 蔬的贮藏保鲜中， 且逐渐向低毒、 甚至无毒可食方向 发展。 壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的降解产物， 因具有 营养保健、 安全无毒、 易于生物降解、 成膜性好等优 点， 使其作为一种可食性的涂膜保鲜剂， 成为果蔬保 鲜领域的研究热点。Ghaouth EL等1报道， 壳聚糖能 在草莓表面形成半透膜， 阻止CO2散失， 抑制果实呼 吸， 减缓物质分解速度。 他们将软腐和灰霉病菌孢子 分别接种到草莓果实上， 贮藏后发现壳聚糖涂膜的果 实比未涂膜的果实发病率低，腐烂率与对照相比下 降了19。 鞠国泉等2用1.25的酒石酸配制1.25壳 聚糖涂膜液，使草莓常温贮藏2d后的品质与鲜果几 乎无差别； 贮藏5d好果率仍达到80.2。另有研究发 现， 壳聚糖膜单独使用对草莓色泽3和防腐方面的4改 善效果欠佳； 以可食涂膜为载体， 添加天然抑菌剂、 天然抗氧化剂等具有生理活性的物质， 制成 “活性包 装” 用于果蔬保鲜必将成为今后的发展方向5。近年 来， 研究发现石榴皮6、 丁香7、 鹿蹄草8等中草药提取 物单剂对草莓有一定的防腐保鲜作用，且适宜的植 物提取物成分之间存在抗菌性的协同增效作用9-10， 将提取物复配能够克服或延缓病原菌的抗药性、 扩 大杀菌范围、 提高防腐效果及降低单一防腐剂的使用 浓度。 因此， 复合型中草药用于果蔬防腐具有很好的 应用前景。本研究以前期实验筛选出的对草莓采后 主要病原真菌 （草莓灰霉病菌、 草莓软腐病菌、 草莓 炭疽病菌 ） 有显著抑制效果的三种中草药组合为防腐 剂， 以植酸为抗氧化剂， 添加到壳聚糖载体中， 制成 壳聚糖复合涂膜常温保鲜草莓的研究 ! 359 Science and Technology of Food Industry 贮 运 保 鲜 2012年第1期 表2中草药提取物单剂及复配剂对两种草莓病原真菌菌丝生长的抑制作用 Table 2Herbal extract single agent and compound agents on 2 strawberry pathogenic fungal hyphae growth inhibition 病原真菌 抑制率 （% ） 丁香蛇床子补骨脂丁香+蛇床子丁香+补骨脂蛇床子+补骨脂丁香+蛇床子+补骨脂 草莓灰霉病菌68.570.96b25.660.58e40.680.70d50.651.32c66.160.85b52.560.72c73.491.06a 草莓软腐病菌12.991.20e62.331.22a28.550.91d49.130.94b33.051.16c60.741.34a61.852.16a 注： 数据为3次重复平均值， 同列数据后标有不同字母者表示在5%水平上差异显著 （Duncan法 ） 。 复合涂膜剂， 对草莓进行处理， 以期延长草莓货架期。 1材料与方法 1.1材料与仪器 草莓品种为 “全明星” ， 采于辽宁省沈阳市高 花镇夏家村草莓园， 成熟度8成左右， 采后立即将果 实运至实验室， 选取无机械损伤、 无病虫害的果实用 于实验； 中草药丁香、 蛇床子、 补骨脂均购自辽宁 省沈阳市中草药店， 60烘干， 粉碎后过0.425mm孔 径筛， 置于密封袋中， 低温保存备用； 草莓灰霉病菌 （ Botrytiscinera ） 、 草莓软腐病菌 （ Rhizopus stolonifer ） 由 沈阳化工大学农药研究室提供； 壳聚糖食品级， 购 自浙江玉环甲壳素厂， 脱乙酰度为92.10， 相对分子 质量为3万； 植酸原液为70浓缩液； 其他试剂为 分析纯。 1.2实验方法 1.2.1中草药提取物的制备称取一定质量的中草 药干粉， 加入10倍体积 （VW ） 的70%乙醇溶液， 于25 下浸提4h， 抽滤， 滤渣再用70%乙醇重复提取2次， 合 并滤液， 经50减压浓缩、 真空干燥至恒重， 密封、 置 于4冰箱中保存备用。 1.2.2中草药抑菌活性的测定采用生长速率法11。 含药培养基的终浓度为0.1mg/mL，复合中草药提取 物的质量比为11或111，抑菌率= （对照菌落直径- 处理菌落直径 ） / （对照菌落直径-菌饼直径 ） 100% 1.2.3复合保鲜液的配制工艺VC加水溶解加壳聚 糖搅拌至完全溶解加植酸搅拌均匀加入中草药提取物 1.2.4复合保鲜液最佳配方的正交实验设计以壳聚 糖为成膜剂、 VC溶液为壳聚糖溶剂及植酸的增效剂、 植酸为抗氧化剂和护色剂、 中草药提取物为防腐剂。 选 用L9（34） 正交表进行实验 （表1 ） ， 以常温贮藏4d时的商 品率为评价依据来确定复合保鲜液的最佳浓度配比。 根据董志刚等人的研究方法12， 商品率=1-保鲜 指数。本实验设草莓保鲜指数=腐烂率50%+失水 率30%+感官得分降低率10%+营养损失率10% （VC损失率3%+可溶性固形物损失率3%+有机酸 损失率4% ） 。 1.2.5涂膜处理将新鲜草莓果实30个为一组， 在不 同的保鲜液中浸泡30s， 捞出、 放入带有软纱网的筛篮 中， 自然风干后于常温下 （2025， 湿度为40%65% ） 贮藏。每种处理设3次重复， 以不浸果的草莓为对照。 1.2.6复合保鲜剂效果验证将新鲜草莓分为3个处 理组， 处理1为对照组 （CK ） ： 不浸果处理； 处理2 （T2 ） 为壳聚糖单独涂膜组： 1.25%壳聚糖1.25%VC； 处理3 （T3 ） 为壳聚糖复合涂膜组： 采用正交实验最佳浓度配 比进行涂膜。常温贮藏后定期测定以下各项指标。 1.2.6.1感官评定5分值法。5人组成评定小组， 对 草莓色泽、 气味、 硬度进行打分后取平均值。 评定标准： 5分： 果实粉红色， 果肉坚硬， 光泽好， 香味浓郁； 4分： 果实鲜红色， 硬度微软， 光泽较好， 香 味浓郁； 3分： 果实深红色， 硬度较软， 光泽一般， 香味 浓郁； 2分： 果实褐红色， 肉体塌陷， 光泽差， 香味稍 淡； 1分： 果实软烂， 萼片褐变严重， 有腐烂气味。 1.2.6.2失重率称重法。 失重率 （% ） （贮藏后草莓 质量初始草莓质量 ） /初始草莓质量100% 1.2.6.3腐烂率观察记数法，按果实腐烂面积大 小， 将果实划分为4级。 0级： 无腐烂、 无伤害的新鲜草 莓； 1级： 腐烂面积小于草莓面积的10%； 2级： 腐烂面 积占草莓面积10%30%； 3级：腐烂面积大于草莓面 积的30%。 腐烂率= （腐烂级别该级草莓个数 ） / （最高腐 烂级别检测草莓总数 ） 100% 1.2.6.4可溶性固形物采用手持折光糖度仪测定。 1.2.6.5VC含量2， 6-二氯靛酚滴定法。 1.2.6.6总酸酸碱滴定法。 2结果与分析 2.1中草药提取物单剂及复配剂对两种草莓采后病 原菌的抑制作用 由表2可见，在提取物浓度为0.1mg/mL的条件 下， 丁香、 蛇床子和补骨脂3种中草药单剂及复配组 合对2种病原真菌均表现出不同程度抑制效果。其 中， 丁香、 蛇床子、 补骨脂三种中草药复配组合对草 莓灰霉病菌的抑制效果显著高于各组成单剂，抑制 率高达73.49%， 这说明它们之间具有协同增效作用。 3种中草药复配组合对草莓软腐病菌的抑制率可达 61.85%，与最高抑制率的单剂蛇床子之间无显著差 异， 但高于其他组成单剂。 综合分析， 将3种中草药组 合作为防腐剂用于草莓采后保鲜。 2.2正交实验 商品率是反映果蔬贮藏效果的综合指标。腐烂 率、 失水率、 营养损失率等指标均影响着果蔬的商品 率。 本研究以商品率为指标， 考察和分析各处理组的 保鲜效果， 结果见表3和表4。 表1正交实验因素水平表 Table 1Factors and levels of orthogonal experiments 水平 因 素 A 壳聚糖 （% ） B VC（% ） C 植酸 （% ） D 中草药 （% ） 111.250.050.15 21.251.50.10.3 31.51.750.150.45 注： 三种中草药提取物的质量比为111。 360 贮 运 保 鲜 Vol.33,No.01,2012 2012年第1期 由表3可知， 草莓在常温下贮藏4d， 商品率均有 所降低， 但不同涂膜液预处理会影响商品率的降低程 度。涂膜液中4种因素对商品率的影响程度依次为： DACB， 即中草药壳聚糖植酸VC。由表4方差 分析可以看出， VC浓度对商品率无显著影响， 为节约 成本选用低浓度即可。其他三种因素对商品率的影 响均达到了极显著水平。 因此， 复合保鲜剂的最佳浓 度配比为A2B1C1D2， 即1.25%壳聚糖、 1.25%VC、 0.05% 植酸、 0.3%中草药提取物。 以优选的最佳配方涂膜处 理草莓， 相同条件下贮藏4d后， 商品率为93.76%。 2.3保鲜剂处理对草莓感官品质的影响 贮藏初期， 草莓组织较坚硬， 果实粉红色、 光泽 好、 有特殊香味。随着贮藏时间的延长， 果肉逐渐变 软， 颜色逐渐变深， 光泽逐渐减弱， 香味变淡并最终 出现霉烂气味。但从表5可以看出， 涂膜处理延缓了 感官品质的下降， 其中以壳聚糖复合涂膜组 （T3 ） 下 降得最慢。 2.4保鲜剂处理对草莓失重率的影响 草莓采后的呼吸作用和蒸腾作用会导致其失 水、 失重， 影响其生理代谢和外观品质。 从图1可以看 出， 随着贮藏期的延长， 草莓的失重率逐渐增加， 但 经涂膜处理的草莓在贮藏期间失重率明显低于对照 （CK ） ， 尤其是复合涂膜处理 （T3 ） 的草莓失重率最 低， 常温贮藏4d时， 复合涂膜组的失重率分别比对照 和壳聚糖单独涂膜组减少13.93%和5.45%。 壳聚糖涂 膜对水分的保持作用，主要是由于它在草莓表面所 形成的膜阻碍了蒸腾作用；复合涂膜液中失重率的 进一步降低，是因为植酸也可以抑制果蔬的气体交 换， 降低呼吸强度， 减少水分的蒸发7， 中草药可抑制 由于有害微生物对果实造成的病理性失水。 2.5保鲜剂对草莓腐烂率的影响 果实腐烂率是判断贮藏效果的主要表观指标。 如图2所示， 所有经过涂膜处理的草莓在贮藏期间腐 烂率均有降低， 但壳聚糖复合涂膜组 （T3 ） 的腐烂率 最低， 其贮藏的前3d无腐烂， 第4d腐烂率仅为8.39%， 分别比壳聚糖单独涂膜组 （T2 ） 和对照组 （CK ） 的低 59.19%和83.74%。壳聚糖对腐烂率的影响是因为这 层薄膜减少了致病菌的侵染及壳聚糖本身对草莓真 菌的抑制1。 植酸和中草药加入后抑菌作用显著提高， 主要是由于这些中草药复合物对草莓采后主要病原 菌有抑制作用，而植酸与其增效剂VC组合也能抑制 真菌的繁殖13。 2.6保鲜剂对草莓可溶性固形物的影响 可溶性固形物的质量高低，在一定程度上反映 了贮藏过程中果实营养物质保留的多少。如图3所 示， 不同处理的草莓随着贮藏时间的延长， 可溶性固 形物含量均表现出先略有上升然后缓慢下降的变化 趋势。 对照组可溶性固形物在第1d达到高峰 （6.75% ） ， 壳聚糖单独涂膜和复合涂膜组的含量均在第2d达到 高峰， 含量分别为7.03%和7.19%。可见， 涂膜处理不 仅延缓了可溶性固形物含量达到高峰的时间，而且 提高了其上升的幅度。 另外， 整个贮藏期间经涂膜处 表3L9（34） 正交实验结果 Table 3Results of orthogonal experiments 实验号ABCD商品率 （% ） 1111169.781.28 2122284.300.91 3133346.000.58 4212350.140.99 5223166.921.36 6231290.141.12 7313267.160.49 8321341.450.90 9332150.831.57 k166.6962.3667.1262.51 k269.0764.2261.7680.54 k353.1562.3260.0345.86 R15.921.907.1034.67 表4方差分析表 Table 4Analysis results of variance 方差来源平方和自由度均方F值显著水平 壳聚糖浓度 1327.752663.87273.940.0001 Vc浓度21.23210.614.380.0282 植酸浓度246.532123.2650.860.0001 中草药浓度 5412.5922706.291116.720.0001 误差43.62182.42 表5不同处理对草莓感官品质的影响 Table 5Effect of different treatment on sensory quality of strawberry 组别 时间 （d ） 12345 CK3.92.421.830.780 T24.523.372.471.150.71 T354.854.614.292.74 图1不同处理对草莓失重率的影响 Fig.1Effect of different treatment on the weight loss rate of strawberry 时间 （d ） 012345 35 30 25 20 15 10 5 0 失重率 （% ） CK T2 T3 图2不同处理对草莓腐烂率的影响 Fig.2Effect of different treatment on decay rate of strawberry 时间 （d ） 012345 100 80 60 40 20 0 腐烂率 （% ） CK T2 T3 361 Science and Technology of Food Industry 贮 运 保 鲜 2012年第1期 理的可溶性固形物含量均高于对照，其中以壳聚糖 复合涂膜组的含量最高。贮藏期间这种先上升后下 降的变化趋势，可能是由于贮藏早期高分子碳水化 合物水解转化为可溶性糖，而随后可溶性糖又被呼 吸不断消耗所致。壳聚糖处理对可溶性固形物的保 持作用主要是由于其形成了一个低O2高CO2的环境， 抑制了草莓的呼吸代谢1， 减少了底物消耗； 植酸和 中草药分别是通过封闭果蔬表皮的气孔13和抑制病 原菌的侵染来减弱呼吸作用的。 2.7保鲜剂对草莓VC含量的影响 VC是草莓果实中最重要的营养成分之一，也是 检测草莓果实品质的重要指标。由图4可知， 随着草 莓果实的成熟和衰老， VC含量不断下降， 涂膜处理抑 制了VC含量的下降， 其中以壳聚糖复合涂膜处理的抑 制效果最显著。 贮藏4d， 对照组的VC含量下降58.76%， 壳聚糖单独涂膜组的下降41.84%，而复合涂膜组的 仅下降22.18%。壳聚糖涂膜可能是由于其降低了氧 气的通透性， 减少了VC的氧化。 复合涂膜液抗氧化作 用的增强， 主要是由于植酸本身是一种抗氧化剂， 可 显著抑制VC的氧化14， 其次丁香等中草药提取物对 抗坏血酸酶可能有一定的抑制作用，从而延缓了VC 的氧化13。 2.8保鲜剂对草莓可滴定酸含量的影响 贮藏期间草莓中的酸含量变化可反映出营养物 质的消耗程度。 由图5可知， 随着贮藏时间的延长， 草 莓的可滴定酸含量持续下降。涂膜处理延缓了可滴 定酸的下降速度，其中以壳聚糖复合涂膜组下降的 速度最慢。 贮藏4d时， 对照组的可滴定酸下降为贮藏 前的55.51%，壳聚糖单独涂膜和复合涂膜组的分别 下降46.33%和30.82%。涂膜液中的壳聚糖、 植酸、 中 草药均可直接或间接的减弱草莓呼吸作用，降低有 机酸的消耗1， 13。 3结论 丁香、 蛇床子、 补骨脂三种中草药复配组合对草 莓采后主要病原真菌的生长具有显著抑制作用。 0.3% 复合中草药 （质量比为111 ） 与1.25%壳聚糖、 1.25% VC及0.05%植酸复配后， 对室温下贮藏的草莓具有保 鲜作用， 显著降低了草莓的失重率、 腐烂率， 延缓了 草莓可溶性固形物、 VC和可滴定酸含量的下降， 且其 各项保鲜指标均优于1.25%壳聚糖的单独涂膜处理。 参考文献 1 EL Ghaouth，Arul J，Grenier J，et al. 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