壳聚糖纳米TiO2复合涂膜对金秋梨的保鲜研究.doc

壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜对金秋梨的保鲜研究摘要：采用壳聚糖/纳米TiO2作为复合涂膜剂，在室温条件下测试金秋梨的Vc 含量、总糖含量、总酸含量、水分含量、好果率以及多酚氧化酶（PPO），过氧化物酶（POD），超氧化物歧化酶（SOD）等各项指标。试验结果表明：壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜处理的金秋梨在室温贮藏至第30d 时，总糖、总酸及Vc含量分别为8.31%、0.07975%、6.9g/g，好果率达81.2%，失水率为4.9%，明显优于单膜处理果及对照，各项酶活指标均得到相应的改善和提高，可以得出壳聚糖/纳米TiO2复合膜保鲜效果优于壳聚糖单膜。关键词：壳聚糖；纳米TiO2；复合涂膜；保鲜；金秋梨中图分类号:TS 文献标识码：A 文章编号：Chitosan/nano-TiO2 Composite Films for the Preservation of Jinqiu PearAbstract: Chitosan/nano-TiO2 composite films were prepared and used for coating Jinqiu pear to prolong their storage life at room temperature. The rate of vitamin C, the total suger, total acid, water loss content, respiratory strength, good fruit ratio, polyphenol oxidase(PPO), peroxidase (POD), superoxide dismutase (SOD), were determined separately. Research results indicated that the total suger, total acid content and Vc were 8.31%, 0.07975%, 6.9g/g; respiration rate was lower than that of CTS and control; water loss rate was of only 4.9 %, good fruit rate of 81.2%. Various indexes had been improved, the effect of keeping fresh of fruits and vegetables of the CTS-TiO2 composite films obviously surpassed that of the pure CTS films.Key words: chitosan; nano-TiO2; composite film; fresh-keeping; jinqiu pear0 引言金秋梨是新高梨的芽变株系，果大，皮薄，水分多，甜酸适口，丰产性能好，具有清脆香甜，肉质细嫩的食用品质以及良好的药用价值，深受人们青睐1。随着梨果种植面积的扩大，投产面积的增加和单位面积产量的提高，金秋梨的产量将大量增加。但由于金秋梨采后生理代谢旺盛，容易腐烂变质，软化和腐烂，鲜果供应时间短，已出现增产不增收、果实大量腐烂、果农收益低的现象，从而妨碍了梨果生产大规模发展。室温条件下，金秋梨果实贮藏期只有20 天，之后各种营养成分损失加快，品质下降迅速，果肉很快发绵，腐烂率急剧上升2-3。因此，采用有效的保鲜措施，对于减少金秋梨的采后贮藏损失，提高经济效益有重要作用。本实验以壳聚糖质量为2.0 g、纳米TiO2量为0.03 g、甘油量为2.5 g制得CTS-TiO2复合膜溶液并涂于金秋梨表面，室温下对金秋梨进行总糖、总酸、Vc 含量、失水率及POD、SOD、PPO 的测定，并与壳聚糖单膜溶液（CTS）组和空白组对照，比较两种涂膜剂的保鲜效果。1 试验试剂及设备1.1 主要试剂壳聚糖，纳米TiO2，丙三醇，冰乙酸，氢氧化钠，硫酸铜，亚铁氰化钾，乙酸锌，酒石酸钠钾，三氯乙酸，草酸，2,6-二氯靛酚，蔗糖，碘酸钾，过氧化氢，2,4-二硝基苯肼，磷酸，酚酞，愈创木酚，硫酸，金秋梨。1.2 主要仪器 紫外分光光度计，恒温磁力搅拌器，电子分析天平，红外光谱仪，透射电镜，X射线衍射仪，电子万能测试机，超声波分散器，数字式酸度计，漩涡混合器，恒温加热磁力搅拌器，电热恒温水浴锅，螺旋测微仪，电热鼓风干燥箱。2 试验方法选择新鲜成熟适中，无机械损伤和病虫害，大小均匀的金秋梨，随机分为三组，每组40 个，以优化的配方，于采收当日对金秋梨进行涂膜处理。将金秋梨分别浸泡于配制好的溶液中2min 后捞出，自然晾干后在室温条件下(20-25C)，对金秋梨分别进行CTS-TiO2和CTS的涂膜保鲜实验并与空白组对照。贮藏期间每3d 测定一次，每次每组随机抽取梨果3 个，重复3 次。好果率测定，同样如上述分为3 组，每组60 个，贮藏期间每5d 观察记录一次。2.1 金秋梨总糖含量的测定采用GBT6194-86 水果、蔬菜可溶性糖测定方法中斐林试剂法测定金秋梨的总糖含量。2.2 金秋梨Vc含量的测定采用紫外快速测定法。2.3 金秋梨总酸的测定采用GBT12456-1990食品中总酸的测定方法中酸碱滴定的指示剂法测定金秋梨的总酸含量。2.4 金秋梨失水率的测定失水率（100%）=100%式中：m失水后克数(g)；M原克数(g)。2.5 金秋梨呼吸强度的测定常用测定呼吸的耗氧量或释放CO2的量来表示。将果实置于二氧化碳分析仪中测定果实呼吸所放出的二氧化碳量4。2.6 金秋梨好果率的测定好果率（%）=100%式中：n完好果数(个)；N检查果总数(个)。2.7 金秋梨POD活性测定取4 支试管，编号1，2，3，4；空白对照：1，2 号试管各加0.1mL 酶液，在沸水中加热5 min，冷却，再加入2.4mL 反应混合液(作用0 min)；反应液：3，4 号试管各加2.4mL 反应混合液，最后加入0.1mL 酶液，记时；4支试管立即于37C 水浴中保温15 min，然后迅速转入冰浴，并各加入2.0mL 20%三氯乙酸终止反应，4000 r/min 离心5 min，取上清液，适当稀释；以空白为对照，用分光光度计测定其在420 nm 波长下的OD值。结果计算：POD (Umg-1min-1) =式中：A470反应时间内吸光度的变化；W果实鲜重(mg)；t反应时间(min)；VT提取酶液总体积(mL)；VS测定时取用酶液体积(mL)。2.8 金秋梨PPO活性测定5-6取4 支试管，编号1，2，3，4；空白对照：1，2 号试管各加0.1mL 酶液，在沸水中加热5 min，冷却，再加入3.9 mL0.05 mol/L 磷酸缓冲液1mL 儿茶酚溶液；反应液：3，4 号试管各加3.9 mL0.05 mol/L 磷酸缓冲液1mL儿茶酚溶液，最后加入0.1mL 酶液，记时；把4 支试管立即于37C 水浴中保温10 min，然后迅速转入冰浴，并各加入2.0mL 20%三氯乙酸终止反应，并4000r/min 离心5 min，取上清液，适当稀释。以空白为对照，用分光光度计测定其在525 nm 波长下的OD值。结果计算：PPO(0.01Ag-1min-1)=式中：A反应时间内吸光值(OD)的变化；W果实鲜重(g)；t为反应时间(min)；D稀释倍数，即提取的总酶液为反应系统内酶液的倍数。2.9 金秋梨SOD活性测定在盛3mL反应混合液的试管中加入适量的SOD粗酶液，混合后放在透明的试管架上，经光照10 min 后迅速测定OD560值，以不加酶液的试管为对照。(如酶液浓度大、活性强时，酶用量适当减少)。结果计算：SOD ( Umg-1) =式中：A1、A2对照管和测定的管吸光度；W果实鲜重(mg)；VT反应液总体积(mL)。3 结果与讨论3.1 金秋梨总糖含量的测定结果由图3-1可以看出，在贮藏过程中总糖含量先上升后下降，并出现了呼吸高峰，在贮藏后期总糖的含量均呈下降趋势，但复合涂膜组的总糖含量明显高于对照，说明复合涂膜对金秋梨的气体交换有抑制作用，能使呼吸代谢减慢，使糖分的下降比壳聚糖单膜及空白对照要少，从而较好的保存了金秋梨的营养成分。图3-1 壳聚糖及壳聚糖复合涂膜对金秋梨总糖含量的影响Fig3-1 the effect of CTS and CTS-TiO2 to the Jinqiu pear of the total suger3.2 金秋梨VC含量的测定结果如图3-2所示，金秋梨采后Vc含量的变化趋势为先上升后下降。其中，空白组的上升峰值在贮藏期的12天左右，即出现了呼吸高峰，从而使Vc含量达到最大值7，而两个保鲜涂膜组的呼吸高峰出现时间延后36天左右，说明保鲜涂膜对金秋梨呼吸高峰起到了延迟的作用。在贮藏至第30天时，CTS-TiO2复合膜的Vc含量仍达到6.9g /g，壳聚糖单膜为5.2g /g，而对照只有3.5g /g。说明壳聚糖涂膜对果实与外界的气体交换起到抑制作用，而且通过纳米TiO2对膜的性能方面的改良后，复合膜内部形成高CO2低O2的环境，从而使还原型Vc不易被氧化，因此，壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜在贮藏后期较好的保留了金秋梨的Vc。图3-2 壳聚糖及壳聚糖复合涂膜对金秋梨Vc含量的影响Fig3-2 the effect of CTS and CTS-TiO2 to the Jinqiu pear of the total Vc3.3 金秋梨总酸含量的测定结果由图3-3可知，处理果、对照果总酸含量的变化趋势基本一致。但在贮藏后期，复合涂膜组的总酸含量要明显高于对照，在第30天时酸含量达到0.07975%，壳聚糖单膜0.07602%，对照为0.0742%，说明复合涂膜可以使呼吸代谢减慢，从而可以延缓总酸含量的降低，保存了金秋梨的营养物质。图3-3 壳聚糖及壳聚糖复合涂膜对金秋梨总酸含量的影响Fig3-3 the effect of CTS and CTS-TiO2 to the Jinqiu pear of the total acid3.4 金秋梨失水率的测定结果如图3-4所示，贮藏期间，涂膜组、对照组失重率均逐渐上升，但对照组的失水率明显高于处理组，而在各处理组中CTS-TiO2复合膜处理果的失水率低于壳聚糖单膜，在贮藏30天时CTS-TiO2 复合膜处理果的失水率仅为4.9%，对照则达到了12%，一般失水超过5%就显示出失鲜状态，表面皱缩、光泽消退、细胞空隙增多、组织变成海绵状。萎蔫造成果蔬外观损坏，品质下降，损耗增加，使正常的呼吸作用受到影响，促进酶的活性，加快了组织衰老，大大削弱了果蔬固有的耐藏性和抗病力8。说明壳聚糖复合涂膜对保持金秋梨重量，减少营养物质的损失有较好的作用。图3-4 壳聚糖及壳聚糖复合涂膜对金秋梨失水率的影响Fig3-4 the effect of CTS and CTS-TiO2 to the Jinqiu pear of the total losing water3.5 金秋梨呼吸强度的测定结果由图3-5可以看出，对照果与各处理果在室温下呼吸强度变化趋势相似，整体来看，壳聚糖处理果呼吸强度在整个采后阶段均低于对照果，说明的壳聚糖处理后由于膜的阻碍作用较好地抑制了金秋梨采后呼吸，同时利用纳米TiO2对其改良，使O2透过降低，CO2透过率升高，从而更好的抑制了金秋梨采后呼吸作用，因此复合涂膜处理效果好于单纯的壳聚糖涂膜，两者均明显好于对照。图3-5 壳聚糖及壳聚糖复合涂膜对金秋梨呼吸强度的影响Fig3-5 the effect of CTS and CTS-TiO2 to the Jinqiu pear of respiration rate3.6金秋梨好果率的测定结果由图3-6可知，采后 10d 对照组与处理组好果率开始不同程度下降，而处理组于采后30d 后才开始有较明显腐烂果出现，但好果率仍大大高于对照，贮藏到40d 时，CTS-TiO2处理果及CTS处理果的好果率分别是80.2%、71.5%，对照只有38.0%好果，说明CTS/纳米TiO2复合涂膜对金秋梨保鲜有较好的效果。图3-6 壳聚糖及壳聚糖复合涂膜对金秋梨好果率的影响Fig3-6 the effect of CTS and CTS-TiO2 to the Jinqiu pear of good fruit rate3.7 金秋梨POD的测定结果POD活性是果实成熟衰老的主要标志，并伴随着果实成熟衰老而发生变化。POD催化本身可产生自由基产物，造成膜酯过氧化，从而加剧组织褐变。因此，POD活性可作为果实成熟和衰老的指标之一，POD与果蔬的风味流失也有直接关系。由图 3-7可以看出，在贮藏初期，各处理果POD酶活性较低且变化趋势基本一致，在贮藏初期，随着贮藏时间的延长，各处理组POD的活性逐渐上升，在果实呼吸高峰前后达到最高；在贮藏后期，各处理POD活性增加速度变缓，但对照组酶活性始终高于涂膜组，酶活性第20 d分别为3.49 U mg-1min-1、3.06 Umg-1 min-1 和2.18U mg-1 min-1。这表明了壳聚糖涂膜对金秋梨POD活性的上升有抑制作用，从而延长果实的贮藏保鲜期，更好的保存营养成分。图3-7 壳聚糖及壳聚糖复合涂膜对金秋梨POD的影响Fig3-7 the effect of CTS and CTS-TiO2 to the Jinqiu pear of POD3.8 金秋梨PPO的测定结果由图3-8可以看出，在采后 PPO酶活性呈现不同程度的增加趋势，且涂膜组的PPO活性始终较空白低，酶活性由大到小的顺序依次为对照组、CTS处理组、壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜处理组，第20 d时，分别为232.5(0.01Ag-1min-1)、90.08 (0.01Ag-1min-1)和42.15( 0.01Ag-1min-1)，涂膜处理明显减少果实对O2的吸收，O2是PPO的底物之一，说明壳聚糖涂膜对果实与外界的气体交换起到抑制作用，而且通过纳米TiO2对膜的性能方面的改良后，复合膜内部形成高CO2低O2的环境，可降低酶活性，就能防治酶促褐变，这表明了壳聚糖涂膜对金秋梨PPO活性的上升有抑制作用，从而延长果实的贮藏保鲜期，更好的保存营养成分。图3-8 壳聚糖及壳聚糖复合涂膜对金秋梨PPO的影响Fig3-8 the effect of CTS and CTS-TiO2 to the Jinqiu pear of PPO3.9金秋梨SOD的测定结果SOD对细胞具有重要的保护作用，以防止细胞产生的具有毒害作用的O2-的侵害。SOD能在植物衰老过程中清除组织中的活性氧，维持活性氧代谢的平衡，保护膜结构，因而能够延缓衰老。由图3-9可知，在贮藏期间，SOD活性呈现不规则变化的趋势，但涂膜果实中SOD 的活性高于空白的活性，其中复合涂膜组活性远远高于空白，第20d时，对照组、CTS组和CTS/纳米TiO2复合涂膜组的SOD活性分别为131.25Umg-1、147.20 Umg-1 和216.72 Umg-1，说明壳聚糖涂膜对果实与外界的气体交换起到抑制作用，而且通过纳米TiO2对膜的力学性能的改良后，复合膜内部形成高CO2低O2的环境，从而抑制了果实中氧化，提高了SOD的活力，壳聚糖/纳米TiO2复合涂膜在储藏后期较好的保留了金秋梨的SOD。图3-9 壳聚糖及壳聚糖复合涂膜对金秋梨SOD的影响Fig3-9 the effect of CTS and CTS-TiO2 to the Jinqiu pear of SOD4 结语以壳聚糖质量为2.0 g、纳米TiO2量为0.03 g、甘油量为2.