壳聚糖/纳米ZnO涂膜对圣女果的保鲜作用

李亚娜

(武汉工业学院机械工程学院，湖北武汉，430023)

圣女果，又称樱桃番茄或珍珠番茄，内含糖、有机酸、矿物质和多种维生素等营养成分，尤其人体必需的Vc含量是普通番茄的1.7倍，是难得的“水果蔬菜”［1］。但圣女果在贮藏、运输和销售等环节中容易出现失水，营养损失，造成外型褶皱和口感欠佳，有损其商品价值和食用价值。

壳聚糖涂膜以其无毒、无污染、来源丰富及良好的气体渗透性而被广泛应用于果蔬保鲜［2］。但其力学性能和阻水性有待提高［3－4］。近年来，随着纳米材料的兴起，许多研究者尝试使用纳米无机物(如SiO2、ZnO、TiO2等)对高分子材料进行改性。其中ZnO纳米微粒由于成本低且性能优异(无毒、无味、对皮肤无刺激性，不分解、不变色，热稳定性好，抗菌性)而倍受关注［5～7］。

Li等［8］将纳米ZnO加入壳聚糖中，制备得到壳聚糖/纳米ZnO复合膜。结果发现，相比于纯壳聚糖膜，壳聚糖/纳米ZnO复合膜的力学性能得到提高，当纳米ZnO含量为1%时，膜的拉伸强度和断裂生长率最大。Vicentini等［9］为拓展壳聚糖在医用伤口愈合剂上的应用，将自制的ZnO纳米粒子添加到壳聚糖/聚乙烯醇溶液中，并加入表面活性剂T80，制备得到壳聚糖/聚乙烯醇/纳米ZnO薄膜。研究发现，纳米ZnO的加入，提高了壳聚糖/聚乙烯醇薄膜的热稳定性，并使其对金黄色葡萄球菌具有抑制作用。来水利等［10］以胶原蛋白、壳聚糖、纳米ZnO为原料，按不同比例共混后制备出的三元复合膜具有良好的抗菌性，可应用于抗菌生物材料。而目前将纳米ZnO改性壳聚糖膜应用到圣女果保鲜上的研究鲜有报道，本文采用纳米ZnO对壳聚糖进行改性，并考察其对圣女果的保鲜性。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

圣女果，实验当日购自本地农贸市场;壳聚糖，购自国药集团化学试剂有限公司，分析纯;冰乙酸购自天津市天力化学试剂有限公司，分析纯;NaOH，购自天津市凯通化学试剂有限公司，分析纯;纳米ZnO，购自南京海泰纳米材料有限公司;PE保鲜袋，市售。

1.2 仪器与设备

S21-1型恒温磁力搅拌器，上海司乐仪器有限公司;KH-600DB型数控超声波清洗器，昆山禾创超声仪器有限公司;S-3000N型扫描电子显微镜，日本HITACHI公司。

1.3 壳聚糖/纳米ZnO涂液的制备与表征

先将1 g壳聚糖加入100 mL体积分数0.1%的乙酸中，磁力搅拌3 h至完全溶解后配置得到壳聚糖溶液。然后分别将适量纳米ZnO加入上述壳聚糖溶液，超声波振荡30 min后用0.1 mol/L的NaOH调节溶液pH值至5，得到纳米ZnO浓度为1%、2%和3%的壳聚糖/纳米ZnO涂液。用流延法在玻璃平板上成膜，室温自然干燥，制得壳聚糖及壳聚糖/纳米ZnO涂膜，并采用电子扫描显微镜(SEM)对其进行微观形态的观测。

1.4 圣女果的处理

将圣女果在所配置的壳聚糖(CS-0)及1%(CS-1)、2%(CS-2)、3%(CS-3)纳米ZnO含量的壳聚糖/纳米ZnO溶液中浸泡5s后取出晾干。以不涂膜圣女果为对照(CK)。

1.5 保鲜指标测定

1.5.1 感官评价

主要通过观察圣女果颜色，光泽度，手感受其硬度和表面光滑度对每个果实进行评价。根据表1对圣女果的感官进行评价打分，5人参与评价后取平均分值作为最终结果。

表1 圣女果感官评分标准Table 1 Quality evaluation of cherry tomato

1.5.2 失重率测定

用称重法，具体计算公式如下:

式中:m0表示贮前质量(g);mt表示贮期质量(g)。

1.5.3 Vc含量的测定

采用 2，6-二氯靛酚滴定法［11］。

1.5.4 可滴定酸含量的测定

采用碱液滴定法测定［12］。

2 结果与分析

2.1 膜的微观形态

图1为壳聚糖膜和壳聚糖/纳米ZnO复合膜的表面SEM图。图1中可见，随着壳聚糖中纳米ZnO含量的增加，其膜表面的无机粒子数量增加。当纳米ZnO含量为1%和2%时，纳米粒子分散较均匀。但当纳米ZnO含量增加到3%时，膜表面出现了较多的大尺寸粒子，这表明纳米ZnO出现了严重的团聚。

2.2 感官评价

图2为不同涂膜对圣女果感官评价分值的影响。从图2可以看出，实验中空白组圣女果的感官品质下降最为严重，而有涂膜的圣女果的感官分值下降相对较为缓慢。含有纳米ZnO的壳聚糖涂膜较纯壳聚糖涂膜的圣女果的外观质量更好，并且1%纳米ZnO含量的壳聚糖/纳米ZnO涂膜的保鲜效果最好。

2.3 失重率

图1 壳聚糖/纳米ZnO膜表面的SEM图，纳米ZnO含量(%):(a)0;(b)1;(c)2;(d)3Fig.2 Surface of Chitosan/nano-ZnO composite films，nano-ZnO content(wt%):(a)0;(b)1;(c)2;(d)3

图2 不同涂膜对圣女果感官评价分值的影响Fig.2 Effect of different treatment methods on sensory evaluation of cherry tomato

图3 不同涂膜对圣女果失重率的影响Fig.3 Effect of different treatment methods on weight loss rate of cherry tomato

图3为不同涂膜处理对圣女果失重率的影响。从图3可以看出，圣女果在贮藏期间不断失重。与对照组相比，含1%纳米氧化锌的壳聚糖复合膜较纯壳聚糖涂膜及2%和3%纳米ZnO含量的壳聚糖复合膜处理的圣女果的失重率低，这是由于涂膜可在圣女果表面形成小型气调室，减少水分的挥发，并且低含量(1%)纳米粒子在壳聚糖基体中分散较均匀，能够有效提高壳聚糖膜的阻水性［13］，但随着纳米粒子含量的增加，纳米粒子出现团聚，复合膜的综合性能下降［14］，所以3%含量的壳聚糖/纳米ZnO涂膜处理对圣女果的失重率变化无明显效果(与对照组相当)。储藏第9天，含1%纳米氧化锌的壳聚糖复合膜的失重率(4.63%)相对于对照组(5.49%)减少了15%。

2.4 Vc含量

图4 不同涂膜对圣女果Vc含量的影响Fig.4 Effect of different treatment methods on Vc content of cherry tomato

图4为不同涂膜处理对圣女果Vc含量的影响。从图4可以看出，贮藏期间圣女果的Vc含量呈逐渐下降趋势。在整个贮藏过程中，有涂膜的圣女果的Vc含量明显高于空白组，这说明壳聚糖膜可以有效减少圣女果贮藏过程中Vc的损失。此外，图4中还发现，与纯壳聚糖膜相比，含有1%纳米ZnO的壳聚糖涂膜能进一步抑制圣女果中Vc含量的下降，而含量为2%和3%的壳聚糖/纳米ZnO对圣女果的Vc抑制效果不明显。储藏第9天，含1%纳米氧化锌的壳聚糖复合膜的Vc含量(35.5 mg/100g)相对于对照组(14.5 mg/100g)提高了近1.5倍。

2.5 可滴定酸含量

图5为不同涂膜处理对圣女果可滴定酸含量的影响。图5可以看出，对照组的酸度变化最为迅速，而涂膜处理圣女果的可滴定酸含量的下降要缓慢一些，其中含纳米ZnO为1%的壳聚糖涂膜的可滴定酸含量的下降最为缓慢。这是由于贮藏期间有机酸作为呼吸底物不断的被消耗，从而总酸含量不断下降，但含1%纳米ZnO的壳聚糖/纳米ZnO涂膜有效的抑制了呼吸作用，因而延缓了酸含量的降低，使圣女果能更好的保持其原始品质和风味。储藏第9天，含1%纳米氧化锌的壳聚糖复合膜的可滴定酸含量(0.39mol/L)相对于对照组(0.21 mol/L)提高了85%。

图5 不同涂膜对圣女果可滴定酸含量的影响Fig.5 Effect of different treatment methods on acid content of cherry tomato

3 结论

通过SEM考察了壳聚糖/纳米ZnO复合膜的微观结构，并将壳聚糖/纳米ZnO涂液涂膜于圣女果表面，考察其对圣女果的保鲜性。结果发现，当纳米ZnO含量较低时(1%和2%)，纳米粒子较均匀的分散于壳聚糖膜中;当纳米ZnO含量增加到3%时，纳米粒子出现了较多的团聚。纳米ZnO含量为1%的壳聚糖/纳米ZnO涂膜对圣女果的保鲜效果最佳。储藏第9天，相对于对照组，壳聚糖/纳米ZnO(1%纳米ZnO)处理的圣女果的失重率减少了15%、Vc含量提高了近1.5倍、可滴定酸含量提高了85%。而纳米ZnO含量为2%和3%的壳聚糖/纳米ZnO涂膜的保鲜效果不明显。

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