新型生物复合缓释型保鲜剂对印度红瓜保鲜生理及品质的影响

区仲甜 杨淑芳 王璐 蒋侬辉 梁凯庭 杨奇平

(1 中山市海枣椰农业科技有限公司 广东中山 528400;2 广东省农业科学院果树研究所 广东广州 510640)

印度红瓜属热带葫芦科红瓜属藤本植物，在 印度广泛种植，是一种可食用的蔬菜［1］。红瓜果实全年可收货，尤其是多雨的季节［2］。红瓜果实营养成分丰富，富含β-胡萝卜素，VA 转化因子，同时也富含铁、VC、蛋白质和纤维的最佳补充植物之一［3］。虽然红瓜营养丰富，但是成熟的红瓜果实（果皮红色）皮薄汁多柔软，在采收或运输过程中发生的轻微机械摩擦也会造成果实表皮严重受损，导致果肉很快出现腐烂、霉变，而且其采后的生命力仍比较旺盛，贮藏期间容易腐烂变质，这给印度红瓜的贮藏运输、拓宽市场、延长销售时间等带来不少困难。未完全成熟的青黄色红瓜果实（8 成熟），果实较坚硬，运输途中不易损坏，在常温下放置几天就成熟可食，是理想的运输期和贮藏阶段。

浆果类保鲜方法主要有低温贮藏、气调包装贮藏、保鲜剂保鲜等［4］，其中低温贮藏和气调包装的使用成本较高，也不利于终端流通使用［5］，保鲜剂大多是化学合成的杀菌剂［6］，农药残留问题比较突出。目前还没有专门为红瓜研发的保鲜剂，加上采后保鲜难度高，严重阻碍了红瓜种植推广，也降低了企业加工红瓜的意愿。

随着保鲜技术的发展，大量保鲜技术涌现市场，ClO2缓释剂保鲜技术在果蔬保鲜中广泛应用［7］，ClO2被世界卫生组织誉为 A1 级别消毒剂［8］。此外，经济、安全的天然保鲜剂更是成为当前果蔬贮藏保鲜研究的热点，天然的植物源化学成分如香樟叶化学成分具有较强的抗菌广谱性，既能杀灭真菌又能杀灭细菌，是安全卫生无污染的天然保鲜剂［9］。有学者研究，经过提取验证香樟叶中的活性成分包含有以倍半萜、单萜类化合物为主的挥发性成分，以及含有黄酮及其衍生类、木质素、生物碱类化合物等非挥发性成分，这些挥发和非挥发性成分均具有不同程度的抗菌［10］、抗氧化［11］、抗炎［12］和杀虫［13］等活性。开发安全、有效、适合红瓜特点的新型保鲜剂，是突破制约红瓜产业发展瓶颈的有效解决办法之一。本研究首次将香樟叶应用于印度红瓜保鲜剂的研制中，研制出一种新型的生物复合缓释型保鲜剂并应用在已转青黄色的印度红瓜上，配合低温冷藏技术，以感官检验、内含物含量变化为指标，综合考察该新型保鲜剂对印度红瓜的保鲜效果，以期为印度红瓜物流保鲜提供理论基础及方法。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试材

印度红瓜采摘自中山市海枣椰农业科技有限公司民众镇酷酷乐奇果丛林基地，选择无病虫害、果皮无损伤的新鲜7成熟红瓜果实。

1.1.2 试剂

新型复合缓释型剂：通过查阅文献和多次试验，确定该新型保鲜剂采用香樟叶提取物、高锰酸钾、吸附载体、碳酸氢钠、碳酸钠、还原铁粉、二氧化氯、有机酸、氯化钙混合而成。其中，所述有机酸选自草酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸中的至少一种；所述的吸附载体选自4A 分子筛、硅藻土、硅胶、活性碳中的至少一种，优选4A 分子筛。试剂全部为市购的AR试剂。

1.1.3 仪器与设备

聚丙烯保鲜盒（PP）：规格43.7 cm×30.2 cm×16 cm，容量15.5 L；冷藏柜（意大利达克斯有限公司）；电子天平（天津市德安特传感技术有限公司）；研钵；水浴锅；组织捣碎机。

1.2 方法

1.2.1 新型保鲜剂制备方法

1.2.1.1 香樟叶缓释剂制备

取新鲜香樟叶片在60℃左右充分烘干后粉碎；将香樟叶粉与无菌水混合，在30℃左右采用超声波浸提1～2 h，然后真空抽滤，滤渣添加无菌水重复抽提2～3 次，合并滤液即为香樟叶提取物水溶液。将活化后的吸附载体加入到香樟叶提取物水溶液中并混合均匀，使吸附载体完全吸收香樟叶提取物水溶液，然后自然风干，即得到香樟叶缓释剂。香樟叶提取物水溶液与吸附载体的质量比为1∶（1.2～2）。

1.2.1.2 乙烯吸附剂制备

乙烯吸附剂选择高锰酸钾，利用高锰酸钾的强氧化性能吸收乙烯氧化成无害的水和二氧化碳，进一步营造低氧氛围，减少乙烯对瓜果的催熟作用。将无菌水加热至80～90℃，加入高锰酸钾搅拌至溶解，将活化后的吸附载体加入到高锰酸钾水溶液中并混合均匀，然后自然风干，即得到乙烯吸附剂。无菌水与高锰酸钾的混合质量比例为100∶（30～33）；高锰酸钾水溶液与吸附载体的质量比例为1∶（1.2～2）。

1.2.1.3 二氧化氯缓释剂制备

二氧化氯、吸附载体、有机酸、氯化钙的质量比为1∶（1～2）∶（3～10）∶（1～7）。本实验取0.2份二氧化氯、0.3份硅藻土、1.2份草酸、0.8份氯化钙混合均匀，得到二氧化氯缓释剂。

1.2.1.4 二氧化碳释放剂和吸氧剂

将碳酸氢钠、无水碳酸钠按照1∶1混合均匀，得到二氧化碳释放剂。吸氧剂方面我们选择还原铁粉作为吸氧剂，还原铁又称“双吸剂”，不仅能够吸收氧气还能吸收水分，还能起到调节贮存环境的相对湿度的作用。

1.2.1.5 新型保鲜剂成品

将二氧化氯缓释剂装入到透气透水袋中，成为二氧化氯缓释包，单独成为内包。内包置于外包中，在外包中再装入二氧化碳释放剂、还原铁吸氧剂、乙烯吸附剂和香樟叶提取物缓释剂，混合均匀，最终得到新型生物复合缓释型保鲜剂，即本文所述的新型保鲜剂。整包新型保鲜剂的重量在10 g 左右，内包包装材料为原生木浆纸或竹纤维纸或复合纸或无纺布，外，包装材料为无纺布或爱华纸或乳白腊纸。

1.2.2 实验设计

分别称取印度红瓜1 500.0 g（精确到0.1），装入保鲜盒内。每个保鲜盒装一包新型保鲜剂，设置3组不同添加量的香樟叶缓释剂：

处理1：二氧化氯缓释剂∶二氧化碳释放剂∶还原铁粉∶乙烯吸附剂∶香樟叶缓释剂=1∶18∶9∶18∶18；

处理2：二氧化氯缓释剂∶二氧化碳释放剂∶还原铁粉∶乙烯吸附剂∶香樟叶缓释剂=1∶18∶9∶18∶27；

处理3：二氧化氯缓释剂∶二氧化碳释放剂∶还原铁粉∶乙烯吸附剂∶香樟叶缓释剂=1∶18∶9∶18∶36。

CK1：不添加任何试剂。

CK2：不添加香樟叶提取物，二氧化氯缓释剂∶CO2释放剂∶还原铁粉∶乙烯吸附剂＝1∶18∶9∶18。

所有处理在4℃、相对湿度60%下保存，定期进行测定。

在前期试验的基础上，选择处理3（二氧化氯缓释剂∶二氧化碳释放剂∶还原铁粉∶乙烯吸附剂∶香樟叶缓释剂=1∶18∶9∶18∶27）作为基础，以3 个因素：环境温度（0、4 和10℃），相对湿度（40%、60%、80%），吸附剂（还原铁粉∶乙烯吸附剂）的比例（1∶1、1∶2、2∶1）为影响因素，以好果率为指标，设计三因素三水平正交试验（表1），并分析各因素对保鲜效果的影响。

表1 正交试验因素和水平

1.2.3 指标测定

失重率［14］：质差法。

失重率＝（初始质量－测定质量）÷初始质量×100%

果实等级感官评定标准［15］：

1 级果：新鲜完好，无褐斑或水渍斑，或斑点面积小于1/4，果肉色泽，风味正常，未长霉；

2 级果：褐斑或水渍斑的面积占果实面积的1/4～1/2，果肉色泽，风味正常，未长霉；

3 级果：褐斑或水渍斑面积占果实面积1/2 以上，果肉色泽，风味较差，已经长霉；

4级果：果实完全腐烂变质。

好果率＝（1级果＋2级果）/总果实数×100%

可溶性固形物含量：采用手持折光仪测定。

维生素 C 的测定［16］：按照 GB 5009.86—2016测定。

总酸的测定［17］：按照 GB/T 12456—2008 测定，以柠檬酸计。

呼吸强度的测定［18］：静止碱吸收法。

1.2.4 数据处理

所有试验每组3 个平行，并用SPSS 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 保鲜剂处理对印度红瓜低温冷藏过程感官指标的影响

从表2 中可知，在低温下（4℃）贮藏，对照组第5 天果皮颜色开始发生变化，第10 天大部分已经成熟，第15～20 天发霉至全部腐烂。处理组的试验效果明显高于对照组，处理3效果最佳，贮藏的第25 天果实才开始发霉腐烂，说明该新型保鲜剂可以减缓果实呼吸速率，并抑制霉菌生长。

表2 印度红瓜保鲜过程感官指标的变化

续表2 印度红瓜保鲜过程感官指标的变化

2.2 低温贮藏过程中VC和总酸含量的变化

VC 是果实重要的营养指标之一，随着果实生长，成熟至后熟而被酶所氧化，发生变化。由图1可知，在贮藏期间印度红瓜果实VC 含量呈现先上升后下降的变化趋势。所有处理的果实都在第6～9 天达到峰值，之后开始快速下降。所有用新型保鲜剂处理过的果实，下降趋势低于对照组，尤其是处理3，随着贮藏时间的变化，果实中VC含量明显高于其他处理和对照组，各处理间差异极显著（p＜0.01）。表明增加香樟叶提取物可以有效提高果实的抗氧化能力，减缓印度红瓜果实氧化，抑制酶对VC的破坏。

图1 印度红瓜贮藏过程中VC含量的变化

总酸是果实重要的风味指标之一，如图2 所示，印度红瓜果实总酸的变化趋势是一致的，都是先升高后降低的变化趋势，在贮藏的第3～6天，果实总酸含量急剧上升，第6～9 天又快速下降，之后缓慢降低，而处理3总酸保有量明显高于其他（p＜0.05），表明香樟叶提取物在延长保存期的同时可以减少总酸的转化量。

2.3 低温贮藏过程中可溶性固形物含量和呼吸速率的变化

图2 印度红瓜贮藏过程中总酸含量的变化

可溶性固形物直接反映果实的成熟度和品质状况。从图3可知，每组可溶性固形物含量均呈现先升高后降低的趋势，分别在贮藏的第6天达到最大值后，开始下降。下降趋势不同，CK 组急剧下降，明显快于处理组，处理1、2 基本处于同一变化中，处理3下降速率则要迟于处理1、2，明显慢于对照组，各处理间差异极显著（p＜0.01），表明高浓度香樟叶提取物的保鲜剂对果实可溶性固形物积累的效果最好。

图3 印度红瓜贮藏过程中可溶性固形物含量变化

光合作用和呼吸作用是果实主要的代谢途径，果实采摘后只进行呼吸作用，其果实中的糖和有机酸等成分被氧化消耗，果实品质逐渐下降。呼吸速率是反应印度红瓜在贮藏期间品质变化的主要生理指标。由图4 可知，在贮藏的第6 天以前，果实几乎处于同一呼吸速率，没有显著差异；第6天以后，果实呼吸速率开始下降，对照组下降较慢，营养消耗高；处理组，呼吸速率下降较快，营养成分消耗低，果实中营养充足，果实贮藏期长（p＜0.01）。因此，通过呼吸速率变化的测定表明，新型保鲜剂可以一定程度抑制印度红瓜的呼吸作用，维持印度红瓜果实的有机质。

图4 印度红瓜贮藏过程中呼吸速率的变化

2.4 低温冷藏过程中好果率和失重率的变化

好果率和失重率是衡量果蔬贮藏品质的重要指标。由图5 可知，CK1 在贮藏的第12 天果实就开始出现腐烂发霉，而处理组的果实在第18～21 天时才发生变化，处理3 效果最好，各处理和CK 之间差异显著（p＜0.05），说明新型保鲜剂可以有效延缓果实衰老、腐败，且高浓度香樟叶提取物的杀菌效果更好。

图5 印度红瓜贮藏过程中好果率的变化

失重率变化越小，表明印度红瓜在贮藏过程中，营养成分和水分等损失最小，保藏效果最好。由图6 可以看出，对照组在贮藏的第6 天，失重率开始急速上升，第12 天时，失重率超过了6%；而处理组失重率变化趋于平缓，各组之间差异并不明显（p＞0.05），在整个贮存期内失重率变化幅度较小，最高也没有超过2%。表明添加一定浓度香樟叶提取物就可以达到较好的保鲜效果，高浓度香樟叶提取物不一定能减少印度红瓜的重量损失。

图6 印度红瓜贮藏过程中失重率的变化

2.5 正交试验结果与分析

由表3 可以看出，对所有优化试验测定了第15、20 和25 天的好果率，好果率逐渐降低，由于每个试验条件不同，每个因素之间交互作用不同。因此，降低程度不一样。对第15 天好果率来说，极差最大的是环境温度，其次是相对湿度，二者对二氧化氯、二氧化碳和香樟叶化学成分释放都产生影响，吸附剂的比例极差最小，其对缓释剂的释放速率影响不大；对第20 天好果率的测定结果表明，随着贮藏时间延长，环境温度不再是最主要的影响因素，相对湿度极差值最大，相对湿度是最主要的影响因素，环境温度次之；同样，在第25天测定结果也表明，相对湿度极差值最大。这可能说明在贮藏前期，环境温度较大程度影响着缓释剂的释放速率，从而间接影响着果实品质；随着时间延长的影响趋于平稳，相对湿度的变化开始显现，从而影响缓释剂释放速率。吸附剂的比例在整个过程对缓释剂影响作用都不是很大。从整个试验结果来看，较优的组合是第8 组A2B1C2，即贮藏温度4°C、相对湿度40%、吸附剂铁与高锰酸钾的比例为1∶2。吸附剂的比例，从经济角度考虑选择1∶1即可，因此，最优组合是A2B1C1。

2.6 验证试验

为了进一步验证上述正交试验所确定的较优贮藏条件，以正交试验结果，即：环境温度4℃，相对湿度40%和吸附剂的比例1∶1，为保鲜效果做验证，试验设3组平行，取平均值，结果见表4。

表3 正交试验安排及结果

表4 贮藏条件验证试验及其结果

由表4可知，以较优条件下贮藏15、20和25 d后，好果率分别达到100%、100%和99.0%。与正交试验最佳组合各项指标相比，其相对误差值分别为0，0 和1.48%，平行试验数据相对误差在5%以内，与优化结果相符。综合分析说明，优化的贮藏条件，具有稳定性和可靠性。

3 讨论与结论

根据GB-2760，ClO2被作为食品添加剂中的防腐剂，主要应用于果蔬保鲜［19］。果蔬贮藏期间，杀菌非常重要，ClO2是一种可以有效杀死致病微生物和食品腐败微生物的强氧化剂［20］。天津市农业科学院研制的ClO2保鲜剂，明确表明可以有效抑制采后葡萄灰霉病致病菌的产生［21］；Chatuev 等［22］的研究表明，ClO2可以使西红柿种子上的沙门氏菌数量减少了10 倍；Wu 等［23］做了ClO2对蓝莓上的5种细菌，酵母和霉菌的对比研究，结果表明ClO2对李斯特菌，绿脓杆菌，沙门氏菌，金黄色葡萄球菌和耶尔森氏菌的杀灭效果最为显著；香樟叶提取剂是天然的植物源杀菌剂，其成分具有不同程度的杀菌和抑菌等效果，且兼具抗氧化的效果［24］。段丹萍等［25］用香樟叶提取物对草莓灰霉病菌进行抑制试验，结果表明其有效抑制灰霉病的发病率和对果实中多种酶起到保护作用；全沁果等［26］研究表明，香樟叶提取物在盐水体系中对液态食品中金黄色葡萄球菌抑制效果最好；孙崇鲁等［27］对不同香樟叶提取物的抗氧化能力进行研究，结果表明均具有较好的抗氧化效果。

本研究选取ClO2和香樟叶提取物作为保鲜剂中的杀菌成分，与对照相比，有效地抑制了印度红瓜霉菌产生，减缓氧化进程，延长货架期；缓释剂组间对比表明，提高香樟叶提取物的占比，能进一步提高缓释剂的杀菌和抗氧化能力，从而提高印度红瓜的保鲜效果。对于果蔬保鲜，除了杀菌，控制果蔬呼吸作用也是非常必要的，低温贮藏本身就降低印度红瓜的呼吸热和呼吸速率，再结合二氧化碳释放剂和还原铁吸氧剂的作用，营造一种低氧高CO2的环境，从气调上达到贮藏效果。

乙烯吸附剂可以有效吸收果蔬产生的乙烯，延长果蔬寿命。本研究将以上条件有力结合，对多种条件进行控制调节，将是否添加或添加不同剂量香樟叶提取物的保鲜剂进行对比，其结果表明，添加香樟叶提取物可以更好地保持采后印度红瓜果实颜色和营养物质，保鲜期延长至20 天以上。另一方面，选取环境温度、相对湿度和吸附剂的比例作为影响新型保鲜剂保鲜效果的条件，通过正交试验，确定温度4℃、相对湿度40%，吸附剂比例为1∶1 为较好的贮藏条件，能保留更多的营养成分，可能是由于此条件下，缓释剂释放速率更加稳定，从而延长保鲜剂的效果，因此提高了保存效果。后期，可以通过进一步细化确定更优的贮藏条件，从而发挥新型保鲜剂的最大效果。