羧甲基纤维素壳聚糖复合膜对蓝莓保鲜效果的研究

赵红宇，关文凤，周盛华，景志刚，王春柳

（1. 黑龙江康普生物科技有限公司，黑龙江哈尔滨 150025；2. 黑龙江省牛初乳工程技术研究中心，黑龙江 哈尔滨 150025）

蓝莓，又名都柿，其果实中含有丰富的营养成分，具有保护视力、软化血管、改善血糖、缓解老年痴呆、抗疲劳、提高免疫力等功能[1-4]，被国际粮农组织（FAO） 名为“世界五大健康食品”之一，对人体具有较高的保健功能[5]。但蓝莓属于浆果类的水果，夏日温度高，采摘后水分损耗易腐败，运输中更易腐烂变质，贮藏期短，如何提高蓝莓贮存期也成了蓝莓产业亟需解决的问题之一。

随着经济的高速发展，人们的生活品质明显提高，对食品安全也愈发重视。对于易腐败变质的水果品质也就有了更高的要求，目前果蔬采用的低温冷藏保鲜、气藏保鲜、辐射保鲜和化学保鲜等方法，有着果蔬冻结、对设备参数的精准度要求较高、成本过高、不易操作等弊端[6]。而果蔬涂膜保鲜技术具有使用方便、原料来源丰富、成本低、安全可食用、无毒、对环境无污染等诸多优点，具有非常广阔的应用前景[7]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜蓝莓，挑选大小均匀、果实上果粉较为完整、无机械损伤的果实，购自万润超市；羧甲基纤维素钠（CMC）、壳聚糖（CS）、冰乙酸、甲醇、氢氧化钠、甲基红指示剂、盐酸，均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

电子天平、分析天平，赛多利斯科学仪器（北京） 有限公司产品；磁力搅拌器，河南予华仪器有限公司产品；ATC 糖度计，上海宏达公司产品；可见分光光度仪，上海元析仪器有限公司产品；质构仪，北京微讯超技仪器技术有限公司产品。

1.3 试验方法

1.3.1 单一可食膜溶液的制备

（1） 羧甲基纤维溶液的制备。称取2.5 g 羧甲基纤维素，缓慢加入50 ℃的100 g 水中，充分搅拌均匀，静置2 h 充分溶胀待用。

（2） 壳聚糖溶液的制备。称量2.3 g 壳聚糖缓慢加入到质量分数为1%的100 mL 冰乙酸溶液中，用磁力搅拌器迅速搅拌成淡黄色黏稠透明液体后静置消泡待用。

1.3.2 不同质量分数配比可食性复合膜的制备

（1） 不同质量分数羧甲基纤维素钠复合膜的制备。分别称取羧甲基纤维素钠2.3，2.5，2.7，2.9 g，加入到100 g 水中，缓慢搅拌至透明胶体，静置2 h；再称取2.5 g 壳聚糖溶于质量分数1%的100 mL 冰乙酸溶液中，缓慢搅拌呈淡黄色胶体状态，静置消泡；将2 种膜溶液于50 ℃下按1∶1 比例充分混合均匀后，冷却至室温待用。

（2） 不同质量分数壳聚糖复合膜的制备。分别称取壳聚糖2.1，2.3，2.5，2.7 g，加入到质量分数1%的100 mL 冰乙酸溶液中，缓慢搅拌至淡黄色胶体状态，静置消泡；与最佳质量分数羧甲基纤维素溶液在50 ℃下按1∶1 比例充分混合均匀后，冷却至室温待用。

（3） 不同质量分数冰乙酸复合膜的制备。用量筒分别量取冰乙酸0.6，0.8，1.0，1.2 mL，加入到100 mL 水中，混合均匀。再取2.5 g 的壳聚糖分别放到不同浓度的冰乙酸溶液中溶解，静置待用；与最佳质量分数的羧甲基纤维素溶液在50 ℃下按1∶1比例充分混合均匀后，冷却至室温待用。

1.3.3 蓝莓果实的处理方法

挑选出大小均匀、果粉完整、无机械损伤与腐烂的蓝莓，随机分成15 组，每组20 个。用蘸取法在配制完成的可食性膜溶液中停留1 min 后取出置于盘内，室温下自然放置，不涂可食性膜的蓝莓作为空白组（CK），每4 d 观察形态并测量指标。

1.3.4 蓝莓保鲜期间理化指标的测量方法

（1） 失重率。

式中：m1——保藏前蓝莓的质量，g；

m2——保藏一定时间后蓝莓的质量，g。

（2） 腐烂率。腐烂指数参照李会会等人[8]的方法测定。按不同程度的腐烂对果实分出6 个等级：零级，腐烂表面积为0%～5%；一级，腐烂表面积为5%～25%；二级，腐烂表面积为25%～50%；三级，腐烂表面积为50%～75%；四级，腐烂表面积大于75%；五级，腐烂表面积为100%。

（3） 可溶性固形物（TTS）。参考刘忆冬[9]的方法用手持糖度计测定TTS 含量，使用手持糖度仪进行校正调零。取2～3 颗蓝莓研磨充分，过滤，将蓝莓果汁滴于棱镜中央，迅速关闭辅助棱镜，将其对准光源，进行消色环调节，使视野中分界线明显，读出数据。即该果实中所含TTS 百分含量。

（4） 可滴定酸。用酸碱滴定指示剂法来测定蓝莓中可滴定酸的含量。先称取0.4 g 的NaOH 加入到水中，再转移到100 mL 的容量瓶中，摇匀定容待用，其浓度为1 mol/L；再取适量蓝莓，研磨充分，得过滤液；取1 mL 滤液加入水至20 mL，用甲基红作为指示剂，NaOH 滴定蓝莓溶液，滴定过程中不停振荡至溶液变黄保持30 s 不褪色。记录消耗的NaOH 体积V1。可滴定酸含量计算见公式（3）：

式中：C1——NaOH 的浓度，mol/L；

V1——消耗的NaOH 的体积，mL；

V2——蓝莓汁液，mL；n——稀释倍数，20。

（5） 硬度。采用质构仪测定其硬度，设置质构仪参数：探头为P50，下压形变为30%，触发力为0.5 N，测试速度为1 mm/s。将蓝莓果实果蒂朝上，置于质构仪样品台上，开启机器测量。

（6） 花青素含量。利用一些果蔬细胞中所含的花青素可被甲醇溶液提取出来，且甲醇花青素提取液于波长530，600 nm 处存在光吸收，再与标准曲线进行对比，可得出果蔬中所含花青素的含量值[10]。

取4～5 颗蓝莓的果肉，在研钵中加入质量分数1%的HCl-甲醇溶液充分研磨后，转入100mL 的容量瓶中并用质量分数1% HCl -甲醇溶液清洗研钵后定容。在低温、避光的条件下提取30 min，振荡多次收集滤液待用。采用紫外可见光分光光度计，质量分数1%的HCl -甲醇溶液作为空白参比调零，从容量瓶中取出滤液，分别于波长600 nm 和530 nm 处测定滤液的吸光度，得花青素的含量（U） 公式如下：

2 结果与分析

2.1 复合膜的制备结果

以涂抹后蓝莓的失重率为判定指标确定羧甲基纤维素、壳聚糖、冰乙酸的单因素最佳质量分数，进而确定复合膜羧甲基纤维素/ 壳聚糖（CMC/CS）的配比。

2.1.1 羧甲基纤维素的最佳质量分数配比

羧甲基纤维素质量分数对蓝莓失重率的影响见图1。

由图1 可知，蓝莓的失重率并不是随着羧甲基纤维素质量分数增高而降低，当羧甲基纤维素质量分数为2.5%时，蓝莓的失重率最小为12.1%。由此得出，羧甲基纤维素的最佳质量分数为2.5%。

图1 羧甲基纤维素质量分数对蓝莓失重率的影响

2.1.2 壳聚糖的最佳质量分数配比

壳聚糖质量分数对蓝莓失重率的影响见图2。

图2 壳聚糖质量分数对蓝莓失重率的影响

由图2 可知，当壳聚糖质量分数为2.5%时，蓝莓的失重率最低为9.0%。但试验过程中2.5%壳聚糖在蓝莓表面形成的膜易撕裂破损，影响蓝莓品相，而2.3%的壳聚糖失水率为9.8%，仍能保持蓝莓良好的品相且不易出现撕裂破损现象，故选择质量分数为2.3%的壳聚糖。

2.1.3 冰乙酸的最佳质量分数配比

冰乙酸质量分数对蓝莓失重率的影响见图3。

图3 冰乙酸质量分数对蓝莓失重率的影响

由图3 可知，当冰乙酸质量分数为1%时，蓝莓的失重率为7.4%，而其他质量分数的冰乙酸条件下，蓝莓的失重率高达11%以上，明显优于其他比例。由此可得出，冰乙酸的最佳质量分数为1%。

综上所述，复配膜的最佳组成为2.5%羧甲基纤维素+ 2.3%壳聚糖+ 1%冰乙酸。

2.2 不同涂膜液处理对蓝莓保鲜效果

2.2.1 不同涂膜液处理对蓝莓失重率的影响

蓝莓贮藏期间失重率的变化见图4。

由图4 可知，蓝莓的失重率与贮存时间呈正相关。主要由于蒸腾作用而引发果实组织内部的失水，造成果实变成萎蔫皱缩状态。蓝莓经过涂膜处理，一方面阻止外部空气的进入；另一方面使蓝莓组织内氧气含量降低，抑制了蓝莓的呼吸代谢强度和水分散失, 减缓蓝莓衰老进而有效延长蓝莓的货架期。经不同涂膜溶液处理得到各组蓝莓失重率存在显著差异，且各组失重率都低于空白组，其中CMC/CS 组蓝莓失重率变化相对较低，其次是壳聚糖处理组，最后是羧甲基纤维素。羧甲基纤维素蓝莓在4 d 时失重率的变化并不显著，在8 d 后蓝莓失水严重，并与其他组数据差异显著。CMC/CS 复合膜组蓝莓与壳聚糖组蓝莓的失重率相对较为平衡，变化并不显著。故CMC/CS 复合膜溶液在控制蓝莓失重方面起到了良好的保鲜作用。

图4 蓝莓贮藏期间失重率的变化

2.2.2 不同涂膜液处理对蓝莓腐烂率的影响

蓝莓贮藏期间腐烂率的变化见图5。

图5 蓝莓贮藏期间腐烂率的变化

由图5 可知，随着贮藏时间的增加，除CMC/CS复合膜处理组的蓝莓没有腐烂，其他各组蓝莓的腐烂率都在逐渐增加，尤其空白组在第16 天腐烂率就达到32%，是2.3%壳聚糖组蓝莓腐烂率的8 倍，CMC/CS复合膜溶液组的蓝莓在保存期间内没有腐烂，复合膜既保持了壳聚糖的抑菌性，在果实表面形成一道保护屏障，使微生物难以进入果实内部，延缓了其腐烂进程，又保有羧甲基纤维素良好溶水性，改善其较差的机械性。由此认为CMC/CS 复合膜对蓝莓腐烂率方面起到了良好保护作用。

2.2.3 不同涂膜液处理对蓝莓可溶性固形物含量的影响

蓝莓贮藏期间可溶性固形物的变化见图6。

图6 蓝莓贮藏期间可溶性固形物含量的变化

TTS 主要指果实内的可溶性糖，其含量的高低是评价保鲜后果实品质的重要指标。由图6 可知，各组蓝莓可溶性固形物含量总体呈现上升的状态，变化较平缓。可溶性固形物含量升高的原因可能是随着果实的后熟，蓝莓中的淀粉、果胶等多糖可被果实中的酶分解为可溶性糖。贮藏前期，分解产生的TTS 含量大于呼吸作用的消耗量，结果就呈现TSS含量的升高状态[11]。虽然CMC/CS 复合膜的固形物含量略低于单独CMC 膜，但2.5%羧甲基纤维膜延展性和抗菌性均不如复合膜优越，故CMC/CS 复合膜占有利地位。

2.2.4 不同涂膜液处理对蓝莓可滴定酸含量的影响

蓝莓贮藏期间可滴定酸含量的变化见图7。

图7 蓝莓贮藏期间可滴定酸含量的变化

由图7 可知，各组蓝莓中可滴定酸的含量是先升高后降低，在蓝莓果实采摘后成熟期的有机酸会不断生成使含量呈上升趋势，后期蓝莓的呼吸作用会消耗有机酸使其含量降低。CMC/CS 复合膜组的蓝莓可滴定酸含量变化较为平缓，在8～16 d 明显优于CK 组差异显著。在蓝莓保藏期间，CMC/CS 复合膜能有效减缓蓝莓的呼吸作用，延长后熟期，可有效抑制蓝莓可滴定酸含量的降低。

2.2.5 不同涂膜液处理对蓝莓硬度的影响

蓝莓贮藏期间蓝莓硬度的变化见图8。

果实的硬度是水果保藏效果的重要指标之一。由图8 可知，各组蓝莓硬度呈现先上升后下降的趋势。前期果实水分充足，果实硬度上升，随着贮藏时间延长，当贮藏2 d 左右，果实内部的水分开始慢慢流失，果肉内部自然固化会对果实形成保护机制，硬度有所提升。但采后的水果会经过后熟过程，期间水分会大量流失，致使果实表面变软，硬度逐渐降低[12]。复合膜处理组的蓝莓硬度明显大于其他3 组，有显著差异，故CMC/CS 可以延缓蓝莓硬度的降低，贮藏期在一定程度上得到延长，果实有较好的品相。

图8 蓝莓贮藏期间蓝莓硬度的变化

2.2.6 不同涂膜液处理对蓝莓花青素含量的影响

蓝莓贮藏期间花青素含量的变化见图9。

图9 蓝莓贮藏期间花青素含量的变化

花青素含量是蓝莓主要组成成分，其含量对蓝莓的保鲜效果有很强的决定性。采摘后的蓝莓有着后熟过程，其花青素合成的含量大于被分解消耗的含量，使花青素含量有所增加；到保藏后期，果实中花青素分解消耗的含量又大于合成的含量，使花青素含量有所降低。由图9 可知，除CK 组外，其他处理组花青素含量都呈先上升后下降的趋势。

2.3 不同涂膜液处理对蓝莓品相保鲜效果

保藏12 d 的蓝莓品相见图10，保藏16 d 的蓝莓品相见图11。

图10 保藏12 d 的蓝莓品相

由图10 可知，当试验进行到第12 天时，各组蓝莓都出现了不同程度的缩皱现象，与CK 组相比CMC/CS 的蓝莓较为饱满、无明显的缩皱、果实无腐烂现象、蓝莓品质较好。CS 组次之，CMC 组较差，有1 个蓝莓腐烂。

由图11 可知，当蓝莓保藏到16 d 时，CK 组的蓝莓缩皱的程度较高，蓝莓腐烂，已不可食用，无经济价值。相比CMC/CS 复合膜的蓝莓果实的品质较好，无明显的缩皱现象，品相完好。CS 组品相不错，有1 个蓝莓腐烂；CMC 组的蓝莓较差，有3 个腐烂且伴有明显的缩皱，品相较差，无经济价值。

图11 保藏16 d 的蓝莓品相

3 结论

以蓝莓为研究对象，选用羧甲基纤维素、壳聚糖和冰乙酸配制成膜进行了一个探索型的蓝莓保鲜试验，得出CMC/CS 复合膜最佳质量分数配比为2.5%羧甲基纤维素+ 2.3%壳聚糖+ 1%的冰乙酸。CMC/CS 复合膜既保持了壳聚糖的抑菌性，又保有羧甲基纤维素良好溶水性，改善其较差的机械性，延长，蓝莓货架期同时方便清洗食用。在最佳工艺条件下蓝莓货架期可以延长到12～16 d，并保有蓝莓原有品相，为探索蓝莓新型保鲜技术奠定基础，有利于蓝莓产业的蓬勃发展。