茶多酚/壳聚糖/乳酸链球菌素复合涂膜处理对澳洲坚果仁贮藏品质的影响分析

◎ 陈 旋，鲁保芩，向 琴，李世香，李方妍，张 萍，李建非

（滇西科技师范学院生物技术与工程学院，云南 临沧 677000）

澳洲坚果（Macadamiaspp.），又称夏威夷果，种仁质地细腻，有独特的奶油香味，味美可口，在国际市场上极受青睐，被誉为“坚果之王”[1]。云南是国内种植澳洲坚果面积和产量最大的省份，截至2019年底，云南省澳洲坚果种植面积近30 万hm2，主要分布在临沧、双江、镇康、永德、耿马等县，澳洲坚果已成为云南脱贫攻坚、乡村振兴的重点产业之一。目前，云南省种植生产销售的澳洲坚果中，开口壳果产品份额约占90 %，果仁产品约占5 %～10 %，其他产品，如油、糖果、点心、冰淇淋和化妆品等，大约占1%～2%[2-3]。云南省市场上的澳洲坚果大部分以原料果的形式销售到省外，仅少部分由省内企业加工销售，且多为小规模的半机械、半手工的加工方式，没有成套的规模化生产线。随着澳洲坚果投产面积的递增，探索创新解决澳洲坚果加工贮藏和销售问题，意义重大。国内外有关澳洲坚果仁贮藏加工的研究主要集中在贮藏温度和包装方式上，朱明英[4]将澳洲坚果生果仁和焙炒果仁分别采用真空包装、真空充氮包装、普通包装的方式；郭刚军等[5]将市售澳洲坚果果仁（铝箔袋充氮包装，贮藏环境为避光阴凉处，保质期12个月），分别采用低温冷藏（4 ℃）和常温贮藏2 种方式。

良好的贮藏加工工艺是提高澳洲坚果产品质量、延长货架寿命的关键，也是提高产品附加值和产业经济效益的重要手段。然而，当前未见有关澳洲坚果仁涂膜贮藏加工工艺的研究报道。茶多酚是一种被我国认可的新型高效具有抗氧化性能及抑菌作用的天然食品抗氧化剂[6-8]；壳聚糖具有良好的抑菌性、成膜性、生物相容性、安全性[9-10]；乳酸链球菌素具有安全性、抑菌性。本研究通过选用天然的茶多酚、壳聚糖、乳酸链球菌素复合制成可食性涂膜，用于澳洲坚果仁的贮藏加工中，抑制澳洲坚果仁脂肪酸败，以酸价、过氧化值、颜色、口感等为指标，以期确定其适宜的贮藏条件，为澳洲坚果产品的贮藏和品质控制提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

澳洲坚果：购于镇康苗岭金园农业科技有限公司；茶多酚、壳聚糖：上海祥瑞生物科技有限公司；乳酸链球菌素：裕和食品配料有限公司；没食子酸标准品（HPLC）、1,1-二苯基-2-苦基肼（DPPH）：北京索莱宝科技有限公司；福林酚（A15145）：西亚化学科技有限公司。

1.1.2 仪器设备

754 型紫外可见分光光度计：上海舜宇恒平科学仪器有限公司；3k15 台式高速冷冻离心机：德国Sigma。

1.2 方法

1.2.1 正交试验优化茶多酚/壳聚糖/乳酸链球菌素复

合涂膜剂的配方采用L9(3)4正交表进行正交试验，优化茶多酚/壳聚糖/乳酸链球菌素可食性复合涂膜剂配方，以DPPH自由基清除能力、羟自由基（·OH）清除能力、还原力为指标评价可食性复合涂膜剂的抗氧化活性。正交试验因素水平如表1 所示。

1.2.1.1 复合涂膜剂DPPH 自由基清除能力测定

参照杨冰鑫等[11]的方法进行DPPH 自由基清除能力的测定。取3 个试管，依次加入以下试剂：0.4 mL 提取液和2.0 mL 0.1 mmol/L 的DPPH 甲醇溶液；0.4 mL 提取液和2.0 mL 甲醇；0.4 mL 蒸馏水和2.0 mL 0.1 mmol/L的DPPH甲醇溶液，混合均匀，避光静置30 min，用0.4 mL 蒸馏水和2.0 mL 甲醇调零，取上清液在517 nm 波长处测定吸光值。3 个反应液的吸光值分别为A1、A2和A0。按照式（1）计算待测样品对DPPH 自由基的清除率：

1.2.1.2 复合涂膜剂羟自由基清除能力测定

参照杨冰鑫等[11]的方法进行羟自由基清除能力的测定。取3 支离心管，依次加入以下试剂：1.0 mL提取液、0.3 mL 9.0 mmol/L FeSO4、0.25 mL 6 mmol/L H2O2混匀，室温放置10 min ，加入1.0 mL 9.0 mmol/L水杨酸溶液，分别用蒸馏水代替水杨酸和提取液，混合均匀， 37 ℃水浴30 min，取出流水冷却，分别加入0.45 mL 蒸馏水，使终体积为3.0 mL，6 000 r/min 离心10 min，以蒸馏水调零。在510 nm 波长处测定吸光值，3 个反应液的吸光值分别为A1、A2和A0。按照式（2）计算样品对羟自由基的清除率：

1.2.1.3 复合涂膜剂还原力的测定

参照杨冰鑫等[11]的方法进行还原力测定。在2 个离心管中分别加入1.0 mL 提取液和1.0 mL 蒸馏水，之后依次加入1.0 mL 0.2 mol/L PBS 磷酸缓冲液（pH 6.6）、1.0 mL 1% 铁氰化钾溶液，迅速混匀，50 ℃水浴中反应20 min，冰水冷却后，加入1.0 mL 10% 三氯乙酸（TCA），混匀后以10 000 r/min 离心5 min。取1.0 mL 上清液，加1.0 mL 超纯水和0.2 mL 0.1%三氯化铁，混匀，反应10 min。蒸馏水代替提取液如上操作用于调零，测定各样品在700 nm 波长处的吸光值。

1.2.2 澳洲坚果仁复合涂膜剂的制备

按照1.2.1 中方法制备茶多酚/壳聚糖/乳酸链球菌素复合涂膜剂，并做对照试验，涂膜剂主要配方参数如表2 所示。

表2 涂膜剂主要配方参数表

1.2.3 复合涂膜剂对澳洲坚果仁贮藏效果评价

将1.2.2 中方法制备的涂膜剂置于4 ℃下贮藏备用。筛选表面完好、质量基本相同的澳洲坚果仁120 份（60 g/份），分别置于不同的涂膜剂溶液中2 min，取出晾干表面水分，装入真空保鲜袋中，进行真空密封包装，编号记录样品名及日期，置于4 ℃冰箱和室温（25 ℃）中避光保藏0、30、60、90、120、150 和180 d，分别测定澳洲坚果仁酸价、过氧化值，并进行感官评定衡量可食性涂膜剂对澳洲坚果仁贮藏效果的影响。

1.2.3.1 澳洲坚果仁酸价、过氧化值的测定

分别取样品果仁约40 g，用粉碎机打碎，加入沸程30 ～60 ℃石油醚500 mL，密封，置于浸提12 h 以上，抽滤除去残渣，30 ℃旋转蒸发仪减压回收石油醚，残留物即为澳洲坚果油样（待测试样）。澳洲坚果仁酸价参照国标GB 5009.229—2016 热乙醇指示剂滴定法测定；过氧化值参照国标GB 5009.227—2016 滴定法的测定。

1.2.3.2 澳洲坚果仁感官评定

分别对澳洲坚果仁色泽、口感、滋味作观察记录，澳洲坚果仁感官评分标准如表3 所示。

表3 澳洲坚果仁感官评分标准表

1.3 数据统计分析

结果数据值以平均值±标准差表示，SPSS 22.0软件进行方差分析，以P<0.05 进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 正交试验优化茶多酚/壳聚糖/乳酸链球菌素复合涂膜剂配方结果

由表4、表5 结果可知，影响复合涂膜剂对DPPH自由基清除能力的因素主次顺序为：茶多酚＞乳酸链球菌＞壳聚糖，得到最优组合为：A3C2B3，即茶多酚3%，乳酸链球菌0.03%，壳聚糖2%；由表4、表6 结果可知，影响复合涂膜剂对羟自由基清除能力的因素主次顺序为：壳聚糖＞茶多酚＞乳酸链球菌，得到最优组合为：B3A2C2，即壳聚糖2%，茶多酚2%，乳酸链球菌0.03%；由表4、表7 结果可知，影响复合涂膜剂对还原能力的因素主次顺序为：茶多酚＞乳酸链球菌＞壳聚糖，得到最优组合为：A1C1B3，即茶多酚1%，乳酸链球菌0.01%，壳聚糖2%。

表4 正交试验设计极差分析表

表5 DPPH 自由基清除能力方差分析表

表6 羟自由基清除能力方差分析表

表7 还原能力方差分析表

通过综合评分法，乳酸链球菌素添加量对于考察指标羟自由基清除率和DPPH 自由基清除率而言，乳酸链球菌素添加量为C2（0.03%）均为最优条件；壳聚糖添加量对于考察指标羟自由基清除率的影响为主要因素，并影响显著（P<0.05），且壳聚糖添加量为B3(2%)时，对考察指标还原能力和DPPH 自由基清除率也均为最优条件；茶多酚添加量对考察指标还原能力和DPPH 自由基清除率的影响均为主要因素，可选A1或A3，但对于考察指标羟自由基清除率而言，A1＞A3，故茶多酚添加量最优条件为A1(1%)。因此，茶多酚/壳聚糖/乳酸链球菌素复合涂膜剂配方为A1B3C2，即茶多酚1%，壳聚糖2%，乳酸链球菌素0.03%。

2.2 复合涂膜剂对澳洲坚果仁贮藏效果的影响

2.2.1 复合涂膜剂对澳洲坚果仁贮藏中酸价的影响

澳洲坚果仁中含有大量的不饱和脂肪酸，在贮藏过程中受到光照、氧气、微生物、酶、水分等因素的影响氧化酸败，转化成低分子脂肪酸从而使澳洲坚果仁品质下降[12]。由图1 可知，在4 ℃贮藏144 d 期间，5 种不同涂膜剂处理的澳洲坚果仁的酸价均呈现上升趋势。其中，茶多酚/壳聚糖/乳酸链球菌素复合涂膜剂处理组的澳洲坚果仁在贮藏109 d 时酸价上升最快，达到0.126 mg/g，但比其他4 个对照组澳洲坚果仁的酸价最低；在贮藏144 d 时，5 种不同涂膜剂处理的澳洲坚果仁的酸价：茶多酚/壳聚糖/乳酸链球菌素复合涂膜剂组< 茶多酚/ 乳酸链球菌素组<茶多酚/壳聚糖组<茶多酚组<纯水组，酸价分别为0.460、0.567、0.558、0.714 和0.867 mg/g。由此可知，在4 ℃贮藏条件下，茶多酚/壳聚糖/乳酸链球菌素复合涂膜剂可延缓澳洲坚果仁的脂肪水解酸败。

图1 不同涂膜剂对澳洲坚果仁贮藏中酸价的影响图

2.2.2 复合涂膜剂对澳洲坚果仁贮藏中过氧化值的影响

澳洲坚果仁中丰富的油脂在氧气和温度的作用下极易氧化，氧化初期产生氢过氧化物，导致油脂过氧化值的升高[13-15]。从图2 可知，5 种不同涂膜剂处理的澳洲坚果仁的过氧化值随贮藏时间的增加均不断上升，贮藏前期的上升趋势较小，中期、后期上升迅速。茶多酚/ 壳聚糖/ 乳酸链球菌素复合涂膜剂处理组的过氧化值在整个贮藏期间始终比其他组低，贮藏到144 d 过氧化值为0.425 g/100 g；纯水组的过氧化值上升趋势较明显，并且在贮藏过程中过氧化值均比较高，贮藏到144 d 时已经达到了0.593 g/100 g。

图2 不同涂膜剂对澳洲坚果仁贮藏中过氧化值的影响图

2.2.3 复合涂膜剂对澳洲坚果仁贮藏中感官品质的影响

通过使用不同涂膜剂处理澳洲坚果仁，在贮藏期间进行澳洲坚果仁形态、色泽、口感、滋味的感官评分，由图3 可知，茶多酚/壳聚糖/乳酸链球菌素复合涂膜剂处理组，可以减缓澳洲坚果仁变质，保持感官品质；纯水组在贮藏95 d 后，感官品质变化加剧，在贮藏到144 d 时，澳洲坚果仁出现酸败味、果仁变黄、霉变等现象；茶多酚组、茶多酚/壳聚糖组、茶多酚/乳酸链球菌素组澳洲坚果仁感官品质低于茶多酚/壳聚糖/乳酸链球菌素复合涂膜剂处理组，高于纯水组。

图3 不同涂膜剂对澳洲坚果仁贮藏中感官品质的影响图

3 结果与讨论

本文通过以茶多酚添加量、壳聚糖添加量、乳酸链球菌素添加量为因素，进行三因素三水平的正交试验，以DPPH 自由基清除率、羟自由基清除率、还原力为指标，评价可食性复合涂膜剂的抗氧化活性，优化出茶多酚/壳聚糖/乳酸链球菌素可食性复合涂膜剂配方为A1B3C2，即茶多酚1%、壳聚糖2%、乳酸链球菌素0.03%，并将其作为涂膜剂用于延长澳洲坚果仁的贮藏期。在贮藏期间测定澳洲坚果仁的酸价、过氧化值、感官评分，来评定茶多酚/壳聚糖/乳酸链球菌素可食性复合涂膜剂的贮藏效果，结果表明：茶多酚/壳聚糖/乳酸链球菌素复合涂膜剂处理组的澳洲坚果仁的酸价比其他4 个对照组低，过氧化值在整个贮藏期间始终保持在较低的范围之内，感官品质优于其他4 个对照组。换言之，茶多酚/壳聚糖/乳酸链球菌素复合涂膜剂通过在澳洲坚果仁表面形成一层抗氧化膜，可以阻隔氧气，抑制澳洲坚果仁中低分子脂肪酸和氢过氧化物的产生，减缓澳洲坚果仁中油脂的酸败，最大程度保持澳洲坚果仁中功能性不饱和脂肪酸和抗氧化功能成分的稳定，从而延长货架期，保证澳洲坚果仁在流通、销售过程中，均具有良好的营养价值和感官品质。