魔芋葡甘聚糖/乙基纤维素复合膜 对水果保鲜效果的影响

,,,

(湖北工业大学生物工程与食品学院,湖北武汉 430068)

葡萄(VitisviniferaL.),属葡萄科葡萄属木质藤本植物,在采收后,光合作用停止,呼吸作用成为新陈代谢的主导过程,葡萄果实的有机物质被消耗,水分含量减少,导致果实品质逐渐下降,最终腐烂[1]。且葡萄果实本身柔软,在运输过程中较易破裂,破裂后大量果汁流出,而果汁容易造成微生物的大量繁殖,导致葡萄在运输过程中的大面积腐烂。蜜桔(Nobistangerine),属芸香科植物,果实内含有丰富的营养成分,主要有抗坏血酸、柠檬酸、胡萝卜素等,蜜桔本身汁多味甜经过一段时间的放置,蜜桔的外皮容易产生褐变,在实际生产生活中,褐变后的蜜桔难以售出[2]。樱桃番茄(LycopersiconesculentumMill),为茄科番茄属植物,又名小番茄、圣女果[3],樱桃番茄含有谷胱甘肽和番茄红素等物质,有促进人体生长发育、增加抵抗力、延缓衰老的功效[4],但由于其果实表皮较薄,果实汁多,所以不易保存,较易腐烂。

魔芋葡甘聚糖(Konjac Glucomannan)/乙基纤维素(Ethyl Cellulose)复合膜(以下简称KGM/EC复合膜)是以魔芋葡甘聚糖为主要原料,通过与乙基纤维素共混制成的复合膜材料,KGM和EC都是大分子多糖物质,具有很好的成膜性和食用安全性[5]。同时有研究表明,KGM/EC复合膜具有良好的机械性能和阻隔性能[6],因此KGM/EC复合膜可作为食品保鲜膜应用。

关于魔芋葡甘聚糖用于保鲜方面的研究多集中于涂膜方向,鲜有包裹方向,而涂膜操作的弊端也非常突出,由于魔芋葡甘聚糖本身粘度高、吸水性强,因而涂膜后的果蔬难以干燥,不便于包装,而且涂膜的厚度难以保证,涂膜过厚或过薄,其保鲜效果都会受很大影响[7]。因此在果蔬保鲜的实际应用中,只有少数果蔬采用涂膜法。本文研究了KGM/EC复合膜包裹对葡萄、樱桃番茄、蜜桔的保鲜效果,记录其感官变化,测定其失重率、VC含量和总酸含量数据,旨在为果蔬运输及销售过程中的保鲜提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

葡萄 品种“夏黑葡萄”,产地云南省大理市宾川县,实验选用表皮完好,无机械创伤,色泽紫黑,大小相对一致且果实与枝干连接处完好无破裂的葡萄;蜜桔 品种南丰蜜桔,产自江西省南丰县,实验选用表皮无机械创伤,色泽鲜艳,无褐变斑点,硬度较高的蜜桔;樱桃番茄 品种“红圣女”,产地湖北武汉江夏,实验选用表皮无机械创伤,色泽鲜艳,果皮无褶皱,果实较硬,大小均一的樱桃番茄;以上材料均采购于武汉市场;魔芋葡甘聚糖(KGM) 湖北强森魔芋科技有限公司;2,6-二氯靛酚钠盐水合物 上海麦克林生化科技有限公司;PE保鲜膜 杭州妙洁日化有限公司;乙基纤维素(EC,分析纯)、抗坏血酸、偏磷酸、氢氧化钠(片状)、碳酸氢钠,高岭土 国药集团化学试剂有限公司。

FA3204B电子天平 上海天美天平仪器有限公司;J11-4型隔水式恒温培养箱 上海精宏设备有限公司;TGL-20M高速冷冻离心机 长沙平凡仪器仪表有限公司;JJ-1定时电动搅拌器 江苏金坛市中大仪器厂;85-2型恒温磁力搅拌器 上海司乐仪器有限公司;FE20实验室PH计 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵 郑州长城科工贸有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 KGM/EC复合膜的制备 参考本团队前期建立的方法制备复合膜[6]。称取一定质量KGM,加入100 mL蒸馏水中,60 ℃水浴搅拌2 h,得到KGM水溶胶。称取一定质量EC,加入15 mL乙酸乙酯,加入EC质量25%的葵二酸二丁酯,30 ℃水浴搅拌30 min,得到EC油基相。将EC油基相缓慢加入到高速搅拌的KGM水溶胶中(900 r/min),高速搅拌30 min,使复合乳液充分搅拌均匀。将复合乳液倒入玻璃模具中,置于烘箱,在60 ℃干燥后揭膜,置于干燥器中保存备用。复合膜的厚度为(0.030±0.005) mm,团队前期研究表明KGM/EC复合膜具有良好的力学性能,相较于纯KGM、EC膜具有更低的氧渗透率[7]。

1.2.2 样品的处理 将成熟度一致,大小基本一致,无机械损坏的水果样品随机分成三组,每组样品质量至少为200 g,实验每组样品个数一致,质量相差不超过10 g,第一组不作处理为空白组,第二组样品使用PE保鲜膜包裹,第三组样品使用KGM/EC复合膜包裹,使用热压封口机进行封口。将样品放置在35 ℃、70%湿度的环境下保存,分别在1、2、3、4、5、6 d测定感官评分,1、2、3、4、5 d测定失重率、抗坏血酸含量和总酸含量,实验中每个样品重复测定三次。

1.2.3 感官评定 观测并记录样品情况,参照《食品分析与感官评定》并综合考虑实验原料制定表1感官评定标准[8],根据感官评定标准打分,选用具有资质的感官评定人员共6人,4男2女。

表1 感官评定标准Table 1 Sensory evaluation standards

1.2.4 失重率测定 观测并记录样品情况测定失重率。

失重率(%)=贮后所测样品总重×100/贮前样品总重

1.2.5 抗坏血酸(抗坏血酸)含量测定 采用2,6-二氯靛酚滴定法[9],称取样品可食部分100 g,放入粉碎机中,加入100 g偏磷酸溶液,迅速捣成匀浆。称取40 g匀浆样品于烧杯中,加入少量偏磷酸溶液后将样品转移至100 mL容量瓶,并用偏磷酸稀释至100 mL,摇匀后过滤。若滤液有颜色,可按每克样品加0.4 g白陶土脱色后再过滤。准确吸取10 mL滤液于50 mL锥形瓶中,用标定过的2,6-二氯靛酚溶液滴定,直至溶液呈粉红色15 s不褪色为止。同时做空白试验。

2,6-二氯靛酚溶液的滴定度计算公式如下:

式中,T为2,6-二氯靛酚溶液的滴定度,即每毫升2,6-二氯靛酚溶液相当于抗坏血酸的毫克数,mg/mL;c为抗坏血酸标准溶液的质量浓度,mg/mL;V为吸取抗坏血酸标准溶液的体积,mL;V1为滴定抗坏血酸标准溶液所消耗2,6-二氯靛酚溶液的体积,mL;V0为滴定空白所消耗2,6-二氯靛酚溶液的体积,mL。

抗坏血酸含量的计算公式如下:

式中,X为100 g试样中L(+)-抗坏血酸的毫克数,mg;V为滴定试样所消耗2,6-二氯靛酚溶液的毫升数,mL;V0为滴定空白所消耗2,6-二氯靛酚溶液的毫升数,mL;T为2,6-二氯靛酚溶液的滴定度,即每毫升2,6-二氯靛酚溶液相当于抗坏血酸的毫克数,mg/mL;A为稀释倍数,m为试样质量,g。

计算结果以重复性条件下获得的两次独立测定结果的算术平均值表示,结果保留三位有效数字,

1.2.6 总酸含量测定 参照GB/T 12456-2008[10]对样品内的总酸含量进行设定,去除不可食的部分,选取有代表性的样品200 g左右,置于组织捣碎机中,加入与试样等质量的水,捣碎、混匀。然后取40.00 mL试液,加40 mL水。记录消耗氢氧化钠标准滴定溶液的毫升数(V1),之后用水代替试液做空白试验,记录消耗氢氧化钠标准滴定溶液的毫升数(V2)。

样品总酸含量的计算公式如下

式中,X为每千克样品中酸的克数,g;c为氢氧化钠标准滴定溶液的浓度,mol/L;V1为滴定试液时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的毫升数,mL;V2为空白试验时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的毫升数,mL;F为试液的稀释倍数;m为试样的质量,g;K为酸的换算系数,苹果酸:0.067,柠檬酸:0.064。

计算结果精确到小数点后第二位。如两次测定结果差在允许范围内,取两次测定结果的算术平均值报告结果。

1.3 数据处理

实验中每个处理重复三次,采用SPSS 17.0软件进行数据分析,应用Excel 2010软件作图。

2 结果与分析

2.1 葡萄、樱桃番茄、蜜桔感官评分的变化

感官评分是直观判断水果新鲜程度的重要标准,由图1～图3中可看出,经过KGM/EC复合膜包裹的水果,其感官评分下降要慢于其他两组,经过PE膜包裹的葡萄和蜜桔样品要慢于空白组。2 d之后樱桃番茄PE膜组的感官评分开始低于空白组。根据感官评分标准(表1),设3分为开始腐烂的标准,从图1～图3中可以看出,相同贮藏时间,KGM/EC复合膜组的感官评分明显优于其他两组。此外,由于第6 d大部分样品感官评分过低,且已经腐烂,因此,第6 d仅记录感官评分,不再测定其他指标。

图1 KGM/EC复合膜与PE膜包裹对葡萄感官评分的影响Fig.1 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the sensory scores of grape

图2 KGM/EC复合膜与PE膜包裹 对樱桃番茄感官评分的影响Fig.2 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the sensory scores of cherry tomatoes

图3 KGM/EC复合膜与PE膜包裹对蜜桔感官评分的影响Fig.3 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the sensory scores of tangerine

2.2 葡萄、樱桃番茄、蜜桔失重率的变化

失重率是评定水果是否新鲜的一项重要指标,可以从图4～图6中看出KGM/EC复合膜包裹的樱桃番茄和蜜桔的失重率要低于空白组,但要高于PE膜包裹的样品,葡萄KGM/EC复合膜组的失重率在前4 d高于空白组,但相差较少,而在5 d则略低于空白组。整个贮藏期间,葡萄PE膜组的失重率均显著(p<0.05)低于KGM/EC复合膜与空白组,樱桃番茄与蜜桔PE膜组的失重率明显低于KGM/EC复合膜组。贮藏第5 d时,蜜桔空白组与蜜桔KGM/EC复合膜组之间相差最大,其失重率分别为24.39%和10.96%。因此可以说明KGM/EC复合膜对于延缓果品质降低有一定效果。

图4 KGM/EC复合膜与PE膜包裹对葡萄失重率的影响Fig.4 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the weight loss rate of grapes

图5 KGM/EC复合膜与PE膜包裹 对樱桃番茄失重率的影响Fig.5 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the weight loss rate of cherry tomatoes

图6 KGM/EC复合膜与PE膜包裹 对蜜桔失重率变化的影响Fig.6 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the weight loss rate of tangerine

2.3 葡萄、樱桃番茄和蜜桔的VC含量的变化

VC(抗坏血酸)是一种抗氧化剂,参与植物中许多的生产代谢活动,对于植物的衰老腐烂有延缓的作用,其含量变化可在一定程度上反映水果腐烂的情况。从图7～图9可以看出,樱桃番茄和蜜桔KGM/EC复合膜组VC含量显著(p<0.05)高于PE膜组,葡萄的KGM/EC复合膜组VC含量极显著(p<0.01)高于PE膜组,而三种水果空白组VC含量均高于PE膜组。在实验的第5 d 三种水果KGM/EC复合膜组的VC含量仍可以保持一个相当高的水平,可以说明KGM/EC复合膜对于抗坏血酸的降低有延缓效果。

图7 KGM/EC复合膜和PE膜包裹 对葡萄抗坏血酸含量的影响Fig.7 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the VC contents of grape

图8 KGM/EC复合膜和PE膜包裹 对樱桃番茄抗坏血酸含量的影响Fig.8 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the VC contents of cherry tomato

图9 KGM/EC复合膜和PE膜包裹 对蜜桔抗坏血酸含量的影响Fig.9 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the VC contents of tangerine

2.4 葡萄、樱桃番茄和蜜桔总酸含量的变化

总酸含量和水果的色、香、味和稳定性有关,随着贮藏时间延长,水果的总酸含量呈下降趋势[11],总酸含量下降水果的风味和稳定性都会发生变化[12]。从图10～图12中可以发现,KGM/EC复合膜包裹的水果总酸含量的降低慢于其他两组。葡萄和蜜桔的KGM/EC复合膜组的总酸含量的降低显著(p<0.05)慢于PE膜组,樱桃番茄的KGM/EC复合膜组的总酸含量的降低极显著(p<0.01)慢于PE膜组。图12中,PE膜组和空白组的总酸含量在第3 d出现了明显的下降,而KGM/EC复合膜组仍保持较高的含量。结合图3蜜桔的感官评分,在第3 d空白组的评分降到了3分,表明在第3 d时,蜜桔出现了程度明显的腐烂,而KGM/EC复合膜则没有这种情况;蜜桔KGM/EC复合膜组在第5 d的总酸含量为7.0560 g/kg,而PE组仅有5.0944 g/kg,综上明显可看出KGM/EC复合膜对水果总酸含量保持有相当程度的作用。

图10 KGM/EC复合膜和PE膜包裹 对葡萄酸度含量的影响Fig.10 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the acidity contents of grape

图11 KGM/EC复合膜和PE膜包裹 对樱桃番茄酸度含量变化的影响Fig.11 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the acidity contents of cherry tomatoes

图12 KGM/EC复合膜和PE膜包裹 对蜜桔酸度含量变化的影响Fig.12 Effects of KGM/EC blend films and PE films wrapping on the acidity contents of tangerine

3 讨论

水果腐烂的过程,由内因和外因构成,内因可以看成是其不断消耗体内的营养物质,外因则是微生物的侵袭[13]。

此前有研究表明,KGM/EC复合膜具有较低的氧气透过率[6],这可以使得膜内O2含量保持在一个较低水平,低含量O2的环境有利于减慢水果的新陈代谢,减慢体内营养物质的消耗,从而减慢水果的腐烂[14]。

另一方面,在35 ℃,70%湿度条件下，环境较为潮湿,具有较多水分,而KGM/EC复合膜具有一定的吸湿性能[15],使得膜内形成干燥环境,微生物和细菌滋生减少,水果腐烂褐变减缓。

据报道,PE保鲜膜具有透湿性差的特点，常导致包裹空间内湿度过高,水分饱和产生水滴，引起病菌侵染,使果蔬霉菌率大幅度提高[16],这可能是PE保鲜膜组在水果抗坏血酸含量减少和总酸含量降低两方面表现较差的原因,从而导致PE膜保鲜效果不如KGM/EC复合膜。

KGM/EC复合膜包裹的水果总酸含量降低缓慢,而水果总酸含量与水果稳定度相关,从而致使水果的腐烂有了明显的延缓。且通过三种水果的保鲜实验可以明显看出,KGM/EC复合膜在延缓水果总酸含量降低和延缓抗坏血酸含量减少方面比PE膜更为有效,从而证明KGM/EC膜在水果保鲜方面优于PE膜。

4 结论

通过测定贮藏过程中葡萄、樱桃番茄和蜜桔的感官、失重率、抗坏血酸含量、总酸含量这四个指标的变化,可以得出以下结论:KGM/EC复合膜在葡萄、樱桃番茄、蜜桔的保鲜方面有明显的效果,除失重率指标PE膜优于KGM/EC复合膜外,KGM/EC复合膜包裹的水果可以在35 ℃、70%湿度的环境下保持感官、抗坏血酸含量、总酸含量的水平均高于PE膜包裹的水果和未经处理的水果,因此,KGM/EC复合膜具有水果保鲜的应用前景。