壳聚糖和二氧化氯联合处理对杨梅的保鲜效果

来源:http://www.shuizhifenxi.com/ 作者:余氯检测仪 时间:2019-07-31

  摘要:以杨梅(Myrica rubra)为试验材料,探讨壳聚糖和二氧化氯(ClO2)单独处理以及联合处理对杨梅的保鲜效果,通过测定其失重率和腐烂率来评价壳聚糖和二氧化氯各自的最佳处理浓度以及处理时间,并用正交试验设计探索两种保鲜剂的最佳组合配方。结果表明,二氧化氯和壳聚糖单独作用时均能有效降低杨梅的腐烂率,并在一定程度上降低失重率;两者的混合液能更有效地降低新鲜杨梅的腐烂率和鲜重损失率,与空白对照相比,失重率下降0.9个百分点,腐烂率下降31.5个百分点。正交试验结果显示,混合保鲜剂的最佳配比为壳聚糖浓度1.0%、二氧化氯浓度12.5 mg/L,处理时间2 min,与单一保鲜剂处理相比,腐烂率比单独使用二氧化氯和壳聚糖分别下降16.3和23.3个百分点,表明二氧化氯和壳聚糖的联合处理能更好地保持杨梅的感官品质并延长货架期。

  关键词:杨梅(Myrica rubra);二氧化氯(ClO2);壳聚糖;保鲜

  杨梅(Myrica rubra)为中国特产的亚热带水果,属浆果类,组织娇嫩,加之成熟在高温多雨季节,采摘后极易受机械损伤和微生物感染而腐烂变质,保质期很短,有“一日采收、二日变色、三日变味”之说。杨梅的采后损失问题严重影响了当地果农的经济收入,因此寻找经济、高效、无公害的保鲜技术己成为杨梅产业持续发展的关键,如何对杨梅采后进行科学合理的保鲜处理以延长货架期对增加果农经济收入和种植积极性具有重要的意义。二氧化氯(ClO2)和壳聚糖是近年来非常受欢迎的新型食品保鲜剂,壳聚糖是一种从甲壳类动物中提取的氨基多糖,具有安全、无毒、抑菌、可食用、易于生物降解等多种特性,在果蔬保鲜中发挥着重要的作用[1],目前壳聚糖在脐橙[2]、芒果[3]、梨[4]、蟠桃[5]和草莓[6]等水果的保鲜中均得到很好的应用。二氧化氯是一种强氧化剂,是世界卫生组织(WHO)和联合国粮食及农业组织(FAO)向全世界推荐的A1级广谱、高效、安全的化学消毒剂,也是目前国际公认的性能优良、效果很好的食品保鲜剂[7]。二氧化氯能阻止蛋氨酸分解成乙烯,并能破坏已形成的乙烯,延缓果蔬的衰老和腐败;同时抑制腐败菌生成,不与脂肪酸反应,不会影响食品的品质[8]。二氧化氯在葡萄[9]、桃[10]、杏[11]、香蕉[12]、柑橘[13]、双孢磨菇[14]、肉制品和海产品[15]等食品的保鲜中均得到很好的应用。目前有单独使用二氧化氯或壳聚糖对杨梅保鲜处理的报道,如荀兰等[16]研究发现杨梅采后用40 mg/kg二氧化氯进行处理,在0~5 ℃的条件下贮藏可使杨梅获得最好的贮藏保鲜效果。王婕[17]研究发现浓度为1%的壳聚糖溶液对杨梅的保鲜效果最好,能有效抑制杨梅的发霉、失重、VC及总酸的降低。但是目前联合使用二氧化氯和壳聚糖对果蔬的保鲜研究还较少,韦明肯等[18]报道联合使用二氧化氯和壳聚糖处理樱桃番茄,可以有效地减低腐烂率,并能较好保持樱桃番茄的口感、品质,在其他水果贮藏保鲜上鲜见相关报道。本研究在单独使用二氧化氯或壳聚糖对杨梅保鲜处理的基础上,探究壳聚糖与二氧化氯联合处理对杨梅的保鲜效果,以期为壳聚糖和二氧化氯在果蔬贮运保鲜上的应用提供参考依据。   1 材料与方法

  1.1 试验材料

  杨梅,产自广西壮族自治区玉林市,选取色泽鲜润、果硬、无病斑的果实进行试验;壳聚糖(脱乙酰度85.5%,黏度200 mpa/s),购于济南海得贝海洋生物制品有限公司;稳定性ClO2,购于广东环凯微生物科技有限公司。试验所用的化学试剂均为分析纯;试验主要仪器有电子天平、恒温箱、酸碱滴定管、数显恒温水浴箱等。

  1.2 试验方法

  1.2.1 保鲜液的配制 ①壳聚糖保鲜液。以1.0%乙酸溶液为溶剂,将不同质量的壳聚糖溶于乙酸溶液中制成不同浓度的壳聚糖保鲜液。②二氧化氯保鲜液。稳定性二氧化氯加入柠檬酸活化后,加水稀释而成。

  1.2.2 单一保鲜剂对杨梅的保鲜试验 ①不同浓度处理。分别配制浓度为10.0、12.5、25.0、50.0、75.0、100.0 mg/L的二氧化氯溶液,浓度为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的壳聚糖,取适量的杨梅(每组10个)分别浸入以上10种溶液,浸润2 min,以蒸馏水处理的新鲜杨梅作为空白对照组,取出风干,用保鲜袋包装,称取果重,记录数据,放置在37 ℃恒温箱内存放,每12 h检测一次杨梅失重率和腐烂率。 ②不同时间处理。在以上试验基础上,分别选取最佳保鲜效果的二氧化氯和壳聚糖浓度进行时间梯度试验。配制相应溶液(各5份),取适量杨梅浸入上述溶液,设置浸泡时间为1、2、4、8、10 min 5个时间梯度,取出风干,用蒸馏水处理代替保鲜液作为空白对照组,一并包装于保鲜袋,放置在37 ℃恒温箱内存放,每12 h检测一次杨梅失重率和腐烂率。

  1.2.3 两种保鲜剂组合处理 在“1.2.2”的试验基础上,分别选取最佳保鲜效果的二氧化氯和壳聚糖浓度以及处理时间,以3种组合方式处理新鲜杨梅,分别为:①先浸泡于最佳浓度的壳聚糖保鲜液中,紧接着再浸泡到最佳浓度的二氧化氯保鲜液中,浸泡时间均为最佳时间,简写为壳聚糖-二氧化氯;②先浸泡到最佳浓度的二氧化氯溶液保鲜液中,紧接着再浸泡到最佳浓度的壳聚糖保鲜液中,浸泡时间均为最佳时间,简写为二氧化氯-壳聚糖;③用最佳浓度的壳聚糖和二氧化氯保鲜液混合处理,用蒸馏水代替保鲜液作为空白对照组,取出风干,装入保鲜袋,置于37 ℃恒温箱中贮存备用。

  1.2.4 正交试验 设置壳聚糖浓度、二氧化氯浓度2个因素,每个因素4个水平的L8(42)正交试验,以失重率和腐烂率来评定贮藏效果优劣,对保鲜剂配方进行优化,正交试验设计的因素与水平见表1。按照试验设计,将选好的杨梅浸入不同组合的保鲜液中取出,自然风干,放入保鲜袋里,然后放入37 ℃的恒温箱中贮藏,贮藏48 h后采集相关数据进行分析。

  1.2.5 分析测定 失重率采用称重法[19],失重率=(杨梅初始质量-杨梅现质量)/杨梅初始质量×100%;腐烂率采用感官评定法[20],腐烂率=(烂果数/贮藏总果数)×100%。

  2 结果与分析

  2.1 单一保鲜剂对杨梅的保鲜效果

  2.1.1 不同浓度二氧化氯对杨梅的保鲜效果 失重率和腐烂率是评价杨梅贮藏保鲜效果的重要指标。水果的水分损失是由蒸腾作用引起的,是贮藏过程中失重的原因之一,水分的损失不仅造成质量损失,而且直接导致水果保鲜质量的下降,水分的损失只要达到5%以上,基本上就呈萎蔫状,失去新鲜外观丢失商品性。从图1可看出,用不同浓度的二氧化氯处理杨梅时,杨梅果实的失重率随着贮藏时间的延长呈上升趋势,经过6个不同浓度梯度处理的杨梅失重率均低于5%,12.5 mg/L二氧化氯处理杨梅的失重率始终处于最低,但是各个浓度的处理组与对照组的失重率差异不明显,表明二氧化氯处理能降低失重率,但效果并不明显。

  果实腐烂的原因是自身组织衰老和外界致病菌侵染的结果,营养元素等的缺乏会促进杨梅的腐烂[21]。杨梅采摘后,对外界的不良环境抵抗力甚低,外界微生物极易侵入组织内部导致腐烂变质,二氧化氯可以显著减少果蔬病原菌。由图2可知,在37 ℃贮藏条件下,12.5 mg/L的二氧化氯处理组在贮藏过程中腐烂率始终最低,保存48 h后,腐烂率比对照组下降了7.5个百分点,而较高浓度二氧化氯处理杨梅,品质较差,虽然无病斑,但果实表皮柱状突起干燥退色、果色暗红,且腐烂率比低浓度处理要高,这可能与二氧化氯的生物活性有关,二氧化氯能与杨梅果体富含的酚类物质反应,甚至会导致杨梅的漂白伤害,严重破坏杨梅果质系统[7]。适宜浓度的二氧化氯有利于保持水果果粒颜色,低浓度短时间浸泡处理对保持水果品质有利,高浓度长时间处理反而对其品质会有害[22]。本试验的结果与姜敏芳等[23]报道的结果相一致,其研究发现分别采用二氧化氯浓度5、10、15、20 mg/kg气熏冷藏杨梅20 d,以浓度为15 mg/kg处理腐烂率最低,较低和较高的浓度保鲜效果均不理想。

  2.1.2 不同浓度壳聚糖对杨梅的保鲜效果 由图3和图4可以看出,1.0%壳聚糖处理组比其余试验组能更好地减少杨梅失重率和腐烂率,在处理48 h时的失重率和腐烂率均最低,在色泽等感官品质方面都比对照组好,果体基本能保持住鲜艳。这是因为利用壳聚糖溶液浸泡杨梅,在杨梅表面形成一层薄膜,有效地阻隔了杨梅果实水分的蒸发及外界微生物的侵入,并且壳聚糖溶液还具有防腐杀菌的作用。

  2.1.3 不同处理时间对杨梅的保鲜效果 综合失重率和腐烂率两个指标的结果,由图5、图6可知,二氧化氯的最佳处理时间为2~4 min。处理时间延长,果体腐烂率在初期较低,但整体上果实的品质大打折扣,果干、果肉柱状突起的果色大半退去;当处理时间长达8 min时,贮藏48 h后,腐烂率反而高于对照组。处理时间延长对鲜重损失也较大,可能长时间二氧化氯处理扰乱了杨梅自身代谢,使得呼吸加剧,鲜重损失加快,可见二氧化氯处理时间过长保鲜效果不佳。

  壳聚糖的最佳处理时间为2 min,处理时间影响着壳聚糖溶液附着杨梅果表皮量的多少。处理时间长则附着黏稠液较多,理论上更有助于成膜并影响成膜的厚度,但如果处理时间过长,成膜过厚,保鲜效果反而不佳,表明适宜的成膜厚度有利于杨梅保鲜,因此壳聚糖溶液处理的时间不宜过长。   2.2 两种保鲜剂组合处理对杨梅的保鲜效果

  二氧化氯和壳聚糖两种保鲜液按先后顺序或混合液作用于杨梅,结果如图9、图10所示。由图9、图10可知,混合处理对保持杨梅鲜重以及降低腐烂率方面均有效果,与对照组相比,降低了杨梅鲜重损失率和果实腐烂率,腐烂率降低尤为明显,尤其是二氧化氯和壳聚糖的混合溶液处理,在处理48 h时,失重率下降了0.9个百分点,腐烂率下降了31.5个百分点。二氧化氯的快杀菌作用与壳聚糖的保水抑菌作用同时作用于杨梅可以获得更为可观的保鲜效果,具有保水抑菌的作用[24]。值得注意的是,两种保鲜剂按先后顺序依次处理的效果不如以混合溶液处理的好,这与韦明肯等[18]研究的结果不一致,其研究发现在二氧化氯浸泡之后再进行壳聚糖涂抹能更有效降低腐烂率,这可能是果蔬品种不一样导致保鲜效果的差异性。试验结果表明,二氧化氯和壳聚糖组合应用于杨梅保鲜时,处理工序对保鲜效果有明显影响。

  2.3 不同浓度保鲜剂的组合处理对杨梅保鲜效果的影响

  为了探究两种保鲜液的最佳组合浓度,进行了正交试验,结果见表2。由表2可知,对壳聚糖而言,3水平(即浓度为1.0%)时,失重率(k3=2.46)和腐烂率(k3=19.55)均为最低;对二氧化氯而言,也是3水平(即浓度为12.5 mg/L)时,失重率(k3=2.80)和腐烂率(k3=17.45)最低,因此根据此正交结果确定壳聚糖和二氧化氯的最佳浓度配比组合为壳聚糖浓度1.0%,二氧化氯浓度12.5 mg/L。

  2.4 正交试验结果的验证

  根据正交试验确定的最优配比组合做验证试验,保鲜48 h后对其失重率与腐烂率进行检测,结果如图11所示。由图11可知,最优配比组合保鲜液即壳聚糖浓度1.0%,二氧化氯浓度为12.5 mg/L组合处理杨梅,贮存48 h后,与单一保鲜液处理相比较,显著减低了杨梅腐烂率,最优配比组合处理比单独使用二氧化氯、壳聚糖处理的腐烂率分别降低16.3和23.3个百分点,表明采用最优配比组合保鲜杨梅可有效防止表面发生霉烂等现象。

  3 结论

  本试验基于二氧化氯与壳聚糖两种保鲜剂的特性,采取分步试验方法探索两种保鲜液组合处理对杨梅的保鲜效果,且试验采用的是比较极端条件下的加速破坏法(在37 ℃恒温下,实际生产过程中多数储藏、运输和销售环境均没有如此的长期高温,实际的保鲜效果应该比试验条件下的更好)[18]。试验结果表明,12.5 mg/L二氧化氯与1.0%壳聚糖混合后处理杨梅,贮藏48 h后,能明显抑制失重率和腐烂率,与空白对照相比,失重率下降了0.9个百分点,腐烂率下降了31.5个百分点;正交试验结果则显示,与单一保鲜剂处理相比,也更加凸显出组合处理的优势,腐烂率比单独使用二氧化氯和壳聚糖分别下降了16.3和23.3个百分点,能更好地保持住果色、风味、酸度等品质,延长保鲜期。

  二氧化氯与壳聚糖均为无毒无害的保鲜剂,由于人们对食品安全的重视日益加强,这两种保鲜剂联合使用应用于果蔬的保鲜将获得更多的青睐,应用于更多的食品保鲜领域。

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