壳聚糖复合涂膜法在细叶黄皮果保鲜中的应用研究.pdf

中国果菜China Fruit&Vegetable第 43 卷,第 8 期2023 年 8 月流通保鲜Circulation and Preservation壳聚糖复合涂膜法在细叶黄皮果保鲜中的应用研究苏秀芳1，吴霞明1，农华2，陈永1（1.广西民族师范学院化学与生物工程学院，广西 崇左 532200；2.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南 长沙 410125）摘要院为延长细叶黄皮果的保鲜期，试验以广西崇左市龙州县的细叶黄皮果为原料，采用壳聚糖复合涂膜法对细叶黄皮果进行保鲜，通过测定细叶黄皮果中的维生素 C 含量、还原糖含量、总酸度、烂果率和失水率等指标来判定保鲜效果。经过单因素实验和正交试验结果得出，细叶黄皮果采用壳聚糖复合涂膜法的最佳配方为壳聚糖 2%，山梨酸钾0.05%，脱氢乙酸钠 2%，氯化钙 6%。此条件下细叶黄皮果可以保鲜 15 d，保鲜期比自然条件下延长 12 d。关键词院细叶黄皮果；保鲜；壳聚糖；正交试验中图分类号：S609+.3文献标志码：A文章编号：1008-1038(2023)08-0004-08DOI：1019590/ki.1008-1038.2023.08.002Research on the Application of Chitosan Coating Package in thePreservation ofSU Xiufang1,WU Xiaming1,NONG Hua2,CHEN Yong1(1.College of Chemical and Biological Engineering,Guangxi Normal University of Nationalities,Chongzuo 532200,China;2.College of Food Science and Technology,Hunan Agricultural University,Changsha 410125,China)Abstract:In order to prolong the fresh-keeping period of the fine-leaf yellow fruit,the chitosan compound coatingmethod was used to study the fresh-keeping ability of the fine-leaf yellow fruit in Longzhou county,Chongzuo city,Guangxi.The fresh-keeping effect was determined by measuring the vitamin C content,reducing sugar content,totalacidity,rotten fruit rate and water loss rate.The results of single factor experiment and orthogonal test showed thatthe best formula of chitosan composite coating method was chitosan 2%,potassium sorbate 0.05%,sodiumdehydroacetate 2%,calcium chloride 6%.Under this condition,the fine leaf yellow fruit could be kept fresh for 15days,and the shelf life was 12 days longer than that under natural conditions.Keywords:;fresh-keeping;chitosan;orthogonal test收稿日期院2023-04-13基金项目院广西民族师范学院服务地方经济社会发展专项项目（2019FW002）第一作者简介院苏秀芳（1971），女，教授，硕士，主要从事天然产物活性成分的提取、分离及功能性食品开发的研究与教学工作细叶黄皮（(Blanco.)Merr）属于芸香科柑桔亚科黄皮属，俗称鸡皮果、山黄皮，主产于我国广西西南部、云南南部等地1-2。其中广西崇左市有丰富的细叶黄皮果资源，位于主产区的龙州、大新县发现有上百年的老树，在当地农户房前屋后多有栽种，是一种极具开发前景的南亚热带果树3。细叶黄皮为珍稀佳果，其果皮、果肉均可食用，含有丰富的氨基酸、维生素及矿物质，果实可助食消暑、消积去滞、祛痰化气、疏通肠胃；枝叶有引气、健胃、止痛、治疗跌打刀伤、消风肿、去疳积等功能4-5。广西崇左市主要产区为龙州、大新、宁明、扶绥等县，2006 年，仅龙州县开发种植的细叶黄皮就达 800 hm2。研究表明，细叶黄皮果仁挥发油对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌及杀螟杆菌具有较强的抑制作用，细叶黄皮果仁总黄酮提取液对羟自由基有一定的清除效果6-8。水果采后保鲜是水果流通的重要环节，细叶黄皮果实采摘后易变色、变味，不易贮藏，在常温下只能放置23 d，容易因烂果而造成损失，无法外运销售，导致增产不增收现象产生。国内外有关水果的保鲜手段主要有低温保鲜、气调保鲜、化学保鲜、生物保鲜、中草药提取物水果保鲜、可食用的水果保鲜剂、塑料透湿性保鲜膜、负离子保鲜法、低压保鲜贮存法、烃类混合物保鲜法、电子技术保鲜法等9-13，然而这些方法用于细叶黄皮果的研究较少。壳聚糖又称为脱乙酰甲壳素，制备简单，无毒、可食，pH 值呈微酸性，精制品无色无味，其来源广泛，成本低，无毒副作用，具有广谱抗菌性、良好成膜性、抗氧化活性、安全可食性等很多优点，还可与其它材料或技术协同使用，在果蔬保鲜领域颇具发展潜力，应用前景非常广阔14-19。因此本试验以龙州县的细叶黄皮果为原料，采用壳聚糖涂膜的方法对其进行保鲜，根据贮藏过程中维生素 C 含量、还原糖含量、总酸度、烂果率和失水率等因素的变化结果，得出最佳复合保鲜剂，为细叶黄皮果的贮藏保鲜提供技术参考。1材料与方法1.1材料与仪器1.1.1材料与试剂细叶黄皮果，摘自广西崇左市龙州县境内，八成熟，将果柄剪断，剔除烂果。冰乙酸、壳聚糖（脱乙酰度90%，黏度100 MPa）、山梨酸钾、脱氢乙酸钠均为食品级，河南山禾食化公司；氯化钙、2,6-二氯靛酚、葡萄糖、草酸，上海展云化工有限公司；氢氧化钠、硫酸铜、酒石酸钾钠，成都市科龙化工试剂厂；邻苯二甲酸氢钾、亚铁氰化钾，天津市化学试剂批发公司；抗坏血酸，湘中精细化学品厂；以上试剂均为食品级。1.1.2仪器与设备电子天平，AR224CN，奥豪斯仪器（上海）有限公司；榨汁机，JYL-C020E，杭州市九阳集团有限公司；恒温水浴锅，B-260，上海亚荣生化仪器厂。1.2试验方法1.2.1保鲜剂的制备保鲜剂的主要成分是壳聚糖和冰乙酸，辅助剂有山梨酸钾、脱氢乙酸钠和氯化钙。制备方法：先将高浓度的冰乙酸稀释至 10%，再将壳聚糖溶于稀释好的冰乙酸中，搅拌使溶液混合均匀，再加入山梨酸钾、脱氢乙酸钠、氯化钙等辅助剂。1.2.2单因素试验（1）保鲜剂的配制第 1 组保鲜剂的配制：配制 5 瓶保鲜剂溶液的壳聚糖浓度分别为 0、1%、1.5%、2%、2.5%，冰乙酸浓度为10%，山梨酸钾浓度均为 0.1%，脱氢乙酸钠浓度均为1.5%和氯化钙浓度均为 4%，溶解后将其分别转入 500 mL的大烧杯中备用。第 2 组保鲜剂的配制：方法同第 1 组，但保鲜剂的壳聚糖浓度都为 1.5%，山梨酸钾浓度为 0、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%，脱氢乙酸钠浓度均为 1.5%和氯化钙浓度均为 4%。第 3 组保鲜剂的配制：方法同第 1 组，但保鲜剂的壳聚糖浓度均为 1.5%，山梨酸钾浓度为 0.1%，脱氢乙酸钠浓度为 0、0.5%、1%、1.5%、2%，氯化钙浓度均为 4%。第 4 组保鲜剂的配制：方法同第 1 组，但保鲜剂的壳聚糖浓度均为 1.5%，山梨酸钾浓度为 0.1%，脱氢乙酸钠为 1%氯化钙浓度为 0、2%、4%、6%、8%。以上四组保鲜剂溶液配制好后，称取 20 份质量为250 g 的样品并分别浸泡到准备好的保鲜剂溶液中，浸泡时间为 20 min。并将浸泡过的细叶黄皮水果捞出晾干，晾干后，将每份样品清点好水果数量并装入保鲜袋中室温苏秀芳，等：壳聚糖复合涂膜法在细叶黄皮果保鲜中的应用研究流通保鲜5贮藏。（2）测定指标及方法还原糖含量采用碱性铜盐法中的直接滴定法测定20；总酸度采用酸碱滴定法测定20；维生素 C 含量采用2,6-二氯靛酚滴定法测定20；失水率采用重量法测定21；烂果率采用个数法测定。从第 1 组保鲜剂浸泡过并晾干的样品中各称取 20 g用榨汁机榨成果汁，测量第 1、7、14 天细叶黄皮中的维生素 C 含量、还原糖含量和总酸度。每隔 6 d 对第 1 组的每份样品的烂果进行清点及对涂膜保鲜过的第 1 组样品称量质量，并与开始时的样品质量作对比，得到水分减少量。1.2.3正交试验经过单因素试验，以壳聚糖、山梨酸钾、脱氢乙酸钠、氯化钙含量为因素，进行 L9(34)的正交试验优化保鲜剂配方，正交试验因素水平见表 1。表 1正交试验因素水平表Table 1Factors and levels of orthogonal test2结果与分析2.1单因素试验2.1.1壳聚糖浓度对细叶黄皮保鲜效果的影响从图 1（a）可以看出，随着保鲜时间的增加，细叶黄皮中维生素 C 含量逐渐减少。其主要原因可能是新鲜果蔬中的还原型维生素易被氧化形成脱氢型维生素而失去其生理活性，且机体内还含有促使维生素氧化的酶，因而在贮藏过程中维生素会逐渐减少。当壳聚糖浓度为2%时，对维生素 C 含量变化影响最小。从图 1b、c 中可知，细叶黄皮果在保鲜过程中，经过涂膜后的细叶黄皮还原糖含量随着保鲜期的增加而逐渐增加，细叶黄皮的总酸度随着保鲜期的增加而逐渐降低。这是因为果蔬中的呼吸作用越强，其淀粉水解生成还原糖速度越快，导致其保质期越短；而机体呼吸作用的底物源于有机酸，因此保鲜时间越长总酸度越低。经对比观察后可知，壳聚糖浓度为 1%时，还原糖含量增加幅度最小；壳聚糖浓度为 1.5%时，总酸度下降最少。如图 1d 所示，在贮藏 7 d时，涂抹不同浓度的壳聚糖，对细叶黄皮烂果率的影响较大，但经过保鲜 14 d 后可观察到，壳聚糖浓度在 1.5%左右的烂果率最少。由图 1e 可得，经过涂膜后，细叶黄皮果的水分含量随着时间的增加而降低，但其失水率在下降。在 14 d 后，浓度为 1.5%时的失水率最小。经分析可得，可以选择 1%、1.5%、2%作为正交试验的壳聚糖浓度水平。水平因素A 壳聚糖/%B 山梨酸钾/%C 脱氢乙酸钠/%D 氯化钙/%11.00.101.04.021.50.151.56.032.00.202.08.0流通保鲜中国果菜6图 1壳聚糖浓度对细叶黄皮维生素 C 含量渊a冤尧还原糖含量渊b冤尧总酸度渊c冤尧烂果率渊d冤尧失水率渊e冤的影响Fig.1The influence of the chitosan concentration onvitamin C content(a),reducingsugar content(b),total acidity content(c),rot rate(d),the water loss rate(e)2.1.2山梨酸钾浓度对细叶黄皮保鲜效果的影响从第 2 组保鲜剂浸泡过并晾干的样品中分别称取20 g 用榨汁机榨成果汁，测量细叶黄皮中的维生素 C 的含量、还原糖的含量和总酸度，每隔 6 d 进行一次测量，经过两次的观察和测量得到结果如图 2a、b、c 所示。每隔6 d 对第 2 组的每份样品的烂果进行清点和处理并对涂膜保鲜过的第 2 组样品进行称量，与开始时的样品质量作对比，得到水分减少量，14 d 过后得到结果见图 2d、e。由图 2a 可知，浸泡不同浓度的山梨酸钾，对细叶黄皮果中的维生素 C 含量的影响程度不同，当山梨酸钾浓度为 0.15%时，随着保鲜时间的增加，维生素 C 含量下降幅度最小。由图 2b 可知，当山梨酸钾浓度为 0.05%和0.10%时，还原糖含量随着保鲜时间的增加先增大后减少；当山梨酸钾浓度为 0、0.15%和 0.20%时，还原糖含量随着保鲜时间的增加而逐渐增加。在浓度为 1.50%时，还原糖含量的变化最小。如图 2c 所示，细叶黄皮浸泡山梨酸钾浓度为 0.15%与其他浓度相比，随着保鲜时间的增加总酸度下降速度最慢。由图 2d 可观察到，在保鲜时间为 7 d，山梨酸钾的浸泡浓度为 0.05%和 0.15%时，细叶黄皮的烂果率最低。当保鲜时间延长到 14 d 时，浓度为0.15%时烂果率最低。此时以烂果率为因素判断可得，山梨酸钾浓度为 0.15%时，保鲜效果最好。图 2e 可见，保鲜时间为 7 d，山梨酸钾浓度为 0.15%时，细叶黄皮的失水率最低，14 d 时，山梨酸钾的浸泡浓度为 0.10%的失水率最低，但相比其他浓度的差距不大。综合以上分析结果可得，选择 0.10%、0.15%、0.20%作为正交试验的山梨酸钾浓度水平。苏秀芳，等：壳聚糖复合涂膜法在细叶黄皮果保鲜中的应用研究流通保鲜7图 2山梨酸钾浓度对细叶黄皮维生素 C 含量渊a冤尧还原糖含量渊b冤尧总酸度渊c冤尧烂果率渊d冤尧失水率渊e冤的影响Fig.2The influence of the Sorbic acid potassium onvitamin C content(a),reducingsugar content渊b冤尧total acidity content(c),rot rate(d),the water loss rate(e)2.1.3脱氢乙酸钠浓度对细叶黄皮保鲜效果的影响从第 3 组保鲜剂浸泡过并晾干的样品中分别称取20 g 用榨汁机榨成果汁，测量维生素 C 的含量，还原糖的含量和总酸度，每隔 6 d 进行一次测量，经过两次的观察和测量后，结果见图 3a、b、c。得到水分减少量，14 d 过后得到结果见图 3d、e。由图 3a 可知，随着保鲜时间的增加，维生素 C 含量逐渐减少。当脱氢乙酸钠的浓度为 2%时，保鲜时间在 7d 前，细叶黄皮的维生素 C 含量下降速度最快；保鲜时间在 7 d 后，维生素 C 含量下降速度最慢。总体而言，在第14 d 时，浓度为 2%的脱氢乙酸钠，相比于其他浓度中的维生素 C 含量的较高，保鲜效果更好。从图 3b 可知，脱氢乙酸钠浓度为 0.5%、0 和 2%时，还原糖含量增加都比较少，由此可判断脱氢乙酸钠的浓度对细叶黄皮果的还原糖含量影响较小。由图 3c 可知，当脱氢乙酸钠浓度为1.50%时，随着保鲜时间的增加，总酸度的含量下降幅度最小。由此可得脱氢乙酸钠浓度为 1.5%时，对细叶黄皮果保鲜效果最好。由图 3d 可知，保鲜期为 7 d 时，脱氢乙酸钠各个浓度的烂果率基本保持一致，其保鲜效果未能凸显；经过保鲜 14 d 后，浓度为 1.5%的烂果率最低。由图 3e 可见，保鲜时间为 7 d 时，脱氢乙酸钠浓度为 0.5%的失水率最低，浓度为 1.5%的失水率最高，经过保鲜 14 d后，浓度为 0.5%的失水率也是最低，浓度为 1.5%的失水率最高保持不变。综合上述分析，可选择 1%、1.5%、2%作为正交试验的脱氢乙酸钠浓度水平。流通保鲜中国果菜8图 3脱氢乙酸钠浓度对细叶黄皮果维生素 C 含量渊a冤尧还原糖含量渊b冤尧总酸度渊c冤尧烂果率渊d冤尧失水率渊e冤的影响Fig.3The influence of the dehydrogenation sodium acetateonvitamin C content渊a冤尧reducingsugar content渊b冤尧total acidity content渊c冤尧rot rate渊d冤尧thewater loss rate渊e冤2.1.4氯化钙浓度对细叶黄皮保鲜效果的影响由图 4a 可知，随着保鲜时间的增加，各个浓度中维生素 C 含量之间的下降幅度相差不大。相比之下，氯化钙浓度为 6%时，维生素 C 含量降低最慢。从图 4b 可知，各个浓度的还原糖含量随着保鲜时间的增加而逐渐增加。经对比可知，各个浓度的增加量相差不大，由此判断氯化钙浓度对还原糖含量的影响较小。由图 4c 可知，氯化钙浓度为 6%时，总酸度含量随着保鲜时间的增加变化量最小。从图 4d 可观察得，保鲜期为 7 d 时，氯化钙各个浓度的烂果率基本保持一致，其保鲜效果未能凸显；经过 14 d 后，浓度为 4%和 6%的烂果率最少。由图 4e 可见，随着氯化钙浓度和保鲜时间的增加，失水率的变化不明显，由此可得，氯化钙浓度对失水率的影响不明显。综上，选择 4%、6%、8%作为正交试验的氯化钙浓度水平。图 4氯化钙浓度对细叶黄皮果维生素 C 含量渊a冤尧还原糖含量渊b冤尧总酸度渊c冤尧烂果率渊d冤尧失水率渊e冤的影响Fig.4The influence of the calcium chloride onvitamin C content渊a冤尧reducing sugarcontent渊b冤尧total acidity content渊c冤尧rot rate渊d冤尧the waterloss rate渊e冤苏秀芳，等：壳聚糖复合涂膜法在细叶黄皮果保鲜中的应用研究流通保鲜92.2正交试验结果将用保鲜剂处理过的细叶黄皮果于室温下贮藏 14 d后进行指标测定，测定细叶黄皮水果中、维生素 C、还原糖的含量变化和总酸度，以及在贮藏过程中的烂果率和失水率的五个重要指标。由于还原糖和总酸度的指标数据变化不是太明显，最后选择维生素 C、烂果率和失水率的数据进行分析，结果见表 2。2.2.1不同因素对细叶黄皮维生素 C 含量变化的影响从表 2 的细叶黄皮果的维生素 C 含量的数据分析可以得出，极差CBDA，各因素对细叶黄皮水果中维生素 C 都有一定的影响，其主次作用为 CBDA。其中对维生素 C 含量影响最大的是脱氢乙酸钠。结合表 2 中的数据，单从维生素 C 含量这一个指标考虑，从极差和表 2 中直观得到的结果，可以得出保鲜剂的最佳配方为：A3B1C3D2，即 2%的壳聚糖，0.1%的山梨酸钾、2%的脱氢乙酸钠和 6%的氯化钙。2.2.2不同因素对细叶黄皮烂果率的影响从表 2 的细叶黄皮果的烂果率的数据分析可以得出，极差为CBAD，各因素对细叶黄皮水果烂果率都有一定的影响，其主次作用为 CDBA。其中对烂果率影响最大的是脱氢乙酸钠。结合表 2 中的数据，单从烂果率这一个指标考虑，从极差和表 2 中直观得到的结果，可以得出保鲜剂的最佳配方为 A3B1C3D2，即 2%的壳聚糖，0.1%的山梨酸钾、2%的脱氢乙酸钠和 6%的氯化钙。2.2.3不同因素对细叶黄皮失水率的影响从表 2 的细叶黄皮果的烂果率的数据分析可以得出，极差为ADCB，各因素对细叶黄皮水果失水率都有一定的影响，其主次作用为 ADCB。其中对失水率影响最大的是壳聚糖。结合表 2 中的数据，单从失水率这一指标考虑，从极差和表 2 中直观得到的结果，可以得出保鲜剂的最佳配方为 A3B1C3D2，即 2%的壳聚糖，0.1%的山梨酸钾、2%的脱氢乙酸钠和 6%的氯化钙。表 2L9(34)正交试验结果与分析Table 2The results and analysis of L9(34)orthogonalexperiment注：1-1、2-1、3-1、1为细叶黄皮果的维生素 C 含量的数据分析结果；1-2、2-2、3-2、2为细叶黄皮果的烂果率的数据分析结果；1-3、2-3、3-3、3为细叶黄皮果的失水率的数据分析结果。2.3细叶黄皮水果保鲜剂最佳配方的确定通过上面的分析和表 2 中的数据可知，运用比较极差大小的方式来决定各因素影响保鲜效果的主次顺序，再由平均值来决定最好水平，得到维持水果中维生素 C含 量 的 最 佳 条 件：A3B1C3D2，烂 果 率 最 少 的 条 件：A3B1C3D2，失水率最少的条件：A3B1C3D2，实验结果表明细叶黄皮水果的最佳保鲜剂配方为 A3B1C3D2。即 2%的壳聚糖、0.1%的山梨酸钾、2%的脱氢乙酸钠、6%的氯化钙混合配制得到的保鲜剂。在这个条件下进行实验，实验结序号A 壳聚糖/%B 山梨酸钾/%C 脱氢乙酸钠/%D 氯化钙/%维生素C/(mg/100 g)烂果率/%失水率/%11（1）1（0.1）1（1）1（4）7.4710.5328.50212（0.15）2（1.5）2（6）4.897.0928.92313（0.2）3（2）3（8）6.924.8428.3442（1.5）1234.7811.2032.14522316.072.3628.21623122.3014.4031.1073（2）1329.062.2323.70832135.963.5027.21933214.928.4323.961-16.437.105.246.152-16.645.644.865.423-16.654.727.355.8910.222.392.490.741-27.497.999.477.112-29.324.328.917.913-24.729.223.156.5124.604.916.331.401-128.5920.3428.9426.891-230.4828.1128.3428.001-324.9527.8026.7529.2335.537.792.192.34流通保鲜中国果菜10苏秀芳，等：壳聚糖复合涂膜法在细叶黄皮果保鲜中的应用研究果表明，在运用此配方的保鲜剂保鲜，可以使得细叶黄皮果在室温下的保鲜期延长约 12 d。3结论本实验通过单因素实验，选取维生素 C、烂果率和失水率三个变化量大的指标作为正交实验的研究数据。从研究的结果分析中可以得到细叶黄皮果运用此保鲜剂的最佳保鲜条件为壳聚糖 2%、山梨酸钾 0.1%、脱氢乙酸钠 2%和氯化钙 6%。在贮运期间，维生素 C 下降、烂果率和失水率上升是对细叶黄皮品质影响最大的指标，此实验配制的保鲜剂作用不仅弥补了细叶黄皮果在贮运技术上的空白，还极大促进了细叶黄皮在果品市场的发展空间。为细叶黄皮在全国各地推广的提供技术保障，同时提高龙州县果民的经济效益。参考文献院1中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志M.北京:科学出版社,1997,43(2):138.2黄峰,何铣扬,雷艳梅.极具发展前景的细叶黄皮果 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