普魯蘭多糖涂膜對鮮切蘋果品質的影響

于淑坤,王金晶,羅 進,向 玥,曹曉虹

(北方民族大學生物科學與工程學院植物性農產品貯藏與加工重點實驗室,寧夏銀川 750021)

鮮切蘋果又稱輕度加工蘋果、半加工蘋果和最少加工蘋果,指新鮮蘋果經挑選、清洗、整修、去皮、去核、切割、保鮮、包裝等處理,外覆塑包裝,供消費者即食或餐飲業使用的一種新式蘋果加工產品[1]。近年來,鮮切果蔬在歐美、日本等發達國家和地區已經實現系統化、規范化生產,然而,在大多數發展中國家,鮮切水果和蔬菜市場仍處于新生階段[2]。鮮切果蔬以其自然、新鮮、衛生和方便等特點,正越來越受到廣大消費者的喜愛。蘋果是一種非常適于鮮切果蔬大規模工業化生產的水果[3]。鮮切蘋果是沙拉酒吧、學校和公司食堂餐飲服務的理想零食[4]。然而,鮮切蘋果表面極易發生褐變,由于水分散失加快、呼吸作用增強、營養物質大量流失導致組織軟化以及微生物侵染,如異味的產生和質地的破壞,嚴重影響鮮切蘋果的商品價值,限制了鮮切蘋果產業的發展[3]。因此,有效延長鮮切蘋果的貨架期是鮮切蘋果產業亟待解決的重要問題。

涂膜保鮮法是指在鮮切水果的表面均勻涂抹上可食用的涂膜劑,形成一層高分子液態膜包裹[5]?？墒秤玫耐繉涌勺鳛橛行У陌胪感云琳?阻擋水果與周圍環境的氣體交換,降低水果的呼吸速率、質量損失和氧化作用,抑制鮮切水果的生理紊亂,從而延長貨架壽命[6-7]。普魯蘭多糖具有優良的成膜性,其薄膜透明、光澤性好、保濕性強,有選擇透過性,可以使果皮組織處于低氧和高二氧化碳自發調節的微環境[8],目前廣泛應用于水果、蔬菜、肉類等農產品保鮮[9]。該研究就不同濃度的普魯蘭多糖涂膜對鮮切“富士”蘋果的保鮮效果進行探討,以期為鮮切蘋果的保鮮提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1供試材料?！案皇俊碧O果,市售。挑選新鮮、成熟度一致、大小均勻、無損傷、無病蟲害的蘋果作為試驗材料。

1.1.2供試試劑。普魯蘭多糖,生工生物工程(上海)股份有限公司;氫氧化鈉、草酸、三氯乙酸(TCA),天津市大茂化學試劑廠;抗壞血酸,上海金穗生物科技有限公司;檸檬酸,天津市光復科技發展有限公司;2,6-二氯酚靛酚鈉,北京拜爾迪生物技術有限公司;2-硫代巴比妥酸(TBA),北京博奧拓達科技有限公司。

1.1.3供試設備。TMS-Pro質構儀,北京華瑞恒泰科技有限公司;SAM-706AC糖酸度測定儀,北京商德通科技有限公司;HP-200精密色差儀,上海漢譜光電科技有限公司;H-2050R-1低速臺式離心機,湘儀離心機儀器有限公司;HHW-2電熱恒溫水浴鍋,金壇市友聯儀器研究所;DHP-9270B 電熱恒溫培養箱,上?，槴\實驗設備有限公司;752N紫外可見分光光度計,上海精密科學儀器有限公司;BCD-290W冷藏柜,青島海爾股份有限公司;AL204電子天平,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1普魯蘭多糖涂膜液的制備。準確稱取5、10、15 g普魯蘭多糖粉末,分別溶于1 000 mL蒸餾水中,用磁力攪拌器攪拌,使其充分溶解,得到0.5%、1.0%、1.5%的不同濃度的無色透明的普魯蘭多糖溶液,備用。

1.2.2蘋果涂膜工藝流程。蘋果→挑選→清洗→去皮→切分→護色→涂膜。

1.2.3涂膜保鮮處理。將切好的大小均等的蘋果小塊,快速放入1.0%的檸檬酸浸泡5 min進行護色,瀝干后,分別放入0.5%、1.0%、1.5% 普魯蘭多糖溶液中浸泡5 min,瀝干,裝入PE保鮮盒,每個保鮮盒約80 g蘋果,以蒸餾水浸泡作為對照,置于(4±1) ℃冷藏柜中貯藏,從0 d開始每2 d取樣測定各項指標。

1.3 測定指標與方法

1.3.1硬度。采用TMS-Pro質構儀的水果穿刺法測定硬度。設定參數:最大力量8 N,力量感應元量程10 N,觸發力0.05 N,測速30 mm/s,穿刺距離5 mm。每個處理測定5塊蘋果,取其平均值。

1.3.2色差。采用 HP-200精密色差儀測定L、a和b值。L值代表亮度,a值代表從綠色到紅色的變化,b值代表從藍色到黃色的變化。每個處理測定5塊蘋果,取其平均值。

1.3.3失重率。采用稱量法,以最初果實質量(m0)與每次測定果實質量(m1)之差占最初果實質量的百分比表示,公式如下:

1.3.4糖酸比。采用SAM-706AC糖酸度測定儀,利用得到的糖度(%)、酸度(%)計算糖酸比。

1.3.5維生素C含量。采用曹建康等[10]的2,6-二氯酚靛酚鈉法測定。

1.3.6丙二醛(MDA)含量。采用曹建康等[10]的方法進行測定。每個處理隨機取5塊蘋果,混合,冰浴研磨,分別測定3次,取其平均值。

1.3.7多酚氧化酶(PPO)。采用Huque等[11]的方法測定樣品在410 nm波長下吸光度變化,以1 g樣品1 min內吸光度上升0.01為1個酶活力單位(U)。

1.3.8菌落總數的測定。采用平板涂布法測定。參照GB 4789.2—2010《食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 菌落總數測定》進行。

1.4 數據分析采用Excel 2019作圖,試驗結果取3次測定的平均值,以IBM SPSS Statistics 22進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度的普魯蘭多糖對鮮切蘋果硬度的影響硬度是影響鮮切蘋果感官品質好壞的一項重要指標。由圖1可知,隨著貯藏時間的延長,鮮切蘋果果肉的硬度不斷下降,對照組和1.5%普魯蘭多糖涂膜處理組的硬度下降較快,分別降低了60.14%和60.53%,0.5%和1.0%普魯蘭多糖涂膜處理組的硬度下降趨緩,分別降低了52.72%和42.83%。貯藏時間為2～10 d時,0.5%和1.0%普魯蘭多糖涂膜處理組果肉的硬度顯著大于對照組(P<0.05),表明0.5%和1.0%普魯蘭多糖涂膜處理可以顯著延緩硬度下降的速度。

圖1 不同濃度的普魯蘭多糖對鮮切蘋果硬度的影響

2.2 不同濃度的普魯蘭多糖對鮮切蘋果失重率的影響鮮切蘋果在貯藏過程中由于呼吸作用對糖類等內含物的消耗和水分蒸發,造成質量損失。水分是果蔬的主要成分,是影響果蔬鮮味、嫩度和味道的重要因素。因此質量損失是檢驗鮮切蘋果保鮮效果的一項重要指標[12]。從圖2可以看出,各處理組的質量損失隨貯藏時間的延長而升高,其中對照組質量損失率最大,1.5%的普魯蘭多糖涂膜處理組次之,0.5%和 1.0% 的普魯蘭多糖涂膜處理組質量損失率的變化基本一致,貯藏4～10 d兩處理組的質量損失顯著低于對照組(P<0.05),說明普魯蘭多糖涂膜處理能在蘋果片表面形成密封性能較好的薄膜,有效降低了水分的散失,從而降低失重率,增加鮮切蘋果的品質。

圖2 不同濃度的普魯蘭多糖對鮮切蘋果失重率的影響

2.3 不同濃度的普魯蘭多糖對鮮切蘋果色澤的影響色澤是鮮切果蔬貯藏品質的重要指標之一。切割常會導致發生酶促褐變,鮮切果蔬在加工和貯藏過程中由于酶促褐變顏色逐漸加深[13-14]。利用色差計測定L值、a值和b值可對果蔬組織的顏色及其變化進行量化。L值越大樣品表面顏色越亮,a值越大說明樣品色澤偏向紅色,b值越大樣品色澤偏向黃色,而果蔬褐變一般生成紅色、黃色物質使表面變暗,因此采用L值、a值和b值能夠反映果蔬的褐變情況[15]。

由圖3可知,隨貯藏時間的延長,對照組鮮切蘋果的L值逐漸降低,表明褐變越來越嚴重;各涂膜組的L值在前2 d略有增加,說明涂膜最初增加了蘋果的亮度,這可能是由于普魯蘭多糖在鮮切蘋果片表面形成了透亮的薄膜,隔絕了空氣中氧氣的緣故;隨后涂膜處理組L值逐漸降低,1.0%和1.5%普魯蘭多糖涂膜處理組在整個貯藏期間明顯高于對照組(P<0.05),說明普魯蘭多糖涂膜能延緩鮮切蘋果的褐變程度。鮮切蘋果的a值在整個貯藏期間逐漸增大,表明鮮切蘋果紅色加深,對照組在貯藏的前4 d,a值較其他涂膜處理組升高很快,之后趨于平緩,1.0%和1.5%普魯蘭多糖處理組在整個貯藏期間a值明顯低于對照組(P<0.05)。鮮切蘋果的b值在貯藏期間的變化趨勢與a值相同逐漸增大,且對照組b值相比涂膜處理組升高較快,貯藏2～6 d涂膜處理組的b值顯著低于對照組(P<0.05),且1.0%普魯蘭多糖涂膜處理組的b值增加最慢。以上結果表明1.0%和1.5%普魯蘭多糖涂膜抑制褐變的效果較好,對鮮切蘋果色澤有一定維持作用。

圖3 不同濃度的普魯蘭多糖對鮮切蘋果色澤(L值、a值和b值)的影響

2.4 不同濃度的普魯蘭多糖對鮮切蘋果糖酸比的影響糖酸含量是形成果品營養價值和風味特點的重要基礎物質。糖酸比越高,水果越甜,反之則越酸[16]。蘋果果實作為一種酸甜口味的水果,適當的酸甜比例是影響其口感的重要因素。鮮切蘋果在貯藏過程中,糖酸比迅速升高,導致營養品質明顯下降,嚴重影響風味和口感[17]。由圖4可知,隨貯藏時間的延長,鮮切蘋果糖酸比的變化趨勢逐漸增大,對照組的糖酸比較涂膜處理組增長快,1.0%普魯蘭多糖處理組的糖酸比增長最慢,表明普魯蘭多糖涂膜能延緩鮮切蘋果中酸性成分的降低,使水果保持良好的口感。

圖4 不同濃度的普魯蘭多糖對鮮切蘋果糖酸比的影響

2.5 不同濃度的普魯蘭多糖對鮮切蘋果VC含量的影響VC含量是衡量鮮切果蔬營養品質的重要指標之一,其含量越高,水果營養價值越高,同時VC也是人體必需的維生素之一,極易被氧化[15,18]。由圖5可知,鮮切蘋果的VC含量在整個貯藏期間內呈下降趨勢,且對照組VC含量下降最快,VC含量下降了57.23%,各涂膜處理組VC含量顯著高于對照組(P<0.05),而且1.0%和1.5%普魯蘭多糖涂膜組下降幅度相近,分別為34.26%和33.83%。普魯蘭多糖在鮮切蘋果的表面成膜形成一個相對低氧的環境,從而使VC不易被氧化,較好地延緩VC含量下降,有效維持鮮切蘋果的營養品質。

圖5 不同濃度的普魯蘭多糖對鮮切蘋果VC含量的影響

2.6 不同濃度的普魯蘭多糖對鮮切蘋果MDA含量的影響MDA是膜脂過氧化作用的主要產物,其含量代表細胞膜的損傷程度,膜脂過氧化加強,膜受傷而衰老加劇,即MDA含量升高是品質降低的標志[19-20]。由圖6可知,在貯藏期間鮮切蘋果各處理組MDA含量逐漸增加,且0.5%和1.0%處理組MDA含量在整個貯藏期間顯著低于對照組(P<0.05),而1.0%普魯蘭多糖涂膜處理組基本處于最低水平,這表明適當的涂膜層厚度能有效阻止膜脂過氧化作用的發生。鮮切蘋果中的MDA 含量升高可能是由于切割處理破壞了鮮切蘋果的細胞組織結構,導致活性氧的大量積累,進一步加劇膜脂過氧化作用。這與余慧等[5]的研究結果一致。

圖6 不同濃度的普魯蘭多糖對鮮切蘋果MDA含量的影響

2.7 不同濃度的普魯蘭多糖對鮮切蘋果PPO活性的影響多酚氧化酶(PPO)被認為是鮮切果蔬切面褐變的關鍵酶,存在于質體中,而酚類物質則大多存在于細胞液泡中[4,11]。當果蔬被切割后,細胞結構被破壞,導致液泡中的大量酚類物質泄露,形成酶促褐變[21]。由圖7可知,鮮切蘋果由于受到機械損傷,隨著貯藏時間的延長,各處理組PPO活性逐漸增大,在貯藏至6 d 時達到最大,涂膜處理組顯著低于對照組(P<0.05),且1.0%普魯蘭多糖處理的鮮切蘋果PPO活性相比其他處理組處于較低水平,這可能是由于普魯蘭多糖涂膜在蘋果塊表面形成一層透明薄膜,有效阻礙了空氣中氧的進入,從而抑制PPO的活性。該研究結果與林嬌芬等[22]的研究結果相一致。

圖7 不同濃度的普魯蘭多糖對鮮切蘋果PPO活性的影響

2.8 不同濃度的普魯蘭多糖對鮮切蘋果細菌總數的影響當蘋果表面微生物繁殖達到一定數目(1×106CFU/g)后,切塊失去商品品質[23]。由表1可知,在貯藏過程中,鮮切蘋果菌落總數呈上升趨勢,鮮切蘋果在貯藏10 d后,對照組的細菌總數已超過1×106CFU/g,失去食用價值,其他3個處理組的細菌總數均小于1×106CFU/g,說明普魯蘭多糖涂膜對微生物的生長繁殖有一定的抑制作用,其中1.0%和1.5%普魯蘭多糖處理組的抑菌效果明顯高于0.5%處理組(P<0.05)。這可能是由于普魯蘭多糖在果蔬成膜后內部形成低氧、高二氧化碳的環境,限制了好氧細菌的增長。

表1 不同濃度的普魯蘭多糖處理對鮮切蘋果細菌總數的影響

3 討論與結論

新鮮果蔬經過切割后,剝皮、切割和切片等加工操作導致果肉組織受損,引起組織發生褐變、產生異味、質地損失和微生物含量升高,造成鮮切果蔬變得更易腐爛[24]。切分等操作使鮮切蘋果的細胞膜結構被破壞,極易產生褐變而造成鮮切蘋果品質的下降。該研究發現,普魯蘭多糖涂膜能夠降低鮮切蘋果的褐變程度和抑制多酚氧化酶(PPO)活性的升高,較好地維持鮮切蘋果的品質。普魯蘭多糖涂膜液在鮮切蘋果表面的成膜厚度影響其保鮮效果,成膜過厚,可能會阻礙鮮切蘋果與外界空氣接觸,透氣性差,產生無氧呼吸進而影響鮮切蘋果的品質。該研究還發現在貯藏期間1.5%普魯蘭多糖涂膜組鮮切蘋果的硬度下降較快,MDA含量和失重率較其他涂膜組偏高,原因可能與涂膜太厚有關,影響了鮮切蘋果的透氣性,加快了呼吸消耗,這與范林林等[3]的研究結果相符。

普魯蘭多糖是由出芽短梗霉(Aureobasidiumpullulans)真菌產生的一種水溶性胞外多糖,具有優異的成膜性、生物降解性、熱穩定性、彈性以及對氧氣和二氧化碳的高阻隔性[25]。Diab等[25]研究表明在水果表面應用普魯蘭多糖涂層會降低水果的呼吸速率,這是內部空氣調節的結果,從而延長了新鮮產品的保質期。Wu等[7]研究發現,低溫貯藏期間涂膜處理能有效延緩蘋果片的酶促褐變,保持硬度,減少失重,抑制微生物生長和呼吸速率。普魯蘭多糖涂膜保鮮的機理是由于普魯蘭多糖具有良好的成膜性,在鮮切蘋果表面形成一層具有選擇滲透性的無色透明薄膜,起到“微氣調”的作用,使蘋果組織內部的CO2濃度升高,O2濃度降低,從而可抑制鮮切蘋果的呼吸作用,進而延緩其衰老。

該研究發現普魯蘭多糖涂膜可以明顯改善鮮切蘋果貯藏過程中的褐變程度、維持水果的硬度,減少質量損失,而且還顯著抑制MDA含量和PPO活性的升高及維生素C的減少,抑制微生物水平的升高,從而保持了產品的品質,延長了鮮切蘋果的貨架期。從貯藏效果看,以濃度1.0%的普魯蘭多糖涂膜處理的鮮切蘋果為最佳。