橘柚外表金黄艳丽、果面粗糙、果实扁圆,兼具橘和柚的香气,果汁清甜爽口、果肉细嫩,富含维生素及人体必需的微量元素,深受百姓喜爱。但由于橘柚采后生理代谢旺盛,贮藏期间易发生枯水病、油斑病,也易受病原菌侵染而导致腐烂[1,2,3],因此研发一种安全高效的保鲜方法,提高橘柚采后贮藏品质十分重要。
酸性电解水具有杀菌能力强,无污染、无残留、生产成本低的优点,其保鲜作用成为研究热点[4,5,6]。涂膜保鲜是利用保鲜剂在果实表面形成一层薄膜,能产生半封闭的小环境,从而减少水分蒸腾、延缓果实衰老、保持色泽,达到保鲜的目的[7,8]。然而单一涂膜材料一般存在力学性能较差、成膜稳定性不佳等不足,使用多种成分制成复合保鲜膜,就能弥补单一涂膜材料的不足[9],避免出现膜透二氧化碳、氧气比例不适等问题。海藻酸钠、羧甲基纤维素钠是一类具有良好的成膜性、抑菌性的多糖[10,11],在其中再加入一些天然抑菌剂,可以优化保鲜膜的功能。本研究选用海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、茶多酚、抗坏血酸复配后作为涂膜保鲜材料,并将酸性电解水和复合涂膜相结合,研究其对橘柚采后贮藏保鲜的效果,以期为橘柚的保鲜工艺提供理论依据和技术参考。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 材料与试剂 橘柚,购于福建省南平市延平区洋后镇橘柚果园,挑选色泽均匀,大小一致,无病害,无机械损伤的橘柚作为供试原料。
海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、茶多酚均为食品级,购于河南万邦实业有限公司;抗坏血酸（AR）,西陇科学股份有限公司;酚酞（AR）,天津市致远化学试剂有限公司;氢氧化钠（AR）,西陇科学股份有限公司;石英砂,天津市科密欧化学试剂有限公司;碳酸钙,无锡市亚泰联合化工有限公司;丙酮（AR）,西陇科学股份有限公司;PE保鲜袋,浙江衢州市航埠恒达塑料厂,厚度为0.01 mm,大小为22 cm×20 cm,并用打孔机在袋身上打4个小孔,平均孔径为6 mm。
1.1.2 仪器与设备 JY6002电子天平,上海舜宇恒平科学仪器有限公司;1-1D-100L微酸性次氯酸水发生器,上海富强旺卫生用品有限公司;QHX-250BS/H-Ⅲ人工气候箱,宁波东南仪器有限公司;DDS-11A电导率仪,上海仪电科学仪器股份有限公司;WZ-214/ATC手持折光仪,北京阳光亿事达公司;V-1000可见分光光度计,翱艺仪器（上海）有限公司;E200生物显微镜,日本尼康公司。
1.2 方法
1.2.1 酸性电解水处理 将挑选好的橘柚果实分别置于有效氯含量（ACC）为10、20、30、40 mg/L的酸性电解水中浸泡20 min后晾干,装入有孔PE保鲜袋中。以未用酸性电解水处理的橘柚果实为对照。将橘柚放入温度为(8±1)℃,湿度为75%~80%的人工气候箱中贮藏,每30 d测定好果率。
1.2.2 好果率的测定方法 参考Chen等[12]的方法,每30βd观察和测定橘柚贮藏期间的腐烂情况,按照下列公式计算好果率：好果率=(总果数–烂果数)/总果数×100%。
1.2.3 复合膜处理 用海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、茶多酚、抗坏血酸按表1比例配成复合膜1、复合膜2、复合膜3,将挑选好的橘柚果实分别浸泡于3种复合膜中20 min后晾干,装入有孔的PE保鲜袋中。以未涂膜处理的橘柚果实为对照。将橘柚放入温度为(8±1)℃,湿度为75%~80%的人工气候箱中贮藏,每30 d测定各类指标。
表1 复合膜各组分浓度Tab. 1 Component concentration of composite film |
| 处理组 Processing group | 海藻酸钠浓度 Sodium alginate concentration/% | 羧甲基纤维素钠浓度 Sodium carboxymethyl cellulose concentration/% | 茶多酚浓度 Tea polyphenol concentration/% | 抗坏血酸 浓度 Ascorbic acid concentration/% |
|---|---|---|---|---|
| 复合膜1 | 0.5 | 0.5 | 2.0 | 1.0 |
| 复合膜2 | 0.4 | 0.4 | 1.5 | 0.8 |
| 复合膜3 | 0.3 | 0.3 | 1.0 | 0.6 |
1.2.5 膜镜检 将配制好的复合膜、海藻酸钠膜、羧甲基纤维素膜滴在载玻片上做成图片,用显微镜观察膜的微观结构;用无菌手术刀分别在复合膜处理、单一膜处理、CK的橘柚果皮表面切几道薄片,用镊子撕下一小块表皮薄片,贴在载玻片上,用显微镜观察表皮的气孔。
1.2.6 正交试验 以酸性电解水有效氯含量、处理时间,以海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、茶多酚、抗坏血酸的不同用量组合、涂膜时间,设置4因素3水平的正交试验条件,各因素水平见表2。
表2 正交试验因素水平Tab. 2 Factor level of orthogonal test |
| 水平 Levels | （A）有效氯含量 Available chlorine content /(mg·L-1) | （B）酸性电解水处理时间 Acid electrolytic water treatment time/min | （C）复合膜各组分浓度 Component concentration of composite membrane | （D）涂膜时间 Coating time/min | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 海藻酸钠浓度 Sodium alginate concentration/% | 羧甲基纤维素钠浓度 Sodium carboxymethyl cellulose concentration/% | 茶多酚浓度 Tea polyphenol concentration/% | 抗坏血酸浓度 Ascorbic acid concentration/% | ||||
| 1 | 10 | 10 | 0.5 | 0.5 | 2.0 | 1.0 | 20 |
| 2 | 20 | 15 | 0.4 | 0.4 | 1.5 | 0.8 | 25 |
| 3 | 30 | 20 | 0.3 | 0.3 | 1.0 | 0.6 | 30 |
1.3 数据处理
采用Excel 软件进行数据处理和绘图,并用SPSS.20软件进行方差分析与差异显著性分析。
2 结果与分析
2.1 酸性电解水处理对橘柚贮藏好果率的影响
2.2 复合涂膜处理对橘柚保鲜效果的影响
2.2.1 复合涂膜处理对橘柚好果率的影响 复合膜由4种天然材料配制而成,能在橘柚表面形成平整的保鲜膜。由图2可以看出,经复合涂膜处理的橘柚果实在贮藏前60 d内均未出现腐烂现象,60 d后橘柚出现轻微的腐烂,但是复合涂膜处理组的好果率显著高于对照组（P<0.05）,这是因为用海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、茶多酚、抗坏血酸作为涂膜材料,能协同增效,提高抗菌性而且微气调环境优越,具有较好的抑菌性。到120 d时,对照组的好果率只有53.3%,而复合涂膜处理组的好果率在86%以上,其中复合膜1效果最好,可能是由于复合保鲜膜中海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、茶多酚和抗坏血酸之间复配比例对病原菌的抑制效果较好。
2.2.3 复合涂膜处理对橘柚果皮细胞膜透性的影响 相对电导率是衡量果蔬细胞膜透性的重要指标,其值越大,说明细胞膜完整性遭到破坏的程度就越大[20]。由图4可知,橘柚果皮相对电导率随着贮藏时间的延长而逐渐增加。对照组相对电导率从29.40%上升到45.80%,而用复合膜处理后的橘柚果皮相对电导率上升较慢,显著（P<0.05）低于对照组。在120 d时,复合膜1、复合膜2、复合膜3处理的相对电导率分别是38.10%、40.66%和41.85%,说明涂膜处理可以减缓果实的衰老,保持较好的细胞膜完整性。其中,复合膜1处理组的相对电导率最低,可能是因为其形成的微气调环境抑制橘柚的呼吸代谢的效果最佳,而且抗坏血酸越高也能较好地维持橘柚果实细胞膜结构的完整性,从而延缓果实衰老。
2.2.4 复合涂膜对橘柚果实可溶性固形物含量的影响 可溶性固形物是果蔬重要的营养物质,也是衡量果蔬风味品质和贮藏效果的重要指标。由图5可知,在贮藏期间橘柚的可溶性固形物含量均呈“倒V形”,贮藏前60 d橘柚因为采后果实软化、淀粉等物质转化为可溶性糖类使可溶性固形物含量上升,60 d时,对照组和复合膜处理组的可溶性固形物含量分别为13.00%、14.70%、14.22%和13.39%。而后随着呼吸作用的不断消耗,可溶性固形物含量逐渐下降,但是复合膜处理组的可溶性固相物下降的速率缓于对照组（P<0.05）,这是由于复合膜能有效抑制橘柚的生理代谢,呼吸作用降低,从而延缓了可溶性固形物的消耗,其中复合膜1组效果优于其他组。
2.2.5 复合涂膜对橘柚果实可滴定酸含量的影响总酸含量是果蔬营养品质和风味品质的一个重要指标,是橘柚进行呼吸作用最容易消耗的底物,如图6所示,橘柚的总酸在整个贮藏期间呈下降的趋势,对照组的酸度从0.64%下降到0.3%,下降了53.1%,而复合膜处理组的总酸度维持在较高的水平（P<0.05）,这是因为复合膜能降低橘柚的呼吸作用,减少酸类物质的消耗。
2.2.6 复合涂膜处理对橘柚果皮类胡萝卜素含量的影响 果蔬外观是影响消费者购买行为的重要因素之一,橘柚果皮的色泽在一定程度上反映了橘柚的品质。随着贮藏时间的延长,橘柚果皮中类胡萝卜素含量逐渐增加,果皮色泽从黄中带绿转向橙黄色。如图7可知,对照组的类胡萝卜素含量从17.56 μg/g上升到90.04 μg/g,而复合涂膜处理组的类胡萝卜素含量上升的幅度较大,到120 d时,3组的类胡萝卜素平均值为108.7 μg/g,比对照组高了20.7%（P<0.05）,说明复合膜处理能加速橘柚果皮的退绿,使其呈现出诱人的色泽。
2.3 膜结构分析
如图8所示,海藻酸钠和羧甲基纤维素成膜效果一般,成膜后的均匀性和厚度差别较大,而复合膜通过分子间相互作用或分子间交联形成的具有多孔网络结构的薄膜,空隙小而细腻、均匀分散,未出现显著的相分离现象,相容性较好。所以复合膜较高的完整性、均匀性和透气性能有效的调控橘柚果实表面的微气调环境,大大提高橘柚的保鲜效果。
橘柚果皮镜检显示,对照组橘柚果皮组织结构松散、间隙较大,单一膜处理后的果皮组织结构较紧致、间隙较窄,而复合膜处理后的果皮表面平整光滑,断面结构更为致密（图9）。从结构上说明复合膜的阻隔性和力学性能较好,能对气体和水分起到屏障作用,有效地阻止O2进入橘柚果实,有效抑制果实呼吸,减缓营养物质的损耗,减少外源微生物的侵染。
2.4 正交试验结果与分析
通过正交试验分析得出,影响橘柚贮藏保鲜效果的因素主次关系顺序为A>C>D>B,最优组合为A3C1D2B2,即用有效氯含量30 mg/L的酸性电解水处理15 min并结合复合膜1（海藻酸钠浓度1.0%、羧甲基纤维素钠浓度1.0%、茶多酚浓度2.0%、抗坏血酸浓度1.0%）涂膜20 min的方法处理橘柚,保鲜效果最佳。
2.5 酸性电解水结合复合膜处理对橘柚外观和枯水现象的影响
用正交试验结果得出的最优保鲜方法处理橘柚果实,贮藏120 d时观察果实贮藏效果并切片观察保鲜效果。由图11可知,酸性电解水结合复合膜处理的橘柚果实外皮整齐完整、色泽均匀,基本无皱缩现象,切分后的果粒组织饱满、汁液丰富;而对照的橘柚果实出现果皮干涸、黑变、烂果等病害,切分后的果粒严重粒化。
3 讨论
橘柚是人们十分喜爱的一种柑橘类水果,其采后生理代谢旺盛,不断消耗自身营养物质,在贮藏期间极易发生失水和感病腐烂,从而失去商品价值。
酸性电解水具有高效、广谱、安全、无毒、成本低、操作便捷等特点,是当前一种新型的杀菌保鲜剂[22]。本研究表明,酸性电解水能大大减少贮藏期间橘柚果实腐烂的发生,特别是用有效氯含量30 mg/L的电解水处理橘柚,其好果率是对照的1.75倍,具有很好的推广价值。
涂膜保鲜能对气体和水分起到屏障的作用,调节果蔬周围的微环境,抑制失水,减缓呼吸作用[23]。海藻酸钠具有良好的分散性、保湿性、抗菌性、成膜性、透气性和抑菌作用,被广泛使用于杏[24]、番茄[25]、茄梨[26]等的保鲜。羧甲基纤维素钠是由天然纤维素经过碱化和羧基化而制得的高分子化合物,也具有良好成膜性、亲水性、稳定性,在芒果[27]、蜜橘[28]、石榴[29]等食品保鲜中得到应用。但是,单一涂膜剂的抗菌性和保鲜效果不能达到最佳[30],使用不同种多糖复配制得的保鲜膜形态平整、吸潮性和力学性能更加优良,再添加一些抗氧化剂、抑菌剂等助剂,让复合保鲜膜的抑菌性更稳定[31,32]。抗坏血酸是一种安全的食品抗氧化剂、保鲜剂[33],茶多酚是从茶叶中提取的一种天然的多酚类物质,具有良好的抗氧化和抑菌功能[34,35]。因此,以海藻酸钠和羧甲基纤维素钠为被膜剂,再加入茶多酚和抗坏血酸配制成了一种成膜性稳定、抗菌效果增强的复合保鲜膜[36],通过协同增效,抑制病菌繁殖,控制橘柚枯水粒化,减少营养物质含量的降低,维持细胞的完整性,延缓果实衰老,提高橘柚外观色泽。
通过正交试验,综合考察酸性电解水有效氯的浓度、浸果时间、复合膜中各组分配比、涂膜时间对橘柚保鲜效果的影响,用酸性电解水结合复合保鲜膜处理橘柚后置于温度为(8±1)℃,湿度为75%~80%下存放120 d,从而得出最佳的保鲜方法是：有效氯含量30 mg/L的酸性电解水处理橘柚15 min,联合海藻酸钠0.5%、羧甲基纤维素钠0.5%、茶多酚2.0%、抗坏血酸1.0%配制的复合膜浸果20 min。
酸性电解水无残留,不会对环境造成污染,复合保鲜膜的成分都是来源丰富的天然安全材料,将二者相结合,高效快速、成本低廉,迎合人们的绿色、环保、健康的消费观念,具有巨大的应用潜力和广阔的前景。