壳聚糖-甲氧基果胶复合涂膜及冷藏对巨峰葡萄贮藏品质的影响

姜 燕，柳佳齐，尤婷婷，鲍慧娟

(长春工业大学化学与生命科学学院，吉林长春130012)

葡萄采摘后易出现腐烂、萎蔫和褐变等问题，因市场保鲜技术手段尚不完善，每年造成的损失占葡萄总产量的 20% 以上［1-2］。除冷藏［3-4］外，葡萄保鲜技术主要有辐射处理、紫外处理、涂膜和气调保鲜等［5-6］，其中辐射及紫外处理的安全性还有待进一步研究;气调保鲜等对环境要求较严格［7］。

在可食膜保鲜中，壳聚糖越来越受到学者的青睐:壳聚糖单一涂膜番茄［8］和草莓［9］等，可显著延长果蔬的货架期;涂膜与MAP、冷藏等技术结合对荔枝、鱼类的货架期都有不同程度的延长［10-11］。涂膜降低果皮的透过性，冷藏对生物活性酶有抑制作用，本研究将壳聚糖复合涂膜与冷藏条件结合，更有效降低果实的呼吸强度，延缓果实的后熟时间。

除上述冷藏技术之外，冷冻葡萄弥补了贮藏中烂果多、贮期短的缺陷。但冻结过程中，细胞内形成较大冰晶，破坏细胞结构，成为冷冻葡萄推广的阻碍，现阶段主要用于冰葡萄酒的酿造。若将葡萄在玻璃态转变温度(Tg)下保藏，则能最大程度地维持其原有的质量，但一般工业上的冷冻温度是-30℃［12］，因此，能否通过涂膜方法提高葡萄的 Tg值，使其在-30℃以上进行玻璃态保藏，是本文的一个研究方向。

本文将涂膜与冷藏作比较，研究两种贮藏方式对葡萄生理指标变化的影响，以及涂膜-冷藏的复合贮藏方式的保鲜效果。此外，测定了涂膜前后葡萄的玻璃态转变温度，旨在提高其冷冻保藏温度，取得品质良好的冷冻葡萄，为实现葡萄的冻结保藏提供有益的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

壳聚糖(脱乙酰度为90%) 山东奥康生物科技有限公司;甲氧基果胶 安徽宇宁科技有限公司;冰乙酸(分析纯)、甘油 西陇化工股份有限公司。

80-1电动离心机 金坛市科希仪器有限公司;FA1004A分析天平 上海达平仪器有限公司;硬度计 北京阳光亿事达有限公司;色差计 北京阳光亿事达有限公司;糖度计 广州市普析通仪器有限公司;DHG-914385-Ⅲ电热恒温鼓风干燥箱 上海新苗医疗器械制造有限公司;JJ-2型均质机 常州润华电器有限公司;SHZ-D(Ⅲ)型循环水式真空泵巩义市予华仪器有限公司;紫外可见分光光度计苏州江东精密仪器有限公司。

1.2 壳聚糖复合膜液的配制

通过预实验，综合考虑膜液的成膜性及果皮表面的润湿性，得到最优的膜配方:称取一定量的壳聚糖溶解于0．5%(v/v)的乙酸溶液中，配制成2%(w/v)的壳聚糖溶液，待壳聚糖溶解完全后，添加甲氧基果胶1%(w/v)配制混合溶液，再加入0．5%(v/v)甘油(增塑剂)，0．5%(v/v)Tween 20(润湿剂)，用蒸馏水定容至刻度，在 8000r/min条件下均质 20min，-0．09MPa真空泵下脱气至膜液无气泡，得到均匀的壳聚糖复合膜液。

1.3 葡萄的涂膜及贮藏

选择400颗无病虫害，颗粒饱满，果粒大小均匀，无机械损伤的巨峰葡萄，分成四份，分别记为M1，M2，M3，M4。取两份样品浸渍于壳聚糖复合膜液中1min，取出后自然风干，分别贮藏在常温和4℃(30d)，记为常温-涂膜组M2，冷藏-涂膜组M4;以未经涂膜样品为对照样，记仅常温组M1，仅冷藏组M3。每隔5d测量葡萄的各项指标，测3次取平均值。

1.4 测定指标及方法

腐败率:腐败率(%)=腐败果个数/鲜果总个数×100，腐烂面积占果实面积的10%～30%则为腐烂［13］;酸度:GB T12456-2008 酸碱滴定的指示剂法［14］;可溶性固形物含量:采用手持折光仪［14］;相对硬度 采用GY-2型果实硬度计［14］。果实相对硬度(%)=贮后硬度/初始硬度×100;失重率:失重率(%)=(初始重量-贮后重量)/初始重量×100;失水率:失水率(%)=烘干后重量/初始重量×100;亮度:采用色差计，C为亮度，L为明度，a为绿/红指数，b为蓝/黄指数VC采用紫外可见分光光度法［13］;呼吸强度:采用静置法［15］。

以腐烂率为评价标准:腐烂面积占果实的10%～30%，腐烂率占总体样本的20%以上，即失去商业价值时，对各项生理指标不予测定。

1.5 统计分析

应用SPSS 17．0软件对数据进行统计量描述及方差分析，所以数值均为3次重复的平均值。

1.6 葡萄玻璃态转化温度的测定

将未涂膜及涂膜的葡萄贮藏5d后制成浓缩汁，采用退火处理的连续扫描法分别测定未涂膜及涂膜葡萄的玻璃态转变温度［16］。扫描过程如下:以10℃/min的速率降温至-50℃，维持3min;以10℃/min的速率升温至0℃，维持2min;以10℃/min的速率降温至-50℃，维持 5min;最后以 10℃/min的速率升温至100℃。

2 结果与讨论

2.1 壳聚糖复合涂膜及冷藏处理对葡萄腐烂率和失重率的影响

果实腐烂率和失重率是判断果实外观品质的重要指标。随着贮藏时间的延长，葡萄的腐烂率(图1)和失重率(图2)逐渐增加，此结果与王思梦［17］、王继芝［18］等对黑提葡萄、牛奶葡萄的研究结果一致。果实蒸腾失水约占总失重的80%左右，当葡萄的失重率＞10%，即失去了商业价值。在贮藏第20d，M1腐烂率为 26．7%，失重率为 10．13%;第 30d，M2 达相同腐烂率，失重率为5．42%，前25d，M3的腐烂率、失重率与M2不存在显著性差异(p＞0．05)，涂膜与冷藏能降低果实腐败率及失重率，二者的保鲜效果相近，但25d后，二者的保鲜效果出现了显著性差异(p＜0．05)。M1第5d时开始腐烂，M4第15d出现腐败现象，且M4的失重率与腐败率始终保持最低，故冷藏涂膜显著降低了果实的腐败率与失重率。

图1 葡萄在贮藏期间的腐烂率Fig．1 Decay rate of grapes during storage

图2 葡萄在贮藏期间的失重率Fig．2 Weight loss rate of grapes during storage

2.2 壳聚糖复合涂膜及冷藏处理对葡萄相对硬度的影响

果实贮藏期间，果胶在果胶酶的作用下分解，细胞内果胶排列由紧密变为疏松，果实由硬变软［19］，故硬度随贮藏时间的延长逐渐下降(图3)。M1相对硬度下降幅度大，在第20d相对硬度为初期的66．25%，果肉与果皮已部分分离;第30d时，M2相对硬度为65．51%，M3果实相对硬度为77．54%，涂膜和冷藏维持了果实较高的硬度。相同贮藏时间，M2与M3的相对硬度都显著高于 M1(p＜0．05)，低于M4，但两者之间不存在显著性差异。

图3 葡萄在贮藏期间的相对硬度Fig．3 Relative hardness of grapes during storage

2.3 壳聚糖复合涂膜及冷藏对葡萄可溶性固形物含量的影响

果实完熟时，糖含量比较高。如图4，涂膜，冷藏处理果实的可溶性固形物含量(SSC)增加幅度变小。贮藏第5d后，含量差异不大，且除M1的果实外，其他三组在贮藏过程中，都有下降的过程，但下降幅度不大，可能是在成熟过程中分解了一部分自身的糖分。贮藏20d，M1，M2，M3的可溶性固形物含量分别为 16．7% ，14．3% ，13．3% ，由此可知，涂膜处理与冷藏都抑制了果实SSC的变化，并在一定程度上延缓了果实的后熟衰老，M4的SSC始终最低，后熟较晚。

图4 葡萄在贮藏期间的可溶性固形物Fig．4 SSC of grapes during storage

2.4 壳聚糖复合涂膜及冷藏对葡萄VC含量的影响

葡萄的VC由于自身的分解，含量在贮藏中不断下降(如图5)。涂膜可以在果实表面形成低O2高CO2的环境，抑制抗坏血酸酶的活性［20］，冷藏的低温条件也起到相同的作用，减少了VC的损失。M4与M1相比，20d果实VC含量下降率减少了15．77%，贮藏30d，M2 与 M3 的含量相差1．1%，M2，M3 的 VC含量差异不显著，M4的VC含量30d下降了2．65%，果实保持较高的VC含量。

2.5 壳聚糖复合涂膜及冷藏对葡萄可滴定酸含量(TA)的影响

图5 葡萄在贮藏期间的VC含量Fig．5 VCcontent of grapes during storage

可滴定酸(TA)是合成能量ATP的重要来源，是果实呼吸最易利用的底物［17］，并且对果实的风味起着重要的作用。如图6，果实后熟阶段，TA含量均有不同程度的降低。贮藏20d，M1的果实TA从0．57%下降至 0．39%，贮藏 30d时，M4的果实 TA为0．45%，说明壳聚糖涂膜及冷藏(4℃)在一定程度上延缓了TA的降低。

图6 葡萄在贮藏期间的可滴定酸含量Fig．6 TA content of grapes during storage

2.6 壳聚糖复合涂膜及冷藏对葡萄呼吸强度的影响

呼吸强度与果实衰老状况和营养消耗密切相关，是衡量果实生命活动的重要指标［21］。葡萄为非呼吸跃变型果实，呼吸强度表现为缓慢的下降。贮藏前，果实具有很强的呼吸强度 18．71(CO2mg·kg-1·h-1)。随着时间的延长，M1的呼吸强度呈下降趋势，但一直保持高呼吸强度状态，20d后呈现不可食用状态。低温抑制了果实的呼吸强度，涂膜的果实表面也可形成一层半透膜，阻断果品与环境的气体交换，从而抑制了果实的呼吸强度［22］。第 5d 时，M2、M3、M4 呼吸强度分别降到 10．21、9．53、7．62(CO2mg·kg-1·h-1);5d后，三者的呼吸强度下降幅度都较小，稳定在一定的呼吸强度，其中冷藏涂膜的复合处理下的葡萄一直保持低呼吸强度，M2与M3呼吸强度差异始终不显著(p＞0．05)。

2.7 壳聚糖复合涂膜及冷藏对葡萄亮度的影响

图7 葡萄在贮藏期间的呼吸强度Fig．7 Respiration intensity of grapes during storage

果实表面的蜡质是果实成熟的一个重要标志，其与亮度大小成正比关系。随着贮藏期的延长，葡萄经历后熟的阶段，蜡质有所增加，亮度提高，达到完熟后，部分蜡质开始发生脱落，亮度降低。如图8，M1组葡萄的亮度在18～24范围内变动。M1、M2、M3呈先升高后降低的趋势，M1的降低趋势出现在第5d，成熟周期较短，M2第10d出现降低趋势，可能是前期成熟较快，部分蜡质脱落，蜡质15～25d亮度逐渐增加，又经历了一段时间的后熟阶段，第25d时出现第二次下降趋势，M3在第25d第一次出现降低趋势，贮藏过程中，M2、M3的亮度值差异较小，仅冷藏及仅涂膜延缓了果实的成熟，但两者差异不显著，30d时，M4的亮度值为27．2，持续升高，未出现下降趋势。

图8 葡萄在贮藏期间的亮度Fig．8 The brightness of grapes during storage

2.8 葡萄的玻璃态转变温度

溶液在够大的冷却速率下可迅速通过结晶区而不发生晶化，过冷成为玻璃态的固体，其玻璃态转变温度为Tg。食品的玻璃态保藏是食品保藏最理想的条件，食品处于玻璃态，一切受扩散控制的松弛过程被抑制，反应速率缓慢甚至不会发生，解冻后的食品能最大程度的保持原有质量。值得注意的是，当食品水分高于20%，食品不能完全转变为玻璃态，此时称为最大冷冻浓缩浓度，对应的部分玻璃化转变温度为Tg'［23］，此状态下的非晶态基质中存在部分冰晶，但晶体细小且成长速率非常缓慢，不会破坏细胞内结构，保持了食品较高的汁液率。

图9是未涂膜和涂膜浓缩葡萄汁在-50℃条件下退火的热流曲线图，Tg'分别为 -32．73℃ 和-22．98℃。李春胜等［24］提出添加分子量较大多糖可提高体系Tg'，涂膜葡萄榨成汁，相当于在汁液中添加了壳聚糖，待测汁液中加入大分子，使葡萄浓缩汁的Tg'升高，在相对较高的温度下，即可通过结晶区或形成较小的冰晶，解冻后可以保持良好的色、香、味及果实汁液率，得到品质良好的冷冻葡萄。此结果与黄海［12］所论述的添加不同糖类物质可提高草莓汁的玻璃态转变温度的结果相同。

图9 浓缩葡萄汁退火DSC曲线的玻璃化转变Fig．9 Annealing DSC curves showing glass transition of concentrate grape juice

3 结论

冷藏是现阶段果实保鲜的主要方法，而可食膜保鲜也成为了一种热点的研究方向。甲氧基果胶属于膳食纤维，作为增稠剂、稳定剂，与壳聚糖复合的可食膜，比壳聚糖单一涂膜保鲜葡萄效果更佳［17］，复合涂膜处理增加了果皮的厚度，使果实内形成一个低O2，高CO2的环境，抑制果实的呼吸强度，延迟了果实的后熟时间，其他各项生理指标皆与冷藏处理无显著性差异，即仅涂膜和仅冷藏具有相近的保鲜效果，壳聚糖复合涂膜-冷藏结合的方法使葡萄储藏期延长到30d以上，可以成为果蔬保鲜方法的一个研究方向。另外，涂膜提高了葡萄的玻璃态温度，尝试着将玻璃态贮藏技术应用于葡萄的冷冻保藏，可能减小低温对果实内部的破坏，保持葡萄较高的汁液率。测定并控制葡萄的玻璃化转变温度是保持其质量和稳定性的一个关键点，但其贮藏效果还有待进一步研究。此外，复合膜液在葡萄表面的润湿效果一般，选择合适的表面活性剂，是今后研究工作的重点。

［1］段绘叶，李东立，许文才，等．SO2和1-MCP保鲜剂对巨峰葡萄保鲜效果的影响［J］．包装工程，2013，34(23):33-37，59．

［2］翁桢，李琛，刘颖．葡萄贮运保鲜包装结构优化设计［J］．森林工程，2012，28(4):93-96．

［3］Augustine S，Kudachikar V B，Vanajakshi V，et al．Effect of combined preservation techniques on the stability and microbial quality and retention of anthocyanins in grape pomace stored at low temperature［J］．Journal of Food Science and Technology，2013，50(2):332-338．

［4］丁文建．新建葡萄保鲜库技术要求及葡萄冷藏保鲜［J］．农村科技，2013(1):58．

［5］栗丽萍，王寿东，王燕荣．中草药提取液对巨峰葡萄保鲜效果的研究［J］．食品工业，2013(1):87-88．

［6］Almenar E，Samsudin H，Auras R，et al．Postharvest shelf life extension of blueberries using a biodegradable package［J］．Food Chemistry，2008，110(1):120-127．

［7］刘永国，蔡琦玮，王友升．蓝莓果实的品质劣变及其控制技术［J］．食品科技，2013，38(8):76-79．

［8］Benhabiles M S，Tazdait D，Abdi N，et al．Assessment of coating tomato fruit with shrimp shell chitosan and N，O-carboxymethyl chitosan on postharvest preservation［J］．Journal of Food Measurement and Characterization，2013，7(2):66-74．

［9］Benhabiles M S，Drouiche N，Lounici H，et al．Effect of shrimp chitosan coatings as affected by chitosan extraction processes on postharvest quality of strawberry［J］．Journal of Food Measurement and Characterization，2013，7(4):215-221．

［10］和岳，王明力，张洪，等．壳聚糖复合膜的制备及其对草莓的保鲜效果［J］．贵州农业科学，2013，41(5):133-137．．

［11］Duan J，Cherian G，Zhao Y．Quality enhancement in fresh and frozen lingcod(Ophiodon elongates)fillets by employment of fish oil incorporated chitosan coatings［J］．Food Chemistry，2010，119(2):524-532．

［12］杨胜平，谢晶，钱韻芳，等．壳聚糖复合保鲜剂涂膜与MAP保鲜“妃子笑”荔枝［J］．食品科学，2013，34(8):279-283．

［13］盛建新．热水预处理对冷藏葡萄果实保鲜效果的研究［J］．湖南农业科学，2011，15:124-128．

［14］刘亚平，刘兴华．采前壳聚糖处理对红地球葡萄品质和内源激素的影响［J］．核农学报，2012，26(5):781-785．

［15］张立科，田水泉，谢太平，等．紫外可见分光光度法测定果蔬中的维生素 C［J］．河北化工，2009，32(1):50-52．

［16］周国燕，叶秀东，华泽钊．草莓玻璃化转变温度的DSC测量［J］．食品工业科技，2007，28(6):67-69．

［17］王思梦，任艳芳，何俊瑜，等．壳聚糖单一及复合涂膜对葡萄保鲜效果的影响［J］．中国农学通报，2010，26(5):46-50．

［18］王继芝，王未肖，高磊红，等．羧甲基壳聚糖对牛奶葡萄的保鲜效果研究［J］．河北科技大学学报，2007，28(4):306-322．

［19］万赛罗，高橼，金青，等．番茄果实成熟过程中硬度及相关生理生化指标的变化［J］．中国蔬菜，2008(4):20-23．

［20］段丹萍，乔勇进，鲁莉莎，等．不同壳聚糖涂膜复合物对草莓贮藏品质的研究［J］．上海农业学报，2010，26(1):50-54．

［21］赵瑞平，兰凤英，孙丰梅，等．采前涂膜处理对宣化牛奶葡萄贮藏生理及品质的影响［J］．食品科学，2011，32(10):274-278．

［22］翟溯航，张燕兴，普春刚．壳聚糖涂布包装纸对蔬果保鲜性能的研究［J］．造纸科学与技术，2013，32(6):79-81．

［23］陈琴，邵兴锋，王伟波，等．杨梅玻璃态保藏技术的研究［J］．食品科学，2010，31(12):251-254．

［24］李春胜，王金涛．论玻璃化转变温度与食品成分的关系［J］．食品研究与开发，2006，27(5):32-34．