三种植物精油对柑橘保鲜效果的研究

孙 婕,尹国友，商飞飞，连 鸽，李 燕，李利勤

(1.河南城建学院 生命科学与工程学院,河南 平顶山 467036；2.贺州学院 食品科学与工程技术研究院，广西 贺州 542899；3.贺州学院 食品与生物工程学院，广西 贺州 542899；4.贺州学院 广西果蔬保鲜和深加工研究人才小高地，广西 贺州 542899)

柑橘因果色金黄、食不存渣、风味浓甜、芳香扑鼻而闻名中外[1]。柑橘具有丰富的营养价值，一般果实成熟在每年10月初至12月底，如何延长柑橘鲜果供应期，从而达到全年供应的目的是柑橘果蔬保鲜中非常重要的问题[2-3]。柑橘采摘后，失重较为明显，导致其新鲜度大幅度下降，又因微生物感染等外在因素导致腐败变质，每年鲜果损失率达25%～30%[4]。传统的保鲜方法虽然已经得到了广泛的应用，但仍然存在一定的不足[5]。目前，柑橘类果实的贮藏保鲜技术应用较多的有化学保鲜、物理保鲜和生物保鲜等[4]。生物保鲜剂按照保鲜原理不同大致可分为防腐保鲜和涂膜保鲜[6]。常用的生物防腐保鲜剂有中草药和动植物的提取物等[7]；化学保鲜剂具有防腐杀菌、减缓果蔬衰老、减少水分蒸发等效果，还兼具便利、环保、低价等特点，被广泛用于国内外果蔬贮藏保鲜。

壳聚糖作为一种具有良好成膜性、生物相容性及可降解性的天然高分子物质，在食品当中可以用作被膜剂。涂膜保鲜主要是通过控制柑橘果皮表面透气性和透水性，有效降低果实腐烂率来达到柑橘保鲜的效果[8]。王丽等[9]研究发现，壳聚糖能够不同程度上降低柑橘果实的发病率。就目前的保鲜技术现状，大部分工业化保鲜方法都是单独使用，缺乏不同种保鲜技术的综合使用。果蔬贮藏最好的方法是低温贮藏与化学保鲜相结合，但常规的化学保鲜剂残留可能危害人体健康。植物精油(essential oils)是一种天然植物提取物，也是一种被公认的具有广谱抑菌性的物质，美国食药局已经批准其可用于食品领域[10]。其具有可降解特性，能够代替化学保鲜剂进行防腐保鲜贮藏，同时也能达到维持果蔬良好感官品质的目的。论文主要研究几种精油在柑橘保鲜中的应用效果，在此基础上筛选出保鲜效果好的植物精油，并进一步研究壳聚糖与植物精油复配保鲜效果，从而为植物精油在果蔬保鲜中的应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 实验材料

①皇帝贡柑；②壳聚糖、肉桂醛、迷迭香、柠檬醛；③十二水磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、盐酸、邻苯二酸、碘酸钾、酚酞、氢氧化钠；④三羟甲基氨基甲烷，试剂均为AR级。

1.2 主要设备与仪器

ME204E电子天平；JW-1042低速离心机；0-32%Brix手持折光仪；MV-1100紫外分光光度计；GL-10MD高速冷冻离心机。

1.3 实验方法

1.3.1 柑橘贮前预处理

从当地市场购买新鲜贡柑(皇帝柑)，挑选大小、颜色、成熟程度等相似、无损伤病害的贡柑，用清水清洗、晾干。

1.3.2 贮藏处理

分别采用三种处理方式：①空白对照组；②精油单独浸泡处理组；③精油-壳聚糖复合液浸泡处理组。然后单果装入PE袋，置于4 ℃冰箱中进行贮藏。贡柑的不同处理方法见表1。

表1 贡柑不同处理方法

1.3.3 贮藏过程中理化指标测定

(1)过氧化物酶(peroxidase，POD)活性检测

采用愈创木酚法，参考吕蔷等[11]人的方法，略有改动。

(2)丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量测定

采用硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid，TBA) 法[12]，称取一定量的果肉组织研磨得到提取液，进行吸光值的测定。丙二醛的含量以μmol/g mF表示。

(3)过氧化氢酶(catalase，CAT)活性

采用紫外吸收法[13]。

(4)抗坏血酸(VC)测定

采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[14]，按照顺序依次进行提取、滴定和计算。

(5)总酸(titratable acid，TA)测定

酸碱滴定法[15]。取一定量的组织研磨，用氢氧化钠进行滴定，记录氢氧化钠用量，重复三次，再用蒸馏水代替滤液进行滴定，作为空白对照。

(6)可溶性固形物(total soluble solids，SSC)测定

采用手持式折光仪[16]进行测定。取一定量(5.0g)果汁滴加在检测镜上，合上盖板，读数，即为可溶性固体物含量(%)。

(7)失重率的测定

(1)

1.4 数据分析

采用Excel 2010和Origin 8.5进行数据统计分析和制图，每组实验重复三次。

2 结果与分析

2.1 不同处理方式对柑橘感官品质的影响

贮藏30 d后，处理果(除柠檬醛实验组外)果实金黄色，表面光滑、果实饱满紧密；空白对照组果实有轻度干瘪，少数腐烂现象。贮藏60 d后，处理果(除了壳聚糖与精油复合处理)有轻度干瘪，少数腐烂，但果实色泽依然鲜亮；对照组果实果皮呈棕黄色，果皮失水严重，出现病斑、腐烂。贮藏90 d后，处理果色泽加深，并且出现腐烂和病斑，复合处理仅出现半数腐烂，说明壳聚糖在一定程度上加强了精油的贮藏性；单个精油的处理果与空白对照相比，腐烂程度较为缓和，而空白对照组此时已经大量腐烂、果色不再鲜亮。

不同处理条件下贡柑的感官品质评定结果见表2。

表2 不同处理条件下贡柑的感官品质评定

总体上，在贮藏过程中，经过处理的柑橘腐烂速度较为缓慢，效果最好的是壳聚糖与精油的复合处理，其中肉桂醛和迷迭香抑制腐烂的效果优于柠檬醛。在单个精油处理组中，抑制腐烂的效果依次为肉桂醛>迷迭香>柠檬醛。

2.2 不同处理方式对柑橘POD活性的影响

POD是果蔬在逆境条件下酶促防御系统的一种普遍存在的、关键的氧化还原酶，它与果蔬许许多多的生理生化反应过程和生命代谢过程都有密切关系，较高的POD活性可增强水果蔬菜的抗衰老能力[17]。柑橘在贮藏30 d、60 d、90 d后的POD活性如图1所示。

图1 柑橘在贮藏30 d、60 d、90 d的POD活性

图1中，各试验组柑橘贮藏期间果皮中POD活性呈现出波动性变化，与空白对照组相比较，各实验组的精油均显示出了一定的抗氧化活性，其中精油浓度为400 μL/L的处理组柑橘果肉中的POD活性显著高于低浓度和高浓度柑橘中的POD活性。在不同种精油中，肉桂醛的POD活性高于迷迭香，柠檬醛最低。在相同精油相同浓度的对比下，不同的处理方法对于柑橘贮藏也有显著的影响，其中壳聚糖与精油复配处理柑橘的POD活性最高，浸泡处理次之，熏蒸处理最低。

2.3 不同处理方式对柑橘MDA的影响

不同处理方法对柑橘MDA的影响见图2。

图2 柑橘在贮藏30d、 60d 、90d的MDA含量

从图2可以看出：在贮藏的三个时间段分别与空白对照相比，两种处理方式都对MDA含量的升高有一定的抑制作用。壳聚糖+精油和精油的MDA含量与对照组差异显著，壳聚糖+精油的MDA含量低于精油单独使用时，根据曹丽娟[17]等的研究推测，这与壳聚糖的保鲜抑菌作用和成膜性有关。在不同精油浓度的对比下，400 μL/L的精油MDA含量均低于另外两种浓度，由此得出最适保鲜浓度。通过与壳聚糖和空白对照相比，发现三种植物精油的MDA含量均低于空白对照组，即都具有一定的抑制作用，其中肉桂醛的效果最好，而迷迭香效果较好，柠檬醛次之。

2.4 不同处理方式对柑橘CAT活性的影响

不同处理方式对柑橘CAT活性的影响见图3。

图3 柑橘在贮藏30 d、60 d、90 d的CAT活性

由图3可以看出：在贮藏过程中，壳聚糖与精油复合处理和单个精油处理组始终高于对照组和壳聚糖单独处理组，二者对柑橘CAT活性升高的促进作用较为显著。贮藏时期分别为30 d、60 d、90 d的柑橘，精油浓度为400 μL/L时，CAT活性普遍高于精油浓度为200 μL/L和600 μL/L的情况；在相同浓度而不同处理种类的条件下，壳聚糖精油复合处理的CAT活性要高于单个精油处理的。肉桂醛处理柑橘的CAT活性最高，其次为迷迭香，柠檬醛单独处理组的柑橘CAT活性最低。在贮藏30 d时，处理组柑橘果实的CAT活性介于0.11～0.17△OD240/(min·g)；贮藏60 d时，处理组CAT活性介于0.22～0.27△OD240/(min·g)；贮藏90 d时，处理组CAT活性介于0.10～0.13△OD240/(min·g)。由此可得，CAT活性在贮藏过程中呈现先上升后下降的趋势，与文献[18]研究结果一致。

2.5 不同处理方式对柑橘VC含量的影响

图4所示分别为不同保鲜处理的柑橘在贮藏30 d、60 d、90 d的VC含量。

由图4可以看出：在1%壳聚糖+肉桂醛的三组实验中，400 μL/L浓度的VC含量最高，低浓度组的含量低于高浓度组；其余五组平行实验的规律现象保持一致。选出相同浓度的实验组进行对比，发现壳聚糖与精油复合处理的三个实验组均比单个精油处理的抗坏血酸含量高。通过与空白对照组比较，壳聚糖和精油对于柑橘中VC含量下降都具有一定的抑制作用，并且壳聚糖和精油复合处理的效果最好。在单个精油单独使用的三组实验中，结果显示肉桂醛处理的VC含量最高，其次是迷迭香。总体上，1%壳聚糖+400 μL/L肉桂醛试验组的VC含量最高，即保鲜效果最好。

图4 柑橘在贮藏30 d、 60 d 、90 d的VC含量

2.6 不同处理方式对柑橘可滴定酸含量的影响

图5所示分别为贮藏30 d、60 d、90 d时不同处理方式柑橘的可滴定酸含量(TA)。

图5 柑橘在贮藏30 d、 60 d 、90 d的可滴定酸含量

两种处理种类都对柑橘TA的降低有一定的抑制作用，1%壳聚糖+精油的效果优于精油单独处理效果。在保鲜处理后30 d时，在壳聚糖和精油复合处理中，400 μL/L精油浸泡的TA含量大于200 μL/L和600 μL/L精油浸泡，与对照呈显著差异。同时，肉桂醛无论单独处理还是与壳聚糖复合处理的TA含量都高于其余两种精油，迷迭香的效果次之。在贮藏过程的三个时间段中，壳聚糖处理组的TA含量均高于空白对照组，说明单独使用壳聚糖对TA含量的降低有抑制作用。总体上，1%精油+壳聚糖处理组对TA含量降低的抑制作用比单独精油处理组的效果好，精油的浓度为中等浓度时效果最明显，并且三种精油的效果依次为肉桂醛>迷迭香>柠檬醛。

2.7 不同处理方式对柑橘可溶性固形物(SSC)的影响

图6所示分别为柑橘在三个贮藏阶段测定的SSC含量。

图6 柑橘在贮藏30 d、 60 d 、90 d的可溶性固形物含量

一般地，在果蔬成熟过程中，果蔬的可溶性固形物含量逐渐增加，但在衰老过程中可能出现下降[19]。与空白对照组相比较，各实验组柑橘中SSC含量均高于对照组，各种精油均显示出了一定的抗氧化活性，其中精油浓度为400 μL/L的处理组普遍比其余两种浓度处理组的SSC含量高，柑橘果肉中SSC含量均髙于低浓度和高浓度柑橘中的SSC含量。在不同种精油中，肉桂醛的SSC最高，迷迭香次之，柠檬醛最低。在相同精油相同浓度的对比下，不同的处理方法对于柑橘的贮藏也有显著的影响，其中壳聚糖与精油复配处理柑橘中SSC含量高于单个精油使用的含量，这可能与壳聚糖的成膜性有关。

2.8 不同处理方式对柑橘失重率的影响

柑橘在贮藏过程中一直进行生命活动，其中自身的呼吸作用消耗有机物为生命活动提供能量和中间产物，同时也发生蒸腾作用导致水分散失，果实不断失重[20]。

图7所示为柑橘在三个贮藏阶段的失重率。

图7 柑橘在贮藏30 d、 60 d 、90 d的失重率

由图7可知：未经保鲜处理的柑橘果实，在贮藏期间失重率最高，说明各试验组的保鲜处理对于柑橘果实失重均具有一定的抑制作用。壳聚糖与精油复合处理的效果要优于精油单独使用的效果，其中肉桂醛的失重率最低，其次为迷迭香，说明肉桂醛对于抑制果实失重的效果最好。通过壳聚糖处理与空白对照组对比，可以得出壳聚糖具有一定的抑制作用。在贮藏30 d、60 d、90 d三个时间段的结果可以看出，在保持精油浓度不同其他条件相同时，200 μL/L精油的处理失重率最高，仅比空白对照的失重率略低，即该浓度的精油防腐效果不显著；400 μL/L精油浓度的柑橘果实失重率最低，600 μL/L的失重率介于中间，说明400 μL/L为精油保鲜处理的最适浓度。

3 结论

采用精油和壳聚糖浸泡处理柑橘并对贮藏过程中各理化因素的变化进行分析，研究发现，不同浓度精油保鲜处理的效果有较大差异，在柑橘贮藏的过程中抑制腐败的最适浓度为中等浓度(400 μL/L)，复合处理组的保鲜效果普遍高于单独处理组。精油单独处理柑橘的保鲜效果依次为肉桂醛>迷迭香>柠檬醛。在壳聚糖与精油复合液处理的实验组中，壳聚糖+肉桂醛的保鲜效果最优，壳聚糖+迷迭香的保鲜效果次之，迷迭香+柠檬醛的效果低于前二者。