丁香精油-壳聚糖复合保鲜剂的青椒保鲜工艺优化

杨蕊，周嘉文，沈海阳，宋淼，毛玉青，袁华伟，张继红，李莉,

（1.宜宾学院 质量管理与检验检测学部，四川宜宾 644000；2.四川省油樟工程技术研究中心，四川宜宾 644000）

青椒作为千家万户餐桌上常见的蔬菜，富含多种人体所需营养物质，抗坏血酸(Vc)含量极高，有着蔬菜Vc 之王的美誉[1]．青椒的生长季节性强，通常在夏季进行采摘．但新鲜采摘后的青椒含水量较高，高温高湿的储存环境加上自身呼吸及微生物等的作用，容易失水萎蔫、衰老转红、腐烂变质．因此如何对青椒采取必要的保鲜措施，提升其贮藏品质，延长其贮藏期和货架期成为研究热点．

目前对青椒有物理保鲜、化学保鲜、生物保鲜等保鲜技术，其中物理保鲜操作简便，但成本过高；化学保鲜效果显著，但易残留；生物保鲜技术具有安全、无污染等优点，尤其是植物源防腐剂被认为可逐步替代化学保鲜剂，得到了广泛研究和利用[2-4]．壳聚糖是甲壳素经脱乙酰基制得的绿色天然高分子材料，具有生物可降解、无毒无害、可食用等特点，且在果实体外具有一定的抗菌活性[5-7]，被广泛用于果蔬的涂膜保鲜．但作为食品涂膜保鲜剂单独使用时存在膜的机械强度较弱、抑菌效果可能不佳等问题[8]．植物精油作为新型的生物保鲜剂，具有良好的杀菌性和广谱抑菌性，且毒性极小，不污染环境，可保持果蔬良好感官性状[9-10]，但具有易挥发、不稳定的特点，因此常与壳聚糖等成膜剂复合使用以达到加强保鲜效果的目的．张轶斌等[11]研究发现体积分数为0.1%的姜精油壳聚糖复合保鲜剂能降低甜椒的失重率，减少Vc 和叶绿素的损失，抑制细菌生长繁殖等，且比单一使用姜精油保鲜或壳聚糖保鲜效果更佳；李远颂等[12]也研究发现茶树精油结合壳聚糖的复配保鲜剂对圣女果的保鲜效果优于壳聚糖，0.049%茶树精油+1%羧化壳聚糖+1.5%无水乙醇+0.5%吐温-80能有效降低果实的腐烂率，减少果实中营养物质的转化和消耗，延长保质期．因此，利用壳聚糖优异的成膜性和精油优异的抗菌性制备复合保鲜剂，可提高保鲜效果，且精油的疏水性还可以提高复合剂抗菌膜的防水性能．

研究报道丁香精油对食品中常见致病菌具有广谱抗菌作用[13]．课题组在前期通过对多种常用香辛料精油开展青椒保鲜研究，发现丁香精油的保鲜效果最佳．本研究拟通过单因素实验和正交实验优化丁香精油-壳聚糖复合保鲜剂最佳组合，并通过感官评价和理化指标考察最佳复合保鲜剂对青椒的保鲜效果，以期为青椒采摘后的贮藏提供理论基础和实践指导．

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

新鲜青椒（选自绿源超市，大小、形状、颜色、硬度、成熟度均匀，无机械损伤和无虫害的小条椒），丁香精油（江西吉安华新天然植物精油有限公司），壳聚糖（上海展云化工有限公司）．

电子分析天平（AL204，梅特勒-托利多仪器有限公司），冷冻离心机（GTR21-1，四川蜀科仪器有限公司），全自动折光仪（SGW-731，上海仪电物理光学有限公司），阿贝折射仪（SGW-731，上海物光仪器有限公司），紫外/可见分光光度计（UV-1800PC，上海美欣仪器有限公司）．

1.2 实验方法

（1）复合保鲜剂的制备

参考张轶斌等[11]的方法，称取10 g 壳聚糖粉末溶解在1 000 mL 体积分数为0.5%的乙酸水溶液和7.5 g 甘油混合液中，搅拌至混合均匀，得到体积分数为1%的壳聚糖溶液．在1 000 mL 壳聚糖溶液加入适量的丁香精油，并加入0.5%的吐温-80 搅拌至完全混合，制成不同精油浓度的复合保鲜剂．

（2）单因素实验

①不同浓度丁香精油对青椒保鲜效果的影响．分别量取2、3、4、5、6 mL 丁香精油，加入5 mL 吐温-80 与1 000 mL 1%浓度的壳聚糖溶液混合，制成0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%浓度的丁香精油-壳聚糖复合保鲜剂．青椒在保鲜剂中浸泡2 min 后，晾干，各组取适量进行感官得分和失重率的测定，其余装入PE 保鲜袋中敞口放置，（25±1）℃、相对湿度80%贮藏，在第8 d（前期精油筛选试验发现不同处理组之间的失重率和感官品质从8 d开始差异较大，故选取第8 d的测定结果作为评价依据）时再次测定上述指标，计算综合得分，考察不同浓度精油对青椒的保鲜效果．以不添加丁香精油的壳聚糖保鲜剂处理的青椒作为对照组，不做任何处理的青椒作为空白组．

②不同浓度壳聚糖对青椒保鲜效果的影响．量取4 mL 丁香精油和5 mL 吐温-80，分别与1 000 mL0.5%、0.75%、0.1%、1.25%、1.5%浓度的壳聚糖溶液混合，制备成不同壳聚糖浓度的丁香精油-壳聚糖复合保鲜剂，同时设置不添加壳聚糖的丁香精油处理青椒的对照组和不做任何处理的青椒空白组，同单因素实验①操作，考察不同浓度壳聚糖对青椒的保鲜效果．

③不同浸泡时间对青椒保鲜效果的影响．量取4 mL丁香精油和5 mL吐温-80，分别与1 000 mL1%浓度的壳聚糖溶液混合，将青椒放置于混合液中分别浸泡1、2、3、4、5 min，同单因素实验①操作，考察不同浸泡时间对青椒的保鲜效果．

（3）正交试验

在单因素试验的基础上，选定精油浓度(A)、壳聚糖浓度(B)、浸泡时间(C) 3 个因素，进行L9(33)正交试验，以综合得分为判定指标，确定丁香精油-壳聚糖复合保鲜剂的最优组合．正交因素表见表1．

表1 正交因素水平表

（4）丁香精油-壳聚糖复合保鲜剂对青椒保鲜的应用

用正交实验所得最优组合的复合保鲜剂（SY）浸泡涂膜处理青椒，不做任何处理的作为对照组（CK），通过感官评价和测定失重率、溶性固形物含量、叶绿素含量、抗坏血酸（Vc）含量、多酚氧化酶（PPO）活性、可滴定酸含量7 个理化指标的变化，探究复合保鲜剂对青椒的保鲜效果．

（5）指标与测定方法

①感官品质评价．评价标准参考毕文慧等[14]方法，由具有食品专业背景的人组成评价小组，独立评分，最后结果取平均值，评分标准见表2．

表2 青椒感官品质评价标准

②青椒理化指标的测定．失重率参考李远颂等[12]的方法进行测定，计算公式为：（第1 d 青椒质量-第nd 青椒质量）/第1 d 青椒质量×100%．叶绿素用无水乙醇进行提取，参考曹建康等[15]的方法进行含量测定．Vc含量参照GB5009.86-2016《食品安全国家标准 食品中抗坏血酸的测定》[16]中2.6-二氯靛酚法进行测定．多酚氧化酶、可滴定酸含量参考曹建康等[15]的方法进行测定．可溶性固形物利用阿贝折射仪直接测定，结果表示为百分比．每组3 个平行实验，结果取平均值．

③综合得分计算．利用第1 d和第8 d的失重率和感官得分结果计算变化率，设感官评分变化率、失重变化率占比分别为0.6、0.4，参考钟芳洁等[17]的综合评价方法：

其中M1和M2分别表示第1 d 和第8 d 青椒的质量，S1和S2分别表示第1 d和第8 d青椒的感官得分．

1.3 数据处理

采用Excel 2019 和Origin 2021 进行数据处理，SPSS21 进行显著性水平分析（单因素方差分析、SN-K法，p＜0.05表示差异显著）．

2 结果与分析

2.1 复合保鲜剂的优化

（1）不同浓度丁香精油对青椒失重率和感官品质的影响．采摘后的青椒在贮藏期间仍具有生理活性，会消耗水分和营养物质，从而造成青椒质量的损失和感官品质的变化．由表3 可知，用不同浓度的丁香精油-壳聚糖复合保鲜剂处理青椒，第8 d 时，随着丁香精油浓度的增加，青椒失重率先升高最后趋于平稳，其中丁香精油浓度为0.2%时，青椒的失重率最低．可能是由于随着丁香精油浓度的增加，青椒表面形成的膜逐渐变厚，青椒呼吸强度增加，加速了失重．整体而言，不同浓度丁香精油复合保鲜剂处理后的青椒失重率显著低于对照组与空白组（p＜0.05），说明丁香精油-壳聚糖复合保鲜剂能有效减少青椒水分的蒸腾．而复合保鲜剂处理后的青椒感官得分随着精油浓度的增加先增后降，其中精油浓度为0.2%～0.5%时，青椒感官得分显著高于对照组与空白组（p＜0.05），表明在该浓度范围下的丁香精油-壳聚糖复合保鲜剂能较好地保持青椒的感官品质．

表3 丁香精油浓度对青椒失重率和感官品质的影响

通过失重率和感官得分变化率计算的综合得分随着精油浓度的增加呈现先增加后下降的趋势，0.2%～0.5%浓度下的综合得分显著高于对照组与空白组（p＜0.05）．表明丁香精油-壳聚糖复合保鲜剂对青椒的保鲜效果具有精油浓度依赖性．综合分析0.3%精油效果最好．

（2）不同浓度壳聚糖对青椒失重率和感官品质的影响．用不同浓度壳聚糖与丁香精油复配处理青椒，由表4 可知，第8 d 时，青椒失重率随着壳聚糖浓度的升高呈现先降低后升高的趋势，当壳聚糖浓度为0.75%时，失重率最低．整体而言，经丁香精油-壳聚糖复合保鲜剂处理后的青椒失重率显著低于对照组和空白组（p＜0.05）．感官得分随着壳聚糖浓度的升高呈现先升后降的趋势，当壳聚糖浓度为1%时，感官得分最高．可能是由于壳聚糖浓度过高，在青椒外表形成的膜过厚，会堵塞青椒表面气孔，影响呼吸，破坏生理代谢[18]．范春丽等[19]研究不同壳聚糖浓度对山楂贮藏保鲜效果的影响，发现不同浓度壳聚糖溶液处理的山楂果实硬度、失重率、腐烂率及内容物含量均存在一定差异，与本研究结果基本一致．

表4 壳聚糖浓度对青椒失重率和感官品质的影响

综合得分随着壳聚糖浓度的升高先升后降，0.5%～1%浓度的综合得分显著高于对照组和空白组（p＜0.05），表明0.5%～1%浓度的壳聚糖与丁香精油复配具有良好的青椒保鲜效果，综合分析0.75%壳聚糖效果最好．

（3）不同浸泡时间对青椒失重率和感官品质的影响．保鲜液浸泡青椒的时间不同，青椒的失重等理化指标也会有所差异[20]，用丁香精油-壳聚糖复合保鲜剂浸泡青椒，如表5 所示，随着浸泡时间的延长，青椒失重率逐渐上升，说明浸泡时间过长会影响青椒的保鲜效果．这可能是因为浸泡时间过长，果实吸水过多易破坏青椒组织结构和内环境的协调运作，导致青椒失水严重．但所有浸泡组的失重率均低于空白组．而青椒感官得分随着浸泡时间的增加呈现先增后降的趋势，2 min 时感官得分最高，且所有浸泡组的感官得分均显著高于空白组（p＜0.05）．

表5 浸泡时间对青椒失重率和感官品质的影响

综合得分随着浸泡时间的增加先升后降，浸泡2 min时的综合得分最高，且所有浸泡组的综合得分显著高于空白组（p＜0.05）．这表明丁香精油-壳聚糖复合保鲜剂对青椒具有良好的保鲜效果，浸泡时间不同保鲜效果存在一定差异，浸泡2 min 时效果最好．

（4）正交试验．由表6 可知，在贮藏过程中，三个因素对青椒保鲜效果影响的主次顺序为：精油浓度（A）＞壳聚糖浓度（B）＞浸泡时间（C）．通过极差分析可知A3B3C1为复合保鲜剂的最优组合，即精油浓度为0.25%、壳聚糖浓度为1%、浸泡时间为2.5 min，该组合经验证后平均综合得分为88.66±0.82，大于正交试验各组综合得分，说明该结果可靠，因此确定丁香精油-壳聚糖复合保鲜剂最优组合为精油浓度0.25%、壳聚糖浓度1%、浸泡时间2.5 min．

表6 正交试验设计与结果

2.2 最优组复合保鲜剂对青椒保鲜效果的影响

（1）复合保鲜剂对青椒感官品质的影响．感官的表观性是消费者评价果蔬质量的重要因素，在保鲜评价指标中具有重要的经济意义．感官得分越高，果蔬品质越好．从图1和图2可知，在贮藏期间，两组青椒的感官品质都发生了变化，感官得分随着贮藏时间的延长而下降．在前4 d内，两组青椒均饱满鲜嫩，脆性好，颜色翠绿有光泽，青椒味浓郁，未表现出明显差异，得分基本相同．第8 d，SY 组与CK组感官得分开始出现差异．CK 组青椒表皮出现皱缩，果实失去脆性变得较软，无光泽，个别青椒出现变黄轻微腐烂现象．此时SY 组青椒也出现失水皱缩现象，但果实仍然具有一定脆性和光泽，未出现变黄腐烂现象．第12 d 时SY 组的感官得分显著高于CK 组 (p＜0.05)，此时CK 组青椒由深绿变为浅绿，黄色青椒数量增加，果实稍瘪，褐变程度加深．而SY 组青椒果实颜色变化不大，皱缩加重，但仍较为饱满，无腐烂褐变．可能因为复合保鲜剂形成的薄膜抑制了青椒的呼吸作用，延缓了青椒的衰老，且一定程度上减小了失重率[21]．结果表明，丁香精油-壳聚糖复合保鲜剂能较好地保持青椒的感官品质，延长商品价值期．

图1 复合保鲜剂对青椒感官品质的影响

图2 复合保鲜剂对青椒感官得分的影响（同一贮藏时间对应不同小写字母表示组间差异显著（p ＜0.05），下同）

（2）复合保鲜剂对青椒失重率的影响．失重率是反映果实采后贮藏期间内容物消耗率的重要指标．由图3 可知，随着贮藏时间的延长，青椒失重率逐渐上升，但SY 组的青椒失重率始终低于CK 组，到第12 d 时，SY 组失重率为7.32%，与CK 组9.33%相比下降了21.54%，存在显著性差异(p＜0.05)．结果表明，该复合保鲜剂能显著降低青椒贮藏过程中的失重率，对延缓青椒质量损失和营养物质的损耗有明显效果．

图3 复合保鲜剂对青椒失重率影响

（3）复合保鲜剂对青椒叶绿素的影响．果蔬的绿色主要来源于叶绿素，叶绿素决定了产品的品质特征[22]．由图4 可知，随着贮藏时间的延长，叶绿素含量逐渐下降，但SY 组的下降速度始终显著低于CK 组(p＜0.05)，到第12 d，SY 组和CK 组的叶绿素含量分别为17.44 mg/100 g 和10.58 mg/100 g，相较于最开始的26.96 mg/100 g 分别下降了35.31%和60.67%，SY 组叶绿素含量明显高于CK 组，存在显著性差异(p＜0.05)．实验表明，该复合保鲜剂能有效减缓青椒叶绿素含量的下降，能更好地保护果实色泽．

图4 复合保鲜剂对青椒叶绿素含量的影响

（4）复合保鲜剂对青椒抗坏血酸（Vc）含量的影响．Vc 含量是衡量青椒营养成分和品质的重要指标．由图5 可知，随着时间的推移，Vc 含量持续下降，但相较于CK 组，保鲜剂能显著减少青椒贮藏过程中Vc 含量的损失．贮藏初期青椒Vc 含量为70.00 mg/100 g，到贮藏第12 d 时，SY 组Vc 含量为36.96 mg/100g，CK 组为29.68 mg/100 g，相较于贮藏初期分别下降了47.20%和57.6%，可能是因为复合保鲜剂在青椒表面形成的薄膜减少了氧气交换，从而减少了Vc 的损失，此外壳聚糖具有抗氧化活性，适宜浓度的壳聚糖可延缓青椒Vc 的下降[17]．结果表明，该复合保鲜剂能显著降低青椒中Vc 的损失，保持良好的品质．

图5 复合保鲜剂对青椒Vc含量的影响

（5）复合保鲜剂对青椒可滴定酸的影响．青椒主要含苹果酸、柠檬酸等有机酸，其含量影响着青椒的风味和品质，因此可滴定酸是评判青椒品质优劣的一项重要指标．由图6 可知，随着贮藏时间的延长，青椒含酸量呈现先下降后上升的趋势，与张变玲等[23]的研究结果一致．贮藏初期，由于呼吸作用会不断消耗有机酸，所以一般情况下可滴定酸含量会出现明显下降．随着青椒失重率的增加及其干物质的损耗，可滴定酸含量呈现增加趋势．整个贮藏期内，SY 组的可滴定酸含量始终高于CK 组(p＜0.05)．结果表明，该复合保鲜剂能将青椒中可滴定酸的含量维持在较高水平，保持青椒良好的风味．

图6 复合保鲜剂对青椒可滴定酸含量的影响

（6）复合保鲜剂对青椒可溶性固形物含量的影响．可溶性固形物含量的高低可反映果实内部营养品质的好坏与成熟度的变化．青椒采摘后在贮藏过程中无营养供给，为维持自身生理活动需要不断消耗糖类等大分子营养物质，从而减少可溶性固形物含量，同时由于水分的散失会提高青椒体内汁液浓度，或随着贮藏天数的延长，淀粉等大分子物质在贮藏过程中慢慢分解为可溶性小分子物质，代谢总量小于分解总量，所以可溶性固形物含量增加[24]．由图7 可知在贮藏期间随着青椒失重率的增加，SY 组和CK组可溶性固形物含量呈逐渐上升趋势．但SY组的可溶性固形物含量始终大于CK 组，第8d 后存在显著性差异(p＜0.05)，说明该复合保鲜剂可延缓青椒可溶性固形物的消耗，原因可能是青椒表面形成的薄膜实现了高CO2低O2的环境，降低了青椒的呼吸速率，从而减少可溶性糖类物质的流失[14]，使青椒保持较高的可溶性固形物含量，维持原有的口感和风味．

图7 复合保鲜剂对青椒可溶性固形物含量的影响

（7）复合保鲜剂对青椒多酚氧化酶的影响．果蔬采摘后在贮藏过程中会发生褐变，而褐变产生的主要原因是由于体内所含多酚氧化酶(PPO)催化酚类物质形成褐色的醌及其化学物，从而致使果实产生褐变．由图8 可知，SY 组和CK 组的PPO 酶活性随着贮藏时间的延长呈现上升的趋势，但CK 组的PPO 酶活性始终高于SY 组(p＜0.05)，可能是因为复合保鲜剂形成的薄膜隔绝了青椒与空气的接触，抑制了PPO 酶的作用．结果表明，该复合保鲜剂能通过抑制青椒PPO 活性而减缓青椒贮藏过程中的褐变，与感官评价结果一致．

3 结论

在植物精油保鲜青椒的筛选结果基础上，针对丁香精油联合壳聚糖制备成复合保鲜剂开展组合优化研究，结果表明，该天然复合保鲜剂的最佳组合为：0.25%丁香精油-1%壳聚糖复合液浸泡2.5 min．用该复合保鲜剂处理青椒，能将青椒营养成分维持在较高水平，较好地保持青椒的感官品质，在一定程度上提高青椒的商品价值，有利于延长其货架期．