油桃皮薄肉软,组织含水量高,在采后的运输和贮藏过程中易受到机械损伤,导致微生物侵染而腐烂[1]。目前,油桃的保鲜方法有气调贮藏法、低温保鲜法、化学保鲜法等,均可有效地延长油桃的贮藏期,但也存在一些不足,如气调保鲜、气体组分波动可能会影响其保鲜效果;低温冷藏可能导致果蔬产生冷害现象;化学试剂保鲜易造成环境污染等问题。因此,寻找高效、无毒的安全保鲜剂正受到越来越多的关注,而植物精油作为一种生物保鲜剂已成为果蔬保鲜领域中的一个研究热点[2]。
植物精油是从草本植物的花、树皮、种子和果实中萃取的芳香物质,分子小,挥发性高,是一种难溶于水的油状液体,安全环保、低毒、低残留、不易产生耐药性[3]。另一方面可增强果皮的保护作用、减少机械损伤、防止果实腐烂,从而延长果实的贮藏时间[4-5]。
葫芦巴主产于我国安徽、宁夏、河南等省。据研究发现,葫芦巴精油对抑菌、抗氧化、降低血糖等都有很好的效果,其内含多种生物活性成分,对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌等具有较强的抑制作用[6]。海藻酸钠是从天然产物海带或马尾藻中提取的白色至浅棕色粉末,具有很好的成膜性和增稠性,在复合薄膜制备和食品保鲜中得到了广泛的应用[7]。目前将葫芦巴精油和海藻酸钠制成复合涂膜液用于果蔬的保鲜研究较少。以海藻酸钠成膜材料作为载体,制备葫芦巴精油复合膜,通过对油桃果实的硬度、失重率、可溶性固形物含量、维生素C含量、可滴定酸含量、过氧化氢酶(catalase, CAT)活力等指标进行测定,探究葫芦巴精油/海藻酸钠复合膜对油桃抗氧化性和抑菌性的影响,从而探究葫芦巴精油对贮藏期间油桃保鲜效果的影响,以期能够为进一步开发油桃生物保鲜剂及油桃保鲜提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
油桃(七成熟,新鲜),市售;葫芦巴叶子(干燥),深圳志辉科技有限公司;草酸、酚酞,天津市科密欧化学试剂有限公司;NaOH、H2O2,国药集团化学试剂有限公司;2,6-二氯靛酚,南京都莱生物技术有限公司。
1.2 仪器与设备
SED同时蒸馏萃取装置,天长市康鹏实验设备有限公司;A390紫外分光光度计,翱艺仪器(上海)有限公司;SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵,郑州长城科工贸有限公司;SY-5000旋转蒸发仪,上海亚荣生化仪器厂;WYT手持折射仪,成都豪创光电仪器有限公司;GY-3硬度计,北京金科利达电子科技有限公司。
1.3 试验条件
1.3.1 复合涂膜液的制备
葫芦巴精油的制备采用同时蒸馏萃取法[8]。
1%海藻酸钠溶液的制备:称取10 g海藻酸钠溶于800 mL蒸馏水中,于60 ℃条件下超声波脱气处理溶解1 h。再加入涂膜助剂甘油10 mL。60 ℃的条件下用蒸馏水搅拌均匀并定容至1 000 mL,晾至37 ℃备用[9]。
分别取0、25、50、100、200和400 μL的葫芦巴精油与1 mL二甲基亚砜于烧杯中充分溶解,用质量分数1.0%的海藻酸钠溶液定容至250 mL,得到葫芦巴精油/海藻酸钠复合涂膜液。
1.3.2 油桃的保鲜测定
将油桃分为7组,每组30个,设置3个平行。首先将油桃用清水清洗干净,迅速风干;然后将油桃浸入在配置好的复合涂膜液中2 min,处理后迅速风干,使果实表面形成一层均匀的半透膜,分别设定为T1、T2、T3、T4、T5、T6组(葫芦巴精油体积分数依次为0.00%、0.01%、0.02%、0.04%、0.08%和0.16%),其中清水处理组设为对照组,记为CK组,分别装入保鲜盒。恒温培养箱中20 ℃贮藏15 d,每3 d取1次样,测定品质指标和理化指标,试验重复3次。
1.3.3 理化指标测定方法
1.3.3.1 硬度
首先调零,然后将油桃削去1 cm2左右的皮。测量,使硬度计垂直于被测油桃表面,在均匀力的作用下将压头压入油桃内,当压头到刻线时(10 mm)停止,此时指针刻度值即为所测的硬度值[10]。重复测定3次。每3 d测定1次,并记录。
1.3.3.2 腐烂率
发霉、软腐的果实均为腐烂果,试验过程中,每3 d测定1次计算其腐烂率[10],重复测定3次。按公式(1)计算:
腐烂率
(1)
1.3.3.3 失重率
采用称重法测定[11],失重率按公式(2)计算:
失重率
(2)
式中:m0, 贮藏前的果实质量,g;mn,贮藏n天的果实质量,g。
1.3.3.4 可溶性固形物含量
采样折光法测定[12]。每3 d测定1次,并记录。重复测定3次。
1.3.3.5 维生素C含量
采用2,6-二氯靛酚法。每个样品重复滴定3次,取其平均值。每3 d测定1次,并记录。
1.3.3.6 可滴定酸含量
将油桃去皮然后称取50 g,加入50 mL蒸馏水,用组织捣碎机捣碎并且混合均匀。然后取适量样品50 g,用移液管吸取15 mL将其移入250 mL容量瓶中在80 ℃水浴锅上加热0.5 h冷却后定容,用滤纸过滤弃去初始滤液25 mL,收集滤液到锥形瓶中备用。移取50 mL滤液于三角瓶中,加入酚酞指示剂3滴。用标定的0.01 mol/L的NaOH溶液滴至粉红色持续30 s不褪色,记录下消耗的NaOH溶液体积。每个样品重复滴定3次,取其平均值。每3 d测定1次,并记录[13]。
1.3.3.7 CAT活性的测定
取1 g去皮果肉,加5 mL 0.05 mol/L的磷酸盐缓冲溶液(pH 7.0)冰浴研磨匀浆,在4 ℃下12 000 r/min离心20 min,取上清液测定CAT活性。取10 mL试管7支,其中6支为样品测定管,1支为空白对照。反应体系:0.2 mL粗酶提取液+ 3 mL磷酸缓冲溶液+ 0.2 mL 0.75%H2O2。在A390型紫外分光光度计上240 nm波长下测定吸光度,每隔1 min读数1次,共测定3次,待7只管全部测定完后,按下列公式计算酶活性。以每分钟内A240减少0.1为1个酶活性单位(U)。每个样品重复滴定3次,取其平均值[14]。每3 d测定1次,并记录。按公式(3)计算
CAT活性
(3)
式中:ΔA,反应时间内吸光度的变化;VT,粗酶提取液总体积,mL;V1,测定用粗酶液体积,mL;m,样品质量,g;t,反应时间,min。
1.4 数据分析
实验数据采用Excel进行分析和Origin 9.0进行作图。
2 结果与分析
2.1 葫芦巴精油/海藻酸钠复合膜对油桃硬度的影响
果实硬度大小可以反映果实的质地和贮藏性。油桃在采摘后由于呼吸作用和果胶物质的变化,油桃的硬度会逐渐下降,贮藏品质下降[15]。从图1可知,在贮藏3 d内各涂膜组的差异不大,贮藏期内油桃的硬度随着时间的延长总体呈现下降趋势。其中,对照组下降幅度最大,单一涂膜组下降幅度次之,复合涂膜组总体下降幅度较小,T5(0.08%)复合涂膜组下降幅度最小。当贮藏时间达到15 d时,对照组硬度最小,复合涂膜组T5组的硬度最大,为(4.00±0.10)N/cm2。结果表明,复合涂膜组保持油桃硬度的效果比单一涂膜组和CK组更好,其中体积分数为0.08%的葫芦巴精油/海藻酸钠复合涂膜组T5保持油桃硬度的效果最好。
图1 不同处理下油桃硬度的变化
Fig.1 Changes in hardness of nectarine under different treatments
2.2 葫芦巴精油/海藻酸钠复合膜对油桃腐烂率的影响
腐烂率可以直接表明油桃的贮藏效果,油桃果实在贮藏期间由于受到有害微生物侵染等原因而逐渐发生腐烂,油桃采摘时所受的机械损伤或采后常温贮藏果实都易受病原微生物的侵染而发生腐烂,直接影响油桃的贮藏品质和食用价值[16]。由图2可知,贮藏期内随着时间的延长,油桃的腐烂率不断上升。其中,CK上升幅度最大,TI组上升幅度次之,复合涂膜组总体上升幅度较小,T5组复合涂膜组上升幅度最小。当贮藏时间达到15 d时,CK组的油桃腐烂率最高,接近100%,T1组的腐烂率次之,T5组的腐烂率最低,不超过40%。结果表明复合涂膜组可以有效提高油桃的抑菌性,降低油桃贮藏期间的腐烂率,其中葫芦巴精油/海藻酸钠复合涂膜组T5组(0.08%)减缓油桃腐烂的效果最好。
图2 不同处理下油桃腐烂率的变化
Fig.2 Changes in the decay rate of nectarine under different treatments
2.3 葫芦巴精油/海藻酸钠复合膜对油桃失重率的影响
油桃果实在贮藏过程中由于呼吸代谢和蒸腾失水等原因果实失重率会逐渐增加[17]。从图3可知,随着贮藏时间的延长,各组的失重率均呈上升趋势,CK组上升幅度最大,T1组上升幅度次之,复合涂膜组总体上升幅度较小,T5组上升幅度最小。在贮藏至15 d时,CK组失重率最大,T5组失重率最小,为(5.02±0.18)%。结果表明复合涂膜组减缓油桃失重率的效果较之T1组和CK组更好,其中,0.08%的葫芦巴精油/海藻酸钠复合涂膜减缓油桃失重率的效果较好。与CK组相比较,涂膜组的失重率较低,可能是由于涂膜液在油桃表面形成的保护膜抑制了水分的散失,降低了有机物质的消耗[16]。
图3 不同处理下油桃失重率的变化
Fig.3 Changes in weight loss rate of nectarine under different treatments
2.4 葫芦巴精油/海藻酸钠复合膜对油桃可溶性固形物含量的影响
可溶性固形物是影响油桃果实风味的重要因素之一,也是衡量果实品质好坏的重要指标之一[18]。由图4可知,在油桃贮藏期间可溶性固形物含量总体呈下降趋势。其中,CK组下降幅度最大,T1组下降幅度次之,复合涂膜组总体下降幅度较小,T5组下降幅度最小。当贮藏时间达到15 d时,CK组可溶性固形物含量最低,T5组的可溶性固形物含量最高,为(7.25±0.10)%。结果表明复合涂膜组减缓油桃可溶性固形物含量下降的效果优于T1组和CK组,其中体积分数为0.08%的葫芦巴精油/海藻酸钠复合涂膜效果最优。
图4 不同处理下油桃可溶性固形物含量的变化
Fig.4 Changes in the soluble solid content of nectarine under different treatments
2.5 葫芦巴精油/海藻酸钠复合膜对油桃维生素C含量的影响
油桃中维生素C含量极高,对人体的营养健康有重要意义,而且也是果实内清除活性氧的重要抗氧化剂,但是油桃采摘后由于各类代谢和氧化作用等使维生素C含量迅速下降[19]。由图5可知,各组油桃的维生素C含量都是随着贮藏时间的延长而减少,其中,CK组下降幅度最大,T1组下降幅度次之,复合涂膜组总体下降幅度较小,T5组下降幅度最小。当贮藏时间达到15 d时,CK组的维生素C含量最低,T5组的维生素C含量最高,为(2.75±0.11) mg/100 g。表明复合涂膜组对减缓油桃维生素C含量的降低效果优于单一涂膜组和CK组,其中葫芦巴精油/海藻酸钠复合涂膜T5组(0.08%)能有效减缓油桃中维生素C的损失,提高油桃的抗氧化性,保鲜效果更佳。
图5 不同处理下油桃维生素C含量的变化
Fig.5 Changes in the vitamin C content of nectarine under different treatments
2.6 葫芦巴精油/海藻酸钠复合膜对油桃可滴定酸含量的影响
油桃中的酸主要是苹果酸,测定可滴定酸可以很好地反映油桃的成熟度情况[20]。由图6可知,各组油桃的可滴定酸含量都是随着贮藏时间的延长而降低,可能是由于油桃的呼吸作用使有机酸不断被消耗的缘故。其中,CK组下降幅度最大,T1组下降幅度次之,复合涂膜组总体下降幅度较小,T5组下降幅度最小。CK组的可滴定酸含量始终低于涂膜组,这是由于复合膜在油桃的表面形成了均匀、紧密的保护层,降低了油桃在贮藏中有机酸转化的速度[21]。
图6 不同处理下油桃可滴定酸含量的变化
Fig.6 Changes in the titratable acid content of nectarine under different treatments
由图6可知,T1组的可滴定酸含量最低,当贮藏时间达到15 d时,T1组的可滴定酸含量下降了94.52%,T5组的可滴定酸含量下降了65.70%。表明复合涂膜组比单一涂膜组更能减缓油桃中可滴定酸含量的下降,其中,体积分数为0.08%的葫芦巴精油/海藻酸钠复合涂膜组T5减缓油桃中可滴定酸含量下降的效果最好。
2.7 葫芦巴精油/海藻酸钠复合膜对油桃CAT活性的影响
CAT是重要的活性自由基清除酶,其活性能用于评判果实的衰老,CAT可以和超氧化物歧化酶、过氧化物酶协同作用来防御活性氧或其他过氧化物自由基对细胞膜系统的伤害,这些酶活性的降低可能导致高水平的活性氧,从而引起膜脂过氧化,加重组织氧化损伤,加速衰老[22]。从图7可知,在贮藏期内,其CAT活性都是先升高后下降。
图7 不同处理下油桃CAT活性的变化
Fig.7 Changes in nectarine catalase activity under different treatments
各组油桃CAT活性在前9 d变化较缓慢,9 d后达到峰值随后迅速下降。15 d后,T1组CAT活性最低为(33.50±1.60)U/(g·min),与T2相差19.00 U/(g·min),涂膜组T5的CAT活性最高为(124.30±2.20)U/(g·min)。表明复合涂膜组对延缓油桃CAT活性下降的作用优于单一涂膜组,其中T5组减缓油桃CAT活性下降的效果较好。综上,葫芦巴精油/海藻酸钠复合膜涂膜处理可以较好地清除油桃果实体内的活性氧,维持活性氧代谢平衡,同时降低膜脂过氧化程度从而延缓果实的后熟衰老[23]。
3 结论
在1.0%的海藻酸钠中添加不同浓度的葫芦巴精油对油桃进行涂膜处理,将其贮藏于恒温培养箱20 ℃条件下,复合涂膜组比单一海藻酸钠涂膜组和CK组更能有效地减缓油桃的硬度、可溶性固形物含量、维生素C含量、可滴定酸含量、CAT活性的下降,以及延缓腐烂率、失重率的上升,提高油桃的抗氧化性和抑菌性,具有一定的保鲜效果。其中,1.0%的海藻酸钠溶液和0.08%的葫芦巴精油组成的复合膜对油桃的保鲜效果较好。适宜浓度的精油能够抑制贮藏期间油桃品质的下降,可以更好地延长果蔬的贮藏期,精油浓度过高或过低都不利于果蔬的保鲜。其保鲜效果可能与葫芦巴精油的抗氧化性和抑菌机理有关,有待于进一步研究。
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