紫薯为甘薯的一种,其富含花青素和硒,还含有丰富的维生素和膳食纤维,其中赖氨酸、铜、锰、钾、锌的含量比一般甘薯的3～8倍还多[1]。长期食用紫薯有延缓衰老、抑制皮肤癌变、预防结肠癌、乳腺癌及预防和治疗心血管疾病等功效[2]。但紫薯组织脆嫩、含水量高、呼吸旺盛,在长期贮藏过程中腐烂率高。特别是紫薯切割后细胞组织受损、呼吸作用加剧、代谢反应增强、营养价值迅速下降,尤其是切割操作容易引起微生物污染,严重影响了产品外观和营养价值,直接导致紫薯货架期缩短和资源浪费等不良问题[3]。荣培秀等[4]研究发现哥氏枝孢霉(Cladosporium gossypiicola)、Penicillium christenseniae、热带青霉(Penicillium tropicum)、黄曲霉(Aspergillus flavus)是紫薯储藏期间致腐力较强的4种霉菌。因此,研究抑制鲜切紫薯微生物污染的保鲜技术,对延长鲜切紫薯货架期具有重要意义。
植物精油是从植物的不同部位中提取出的次级代谢物,常温下呈油状液体,有强烈芳香味,挥发性强。植物精油绿色天然、易降解,有良好的抑菌性及抗氧化性,是传统保鲜剂的良好替代品[5]。例如,肉桂精油是从肉桂树枝、树叶、树皮中提取的,主要成分是反式肉桂醛,具有抗菌、抗氧化的性能,在食品、化工、医药等领域应用广泛。
精油虽然具有良好的抑菌性能,但由于气味刺激、稳定性差、易挥发等缺点限制了其在实际生产生活中的应用[6]。而纳米乳是一种质量稳定、安全性高的良好药物传递系统,制备植物精油纳米乳时,精油溶解量大,具有缓释作用,正好弥补了精油本身易挥发氧化的缺点,增加了精油的稳定性,增强并延长了精油的抑菌活性。研究发现纳米乳化处理的植物精油比纯精油抑菌效果更强,因为纳米乳液粒径小,具有更好的分散性和更大的比表面积,使植物精油发挥抑菌作用时更容易与微生物细胞接触,增强抗菌效果[7]。精油纳米乳处理果蔬时,能有效抑制微生物生长和品质下降,从而保障果蔬品质和食用安全,延长储藏时间[8]。
本研究将筛选出抑菌能力最强的一种精油制备成纳米乳状态,并探究该精油纳米乳对4种紫薯优势腐败菌的抑制机理及对鲜切紫薯的保鲜效果,以评价制备的植物精油纳米乳在鲜切紫薯中的应用价值,旨在为植物精油纳米乳在鲜切紫薯中的进一步研究和实际应用提供参考依据和理论支持。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
紫薯,成都市温江区游家渡菜市场;百里香精油、牛至精油、肉桂精油、丁香精油、山苍子精油,江西亿森源植物香料有限公司;保鲜盒,四川沧笙踏歌科技有限公司;哥氏枝孢霉、P. christenseniae、热带青霉、黄曲霉,实验室纯化鉴定;Tween 80、KNO3、苯酚、蒽酮、邻苯二酚、愈创木酚,国药集团化学试剂有限公司;亚甲基蓝、浓硫酸、盐酸、NaH2PO4、Na2HPO4、醋酸钠、冰醋酸,成都金山化学试剂有限公司;葡萄糖,生工生物工程(上海)股份有限公司;无水乙醇,成都市科隆化学品有限公司;正十六烷,广东翁江化学试剂有限公司;苏丹Ⅲ,天津市科密欧化学试剂有限公司,以上试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
JA303P型电子分析天平,常州市幸运电子设备有限公司;721型分光光度计,上海菁华科技仪器有限公司;KDC-1044型低速离心机,安徽中科中佳科学仪器有限公司;THZ-100型恒温培养摇床、HWS12型保鲜盒恒温水浴锅,上海一恒科技有限公司;LDZX-50KBS型立式压力蒸汽灭菌箱,上海申安医疗器械厂;HH-1S型电热恒温培养箱,上海助蓝仪器科技公司;VD-650型超净工作台,西安尚光仪器有限公司;VM-300S型旋涡混合器,上海欧迈科学实验仪器有限公司;EKUP型超纯水机,四川宜科纯水设备有限公司;海尔BD-318HD型负20 ℃冰柜,海尔电器;DGH-9140A型电热鼓风干燥箱,上海精宏实验设备有限公司。
1.3 实验方法
1.3.1 筛选精油
用打孔法测定百里香精油、牛至精油、肉桂精油、丁香精油、山苍子精油对哥式枝孢霉、P. christenseniae、热带青霉、黄曲霉抑制效果。在超净工作台中向培养皿中倒入约20 mL PDA培养基,凝固后将100 μL菌悬液涂布均匀。用直径为8 mm的金属打孔器在培养基中心打孔,向孔内分别加入10 μL百里香精油、牛至精油、肉桂精油、丁香精油、山苍子精油、无菌水,常温下静置2 h放入培养箱中培养72 h,十字交叉法测量抑菌圈直径。
1.3.2 制备肉桂精油纳米乳
1.3.2.1 确定表面活性剂与助表面活性剂的比值
参考周汉军[9]的方法并稍作修改。选择Tween 80为表面活性剂,无水乙醇为助表面活性剂,按照质量比为5∶1、4∶1、3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、2∶3混合均匀并与1 g肉桂精油混合用蒸馏水定容至5 mL,判定体系稳定性,观察并记录5 min、10 min、20 min、30 min、1 h、12 h、24 h液体分层现象及下层清液体积变化,从中筛选出最佳表面活性剂与助表面活性剂的比值(Km值)。
1.3.2.2 制备肉桂精油纳米乳
采用相转变法制备植物精油纳米乳[10]按照Km值即4∶1的比例将无水乙醇、Tween 80混合为乳化剂,将肉桂精油和乳化剂按照质量比为9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7、2∶8、1∶9混合均匀,每一组样品制备10 g,然后每组样品分别取3 g放入大试管中并放在漩涡混合器上边震荡边加入蒸馏水,液体呈现澄清-浑浊-澄清的变化,记录临界点的蒸馏水的量并计算各组分此时的质量比。
1.3.3 植物精油纳米乳品质测定
1.3.3.1 植物精油纳米乳的判定
判定标准为植物精油纳米乳是否呈现透明或半透明的液体,当一束光透过肉桂精油纳米乳,是否可以观察到纳米乳液中出现清晰光路,即是否产生丁达尔效应[11]。
1.3.3.2 植物精油纳米乳类型的测定
参照王雪薇[12]的方法,通过染色法鉴定肉桂精油纳米乳的类型。
1.3.3.3 植物精油纳米乳稳定性的测定
将植物精油纳米乳置于室温放置1 d、7 d、30 d、90 d、1年。观察植物精油纳米乳是否呈现透明或半透明的液体,是否产生丁达尔效应。
1.3.4 植物精油抑菌机制研究
1.3.4.1 植物精油纳米乳对4种霉菌细胞膜表面输水性的影响
参照王浩[13]的方法并稍作修改。将菌种活化,取浑浊液于0.1 mol/L KNO3溶液中,适当稀释使其在400 nm下吸光值为0.4。一组取3 mL菌悬液与3 mL肉桂精油纳米乳或10倍稀释的肉桂精油纳米乳混合,另一组取3 mL菌悬液与3 mL生理盐水混合作为对照组。置于28 ℃培养箱培养1 h后,分别与1 mL十六烷混合,旋涡混合器震荡30 s后静置10 min取出水相部分,在400 nm下测定吸光度值A400,并根据公式1计算。整个实验重复3次。
细胞表面疏水性
(1)
1.3.4.2 植物精油纳米乳对4种霉菌细胞膜通透性的影响
参照王浩[13]的方法并稍作修改。将菌种活化后,用生理盐水调整菌液浓度为2×108CFU/mL。一组取25 mL菌悬液加入25 mL肉桂精油纳米乳或10倍稀释的肉桂精油纳米乳,混合后置于28 ℃培养箱培养1 h,分别在0、15、30、45、60 min取样5 mL,4 000 r/min离心10 min测定上清液在260 nm下的A值(At)。另一组添加25 mL生理盐水作为对照组,经28 ℃培养1 h后离心测定其在260 nm下的吸光度值A260,根据公式2计算,并绘制曲线。整个实验重复3次。
细胞膜破坏程度
(2)
1.3.5 样品处理
挑选无腐烂无机械损伤,大小基本一致的同一批紫薯。将果实用清水清洗后,去皮用打孔器切割成高4～6 mm,直径6 mm的小圆柱体,分成2等份,每份50颗。其中一份用制备的肉桂精油纳米乳浸泡10 min,沥干后装在保鲜盒中(不加盖);另一份不作处理,同样装在保鲜盒中(不加盖)。连续观察测量紫薯腐烂情况和质量变化。同时,将处理后的紫薯去皮切割成高3～5 mm,直径12 mm的小圆片,分成2等份,每份3片。其中一份用制备的肉桂精油纳米乳浸泡10 min,沥干后装在12个保鲜盒中(加盖);另一份不作处理,同样装在12个保鲜盒中(加盖)。将包装好的样品置于4 ℃冰箱中储藏。连续12 d测定紫薯褐变度、多酚氧化物酶(polyphenylene oxide,PPO)活性、过氧化物酶(proof of delivery,POD)活性的变化。
1.3.6 肉桂精油纳米乳处理鲜切紫薯生理指标测定
1.3.6.1 失重率的测定
通过公式(3)计算果实的失重率。重复3次取平均值。
失重率
(3)
式中:m0,第0天果实质量,g;mt,贮藏至第t天时果实的质量,g。
1.3.6.2 腐烂率的测定
两天观察1次,记录各组果实腐烂总数,通过公式(4)计算果实腐烂率。重复3次取平均值。
腐烂率
(4)
式中:N0,该组果实总数;Nt,该组果实贮藏至第t天时腐烂总数。
1.3.6.3 褐变度的测定
参考王逸夫等[14]的方法,稍作调整测定鲜切紫薯的褐变度。
称取1.0 g样品,将6 mL蒸馏水分3次加入研钵,研磨成匀浆,将匀浆全部装入离心管,于800 r/min离心10 min;取2 mL上清液于离心管,加入5 mL 95% 的乙醇溶液,5 000 r/min 离心15 min,取上清液在420 nm下测定其吸光值。通过公式(5)计算紫薯褐变度(browning degree,BD)。
(5)
式中:A,样品在420纳米的吸光度;V,样品提取液总体积,mL;m,样品质量,g。
1.3.6.4 PPO活性的测定
参考李杰等[15]的方法,稍作调整。
粗酶液制取:称取5.0 g果蔬组织样品,置于研钵中,加入5.0 mL磷酸缓冲液(pH 6.0),在冰浴条件下研磨成匀浆,于4 ℃、5 000 r/min离心30 min,收集上清液即为酶液提取液,低温保存使用。
活性测定:吸取预冷的4 ℃磷酸盐缓冲液(pH 6.0)10 mL于试管中,加入1.0 mL 0.2 g/100 mL的邻苯二酚、0.5 mL酶液,快速在漩涡混合器上混匀,30 ℃水浴反应10 min后,在420 nm波长下的吸光值(1 min记录1次,共15次)通过公式(6)计算鲜切紫薯PPO活性。[以每分钟反应体系吸光度变化0.1为1个POD活力单位U,表示1 U=ΔA420/(min·g)]
多酚氧化物酶活性
(6)
式中:U,多酚氧化酶活性,U/(g/min);ΔA,反映时间内吸光度的变化;Vt,酶液提取液总体积,mL;m,紫薯的质量,g;t,反映时间,min;VS,参加反应的酶液体积,mL。
1.3.6.5 POD活性的测定
参考罗佳丽[16]的方法,采用愈创木酚法测定。
粗酶液制取:取5.0 g紫薯样品,加入预冷的10 mL 0.05 mol/L pH 6.8磷酸缓冲溶液(pH 6.8),在冰浴条件下研磨成匀浆,于离心机中5 000 r/min离心30 min,上清液即为酶提取液。
活性测定:反应体系中含8.0 mL 0.2 mol/L 醋酸缓冲溶液(pH 6.0),4 mL质量分数为0.1%的愈创木酚、0.4 mL质量分数为0.75%的H2O2,加入0.2 mL酶提取液,每隔1 min记录反应体系在470 nm波长下的吸光值变化,测定15 min。通过公式(7)计算鲜切紫薯POD活性。[以每分钟反应体系0.1为1个POD活力单位U,表示1 U=ΔA470/(min·g)]
过氧化物酶活性
(7)
式中:ΔU,过氧化物酶活性,U/(g/min);ΔA,反应时间内吸光度的变化;Vt,酶提取液总体积,mL;m,紫薯的质量,g;Vs,参与反应的酶液体积,mL;t,反应时间,min。
1.3.7 数据处理与统计分析
用 IBM SPSS Statistics 22.0分析软件对数据进行方差分析,试验结果均采用“平均数±标准差”表示,数据平行测定3次,采用单因素方差分析(ANOVA)和多重比较(Duncan法)进行数据间的差异显著性分析,用Origin 8.5软件进行图形绘制。
2 结果与分析
2.1 精油筛选结果
由表1可见5种精油对4种紫薯优势腐败菌都有显著的抑制作用。其中肉桂精油抑菌效果最好,尤其是对热带青霉的抑菌圈直径大于30 mm,说明肉桂精油能很好地抑制热带青霉的生长繁殖。综合来看,5种植物精油对紫薯4种优势腐败菌的抑制效果:肉桂精油>牛至精油>山苍子精油>丁香精油>百里香精油,选择综合抑菌效果最强的肉桂精油进行纳米乳化,研究其纳米乳化后的抑菌机制及其对鲜切紫薯的保鲜效果。
表1 五种植物精油对紫薯四种优势腐败菌的抑制效果 单位:mm
Table 1 Inhibition effect of five plant essential oils on four dominant spoilage bacteria of purple sweet potato
试剂对哥式枝孢霉的抑菌圈直径对Penicillium christenseniae的抑菌圈直径对热带青霉的抑菌圈直径对黄曲霉的抑菌圈直径百里香精油12.3±0.1d12.5±0.1c12.7±0.1d11.5±0.1e牛至精油14.3±0.2b14.3±0.2b14.3±0.3c12.8±0.2c肉桂精油26.1±0.5a26.0±0.7a32.67±0.9a23.5±0.5a丁香精油12.2±0.1d12.2±0.1c13.0±0.1d12.2±0.1d山苍子精油13.0±0.2c12.8±0.2c15.5±0.3b13.4±0.2b无菌水8.0±0.0e8.0±0.0d8.0±0.0e8.0±0.0f
注:不同小写字母表示差异显著,P<0.05。
2.2 肉桂精油纳米乳的制备
2.2.1 Km值的确定
Km值确定结果如表2所示,Km值在很大程度上决定乳化效果,不同的纳米乳体系具有各自最佳的Km值[7]。在不同Km值下,乳化体系随着静置时间的延长,下层清液的体积越大,说明该Km值的乳化效果越差,若乳化体系呈浑浊状态,则达不到乳化效果。如表2所示,当Km值为2∶1、1∶1时,液体成浑浊状态,表明Km值为2∶1、1∶1对肉桂精油没有乳化效果;当Km值为5∶1、3∶1、2∶3时,乳液静置12 h,均出现分层,表明对肉桂精油纳米乳化效果一般;当Km值为4∶1时,乳化体系静置24 h,未出现分层现象,表明当Km值为4∶1时对肉桂精油纳米乳化效果最佳。因此,Tween 80和无水乙醇的最佳Km值为4∶1。
表2 不同Km值对乳化效果的影响
Table 2 Effects of different km values on emulsification effect
Tween 80∶无水乙醇分层体积/mL5 min10 min20 min30 min1 h12 h24 h5∶1000000.10.14∶100000003∶1000000.30.3
续表2
Tween 80∶无水乙醇分层体积/mL5 min10 min20 min30 min1 h12 h24 h2∶1-------1∶1-------1∶20.50.60.91.21.51.51.52∶3000000.10.2
注:“-”表示溶液浑浊(下同)。
2.2.2 肉桂精油纳米乳的最佳配比
如表3所示,利用加水法测定肉桂精油纳米乳的最佳配比。当乳化剂与油相质量比为8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6、3∶7、2∶8、1∶9时,乳液会从澄清状态变为浑浊状态,但不能恢复成澄清状态,因此不能用来制备肉桂精油纳米乳。当乳化剂与油相质量比为9∶1时,无论加多少蒸馏水,溶液均能保持澄清状态,因此,选择9∶1作为肉桂精油纳米乳乳化剂与油相的比值。参考王庆奎等[17]的实验结论,确定本研究纳米体系内乳化剂为11.25%(质量分数)、肉桂精油为1.25%(质量分数)、蒸馏水为87.5%(质量分数)制备肉桂精油纳米乳用于后续试验研究。
表3 加蒸馏水的质量对乳化效果的影响
Table 3 The effect of the quality of adding distilled water on the emulsification effect
乳化剂∶油相(g∶g)水相/g浑浊澄清9∶1～∞8∶21.9-7∶31.4-6∶40.7-5∶50.2-4∶60.2-3∶70.2-2∶80.1-1∶90.1-
注:“～”表示溶液澄清,“∞”表示始终澄清。
2.3 肉桂精油纳米乳品质的测定
按照(Km值为4∶1)乳化剂为11.25%(质量分数)、肉桂精油为1.25%(质量分数)、蒸馏水为87.5%(质量分数)制备出肉桂精油纳米乳,如图1-a所示。制备的肉桂精油纳米乳澄清透明;用红外线照射肉桂精油纳米乳,如图1-b所示,观察到纳米乳液内产生明显的光路;向纳米乳中同时滴加苏丹Ⅲ和亚甲基蓝后,亚甲基蓝的扩散速度明更快,故判定制备的纳米乳液为O/W型纳米乳。
a-肉桂精油纳米乳外观;b-肉桂精油纳米乳的丁达尔效应
图1 肉桂精油纳米乳
Fig.1 Cinnamon essential oil nanoemulsion
2.4 肉桂精油纳米乳稳定性的测定
肉桂精油纳米乳室温放置1年内,形态没有肉眼可见的变化,红外线照射,依旧出现清晰光路。因此,可得出制备的肉桂精油纳米乳乳化效果好、稳定性强。
2.5 肉桂精油纳米乳抑菌机制研究
2.5.1 肉桂精油纳米乳对4种霉菌细胞膜表面疏水性的影响
细胞表面疏水性是根据在高离子强度溶液中,细胞在水相和有机相(正十六烷)之间的分配来测定的[18]。由图2可知,处理1 h后,空白组中分别有70.8%的哥式枝孢霉、71.3%的P. christenseniae、73.6%的热带青霉和73.3%的黄曲霉吸附于非极性溶剂十六烷;处理组4种霉菌细胞对正十六烷的吸附显著下降,且纳米乳浓度越大,吸附力越大,说明制备的肉桂精油纳米乳能降低霉菌细胞细胞膜的表面疏水性。细胞表面疏水性强弱与细胞与水的亲和作用呈负相关,正是肉桂精油纳米乳作用于4种霉菌的细胞膜,降低了细胞膜表面疏水性,提高了霉菌对O/W型抗菌剂的敏感性,导致了霉菌的死亡。
图2 肉桂精油纳米乳对测试菌细胞表面疏水性的影响
Fig.2 Effects of cinnamon essential oil nanoemulsion on the hydrophobicity of test bacterial cell surfaces
2.5.2 肉桂精油纳米乳对4种霉菌细胞膜通透性的影响
细胞膜一旦被迫坏,细胞中的DNA、RNA等内容物就会泄露,同时细胞质中的®-半乳糖苷酶会水解,生成葡萄糖和半乳糖。产物和菌结合会生成乳糖类似物,后水解生成的半乳糖和黄色的邻硝基苯酚,在260 nm有明显的吸收,因此可通过计算处理前后A260的比值来分析内容物的泄漏量,从而得到肉桂精油纳米乳对4种霉菌细胞膜通透性的影响大小。图3为经肉桂精油纳米乳处理的4种紫薯优势腐败菌A比值变化情况。由图3可知,经纳米乳处理后,A比值随时间的变化情况一致,都随时间延长而增大,这与王浩[13]等人的研究结果相似;60 min时,两种浓度的肉桂精油纳米乳处理后的热带青霉、黄曲霉的A比值明显比哥式枝孢霉、P. christenseniae的A比值更大,这表明肉桂精油纳米乳对热带青霉、黄曲霉的杀菌能力更强;60 min内,经过10倍稀释后的肉桂精油纳米乳的A比值始终低于未稀释的肉桂精油纳米乳,这表明纳米乳的杀菌能力随着浓度降低而减小。已有研究表明精油纳米乳是通过改变腐败菌细胞膜通透性,导致其核酸物质泄露,从而杀死腐败菌。
a-哥式枝孢霉;b-P. christenseniae;c-热带青霉;d-黄曲霉
图3 肉桂精油纳米乳对测试菌细胞膜通透性的影响
Fig.3 Effects of cinnamon essential oil nanoemulsion on membrane permeability of test bacterial cells
2.6 肉桂精油纳米乳处理对鲜切紫薯保鲜研究
2.6.1 肉桂精油纳米乳处理对鲜切紫薯失重率变化的影响
由图4可知,处理组与空白组的鲜切紫薯失重率随时间的延长呈现不断上升的趋势,从第4天起,经肉桂精油纳米乳浸泡的鲜切紫薯失重率极显著(P<0.01)低于空白对照。第12天时,空白对照失重率达到44.09%,而经肉桂精油纳米乳浸泡后的失重率为37.1%,失重率降低7.08%,说明肉桂精油纳米乳能有效保持鲜切紫薯的质量。鲜切紫薯质量减轻,主要是因为水分流失,纳米乳处理鲜切紫薯会在紫薯表面形成一层膜,阻碍水分蒸发,因此能在储藏后期保持鲜切紫薯的质量。
图4 两种处理的鲜切紫薯失重率随时间的变化
Fig.4 Variation of weight loss rate of fresh-cut purple sweet potatoes in two treatments
2.6.2 肉桂精油纳米乳处理对鲜切紫薯腐烂率变化的影响
由图5可知,未作处理的鲜切紫薯组从第8天开始发霉腐烂,此后腐烂速度很快,从第12天起,腐烂速度显著(P<0.05)快于肉桂精油纳米乳处理组,到第24天已全部腐烂。经肉桂精油纳米乳处理的鲜切紫薯14 d内,未出现发霉腐烂,第24天时,腐烂率仅为52%。微生物污染是导致鲜切紫薯腐烂的重要原因,研究表明肉桂精油纳米乳能很好的抑制微生物生长,从而抑制紫薯腐败,并能使鲜切紫薯储藏时间延长6 d。
图5 两种处理的鲜切紫薯腐烂率随时间的变化
Fig.5 Changes in rot rate of fresh-cut purple sweet potatoes with time in both treatments
2.6.3 肉桂精油纳米乳处理对鲜切紫薯褐变度变化的影响
褐变是果蔬中存在的一种普遍现象,切割后,果蔬与空气中的氧气直接接触,会导致果蔬褐变速度加快。从图6可知,两个处理组的褐变度均呈现上升趋势,从第2天起空白组褐变度上升速度极显著(P<0.01)快于肉桂精油纳米乳处理组,在第12天时褐变度增长率可达73.99%,而肉桂精油纳米乳处理组的褐变率仅为6.19%。说明肉桂精油纳米乳的抗氧化性能很好地抑制鲜切紫薯氧化,从而起到抑制鲜切紫薯褐变的效果。
图6 两种处理的鲜切紫薯褐变度随时间的变化
Fig.6 Variation of browning degree of fresh-cut purple sweet potato with two treatments
2.6.4 肉桂精油纳米乳处理对鲜切紫薯PPO活性变化的影响
PPO与鲜切紫薯褐变程度呈正相关。由图7可知,空白对照组鲜切紫薯PPO活性随贮藏时间延长而增强,第12天时,酶活性增加了68.54%;纳米乳处理后PPO活性在1～7 d内酶活性随时间延长而增大,在第7天达到峰值24.97 U/(g/min),7～12 d,PPO活性迅速降低,最终处理组PPO活性为7.7%。PPO活性与紫薯褐变密切联系,从第5天起肉桂精油纳米乳浸泡处理能极显著(P<0.01)抑制鲜切紫薯PPO活性升高,从而抑制褐变反应,达到对鲜切紫薯护色保鲜的作用。
图7 两种处理的鲜切紫薯PPO活性随时间的变化
Fig.7 Variation of PPO activity of fresh-cut purple sweet potatoes in two treatments
2.6.5 肉桂精油纳米乳处理对鲜切紫薯POD活性变化的影响
过氧化物酶是果蔬体内存在的一种重要的氧化还原酶,可作为检测组织老化的一个指标。由图8可知,在贮藏的12 d内,两个处理组POD活性均先上升后下降的趋势,分别在第6天,第8天出现峰值,这与张心怡等[19]的研究结果相似。随着机械损伤作用变小,POD的活性逐渐下降。第2、3、4、5天肉桂精油纳米乳处理组显著(P<0.05)低于空白对照组,从第6天起极显著(P<0.01)低于空白对照组,表明肉桂精油纳米乳处理能通过抑制POD活性,从而延缓鲜切紫薯的衰老。
图8 两种处理的鲜切紫薯POD活性随时间的变化
Fig.8 Variation of POD activity of fresh-cut purple sweet potatoes in two treatments
3 结论与讨论
本研究从5种天然植物精油中筛选对紫薯优势腐败菌抑制能力最强的一种精油,采用相转变法制备肉桂精油纳米乳,用制备的肉桂精油纳米乳对鲜切紫薯进行浸泡保鲜。结果表明肉桂精油对4种优势腐败菌的抑菌圈直径最大,抑菌能力显著强于另外4种植物精油。研究出肉桂精油纳米乳的配制方法为Km值:Tween 80∶无水乙醇为4∶1,乳化剂∶肉桂精油为9∶1,滴加蒸馏水至各组分质量分数为:乳化剂11.25%、肉桂精油1.25%、蒸馏水87.5%。制备的肉桂精油纳米乳为O/W型,液体澄清透明,光路明显,至少可储存一年时间。肉桂精油纳米乳能有效失活哥氏枝孢霉、P. christenseniae、热带青霉、黄曲霉,且抗菌作用与肉桂精油的浓度正相关;鲜切紫薯经肉桂精油纳米乳处理,贮藏期可延长6 d;储藏12 d后,失重率降低了7.08%、褐变度降低了37.19%、PPO活性降低83.85%、POD活性降低84.96%,延缓了紫薯切面褐变与组织衰老进程,提高了紫薯的商品率。因此,制备的肉桂精油纳米乳提高了精油稳定性,同时掩盖了不愉快的刺激性气味,可以更方便、有效地应用于鲜切紫薯的保鲜。本研究为开发新型安全无毒保鲜剂提供了依据,对延长鲜切紫薯贮藏保鲜期具有参考意义。
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