蔣海明，馬 力，李志鋼，周 波

（1.林產(chǎn)可食資源安全與加工利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙410004；2.中南林業(yè)科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410004；3.湖南科技學(xué)院 化學(xué)與生物工程系，湖南 永州425199；4.湖南省林業(yè)科學(xué)院（國(guó)家油茶工程技術(shù)研究中心），湖南 長(zhǎng)沙410004）

目前，商業(yè)上大量使用的食品保鮮膜是阻隔性能良好的聚合塑料包裝膜，是以石油為基礎(chǔ)、以乙烯母料為原材料制備而成（如聚乙烯（PE）和聚偏二氯乙烯（PVDC）），不僅增加了石油的消耗，而且難以降解，不能被循環(huán)利用，造成環(huán)境的嚴(yán)重污染[1]。隨著生活水平的提高和環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，近年來(lái)人們對(duì)食品安全的要求越來(lái)越高，安全且環(huán)境友好型材料制備的食品保鮮膜成為消費(fèi)者的首選，該類型食品保鮮膜也是國(guó)際食品包裝領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[2]。

基于許多材料的優(yōu)良性比較單一，造成當(dāng)前應(yīng)用在果蔬保鮮和食品包裝等領(lǐng)域的食品保鮮膜存在的最大問(wèn)題是機(jī)械強(qiáng)度小和阻氧性差，只有將具有各自優(yōu)良特性的多種材料復(fù)配才能制備出性能優(yōu)異的食品保鮮膜[3-4]。安全可生物降解的復(fù)合保鮮膜通常是由2種或2種以上的生物質(zhì)大分子物質(zhì)（如多糖、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)）經(jīng)過(guò)一定的處理而形成的膜，每種生物大分子優(yōu)良的性能賦予了復(fù)合保鮮膜的保鮮特性，如多糖類生物大分子為膜結(jié)構(gòu)提供基本構(gòu)造單元，蛋白質(zhì)生物大分子使膜結(jié)構(gòu)緊密化，脂質(zhì)大分子賦予膜阻水的作用[5]，這些生物大分子在一定工藝條件下制備的保鮮膜形成了復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，使保鮮膜具備良好的機(jī)械性能[6-7]和阻氧性，具有高阻隔、高強(qiáng)度和可熱封等特性[6-8]，膜的綜合性能較好，因此蛋白-多糖復(fù)合膜[9-15]，尤其是利用天然可食性物質(zhì)（如多糖、蛋白質(zhì)、脂肪等）為原料，制備的可食性保鮮膜成為熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容[16]，可通過(guò)微膠囊、包裹或涂布等形式覆蓋于食品表面，阻隔氣體、各種溶質(zhì)或水汽的滲透，以及抑制腐敗微生物的生長(zhǎng)，提高食品的品質(zhì)，延長(zhǎng)食品貨架期[17-18]?；谟筒杵筛缓鞍缀投嗵?，實(shí)驗(yàn)室利用油茶粕提取物制備了一種抗菌抗氧化效果較好的保鮮膜[19]。以砂梨為研究對(duì)象，對(duì)油茶粕保鮮膜的實(shí)際貯藏保鮮效果進(jìn)行應(yīng)用研究，研究結(jié)果為農(nóng)林加工剩余物全值高值化利用提供理論依據(jù)，也為環(huán)境友好型保鮮膜的工業(yè)化生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)和理論支持，還可為我國(guó)油茶產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效提供技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 材料

納米二氧化鈦復(fù)合薄膜（商品膜）、商品化膜，杭州萬(wàn)景新材料股份有限公司提供；PGC膜為根據(jù)專利[19]報(bào)道制備的油茶粕保鮮膜，PG膜為普魯蘭多糖與明膠混合制備的膜，其中普魯蘭多糖與明膠的比例與PGC膜一致，制備的工藝流程也一樣。

砂梨（Pyrus pyrifolia(Burm.f.)Nakai），湖南瀏陽(yáng)大圍山水果專業(yè)合作社聯(lián)合社提供；其他化學(xué)試劑均為生化純，上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司提供。

1.2 砂梨感官指標(biāo)的評(píng)定

基于砂梨?zhèn)€大原因，為消除試驗(yàn)結(jié)果的偶然性誤差，試驗(yàn)將好果率改為以腐爛指數(shù)為指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)[20]。

分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

按下列公式計(jì)算腐爛指數(shù)和失重指數(shù)：

式中：Xij——第i組砂梨的第j個(gè)指標(biāo)的評(píng)定指數(shù)，

用失重率來(lái)表示；

X——第i組砂梨的第j個(gè)指標(biāo)的實(shí)測(cè)值；

Xmin——試驗(yàn)中的第j個(gè)指標(biāo)實(shí)測(cè)值中的最小值；

Xmax——試驗(yàn)中的第j個(gè)指標(biāo)實(shí)測(cè)值中的最大值。

1.3 可溶性固形物、還原糖以及有機(jī)酸含量的測(cè)定

采用折光儀法測(cè)定可溶性固形物含量[21]。采用費(fèi)林試劑比色法測(cè)定還原糖含量，于波長(zhǎng)590 nm處測(cè)定溶液的吸光度[22]。采用中和滴定法測(cè)定有機(jī)酸含量[22]。

1.4 外部感官和內(nèi)部品質(zhì)綜合指數(shù)的評(píng)定

評(píng)價(jià)砂梨內(nèi)部品質(zhì)和外部感官綜合指數(shù)采用模糊綜合評(píng)定法[23]。數(shù)值“0”和“1”分別表示最優(yōu)和最劣，優(yōu)良度在閉區(qū)間[0,1]上連續(xù)取值，其評(píng)語(yǔ)值越小，代表砂梨的品質(zhì)就越好。

1.4.1 砂梨外部感官綜合評(píng)定指數(shù)的確定

腐爛和失重兩項(xiàng)指數(shù)的加權(quán)平均數(shù)為外部感官綜合指數(shù)[24]，試驗(yàn)砂梨的外部感官綜合指數(shù)=0.6×腐爛指數(shù)+0.4×失重指數(shù)。

1.4.2 砂梨內(nèi)部品質(zhì)綜合評(píng)定指數(shù)的確定

梨內(nèi)部品質(zhì)綜合評(píng)定指數(shù)的評(píng)定是根據(jù)有機(jī)酸評(píng)定指數(shù)、還原糖評(píng)定指數(shù)和可溶性固形物評(píng)定指數(shù)來(lái)確定[24]。試驗(yàn)砂梨內(nèi)部品質(zhì)的綜合評(píng)定指數(shù)=0.2×有機(jī)酸評(píng)定指數(shù)+0.4×還原糖評(píng)定指數(shù)+0.4×可溶性固形物評(píng)定指數(shù)。

可通過(guò)下公式（3）（4）計(jì)算各評(píng)定指數(shù)：

式中：Xij——第i組砂梨的第j個(gè)指標(biāo)的評(píng)定指數(shù)；

X——第i組砂梨的第j個(gè)指標(biāo)的實(shí)測(cè)值；

Xmin——試驗(yàn)中第j個(gè)指標(biāo)實(shí)測(cè)值中的最小值；

Xmax——試驗(yàn)中第j個(gè)指標(biāo)實(shí)測(cè)值中的最大值。

若第i組砂梨的第j個(gè)因素的評(píng)定指數(shù)為Xij，且第j個(gè)因素?cái)?shù)的加權(quán)系數(shù)為aj，那么第i組砂梨內(nèi)部品質(zhì)的綜合評(píng)定指數(shù)（Ri）為：

1.4.3 砂梨好果率的確定

每次統(tǒng)計(jì)砂梨果實(shí)的完好狀況，確定梨表面爛斑累計(jì)低于1 cm2以上者為好果，用每天剩余的好果與每個(gè)處理砂梨實(shí)際的原始個(gè)數(shù)之比來(lái)表示砂梨的好果率[25]。

1.5 砂梨中酶活性的測(cè)定

過(guò)氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）活性的測(cè)定分別根據(jù)文獻(xiàn)[26-27]報(bào)道檢測(cè)，分別以愈創(chuàng)木酚和鄰苯二酚為底物，于波長(zhǎng)470 nm和410 nm處測(cè)定吸光度，結(jié)果都以U/g·FW表示。

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析和繪圖處理分別采用Excel 2003和OriginPro 8.0進(jìn)行。所有數(shù)據(jù)均為3個(gè)生物樣品的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 膜處理對(duì)砂梨還原糖含量的影響

還原糖和有機(jī)酸含量變化見(jiàn)圖1。

圖1 還原糖和有機(jī)酸含量變化

植物組織中含糖量主要通過(guò)還原糖含量來(lái)反映，高含量還原糖可提高細(xì)胞的滲透壓，提高植物組織細(xì)胞的持水能力，防止果蔬水分損失和保持果蔬商品性狀具有重要的作用。由圖1（a）可知，還原糖含量在對(duì)照組（冷藏不包膜）和包膜處理組砂梨中都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，但在包膜處理組中還原糖含量的下降速度較慢，其含量也要高。在貯藏第30天，還原糖含量分別為10.25%（對(duì)照組），12.52%（商品膜），11.36%（PG膜）和12.01%（PGC膜），分別下降28.57%（對(duì)照組），12.08%（商品膜），20.34%（PG膜）和16.01%（PGC膜），這是因?yàn)榘?dǎo)致氧氣進(jìn)入果實(shí)內(nèi)部和呼吸產(chǎn)生的二氧化碳向外擴(kuò)散受到阻滯，造成抑制果實(shí)正常生理消耗的低氧/高二氧化碳微環(huán)境，進(jìn)而減少了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損耗[28]。結(jié)果表明，PGC膜對(duì)砂梨貯藏中還原糖的下降有明顯的阻抑作用，也進(jìn)一步說(shuō)明油茶粕提取物的添加更有利于砂梨的貯藏保鮮，對(duì)于保持砂梨的商品性狀有促進(jìn)作用。

2.2 膜處理對(duì)砂梨有機(jī)酸含量的影響

果實(shí)有機(jī)酸在風(fēng)味上起著很重要的作用，有機(jī)酸含量下降速率的快慢直接反映了在貯藏過(guò)程中果蔬呼吸作用的強(qiáng)弱。從圖1（b）可知，貯藏過(guò)程中砂梨的有機(jī)酸含量不斷下降，且對(duì)照組（冷藏不包膜）有機(jī)酸含量下降速度明顯比包膜處理組的要快，如貯藏90 d時(shí)，砂梨中有機(jī)酸含量分別只有0.13%（對(duì)照組），0.39%（PG膜），0.28%（PG膜）和0.35%（PGC膜），分別下降了85.71%（對(duì)照組），57.14%（PG膜），69.66%（PG膜）和60.67（PGC膜）。有機(jī)酸除了賦予果蔬風(fēng)味之外，果蔬活細(xì)胞所需要的能量主要由此而來(lái)[29-30]，有機(jī)酸含量下降速率的快慢直接反映了呼吸作用的強(qiáng)弱[31]。結(jié)果表明，對(duì)照組砂梨中的好氧呼吸發(fā)生較激烈，較多營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被消耗，而包膜處理則延緩了砂梨呼吸作用，降低了砂梨的呼吸強(qiáng)度和生理代謝速度，從而減少了有機(jī)酸的消耗。同時(shí)，商品膜處理效果優(yōu)于PGC膜和PG膜處理的，其中商品膜處理的和試驗(yàn)制作的PGC膜處理的效果相差不大，表明PGC膜能明顯減緩貯藏過(guò)程中砂梨有機(jī)酸含量的下降是抑制了砂梨的呼吸作用造成的。

2.3 膜處理對(duì)砂梨可溶性固形物含量的影響

可溶性固形物含量和失重率的變化見(jiàn)圖2。

圖2 可溶性固形物含量和失重率的變化

作為水果甜味的主要來(lái)源，可溶性固形物（各種多糖類物質(zhì)積累的總和）也是作為果蔬呼吸作用的主要底物之一，其與果蔬中糖含量的高低呈正相關(guān)。由圖2（a）可知，砂梨的可溶性固形物含量都呈先上升后下降的趨勢(shì)，只是最高含量出現(xiàn)時(shí)間不同，如對(duì)照、商品膜組、PG膜組和PGC膜組分別在第10天、第50天、第40天、第40天到最大，分別為17.98%、18.75%、17.12%、18.87%，隨之緩慢下降。這是因?yàn)榘ぬ幚斫档土松袄娴拇x速度，減慢了多糖類物質(zhì)的水解速度，導(dǎo)致可溶性糖消耗較慢[32]，造成包膜處理后的砂梨仍具有較高含量的可溶性固形物。同時(shí)，PGC膜的保鮮效果也明顯優(yōu)于PG膜，表明油茶粕提取物添加制備的保鮮膜對(duì)砂梨保鮮效果起到有利的作用。

2.4 膜處理對(duì)砂梨失重率的影響

相比于包膜處理的砂梨，對(duì)照組砂梨失水較嚴(yán)重，而包膜處理的砂梨失水較少且它們之間的差異較小，其中商品膜處理的砂梨失重率最小，其次是PGC膜處理的砂梨，都明顯優(yōu)于PG膜處理的砂梨（如圖2（b）所示），這歸結(jié)于水分散失在減弱細(xì)胞緊張現(xiàn)象的同時(shí)加快分解了細(xì)胞中有機(jī)物質(zhì)，進(jìn)而提高其呼吸消耗，導(dǎo)致果蔬正常的生理機(jī)能就要受到破壞，從而使果蔬對(duì)微生物感染的抗性明顯降低[33]，更能容易導(dǎo)致發(fā)生褐心病[4]，影響果蔬外觀品質(zhì)，降低其食用和商品價(jià)值。結(jié)果表明，PGC膜能明顯降低砂梨的失水，導(dǎo)致砂梨在冷藏過(guò)程中具有較低的失重率，從而保持了砂梨的品質(zhì)，提高了其食用價(jià)值和商品價(jià)值。

2.5 膜處理砂梨貯藏期間品質(zhì)的變化

2.5.1 砂梨外部感官品質(zhì)的變化

包膜處理組的砂梨貯藏90 d后，腐爛指數(shù)、失重指數(shù)及外部綜合指數(shù)都明顯優(yōu)于未包膜處理組，最優(yōu)的為商品膜包膜處理組，其次為PGC膜包膜處理組，這也表明油茶粕提取物的添加明顯有利于保持砂梨外部感官品質(zhì)。

貯藏90 d后梨外部感官評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 貯藏90 d后梨外部感官評(píng)定結(jié)果

2.5.2 膜處理砂梨貯藏期間內(nèi)部品質(zhì)的變化

貯藏90 d后梨內(nèi)部品質(zhì)評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表3。

包膜處理組的砂梨貯藏90 d后，可溶性固形物、還原糖、有機(jī)酸及內(nèi)部品質(zhì)綜合指數(shù)都明顯優(yōu)于未包膜處理組，最優(yōu)的為商品膜包膜處理組，其次為PGC膜包膜處理組，這也表明油茶粕提取物的添加明顯有利于保持砂梨內(nèi)部品質(zhì)。

2.6 膜對(duì)砂梨中酶活性的影響

表3 貯藏90 d后梨內(nèi)部品質(zhì)評(píng)定結(jié)果

膜對(duì)砂梨中多酚氧化酶和過(guò)氧化物酶活性的變化見(jiàn)圖3。

圖3 膜對(duì)砂梨中多酚氧化酶和過(guò)氧化物酶活性的變化

由圖3（a）可知，在貯藏期間，多酚氧化酶（PPO）酶活性不斷增加，對(duì)照組砂梨的PPO活性變化幅度較大且始終高于處理組，貯藏90 d后對(duì)照組砂梨中的PPO活性達(dá)到了213.12 U/g·FW，包膜處理組砂梨中的PPO活性隨貯藏時(shí)間延長(zhǎng)都有一定的上升，商品膜、PG膜和PGC膜處理組梨的PPO活性在貯藏90 d時(shí)分別達(dá)到170.23，185.64，175.23 U/g·FW，但分別比對(duì)照組的PPO活性低。這主要是由于果實(shí)在采后貯藏過(guò)程中各種生理變化和環(huán)境因素導(dǎo)致果實(shí)中的PPO由結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)，而使其活性增強(qiáng)，而包膜處理延緩并減輕了這些生理和環(huán)境因素的影響，進(jìn)而減緩結(jié)合態(tài)PPO轉(zhuǎn)化成游離態(tài)PPO。同時(shí)，商品膜優(yōu)于PGC膜和PG膜，PGC膜優(yōu)于PG膜的結(jié)果表明油茶粕提取物的添加有利于砂梨的貯藏。

所有試驗(yàn)組中砂梨的過(guò)氧化物酶（POD）活性在貯藏初期較低，但隨著貯藏期的延長(zhǎng)，所有包膜處理組砂梨的POD活性均呈現(xiàn)先逐漸升高后有所下降的趨勢(shì)，且POD活性在60 d達(dá)到高峰，但包膜處理能明顯地抑制砂梨的POD活性提高，在貯藏60 d時(shí)，對(duì)照組中砂梨的POD的活力達(dá)到33.78 U/g·FW，分別比PGC膜、PG膜和商品膜處理組的高出17.10，9.33，19.00 U/g·FW，商品膜處理砂梨的效果最好，POD酶活最高也只達(dá)到14.78 U/g·FW，PGC膜處理的最高達(dá)到16.68 U/g·FW（圖3（b））。包膜處理組明顯優(yōu)于對(duì)照組，商品膜和PGC膜處理效果相差不明顯，但是兩者都比PG膜處理的效果要好。

酚類底物在多酚氧化酶作用下發(fā)生氧化的直接結(jié)果之一就是導(dǎo)致水果黑心病的發(fā)生，黑心病是一種組織褐變現(xiàn)象，是因?yàn)榉宇愇镔|(zhì)在有氧的情況下被多酚氧化酶催化生成醌，再經(jīng)過(guò)脫水及聚合反應(yīng)生成黑褐色物質(zhì)而引起的[34]。砂梨富含酚類化合物，膜處理可減少砂梨O2的吸收和CO2的釋放，進(jìn)而降低相關(guān)酶的酶活性，起到防治酶促褐變的作用，保持了果蔬的食用價(jià)值和商品價(jià)值[35]。

3 結(jié)論

包膜處理砂梨，以有機(jī)酸、還原糖和可溶性固形物含量等作為保鮮內(nèi)部理化指標(biāo)分析了貯藏過(guò)程中梨的保鮮效果。結(jié)果表明，油茶粕提取物添加的PGC膜對(duì)砂梨的貯藏保鮮起到促進(jìn)作用，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，砂梨中有機(jī)酸和還原糖含量逐漸降低，對(duì)照組和PGC膜處理組中砂梨的有機(jī)酸含量分別降低85.71%和60.67%（貯藏90 d），在貯藏第30天時(shí)，對(duì)照組和PGC膜處理組中砂梨的還原糖含量分別下降了28.57%和16.01%（貯藏30 d）；相比于對(duì)照組，PGC膜處理組中砂梨的PPO和POD活性的提高也明顯受到抑制。