陳蔚燕，穆燕，朱愛芳，張保華*

（1.青島農業(yè)大學新農藥創(chuàng)制研究所，山東青島 266109）（2.山東省濰坊市寒亭區(qū)農業(yè)局，山東濰坊 261100）

圣女果，又名櫻桃番茄，富含維生素、纖維素、礦物質等營養(yǎng)成分，能夠預防心血管疾病、增強免疫力以及抗衰老的功效[1]。雖然圣女果比草莓、荔枝、桃子等水果的貨架期長[2]，但是，圣女果采收后在貯藏、運輸和銷售等環(huán)節(jié)仍然會進行新陳代謝活動，發(fā)生失水軟化、腐爛變質，對圣女果的品質及儲存質量產生影響，因此研發(fā)新型的保鮮包裝材料尤為重要。

隨著生活水平的提高，人們越來越重視材料的天然性，以天然生物材料制成的可食用膜逐漸成為研究的一大熱點。當前，植物蛋白具有安全無毒、生物相容性高及環(huán)境友好等特點，已成為制作新型可食性膜的優(yōu)選材料之一，常見的有玉米醇溶蛋白、大豆分離蛋白、花生蛋白、高粱蛋白等，其中玉米醇溶蛋白（Zein），可從玉米中提取，是一種常見植物蛋白，食品、醫(yī)藥和化工行業(yè)經常將玉米醇溶蛋白作為成膜材料[3,4]。玉米醇溶蛋白在乙醇水溶液中，內部會成無規(guī)則且復雜的線團結構，該性質使其易成膜，溶劑蒸發(fā)后形成一層薄膜，具有抗氧化、抑菌等特性[5,6]。研究表明，玉米醇溶蛋白用于肉制品的保鮮有明顯的抑制細菌生長、延緩食品氧化的效果[7,8]。用于包裝脫水蔬菜和調味料時可以防止內容物吸水有較好的效果[9,10]。同時玉米醇溶蛋白膜良好的阻濕、阻氣特性，以及能夠在自然條件下降解，對環(huán)境無污染，綠色安全，因此玉米醇溶蛋白膜在食品包裝領域有較高的應用價值。但純玉米醇溶蛋白膜本身較脆，塑性較差且抑菌效果有限，需要在其基礎上添加一種或多種物質改善其性能[11,12]。植物精油用于食物保鮮不僅可以大幅度改良保鮮膜的保鮮效果，同時可以減少化學防腐劑的使用。大蒜素有較強的抗菌消炎作用，對多種桿菌、真菌、病毒等均有抑制或殺滅作用，在極低濃度時即可抑制多種革蘭氏陽性球菌和革蘭氏陰性桿菌，對大腸桿菌、痢疾桿菌抑制效果明顯[13]。丁香酚具有抑菌、局部防腐和抗氧化功效，是安全、高效、無毒的天然食品防腐劑的來源[14,15]。

本研究基于大蒜素與丁香酚的環(huán)境友好性和廣泛的抑菌活性，利用玉米醇溶蛋白易成膜的特性，采用反溶劑法[16]制備了含有大蒜素和丁香酚混合精油的玉米醇溶蛋白膜，對其進行了基本的性能測定，并評價了其對圣女果的保鮮效果，為圣女果的覆膜保鮮技術的發(fā)展提供數據支持，為天然生物可食用膜的應用提供思路。

1 材料與方法

1.1 實驗試劑

玉米醇溶蛋白（含氮量≥85%，水分含量≤8%），合肥博美生物科技有限責任公司；大蒜素，河南富正生物科技有限公司；丁香精油（丁香酚質量分數≥85%），明德食品添加劑有限公司；甘油（甘油含量≥99.0%），天津市風船化學試劑科技有限公司；吐溫-80，天津市津東天正精細化學試劑廠；挑選大小均勻、顏色鮮紅、無軟化、外表皮無損壞的圣女果。

1.2 實驗方法

1.2.1 大蒜素-丁香酚玉米醇溶蛋白膜的制備

參考賈祥祥[17]的方法并略作修改。于分析天平上精確稱取玉米醇溶蛋白，用體積分數80%乙醇溶液進行溶解，配制蛋白質質量濃度為10.00 g/100.00 mL 的玉米醇溶蛋白溶液，磁力攪拌10 min 至玉米醇溶蛋白完全溶解，加入甘油（控制甘油質量為玉米醇溶蛋白質量30%），用保鮮膜密封后在80 ℃下水浴加熱15 min，玉米醇溶蛋白膜液由黃色乳狀變成趨近于棕色的透明溶液，再將成膜液均分成4 份，于室溫下分別加入混合好的大蒜素-丁香酚（體積比4:3）精油，其中混合精油占體積分數分別為：0.50%、1.00%、1.50%、2.00%，同時在每份溶液中均加入2wt%的吐溫-80 作為乳化劑，在10 000 r/min 條件下均質10 min，取2.00 mL的成膜液在培養(yǎng)皿上均勻鋪膜，放置自然成膜，密封，干燥器中室溫平衡48 h，備用。

1.2.2 大蒜素-丁香酚玉米醇溶蛋白膜性能的測定

1.2.2.1 外觀

對比不同添加量的玉米醇溶蛋白膜在外觀、顏色、均勻度方面的區(qū)別。

1.2.2.2 厚度

將制備好的玉米醇溶蛋白膜片對折4 次，并在折疊膜的中心和四周隨機的選取9 個點，用螺旋測微儀測量每個點的厚度，重復8 次測定，取平均值得到單層玉米醇溶蛋白膜的厚度。

1.2.2.3 透明度

參考劉校男[18]的方法將待測玉米醇溶蛋白膜根據比色皿的大小裁剪成大小合適的矩形（10×40 mm），將裁剪的玉米醇溶蛋白膜貼附于比色皿內側，在600 nm 的波長下測定玉米蛋白膜的透過率，以空比色皿作為對照，透明度按公式1 計算（透明度數值越大，膜越不透明）：

式中：

B——透明度；

T——膜在600 nm 的波長處的透過率，%；

X——膜的厚度，mm。

1.2.3 玉米醇溶蛋白膜對圣女果保鮮效果的測定

保鮮處理：將挑選的大小均勻、顏色鮮紅、外表皮無損壞、無軟化現象的圣女果，在配制好的膜液中浸泡1.5 min，自然晾干使其表面均勻包裹一層玉米醇溶蛋白膜，之后放入密封袋中保存?zhèn)溆?，每袋裝24 個圣女果。第一組（CK）：圣女果浸泡蒸餾水處理，做空白對照組，第二組（Z）：圣女果浸泡純玉米醇溶蛋白成膜液中1.5 min，取出后自然晾干，第三組（AEZ）：圣女果在添加大蒜素-丁香酚所制成的成膜液中浸泡1.5 min，每組處理2 個重復，分別裝入密封袋中保存用于后續(xù)測量。

1.2.3.1 質量損失的測定

采用稱重法，在貯藏期間每隔一天測一次圣女果的重量，直至圣女果完全腐敗，按照公式2 計算水果的質量損失率：

式中：

W——處理第n天后的質量損失率，%；

M0——原始質量，g；

Mn——貯藏第n天后的質量，g。

1.2.3.2 軟化腐爛率的測定

以圣女果表面色澤鮮紅，表皮無損壞，無軟化腐爛為前提，觀察并統(tǒng)計不同組中圣女果的軟化腐爛情況。水果軟化腐爛率按水果軟化腐爛面積大小劃分為四級[19]：

0 級，無軟化腐爛、無傷害的新鮮圣女果；

1 級，軟化腐爛面積小于圣女果面積的10%；

2 級，軟化腐爛面積占圣女果面積的10%～30%；

3 級，軟化腐爛面積大于圣女果面積的30%。

圣女果的軟化腐爛率按公式3 計算：

式中：

C——軟化腐爛率，%

L——軟化腐爛級別；

n1——該級果實數量；

Lm——最高軟化腐爛級別；

n總——總果實數量。

1.2.3.3 pH 值的測定

將按三組不同處理方法處理的圣女果樣品去皮，精確稱取10.00 g，研磨成勻漿后離心，取上清液，用數字pH 計測定上清液的pH 值。每組重復三次取平均值，每次測定時間分別為0、2、4、6 d。

1.2.3.4 褐變度的測定

將待測樣品去皮后精密稱取10.00 g，研磨、勻漿2 min，5 000 r/min 離心10 min，在波長410 nm 處測定每組上清液的吸光值A 并記錄。按公式4 計算樣品的褐變度D[20]：

1.2.3.5 Vc 含量的測定

采取比色法測定Vc 含量，維生素C 含量的計算[17]如公式5：

式中：

E——維生素C 含量，mg/100 g；

c——依標準曲線方程計算得到的圣女果中維生素C 濃度，μg/mL；

N——稀釋倍數；

V1——測吸光度時吸取圣女果溶液的體積，mL；

V總——吸取圣女果定容總體積，mL；

V待測總——圣女果待測總體積，mL；

W總——圣女果質量，g。

1.2.3.6 可溶性糖含量

采取比色法測定可溶性糖含量[21]。

1.3 實驗數據處理

數據采取Origin 8.0 和SPSS 9.0 進行處理。

2 結果與討論

2.1 不同精油添加量對玉米醇溶蛋白膜性能的影響

2.1.1 添加大蒜素-丁香酚混合精油對玉米醇溶蛋白膜外觀的影響

添加大蒜素-丁香酚混合精油對玉米醇溶蛋白膜外觀如圖1所示，隨著添加的大蒜素-丁香酚混合精油體積分數的增加（自0.50%增加至2.00%），玉米醇溶蛋白膜的透明度下降，其中圖1a 和1b 呈現的膜質相對較均勻，圖1c 和1d 中膜質變的粗糙，圖1d 中可見，制備的膜中產生少量氣孔，推測這與制備過程中的剪切速度和添加大蒜素-丁香酚混合精油的用量有關。制備的玉米醇溶蛋白膜顏色呈現淡黃色，這與大蒜素-丁香酚混合精油中的彩色成分相關。

圖1 含精油的玉米醇溶蛋白膜外觀Fig.1 Appearance of zein film containing essential oil

2.1.2 添加大蒜素-丁香酚混合精油對玉米醇溶蛋白膜厚度及透明度的影響

由表1可以看出，隨著加入大蒜素-丁香酚混合精油的加入，得到的玉米醇溶蛋白膜的厚度變化范圍在0.072～0.093 mm，且隨大蒜素-丁香酚混合精油體積分數的遞增，膜厚度的變化是依次遞增的，大蒜素-丁香酚混合精油體積分數在1.50%時，膜厚度變化差異顯著（p＜0.05）。這是由于向成膜液中加入不溶性物質大蒜素-丁香酚混合精油，增加了膜結構的疏松度，導致膜的厚度增加[22]。

在透明度方面，由表1可以看出，隨著加入的大蒜素-丁香酚體積分數的增加，透明度的變化范圍在8.90～13.18，在大蒜素-丁香酚混合精油體積分數為1.50%時，制備的膜的透明度為10.29，且透明度數值在遞增，分析原因可能為大蒜素及丁香酚中的有色成分和有序膜蛋白網絡結構的破壞，導致膜透明程度降低[23]。因此適量增加大蒜素-丁香酚混合精油的含量可以有效增強玉米醇溶蛋白膜的光阻隔性能，提高保鮮膜的保鮮效果，但過高含量的大蒜素-丁香酚混合精油反而會影響其透明度。同樣王麟等[24]認為黃芩和大黃提取液的PVA 復合薄膜中黃芩和大黃提取液添加量增多時，也會在膜液中出現顆粒分散不均勻和團聚現象，讓復合膜霧度升高，這與本文蛋白膜的透光率的趨勢相同，可能這與所用的精油的顏色和濃度有關。

表1 添加大蒜素-丁香酚混合精油對玉米醇溶蛋白膜厚度及透明度的影響Table 1 Effect of garlicin eugenol mixed essential oil on the thickness and transparency of zein film

2.2 大蒜素-丁香酚玉米醇溶蛋白膜對圣女果的保鮮效果

2.2.1 大蒜素-丁香酚玉米醇溶蛋白膜對圣女果貯藏期間失重率的影響

如圖2，可以看出蒸餾水處理（CK）的圣女果在貯藏第2、4、6、8 天后水果的失重率分別為14.14%、27.23%、36.23%、48.37%。純玉米醇溶蛋白膜處理組（Z）的數據處于三組處理數據之間，在貯藏第2～8 天失重率從11.20%升至42.43%，說明純玉米醇溶蛋白膜對于水果的失重有一定的減慢作用，這可能因為水果浸泡入玉米醇溶蛋白膜液后，其表面會形成玉米蛋白膜，可以有效阻止水果與外部環(huán)境的物質交換，增加水果中水分向環(huán)境中流失的難度。采用大蒜素-丁香酚玉米蛋白膜處理（AEZ）圣女果后，在貯藏第2～8 天失重率從7.25%升至37.50%，相較于其他處理組水果的失重率有所下降，可見，圣女果表面涂覆AEZ 膜后，堵塞了果實表面的部分氣孔，切斷了水氣透出果實通道，使水分損失減少[25]，可以推知大蒜素-丁香酚混合精油作為有效成分加入純玉米蛋白膜液中，對水果貯藏過程中水分的消耗有著較好的減緩作用[26]，這是由于大蒜素和丁香酚自身的抑菌作用抑制了病菌對果實表皮的破壞，減緩了水分的流失，從而降低了果實的失重率。

圖2 大蒜素-丁香酚玉米蛋白膜對圣女果貯藏期間失重率的影響Fig.2 Effect of allicin eugenol zein film on weight loss rate of virgin fruit during storage

2.2.2 大蒜素-丁香酚玉米蛋白膜對圣女果貯藏期間軟化腐爛率的影響

根據圖3中曲線可以看出三組處理水果的軟化腐爛率均是呈現上升的趨勢。其中空白組的水果腐爛速度最快，在處理后的第2 天腐爛率達到6.67%，第8 天腐爛率達到40.00%，腐爛率隨著貯藏時間的延長升高，致腐作用主要是由于果實真菌的生長，同時加快果實自身代謝，導致腐爛敗速度加快[27]。用純玉米醇溶蛋白膜處理后的水果，腐爛速度減慢，在貯藏第8 天，該組水果的軟化腐爛率為33.33%，這可能是由于玉米醇溶蛋白具有防潮、隔氧、抗紫外線等作用導致。可以明顯看出用大蒜素-丁香酚混合精油的玉米醇溶蛋白膜處理后的圣女果的防腐爛效果有了很大的提升，在第8天軟化腐爛率為20.14%，相較于前兩組防腐效果顯著，說明大蒜素-丁香酚混合精油的玉米醇溶蛋白膜處理對圣女果貯藏腐爛率的抑制效果最佳，這主要在于大蒜素精油與丁香酚精油均有抗菌防腐、殺蟲、抗氧化的作用，二者混合后與純玉米醇溶蛋白復合，可以降低軟化腐爛的效果。同時從圣女果實物圖（處理第6 天）可以看出，AEZ 膜處理的圣女果（圖4b）能保持果實硬度，降低其軟化腐爛程度，相較于CK 而言，AEZ膜處理的圣女果能夠保持外觀完整。

圖3 大蒜素丁香酚玉米蛋白膜對圣女果貯藏期間軟化腐爛率的影響Fig.3 Effect of allicin eugenol corn gluten film on softening and decay rate of virgin fruit during storage

圖4 不同處理對圣女果貯藏期間（6 d）外觀的影響Fig.4 Effects of different treatments on the appearance of virgin fruit during storage (6 d)

2.2.3 大蒜素-丁香酚玉米蛋白膜對圣女果貯藏期間pH 值的影響

有機酸在果蔬中的含量不光代表其口感，同時水果貯藏期間會發(fā)生酸敗，進而影響水果的pH 值，三組圣女果的pH 值如圖5所示，可以看到貯藏期間圣女果的pH 值整體變化幅度較大，大蒜素-丁香酚玉米醇溶蛋白膜液（AEZ）處理后的圣女果的pH 值變化緩慢，數值從4.65 升到4.95 又降至4.66，其次為純玉米醇溶蛋白膜液（Z）處理后的圣女果，pH 值從4.47 升至4.92，第6 d 數值降為4.67，而對照組的pH 值也是先增加后降低的趨勢。胡青霞[28]研究認為，低氧條件下果實無氧呼吸產生的乙醇（C2H5OH）是果實風味喪失的原因，因此可以認為用薄膜包裝果實后進行冷藏，果實外觀保持很好，但其風味會發(fā)生不同程度的變化，風味的變化會與貯藏期間其酸值有很大的關系。通過數據可以看出大蒜素-丁香酚混合精油對于減緩水果貯藏期間的酸敗有著很好的效果，這與其具有良好的抑菌作用密切相關。

圖5 大蒜素-丁香酚玉米蛋白膜對圣女果貯藏期間pH 值的影響Fig.5 Effect of allicin eugenol zein film on pH value of virgin fruit during storage

2.2.4 大蒜素-丁香酚玉米蛋白膜對圣女果貯藏期間褐變度的影響

由圖6可知經過8 d 的貯藏后，水果總體的褐變度呈上升趨勢。其中空白對照（CK）中圣女果的褐變度數值2.11～4.97 上升速度始終高于其他兩組，在第8 天水果的褐變度達到4.97，且仍處于增加的趨勢。以純玉米蛋白膜液處理（Z）的圣女果的褐變度1.75～4.43的變化趨勢處于三組之中，褐變速度小于空白組，大于大蒜素-丁香酚玉米蛋白膜組，原因是圣女果表面的玉米醇溶蛋白可以有效降低水果與外部環(huán)境間的氧氣交換，抑制酶促反應的發(fā)生[29]。大蒜素-丁香酚玉米蛋白膜處理（AEZ）的圣女果的褐變度1.44～4.02 總體低于涂抹純玉米蛋白膜的圣女果，原因是加入的大蒜素-丁香酚混合精油具有抑菌、抗氧化功能，能夠顯著阻止圣女果與外界環(huán)境中氧氣的接觸，有效減少水果貯藏期間的褐變速度，這與鄧靖[30]的研究認為保鮮膜主要是隔絕氧氣與果蔬表面的接觸，從一定程度上減輕了果蔬褐變程度的結果是一致的。

圖6 大蒜素-丁香酚玉米蛋白膜對圣女果貯藏期間褐變度的影響Fig.6 Effect of allicin eugenol corn gluten film on browning degree of virgin fruit during storage

2.2.5 大蒜素-丁香酚玉米蛋白膜對圣女果貯藏期間Vc 含量的影響

在貯藏期間水果中的Vc含量總體呈現下降的趨勢如圖7所示，可以看出空白組（CK）中Vc 在貯藏的8 d 期間變化幅度最大，在貯藏的8 d 內，Vc 含量從39.31 mg/100 g 下降至35.40 mg/100 g。純玉米蛋白膜處理組（Z）Vc 含量在前6 d 下降較慢（39.36～38.06 mg/100 g），但第8 d 后下降速度加?。?5.81 mg/100 g）。大蒜素-丁香酚玉米蛋白膜處理（AEZ）圣女果的Vc 含量的下降速度較另兩組有所延緩（39.40～36.39 mg/100 g），可見，大蒜素-丁香酚玉米蛋白膜對圣女果貯藏期間Vc 含量的保持效果最好，可能原因是蛋白膜能夠阻止水果與外界環(huán)境的氣體交換，把呼吸時進行氣體交換的氣孔，部分或完全封堵[31]，由于膜內合適的氣調環(huán)境抑制了活性氧的產生，與此相似，Rai 等[32]研究也表明微孔膜能較好地維持黑莓的抗壞血酸含量。

圖7 大蒜素-丁香酚玉米蛋白膜對圣女果貯藏期間Vc 含量的影響Fig.7 Effect of garlicin eugenol corn gluten film on Vc content of virgin fruit during storage

2.2.6 大蒜素-丁香酚玉米蛋白膜對圣女果貯藏期間可溶性糖含量的影響

如圖8所示，可以看出三組樣品中的糖含量在貯藏期均呈現上升的趨勢，這與水果在貯藏期間水分的大量流失密切相關。空白組（CK）的可溶性糖含量變化較小，從第5 天的44.20%緩慢上升到第10 天的44.40%，經過純玉米蛋白膜液處理（Z）的圣女果的可溶性糖含量由第5 天的40.10%上升到第10 天的45.31%，增加了5.20%，而加入大蒜素-丁香酚作為主要成分的實驗組（AEZ）中，可溶性糖的含量由第5 天的47.69%上升到第10 天的48.75%，增加了1.00%，可見加入純玉米醇溶蛋白膜對貯藏期圣女果的可溶性糖含量的影響最大，而加入大蒜素-丁香酚作為主要成分的實驗組對圣女果的可溶性糖含量的提升略低，這既符合保鮮的要求，又不增加大量的糖分，有利于食用的健康性。

圖8 大蒜素-丁香酚玉米蛋白膜對圣女果貯藏期間可溶性糖含量的影響Fig.8 Effect of allicin eugenol corn gluten film on soluble sugar content of virgin fruit during storage

3 結論

本實驗研究了負載大蒜素-丁香酚的玉米醇溶蛋白膜對圣女果的保鮮效果，結果表明配方中大蒜素-丁香酚混合精油的加入量為1.50%（體積分數）時，玉米醇溶蛋白膜在外觀、厚度、透明度等方面表現良好，且其對貯藏期間圣女果的失重率具有減緩作用，可以降低腐爛軟化率，減弱褐變度，同時可以調控儲存期間果蔬的pH 值，維持較高的Vc 含量，對圣女果有良好的保鮮效果，可以在很大程度上延長圣女果的貯藏期，本實驗結果為圣女果天然保鮮劑涂膜技術的研究提供了實驗數據和理論依據，為研究其他抗菌保鮮材料提供了參考。