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香芹酚淀粉复合膜对草莓保鲜的研究

时间:2020年03月21日 分类:农业论文 次数:

摘要:以乙酰化木薯淀粉、山梨糖醇和香芹酚为基本原料,制备具有抑菌效果的生物活性膜对草莓进行涂膜保鲜,通过正交试验得出最优配比为乙酰化木薯淀粉5.5%,山梨糖醇2.4%和香芹酚包埋物0.5%,当香芹酚包埋物的体积分数达0.5%时,能显著抑制草莓腐败菌的生长

  摘要:以乙酰化木薯淀粉、山梨糖醇和香芹酚为基本原料,制备具有抑菌效果的生物活性膜对草莓进行涂膜保鲜,通过正交试验得出最优配比为乙酰化木薯淀粉5.5%,山梨糖醇2.4%和香芹酚包埋物0.5%,当香芹酚包埋物的体积分数达0.5%时,能显著抑制草莓腐败菌的生长。通过感官评定和测定草莓的烂果率、失质量率、可溶性固形物和VC含量,发现香芹酚淀粉复合膜可以延缓色素氧化,保持草莓果实色泽和硬度,降低失质量率和延缓VC含量下降。

  关键词:草莓;香芹酚;乙酰化木薯淀粉;涂膜保鲜

草莓保鲜

  0引言

  可食膜具有可降解、安全、成本低等优点,是果蔬保鲜研究的热点。膜液在果蔬表面形成薄膜,能够降低果蔬的呼吸强度、减缓营养物质的消耗、降低水分的蒸腾作用[1],从而达到保鲜的效果。另外,在膜液中添加抗氧化剂、抗菌剂,可以赋予可食膜更好的保鲜效果,使其成为具有生物活性的可食膜[2]。

  香芹酚具有抗氧化、抗菌及驱虫等作用,在食品加工中广泛应用,AdrieleRSantos等人[3]用淀粉和香芹酚为原料制备可食膜,对鲜切南瓜进行保鲜研究,发现香芹酚对大肠杆菌、肠炎沙门氏菌血清型鼠伤寒沙门菌、嗜水气单胞菌和金黄色葡萄球菌等都有较明显的抑菌作用。ArielaBetsyThomas等人[4]用木薯淀粉和蜂胶制备生物活性膜对草莓进行涂膜保鲜,发现该可食膜能显著提高草莓的酚类化合物、VC和花青素等的含量。普通的淀粉糊化后,糊液中残存的淀粉颗粒与淀粉糊凝沉后形成的凝胶束增加了光的散射和反射强度,透明度较低[5]。

  乙酰化淀粉是一种通过酯化反应将疏水的乙酰基团取代淀粉中的羟基后,制成的具有一定疏水性的高分子化合物,具有较高的透明度、成膜性和抗凝沉性好[6]等优点,膜液涂在果蔬表面对外观影响较小。草莓属含水量高的浆果,成熟后呼吸作用强、水分损失快,采摘后只能室温贮藏1~2d,并且其组织娇嫩,易受到机械损伤而被微生物侵染导致腐败[7],因此研究草莓的保鲜技术具有重要的意义。试验以乙酰化木薯淀粉、山梨糖醇和香芹酚为基本原料,制备具有抑菌活性的复合膜,对草莓进行涂膜保鲜,探究香芹酚包埋物的最小抑菌浓度和各成分浓度对膜的透水性和机械性能的影响,并通过正交试验优化配比。

  1材料与方法

  四季草莓,无机械损伤、大小一致,购于聚鲜林旗舰店;香芹酚,上海麦克林生化科技有限公司提供;乙酰化木薯淀粉,山东绿健生物技术有限公司提供。Jb300-SH型数显恒速强力电动搅拌机,上海标本模型公司产品;5566型拉力测试仪,美国Instron公司产品。

  1.2.1香芹酚包埋物的制备及测定

  (1)香芹酚包埋物的制备。香芹酚为脂溶性物质,为了解决其在淀粉水溶液中的溶解问题,在巩卫琪等人[8]的方法基础上进行改良,采用饱和水溶液法包埋香芹酚。称取8gβ-环糊精,加入蒸馏水加热溶解,将香芹酚和无水乙醇(1∶1,V∶V)混合,在300r/min的转速下,缓慢滴加香芹酚乙醇溶液,在60℃下搅拌包埋2h后,于4℃冰箱静置过夜,抽滤,在50℃下烘干至恒质量。

  (2)包埋率及产率测定。取0.1g香芹酚包埋物,加10mL无水乙醇超声振荡,离心后取上清液1mL,用无水乙醇定容至25mL,于波长275nm处测定溶液吸光度,根据标准曲线求出样品中香芹酚的质量浓度。平行测定3次,计算包合物的包埋率和产率:包埋率=包埋物中香芹酚含量加入香芹酚的量×100%,包埋物产率=MM1+M2×100%.(1)式中:M——包合物产物质量,g;M1——β-环糊精的质量,g;M2——香芹酚的质量,g。

  1.2.2复合膜的制备

  称取适量淀粉和山梨糖醇,加入一定量蒸馏水,以转速140r/min,75℃条件下水浴加热30min,再加入适量香芹酚包埋物加热至完全溶解,得复合膜液。量取一定体积的膜液均匀铺开在聚丙烯皿中,于50℃下烘干至恒质量,揭下后平衡48h,备用。

  1.2.3单因素试验

  (1)设定山梨糖醇的质量分数为2.4%,香芹酚包埋物质量分数为0.5%,淀粉的质量分数分别为4.5%,5.0%,5.5%,6.0%,6.5%,7.0%,探究淀粉质量分数变化对水蒸气透过率、抗拉强度和断裂伸长率的影响。

  (2)设定淀粉的质量分数为5.0%,香芹酚包埋物质量分数为0.5%,山梨糖醇的质量分数分别为1.8%,2.0%,2.2%,2.4%,2.6%,2.8%,探究淀粉质量分数变化对水蒸气透过率、抗拉强度和断裂伸长率的影响。

  (3)设定淀粉的质量分数为5.0%,山梨糖醇质量分数为2.4%,香芹酚包埋物的质量分数分别为0.3%,0.4%,0.5%,0.6%,0.7%,0.8%,探究香芹酚包埋物质量分数变化对水蒸气透过率、抗拉强度和断裂伸长率的影响。

  1.2.4测定的指标及方法

  (1)复合膜的抑菌性能。获取草莓的腐败菌。配制PDA培养基100mL,在121℃下灭菌30min,做成斜面培养基。将接种环灼烧,稍冷却后在酒精灯旁从腐烂的草莓表面刮取少量菌体,将其接种到斜面培养基上,在28℃下培养48h。探究包埋物的最低抑菌质量分数。制备5个组别的膜液:空白对照、试验组1(淀粉5.0%,山梨糖醇2.4%,包埋物0.1%)、试验组2(淀粉5.0%,山梨糖醇2.4%,包埋物0.3%),试验组3淀粉5.0%,山梨糖醇2.4%,包埋物0.5%)和试验组4(淀粉5.0%,山梨糖醇2.4%,包埋物0.7%),冷却到室温后备用。配制PDA培养基300mL和0.9%生理盐水50mL,灭菌备用。在酒精灯旁用接种环取适量斜面培养基上的菌体,置于生理盐水中振荡,摇匀。

  取1mL菌悬液加入到PDA培养基平板中,用涂布器涂匀,待菌悬液渗透到培养基后,加入复合膜液5mL,涂匀,每个组别的膜液做3次重复。在28℃下培养48h,观察菌的生长情况。(2)水蒸气透过率。草莓含水量高,可食膜的阻水性对草莓果品影响较大,果蔬失水超过5%就会失去其应有的商品价值[9]。试验采用拟杯子法[10]测定复合膜的水蒸气透过率,测量膜厚,称取2gCaCl2加到透湿杯中,用膜将透湿杯封口,记录下透湿杯总质量后,放在饱和NaCl溶液(80%RH)的干燥器中,在25℃下放置至96h后取出称量,根据以下公式计算水蒸气透过率。WVP=Δm·dS·t·ΔP.

  (2)式中:WVP——水蒸气透过率,g(/m·h·Pa);Δm——96h前后透湿杯的质量增加值,g;d——透膜厚,mm;S——有效透视面积,m2;t——效透透湿时间,h;ΔP——水蒸气分压差,kPa。(3)抗拉强度及断裂伸长率。可食膜需具有一定的力学性能防止膜破裂,保证保鲜效果和不影响果蔬的外观。参照GB/T12914—91方法,将待测膜裁成长90mm、宽10mm的长条,测出膜厚,设定拉力测试仪的速度50mm/min,记录膜断裂时的抗拉力和伸长量,每个试样测定5次,结果取平均值。抗拉强度计算方法:TS=Fb·d.(3)式中:TS———抗拉强度,MPa;F——膜断裂时最大张力,N;b——膜宽度,mm;d——膜厚度,mm。断裂伸长率计算方法:E=L1-L0L0.(4)式中:E——断裂伸长率,%;L0——膜原始长度,mm;L1——膜断裂时长度,mm。

  (4)保鲜效果的测定。配制膜液200mL,冷却至室温。挑选无腐烂和无机械损伤的草莓80个,平均分成2组,对照组不作任何处理,试验组浸到膜液中5min后取出,待草莓表面膜液风干后,置于常温保存。失质量率及感官评定。每天记录1次草莓的质量,并且对草莓的色泽、硬度和腐败情况进行感官评分,出现霉斑评定为腐烂,记录烂果数目。可溶性固形物和VC的测定。另外再挑选80个草莓平均分成对照组和试验组,每天取样测定1次,测定草莓的可溶性固形物和VC含量。可溶性固形物用手持式折光仪进行测定,VC采用碘量法测定[11]。

  2结果与分析

  标准曲线方程为Y=10.454X+0.0299,R2=0.9995。样品中包埋物吸光度均值为0.547,代入标准曲线公式得样品中香芹酚体积分数为0.04946μL/mL,则包埋率为89.52%;包埋物粉末质量7.24g,则包埋物的产率为80.82%。0.1%组仍长出大片白色菌丝,0.3%组较空白组减少约50%的菌丝,当香芹酚包埋物体积分数达0.5%以上时,基本没有菌丝生长,达到抑制草莓腐败菌生长的作用,折合成香芹酚的体积分数为0.1234mL/mL,这与常南等人[12]对香芹酚包埋物抑菌浓度的研究结果接近。

  2.3.1不同配比对水蒸气透过率的影响

  (1)乙酰化淀粉质量分数对水蒸气透过率的影响。

  水蒸气透过率随着乙酰化淀粉的增加先降低后上升,当淀粉质量分数为5.5%时,水蒸气透过率最低。随着淀粉的质量分数增加,淀粉分子间的相互作用增强,致密性好,水蒸气透过率降低。但是当淀粉质量分数增加到6.5%时,水蒸气透过率有所上升,原因可能是当淀粉质量分数较大时气泡难以消除,使膜的致密性降低。当淀粉质量分数为4.5%时,膜厚度太小,揭膜时容易破裂,并且黏度太小,不易黏附在草莓上;而当淀粉质量分数达到6.5%时,膜液的流动性较差,膜厚不均,并且黏附在草莓上的膜液太多,不易风干。综合考虑,淀粉质量分数为5.0%~6.0%时,膜的水蒸气透过率较低,而且黏附效果比较理想。

  (2)山梨糖醇质量分数对水蒸气透过率的影响。

  水蒸气透过率随着山梨糖醇的增加而上升,当山梨糖醇质量分数为1.8%~2.0%时,水蒸气透过率上升幅度较小,大于2.2%时水蒸气透过率增加较为明显。原因是山梨糖醇进入到淀粉分子间,破坏了淀粉分子间的范德华交联[13],膜致密性降低,同时山梨糖醇是多羟基醇,吸湿性强,当山梨糖醇质量分数达到2.8%时,容易吸潮黏手。山梨糖醇的添加目的是降低膜的脆性,但过多添加不利于降低草莓的蒸腾作用,所以山梨糖醇的质量分数在2.0%~2.4%比较合适。

  3结论

  香芹酚淀粉复合膜对草莓具有比较明显的保鲜效果,它对草莓的腐败菌有抑制作用,能减缓草莓腐烂的速率,延长商品货架期,当香芹酚包埋物体积分数达到0.5%以上时具有较好的抑菌效果。经过正交试验的优化,采用综合评分法得出复合膜的最佳组合为A2B3C1,即乙酰化木薯淀粉5.5%,山梨糖醇2.4%和香芹酚包埋物0.5%,乙酰化木薯淀粉对复合膜的水蒸气透过率、抗拉强度和断裂伸长率有主要的影响作用,山梨糖醇次之。对最佳配比的复合膜进行保鲜效果评定,得出香芹酚淀粉复合膜可以延缓色素氧化,保持草莓果实色泽和硬度,降低失质量率,延缓VC含量下降的结论。

  参考文献:

  王书颖,陈靖宇,邓靖,等.壳聚糖对葡萄涂膜保鲜的应用研究[J].农产品加工,2016(2):7-9,13.

  殷诚,黄崇杏,黄兴强,等.可食涂膜在鲜切果蔬包装上的研究进展[J].食品研究与开发,2018(14):212-219.AdrieleRSantos,AlexFdaSilva,VivianeCS,etal.Applicationofediblecoatingwithstarchandcarvacrolinminimallyprocessedpumpkin[J].

  JFoodSciTechnol,2016,53(4):1975-1983

  农业论文投稿刊物:《农业工程技术农产品加工业》(月刊)2006年创刊,为《农业工程技术》的专刊,面向国内外公开发行,作为中国农产品加工行业的一个宣传窗口,是发布有关国家农产品加工业的重要载体。在农产品加工企业与政府之间起到桥梁作用,重点报道我国农产品加工业发展战略与农产品资源开发方针政策,反映农产品加工经济发展趋势与农产品加工产业动态,展示农产品加工企业尖端应用技术与当代生产管理科学。

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