吳艷，程春生，覃宇悅，曹建新，袁明龍

1(昆明理工大學化學工程學院，云南昆明，650500)

2(昆明理工大學云南省食品安全研究院，云南昆明，650500)

3(云南民族大學云南省生物高分子功能材料工程技術(shù)研究中心，云南昆明，650500)

聚乳酸(PLA)是以淀粉、纖維素等碳水化合物為原料，經(jīng)水解、發(fā)酵、純化和聚合而成的聚酯，其原料來源廣泛，可再生，能夠完全生物降解，是新型綠色食品包裝材料［1-2］。聚乳酸作為包裝材料，是至今國外市場上開發(fā)最為成功的應(yīng)用領(lǐng)域。聚乳酸具有良好的機械性能，但其有一定的脆性，可以通過添加聚乙二醇、檸檬酸酯類、葡萄糖單酯和三醋酸甘油脂等增塑劑，來提高聚乳酸食品包裝膜的柔韌性和耐沖擊能力［3］。隨著人們對食品安全性、感官性質(zhì)和食品品質(zhì)的不斷提高，食品的活性包裝應(yīng)運而生。其中，抗菌包裝膜是活性包裝材料的一種，它主要以天然大分子物質(zhì)為載體，添加一定的抗菌劑而制成的薄膜［4］。肉桂醛(cinnamaldehyde)來源于肉桂提取的精油，過去一直作為食用香料應(yīng)用于食品工業(yè)。肉桂醛對食品常見腐敗菌和霉菌都有很強的殺滅作用，也有將其作為抗菌劑用于果蔬防霉保鮮的報道［5］。本試驗研究了肉桂醛聚乳酸復(fù)合膜對鮮切蘋果品質(zhì)保持的效應(yīng)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮、大小均勻、無病蟲害和機械損傷的云南昆明產(chǎn)的蘋果。

聚乳酸，四川琢新生物材料有限公司;檸檬酸三丁酯，美國Sigma-Aldrich公司;肉桂醛為淡黃色液體，純度≥98%，美國Sigma-Aldrich公司;其他試劑均為分析純。

DHG-9070A型電熱鼓風干燥箱，上海一恒科學儀器有限公司;RW20 digital型數(shù)顯機械攪拌器，德國IKA公司;GY-1型果實硬度計，浙江托普儀器有限公司;WSC-S測色色差儀，上海精密科學儀器有限公司;6850氣相色譜儀，安捷倫科技有限公司;TGL-16M臺式冷凍離心機，上海喬躍電子有限公司。

1.2 復(fù)合膜的制備

稱取2 g聚乳酸，溶解于50 mL二氯甲烷將質(zhì)量分數(shù)10%檸檬酸三丁酯增塑劑與聚乳酸溶液混合，再分別加入質(zhì)量分數(shù)3%、6% 和9%肉桂醛，混合均勻，置于聚四氟乙烯板表面，45℃恒溫干燥，揭膜，保存于干燥器中待用。聚乳酸膜的制備方法同上。0%、3%、6% 和9%的肉桂醛聚乳酸復(fù)合膜分別命名為 PLA、PLA/C3、PLA/C6 和 PLA/C9。

1.3 樣品預(yù)處理

蘋果經(jīng)清洗后，去皮、去核、切塊(縱切成1～1.5 cm厚的薄片)，分別用不同的保鮮膜進行包裝，每袋裝250 g鮮切蘋果重，儲存在5℃環(huán)境中，每隔2 d取樣測定樣品的各項指標。其中以低密度聚乙烯(LDPE)膜包裝的鮮切蘋果為對照組。

1.4 各項指標測定

1.4.1 硬度和色澤測定

硬度由GY-1型果實硬度計測定。探頭長度為5 mm，以均勻的力度從切塊的幾何中心扎入。切塊硬度以最大阻力(N)表示。切片色澤通過WSC-S測色色差儀測定，結(jié)果以L值表示。L值表示蘋果表面的顏色深淺，數(shù)值越大，表示色澤越淺，表面越有光澤，反之表面暗淡無光澤。

1.4.2 呼吸強度的測定

切片的呼吸強度參照Qi［6］所描述的方法。抽取包裝內(nèi)的氣體，使用氣象色譜儀測定其中CO2的含量。載氣為氦氣，流速 35 mL/min，入口溫度為 50℃，探測器為100℃。

1.4.3 多酚氧化酶(PPO)活性的測定

取5g果肉，加入0.2 mol/L的磷酸緩沖液20 mL(pH 6.4)低溫研磨，低溫離心30 min(12 000 r/min)，取上層清液為酶的粗提液。參照龐坤等人［5］的方法以鄰苯二酚溶液(0.5 mol/L)為反應(yīng)體系在20℃時分析A398值的變化，測定多酚氧化酶(PPO)活性。測定結(jié)果以△OD398nm/(min·g FW)表示。

1.4.4 菌落總數(shù)的測定

依照GB 4789.2-2010中的方法進行測定，測定結(jié)果以CFU/g表示。

1.4.5 感官評價

感官評定采用評分法，根據(jù)色、香、味等進行綜合評分，10分為最高分，6分為商品界限，以下為不可接受:10分=切塊表面新鮮沒有褐變，具有蘋果的特殊香氣;8分=切塊表面有輕微褐變，具有蘋果的特殊香氣;6分=切塊表面中度褐變，有輕微腐敗氣味;4分=切塊表面全部褐變，有腐敗氣味;0分=切塊全部褐變腐敗。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同包裝膜對鮮切蘋果呼吸強度的影響

如果果蔬的呼吸速度與包裝膜透氣率相匹配，包裝內(nèi)將會自動建立一個有利于果蔬貯藏的氣調(diào)環(huán)境，可以延緩果蔬的衰老過程［7-8］。由圖1可知，LDPE膜和聚乳酸基包裝膜均不同程度抑制了鮮切蘋果的呼吸作用，推遲了呼吸高峰期的到來。其中，LDPE貯藏至第8天時，達到呼吸強度的峰值。聚乳酸膜和肉桂醛聚乳酸復(fù)合膜包裝的呼吸強度峰值均出現(xiàn)在第12天，之后鮮切蘋果的呼吸強度變化不大，不同肉桂醛含量的復(fù)合膜效果沒有明顯區(qū)別。這是因為聚乳酸基保鮮膜對氣體有一定的阻隔性能，可使包裝內(nèi)蘋果切塊周圍形成良好的微氣調(diào)環(huán)境［9］。但是，當肉桂醛含量達到12%時，復(fù)合膜對呼吸強度的抑制作用還差于LDPE膜(結(jié)果未在本文列出)。這是因為添加的肉桂醛超過一定量時，不能較好地均勻分布在聚乳酸基質(zhì)中，使聚乳酸膜內(nèi)部出現(xiàn)較多孔道，不能很好地發(fā)揮氣體阻隔作用。故本實驗未采用肉桂醛添加量為12%的聚乳酸復(fù)合膜。

圖1 不同包裝膜對鮮切蘋果呼吸強度的影響Fig.1 Effect of different packaging film on the respiration rate of fresh-cut apples

2.2 不同包裝膜對鮮切蘋果PPO活性的影響

PPO通常被認為是引起果蔬產(chǎn)品采后褐變最重要的酶，而且PPO催化的褐變產(chǎn)物對PPO也有一定的抑制作用［5］。從圖2可知，不同處理下PPO活性都呈現(xiàn)前期升高后期下降的趨勢。其中，LDPE膜處理下PPO活性在第4天達到峰值后迅速下降，聚乳酸基包裝膜處理下PPO活性在第8天達到峰值。PPO活性高表明組織衰老的程度輕，它可以作為衡量鮮切果蔬新鮮狀態(tài)的指標［7］。因此，這說明聚乳酸基包裝膜能使鮮切蘋果保持較好的生理狀態(tài)和較高的新鮮度。貯藏后期，各處理下PPO活性均出現(xiàn)下降，這可能是鮮切果肉的衰老使各種代謝減緩所致。

圖2 不同包裝膜對鮮切蘋果多酚氧化酶(PPO)活性的影響Fig.2 Effect of different packaging film on polyphenol oxidase(PPO)activity of fresh-cut apples

2.3 不同包裝膜對鮮切蘋果硬度的影響

貯藏期間鮮切蘋果的硬度變化見圖3。在貯藏過程中，鮮切水果的呼吸強度逐漸增加，在一定程度上也會增加水分流失，而水分流失與硬度降低是緊密相關(guān)的［10］。貯藏前12 d，各處理的硬度逐漸降低，無顯著差異。這是因為LDPE膜和聚乳酸膜都有較好的阻隔性能，在一定程度上可以阻止水分的揮發(fā)，從而延長保質(zhì)期。12 d后，PLA和LDPE膜處理顯著低于PLA/C3、PLA/C6和PLA/C9包裝膜。聚乳酸膜在添加了肉桂醛后，包裝膜的機械性能亦有所改善，肉桂醛聚乳酸復(fù)合膜的保鮮效果得到提高［11］。

圖3 不同包裝膜對鮮切蘋果硬度的影響Fig.3 Effect of different packaging film on firmness of fresh-cut apples

2.4 不同包裝膜對鮮切蘋果色澤的影響

鮮切蘋果的L值，在不同包裝方式下均隨著貯藏時間的延長而持續(xù)下降(圖4)。LDPE膜處理的鮮切蘋果L值下降最快，在貯藏期第12天時，果肉腐爛，感官品質(zhì)較差。與LDPE膜處理相比較，肉桂醛聚乳酸復(fù)合膜處理的L值下降較慢，以PLA/C9復(fù)合膜處理下降最慢，L值僅下降2.4%。這說明肉桂醛聚乳酸復(fù)合膜能有效保持鮮切蘋果的色澤。

圖4 不同包裝膜對鮮切蘋果色澤的影響Fig.4 Effect of different packaging film on color of fresh-cut apples

2.5 不同包裝膜對鮮切蘋果菌落總數(shù)的影響

由圖5可知，隨著貯藏天數(shù)的延長，各處理的鮮切蘋果中微生物數(shù)量均逐漸增加。對于LDPE膜和PLA膜處理的鮮切蘋果，因為這2種膜樣品均不含抗菌劑，菌落總數(shù)明顯高于肉桂醛聚乳酸復(fù)合膜。隨著抗菌劑肉桂醛含量的增加，肉桂醛聚乳酸復(fù)合膜的抗菌性能明顯提高［12］。在貯藏過程中，由于鮮切蘋果表面水分含量較高，與肉桂醛聚乳酸復(fù)合膜接觸后，更利于抗菌劑肉桂醛的釋放，從而有效發(fā)揮其抗菌作用。因此，PLA/C9復(fù)合膜包裝鮮切蘋果對抑制微生物的效果最好，第16天時仍未超過4 CFU/g。

圖5 不同包裝膜對鮮切蘋果菌落總數(shù)的影響Fig.5 Effect of different packaging film on microorganism population of fresh-cut apples

2.6 不同包裝膜對鮮切蘋果感官評定的影響

不同包裝膜處理對鮮切蘋果的感官評分影響見圖6。

圖6 不同包裝膜對鮮切蘋果感官評定的影響Fig.6 Effect of different packaging film on sensory quality of fresh-cut apples

從圖6可以看出，隨著貯藏時間的延長，各處理的鮮切蘋果感官品質(zhì)均逐漸降低。從第8天開始，肉桂醛聚乳酸復(fù)合膜處理的蘋果感官品質(zhì)明顯高于LDPE膜和PLA膜處理。第12天的時候，LDPE膜和PLA膜處理的蘋果感官品質(zhì)已經(jīng)低于商品界限(6分)，肉桂醛聚乳酸復(fù)合膜處理的蘋果仍保持較好感官品質(zhì)。這說明肉桂醛聚乳酸復(fù)合膜能有效抑制鮮切蘋果的呼吸作用，減少了營養(yǎng)成分損失，有效抑制微生物生長，保持鮮切蘋果的感官品質(zhì)，起到很好的保鮮效果。

3 結(jié)論

蘋果在切分時組織結(jié)構(gòu)受到破壞，呼吸強度增加，質(zhì)地軟化，發(fā)生褐變，影響其品質(zhì)。本研究以聚乳酸和肉桂醛為原料制備抗菌復(fù)合膜，包裹鮮切蘋果進行低溫貯藏，研究復(fù)合膜的保鮮效果。肉桂醛聚乳酸復(fù)合膜對鮮切蘋果的保鮮效果比純聚乳酸膜和LDPE膜好，有效地抑制了鮮切蘋果塊的呼吸作用，降低了果肉組織的衰老速度，減緩了鮮切蘋果質(zhì)地的軟化和褐變進程。由于肉桂醛具有良好的抑菌效果，儲存期間微生物的增長得到了有效地抑制，延長了鮮切蘋果的儲存期。隨著肉桂醛含量的增多，肉桂醛聚乳酸抗菌復(fù)合膜對鮮切蘋果的保鮮效果逐漸增強。

［1］ 張勇，陸勇.苯甲酸環(huán)糊精包合物在聚乳酸材料中的遷移行為研究［J］.中國食品添加劑，2011(3):96-100.

［2］ 戰(zhàn)孟嬌，付田霞，王新現(xiàn).柞蠶絲素/聚乳酸復(fù)合材料的制備及其性能研究［J］.食品工業(yè)科技，2011(4):311-313.

［3］ 王建清，周畏，金政偉，等.聚乳酸片材增塑改性研究［J］.包裝工程，2010，31(19):17-19.

［4］ 錢亮亮.β-環(huán)糊精肉桂醛包合物在食品包裝中的基礎(chǔ)應(yīng)用研究［D］.無錫:江南大學，2008.

［5］ 龐坤，胡文忠，姜愛麗，等.鮮切蘋果貯藏期間生理生化變化的影響［J］.食品與機械，2008(1):50-54.

［6］ QI H，HU W，JIANG A，et al.Extending shelf-life of fresh-cut‘Fuji’apples with chitosan-coatings［J］.Innovative food science ＆ emerging technologies，2011，12(1):62-66.

［7］ 劉新有，南海娟，郝亞勤，等.鮮切富士蘋果涂膜保鮮研究［J］.河南農(nóng)業(yè)科學，2007(3):85-87.

［8］ 姜愛麗，胡文忠，代喆，等.箱式氣調(diào)貯藏對鮮切富士蘋果抗氧化系統(tǒng)的影響［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2011，37(10):187-191.

［9］ 曾文兵.可食性復(fù)合涂膜保鮮劑對延長鮮切蘋果貨架期的研究［J］.食品科學，2006，27(2):262-265.

［10］ Rojas-Graü M A，Tapia M S，Martín-Belloso O.Using polysaccharide-based edible coatings to maintain quality of fresh-cut Fuji apples ［J］.LWT-Food Science and Technology，2008，41(1):139-147.

［11］ Manzocco L，Da Pieve S，Bertolini A，et al.Surface decontamination of fresh-cut apple by UV-C light exposure:effects on structure，colour and sensory properties ［J］.Postharvest Biology and Technology，2011，61(2):165-171.

［12］ 裴瑞松，周峰，籍保平，等.肉桂醛與5種柵欄因子復(fù)配對大腸桿菌的抑制作用［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2008，33(11):35-38.