糾敏，孟媛媛，李桂霞，齊龍升，鐘強(qiáng)，汪倫記，2，*

（1.河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院食品加工與安全國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，河南洛陽471023；2.河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院微生物資源開發(fā)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南洛陽471023）

我國是世界上果蔬生產(chǎn)大國，也是消費(fèi)大國。但果蔬生長的季節(jié)性強(qiáng)，新鮮果蔬水分含量多，采后生理活動(dòng)旺盛，易破損腐爛，因此，給果蔬的采后處理、貯藏保鮮造成困難。由于貯藏不善，或生理與微生物病害的影響，往往導(dǎo)致大量果蔬的腐爛損失。在眾多影響新鮮果蔬品質(zhì)的因素中，采后病害引起的腐爛是導(dǎo)致貯藏?fù)p失最重要的原因。目前，已發(fā)展出多種的果蔬貯藏保鮮技術(shù)，如冷藏保鮮[1-2]、氣調(diào)貯藏[3]、化學(xué)方法保鮮[4-5]、涂膜保鮮[6-8]等。但目前生產(chǎn)實(shí)踐中仍然主要依靠化學(xué)殺菌劑。殺菌劑的長期和大量使用，嚴(yán)重污染環(huán)境，有害于人類健康。因此，開發(fā)綠色、安全、高效的果蔬貯藏技術(shù)已迫在眉睫。

草本植物提取物，具有低毒高效、且殘留少、環(huán)境友好、選擇性強(qiáng)、病原菌難以產(chǎn)生抗藥性。在可食用膜中添加草本植物提取物用于果蔬保鮮，具有明顯的防腐效果，已成為開發(fā)新型涂膜保鮮劑的一個(gè)重要發(fā)展方向[9-10]。我國有豐富的中草藥資源，許多中草藥如大黃、黃連、五倍子等有廣泛的殺菌抑菌性，對(duì)果蔬采后病菌有較好的抑制作用。目前，已有丁香、大黃、五倍子、高良姜、肉桂等提取液與其他保鮮物質(zhì)間的復(fù)配物涂膜用于蘋果、番荔枝、枇杷、梨等果實(shí)的貯藏保鮮，并取得良好效果的報(bào)道[11-14]。

冬凌草是我國的特色中草藥，1972年從民間被發(fā)掘出來，其主要活性成分為冬凌草甲素[15]。冬凌草甲素為貝殼杉烯骨架的四環(huán)二萜類化合物，無色棱柱狀結(jié)晶，味道極苦，不溶于水，溶于乙醚、甲醇、乙醇等有機(jī)溶劑，具有抗炎、抗菌、抗氧化和抗腫瘤等多種藥理活性[16]。據(jù)研究，冬凌草對(duì)番茄灰霉病菌和蘋果炭疽病菌等植物病原菌的菌絲生長和孢子萌發(fā)具有一定的抑制作用[17]。但是，目前有關(guān)冬凌草用于果蔬保鮮的研究鮮有報(bào)道。本文以海藻酸鈉為成膜劑，冬凌草提取物作為抑菌劑，甘油為增塑劑，氯化鈣作為交聯(lián)劑，對(duì)海藻酸鈉/冬凌草提取物復(fù)合膜的物理特性進(jìn)行了分析，并考察了其對(duì)砂糖橘的保鮮效果，以期為冬凌草應(yīng)用于果蔬的防腐保鮮提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

冬凌草地上部分，采自河南省濟(jì)源市，由河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院原江鋒副教授鑒定，干燥后經(jīng)中藥粉碎機(jī)粉碎，過60 目篩放入干燥器中備用；砂糖橘：市售，挑選大小、色澤均勻、無病、蟲、傷的果實(shí)。

2，6-二氯酚靛酚、海藻酸鈉、抗壞血酸、葡萄糖、氯化鋇、草酸、蒽酮、無水乙醇、甲醇、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、甘油、氯化鈉等均為分析純：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

BSA224S 電子天平：德國 Sartorius；UV752 紫外可見分光光度計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；RE-5298旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀：上海亞榮生化儀器廠；H-2050R 低溫超速離心機(jī)：湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司；LDZX-30KBS 立式壓力蒸汽滅菌鍋：上海申安醫(yī)療器械廠；中藥粉碎機(jī)：北京科偉永興儀器有限公司；DHG-9246A 電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；LRH-250F 生化培養(yǎng)箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；SW-CJ-2D 超凈工作臺(tái)：上海蘇凈實(shí)業(yè)有限公司；螺距測微計(jì)：德國（masterproof）麥思德；Instron5544 型質(zhì)構(gòu)儀：美國Instron 公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 冬凌草醇提物的制備

稱取制備的冬凌草30 g，放入回流裝置的提取瓶中，加入95%的乙醇300 mL，把回流裝置放入超聲波發(fā)生器中進(jìn)行超聲乙醇回流提取，提取溫度40 ℃、每次提取時(shí)間30 min、超聲功率150 W，提取2 次，合并兩次濾液，減壓抽濾，濾液經(jīng)45 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮制得浸膏，浸膏經(jīng)真空干燥制成固體粉末。

1.2.2 海藻酸鈉/冬凌草醇提物復(fù)合膜制備

稱取2 g 海藻酸鈉溶解于80 ℃100mL蒸餾水溶液中，充分?jǐn)嚢柚寥芤撼吻?。冷卻至25 ℃左右，分別加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.125%、0.25%、0.5%、1%和2%的冬凌草醇提物，接著加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的甘油，在磁力攪拌器上充分?jǐn)嚢枞芙?，靜止過夜脫氣。然后取10 mL加入18 cm×10 cm 的干凈玻璃板上流延成膜，放入40 ℃的烘箱中烘干，然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)2 %的氯化鈣交聯(lián)2 min，用蒸餾水沖洗干凈，揭膜晾干，25 ℃下平衡24 h 備用。

1.2.3 海藻酸鈉/冬凌草醇提物復(fù)合膜的物理特性分析

1.2.3.1 復(fù)合膜厚度測定

使用精確度為0.001 mm 的螺旋測微計(jì)在膜的中心及四角測厚度，求平均數(shù)，單位mm。

1.2.3.2 復(fù)合膜機(jī)械性能測定

根據(jù)參考文獻(xiàn)[18]分別測定膜的抗拉伸強(qiáng)度（MPa）和斷裂延伸率（%）。對(duì)每個(gè)處理的樣品做3 平行?？估鞆?qiáng)度和斷裂延伸率的公式分為式（1）和式（2）所示：

式中：ST 為抗拉伸強(qiáng)度，MPa；Fm 為膜斷裂時(shí)承受最大拉力，N；L 為膜的厚度，m；W 為膜的寬度，m。

式中：TS 為斷裂延伸率，%；Lmax為膜斷裂時(shí)達(dá)到最大長度，m；L0為膜的初始長度，m。

1.2.3.3 透光率測定

根據(jù)參考文獻(xiàn)[19]測量復(fù)合膜透光率。每個(gè)處理重復(fù)3 次。復(fù)合膜的透光率公式為：

式中：Tr 是薄膜在560 nm 下的透過率；T0是空白對(duì)照，為不放薄膜時(shí)比色皿的透過率（其透過率為100%）。

1.2.3.4 水蒸汽透過率的測定

根據(jù)參考文獻(xiàn)[20]測定復(fù)合膜的水蒸汽透過率（water vapor permeability，WVP），WVP 計(jì)算公式為：

式中：X 為膜的平均厚度，mm；S 為有效面積 1.8×10-3m2；Δm 為兩次質(zhì)量之差，g；t 為間隔時(shí)間，h；ΔP 為膜兩側(cè)的蒸汽壓差，由于膜兩側(cè)環(huán)境濕度梯度為100%，ΔP=3.2 kPa（22 ℃）。

1.2.4 海藻酸鈉/冬凌草提取物復(fù)合膜對(duì)砂糖橘保鮮效果的研究

試驗(yàn)分為3 組，即未經(jīng)涂膜處理的對(duì)照組（CK）、海藻酸鈉涂膜組和冬凌草-海藻酸鈉保鮮劑涂膜組。制備的涂膜溶液對(duì)砂糖橘浸泡3 min 涂膜，自然風(fēng)干。用0.004 mm 帶孔的聚乙烯包裝，橡皮筋封緊袋口并標(biāo)上記號(hào)，25 ℃左右貯藏。每組3 個(gè)平行，每個(gè)平行10 個(gè)砂糖橘[21]。

1.2.4.1 貯藏效果測定

失重率：采用稱重法。

1.2.4.2 果實(shí)品質(zhì)分析

從每個(gè)處理中隨機(jī)抽取10 個(gè)果實(shí)，經(jīng)搗碎機(jī)破碎，低溫離心，取上清液進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)分析。采用數(shù)顯折光儀測定可溶性固形物含量，酸堿滴定法測定可滴定酸度，蒽酮比色法測定總糖含量，2，6-二氯酚靛酚滴定法測定抗壞血酸的含量[22]；每次平行測定10 次，取平均值。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 冬凌草提取物對(duì)復(fù)合膜厚度、透光率和水蒸氣透過率的影響

海藻酸鈉是一種從海帶或藻類植物中提取的天然多糖，具有優(yōu)良的成膜性、透氣性、保濕性、生物降解性和生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，在果蔬的保鮮中常用作成膜基質(zhì)材料[23]。由于具有親水性基團(tuán)，其阻濕性較差，冬凌草醇提物對(duì)復(fù)合膜厚度、透光率和水蒸氣透過率的影響見表1。

表1 冬凌草醇提物對(duì)復(fù)合膜厚度、透光率和水蒸氣透過率的影響Table 1 Effect of R.rubescens extract on thickness，transparency and water vapor permeability of film

從表1 可以看出，添加不同質(zhì)量濃度的疏水性較強(qiáng)的冬凌草提取物，能顯著降低復(fù)合膜的水蒸氣透過率（P＜0.05）。應(yīng)用于果蔬保鮮時(shí)，能通過降低果蔬氣體交換，減小水分蒸騰，保持其飽滿的外表與硬度。但隨著冬凌草提取物添加量增加，復(fù)合膜的厚度逐漸增加，透光率顯著下降（P＜0.05）。膜厚度的增加會(huì)導(dǎo)致膜的脆性增加，給應(yīng)用帶來困難，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致膜制備的成本的增加。復(fù)合膜透光率的下降是由于冬凌草提取物呈現(xiàn)深綠色的緣故。

2.2 冬凌草提取物對(duì)復(fù)合膜機(jī)械特性的影響

拉伸強(qiáng)度和延展性是評(píng)價(jià)包裝材料機(jī)械性能的重要指標(biāo)[18]。海藻酸鈉透濕性強(qiáng)，溶液具有一定黏度，具有良好的成膜性，形成的膜也具有良好的拉伸性能。冬凌草提取物對(duì)復(fù)合膜機(jī)械性能的影響見表2。

表2 冬凌草醇提物對(duì)復(fù)合膜機(jī)械性能的影響Table 2 Effect of R.rubescens extract on mechanical properties of film

由表2 可知，添加冬凌草提取物改變了復(fù)合膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率。隨著冬凌草提取物添加量的增加，復(fù)合膜的抗拉伸強(qiáng)度增大，這可能是由于冬凌草提取物的加入，通過分子間的相互作用，有利于海藻酸鈉的規(guī)整排列，并使結(jié)晶發(fā)生了變化，但隨著冬凌草添加量繼續(xù)增加，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.5%時(shí)，復(fù)合膜拉伸強(qiáng)度呈下降趨勢，這可能由于冬凌草提取物的添加量繼續(xù)增加使得水分不能和增塑劑形成氫鍵，導(dǎo)致復(fù)合膜的含水量少故容易出現(xiàn)斷裂，近而喪失應(yīng)有的彈性，使得復(fù)合膜的抗拉伸強(qiáng)度下降。隨著冬凌草提取物添加量的增加，復(fù)合膜的斷裂拉伸率有所降低。這是由于冬凌草添加量的增加，海藻酸鈉分子在成膜過程中的定向排列穩(wěn)定性變強(qiáng)，最終形成的復(fù)合膜結(jié)構(gòu)比較有序，且致密性高，剛性強(qiáng)。

王大海等[17]報(bào)道冬凌草中抑菌活性成分對(duì)灰霉病菌和炭疽病菌等的菌絲生長和孢子萌發(fā)具有一定的抑制活性，其EC50值在668 mg/L～3 869 mg/L 之間。因此，復(fù)合膜應(yīng)用于水果保鮮時(shí)，冬凌草提取物添加量少，導(dǎo)致抑菌活性成分不能有效抑制霉菌對(duì)砂糖橘的侵染；添加量過多，復(fù)合膜較厚，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率降低，會(huì)導(dǎo)致應(yīng)用困難。綜合考慮復(fù)合膜的抑菌活性、阻濕性和機(jī)械性能，選擇添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的冬凌草提取物制備的復(fù)合膜進(jìn)行砂糖橘的保鮮試驗(yàn)。

2.3 海藻酸鈉-冬凌草醇提物復(fù)合膜對(duì)砂糖橘貯藏效果的影響

水分是果實(shí)的主要成分，是衡量果實(shí)新鮮度、味道等一項(xiàng)重要指標(biāo)。在果實(shí)貯藏期間，呼吸作用消耗果實(shí)體內(nèi)的水分和蒸騰作用使果實(shí)水分減少，失重率不斷的增加，影響水果的貯藏，縮短其貯藏時(shí)間[24]。海藻酸鈉-冬凌草醇提物復(fù)合膜對(duì)砂糖橘貯藏效果的試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 海藻酸鈉-冬凌草醇提物復(fù)合膜對(duì)砂糖橘貯藏效果的影響Fig.1 Effect of alginate coating enriched with R.rubescens extract on storage of shatang mandarin

由圖1 可知，常溫貯藏時(shí)各組砂糖橘失重率逐漸增加。其中，空白對(duì)照組的砂糖橘失重率明顯高于其他處理組，貯藏至第40 天時(shí)失重率已達(dá)到6.8%。而冬凌草提取物復(fù)合涂膜組失重率一直處于較低的水平，到第40 天時(shí)，失水率為5.87%，保水效果最好（P＜0.05）。

冬凌草提取物-海藻酸鈉復(fù)合膜對(duì)砂糖橘好果率的試驗(yàn)見圖1。從圖1 可知，各組的好果率均呈現(xiàn)下降趨勢。其中，空白對(duì)照組在第10 天已出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象，貯藏至20 d 時(shí)，涂膜組砂糖橘均出現(xiàn)腐爛情況。貯藏至40 d 時(shí)，空白對(duì)照組的好果率已下降至62%，冬凌草提取物/海藻酸鈉復(fù)合涂膜組的好果率為88%，顯著高于對(duì)照組。試驗(yàn)結(jié)果表明冬凌草提取物/海藻酸鈉復(fù)合涂膜能更好地保持果實(shí)的質(zhì)量，提高果實(shí)的好果率，延長果實(shí)的貨架期。

2.4 海藻酸鈉/冬凌草醇提物復(fù)合膜對(duì)砂糖橘貯藏品質(zhì)的影響

VC對(duì)維持生物體正常的生理功能有重要作用，是人體必需的營養(yǎng)素，也是水果中含量較高的營養(yǎng)成分之一，水果的貯藏品質(zhì)和維生素C 的含量有密切關(guān)系。海藻酸鈉-冬凌草醇提物復(fù)合膜對(duì)砂糖橘貯藏品質(zhì)的影響見圖2，海藻酸鈉-冬凌草醇提物復(fù)合膜對(duì)砂糖橘維生素C 的含量影響見圖2a。

由圖2a 可以看出砂糖橘中VC含量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，貯藏到40 d 時(shí)，空白對(duì)照組的VC含量為9.23 mg/100 g，而復(fù)合涂膜組砂糖橘VC含量和對(duì)照組相比存在顯著的差異，高達(dá)12.17 mg/100 g（P＜0.05）。

圖2 海藻酸鈉-冬凌草醇提物復(fù)合膜對(duì)砂糖橘貯藏品質(zhì)的影響Fig.2 Effect of alginate coating enriched with R.rubescens extract on storage quality of shatang mandarin

可溶性固形物是蔬果中用來衡量其營養(yǎng)成分的一個(gè)重要指標(biāo)。海藻酸鈉-冬凌草醇提物復(fù)合膜對(duì)砂糖橘可溶性固含物的含量影響見圖2b。由圖2b 中可知，砂糖橘貯藏前期可溶性固形物會(huì)先增加，隨著果實(shí)漸漸成熟，可溶性固形物不再增加，還會(huì)作為呼吸強(qiáng)度的能量來源而不斷被消耗，貯藏后期可溶性固形物含量降低。在試驗(yàn)中，復(fù)合涂膜處理的砂糖橘貯藏到40 d 時(shí)，可溶性固形物含量顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），這表明，涂膜處理降低了砂糖橘的生理活性，延緩了果實(shí)的后熟過程。

糖是維持果實(shí)生理活性重要的能量，由圖2c 可知，砂糖橘中的總糖含量在貯藏過程中呈先上升再下降的變化，這是因?yàn)橘A藏的砂糖橘，隨著貯藏時(shí)間的延長而逐漸成熟，果實(shí)中相關(guān)成分轉(zhuǎn)化為糖類，糖分逐漸積累到最高值，到后期由于呼吸作用的消耗，總糖含量開始下降。貯藏到40 d 時(shí)，復(fù)合涂膜組砂糖橘的總糖含量高于對(duì)照組（P＜0.05），試驗(yàn)表明，冬凌草提取物和海藻酸鈉復(fù)合膜能有效的延緩糖分的消耗。

復(fù)合膜對(duì)砂糖橘可滴定酸含量的影響見圖2d，由圖2d 可知，不同處理組砂糖橘可滴定酸含量在貯藏過程中呈下降趨勢，這是由于果實(shí)貯藏期間合成酸的酶活性下降，呼吸作用導(dǎo)致有機(jī)酸降解為其他小分子物質(zhì)。復(fù)合涂膜組可滴定酸含量顯著高于對(duì)照組，能減少總酸的降解量，延緩貯藏時(shí)間。

3 結(jié)論

本文研究了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的冬凌草提取物對(duì)冬凌草提取物-海藻酸鈉復(fù)合膜物理特性的影響。結(jié)果表明冬凌草提取物顯著降低復(fù)合膜的透光率和水蒸氣透過率（P＜0.05）。在海藻酸鈉中加入冬凌草提取物能改善復(fù)合膜的阻濕性，但其質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.5%時(shí)，會(huì)降低復(fù)合膜的機(jī)械性能。對(duì)制備的海藻酸鈉-冬凌草提取物復(fù)合涂膜溶液對(duì)砂糖橘的保鮮試驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合膜抑制了果實(shí)的采后腐爛及水分損失，失重率顯著低于空白對(duì)照組（P＜0.05），同時(shí)延緩了可溶性固形物、可溶性糖的含量、可滴定酸及VC含量的下降，具有較好的保鮮效果。