壳聚糖/纳米纤维素复合涂膜对柑橘贮藏品质的影响

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柑橘(Citrus sinensis L.Osbeck)采后易受病原菌侵染,在贮运过程中的损耗很高。目前我国柑橘采后保鲜措施仍以施加化学保鲜剂为主,而化学保鲜剂存在滥用风险,且长期使用将导致果实产生抗药性。在此背景下,可食性涂膜保鲜技术以其绿色安全、易于操作、效果显著等特点受到了越来越多的关注。涂覆在果实表面的可食性涂膜通过其半透性来调节果实与外界的气体交换,降低果实的呼吸速率,减少其蒸腾作用,延缓果实的成熟和衰老,从而起到良好的保鲜效果。本课题组的前期研究发现,果实的呼吸和蒸腾会导致涂膜出现微孔,削弱其对果实的保鲜效果。为此,在壳聚糖涂膜液中添加了结晶纳米纤维素(Nanocrystal Cellulose,NCC)对壳聚糖(Chitosan,CS)涂膜的透过性进行了调节,并增强了其结构稳定性,从而提高了其对柑橘果实的保鲜效果。同时,涂膜的透过性应与果实的采后呼吸速率相匹配,防止过度抑制。若涂膜的阻隔性过高,可能导致果实的无氧呼吸,从而对果实的品质造成不利影响。而不同品种的柑橘其个体大小、果皮结构和采后生理活动等差异较大,因此对涂膜透过性的要求也不同,涂膜在不同果实表面出现微孔的时间也不同。因此,本研究选取了三种不同品种的柑橘(椪柑、沙糖桔、红桔),分别探究了涂膜中NCC的含量对上述品种柑橘果实保鲜效果的影响,并观察了涂膜中微孔的出现时间;其次,采用NCC含量最优的复合涂膜对沙糖桔和红桔分别在贮藏的不同时间点进行二次涂膜,以此探究对不同品种的柑橘果实而言,微孔的出现时间与果实贮藏品质间的关系。主要研究结果与结论如下:1、壳聚糖/纳米纤维素复合涂膜对椪柑贮藏品质的影响。结果表明,与CK组、CS组相比,NCC含量为2%和4%的复合涂膜可在贮藏后期显著降低果实的失重率和腐烂率。贮藏16天时,2%NCC复合涂膜组果实的腐烂率相较于CK组下降了55%,相较于纯CS组下降了43.7%。该组也较好地保持了果实中的可滴定酸、抗坏血酸、可溶性蛋白等营养物质的含量。同时,相较于CK组,所有涂膜组均可在贮藏后期(第10天后)显著抑制果皮中丙二醛含量的增加,说明涂膜可抑制果实的膜脂过氧化,延缓果实的衰老。综合而言,涂膜中添加2%NCC的复合涂膜对椪柑果实的保鲜效果最佳。2、壳聚糖/纳米纤维素复合涂膜对沙糖桔保鲜效果的影响。结果表明,涂膜不能降低果实的水分散失,但可较好地抑制果实的腐烂。添加NCC的复合涂膜组在贮藏后期的腐烂率均低于CS组和FA组。贮藏24天时,4%NCC复合涂膜组的腐烂率相较于CK组、FA组分别降低了50%、9%。说明复合涂膜的保鲜效果优于咪酰胺(FA)。各组果实的可滴定酸等营养物质在贮藏期间的波动较大,无明显变化规律。但4%NCC复合涂膜组果皮中的丙二醛含量最低,且能够在贮藏期间保持较高的过氧化物酶(Peroxidase,POD)及过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性,说明该复合涂膜可显著延缓果实的膜脂过氧化,增强果实的抗衰老能力。从涂膜的微观形貌可看出,果皮表面的涂膜在贮藏第1天便出现微孔,这可能是由于沙糖桔果实的呼吸强度较高(20~48 mg·kg-1·h-1)。但涂膜中添加4%的NCC有助于减少微孔的出现。综合而言,涂膜中添加4%NCC的复合涂膜对沙糖桔果实的保鲜效果最佳。3、壳聚糖/纳米纤维素复合二次涂膜对沙糖桔保鲜效果的影响。结果表明,一次涂膜均可较好地降低沙糖桔的腐烂率,但二次涂膜后,果实在贮藏后期的腐烂率快速升高,虽仍然低于CK组,但高于一次涂膜组和FA组。相较于一次涂膜,二次涂膜对果肉中营养物质的含量无显著保持效果,同时也不能降低果皮电导率和丙二醛含量。二次涂膜组在贮藏后期保持了较高的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性,但POD活性低于一次涂膜组。果皮表面微观形貌的变化表明,二次涂膜推迟了涂膜表面微孔的出现,其在第4天仍未观察到微孔的出现。但由于沙糖桔呼吸强度高,生理活动非常活跃。因此,二次涂膜虽然提高了膜结构的稳定性,但并不利于果实的生理代谢,对沙糖桔的保鲜效果反而不如一次涂膜。4、壳聚糖/纳米纤维素复合二次涂膜对红桔贮藏品质的影响。结果发现,含6%NCC的复合涂膜可抑制果实失重率和腐烂率的增加,尤其是二次涂膜组的腐烂率大大低于FA组。贮藏11天后,CS-6%NCC4组腐烂率较CK组、FA组分别降低了40.0%、28.5%。CS-6%NCC4组能较好地保持果实中的可滴定酸等营养物质含量。同时,复合涂膜组可较好的抑制相对电导率和丙二醛的增加,且在贮藏后期可维持较高的POD和CAT酶活性。SEM结果表明,红桔表面的壳聚糖涂膜在第3天便出现微孔,添加NCC的复合涂膜较纯CS涂膜表面出现微孔的时间推迟了2天。二次涂膜后,贮藏后期微孔会再次出现,但CS-6%NCC6组的微孔较少。由此说明,二次涂膜的确可延缓微孔的出现,保持涂膜结构的稳定,有利于提高涂膜对红桔保鲜效果的持久性。综上而言,本研究明确了三个品种柑橘果实各自最佳的壳聚糖/纳米纤维素复合涂膜配方,并利用二次涂膜延缓了涂膜微孔的出现,考察了不同品种果实中,涂膜结构稳定性与果实贮藏品质间的关系。研究结果表明,可食性涂膜的透过性应与果实的生理活动特点相匹配才能起到良好的保鲜效果,为可食性涂膜在果实保鲜中的合理应用提供了理论指导。
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