热活化膨润土涂膜在芒果保鲜中的应用

刘 琨,陈 勇*,黄煇荣

(广西大学化学化工学院,广西 南宁 530004)

 

要:钙基膨润土分别经200℃和400℃高温焙烧活化,以液固比为15:1制得不同活化膨润土保鲜液。芒果果实经不同活化膨润土保鲜液涂膜处理后于26~28℃贮藏。在贮藏过程中分别测定芒果果实转黄指数、腐烂指数、质量损失率、果胶含量、可溶性糖含量、总酸含量、呼吸强度等芒果各项生理指标。结果表明,200℃活化膨润土能够更好地抑制芒果转黄和腐烂,减少水分散失,减缓果胶的降解,抑制呼吸高峰的出现,阻止糖的积累和酸的降解,与未活化膨润土以及400℃活化土相比,能够有效延缓芒果的后熟进程并达到保鲜的效果。

关键词:膨润土;活化;涂膜;芒果;保鲜

 

Application of Thermoactivated Bentonite Coating for Mango Preservation

 

LIU Kun,CHEN Yong*,HUANG Hui-rong

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China)

 

Abstract:Ca-based bentonite was roasted at 200 or 400 ℃ for thermal activation. After diluted with water at a liquid/solid ratio of 15:1, suspensions of the activated and non-activated bentonite were coated onto the surface of mangoes. The treated mangoes were stored at 26 to 28 ℃ and measured for yellowing index, decay index, weight loss rate, the contents of protopectin, soluble sugar and total acid and respiration rate. The results showed that the 200 ℃ activated bentonite significantly decreased skin yellowing, decay incidence, weight loss rate, and slowed down protopectin degradation in mango. Meanwhile, the occurrence of the respiration peak was delayed, and sugar accumulation and acid degradation were retarded. Compared with treatment with nothing or the 400 ℃ activated bentonite, the 200 ℃ activated bentonite was more effective in delaying their post-harvest ripening and thus achieving the purpose of preservation.

Key words:bentonite;activation;coating;mango;preservation

中图分类号:TS255.3 文献标志码:A 文章编号:1002-6630(2013)18-0272-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201318056

膨润土是一种以蒙脱石类矿物为主要成分的细粒黏土[1]。蒙脱石的晶体结构是由两层硅氧四面体片中间夹一层铝(镁)氧八面体片构成的2:1型层状硅酸盐。由于蒙脱石的层间结构松散,水分子或其他有机分子可以进入空间,使得膨润土具有较强吸水性、高分散性、吸附膨胀性、黏结性、悬浮性、可塑性、触变性、润滑性和阳离子交换性等性能,应用十分广泛[2-4]。在不同温度条件下焙烧膨润土,可使蒙脱石表面及结构层间的分子水和有机质蒸发掉,使黏土矿物结构变得疏松,部分羟基脱失,裸露的断键增多,矿物的比表面积增大,水化膨胀性增大,使膨润土的吸附性能和吸水性能发生变化,其活性提高[5-6]。

采收后的芒果(Mangifera indica L.)对病害的敏感性增强,极易腐烂。目前,用于水果保鲜的方法主要分为化学法和物理法。物理方法主要有气调贮藏、冷藏等,化学法主要有使用杀菌剂,多糖类涂膜等,杀菌剂使用最为广泛。多糖类涂膜法使用的物质在作为保鲜材料的同时,还必须添加杀菌剂[7-9]。

膨润土作为一种无机非金属材料,因其多种特殊性能,具备作为保鲜材料的可行性,而且价格低廉,在水果保鲜领域里具有开发应用前景。本实验将钙基膨润土通过焙烧热活,提高膨润土的活性,并涂膜于芒果进行保鲜实验研究,旨在开发膨润土应用新领域,为芒果产业的可持续发展提供应用基础研究成果。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

广西宁明钙基膨润土;海南象牙芒;乙醇、浓硫酸、苯酚、氢氧化钠、氯化钡、草酸、碘、碘化钾(均为分析纯) 广东汕头市西陇化工厂;葡萄糖(食品级) 国药集团化学试剂有限公司;咔唑 万荣县百盛精细化工有限公司。

1.2 仪器与设备

SXJ-1数显直流无级调速搅拌器械 郑州长城科工贸易有限公司;722分光光度计 上海精密科学仪器有限公司;AB104-N电子分析天平 上海梅特勒-托利多仪器有限公司;T-500型电子天平 常熟双杰测试仪器厂;TDL-40B低速台式离心机 泉州光学仪器厂;MJ-25BM01A型榨汁机 广东美的精品电器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 热活化膨润土的制备

称取一定质量的经烘干的膨润土,利用马弗炉分别在200℃和400℃条件下焙烧1h,取出,分别制得200℃和400℃活化膨润土。

1.3.2 保鲜液的制备

分别称取一定量未活化膨润土、200℃活化膨润土和400℃活化膨润土,各自加一定量的蒸馏水,按液固比15:1的比例充分搅拌均匀,制得3种膨润土悬浮液。

1.3.3 处理方法

选取无病害,无机械损伤,成熟度一致,且大小均匀的海南象牙芒,用清水冲洗芒果表面,晾干后,分成4组,每组30个果,将其中3组分别用未活化膨润土保鲜液、400℃活化膨润土保鲜液和200℃活化膨润土保鲜液涂膜处理,并分别记为a、b组和c组。未用膨润土涂膜处理的芒果作为对照组。4组芒果于26~28℃室温贮藏。

整个实验在芒果出产季节(5~8月)重复4~5次,每次测试重复3次。

1.3.4 测定项目与方法[10-15]

芒果果皮颜色分成5个级别:0级(全绿);1级(果蒂处微黄);2级(果蒂处及以外局部变黄);3级(果面约2/3变黄);4级(果面全黄)。

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根据果体腐烂面积的大小,将腐烂分为4个级别:0级(无腐烂);1级(腐烂面积小于果体面积的10%);2级(腐烂面积占果体总面积的10%~30%);4级(腐烂面积超过果体总面积的50%)。

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采用直接称果体质量测定质量损失率;咔唑比色法测定果胶物质含量;苯酚-硫酸比色法测定可溶性总糖含量;碱中和滴定法测定可滴定总酸含量;静置法测定果实呼吸强度。

2 结果与分析

2.1 腐烂指数

炭疽病和蒂腐病是导致芒果腐烂的主要病害。在贮藏期间,芒果极易感染这两种病害。从图1可看出:在贮藏第4天时,对照组和b组芒果均开始出现腐烂;在贮藏10d时腐烂程度迅速增加;在贮藏到第18天时,两组芒果腐烂指数分别高达62.5%和59.38%。然而,a组和c组芒果,在贮藏第8天时才开始出现腐烂,且腐烂指数增加缓慢;在贮藏第18天时,c组芒果腐烂指数为25%,分别比a、b、对照组降低了33.3%、57.8%和60%。结果表明,200℃活化膨润土保鲜液涂膜显著地抑制了芒果的腐烂,其效果优于其他保鲜处理。经过200℃活化的膨润土,裸露的断键增多,矿物的比表面积增大,成膜性增强,能够减少氧气进入果实内部,从而抑制细菌的生长繁殖;而吸附性能增加,能够更有效地吸附果实散发出来的水分而抑制细菌生长,同时还可能吸附细菌菌体。

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图 1 各组保鲜液涂膜对芒果腐烂指数的影响

Fig.1 Effect of coating with different bentonite suspensions on decay index of mango fruit during ambient storage

2.2 转黄指数

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图 2 各组保鲜液涂膜对芒果转黄指数的影响

Fig.2 Effect of coating with different bentonite suspensions on skin yellowing index of mango fruit during ambient storage

未成熟的芒果,果皮颜色呈橄榄绿。随着芒果的成熟,其果皮颜色逐渐转黄。从图2可看出,在贮藏第4天时,对照组和b组芒果果皮均开始转黄;在贮藏18d时,两组芒果果皮转黄指数分别高达93.75%和90.63%。然而,a组和c组芒果分别在贮藏第6天和第8天才开始出现转黄;在贮藏第18天时,c组芒果的转黄指数为50%,分别比a、b组和对照组降低了15.8%、44.83%和46.7%。结果表明,200℃活化膨润土保鲜液涂膜能够显著地抑制芒果果皮转黄,减缓后熟进程。经过200℃活化的膨润土成膜性能相对较好,更有效地调节了果实的呼吸。

2.3 质量损失率

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图 3 各组保鲜液涂膜对芒果质量损失率的影响

Fig.3 Effect of coating with different bentonite suspensions on weight loss of mango fruit during ambient storage

由于芒果自身呼吸和外界蒸腾作用,采摘后的芒果在贮藏期间会有一定的质量损失。质量损失率是衡量芒果保鲜效果的重要指标之一。由图3可看出,在贮藏期间,对照组和b组芒果的质量损失率基本接近;在贮藏第18天时,两组芒果的质量损失率分别高达14.05%和13.64%。然而,在贮藏期间,a组和c组芒果质量损失率均低于对照组和b组;在贮藏第18天时,c组质量损失率为8.52%,分别比a、b、对照组降低了21.47%、37.54%、39.36%。结果说明,200℃活化膨润土保鲜液涂膜能够有效地降低芒果的质量损失率,主要原因是经过200℃活化的膨润土成膜性能最好,能够有效地阻止水分损失。

2.4 果胶

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图 4 各组保鲜液涂膜对芒果原果胶含量的影响

Fig.4 Effect of coating with different bentonite suspensions on protopectin content of mango fruit during ambient storage

在未成熟果实中,果胶物质与纤维素结合以原果胶的形式存在。随着果实的成熟,原果胶部分被分解为可溶性果胶,果实组织也就变得松驰,软化,硬度下降。从图4、5分析得出:在贮藏期间,芒果的原果胶含量呈下降趋势,可溶性果胶含量呈上升趋势;c组芒果原果胶含量下降速度和可溶性果胶含量的上升速度明显低于其他组分。结果表明,200℃活化膨润土保鲜液涂膜能更好地减缓果胶的降解速度,主要原因是200℃活化的膨润土成膜性能相对较好,更有效地调节了果实的生理进程,从而更好地保持芒果的硬度,利于芒果的贮藏。

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图 5 各组保鲜液涂膜对芒果可溶性果胶含量的影响

Fig.5 Effect of coating with different bentonite suspensions on soluble protopectin content of mango fruit during ambient storage

2.5 可溶性糖含量

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图 6 各组保鲜液涂膜对芒果可溶性糖含量的影响

Fig.6 Effect of coating with different bentonite suspensions on soluble sugars content of mango fruit during ambient storage

由图6可知,在贮藏期间,对照组和b组芒果糖含量的变化趋势基本一致,都呈先上升后下降的趋势,可能原因是在贮藏前期,由于淀粉或纤维素的水解转换,芒果总糖含量呈上升趋势,在贮藏后期,由于芒果自身的呼吸作用需要以消耗糖来作为呼吸底物,总糖含量又会下降;在贮藏第12天时,对照组和b组芒果糖含量变化出现糖峰值,分别为8.75%和8.49%,之后迅速下降。然而,在贮藏第17天时,a组才出现糖峰值,其值为7.79%;c组芒果总糖含量的上升速度最为缓慢,并无峰值出现。结果表明,200℃活化的膨润土保鲜液涂膜更有效地调节了果实的生理进程,有效阻止了芒果总糖的积累,延缓了芒果的后熟进程。

2.6 呼吸强度

从图7可知,在贮藏期间,4组芒果的呼吸强度总体上呈先上升后下降的趋势;在贮藏第12天时,对照组芒果的呯吸强度达到峰值,为39.05mg CO2/(kgh);经过膨润土保鲜液涂膜处理的芒果,其呼吸强度维持在较低水平;与其他组分芒果相比,c组芒果无明显的呼吸高峰。结果表明,膨润土保鲜液涂膜能够阻碍芒果呼吸,推迟呼吸高峰的出现,且200℃活化膨润土保鲜液涂膜的效果优于其他保鲜处理,更有效地调节果实的呼吸,明显降低了呼吸强度,减缓了后熟进程。

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图 7 各组保鲜液涂膜对芒果呼吸速率的影响

Fig.7 Effect of coating with different bentonite suspensions on respiration rate of mango fruit during ambient storage

2.7 总酸

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图 8 各组保鲜液涂膜对芒果总酸含量的影响

Fig.8 Effect of coating with different bentonite suspensions on total acids content of mango fruit during ambient storage

从图8可看出,在贮藏期间,芒果的总酸含量呈下降趋势;b组与对照组芒果总酸含量下降速度快于c组和a组;在贮藏第17天时,a、b组和对照组芒果总酸含量分别降至0.47%、0.17%和0.13%,而此时c组芒果的总酸含量为0.64%,比a、b组和对照组分别高了36.1%、276.5%和392.3%。结果表明,200℃活化膨润土保鲜液涂膜能有效地阻止芒果总酸的降解,其效果优于其他保鲜处理。

3 结 论

200℃活化的膨润土保鲜液涂膜能够显著抑制芒果果皮转黄和果实腐烂及其呼吸高峰的出现,减少水分散失,减缓芒果果胶的分解速度,保持果实较高的硬度,从而减少贮存及运输过程中的机械损伤。同时200℃活化的膨润土保鲜液涂膜有效阻止了芒果可溶性糖的积累及总酸的降解,延缓了芒果的后熟进程。 然而,400℃活化的膨润土保鲜处理效果较差,几乎等同于空白对照组,可能的原因是焙烧膨润土的温度过高,导致其吸水性和黏性下降,甚至破坏膨润土的结构骨架和卷边构造,造成膨润土的成膜性和分散性下降。而适当的温度(200℃)活化有利于提高膨润土的吸水性和吸附性,并且使成膜性得到进一步提高,所以其保鲜性能得到加强。

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收稿日期:2012-07-20

基金项目:国家自然科学基金地区科学基金项目(50964001)

作者简介:刘琨(1962—),女,教授,博士,研究方向为矿物综合利用。E-mail:kunliuuw@gxu.edu.cn

*通信作者:陈勇(1986—),男,硕士,研究方向为化工分离过程。E-mail:chenyong2009biye@163.com