壳寡糖、PVP处理对冷藏水蜜桃的保鲜效果比较

陈奕兆1，王亦佳1，刚成诚1，李建龙1,*，何正岳2，潘 斌2，罗 斌2

(1.南京大学生命科学学院，江苏 南京 210093；2.张家港市凤凰镇农业服务中心，江苏 张家港 215600)

摘 要：利用不同质量浓度的壳寡糖(COS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)及筛选的两者最优处理进行组合，研究在冷藏((3±1)℃)条件下对‘新白花’水蜜桃涂膜后的保鲜效果。结果表明：经单因素试验对比，0.1g/100mL PVP、2g/100mL COS单一涂膜处理对抑制果实呼吸强度、相对电导率地上升，减缓硬度、可溶性固形物(TSS)含量下降具较好效果，因而选择这两个剂量进行组合处理。综合实验中，2g/100mL COS涂膜的果实在贮藏结束时TSS含量显著高于对照(P＜0.05)，有效减缓了果实中的糖类物质分解，且该处理对果实中丙二醛(MDA)及多酚氧化酶(PPO)地产生均具有较好地抑制作用；0.1g/100mL PVP处理对果实呼吸强度作用与2g/100mL COS相似，但其他指标均弱于后者；2g/100mL COS＋0.1g/100mL PVP处理使果实呼吸强度显著小于对照组(P＜0.05)，相对电导率、MDA含量上升趋势明显减弱，表明综合涂膜对果实细胞壁、细胞膜的保护效果显著。

关键词：水蜜桃；聚乙烯吡咯烷酮；壳寡糖；涂膜处理

Comparison of Effectiveness between Chitosan Oligosaccharide and PVP in Preserving Juicy Peaches during Refrigerated Storage

CHEN Yi-zhao1，WANG Yi-jia1，GANG Cheng-cheng1，LI Jian-long1,*，HE Zheng-yue2，PAN Bin2，LUO Bin2

(1. College of Life Science, Nanjing University, Nanjing 210093, China；

2. Agriculture Service Center of Fenghuang Town, Zhangjiagang City, Zhangjiagang 215600, China)

Abstract：The effects of coating with chitosan oligosaccharide (COS) and polyvinylpyrrolidone (PVP) coating as well as combination on the quality of “Xinbaihua” peach (Prunus persica) stored at (3 ± 1) ℃ were explored. When used separately, 0.1 g/100 mL PVP and 2 g/100 mL COS were very useful to inhibit the increases in respiration intensity and relative conductivity and retard the decreases in firmness and total soluble solid (TSS) content. Furthermore we evaluated the effectiveness of the combined use of 0.1 g/100 mL PVP and 2 g/100 mL COS to preserve refrigerated peaches. Coating with 2 g/100 mL COS led to a significantly higher TSS level after 25 days of storage than the control (P ＜ 0.05), effectively postponed the decomposition of sugars, and potently inhibited the generation of MDA and PPO, and 0.1 g/100 mL PVP had a similar effect on fruit respiration but exhibited weaker effects on other indicators in comparison to 2 g/100 mL COS. Treatment with 2 g/100 mL COS and 0.1 g/100 mL PVP exerted a more significant inhibitory effect on fruit respiration (P ＜ 0.05) than the control and markedly slowed down the upward trend of relative conductivity and MDA content, demonstrating the protective effect of this combined treatment on the cell wall and membrane of peach fruits.

Key words：juicy peach；PVP；COS；coating

中图分类号：TS255.3 文献标志码：A 文章编号：1002-6630(2013)18-0332-06

doi:10.7506/spkx1002-6630-201318068

水蜜桃(Prunus persica)肉质鲜美、营养丰富，深受广大人民群众的欢迎，但是，由于水蜜桃皮薄多汁，属于呼吸跃变型水果，加上收获季节正逢高温天气，故极易导致软化腐烂变质等问题，很难进行保鲜和贮藏[1]。

壳寡糖(oligosaccharide，COS)，也叫壳聚寡糖，几丁寡糖，是壳聚糖(chitosan，CTS)通过降解所得产品，其相对分子质量通常在几百至几千之间，虽然成膜性能有所下降，但是不在酸性环境下能够直接溶于水，为实际的应用带来了便利，同时，降解之后，COS的分子活性更高，因而应用性能更佳[2-6]，Kerch等[7]认为COS对低温贮藏状态下的樱桃和草莓均具有保鲜效果，处理对果实硬度及VC和多元酚含量的具有保持作用；邓丽莉等[8]利用1.5%壳寡糖处理柑橘果实，发现该处理可以有效降低柑橘果实贮藏过程中的质量损失率，保持较高的固酸比，并有效降低发病率；聂青玉等[9]对不同添加量(1%、2%、3%)的壳寡糖对红橘的保鲜效果进行了比较发现，1%壳寡糖处理的果实质量损失率比对照减少52.2%，贮藏至35d，该处理果实的丙二醛含量、相对电导率分别比对照组下降27.74%、22.4%，体现出对细胞膜良好的保护性能，但以上研究均针对的是非呼吸跃变型果实，而有关利用COS保鲜水蜜桃的相关研究还未见报道。聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone，PVP)，是一种高分子表面活性剂，具有极低的毒性、良好的成膜能力及高分子表面活性等特点[10]，已在食品工业当中有较多的应用，如作为饮料的澄清剂和稳定剂[11]、食品包衣材料[12]等。

本研究利用COS、PVP对采后水蜜桃进行涂膜处理，测定相应的生理生化指标，并探索这两种涂膜材料复合后对水蜜桃保鲜的效果，以期为研发水蜜桃保鲜新技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

晚熟‘新白花’水蜜桃，采自张家港凤凰镇，选取7～8成熟新鲜桃果，大小均匀，无病虫害和机械损伤。

壳寡糖(分子质量Mw为3000D，脱乙酰度为85.32%，食品级) 济南海得贝海洋生物工程有限公司；聚乙烯吡咯烷酮(食品级) 晚晴化玻试剂公司。

1.2 仪器与设备

GY-3型硬度计 浙江托普仪器有限公司；WYT-4手持糖度计 泉州万达实验仪器设备厂；DDS-11A型电导率仪 上海康仪仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 实验设计

实验分为两个部分，第1部分实验比较不同剂量(0.05、0.1、0.2、0.3g/100mL)PVP的保鲜效果，以挑选较适宜的PVP处理剂量，测定时间为15d，每隔3d测定1次；第2部分实验比较COS(1、2g/100mL)及COS与PVP组合的保鲜效果，测定时间为25d，每隔5d测定1次。实验采用随机分组设计，选取无机械伤，无病虫害发育正常且大小、果质量均匀的果实。每个处理设50个果实，并设3个重复。

1.3.2 涂膜材料的配制

配制0.05、0.1、0.2、0.3g/100mL的PVP溶液：分别称取0.5、1、2、3g的PVP粉末完全溶于1L蒸馏水中，记为PVP0.05、PVP0.1、PVP0.2、PVP0.3；配制1、2g/100mL COS溶液：分别称取10、20g的COS粉末完全溶于1L蒸馏水中，记为COS1、COS2。

1.3.3 处理方法

桃果实运回实验室，分别用已配好的涂膜溶液浸泡7min后，在20℃的通风橱内晾干，用聚乙烯保鲜袋对每个桃子进行套袋，(3±1)℃条件下贮藏。对照(CK)组为相同温度条件下清水浸泡7min的套袋处理。

1.3.4 指标测定

呼吸强度：采用静置法[13]；硬度：利用GY-3型硬度计对果实进行测定。在每个果实中间最大横径处，去皮，取3个点测定硬度，取平均值；可溶性固形物(total soluble solids，TSS)：利用手持糖度计进行测定；相对电导率：采用DDS-11A型电导率仪测定，相对电导率/%= (初始电导率－纯水电导率)/(煮沸后的电导率－纯水电导率)×100；丙二醛(methane dicarboxylic aldehyde，MDA)含量：用三氯乙酸提取后，采用硫代巴比妥酸煮沸法测定[14]；多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)：采用邻苯二酚法测定[15]。

1.4 数据处理

数据用Excel和SPSS软件进行统计处理，采用ANOVA进行邓肯氏多重差异分析。

2 结果与分析

2.1 不同添加量PVP涂膜保鲜效果比较

图 1 PVP涂膜对冷藏水蜜桃生理指标的影响

Fig.1 Effect of PVP coating on physiological indexes of “Xinbaihua” peaches during cold storage

由图1a可知，比较各组果实的呼吸强度发现，在贮藏前期，除PVP0.2、PVP0.3两组在3d时略有上升外，剩余各组均表现出下降的趋势，而贮藏至9d时，CK组出现明显的呼吸高峰，达71.9mg CO2/(kg•h)，明显高于其他处理组，另外，除PVP0.05在12d时出现呼吸高峰外，其他PVP处理后的水蜜桃均在15d时出现峰值，表明涂膜处理推迟了水蜜桃的呼吸高峰，其中PVP0.1在15d时的呼吸强度为57.7mg CO2/(kg•h)，为各处理组中最佳。

由图1b可知，果实硬度随贮藏时间的延长而降低，其中，CK组硬度下降幅度最大，在实验结束时，CK组桃果实的硬度为1.18kg/cm2；除PVP0.05外，其余处理组最终的硬度相差不大，且均与CK组差异显著(P＜0.05)。PVP处理后(除PVP0.05外)，可溶性固形物(TSS)含量均呈现缓慢上升的趋势，CK组在贮藏9d时达10.7%后出现下降。另外，CK组的相对电导率持续上升，且一直高于处理组，在15d时达到42.46%，显著高于PVP0.1、PVP0.2、PVP0.3(P＜0.05)，表明CK组膜透性变化较大，而利用PVP处理后该参数均表现出较为缓慢地上升趋势，通过PVP 0.1处理的果实在15d时为31.52%，为各处理组中的最小值。

通过比较以上各生理参数，发现PVP0.1在各个方面均表现出较好的保鲜能力，且通过感官观察，果实外表保存完好，没有出现软化、腐烂、变质现象，因而在综合实验中，选择PVP0.1与COS进行组合涂膜。

2.2 不同添加量COS涂膜保鲜效果比较

利用COS涂膜后，对果实的各个生理指标均有良性影响见图2。通过比较发现，两种添加量的COS涂膜对水蜜桃果实呼吸强度的调控作用相当，贮藏至25d时，COS1、COS2的呼吸强度分别为33.7、36.17mg CO2/(kg•h)，均小于CK，处理组之间没有显著性差异(P＞0.05)；用COS2处理后能够更好地维持果实的硬度，在整个过程中均明显高于CK组(P＜0.05)，这可能是由于COS能够连接细胞壁和细胞膜，并改变细胞的渗透性。而质量浓度较高的COS效果更加明显；贮藏25d后，COS2处理组TSS含量维持在10.2%，高出COS1处理组1%左右，并显著高于CK组(P＜0.05)，表明该处理能够较好地维持果实中的糖分；另外，COS2处理后，果实的相对电导率在整个贮藏过程中均小于其他组别，因而认为该剂量效果较好，并选择该质量浓度进行综合实验。

图 2 COS涂膜对冷藏水蜜桃生理指标的影响

Fig.2 Effects of COS coating on physiological indexes of “Xinbaihua” peaches during cold storage

2.3 涂膜处理对水蜜桃果实保鲜效果的综合比较

2.3.1 呼吸强度

由图3可知，未经涂膜的水蜜桃果实分别在10d和20d时达到呼吸高峰，而经过处理的果实呼吸强度则明显受到抑制，各处理组呈现出先下降后缓慢上升的趋势，且自贮藏10d起，其呼吸强度均小于CK组，其中，PVP0.1与COS2涂膜整体趋势相似，在整个贮藏过程中没有明显差异(P＞0.05)，而综合涂膜组COS2＋PVP0.1的效果较佳，该组果实在10d时呼吸强度达到最小值为12.11mg CO2/(kg•h)，并在接下来的15d均显著小于CK组(P＜0.05)。

图 3 水蜜桃贮藏过程中呼吸强度的变化

Fig.3 Change in respiratory rate of “Xinbaihua” peaches during cold storage

2.3.2 硬度

图 4 水蜜桃贮藏过程中硬度的变化

Fig.4 Change in firmness of “Xinbaihua” peaches during cold storage

由图4可知，水蜜桃硬度在贮藏5d后呈现出较为明显的梯度性，从高到低依次为COS2＋PVP0.1、COS2/PVP0.1、CK，CK组在0～5d期间硬度下降迅速至原始硬度的47%，已显著小于各处理组(P＜0.05)，在整个过程中，效果最好的综合涂膜处理组贮藏25d后维持在3kg/cm2以上，为初始值的75.9%，表明该处理能够有效地保持水蜜桃果实的硬度。

2.3.3 可溶性固形物(TSS)含量

图 5 水蜜桃贮藏过程中可溶性固形物含量的变化

Fig.5 Change in TSS of “Xinbaihua” peaches during cold storage

TSS是果实中的糖分、酸、维生素等能够溶解于水的化合物的总称，在水蜜桃中，TSS的主要成分是可溶性糖。如图5所示，CK组果实TSS含量变化较为明显，该组果实在贮藏5d时TSS含量达到高峰值10.43%，随后即开始下降，至25d时为7.5%，为各组中最小，而各处理组均在10d左右达到峰值，这在一定程度上说明了涂膜处理对延缓果实中的营养物质降解有一定的作用。另外，在贮藏10d以后，几乎所有的处理组的TSS含量均高于CK组，其中，COS2在贮藏10d后TSS含量均显著高于CK组(P＜0.05)，处理25d后TSS含量为10.2%，能够较好地保持果实的营养物质含量。

2.3.4 相对电导率和MDA

相对电导率和MDA分别是表征细胞膜完整程度和膜脂过氧化程度的重要指标，通过测定这两个指标，能够较好地反映涂膜处理对于果实细胞膜的保护能力。

图 6 水蜜桃贮藏过程中相对电导率的变化

Fig.6 Change in relative conductivity of “Xinbaihua” peaches during cold storage

由图6可知，CK组的相对电导率上升最快，在15d时达到32.8%，明显高于处理组(P＜0.05)，这可能是由于细胞膜透性受到低温地诱导而迅速升高，经过处理后的果实均保持缓慢上升的趋势，因而减弱了低温处理对果实细胞膜透性的影响，其中，综合处理组COS2＋PVP0.1上升最为缓慢，贮藏25d后仅相对初始值上升41.07%，其次为COS2，上升58.3%。

MDA是细胞膜脂过氧化的重要产物，即活性氧与生物膜的上的不饱和脂肪酸的侧链及核酸等大分子物质起脂质过氧化反应所形成[16]，因而是指示果实衰老的重要指标之一。MDA的趋势与相对电导率类似，各组在贮藏过程中呈现持续上升(图7)，贮藏前期各组没有明显的区别，而贮藏至15d时，CK组出现了明显的升高，达1.24nmol/g，显著高于各处理组(P＜0.05)。比较各处理组之间的差异可见，COS2在整个过程中的MDA值均保持着相对较低的水平，贮藏25d后的MDA值仅为1.06nmol/g，是各组中效果最好的，其次为COS2＋PVP0.1，贮藏结束时为1.14nmol/g。

图 7 水蜜桃贮藏过程中MDA含量的变化

Fig.7 Change in MDA content of “Xinbaihua” peaches during cold storage

2.3.5 PPO

PPO促进了果实的褐腐和软化，Luza等[17]认为PPO是导致果实酶促褐变的重要因素，由于细胞膜透性随贮藏时间的延长而增加，原来存在于液泡中的酚类物质与PPO接触，从而转化为醌类物质，进而形成黑褐色沉淀。如图8所示，贮藏期间PPO的活性均呈现先上升后下降的趋势，COS2与COS2＋PVP0.1组在整个贮藏过程中，曲线均在CK组下方，贮藏15d时，CK组与PVP0.1出现峰值为1.19U/g，而这两个处理组的数值分别为0.41U/g与0.63U/g，因而组合涂膜处理有效地抑制了PPO的大量产生，具有较好的抑制褐变作用，该结果与黄艳等[18]在柑橘果实中的研究结果相似，其原因可能是由于COS处理诱导SOD、CAT等保护酶的产生[19]，减少了果实中活性氧的含量，从而降低了酚类物质转化的可能性。

图 8 水蜜桃贮藏过程中PPO的变化

Fig.8 Change in PPO activity of “Xinbaihua” peaches during cold storage

3 讨 论

本实验中，COS单一处理后，果实呼吸强度下降，硬度和TSS含量得到保持，并减缓了相对电导率的上升，因而能够延缓果实的采后代谢和衰老，这可能是由于COS能够与果实细胞结合[20]，并激发果实防御反应，如增强各种防御酶活性、提升自由基清除能力等[21-22]。但考虑到COS不具备成膜性和延展性，对果实的包裹能力不强，因而添加成膜能力较强的PVP以提升保鲜性能。综合实验发现，将COS与PVP各自的较适剂量进行组合，使果实的呼吸强度得到了进一步的抑制，且对果实硬度、细胞膜透性的保持均优于单一处理，表明综合两种涂膜材料对果实的细胞膜和细胞壁的保护效果显著，这得益于添加PVP后减少了外界与果实表面的气体交换，达到微气调的效果[23]。然而，综合处理对MDA及PPO的调节作用反而不如COS2单一处理，这可能是两种材料混合后，导致COS与细胞膜的结合作用减弱，反而削弱了COS对酶的调节作用，但其作用机理还有待进一步的研究证实。

另外，通过1、2g/100mL COS(Mw 3000D)处理后，2g/100mL COS对各项生理指标的调节效果均优于1g/100mL COS。而聂青玉等[9]利用不同剂量的COS对红橘果实进行涂膜保鲜却发现，1g/100mL COS的保鲜效果要好于较高质量浓度(2、3g/100mL)，与本实验的结果有所出入，一方面是由于红橘为非呼吸跃变型果实，在采后呼吸、乙烯产生途径及各种酶活性的变化上均与水蜜桃有较大的差别，另一方面，与所用的COS本身的制作工艺及性质(Mw、脱乙酰度等)也有关系。

参考文献：

[1] 倪晔, 丁卓平, 刘振华. 不同保鲜剂处理对水蜜桃贮藏效果的研究[J]. 食品研究与开发, 2010, 31(1): 162-165.

[2] KONG M, CHEN X G, LIU C S, et al, Preparation and antibacterial activity of chitosan microspheres in a solid dispersing system[J]. Frontiers of Materials Science in China, 2008, 2(2): 214-220.

[3] WANG X H, DU Y M, LIU H. Preparation, characterization and antimicrobial activity of chitosan-Zn complex[J]. Carbohydrate Polymers, 2004, 56(1): 21-26.

[4] TAKAHASHIA T, IMAIA M, SUZUKIA I, et al. Growth inhibitory effect on bacteria of chitosan membranes regulated by the deacetylation degree[J]. Biochemical Engineering Journal, 2008, 40(3): 485-491.

[5] CHEN K S, KU Y A, LEE C H, et al. Immobilization of chitosan gel with cross-linking reagent on PNIPAAm gel/PP non-woven composite surface[J]. Material Sciences & Engineering-C, 2005, 25(4): 472-478.

[6] CHEN S P, WU G Z, ZENG H Y. Preparation of high antimicrobial activity thioureachitosan-Ag+complex[J]. Carbohydrate Polymer, 2005, 60(1): 33-38.

[7] KERCH G, SABOVICS M, KRUMA Z, et al. Effect of chitosan and chitooligosaccharide on vitamin C and polyphenols contents in cherries and strawberries during refrigerated storage[J]. European Food Research and Technology, 2011, 233(2): 351-358.

[8] 邓丽莉, 黄艳, 周玉翔, 等. 壳寡糖处理对柑桔果实贮藏品质的影响[J]. 食品工业科技, 2009, 30(7): 287-290.

[9] 聂青玉, 侯大军. 壳寡糖处理对红橘果实贮藏品质和生理的影响[J]. 西南大学学报: 自然科学版, 2010, 32(10): 37-41.

[10] 康若祎, 郁志芳, 陆兆新, 等. PVP对白花水蜜桃品质及贮藏效果的影响[J]. 南京农业大学学报, 2005, 28(3): 92-96.

[11] 钱俊青. 聚乙烯聚毗咯烷酮提高发酵酒稳定性机理的研究[J]. 食品科学, 1996, 17(6): 7-12.

[12] 吴超, 催英德, 易国斌, 等. PVP在医药医疗卫生及食品饮料中应用[J]. 广州化工, 2000, 28(4): 101-102.

[13] 陈杭君, 毛金林, 宋丽丽, 等. 温度对南方水蜜桃贮藏生理及货架期品质的影响[J]. 中国农业科学, 2007, 40(7): 1567-1572.

[14] 吴彩娥, 王文生, 寇晓红. 果实成熟衰老与保护酶系统的关系[J]. 保鲜与加工, 2000(1): 5-8.

[15] 刘文山, 肖凯军, 郭祀远. 苹果多酚氧化酶的提取及其抑制作用的研究[J]. 现代食品科技, 2006, 22(4): 82-84.

[16] CUVI M J A, VICENTE A R, CONCELLON A, et al. Changes in red pepper antioxidants as affected by UV-C treatments and storage at chilling temperatures[J]. LWT-Food Science and Technology, 2011, 44(7): 1666-1671.

[17] LUZA J G, van GORSEL R, POLITO V S, et al. Chilling injury in peaches: a cytochemical and ultrastructural cell wall study[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science, 1992, 117(1): 114-118.

[18] 黄艳, 明建, 邓雨艳, 等. 壳寡糖诱导柑橘果实抗病作用中的活性氧变化[J]. 食品科学, 2009, 30(22): 344-349.

[19] XU X B, TIAN S P. Salicylic acid alleviated pathogen-induced oxidative stress in harvested sweet cherry fruit[J]. Postharvest Biology and Technology, 2008, 49(3): 379-385.

[20] 赵小明, 于炜婷, 白雪芳, 等. 壳寡糖与草莓细胞结合过程的研究[J]. 园艺学报, 2005, 32(1): 20-24.

[21] 尹学琼, 林强, 张岐, 等. 低聚壳聚糖及其金属配合物的抗O2－•活性研究[J]. 应用化学, 2004, 19(4): 325-328.

[22] SUN T, ZHOU D X, XIE J L, et al. Preparation of chitosan oligomers and their antioxidant activity[J]. European Food Research Technology, 2007, 225(3/4): 451-456.

[23] 康若祎, 郁志芳, 陆兆新, 等. PVP对“霞晖5号”水蜜桃品质及保鲜效果的研究[J]. 食品工业科技, 2005, 26(5): 151-156.