文章鉴读|海南大学食品科学与工程学院潘永贵教授团队：不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实贮藏品质的影响

食品工业科技编辑部

2024-12-05

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摘要

海南大学食品科学与工程学院的黎星延，黄丽金，刘汉美，陶守奎，姜悦，於智前，陈叶珍，潘永贵等人为研究不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲的保鲜效果，本文以“钦蜜9号”西番莲果实为试材，分别采用30、50、100、150和200 kDa分子量的壳聚糖（1.5%，w/v）进行涂膜，以明确不同分子量壳聚糖涂膜对西番莲果实品质的影响。结果表明，不同分子量壳聚糖涂膜均能延缓西番莲果实的皱缩和果皮转黄，降低果实的失重率和抑制果实腐烂。其中，分子量越大的壳聚糖越有利于减轻西番莲果实成熟衰老、皱缩和腐烂，200 kDa涂膜果实的失重率在贮藏末期较同期30 kDa涂膜果实低近10%，并且150和200 kDa涂膜的果实在贮藏末期均未发生腐烂；较低分子量（30和50 kDa）和较高分子量（150 kDa）的壳聚糖涂膜则更有助于减缓果实贮藏期间失重、可溶性固形物和可溶性糖代谢以及维持果实可滴定酸、类黄酮和总酚含量，而150 kDa的壳聚糖涂膜在保持维生素C含量方面效果最好，在贮藏末期其含量是同期对照组的1.12倍。综上所述，不同分子量壳聚糖涂膜均有助于延缓西番莲果实衰老，减缓果实失水皱缩，保持果实品质，但具体效果在不同分子量间差别较大，综合而言，150 kDa壳聚糖更适合保持西番莲果实品质。

西番莲（Passiflora edulis Sims.）又称百香果，因其汁液中含有香蕉、菠萝、草莓、苹果、柠檬等多种水果的香气得名，同时果实中富含糖类、维生素等物质。目前全球有大约400余个西番莲品种，但仅有50余个品种可以食用，其中紫色西番莲和黄色西番莲广泛作为商业化生产的品种。尽管目前西番莲种植面积在我国不断扩大，但西番莲作为小宗水果，国内外对其采后保鲜研究均严重不足。目前，西番莲最大的采后问题在于极易失水皱缩软化且容易受到病原菌侵染而快速腐烂，常温下2~3 d就会失去商品价值，由此造成西番莲果实采后损失率预估高达50%以上。涂膜处理对于降低果实采后水分损失、减缓果实成熟衰老以及减少病原菌侵染具有重要的意义，而且还可以提高果实商品价值。同样许多研究表明适宜的涂膜处理有助于减少西番莲果实采后水分损失。用巴西棕榈蜡、橡胶乳和2%木薯淀粉溶液对黄果西番莲进行涂膜表明，橡胶乳可以有效地降低西番莲质量损失和皱缩指数，增加西番莲货架寿命3~4 d。而在Da等的研究中表明，8%~21%浓度的巴西棕榈蜡可以有效地减少采后西番莲果实失重，减少萎蔫和腐烂。同时，涂膜剂的浓度也会产生不同的影响。使用1%，2%和3%海藻酸钠对西番莲果实涂膜发现2%海藻酸钠涂膜能够降低果实的失重率和皱缩指数，较好地维持了果实的贮藏品质。

壳聚糖是一种安全且环境友好的水溶性低聚糖，具有良好的成膜性能和抑菌活性，是一种优良的可食用性涂层材料，目前在采后果蔬保鲜中已有广泛应用。壳聚糖在果实表面成膜之后能够在一定程度上抑制表皮上的气孔、皮孔与外界交换气体、物质的能力，从而减少果实的水分流失，降低呼吸强度。壳聚糖的抑菌效果不仅与其浓度有关，同时与脱乙酰度和分子量密切相关。Jongsri等发现与40、270 kDa壳聚糖涂膜相比，360 kDa壳聚糖涂膜可以维持芒果贮藏期间较低的可溶性固形物含量和较高的可滴定酸含量，延缓芒果果实的成熟，从而延长货架期。在南瓜果实上，分子量为391 kDa壳聚糖涂膜的果实腐烂率达到20%，而采用其降解生成的122 kDa壳聚糖涂膜的南瓜果实在贮藏期间没有发生腐烂。类似地，在香蕉果实中，65、265和540 kDa壳聚糖涂膜虽然均能延缓果实失重率和硬度的上升，但540 kDa壳聚糖涂膜的保鲜效果更好。

因此，本研究以“钦蜜9号”西番莲果实为试材，研究不同分子量的壳聚糖涂膜在相同浓度条件下对采后西番莲果实贮藏品质的影响，以期为壳聚糖涂膜在采后西番莲果实贮藏保鲜中的应用提供理论依据。

结果与分析

2.1 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实皱缩指数和失重率影响

如图1所示，随着贮藏时间延长，所有组别的西番莲果实皱缩指数均呈上升趋势。其中，未经壳聚糖涂膜的皱缩指数上升最快，其果实在第3 d就出现明显皱缩，第3 d的皱缩指数已经达到3.7。并且在贮藏前9 d均显著（P<0.05）高于经过壳聚糖涂膜的果实，第9 d时未涂膜组果实皱缩指数达到5，其余涂膜组果实的皱缩指数在4.2左右，涂膜组与未涂膜组间存在显著差异（P<0.05）；经壳聚糖涂膜的果实，前6 d中经30、50和100 kDa涂膜的果实之间皱缩指数没有显著差异（P>0.05），150和200 kDa之间也没有显著差异（P>0.05），但前者的皱缩指数显著（P<0.05）大于后者。而在随后的贮藏期间，经过不同分子量壳聚糖涂膜的果实之间皱缩指数趋于一致。上述结果表明，在一定的贮藏期内，壳聚糖分子量增大，有助于降低西番莲果实失水皱缩，但随着贮藏时间延长，不同分子量壳聚糖之间控制皱缩能力将逐渐减弱。

图 1 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实贮藏期间皱缩指数影响

Figure 1. Effect of chitosan coating with different molecular weights on the shrinkage index in postharvest passion fruit during storage

注：同一贮藏天数不同分子量数据差异显著，P<0.05；图2~图10同。

采后果实因为蒸腾作用和呼吸作用，果实内部的水分经过表皮的皮孔与气孔不断散发到果实外部，造成果实重量减轻。由图2所示，虽然随着贮藏时间延长，各组西番莲果实失重率均增加，但在整个贮藏期间，未经壳聚糖涂膜的果实失重率始终快速上升，并显著地高于经过涂膜的果实（P<0.05）。而对于不同分子量壳聚糖而言，从第6 d开始，不同分子量壳聚糖涂膜的果实间失重率出现显著性（P<0.05）差异。其中在第6 d和第9 d，30和150 kDa涂膜的果实失重率最低，分别比未涂膜组低了3.45%、3.78%（第6 d）和3.46%、3.41%（第9 d），其次是100和200 kDa涂膜的果实。但到贮藏结束时，150和200 kDa壳聚糖涂膜的果实失重率仍然显著（P<0.05）地低于其余果实。类似地，在香蕉果实中，经540 kDa壳聚糖涂膜的果实失重率低于265和65 kDa的果实。同时，统计分析表明，皱缩指数与失重率呈极显著正相关（r=0.910**）。该结果进一步证明了壳聚糖涂膜可以抑制果实水分蒸发，减少果实重量减轻，而且高分子量的壳聚糖涂膜延缓失重率效果更好，并且其减轻西番莲果实皱缩主要与控制失水有关。

图 2 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实贮藏期间失重率影响

Figure 2. Effect of chitosan coating with different molecular weights on the weight loss rate in postharvestpassion fruit during storage

2.2 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实转黄指数影响

随着果实成熟衰老，西番莲果实表皮色泽逐步由绿变黄。由图3可知，所有西番莲果实转黄指数在贮藏期间呈上升趋势。同样，未经壳聚糖涂膜的果实转黄最快，其在第9 d时所有果实已全部转黄。而经不同分子量涂膜的果实则一直推迟到第12 d才全部转黄。而经壳聚糖涂膜果实中，30和50 kDa涂膜的果实转黄指数虽然在前9 d均低于对照果，并且第6 d时前者涂膜的果实转黄指数仍比同期贮藏的对照果低14%左右，但到第9 d时与对照果之间已经无显著性差异（P>0.05）。而分子量较大的涂膜果实，其转黄指数则进一步得到减缓，尤其是200 kDa涂膜的果实在前6 d转黄指数最低，为44%，但与100 kDa的果实间无显著性差异（P>0.05）。到第9 d时，100、150和200 kDa涂膜的果实间已均无显著性差异（P>0.05）三组果实的转黄指数分别为84%、86%和84%。同样，壳聚糖涂膜延缓果实转色已在芒果、番茄、无花果和柚子等果实上得到证实。但本研究进一步表明，不同分子量的壳聚糖其控制果实转黄能力存在差异，即高分子量壳聚糖更有助于减缓果实转黄，从而延缓了西番莲果实成熟衰老。统计分析表明，西番莲果实转黄指数与皱缩指数（r=0.935**）和失重率（r=0.666**）均呈现极显著（P<0.01）正相关，表明壳聚糖涂膜减缓了西番莲果实皱缩和失重与延缓了果实成熟衰老有关。

图 3 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实贮藏期间转黄指数影响

Figure 3. Effect of chitosan coating with different molecular weights on the yellowing index in postharvestpassion fruit during storage

2.3 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实腐烂率影响

如图4所示，未经壳聚糖涂膜的和经30和50 kDa壳聚糖涂膜的西番莲果实从第6 d就开始发生腐烂，但对照组的腐烂率比30和50 kDa涂膜组高了10%；而经100 kDa涂膜的果实推迟到第9 d开始发生腐烂。到贮藏结束时，对照组的果实完全发生腐烂，30和50 kDa涂膜组的腐烂率为50%，100 kDa涂膜组仅发生轻微腐烂（20%）；而150和200 kDa涂膜组直到贮藏末期均未发生腐烂。表明壳聚糖涂膜具有明显地抑制果实腐烂作用，并且随着分子量的提高，其抑制效果也逐步增强。在采后番茄果实中，同样发现壳聚糖浓度相同条件下，高分子量壳聚糖涂膜的番茄果实发病率低于低分子量涂膜的果实。

图 4 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实贮藏期间腐烂率影响

Figure 4. Effect of chitosan coating with different molecular weights on the decay rate in postharvest passionfruit during storage

2.4 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实TSS含量影响

如图2-B所示，方竹鲜笋在贮藏期间腐烂率不断上升。其中WK袋的腐烂最为严重，从10 d开始便与其余三种自发气调袋存在显著性差异（P<0.05）。相对于其他自发气调包装袋，PE20的腐烂率在贮藏期间一直处于最低水平，在50 d时PE20袋的腐烂率为WK的35.56%、PE30的58.92%、PE40的73.67%，显著低于其他三种自发气调包装（P<0.05），表明PE20袋可以更好抑制方竹鲜笋腐烂。

图 5 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实贮藏期间TSS含量影响

Figure 5. Effect of chitosan coating with different molecular weights on the content of TSS in postharvest passionfruit during storage

2.5 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实可滴定酸和可溶性糖含量影响

如图6所示，对照组和低分子量涂膜的果实（30~100 kDa）其可滴定酸含量在前3 d出现快速下降，相比0 d分别下降了19.46%、17.93%、19.61%和18.57%；而150和200 kDa涂膜组则在第3 d至第6 d出现一个较快速下降。但随后所有果实可滴定酸含量下降均趋缓，并且从第6 d到贮藏结束，100和200 kDa涂膜的西番莲果实可滴定酸下降较快，而其余组别均保持了较高的可滴定酸，并且这些组别间在第6 d和第9 d差异不显著（P>0.05）。表明较低分子量和较高分子量的壳聚糖均有助于保持较高的可滴定酸。而在短期贮藏内，高分子量壳聚糖更能保持较高的可滴定酸。类似的结果在无花果、滇刺枣等果实上均有报道。其原因可能是与壳聚糖涂膜降低了果实呼吸速率，从而减少了有机酸消耗。

图 6 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实贮藏期间可滴定酸含量影响

Figure 6. Effect of chitosan coating with different molecular weights on the content of titratable acid in postharvestpassion fruit during storage

西番莲果实中的可溶性糖主要是葡萄糖、果糖和蔗糖。如图7所示，西番莲果实的可溶性糖含量在贮藏期间则呈先升后降趋势。对照组的可溶性糖含量在第3 d达到峰值，30、100和200 kDa涂膜组在第6 d达到峰值，而50和150 kDa涂膜组的可溶性糖含量则推迟到第9 d才达到峰值，各组峰值分别是贮藏初期的1.09（对照组）、1.07（30 kDa）、1.04（50 kDa）、1.08（100 kDa）、1.09（150 kDa）和1.10（200 kDa）倍。可溶性糖前期含量升高与多糖的降解有关，并且与呼吸作用密切相关。该研究结果表明，壳聚糖涂膜可以延缓糖代谢，减缓可溶性糖的消耗，并且同样呈现出较低分子量的（50 kDa）和较高分子量（150 kDa）的壳聚糖延缓性最好。与本研究结果不同，不同分子量涂膜组的壳聚糖在维持南瓜可溶糖含量方面则没有显著性差异。

图 7 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实贮藏期间可溶性糖含量影响

Figure 7. Effect of chitosan coating with different molecular weights on the content of soluble sugar in postharvestpassion fruit during storage

2.6 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实V_C含量影响

V_C含量是衡量果实贮藏品质的指标之一，如图8所示，所有西番莲果实V_C含量在贮藏期间呈下降趋势。对照组、30和50 kDa涂膜组的VC含量在前3 d迅速下降，分别下降到贮藏初期的37.32%、74.90%和80.39%，随后趋于平缓；其余组果实的V_C含量在贮藏期间下降缓慢，并且在整个贮藏过程中保持了较高的V_C含量。尤其是经150 kDa涂膜的西番莲果实除了第3 d略低于100 kDa涂膜的果实外，在其余贮藏期间均处于最高。到第12 d贮藏结束时，对照组的V_C含量仅为贮藏初期的59.12%，而涂膜组的V_C含量仍然显著（P<0.05）高于对照组，经150 kDa涂膜的果实V_C含量是对照组的1.25倍。在‘Anykšta’品种猕猴桃果实中，中分子量壳聚糖涂膜组在贮藏末期维持的V_C含量高于低分子量涂膜组，而在‘VIR2’品种猕猴桃果实中，低分子量壳聚糖涂膜组的果实V_C含量最高。表明在不同的果实中，不同分子量的壳聚糖维持VC含量的效果不同。

图 8 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实贮藏期间VC含量影响

Figure 8. Effect of chitosan coating with different molecular weights on the content of VC in postharvest passionfruit during storage

2.7 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实类黄酮和总酚含量影响

除了V_C含量丰富外，西番莲果实还是类黄酮和酚类的丰富来源。如图9所示，西番莲果实的类黄酮含量在贮藏期间呈先上升后下降的变化趋势。其中，对照组果实类黄酮含量在第6 d达到峰值；而经过涂膜的西番莲果实中，除了150 kDa涂膜的果实直到第9 d才达到峰值外，其余涂膜组果实的类黄酮含量均在第3 d就达到峰值，并且经30 kDa涂膜的果实其类黄酮含量在整个贮藏过程中均最高。而到贮藏后期（第9~12 d），高分子量（150和200 kDa）壳聚糖涂膜的果实则保持了较高的类黄酮含量，第9和第12 d时，150和200 kDa涂膜的果实类黄酮含量分别比同期对照组果实高了13.28%、7.81%和0.61%、2.87%。统计分析表明，该阶段其与30 kDa涂膜的果实间类黄酮含量差异性不显著（P>0.05）。而在整个贮藏过程中，50和100 kDa涂膜的果实类黄酮含量均较低，甚至低于对照果实，50 kDa涂膜的果实类黄酮含量在贮藏末期比同期对照组果实低了5.74%。本研究结果表明，中等分子量的壳聚糖涂膜可能会导致果实类黄酮含量下降加快，而低分子量（30 kDa）和高分子量（150和200 kDa）壳聚糖则更有助于保持西番莲果实中较高的类黄酮含量，在贮藏末期，30、150和200 kDa涂膜的果实类黄酮含量比同期对照组果实分别高了1.23%、0.61%和2.87%。类似地，在芒果果实中也发现，40 kDa涂膜组的类黄酮含量在贮藏末期低于对照组，270和360 kDa涂膜组果实的类黄酮含量均高于对照组。

图 9 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实贮藏期间类黄酮含量影响

Figure 9. Effect of chitosan coating with different molecular weights on the content of flavonoid in postharvest passion fruit

如图 10 所示，与类黄酮含量变化趋势不同，西番莲果实中总酚含量则随着贮藏时间延长而一直处于下降趋势。其中，对照组果实在第3 d就快速下降到贮藏初期的45.57%，其次是50 kDa涂膜组，下降到初期的58.51%，随后是30、100和200 kDa涂膜的果实，三者间差异不显著（P>0.05），约为贮藏初期的68.53%、71.10%和64.69%；而150 kDa涂膜的果实仅下降了7.07%；在随后贮藏阶段，对照组变化趋于平缓，而30和100 kDa涂膜的果实在第6 d进一步快速下降，并与对照组之间差异不显著（P>0.05），而此时150 kDa涂膜的果实总酚含量仍然最高。而第9 d时各组间已无显著性差异（P>0.05）。而到贮藏结束（第12 d）时，50、150和200 kDa壳聚糖涂膜的西番莲果实含量仍然保持了较高的总酚含量。该结果表明，150 kDa壳聚糖最有助于延缓西番莲果实总酚含量下降，其次是50和200 kDa的壳聚糖，而其余分子量的壳聚糖延缓效果不明显。这与Zhang等的研究结果类似，30和120 kDa涂膜组的油桃果实在贮藏末期的总酚含量均高于对照组，其原因可能是壳聚糖涂膜能够提高果实的抗氧化能力，从而能较好地维持果实中总酚含量。

图 10 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实贮藏期间总酚含量影响

Figure 10. Effect of chitosan coating with different molecular weights on the content of total phenol inpostharvest passion fruit

结论

本研究表明，不同分子量的壳聚糖涂膜处理可有效延缓西番莲果实贮藏期间的皱缩和成熟，并显著降低了果实腐烂率。其中对于皱缩指数和腐烂率而言，均随着壳聚糖分子量增大，效果越明显；对于皱缩指数而言，壳聚糖分子量达到150 kDa时，其效果与200 kDa之间已无显著差异。而对于失重率和果实内部品质，较低分子量的（30~50 kDa）和较高分子量（150 kDa）的壳聚糖均更有助于降低果实代谢，从而抑制了果实中可滴定酸和可溶性糖的消耗，维持了较高的可溶性固形物、类黄酮和总酚含量。此外，在整个贮藏期间，150 kDa分子量壳聚糖涂膜的果实中VC含量均最高。综上所述，不同分子量的壳聚糖涂膜均可以通过推迟采后西番莲果实的衰老，维持果实品质。但有关不同分子量的壳聚糖涂膜对果实品质影响存在差异，综合而言，150 kDa壳聚糖更有助于西番莲果实品质保持，但其具体机理需要进一步研究。

引用本文：黎星延，黄丽金，刘汉美，等. 不同分子量壳聚糖涂膜对采后西番莲果实贮藏品质的影响[J]. 食品工业科技，2023，44（22）：319−326. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2023020261.

Citation:LI Xingyan, HUANG Lijin, LIU Hanmei, et al. Effect of Chitosan Coating with Different Molecular Weights on the Storage Quality of Postharvest Passion Fruit (Passiflora edulis Sims)[J]. Science and Technology of Food Industry, 2023, 44(22): 319−326. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2023020261.

基金项目:海南省自然科学基金项目（320RC496）。

通信作者简介

潘永贵，教授，博士研究生导师，食品科学与工程系主任，海南省拔尖人才，海南省食品科学技术学会理事，《食品工业科技》编委。主要研究方向为热带农产品采后生物及技术。先后主持包括国家自然基金项目在内的省级以上科研项目10余项，获海南省科技进步二等奖和海南省教改项目二等奖各1项、海南大学教学成果奖特等奖1项。在国内外学术期刊发表论文160余篇，其中SCI/EI收录60余篇，主编专著教材6部，获发明专利2项。