柚子精油微胶囊的制备及其在鲜切苹果保鲜中的应用

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近年来,鲜切果蔬因营养健康、方便即食,逐渐受到消费者的青睐。但果蔬受到机械切割后,一方面失去了表皮的保护,易被氧化发生褐变;另一方面,果蔬表面积增加,且内部细胞受损而渗透出汁液,易受微生物污染并为其滋生提供有利条件,因而极易腐烂变质。现有研究表明,植物精油因绿色安全且具有较好的抗氧化和抗菌性能,施加于鲜切果蔬后可较好地保持其外观和营养品质,延长货架期。但精油气味浓烈且挥发性强,能极大地影响果蔬感官品质且作用时间短,故应用受限。采用微胶囊技术将精油包封,令其在应用时缓慢释放则可较好地克服以上问题,从而推动其在鲜切果蔬保鲜中的应用。因此,本研究以明胶和阿拉伯胶为壁材,通过复凝聚法将柚子精油微胶囊化,用于鲜切苹果的保鲜,评价其对鲜切苹果贮藏品质的影响,再将其与其他天然抗氧化剂或抗菌剂联用,以进一步延长鲜切苹果的货架期。首先对柚子精油的品质进行表征后,以微胶囊包封率和平均粒径为评价指标,经单因素实验对微胶囊制备工艺中的溶液p H值、芯材添加量和壁材质量分数进行了优化,并对最佳工艺条件下制备的精油微胶囊进行了表征;再采用最佳工艺条件下制备的精油微胶囊溶液浸泡鲜切苹果,考察了不同的浸泡时间对鲜切苹果的褐变、硬度、呼吸强度、营养品质以及菌落总数的影响;最后,将精油微胶囊分别与柠檬酸、乳酸链球菌素(Nisin)联用,浸泡鲜切苹果,考察两种联合保鲜方式对果实品质和酶活性的影响。主要结论如下:柚子精油中的主要成分为D-柠檬烯,它对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基的清除能力随其质量浓度的增加而提高。抑菌圈实验表明,柚子精油对沙门氏菌(Salmonella spp)具有一定的抗菌性,但对枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)的生长无显著抑制效果。单因素实验确定了微胶囊的最佳制备工艺为:溶液p H值为3.9,芯材添加量为0.5%(v/v),壁材质量分数为1%,此时包封率达45.3%,平均粒径为138.2μm。对在此条件下制备的微胶囊进行傅里叶变换红外光谱分析(Fourier transform infrared spectra,FTIR)、热重分析(Thermogravimetric analysis,TGA)、差示扫描量热分析(Differential scanning calorimetry,DSC)等表征,结果表明阿拉伯胶和明胶通过静电作用发生复凝聚行为,包封柚子精油,且包封后精油的热稳定性得到改善。通过扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)可观察到,柚子精油微胶囊冻干前具有规则的球形结构,冻干后也能较好地保持其形貌。将鲜切苹果用最佳工艺下制备的精油微胶囊溶液分别浸泡3 min(EM-1)、5min(EM-2)和7 min(EM-3),并以相同浓度精油溶液浸泡3 min的处理组(E0)和未处理组(CK)为对照,4°C冷藏保存并定期进行品质测定。结果表明,精油溶液对E0组几乎无保鲜作用,且其精油味道较浓,导致其感官评分甚至低于对照组。精油微胶囊处理组则可在贮藏前8天显著抑制鲜切苹果中微生物的生长繁殖(p<0.05),EM-1、EM-2和EM-3组的菌落总数均在第12天才超过最低限值6 log(CFU·g-1),而CK和E0组均在第10天便超标。同时,精油微胶囊处理组中的EM-1组在抑制鲜切苹果的褐变,保持其硬度和维持营养成分含量等方面的效果优于其他组。由此说明,采用精油微胶囊处理可抑制鲜切苹果中的微生物生长,延长其货架期,而精油微胶囊浸泡时间为3 min时,对鲜切苹果外观和营养品质的保持效果最好。将鲜切苹果分别用精油微胶囊溶液(EM-1)、添加柠檬酸的精油微胶囊溶液(EM-C)和添加Nisin的精油微胶囊溶液(EM-N)浸泡3 min,并以超纯水浸泡3 min处理组(BK)和未处理组(CK)为对照,4°C冷藏保存后定期进行品质测定。结果表明,与CK组相比,纯水浸泡的BK组褐变加快,硬度降低,并加速营养物质的流失。但采用精油微胶囊浸泡后,鲜切苹果的感官和营养品质则可以得到显著提高,说明微胶囊中精油的释放可对鲜切苹果起到有效的保护作用。与单一的精油微胶囊处理相比,微胶囊与柠檬酸或Nisin联用可进一步抑制鲜切苹果中微生物的繁殖。同时,与Nisin联用的EM-N组在抑制鲜切苹果褐变和保持苹果中可溶性固形物、可滴定酸、抗坏血酸和总酚含量等方面的效果最为显著,且其在第8天的颜色、外观、质地和整体可接受度的感官评分也高于其他组。这可能与EM-N组在贮藏期间具有较低的POD和PPO酶活性有关。因此,采用精油微胶囊与Nisin联用对鲜切苹果的保鲜效果最佳,且可提高其感官品质,具有较大的应用潜力。
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