涂膜處理對板栗仁保鮮影響的研究

李亞新，張子德，王 磊，李夫慶

（河北農(nóng)業(yè)大學食品科技學院，河北保定071001）

涂膜處理對板栗仁保鮮影響的研究

李亞新，張子德*，王 磊，李夫慶

（河北農(nóng)業(yè)大學食品科技學院，河北保定071001）

以熟制板栗仁為原材料，采用殼聚糖復合涂膜方法對板栗仁進行研究。結(jié)果表明：板栗仁進行涂膜后與未涂膜相比其褐變程度、失重率、老化程度都得到了顯著的改善。通過正交實驗確定板栗仁涂膜液最佳配方為：殼聚糖1.5%，乙酸1.0%，明膠0.3%，甘油0.4%，單甘酯0.06%。

殼聚糖，涂膜，褐變，老化，失重率

Abstract：The coating technology on cooked chestnut kernel was studied by using chitosan coating treatments.The result showed that compared with the chestnut kernel without the coating，the degree of browning，ageing and weight loss rate of chestnut kernel with the coating had a remarkable improvement.According to orthogonal design，the best formula was chitosan concentration of 1.5%，acetic acid concentration of 1.0%，the gelatin concentration of 0.3%，glycerine concentration of 0.4%，the single glyceride concentration of 0.06%.

Key words：chitosan；coating；browning；ageing；weight loss rate

在我國民間，板栗具有“木本糧食”、“鐵桿莊稼”之稱，其味道鮮美，粉質(zhì)細膩，且營養(yǎng)豐富，栗果中含蛋白質(zhì)5.11%，脂肪2.10%～7.14%，糖10%～20%，淀粉40%～60%，此外還含有多種維生素（A、B1、B2、C等）和礦物質(zhì)（鈣、磷、鉀等）。關(guān)于板栗的藥用價值，中醫(yī)認為栗果有養(yǎng)胃健脾、補腎強筋、活血、止血之功能，并有益于高血壓、冠心病的防治。在臨床上，板栗還可用于治療反胃、腰腿軟弱、吐血、便血、金瘡等癥［1-3］。殼聚糖是甲殼素的脫乙酰產(chǎn)物，屬氨基多糖，有良好的成膜性、機械性能、氣體選擇滲透性、阻濕性、潤濕性能、可食用性、安全性和廣譜抗菌性，不溶于水，溶于稀酸。近20年來，隨著殼聚糖多種生物活性的發(fā)現(xiàn)，全世界對該類產(chǎn)品的研究十分活躍，其應用領(lǐng)域也不斷拓寬。從最初生產(chǎn)殼聚糖作為一般化工醫(yī)藥原材料，到目前研究開發(fā)高生物活性的低聚糖產(chǎn)品，現(xiàn)在已在醫(yī)學、藥物學、生物工程、食品、保健品、化妝品和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域中得到了廣泛的應用［4-6］。褐變和老化是板栗加工中最突出的問題，但長期以來并沒有得到有效的改善［7］。殼聚糖涂膜果蔬這幾年已得到廣泛的研究，但專門關(guān)于殼聚糖涂膜板栗仁以抑制其褐變和老化的研究卻沒有相關(guān)的報道，本實驗以殼聚糖為主要原料，對板栗仁進行涂膜處理，并研究其對板栗仁褐變、失重率及老化的影響，以期為板栗加工生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

板栗 產(chǎn)于遼寧，購買于保定三豐路果蔬批發(fā)市場；殼聚糖 食用級；酒石酸、乙酸、抗壞血酸、檸檬酸、甘油 均為分析純；單甘酯 食用添加劑；明膠 化學純。

DC-P3型自動測色色差計 北京市興光測色儀器公司；BSZ14D型電子天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；TGL16M型臺式高速冷凍離心機 長沙英泰儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 酸種類及濃度的選擇 殼聚糖不能直接溶于水，但能溶于酸性水溶液，所以本實驗選擇了4種常見的酸：乙酸、酒石酸、檸檬酸、抗壞血酸作為實驗研究對象。

將1.5%的殼聚糖分別加入到0.5%、1.0%、1.5%的乙酸、酒石酸、檸檬酸、抗壞血酸溶液中，并在40～60℃條件下加熱，混合均勻后將熟制好的板栗仁放入涂膜液中10min，取出后置于室溫保存24h，以酸對殼聚糖的溶解性以及板栗仁的失重率、△E值為指標確定酸的種類及濃度，以上各處理重復兩次。

1.2.2 殼聚糖濃度的選擇 分別取一定量的殼聚糖加入到一定濃度的酸溶液中，在40～60℃條件下加熱，混合均勻配制成1.0%、1.5%、2.0%的殼聚糖溶液，并將熟制好的板栗仁放入涂膜液中10min，取出后置于室溫保存24h，以板栗仁的失重率和△E值為指標確定殼聚糖的濃度，以上各處理重復兩次。

1.2.3 涂膜助劑濃度的選擇 在殼聚糖濃度以及酸種類、濃度確定的基礎(chǔ)上選擇涂膜助劑。將0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的明膠、甘油和 0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%的單甘酯分別放入一定濃度的殼聚糖溶液中并在40～60℃條件下加熱，混合均勻后將熟制好的板栗仁放入涂膜液中10min，取出后置于室溫保存24h，以板栗仁的失重率和△E值為指標確定明膠、甘油、單甘酯的濃度，以上各處理重復兩次。

1.2.4 涂膜助劑最佳配比的確定 為了進一步調(diào)研涂膜液的涂膜效果，在涂膜助劑單因素實驗的基礎(chǔ)上，將上述單因素實驗中成膜助劑最佳濃度及其上下兩個毗鄰濃度作為實驗因素水平，進行L9（34）正交實驗，研究涂膜效果。實驗因素與水平見表1。

表1 因素水平表

1.2.5 涂膜處理對板栗仁老化的影響 將熟制好的板栗仁放入以確定好配方的涂膜液中10min，取出后置于4℃條件下保存 0、2、4、6、8、10h 后測定老化程度，并以空白作對照，以上各處理重復兩次。

1.3 測定指標及方法

失重率（%）=（涂膜前板栗仁的質(zhì)量-涂膜后板栗仁的質(zhì)量）/涂膜前板栗仁的質(zhì)量×100%

板栗仁褐變程度測定：栗仁顏色的變化程度采用色差計測定，取涂膜后室溫放置24h的板栗仁樣品，用研缽攪碎，取3g板栗仁放入離心管中，并加入30mL水，在4000r/min的離心機中離心10min后，取其上清液放在專用比色皿內(nèi)待用。以總色度△E的大小表示褐變程度。△E越大，表示褐變程度越輕。

板栗仁老化程度的測定：參照碘吸光度法［8］，略有改動。分別取30g涂膜后在4℃下放置0、2、4、6、8、10h的板栗仁，放入加300mL蒸餾水的打漿機中一起打漿5min。打漿后取25mL液體倒入離心管中，將離心管置于35℃的水浴鍋中水浴提取10min后取出，置于5000r/min的離心機中離心10min。將離心后的上清液過濾，用2mL移液管移取上清液2L于50mL容量瓶中，加1mL碘液和25mL蒸餾水后，在35℃的水浴鍋中水浴進行顯色反應15min，定容至50mL后進行測量。用分光光度計測定吸光度（波長600nm）。同時做空白實驗，50mL容量瓶中加入1mL碘試劑和27mL蒸餾水在35℃中顯色后定容。以吸光度值為縱坐標，儲存時間為橫坐標，繪制相應的曲線，重復兩次實驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 酸的種類及濃度的確定

殼聚糖不能直接溶于水，但能溶于酸性水溶液，因此，配制保鮮液必須用酸作助劑，酸的選擇原則是能使殼聚糖快速溶解完全且酸要對果蔬無毒可食。本實驗選擇了乙酸、酒石酸、檸檬酸和抗壞血酸作為研究對象，研究結(jié)果表明0.5%、1.0%、1.5%的檸檬酸和抗壞血酸的溶液在40～60℃條件下加熱不能將1.5%的殼聚糖徹底溶解，但乙酸、酒石酸能將殼聚糖徹底溶解。而且從圖1可以看出，乙酸在防止板栗仁的褐變和板栗仁失水方面均優(yōu)于酒石酸，所以本實驗選擇1.0%的乙酸。

圖1 不同濃度酸溶液對板栗仁失重率、褐變度的影響

2.2 殼聚糖濃度的確定

殼聚糖是甲殼素的脫乙酰產(chǎn)物，屬氨基多糖，有良好的成膜性和廣譜抗菌性，不溶于水，溶于稀酸。殼聚糖涂膜后能限制果蔬與大氣交換，使果蔬內(nèi)部形成一個低O2，高CO2的微環(huán)境。該膜具有較強的持水能力，適合做食品涂膜，而板栗仁的失重率、褐變程度是反映板栗仁品質(zhì)好壞的重要指標。

從圖2可以看出，板栗仁的失重率隨著殼聚糖濃度的增加而減少，而板栗仁的△E值在殼聚糖濃度為1.5%時最大（褐變度最低）。因為殼聚糖濃度太低時隔氧能力、隔水能力差，濃度太高時涂膜則不均影響外觀，所以本實驗選擇殼聚糖的濃度為1.5%。

圖2 不同濃度的殼聚糖溶液對板栗仁失重率、褐變度的影響

2.3 涂膜助劑濃度的選擇

適當?shù)奶砑觿┠芴岣吣さ耐该鞫群湍z強度以及提高膜的持水能力，明膠的加入會提高殼聚糖的凝膠強度，甘油具有提高透明度的能力，改善保鮮液的涂布效果，單甘酯可以做乳化劑，有利于板栗仁表面成膜及減少失水的作用。從圖3可以看出，濃度為0.4%的甘油在防止板栗仁的褐變和失水方面均優(yōu)于其他濃度的甘油，所以本實驗選甘油的濃度為0.4%。

從圖3還可以看出，明膠濃度在0.1%時板栗仁的失重率最小，但△E值最?。ê肿兂潭茸畲螅?；當明膠濃度為0.5%時，板栗仁的失重率最大，△E值較小（褐變程度較大）；當明膠濃度為0.2%、0.3%、0.4%時，板栗仁的失重率基本相同；當明膠濃度為0.3%時，△E值最大（褐變程度?。?。所以經(jīng)過綜合考慮，本實驗選明膠的濃度為0.3%。

從圖4可以看出，當單甘酯濃度為0.02%時，板栗仁的失重率最大，但此時△E值最大（褐變程度最?。?；當單甘酯濃度為0.10%時，板栗仁的失重率最小，但△E值最?。ê肿兂潭茸畲螅?；當單甘酯濃度為0.04%、0.06%、0.08%時，板栗仁的失重率逐漸減小，但各值之間相差很小。從節(jié)約成本的角度來說，濃度低為好。所以經(jīng)過綜合考慮，本實驗選單甘酯濃度為0.04%。

表2 L9（34）正交實驗結(jié)果

表3 方差分析結(jié)果

圖3 不同濃度的涂膜助劑對板栗仁失重率、褐變度的影響

圖4 不同濃度單甘酯對板栗仁失重率、褐變度的影響

2.4 涂膜助劑正交實驗結(jié)果

通過比較表2中各指標的極差（R值）可以得出，以△E值為主要指標，極差值為RA＞RC＞RB，則說明影響板栗仁的褐變度的因素主次順序為明膠為主要因素，其次是單甘酯，甘油為次要因素。

由表2直觀分析可得，處理6的△E值最大（板栗仁褐變度最?。?，而處理5板栗仁的失重率最小，因此要選擇最佳的處理必須對顯著因素進行多重比較。

由表3方差分析可得，A因素明膠對△E值（板栗仁褐變）及失重率的影響為極顯著；C因素單甘酯對△E值（板栗仁褐變）的影響極顯著；B因素甘油對△E值（板栗仁褐變）及失水率的影響不顯著。

處理5、6的不同在于B因素和C因素的水平選擇，由方差分析可得，C因素單甘酯對△E值（板栗仁褐變）的影響極顯著則要先考慮，因此對C因素單甘酯進行多重比較，對△E值（褐變度）來說C因素的C3水平的平均數(shù)顯著高于C2水平，而C2水平的平均數(shù)顯著高于C1，因此應選擇C3，由于B因素水平間差異不顯著，故可選任一水平，所以選對應△E值最大（褐變度最小）、失重率最小的B2水平。綜上所述，本實驗得到的涂膜助劑的適宜組合為處理5，工藝條件為A2B2C3，即明膠0.3%，甘油0.4%，單甘酯0.06%。

2.5 涂膜處理對板栗仁老化的影響

板栗制品普遍存在淀粉老化現(xiàn)象，導致板栗的口感變硬，不易被人體消化。本實驗采用碘吸光度法測板栗仁老化的程度。碘吸光度法測得可溶性直鏈淀粉和碘絡(luò)合的吸光度越小，則說明淀粉老化回生現(xiàn)象越嚴重。本實驗對板栗仁進行涂膜研究它對老化的影響，由圖5可以看出，板栗上清液與碘試劑絡(luò)合吸光度在0～10h的變化趨勢，熟制板栗仁的老化程度隨著貯藏時間的延長而逐漸增大，貯藏前2h板栗仁的老化情況變化比較大，隨著貯藏間的延長老化程度趨于緩慢，從圖5中還可以看出，熟制板栗仁經(jīng)過涂膜處理后與對照組相比達到顯著的水平（P＜0.05）。

圖5 涂膜處理對板栗仁老化的影響

3 討論

本文主要研究了涂膜處理對板栗仁褐變程度、失重率和老化程度的影響，結(jié)果表明，板栗仁的褐變程度、失重率和老化程度均得到了顯著的改善。原因在于：a.對于板栗仁褐變程度、失重率而言，因為殼聚糖涂膜液處理可在板栗仁表面形成一層薄膜，減少水分損失，調(diào)節(jié)板栗仁內(nèi)外的氣體交換，使板栗仁部形成一個低O2、高CO2濃度的環(huán)境。本實驗研究了殼聚糖濃度的選擇，因為涂膜時殼聚糖濃度太低時隔氧能力、隔水能力差，濃度太高時則涂膜不均影響外觀，所以本實驗選擇殼聚糖濃度為1.5%；又因為殼聚糖不能直接溶于水，但能溶于酸，因此酸的種類及濃度的選擇也特別重要，本實驗選擇了乙酸濃度為1.0%。涂膜助劑的選擇是為了進一步地改善膜的性能，本文主要選擇了明膠、甘油、單甘酯。單甘酯可以做乳化劑有利于板栗仁表面成膜及減少失水的作用，而明膠的加入會提高殼聚糖的凝膠強度，甘油具有提高透明度的能力。b.涂膜處理對板栗仁老化程度有影響是因為單甘酯能夠同淀粉分子發(fā)生相互作用形成穩(wěn)定的復合物而產(chǎn)生抗老化作用，此外還直接影響水分的分布，間接延緩老化。而明膠這種膠體物質(zhì)具有提高成品持水性［9］，涂膜處理具有成本較低和便于操作的優(yōu)點，但保鮮期有限，因此需在包裝，儲藏條件方面加以改善。

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Study on effect of coating treatments on the preservation of chestnut kernel

LI Ya-xin，ZHANG Zi-de*，WANG Lei，LI Fu-qing
（College of Food Science and Technology，Agricultural University of HeBei，Baoding 071001，China）

TS255.3

A

1002-0306（2010）10-0340-04

2009-09-14 *通訊聯(lián)系人

李亞新（1983-），女，在讀碩士研究生，研究方向：食品科學。