周志强，马金菊，甘 瑾，李 坤，李 凯，张雯雯，涂行浩，杜丽清，张 弘,*

（1.中国林业科学研究院资源昆虫研究所，国家林业和草原局特色森林资源工程技术研究中心，云南 昆明 650224;2.南京林业大学化学工程学院，江苏 南京 210037;3.中国热带农业科学院南亚热带作物研究所，海南省热带园艺产品采后生理与保鲜重点实验室，广东 湛江 524091）

芒果属于漆树科芒果属植物，原产于亚洲东南部的热带地区，享有“热带水果之王”的美誉[1]，含有丰富的糖、蛋白质、粗纤维、矿物质、维生素、多酚等[2-3]，每年全球范围产量超过4 500万 t[4]。但芒果属于热带水果，采后代谢旺盛，在贮藏过程中易遭受病菌侵染腐烂，货架期短，不易贮藏和运输[5-6]。

基于芒果在低温环境中易发生冷害等特点，目前商业中多使用价格低廉的化学合成杀菌剂，如多菌灵、咪酰胺、甲基硫菌灵等进行芒果保鲜[7]，但是化学合成杀菌剂存在异味、内吸性强，易引起药物残留、易积累中毒、抗药、致癌、致突变、污染环境等安全问题[8-9]。随着人们生活水平不断提高以及营养健康的饮食理念逐渐形成，人们对于果蔬安全、营养和品质的要求也愈来愈高，因此，市场急需绿色、安全、高效和低耗能的芒果保鲜技术。利用天然成膜剂如羟丙基甲基纤维素[10]、淀粉[11]、壳聚糖[12]等对果蔬进行涂膜保鲜，具有绿色、安全、高效、无药物残留等优点[13]，如Al-Qurashi等[14]用质量分数4.5%的蜂胶对芒果进行涂膜处理，处理组贮藏期间质量损失率和腐烂率均低于对照组，较好地保持了芒果的品质。漂白紫胶（bleached shellac，Lac） 是紫胶虫分泌物提取后的一种天然成膜剂，对水蒸气具有较好的阻隔性能[15-16]，甘瑾等[17]用漂白紫胶对芒果进行涂膜处理后保鲜效果较好，发现质量分数为10%和12%的漂白紫胶在芒果表面所形成的膜可以明显降低芒果呼吸强度，减少水分散失，延缓果实衰老。

然而，漂白紫胶等天然成膜物质在单独使用时，虽可减少芒果水分蒸发、抑制其呼吸强度、延缓果实衰老，但大多没有抗菌性，对由病原菌引起的衰老和腐烂缺乏抑制能力，若将其与天然抑菌剂结合，将显着提高其保鲜效果[18-19]。因此，将天然抑菌物质和成膜剂结合开发天然、绿色、无毒、环保、安全和便捷的复合保鲜剂是近年来的研究热点。单宁酸（tannic acid，TA） 是一种天然多元酚类化合物，广泛存在于自然界中，具有天然的抗氧化、抑菌和抗病毒等特性[20-21]，其分子内含有大量酚羟基和酯基活性官能团，具有良好的生物相容性，对人体毒副作用小[22-24]。郑正男等[25]研究发现单宁酸对食品中常见的6 种腐败菌（枯草杆菌、藤黄微球菌、金黄色葡萄球菌、青霉菌、绿脓杆菌、大肠杆菌等）有抑制作用，是一种广谱抑菌剂。然而，由于单宁酸分子中含有较多的刚性苯环结构，单独使用成膜性能不理想，极大限制了其在涂层中的应用[22]。因此，本研究以单宁酸为天然、绿色抗菌物质，与漂白紫胶优势互补、协同成膜，制备高效、绿色安全的保鲜剂应用于芒果保鲜，探究其保鲜效果并筛选出最优配方，为单宁酸应用于水果保鲜的产业化提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

绿色成熟芒果‘小台农’（Mangifera indicaL.，Tainnung NO. 1）于广西果园采摘后即运回中国林科院资源昆虫研究所，硬度22 N。本研究挑选颜色、大小、成熟度一致，且没有物理损伤的芒果作为实验材料，芒果分别用自来水和去离子水清洗后在常温下连续风干。

漂白紫胶 昆明西莱克生物科技有限公司;五倍子单宁酸（食用级，纯度不低于98%） 湖北五峰赤诚生物科技有限公司;美国亮杰890 美国约翰宾技术公司;如无特别说明，所用化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

HHS-21-6电热恒温水浴锅 上海博迅实业有限公司医疗设备厂;DSX-90数显搅拌机 杭州仪表电机有限公司;高速冷冻离心机 德国HERMLE科技公司;Varioskan Flash全波长多功能酶标仪、iCAP Q电感耦合等离子质谱仪 美国赛默飞世尔科技公司;NDJ-8S数字式黏度计 上海精科实业有限公司;GY-4水果硬度计宁波科成仪器有限公司;NAR-1T SOLID折光仪 日本ATAGO中国分公司;BSA224S-CW电子天平 德国赛多利子公司;SpeedWave SW-4型微波消解系统 德国Berghof公司。

1.3 方法

1.3.1 保鲜剂的制备

50 ℃下，称取相应质量的漂白紫胶溶于一定浓度的氨水中，充分搅拌溶解，冷却后用0.1 mol/L稀盐酸溶液调节pH值为7.50左右;室温下，将一定质量的单宁酸与漂白紫胶氨水溶液和甘油以一定比例复配，得到不同配比的单宁酸-漂白紫胶复合保鲜剂，pH值约为7.30。

1.3.2 单因素试验分组与涂膜处理

单因素试验中，研究单宁酸质量分数对芒果保鲜效果影响时，保鲜剂中漂白紫胶质量分数为9%，甘油质量分数为2%，单宁酸质量分数分别为0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%;研究漂白紫胶质量分数对芒果保鲜效果的影响时，单宁酸质量分数为0.5%，甘油质量分数为2%，漂白紫胶质量分数分别为5%、7%、9%、11%、13%。

将芒果分为3 组，每组45 个芒果，室温下将各组芒果进行浸渍法涂膜，即将芒果浸泡于对应的单宁酸-漂白紫胶复合保鲜剂、商业保鲜剂美国亮杰890（阳性对照）、清水（空白对照，CK）中20 s，捞出后放置于塑料筐中，再将各处组芒果置于室温阴凉干燥处自然风干后常温贮藏，隔天（记第1天）开始定期检测芒果的质量损失率与黑斑发生率。

1.3.3 响应面试验设计优化、回归模型的验证

在单因素试验结果的基础上进行Central Composite响应面试验设计，以质量损失率和黑斑发生率为响应值，对保鲜剂配方进行优化。借助Design-Expert V8.0.6.1软件设计程序，对试验进行二因素三水平的设计（表1）。利用响应面模型优化出来的最佳配方进行芒果涂膜保鲜实验，通过模型得到芒果的预期质量损失率和黑斑发生率，并与实际值进行比较，从而验证模型的可行性。

表 1 响应面试验因素与水平Table 1 Code and level of independent variables used for central composite design

1.3.4 最优配方保鲜剂对芒果贮藏品质的影响实验

再按1.3.2节的方法，对CK组、阳性对照组、响应面优化的最优配方处理组的芒果进行处理，并对其贮藏过程中的状态进行拍照，同时测定贮藏1、16 d时的硬度、pH值和可滴定酸、总可溶性固形物（total soluble solid，TSS）、可溶性糖质量分数及VC含量。

1.3.5 芒果品质指标的测定

1.3.5.1 质量损失率和黑斑发生率的测定

质量损失率的测定依据范林林等[26]的方法，并按公式（1）计算。

式中：m0为第1天的芒果质量/g;mn为第n天的芒果质量/g。

黑斑发生率按照Hu Lanying[27]和刘琨[28]等的方法进行测定，每个处理组每次用45 个芒果统计并计算黑斑发生率，芒果按表皮黑斑面积所占全果表面积的比例分为5 个等级;0级：表皮无任何黑斑;1级：表皮黑斑占比面积小于10%;2级：表皮黑斑面积占10%～20%;3级：表皮黑斑面积占20%～50%;4级：表皮黑斑面积占50%以上。黑斑发生率按式（2）计算。

式中：A代表单个芒果根据上述分级规则所处的级数;B代表处在每个等级的芒果个数;4代表最高的黑斑等级;45代表每个处理组每次记录的芒果总数。

基于一定的市场调研反馈，芒果贮存过程中，黑斑发生前期，当芒果处于0～2级时，芒果虽表皮长有部分黑斑但大多尚未腐烂，仍有商业价值，结合Hu Lanying[27]和Ayala-Zavala[29]等的研究方法评价，可认为当芒果的黑斑发生率不大于35%时具有商业价值，反之则商业价值较低。

1.3.5.2 芒果在贮藏过程中的生理指标检测

硬度的测定：采用王亮等[30]的测定方法，在每个芒果的最大横径处去皮，取4 个点采用平面探针直径为5 mm的水果硬度计测定硬度，单位为N。

TSS质量分数的测定：依据Kaewklin等[31]的方法，取20 g芒果样品在冰浴下研磨成匀浆，然后4 ℃、6 000×g离心20 min，取上清液用NAR-1T SOLID折光仪测定。

pH值和可滴定酸质量分数的测定：采用杨雪梅等[32]的方法，作适当修改，将10 g芒果果肉在冰浴下研磨成匀浆后转移至100 mL容量瓶中，用蒸馏水定容，静置提取30 min后过滤，用pH计测定滤液的pH值;再取上述滤液20 mL，加入两滴1%酚酞指示剂，用0.02 mol/L氢氧化钠溶液滴定至终点，记录氢氧化钠滴定液的用量，以蒸馏水作为空白对照。

VC含量的测定：参照Barros等[33]的方法，取5 g芒果果肉，加入5 mL、体积分数1%偏磷酸溶液，冰浴下研磨成匀浆后，用偏磷酸定容至20 mL，常温萃取60 min后，于4 ℃、12 000 r/min离心10 min，收集上清液，低温保存备用。将1 mL提取液与4 mL 2,6-二氯苯酚吲哚混合后充分振荡，5 min后测定515 nm波长处的吸光度，根据L-抗坏血酸的标准曲线计算芒果果肉中的VC含量，结果以每克芒果所含VC的质量表示，单位为mg/g。

可溶性糖质量分数的测定：参照曹建康等[34]的方法，采用蒽酮试剂法。

1.3.6 最优配方单宁酸-漂白紫胶复合保鲜剂的感官和理化指标测定

参考GB 1886.227—2016《食品安全国家标准 食品添加剂 吗啉脂肪酸盐果蜡》中的方法测定色泽、固形物质量分数、黏度、灼烧残渣质量分数、耐冷稳定性。

耐热稳定性的测定：取两支25 mL纳氏比色管，分别装入试样至刻度。一支放入恒温浴槽内，于（40.0±0.2 ）℃保持4 h后取出，冷却到室温;另一支室温存放。目测两支比色管中溶液的透明度，是否有分层、沉淀现象。

总砷和铅含量的测定：参照吕莹等[35]的方法并作适当修改，称取2 g样品，加入5 mL HNO3（优级纯），冷消解1 h，然后放入微波消解仪中消解。采用电感耦合等离子质谱仪测定优化后的单宁酸-漂白紫胶复合保鲜剂中的砷和铅的含量。

1.4 数据处理与分析

每个实验重复3 次，取平均值。采用SPSS Statistics 17软件进行单因素方差分析，采用Origin 9.1软件作图。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 单宁酸质量分数对芒果保鲜效果的影响

图 1 单宁酸质量分数对芒果贮藏过程中质量损失率（A）和黑斑发生率（B）的影响Fig. 1 Effect of tannic acid content on mass loss rate (A) and incidence of black spots (B) in mango fruit during storage

从图1A可知，保鲜剂组在常温贮藏的4～18 d质量损失率均小于CK组，且9% Lac+0.3% TA组芒果质量损失率极显着小于CK组（P＜0.01），第12天时，CK组的质量损失率已达到13.78%，芒果已出现明显萎蔫皱缩和大片黑斑，而9% Lac+0.3% TA组第12天的质量损失率低于10%，极显着低于CK组（P＜0.01）。Meindrawan等[36]利用以卡拉胶和氧化锌为基体的纳米复合涂层对芒果进行涂膜保鲜处理，常温贮藏第10天，处理组的质量损失率已超过10%;刘琨等[37]利用钙基及钠基膨润土对芒果进行涂膜处理，贮藏第15天，经钙基及钠基膨润土涂膜处理的芒果的质量损失率分别为21.63%和19.51%，而本实验9% Lac+0.3% TA组第15天的质量损失率为2.49%，说明保鲜效果较好。同时可以发现，第8～18天，含有单宁酸和漂白紫胶的复合保鲜剂组的质量损失率小于不含单宁酸的漂白紫胶组，说明单宁酸-漂白紫胶复合保鲜剂比单独的漂白紫胶能更好地抑制芒果水分散失，这可能是单宁酸加入漂白紫胶后，单宁酸和漂白紫胶之间存在氢键作用，使膜变得更加致密，阻隔性能更好，由此减少了芒果水分的散失。

由图1B可知，CK组常温贮藏第10天，黑斑发生率为30.95%，已接近失去商业价值，而各保鲜剂处理组芒果在18 d之内尚有商业价值。常温贮藏第10天，CK组的黑斑发生率已接近35%，而9% Lac+0.3% TA组的黑斑发生率仅为8.33%;此外，常温贮藏第10～18天，含有单宁酸的复合保鲜剂组的黑斑发生率低于不含单宁酸的漂白紫胶组，其中，9% Lac+0.3% TA组的黑斑发生率极显着低于9% Lac组（P＜0.01），进一步说明添加了单宁酸的单宁酸-漂白紫胶复合保鲜剂的保鲜效果极显着优于单独的漂白紫胶，这可能是因为具有抑菌作用的单宁酸进一步阻碍了病原菌对芒果的侵染，单宁酸质量分数为0.3%时，黑斑发生率最小。综合质量损失率和黑斑发生率数据，筛选单宁酸质量分数0.3%作为下一步芒果保鲜最优配方Central Composite试验设计的中心点。

2.1.2 漂白紫胶质量分数对芒果保鲜效果的影响

由图2A可以看出，常温贮藏4～18 d内，单宁酸-漂白紫胶保鲜剂组的质量损失率小于CK组，说明涂膜处理能有效降低芒果的质量损失率，其中，7% Lac+0.5% TA组的质量损失率极显着低于CK组（P＜0.01）。从图2B可知，CK组常温贮藏第10天，已接近失去商业价值，而各保鲜剂处理组芒果在18 d内尚有商业价值，说明漂白紫胶-单宁酸保鲜剂使芒果贮藏货架期至少延长了8 d。例如，贮藏第10天，各处理组的黑斑发生率低于CK组，其中，7% Lac+0.5% TA组的黑斑发生率极显着低于CK组（P＜0.01）。此外，常温贮藏期内，7% Lac+0.5% TA组的黑斑发生率几乎是最低的，可见，虽然漂白紫胶质量分数增加可以使膜更加致密，对气体具有更好的阻隔作用，但是当膜的阻隔作用超过一定限度时，反而会引起芒果的酸中毒，加速底物消耗，增加黑斑发生率和质量损失率;综合各处理组在贮藏期内的质量损失率和黑斑发生率变化分析，将7%漂白紫胶作为下一步芒果保鲜最优配方Central Composite试验设计的中心点。

图 2 漂白紫胶质量分数对芒果贮藏期间质量损失率（A）和黑斑发生率（B）的影响Fig. 2 Effect of bleached shellac content on mass loss rate (A) and incidence of black spots (B) in mango fruit during storage

2.2 响应面优化保鲜膜配方结果

2.2.1 二次多项式回归模型的建立及显着性检验结果

利用Design-Expert V8.0.6.1软件对漂白紫胶和单宁酸质量分数设计Central Composite试验，以芒果常温贮藏第18天的质量损失率（R1）和黑斑发生率（R2）为响应值，试验设计及结果如表2所示。R1的方差分析结果如表3所示，R1所选择的回归模型的P值小于0.000 1，表明整体模型对实验结果具有显着的影响，具有可信度;而失拟项的P值为0.198 9，大于0.05，失拟项检验不显着，模型选择适当;该模型的决定系数为0.989 4，校正决定系数为0.978 9，表明模型可信度高。质量损失率（R1）对漂白紫胶质量分数（A）和单宁酸质量分数（B）的多元二次回归方程为：R1=66.752 95-9.594 86A-22.978 0B+0.406 25AB+0.587 24A²+30.724B²。

R2的方差分析结果如表4所示，R2所选择的回归模型的P值为0.000 7，表明整体模型对实验结果具有显着的影响，具有可信度;而失拟项的P值为0.620 8，大于0.05，失拟项检验不显着，模型选择适当;该模型的决定系数为0.972 1，校正决定系数为0.944 3，表明模型可信度高。黑斑发生率（R2）对漂白紫胶质量分数（A）和单宁酸质量分数（B）的多元二次回归方程为：R2=71.123 67-10.800 05A-6.843 1B-2.606 3AB+0.798 95A²+42.645B²。

表 2 Central Composite试验设计与结果Table 2 Central composite experiments with experimental results

表 3 R1的回归模型方差分析结果Table 3 Analysis of variance for the regression model of mass loss percentage

表 4 R2的回归模型方差分析结果Table 4 Analysis of variance for the regression model of black spot incidence

2.2.2 响应面优化配方结果

图 3 各因素交互作用对质量损失率和黑斑发生率影响的等高线（A）和响应面（B）图Fig. 3 Contour plots (A) and response surface (B) showing the interactive effects of various factors on mass loss percentage and incidence of black spots

如图3所示，通过R1和R2方程可知，二次项系数为正值，其所代表的抛物面开口向上，表明方程有最小值。利用Design-Expert V8.0.1.6软件分析计算，最优配方为漂白紫胶质量分数7.3%、单宁酸质量分数0.3%，预期质量损失率为24.72%，黑斑发生率为30.94%。

2.3 回归模型的验证结果

根据优化的条件，配制7.3%漂白紫胶+0.3%单宁酸保鲜剂，对芒果进行涂膜保鲜处理，以对优化结果进行验证，结果显示芒果常温贮藏第18天的质量损失率为24.38%、黑斑发生率为29.91%，仍具有商业价值，基本符合预期值，即该模型与实际实验拟合良好，实验误差小，表明响应曲面优化的配方是合理、稳定的。

2.4 单宁酸-漂白紫胶复合保鲜剂对芒果贮藏品质的影响

以商业保鲜剂（美国亮杰890）作为阳性对照，检测了7.3% Lac+0.3% TA复合保鲜剂对芒果贮藏品质的影响。由表5可知，常温贮藏第16天，单宁酸-漂白紫胶复合保鲜剂组的芒果硬度极显着高于CK组和阳性对照组（P＜0.01），且与第1天相比，所有组芒果果实硬度均降低，表现为果实软化，果实的硬度降低可归因于果实在逐渐成熟衰败过程中的脱水、果胶物质被果胶酶分解、细胞结构的破坏、细胞壁成分和细胞内物质的变质等[38]。本实验中，单宁酸-漂白紫胶保鲜剂能在芒果表面形成一层半透气膜，减少芒果水分的散失，同时含有单宁酸的复合保鲜剂也可能抑制了部分果胶酶活性，进而减缓了果胶物质的降解，延缓了芒果的软化[39]。贮藏第16天，最优复合保鲜剂组芒果的pH值低于CK组，可滴定酸质量分数则极显着高于CK组（P＜0.01），说明复合保鲜剂降低了有机酸的消耗速率，然而阳性对照组的芒果由于表面涂覆的膜过于致密出现了酸中毒现象，还未正常成熟就已经发酵腐烂，其pH值较低，并且可滴定酸质量分数高于7.3% Lac+0.3% TA组，但其VC含量和可溶性糖质量分数却极显着低于7.3% Lac+0.3% TA组（P＜0.01），说明7.3% Lac+0.3% TA保鲜剂的保鲜效果优于该商品化保鲜剂;贮藏第16天，最优复合保鲜剂组的TSS质量分数、VC含量和可溶性糖质量分数均极显着高于CK组（P＜0.01），说明单宁酸-漂白紫胶保鲜剂有效降低了芒果底物的消耗速率，延缓了芒果营养物质的流失。

图 4 不同处理组芒果常温贮藏下的变化Fig. 4 Change in appearance of mango fruit subjected to different treatments during storage at room temperature

表 5 不同处理组芒果的生理指标Table 5 Physiological indexes of mango fruit subjected to different treatments

在贮藏过程中，不同处理组芒果的外观品质如图4所示，CK组芒果在贮藏第8天时果皮已经出现明显的褶皱且长出黑斑，而其他处理组芒果果皮没有明显黑斑和褶皱，并且果皮亮度较CK组更高。在贮藏第18天时，最优配方7.3% Lac+0.3% TA组的黑斑明显比CK组少，说明保鲜效果更好，阳性对照组芒果在贮藏过程中没有正常成熟，便直接腐烂。

2.5 单宁酸-漂白紫胶复合保鲜剂的感官和理化指标

表 6 7.3%漂白紫胶-0.3%单宁酸复合保鲜剂的感官和理化指标结果Table 6 Sensory and physicochemical indexes of 7.3% bleached shellac-0.3% TA composite preservative

由表6可见，保鲜剂的色泽和状态均符合GB 1886.227-2016《食品安全国家标准 食品添加剂 吗啉脂肪酸盐果蜡》的要求，同时在-20、-4 ℃和40 ℃的环境下都具有较好的稳定性;该实验制备的保鲜剂固形物质量分数较低，但仍有较好的保鲜效果，降低了成本。保鲜剂的各项理化指标，包括黏度、灼烧残渣、总砷和铅的含量都符合GB 1886.227—2016的要求，其中总砷和铅的含量分别为0.003 6、0.016 7 mg/kg，远低于GB 1886.227—2016中要求的范围，说明此保鲜剂绿色、安全、无毒。此外，经上述同样方法测定美国亮杰890处理样品的黏度为0.012 2 Pa·s，而本实验的最优配方处理样品的黏度仅为0.001 7 Pa·s，这说明对相同质量的芒果涂膜处理，复合保鲜剂较美国亮杰890的用量更少，降低了成本。

3 结 论

单宁酸-漂白紫胶复合保鲜剂对芒果有明显的保鲜作用，不仅能减少芒果的黑斑发生率，而且能增加果皮的亮度，提高芒果外观品质。通过响应面优化筛选出的最优配方7.3% Lac+0.3% TA复合保鲜剂延缓了贮藏过程中可滴定酸质量分数的下降，在贮藏后期保持了芒果果实较高的硬度、可溶性糖质量分数和VC含量，更好地维持了芒果的营养品质和风味。此外，复合鲜剂的各项理化指标，包括灼烧残渣质量分数、总砷和铅的含量等均符合GB 1886.227—2016的要求，说明此保鲜剂绿色、安全、无毒，同时，复合保鲜剂的黏度和固形物质量分数均较低，但其保鲜效果仍优于CK组和商业保鲜剂美国亮杰890，降低了保鲜成本。