J. Future Foods | 丁香酚纳米乳液负载虫胶基配方以延长卡吉柠檬采后货架期

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Introduction

卡吉柠檬口感清新且营养成分丰富，其采后会受霉菌腐烂的影响产生不良风味、水分流失导致收缩和失去紧实度，以及持续的酶活性导致风味、色泽和紧实度的不良变化，进而导致质量下降，限制了其货架期。冷藏、改良气氛包装、使用抗菌剂或防腐剂的化学处理等，多年来一直被用来缓解卡吉柠檬采后质量劣变。生物聚合物基可食用涂层是一种新兴、有前途的解决方案，可以延长水果和蔬菜货架期。植物或动物来源的自然蜡因可形成保护屏障以抵抗水分流失和微生物污染的能力而越来越受欢迎，同时遵循环保原则。

虫胶蜡（SW）是从紫胶虫分泌物中获得的天然蜡，为涂料应用提供了几个独特的优势。芦荟（AV）凝胶因其抗菌、抗氧化和保湿特性而闻名，使其成为可食用涂层中的一种流行选择，有助于防止水分流失、调节呼吸率并减缓涂覆水果的成熟，从而延长其货架期。丁香精油中的主要成分丁香酚具有强大的抗菌和抗氧化活性，可以整合到涂层中以改善其物理化学性质。纳米乳液是胶体系统，其中一种互不相溶的液体通过表面活性剂和高能乳化技术均匀分散在另一种液体（水相）中。通过将丁香酚转化为纳米乳等胶体形式，并将其整合到涂层配方中作为活性抗菌剂，可以最大限度地发挥其功能特性。本研究旨在从天然成分（即SW、AV凝胶和丁香酚）开发可持续的涂层配方，以在贮藏和分销过程中保护卡吉柠檬的收获后品质，确保满足消费者不断变化需求的优质农产品的供应。

Results

丁香酚纳米乳液（ENE）特性

研究了吐温-80浓度（5%、10%、15%和20%（

V

V

表1 ENE的特性分析

制备涂层配方的特性

ENE-20被选择用于配制SW基涂料，因为其表现出稳定性和更高的抗氧化活性。由表2可知，与制备的ENE一样，制备的涂料的pH值没有显著差异。含SW和AV的涂料配方（SW/AV-50）的黏度最低值为23.66 cP；然而，含有SW和ENE的涂料配方（SW/ENE-20）显示了25.33 cP的最高黏度。DPPH抑制结果表明，含有AV的涂层（SW/AV-50和SW/ENE-20/AV-50）与没有AV的涂料（SW（48.95%）和SW/E NE-20（50.26%））的抑制率分别为67.96%和65.88%。

表2 SW基涂料的表征

涂层配方的抗菌活性

配制的SW基涂料的抗菌效果如图1所示。结果表明，2 种被测试的细菌都易受配制的涂层的影响，然而，SW（图1A（1））涂层对大肠杆菌的最小抑制区约为12.0 mm，对枯草芽孢杆菌没有抑制作用。相比之下，SW/ENE-20/AV-50（图1A（4））涂层溶液对大肠杆菌表现出最高效果，抑制区为20.31 mm，其次是SW/AV50（图1A（3））和SW/ENE-20（图1A（2）），其抑制区分别为19.56和14.43 mm。对于枯草芽孢杆菌，SW/ENE-20（图1B（2））具有最大的抑制区，测量为14.53 mm，其次是SW/ENE-20-/AV-50（图1B（4））和SW/AV-50（图1B（3）），它们的抑制区分别为14.53和13.02 mm。

图1 涂层制剂对大肠杆菌（A）和枯草芽孢杆菌（B）的抗菌活性

涂层对卡吉柠檬各种品质的影响

用涂层处理的卡吉柠檬在21 d贮藏期间的质量损率如图2A所示。结果表明，在所有处理中，质量损失均随时间延长显著增加。然而，涂层在减缓果实水分过度损失方面发挥了作用。在21 d贮藏结束时，对照样品的质量损失最高，为14.89%；另一方面，SW/ENE-20/AV-50涂层处理的质量损失最低，为12.51%，其次是SW/AV-50（13.09%）、SW/ENE-20（13.88%）和SW（14.35%）处理组。

图2 涂层对卡吉柠檬21 d贮藏期间质量损失（A）、硬度（B）、TSS（C）、TA（D）、TSS/TA（E）和pH值（F）的影响

如图2B所示，21 d贮藏期间涂层对卡吉柠檬水果硬度有影响。结果可知，涂层的柠檬水果的硬度与质量损失呈直接相关。在所有处理组中，涂有SW/ENE-20/AV-50的柠檬保持了较好的硬度，而对照样品在贮藏期间硬度迅速下降。

涂层对卡吉柠檬在贮藏期间的可溶性固形物（TSS）、总酸（TA）和成熟度指数（TSS/TA）的影响分别如图2C～E所示。涂膜和未涂膜柠檬的TSS在贮藏期间均有所增加，未涂膜水果在贮藏末期达到7.6 °Brix的峰值，而涂膜水果的TSS为6.9～7.4 °Brix。在涂膜柠檬中，SW/ENE-20/AV-50的TSS值最低（图2C）。

涂膜柠檬水果和对照组在整个贮藏期间TA均显示出稳定下降趋势。与对照组相比，所有涂膜水果的下降幅度明显较小。在21 d的贮藏结束时，涂有SW/ENE-20/AV-50的柠檬果实具有最高的TA（0.76%），其次是SW/AV-50（0.74%）、SW/ENE-20（0.72%）和SW（0.70%）（图2D）。

结果表明，对照组的成熟度指数增加速度比涂膜果实快（图2E）。在贮藏期末，涂有SW/ENE20/AV-50的果实成熟度指数值最低（9.03），表明其成熟过程较慢。

如图2F所示，对照水果的pH值增加最大，其次是SW、SW/ENE-20、SW/ENE-20/AV-50。

涂层对卡吉柠檬感官特性的影响

表3显示了在室温下贮藏21 d期间涂层对柠檬样品感官质量的影响结果。研究结果表明，柠檬果实的感官品质随着贮藏时间的增加而下降；然而，对照柠檬样品的味道比涂层柠檬样本下降更快。此外，除SW和SW/ENE-20组的柠檬外，所有涂覆的柠檬在第7天之前保持新鲜外观，但在整个21 d的贮藏期内，感官评分保持在可接受水平。

图3卡吉柠檬果实在常温条件下贮藏21 d的感官分析结果

由图3A、B可知，涂有SW/AV-50和SW/ENE-20/AV-50的水果即使在贮藏21 d后，从表面和内部组织看几乎是新鲜的。总体可接受性评分结果表明，与对照样品相比，所有涂层样品的得分更高。感官分析结果表明，ENE和AV的加入有助于保护涂层柠檬样品的感官属性，并提高其整体质量和保存效果。因此，将所开发的涂层应用于水果可能会有希望防止其感官特性。

图3 涂层对完整（A）和切片（B）卡吉柠檬果实在21 d贮藏期间的外观的影响

Conclusion

基于SW的可持续涂层可以保持卡吉柠檬采后质量并延长货架期。ENE和AV凝胶被添加到SW涂层配方中作为活性功能剂，以增强其抗菌和抗氧化性能。将开发的涂层应用于卡吉柠檬，结果表明，涂层水果的质量损失率最低（12.51%），并显著保持了3 周内的TSS和TA水平，延迟了微生物的腐烂。开发的活性涂层可能是合成蜡和添加的合成化学品涂料的替代方案。这一创新可以极大地造福农民、小生产商和零售商，使他们能够在保持柠檬的市场价值的同时，更远距离地贮藏和运输柠檬。需要进一步的研究来探索和评估这种新型涂料的规模化生产和商业应用。

Development of eugenol nanoemulsion loaded shellac-based formulations for extending postharvest shelf-life of Kaji lemon (

Citrus jambhiri

L. Susmita Devia, Bhaswati Dasa, Avik Mukherjeea, Vimal Katiyarb, Santosh Kumara*

a

Department of Food Engineering and Technology, Central Institute of Technology Kokrajhar, Kokrajhar 783370, India

b

International Joint Programme in Food Science and Technology, Department of Chemical Engineering, Indian Institute of Technology (IIT) Guwahati, Guwahati 781039, India

*Corresponding author.

Abstract

Kaji lemon (Citrus jambhiri) is a variety of lemon known for its high concentration of ascorbic acid, natural compounds, and cholesterol-lowering effects. However, a lack of appropriate postharvest storage can negatively affect lemon fruits’ shelf life and marketability, causing significant quality loss. Shellac wax is well-known for its film-forming, water-resistant, and gas- and moisture-barrier properties, which can be used as a coating material. In this research, shellac wax-based coating formulations were prepared by incorporating Aloe vera (AV) gel and eugenol as antioxidant and antibacterial agents to preserve the postharvest qualities of Kaji lemons during postharvest storage. The effectiveness of the coated fruits was determined by assessing various physicochemical quality parameters, including weight loss, total soluble solids, firmness, pH, acidity, and decay index, periodically at 5-day intervals during ambient storage. The obtained results revealed that the fruits treated with shellac wax containing eugenol nanoemulsion (ENE) and AV exhibited promising outcomes and prolonged shelf life of the fruits for 21 days with minimal weight loss, maintained firmness, and exhibited the least decay during ambient storage conditions. Moreover, the incorporation of eugenol oil nanoemulsion and AV gel into the coatings improved their physicochemical and functional characteristics, including enhanced antimicrobial activities against foodborne bacterial pathogens (Escherichia coli and Bacillus subtilis).

Reference:

SUSMITA DEVI L, DAS B, MUKHERJEE A, et al. Developme nt of eugenol nanoemulsion loaded shellac-based formulations for extending postharvest shelf-life of Kaji lemon (

Citrus jambhiri

翻译：罗敬

编辑：龚艺；责任编辑：梁安琪

封面图片来源：摄图网

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