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草莓采摘后的货架期很短，其品质损失主要是由于较高的新陈代谢活性和易感真菌类微生物导致腐烂引起的。草莓由于质地柔软，缺乏保护性的外皮而容易失水、擦伤和机械损伤 [34，35] 。很多研究已经提出了控制草莓采后品质损失和抑制致病菌的方法，如强制气冷、热冲击、渗透处理、辐照、气调包装和可食涂膜保鲜等 [36] 。使用活性包装与冷藏相结合的技术可以保持草莓质量和减少贮藏期间的损失。活性包装可以通过添加一些试剂，如天然化合物（精油）、纳米颗粒（银化合物）、抗菌剂、抗氧化剂、酶等来消除贮藏时食品质量的不良变化 [37～39] 。在过去的几年中，几种聚合物—壳聚糖、玉米醇溶蛋白和β—环糊精已被用于固定如精油、酶、纳米颗粒等化合物，静电纺丝技术也被应用于食品包装领域 [40] 。玉米醇溶蛋白（Zein）是一种很有前途的静电纺丝材料，其形成纤维的能力已被研究 [41] 。玉米醇溶蛋白还具有优异的氧气阻隔性能，相对高的耐热性，低吸水率，化合物的可控传递性能等 [42] 。因此，本试验选择玉米醇溶蛋白作为基材制备功能食品包装材料用于保鲜草莓。
在活性包装中使用异硫氰酸烯丙酯（AITC）已经有很多实际应用的例子，一直是近来研究的方向。文献 [44] 将AITC包封于高岭土中装入聚丙烯酸酯的袋子里，制备了一种可用于抑制食物腐败菌的抗菌剂。文献 [45] 研究表明，AITC对黑麦面包上的寄生曲霉有抑制作用，加入含有AITC的抗菌剂有利于黑麦面包货架期的延长。文献 [46] 研究表明，可以在抗菌膜中使用AITC和碳纳米管来包装熟鸡肉切块。文献 [47] 研究表明，AITC对提高蓝莓抗氧化性和抑制果实腐烂有积极的作用。目前，玉米醇溶蛋白超细纤维包封AITC对草莓采后货架寿命和品质的影响尚不清楚。这种材料可以作为保持草莓货架寿命和提高质量的替代品。因此，本试验的目的是用玉米醇溶蛋白超细纤维包封AITC作为活性包装在低温下贮藏保鲜草莓，并评价其对草莓采后品质的影响。
在当地农场采摘处于商业成熟期的草莓，挑选形状均匀、颜色鲜红、没有物理损伤、没有真菌感染的草莓用于试验。包装前，用次氯酸钠溶液（10mg/L）清洗草莓，并用纸巾擦拭干净。玉米醇溶蛋白和异硫氰酸烯丙酯购于Sigma-Aldrich公司。
1.制备玉米醇溶蛋白溶液
将3g玉米醇溶蛋白溶于10mL、70%乙醇（v/v）中，室温下搅拌1h，制得玉米醇溶蛋白溶液。根据初步试验确定了AITC的最大浓度，在玉米醇溶蛋白溶液中加入不同浓度（0%、4%和8%，w/w）的AITC。在静电纺丝操作前，前述溶液需要在磁力搅拌机上搅拌大约1h。
2.静电纺丝法制备玉米醇溶蛋白超细纤维
玉米醇溶蛋白超细纤维的制备过程参照文献 [48] 的方法。将上述聚合物溶液注入3mL的注射器中，注射器前端连有一个直径为0.7mm的针头。使用注射器输液泵（KD Scientific，Model 100，Holliston，England）控制聚合物溶液的流速，流速为1mL/h。静电纺丝过程是将直流电源（INSTOR，INSES-HV30，Brazil）的正极（+20kV）连接到针头上，负极（-3.0kV）连接到用铝箔包覆的不锈钢收集器上。输液泵与针尖水平距离为15cm。在此过程中，控制环境温度为（23±2）℃，相对湿度为（45±5）%。
3.包装应用
首先，将3mL含0%、4%和8%AITC的静电纺丝溶液通过静电纺丝机沉积在15cm×20cm的铝箔上获得超细纤维膜材料，将超细纤维膜置于包装盒的顶部（如图3-15所示）。为了评价玉米醇溶蛋白的控释能力，试验在滤纸上刷涂了相同浓度的AITC（4%和8%）制备纸材料，并将其添加到包装顶部作对比。将各处理组草莓贮藏在4℃的保鲜柜中，贮藏时间为20d，每5d测试1次。
图3-15 保鲜材料在包装中的放置 [49]
具体的处理组如下：
Control：未处理，未放置任何保鲜材料；
Zein Fiber-AI（4%）：4%AITC包封于玉米醇溶蛋白超细纤维中；
Zein fiber-AI（8%）：8%AITC包封于玉米醇溶蛋白超细纤维中；
Filter paper-AI（4%）：4%AITC刷涂在滤纸表面上；
Filter paper-AI（8%）：8%AITC刷涂在滤纸表面上。
本试验所有测试项目参照文献 [49] 的描述，包括失重率测试，单位为%；硬度测试，单位为N；可滴定酸含量（TA）测试，单位为%；可溶性固形物含量（TSS）测试，单位为 o Brix；pH测试；总酚含量测试，单位为g GAE g -1 ；抗氧化能力测试包括，DHHP自由基抑制率和ABTS自由基抑制率，单位为%；总花青素含量测试，单位为mg 100g -1 。
从图3-16可以看出，对照组草莓的重量损失最大，贮藏15天结束时的失重率超过了14%。Zein fiber-AI（4%）、Zein fiber-AI（8%）、Filter paper-AI（4%）和Filter paper-AI（8%）四组草莓在20天的贮藏期内，失重率从2%变为6%。从AITC使用的浓度来看，无论是Zein fiber-AI（4%）还是Filter paper-AI（4%），当AITC使用浓度为4%时，草莓的失重率都低于使用浓度为8%的两个处理组。与对照组草莓相比，各处理组草莓的失重率较低，这可能是由于草莓呼吸速率降低减慢了草莓细胞壁的降解和细胞水分的流失导致的。文献 [40] 研究了静电纺丝法制备聚乙烯醇/肉桂精油/β-环糊精复合材料对草莓贮藏的影响，对于失重率的研究也得到了相似的结论。
图3-16 各组草莓在贮藏期间的失重率变化 [49]
从表3-4可以看出，对照组草莓的硬度明显高于各处理组草莓。果实硬度的增加可能是由于水分流失导致的。文献 [50] 研究表明，草莓在贮藏过程中硬度的增加是由于果实细胞中水分含量损失导致果实皱缩干硬，进而使用探针穿破果皮所需的力量增加。在含有AITC的各处理组中，尽管草莓的硬度降低了，但玉米醇溶超细纤维包封操作还是较好地保持了草莓的硬度，而且包封处理后，草莓硬度较对照组延长了5天。各处理组草莓在贮藏过程中，重量损失的减少表明更多的水分被保留，以及老化导致的细胞结构软化的现象被减弱，尽管草莓在贮藏20天后硬度下降，但仍然完好无损，没有溃烂的迹象。
表3-4 各组草莓在贮藏期间的硬度值 [49]
注：不同大写字母表示同一行数据间的差异显著性（P<0.05），不同小写字母表示同一列数据间的差异显著性（P<0.05）
从表3-5可以看出，对照组和Zein fiber-AI（4%）组草莓在5～15天的贮藏期内表现出a值增加，这意味着由于果实的持续成熟，草莓在贮藏期内一直呈现红色。Zein fiber-AI（4%）组草莓在贮藏15天后，a值出现下降。Zein fiber-AI（8%）组草莓也观察到了同样的情况，而Filter paper-AI（4%）和Filter paper-AI（8%）两组草莓在贮藏过程中红色逐渐减少，原因是由于多酚氧化酶的作用，草莓中的酚类化合物被氧化引起了褐变，导致颜色损失 [51] 。文献 [52] 研究表明，AITC性质不稳定，未经包封的AITC直接添加到食品中，其可能与食品成分中的水、多肽和氨基酸等发生反应或结合，最终可能导致全部或部分AITC的性质退化或没有效果。Filter paper-AI（4%）和Filter paper-AI（8%）两组草莓在贮藏期间a值逐渐减少，可能就是由于AITC与草莓成分发生了反应或结合，AITC成分失效降低了其抗氧化的效果。
表3-5 各组草莓在贮藏期间的颜色值 [49]
续表
注：不同大写字母表示同一行数据间的差异显著性（P<0.05），不同小写字母表示同一列数据间的差异显著性（P<0.05）
从表3-6可以看出，Zein fiber-AI（4%）组草莓贮藏20天后的TA值和Filter paper AI（8%）组草莓在贮藏5天和10天的TA值与初始TA值差异较大外，其他组草莓在贮藏期间的TA值较稳定，与初始TA值相差不大。这种微小的差异可以归因于草莓成熟度的不同。TA的微小变化也是草莓在呼吸过程中自身有机酸的代谢变化过程 [53] 。
表3-6 各组草莓在贮藏期间的TA、TSS和pH变化 [49]
续表
注：不同大写字母表示同一行数据间的差异显著性（P<0.05），不同小写字母表示同一列数据间的差异显著性（P<0.05）
对照组草莓在15天贮藏期内TSS含量基本保持稳定，而Zein fiber-AI（4%）组草莓的TSS含量持续增加到贮藏的第10天，之后开始下降至贮藏期20天结束。文献 [54] 研究表明，TSS的增加可能是由于细胞壁中存在的半纤维素的水解和蒸腾作用造成的水分流失导致的。此外，呼吸过程中糖被分解也可能会导致TSS的降低 [55] 。
草莓的pH值并没有呈现线性行为，这可能是由于果实成熟度的差异导致的。通常在果实成熟过程中，有机酸浓度会降低。在果实发育到成熟后期的呼吸作用中，有机酸发挥作用会增加果实的含糖量，同时也会增加pH值 [56，57] 。
从表3-7可以看出，贮藏15天后，各处理组草莓的总酚含量均显著低于对照组草莓。Zein fiber-AI（8%）、Filter paper-AI（4%）和Filter paper-AI（8%）三组草莓的总酚含量降幅最大。AITC在草莓冷藏中的应用研究尚未见文献报道。但是，文献 [47] 研究了AITC对蓝莓贮藏的影响，结果表明，与对照组蓝莓相比，AITC组蓝莓在贮藏14天期间总酚含量降低了。本试验中，在含有AITC的各处理组中，Zein fiber-AI（4%）组草莓的总酚含量最高。Zein fiber-AI（8%）、Filter paper-AI（4%）和Filter paper-AI（8%）三组的结果无显著差异。目前还没有研究报告使用了更高浓度的AITC去保鲜草莓，高浓度AITC或自由释放AITC可能对草莓细胞有一定的损伤作用，而低浓度AITC和可控释放AITC在保持草莓总酚含量方面应该更有效。
表3-7 各组草莓在第15天时的多酚含量、总花青素含量、DHHP和ABTS抗氧化性变化 [49]
注：不同小写字母表示同一行数据间的差异显著性（P<0.05）
Zein fiber-AI（8%）和Filter paper-AI（4%）组草莓的抗氧化活性最高。这可能是跟AITC的可控释放有关，AITC的可控释放在阻止或消除草莓机体中的活性氧方面起到了长效作用。另外，草莓的高抗氧化活性也和AITC有关，AITC是一种挥发性化合物并具有可量化的抗氧化能力，AITC可以迁移到果实中，进而增加草莓的抗氧化活性。总体而言，除Zein fiber-AI（4%）组草莓外，各处理组草莓的抗氧化能力均明显高于对照组草莓。
与对照组草莓相比，Zein fiber-AI（4%）组草莓的花青素含量最高。文献 [58] 研究表明，草莓在采后和贮藏期间，即使在低温下其花青素的生物合成过程仍然活跃。但是当草莓处于气调环境中时，其花青素的含量可能会受到影响，比如包装中存在AITC的气调环境，就会影响草莓花青素的含量。这可能就是Zein fiber-AI（8%）、Filter paper-AI（4%）和Filter paper-AI（8%）三组草莓花青素含量降低的原因。文献 [59] 研究了AITC处理对采后桑葚果的抗氧化活性和品质的影响，结果表明AITC对桑葚果实中所有的酚类化合物和花青素都有抑制作用。
AITC在低温贮藏条件下可有效地降低草莓的失重率。用玉米醇溶蛋白超细纤维包封4%的AITC具有最好的草莓保鲜效果，当AITC浓度增加到8%可能会使基材中的抑制剂过饱和，从而降低了对草莓的保鲜效果。此外，含有AITC的所有处理组都显著降低了草莓的硬度和红色下降的趋势。包封AITC和不包封AITC操作均降低了草莓的总酚含量。用玉米醇溶蛋白超细纤维包封4%的AITC后，草莓的花青素含量得到较多的保留。