不同自发气调包装膜对鲜食大豆保鲜效果的比较

伍新龄，荆红彭，张　旭，关文强，3，*，赵　菲，邳冠男

（1.天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津市食品生物技术重点实验室，天津 300134；2.天津市农作物研究所，天津 300384；3.中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193）

不同自发气调包装膜对鲜食大豆保鲜效果的比较

伍新龄1，荆红彭1，张旭2，关文强1，3，*，赵菲1，邳冠男1

（1.天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津市食品生物技术重点实验室，天津 300134；2.天津市农作物研究所，天津 300384；3.中国农业科学院农产品加工研究所，北京 100193）

为筛选适于鲜食大豆采后贮藏保鲜的自发气调保鲜包装材料，研究微孔膜和不同厚度聚乙烯（polyethylene，PE）膜包装对鲜食大豆在冷藏（0.0±0.2） ℃期间采后生理及品质变化规律。结果表明：与微孔膜相比，PE膜包装对鲜食大豆具有更好的自发气调保鲜效果，O2体积分数平衡值为16%～17.5%，CO2体积分数平衡值为4.3%～5.8%时，能够更有效地抑制呼吸作用，延缓腐烂进程，降低质量损失率，抑制叶绿素的降解，保持鲜食大豆的水分和色泽。采用0.03 mm和0.05 mm PE膜包装的鲜食大豆无腐烂保鲜期达50 d，鲜食大豆腐烂率比微孔膜包装降低11%。综合来看，0.03 mm PE膜包装鲜食大豆的保鲜效果最好，适合于鲜食大豆贮藏流通过程中的保鲜。

鲜食大豆；自发气调包装；包装材料；贮藏保鲜

鲜食大豆具有营养丰富、口味独特、肉质脆嫩等特点，富含高营养的蛋白质、多种游离氨基酸和维生素，较易被人体吸收利用，对调节人们膳食结构和改善营养状况具有重要作用［1］，是深受广大消费者喜爱的高蛋白蔬菜之一，是目前公认的无公害安全保健食品［2］。然而，鲜食大豆的成熟采收期通常在8—10月份，此时气温较高，新鲜鲜食大豆含水量大，代谢旺盛，极易失水萎蔫，因此在常温条件下存放和流通过程中易受微生物的侵染而褐变、腐烂，同时也会出现老化变黄，从而降低其食用品质和营养价值，造成较大的采后损失，一定程度上制约了菜用鲜食大豆产业的发展［1］。

气调贮藏是果蔬保鲜的一种常用手段，生产中比较常用的是机械气调贮藏（controlled atmosphere storage，CA），但CA贮藏投资高，技术要求严格，而自发气调贮藏（modified atmosp here storage，MA）利用果实自身呼吸与薄膜的选择透气性产生一定的气调环境，既能起到气调作用又避免了建造气调库的高昂费用，极大地降低成本，提高了经济效益，适于鲜食大豆的大规模贮藏［3-4］。低温有利于减缓果蔬的新陈代谢，延缓果蔬的成熟和衰老。因此，低温冷藏结合薄膜包装是目前新鲜果蔬采后贮藏流通过程中保持新鲜度的主要手段［5］。

目前，由于产地、品种、贮藏流通条件等有所不同，系统比较低温条件下微孔保鲜膜和不同厚度聚乙烯（polyethylene，PE）保鲜膜对我国北方地区种植的鲜食大豆贮藏保鲜效果的研究较少，贮藏最佳条件及其效果尚需深入研究，本实验在0 ℃的条件下，采用微孔保鲜膜和PE保鲜膜对鲜食大豆进行包装贮藏，以确定不同包装材料对微鲜食大豆的保鲜效果及对生理生化品质变化的影响，为鲜食大豆采后流通和冷链物流中的有效保鲜提供理论参考。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

选用鲜食大豆品种为津鲜3号，采摘自天津市农作物研究所武清基地。

三氯乙酸（trichloroacetic acid，TCA） 天津市大茂化学试剂厂；2-硫代巴比妥酸 上海科丰化学试剂有限公司；牛血清蛋白 北京奥博星生物技术有限责任公司；考马斯亮蓝G-250 天津市科密欧化学试剂开发中心；乙醇 天津市化学试剂批发公司；磷酸 天津市北方化玻购销中心；所有试剂均为分析纯。

1.2仪器与设备

雷磁DDS-307A型电导率仪 上海仪电科学仪器股份有限公司；EL204电子天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；Evolution 201紫 外-可见分光光度计美国Thermo Fisher科技有限公司；H-1850R台式高速冷冻离心机 长沙湘仪离心机仪器有限公司；WITT PA-O2气体分析仪 德国威特气体技术公司；TA.XT plus物性测试仪 英国Stable Micro Systems公司。

1.3方法

1.3.1原料处理

鲜食大豆于当天运回天津商业大学冰温库预冷，除去残次品和有病虫害的豆荚，分装于国家农产品保鲜工程技术研究中心（天津）提供的0.025 mm微孔薄膜袋（O2渗透系数248 000 mL/（m2·d），CO2渗透系数256 000 mL/（m2·d），透湿率13.4 g/（m2·d）、0.03 mm PE薄膜袋（O2渗透系数4 767 mL/（m2·d），CO2渗透系数15 667 mL/（m2·d），透湿率3.67 g/（m2·d））和0.05 mm PE薄膜袋（O2渗透系数2 860 mL/（m2·d），CO2渗透系数9 400 mL/（m2·d），透湿率2.2 g/（m2·d）），每袋1 kg，置于0 ℃的冰温库中贮藏。每个包装材料18 袋，贮藏期内每隔10 d，各取3 袋作为3 个重复分别进行各项生理生化和品质指标的测定。

1.3.2指标测定

1.3.2.1包装袋中O2、CO2含量的测定

采用气体分析仪测定包装袋袋内O2、CO2体积分数的变化，结果以百分比表示。

1.3.2.2腐烂率的计算

参考张立华等［6］的方法。每个处理每次取1 袋，记录其中腐烂的豆荚质量，平行测定3 次，以豆荚腐烂率10%为最大贮藏时间的标准，以豆荚腐烂率高于50%为失去商品价值的标准，由式（1）计算得出豆荚的腐烂率。

1.3.2.3质量损失率的测定

参照于珊珊［7］的方法，每隔10 d进行鲜食大豆贮藏期间质量损失率的测定，由式（2）得出鲜食大豆豆荚的质量损失率。

1.3.2.4丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量的测定

参照李宁等［8］的方法测定。称取试样1 g，加入5.0 mL 100 g/L TCA溶液，研磨匀浆后，于4 ℃、10 000×g离心20 min；取2.0 mL上清液（对照空白管中加入2.0 mL 100 g/L TCA溶液代替提取液），加入2.0 mL 0.67% TBA，混合后在沸水浴中煮沸20 min，取出冷却后再离心一次。分别测定上清液在450、532、600 nm波长处的吸光度。组织提取液中MDA浓度（μmol/L）见式（3），果蔬组织中MDA含量（μmol/g）见式（4）：

式中：c1为反应混合液中MDA浓度/（μmol/L）；c2为果蔬组织MDA含量/（μmol/g）；V为样品提取液总体积/mL；VS为测定时所取样品提取液体积/mL；m为样品质量/g。

1.3.2.5细胞膜透性的测定

参照刘战丽等［9］的方法。将鲜食大豆剥荚，取出鲜食大豆粒均匀切成2 mm厚的小圆片，称取5 g，放入50 mL蒸馏水中，25 ℃恒温浸泡1 h，搅拌均匀后用电导率仪测定浸提液的电导率，然后加热至沸腾30 min，自然冷却至25 ℃，再测定其全渗透率，以鲜食大豆初始电导率与全渗电导率比值作为细胞细胞膜透性变化的指标，重复测定3 次。

1.3.2.6 叶绿素含量的测定

采用周小理等［10］的方法。均匀称取1 g样品于研钵中，加入少许石英砂和碳酸钙粉末与2～3 mL 80%的丙酮溶液，充分研磨后静置3～5 min提取。将提取液过滤到25 mL容量瓶中，用丙酮分数次洗涤钵体并过滤至容量瓶中，用丙酮定容至25 mL。取提取液用分光光度计分别在645 nm和663 nm波长，以80%的丙酮作为空白测定其吸光度。按照式（5）～（7）分别计算鲜食大豆豆粒中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量。

式（5）～（7）中：A为叶绿素提取液的吸光度；V为叶绿素丙酮提取液的最终体积/mL；m为鲜食大豆组织的鲜质量/g。

1.3.2.7可溶性蛋白含量的测定

参照文献［11］的方法进行。称取1 g鲜食大豆样品组织，加入5 mL蒸馏水研磨成匀浆后，于4 ℃、12 000×g离心20 min，吸取1 mL样品提取上清液，放入具塞试管中，加入5 mL考马斯亮蓝G-250溶液，充分混合，放置2 min，采用紫外分光光度计在波长595 nm处比色，根据溶液吸光度，计算鲜食大豆粒中可溶性蛋白质含量。

1.3.2.8硬度的测定

采用TA.XT plus物性测试仪测定鲜食大豆籽粒的硬度［12］。将整个豆粒置于测试台上，采用圆柱形的P/2探头进行测定，穿刺深度2 mm，测定前速率5 mm/s，测试速率1 mm/s，测试后速率5 mm/s，触发力5 g。通过仪器软件分析出有关硬度的指标，每处理样品的测定重复6 次。

1.4数据处理

利用Excel 2003和SPSS 16.0等统计软件进行统计，并对实验数据进行方差分析，用Duncan多重比较分析差异的显著性（α = 0.05）。

2　结果与分析

2.1不同包装材料鲜食大豆包装袋内气体成分的变化

不同种类保鲜膜包装鲜食大豆贮藏过程中包装内的气体组成直接影响保鲜效果，是自发气调包装的最主要指标。如图1所示，贮藏前期不同包装材料的包装袋中O2体积分数下降，CO2体积分数则升高，在10 d时，袋内O2的体积分数达到最低值，CO2体积分数达到最高。中期O2体积分数有所回升，CO2体积分数下降，可能是因为包装袋内的气体环境抑制了鲜食大豆的呼吸造成的。贮藏中期到后期O2和CO2基本保持稳定，这可能是由于鲜食大豆呼吸速率和包装薄膜透气性达到平衡所致［4］。

图1　鲜食大豆贮藏过程中不同材料包装袋内O2（AA）、CCOO2（BB）体积分数的变化Fig.1　Changes in O2and CO2concentrations in different plastic film packages during green soybean storage

由图1可以看出，贮藏初期，微孔膜包装材料的包装袋内O2体积分数下降较小，CO2体积分数上升也相对较小，而PE包装中O2体积分数明显下降、C O2体积分数明显上升，且0.05 mm PE的变化大于0.03 mm PE。贮藏初期鲜食大豆的呼吸强度较大，透气性越小的包装，袋内O2体积分数越小，CO2体积分数越高。贮藏20 d以后，微孔膜包装袋中O2体积分数基本与空气保持一致，CO2体积分数维持在1%左右，而PE包装袋中O2体积分数上升至16%～17.5%，CO2下降至4.3%～5.8%，且0.05 mm PE包装中O2体积分数低于0.03 mm PE包装，CO2体积分数更高，一方面说明鲜食大豆的呼吸强度开始稳定，并与包装袋透气性达成平衡，另一方面也与3 种包装袋的透气性能相一致（微孔膜包装的透气性最大，0.03 mm PE薄膜袋的透气性大于0.05 mm PE薄膜袋）。贮藏期间，微孔膜包装与PE包装的O2体积分数和CO2体积分数均存在显著差异（P＜0.05），0.03 mm PE包装与0.05 mm PE包装的O2体积分数和CO2体积分数均无显著差异（P＞0.05）。总的来看，微孔膜具有较强的透气性，在实验温度条件下难以起到自发气调保鲜效果，而0.03、0.05 mm PE薄膜袋具有较好的自发气调保鲜效果，且不会产生明显的气体伤害。

2.2不同包装材料包装鲜食大豆贮藏过程中豆荚腐烂率和质量损失率的变化

由图2可以看出，在贮藏前40 d，豆荚腐烂率上升缓慢，微孔膜包装与PE包装的腐烂率无显著差异（P＞0.05），但40 d以后鲜食大豆的腐烂率开始快速增加。在微孔膜包装贮藏的样品30 d时没有腐烂迹象，贮藏40 d时腐烂率为7%，50 d时腐烂率为11%，之后腐烂率快速升高，到了60 d时几乎全部腐烂。PE包装贮藏的样品50 d时没有明显腐烂症状，60 d时0.03 mm PE包装的腐烂率为8.12%，0.05 mm PE包装的腐烂率为18.9%，PE包装放置60 d的鲜食大豆还保持一定的食用价值，0.05 mm PE包装的鲜食大豆腐烂率高于0.03 mm PE包装的原因可能是包装的透气率过低，包装内湿度过高，不良挥发性物质积累较高，导致产品抗病性下降，微生物繁殖加快所致［4］。总的来看，与微孔膜包装相比，0.03 mm PE和0.05 mm PE包装能更有效地抑制鲜食大豆腐烂的发生，本实验0.03 mm PE包装的贮藏效果最好。如果以腐烂率10%为贮藏期判断标准，0.03 mm PE包装鲜食大豆贮藏保鲜效果最好，可以贮藏60 d，如果以腐烂率低于5%为标准，则0.03 mm PE和0.05 mm PE包装的鲜食大豆均可以贮藏50 d。

图2　不同包装材料对鲜食大豆贮藏过程中腐烂率变化的影响Fig.2　Changes in rotting rate during green soybean storage in different plastic film packages

图3　不同包装材料对鲜食大豆贮藏过程中质量损失率变化的影响Fig.3　Changes in weight loss during green soybean storage in different plastic film packages

由图3可以看出，各种包装的鲜食大豆质量损失率随着贮藏时间的延长而增加，3 种包装中微孔膜包装的质量损失率明显高于其他的2 种包装。微孔膜包装的质量损失率与显著高于PE包装（P＜0.05），0.03 mm PE包装与0.05 mm PE包装的质量损失率无显著差异（P＞0.05）。贮藏初期，微孔膜包装质量损失率增长速度较快，在第10天鲜食大豆的质量损失率达到1.78%，贮藏初期到中期，质量损失率增长较慢，第30天时为2.55%，之后的贮藏过程中增长较 为缓慢。2 种PE包装在贮藏过程中增长速度相对缓慢，但一直处于增长状态。贮藏在第60天时，微孔膜包装出现最高峰质量损失率为3.03%，0.03 mm PE包装为1.14%，0.05 mm PE包装为1.26%。微孔膜包装的质量损失率高于其他2 种包装，主要是由于微孔膜上的微孔导致其透水性增加，水分更容易散失［13］。但可以看出，3 种包装的鲜食大豆在贮藏过程中质量损失率均未超过5%，且未见明显萎蔫现象，说明3 种包装均可满足鲜食大豆低温贮藏过程中防止过分失水的要求。

2.3不同包装材料包装鲜食大豆贮藏过程中MDA含量和细胞膜透性的变化

图4　不同包装材料对鲜食大豆贮藏过程中MDA含量变化的影响Fig.4　Changes in MDA content during green soybean storage in different plastic film packages

图5　不同包装材料对鲜食大豆贮藏过程细胞膜透性变化的影响Fig.5　Changes in cell membrane permeability during green soybean storage in different plastic film packages

MDA是膜脂过氧化的重要产物，对细胞产生直接毒害作用，作为膜脂过氧化的主要产物，被作为判定果蔬产品膜脂过氧化的一个重要指标，同时又可以与细胞内各种成分发生反应， 因此是膜系统受伤害的重要标志之一。MDA积累越多，细胞膜透性越好。通过测定外渗液电导率的变化，可反映所测材料的细胞膜伤害程度，当细胞细胞膜透性不同程度增大时，其电解质会不同程度外渗，从而导致电导率提高［14］。

由图4、5可以看出，贮藏期前10 d，样品MDA含量逐渐降低，细胞膜透性上升，可能是由于MDA与细胞内成分反应使多种酶和膜系统遭受损伤导致［15］。3 种不同包装材料的MDA含 量和细胞膜透性有相似的变化趋势。 贮藏期10～30 d，MDA含量和细胞膜透性随贮藏时间延长而增加，表明膜脂过氧化程度不断加强。30～40 d，MDA含量和细胞膜透性下降，表明MDA在细胞内的反应速率大于膜脂过氧化速率。在之后的贮藏期间，MDA含量逐渐升高，表明组织的保护能力下降，膜脂过氧化程度加剧，细胞结构被破坏，加速了细胞的衰老死亡［17-18］。贮藏期间，3 种包装材料MDA含量和细胞质膜透性均无显著差异（P＞0.05），贮藏期结束时，鲜食大豆细胞膜透性最大的包装是微孔膜，其次是0.03 mm PE保鲜膜，最小的是0.05 mm PE保鲜膜。

随贮藏时间的延长，相对电导率变化趋势与MDA含量一致，这与李文光等［19］研究苹果中膜透性与过氧化物和MDA含量呈正相关的结论相一致。由此也说明鲜食大豆在贮藏过程中，随着贮藏时间的延长，膜脂过氧化作用的加剧使膜完整性遭破坏，并伴随着细胞原生质的大量外渗。

2.4不同包装材料包装鲜食大豆在贮藏过程中豆粒叶绿素含量和可溶性蛋白质含量的变化

图6　不同包装材料对鲜食大豆贮藏过程中叶绿素含量变化的影响Fig.6　Changes in chlorophyll content during green soybean storage in different plastic film packages

豆粒颜色是鲜食大豆的一个重要品质指标，鲜食大豆豆粒贮藏过程中易发黄，影响食用品质、加工性能和商品品质［20］。如图6所示，在贮藏过程中，鲜食大豆叶绿素的含量均呈下降趋势。贮藏20 d以后微孔膜包装的叶绿素含量低于PE保鲜膜包装，显著低于0.03 mm PE保鲜膜包装（P＜0.05）。这与Yang等［21］研究结果一致，研究发现不同贮藏方式对菜用大豆外观和品质的影响，得出叶绿素含量一般在贮藏第3天时达到最大值，之后呈下降趋势。

图7　不同包装材料对鲜食大豆可溶性蛋白质含量变化的影响Fig.7　Changes in soluble protein content during green soybean storage in different plastic film packages

蛋白质是人体所需的3 大营养之一，其含量高低与鲜食大豆品质密切相关［22］。由图7可以看出，在整个贮藏期间，3 种不同包装鲜食大豆的可溶性蛋白质含量呈现下降趋势，这与鲜食大豆的新陈代谢有关，随着贮藏期的延长，蛋白质不断分解为小分子物质。不同包装的可溶性蛋白质含量没有显著性差异（P＞0.05）。

2.5不同包装材料包装鲜食大豆在贮藏过程中硬度的变化

图8　不同包装材料对鲜食大豆贮藏过程中硬度变化的影响Fig.8　Changes in firmness during green soybean storage in different plastic film packages

从图8可看出，随着贮藏时间的延长，3 种不同包装贮藏的鲜食大豆硬度有先降低后升高最终降低的趋势，可能由于贮藏初期，豆粒含水量较大大，豆粒尚未完全成熟，随着贮藏过程中豆粒的衰老后熟和失水率增加，蛋白质、脂质等物质含量增加，导致豆粒的硬度有一定程度的升高。豆粒在贮藏后期由于腐烂的发生，其硬度迅速下降，研究结果与Yoshikawa等［22］对大豆的化学品质性状研究一致。不同包装对鲜食大豆的硬度影响差异不显著（P＞0.05）。

3　讨论与结论

采后的鲜食大豆光合作用基本停止，呼吸成为新陈代谢的主要过程。鲜食大豆通过呼吸作用提供有机体需要的一切能量。因此，鲜食大豆采后贮藏的关键之一就是控制呼吸生理变化，尽可能在不引起无氧呼吸的情况下降低其呼吸强度。通过降低贮藏环境中O2体积分数并适当调高CO2体积分数改变气体组成达到降低呼吸作用［23］，这也是现代气调保鲜技术的基本原理和依据。与传统气调贮藏相比，通过包装材料改变贮藏环境的O2和CO2体积分数就可以达到降低呼吸效率延长鲜食大豆的保鲜期，不仅成本低而且操作简单。

本研究对低温条件下不同透气性能的包装材料对鲜食大豆保鲜效果进行研究，结果显示，0.03 mm PE保鲜膜比较适宜应用于鲜食大豆的保鲜。贮藏60 d以后0.03 mm PE保鲜膜中鲜食大豆的腐烂率和质量损失率均小于其他2 种包装材料，显著小于微孔膜（P＜0.05）。3 种包装中，微孔膜具有最强的透气性，鲜食大豆的腐烂率和质量损失率最大，说明不具有自发气调效果，0.03 mm PE保鲜膜包装内的O2和CO2体积分数可以达到自发气调效果，在一定程度上降低了鲜食大豆的有氧呼吸速率，减缓代谢［24］，有利于减少有机物质的消耗。3 种包装材料中的MDA含量无显著差异，0.03 mm PE和0.05 mm PE保鲜膜细胞膜透性无显著差异，但均明显低于微孔膜，这是因为一定体积分数的CO2可以抑制有机体的酶活性，可以减缓有机体内反应，降低膜系统受伤程度，从而降低细胞膜透性［25］。在贮藏期20 d以后微孔膜包装叶绿素的含量低于PE保鲜膜包装，因为一定体积分数的O2和CO2可以抑制叶绿素的降解［26］。3 种包装中鲜食大豆的可溶性蛋白含量和硬度区别不明显。需要说明的是，影响果蔬采后流通中品质变化和保鲜效果的最重要因子是温度，温度也显著影响自发气调包装内的气体体积分数，本研究是在具有精准控温效果的冰温库中进行的，库温波动小（±0.2 ℃），如果在温度波动更大条件下进行贮藏保鲜和流通，不同保鲜膜包装鲜食大豆的保鲜效果可能有所变化，尚需进一步研究。

总的来看，0.03 mm PE保鲜膜适宜用于鲜食大豆的保鲜，效果最好，0 ℃条件下，鲜食大豆可以贮藏50 d以上。

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Comparison of Different Packaging Materials Used for Modified Atmosphere Packaging of Green Soybean during Storage

WU Xinling1， JING Hongpeng1， ZHANG Xu2， GUAN Wenqiang1，3，*， ZHAO Fei1， PI Guannan1
（1. Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology， College of Biotechnology and Food Sciences， Tianjin University of Commerce，Tianjin 300134， China； 2. Tianjin Crops Research Institute， Tianjin 300384， China； 3. Institute of Agro-products Processing Science and Technology， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100193， China）

In order to select suitable modified atmosphere packaging （MAP） films for storage of green soybean， the effects of micro-perforated plastic film and polyethylene （PE） bags with different thicknesses on physiological properties and quality of green soybean during cold storage at （0.0 ± 0.2） ℃ were investigated. The results showed that PE film had better preservative effect on green soybean than micro-perforated film； the equilibrium content of O2was 16%-17.5%， whereas the equilibrium content of CO2was 4.3%-5.8%， which effectively suppressed respiration， delayed the incidence of mould decay，reduced the rate of weight loss， slowed down the decline in chlorophyll content， and maintained the original moisture content and original color of green soybean. The treatments with 0.03-mm PE and 0.05-mm PE packaging films could extend the storage life of green soybean up to 50 days. Compared with the micro-perforated plastic film， PE film package could reduce the rotting rate of green soybeans by 11%. In summary， 0.03-mm PE had the better effect on maintaining the quality of green soybean during cold storage， and was thus suitable for storage of green soybean.

green soybean； modified atmosphere packaging； packaging material； storage

S529

A

1002-6630（2015）14-0265-06

10.7506/spkx1002-6630-201514050

2014-12-01

天津市农作物研究所所长基金重点项目（2013005）；“十二五”农村领域国家科技计划项目（2011BAD24B01-1）；天津市高等学校创新团队培养计划项目（TD12-5049）

伍新龄（1989—），女，硕士研究生，研究方向为食品加工和保鲜新技术。E-mail：tjcu_wxling@126.com

关文强（1974—），男，教授，博士，研究方向为生鲜食品保鲜与食品安全控制技术。E-mail：gwq18@163.com