超声波处理结合纳米包装对鲜切生菜品质的影响

尹晓婷，赵葵儿，蒋星仪，潘磊庆，屠 康*

（南京农业大学食品科技学院，江苏 南京 210095）

超声波处理结合纳米包装对鲜切生菜品质的影响

尹晓婷，赵葵儿，蒋星仪，潘磊庆，屠 康*

（南京农业大学食品科技学院，江苏 南京 210095）

运用超声波清洗结合纳米包装技术对鲜切生菜进行保鲜贮藏，通过测定贮藏期间生菜的主要品质、生理和微生物指标以探讨 其保鲜作用。结果表明，纳米包装在抑制生菜质量损失，保持叶绿素、还原糖、VC含量方面效果都要优于超声波作用，而超声波处理（240 W、10 min、20 ℃）在抑制生菜酶活和表面微生物上的作用要较纳米包装好；超声波处理结合纳米包装对生菜的保鲜效果最佳，能够降低质量损失率，较好地保叶绿素和还原糖含量，控制微生物的生长，抑制多酚氧化酶和过氧化物酶活性，从而延缓衰老和褐变。经感官评定发现，超声波处理结合纳米包装的鲜切生菜在（4±0.5）℃、相对湿度85%～95%的贮藏环境中贮藏15 d后仍有商品价值。

鲜切生菜；超声波处理；纳米包装；生理；品质

鲜切果蔬是一种供消费者或餐饮业即食即用的新型果蔬加工产品，由于其口感新鲜、风味美妙以及具有较高的天然营养价值，逐渐受到广大消费者的青睐。鲜切果蔬在北美食品服务业及零售市场中的销售额约为150亿 美元，占到市场份额的15%左右，国际农产品协会2007的报告也指出，在美国鲜切产品中占最大比例的是鲜切沙拉，每年有27亿 美元的销售额[1]。生菜（Lactuca sativa var. capitata L.）作为沙拉中最主要的一种配菜，口感好，营养价值高，在过去的几年中，其市场份额比例为鲜切蔬菜总量的80%。然而，鲜切生菜由于其含水量高达90%～95%，再加上切割之后造成较大的损伤表面，极易受到病原微生物的侵染[2]，导致腐烂、萎蔫并失去商品价值。

超声波主要利用其空化作用破坏果蔬表面污染物，使其溶解在清洗液中达到清洗目的。作为一种新型非热加工技术，近几年，学者们对超声波清洗技术在果蔬防腐保鲜中的应用进行了大量的研究，Sagong等[3]研究了超声波结合有机酸在降低生菜表面上食源性致病菌的作用，结果发现超声波结合有机酸在杀灭病原微生物、维持生菜品质方面表现出较大潜力。Birmpa等[4]研究了超声波和紫外照射对鲜切生菜上微生物的抑制作用，结果发现用超声波清洗后的生菜在维持其颜色等品质不变的情况下，大肠杆菌和沙门氏菌数量都下降了2（lg（CFU/g））。纳米包装材料是指通过纳米技术改进包装材料的性能，使其具备低透湿性、低透氧率和抗菌等特殊功能，能够使果蔬形成自发气调贮藏，延缓其后熟衰老，在果蔬保鲜领域有十分广阔的应用前景[5-7]。

目前国外在用超声波对生菜进行杀菌方面进行了大量的研究[3,8-9]，国内也有对纳米包装应用于生菜保鲜的文献报道[10-11]，但都未见将超声波结合纳米包装的复合保鲜技术应用于生菜上的研究。本实验以鲜切生菜为原料，研究了超声波处理、纳米包装以及二者结合处理时，对鲜切生菜贮藏过程中表面自然污染的微生物以及相关品质和生理指标的影响，探讨超声波处理结合纳米包装对生菜保鲜效果的影响。

1 材料与方法

1.1 材料及预处理

生菜（Lactuca sativa L.）采购于南京六合蔬菜基地，采收后立即运送至南京农业大学食品科技学院实验室，并进行预冷。挑选新鲜完整、颜色翠绿、无病虫害和机械损伤的叶片作为实验材料，用自来水清洗后，在通风处晾干至无明水。

纳米包装材料是21%纳米母粒加入聚乙烯后吹制而成，其中母粒由纳米银、纳米TiO2、凹凸棒土等经高速混匀捏合挤出冷却而成。普通包装材料为聚乙烯。包装袋大小均为长300 mm×宽200 mm，厚度为80 μm。

1.2 试剂与仪器

草酸 上海凌峰化学试剂有限公司；3,5-二硝基水杨酸、抗坏血酸、葡萄糖 国药集团化学试剂有限公司；2,6-二氯靛酚 北京中生瑞泰科技有限公司；无水乙醇南京化学试剂有限公司；过氧化氢（H2O2） 西陇化工股份有限公司；邻苯二酚、愈创木酚（均为化学纯） 上海新高化学试剂有限公司。

KQ-3000E型数控超声波清洗器 昆山超声仪器有限公司；UV1102型紫外分光光度计 上海天美科学仪器有限公司；3K15型高速冷冻离心机 德国Sigma公司；TDL-40B型低速台式离心机 上海安亭科学仪器厂；塑料薄膜封口机 永康市特力包装机械公司；YXQ-LS-30SⅡ型立式压力蒸汽灭菌器 上海博迅实业医疗设备厂；CTHI-250B恒温恒湿箱 施都凯仪器设备有限公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

用经过紫外灭菌的不锈钢锋利刀将叶片切成5 cm×5 cm左右的小块，然后随机分成4 组，每组20 袋，每袋150 g，进行处理。实验分组如下，处理组1：超声波清洗后用纳米包装袋包装；处理组2：超声波清洗后用普通包装袋包装；处理组3：清水清洗后用纳米包装袋包装；对照组：清水清洗后用普通包装袋包装。其中超声条件由预实验结果确定为：超声频率40 kHz、超声功率240 W、时间10 min、温度（20±2）℃（温控）；清水清洗时间10 min、温度（20±2）℃（温控）。

上述所有处理均置于相对湿度85%～95%、（4±0.5）℃条件下保存，每隔2 d取样测定其各项指标。取样时，每次分别从每个处理的3 个包装袋中取50 g，各自磨碎、混匀、取样进行指标测定。

1.3.2 指标检测

1.3.2.1 质量损失率的测定

采用称量法进行测定，计算见下式。

1.3.2.2 叶绿素、VC和还原糖含量的测定

叶绿素含量的测定：采用分光光度法[12]进行测定；VC含量的测定：采用GB/T 6195—1986《2,6-二氯靛酚滴定法》测定，结果表示为mg/100 g；还原糖含量的测定：采用3,5-二硝基水杨酸法[13]进行测定。

1.3.2.3 多酚氧化酶（polyphenoloxidase，PPO）和过氧化物酶（peroxidases，POD）活性的测定

PPO活性的测定：参照马宁等[10]方法进行测定；POD活性的测定：参照Liu Fengjuan等[14]方法进行测定。

1.3.2.4 菌落总数的测定

菌落总数的测定：按照GB 4789.2—2010《食品微生物检验：菌落总数测定》。以无菌操作称取样品25 g，并放入含有225 mL无菌磷酸盐缓冲液的无菌均质袋中，经充分振荡、摇匀后，作为样品匀液，并稀释到相应倍数。根据样品情况，取2 个不同稀释度的稀释液各1 mL注入含有营养琼脂培养基的培养皿中，涂布，于（36±1） ℃条件下培养（48±2） h后计数。

1.3.3 感官评定

参照King等[15]对鲜切生菜的感官评分标准评定（1～9 分）：9 分为极好，叶片翠绿新鲜，无缺陷；7 分为较好，叶片较为新鲜，稍有缺陷；5 分为尚好，叶片颜色微黄（为商品界限）；3 分为叶片颜色较黄，不可食用；1 分为极差，叶片轻度腐烂，不可食用。

1.4 数据分析

采用SAS 8.2分析软件对试验数据进行方差分析，利用邓肯氏多重比较法在P=0.05的水平下进行检验。

2 结果与分析

2.1 超声波处理结合纳米包装对鲜切生菜质量损失率的影响

图 1 超声波结合纳米包装对鲜切生菜质量损失率的影响Fig.1 Effects of ultrasonic treatment, nano-packaging or combinatorial treatment on weight loss in fresh-cut lettuce

新鲜生菜中水分含量很高，一般在90%～95%。而采摘后由于其进行呼吸作用和蒸腾作用等生理活动，水分很容易散失，且切割之后叶片受到损伤，更容易失水，外在表现为萎蔫、皱缩、质量下降。由图1可以看出，随着贮藏时间延长，生菜质量损失率在逐渐上升，对照组质量损失最严重，贮藏15 d时，质量损失率达到2.63%。超声波结合普通包装组的质量损失率为2.25%，与对照组差异显著（P＜0.05），表明超声波在抑制生菜质量损失方面可能有一定作用。超声波结合纳米包装组和清水处理纳米包装组在贮藏15 d时，质量损失率分别为1.17%和1.36%，较另外两组显著降低，这表明纳米包装对生菜质量损失具有良好的抑制作用，且超声波和纳米包装具有协同作用，能够使生菜的质量损失率达到最低水平。

2.2 超声波处理结合纳米包装对鲜切生菜叶绿素含量影响

图 2 超声波结合纳米包装对鲜切生菜叶绿素含量的影响Fig.2 Effects of ultrasonic treatment, nano-packaging or combinatorial treatment on chlorophyll content in fresh-cut lettuce

叶绿素含量是评价生菜是否衰老及具有商品价值的重要指标。图2表明，随着贮藏时间的延长，各组的叶绿素含量都呈下降趋势。其中，超声波处理结合纳米包装组的叶绿素含量下降最慢，而对照组中叶绿素含量下降最快，第6天开始对照组与其他3 组开始出现显著性差异。贮藏9 d后，3 个处理组之间无显著性差异，说明3 种处理在贮藏中期都可以维持叶绿素含量，减缓其下降。第15天时，超声波结合纳米包装组与其他各组之间差异显著，其叶绿素含量下降了30.1%，对照组中下降了45.7%，说明在贮藏结束时超声波处理结合纳米包装对生菜保绿效果最好。

2.3 超声波处理结合纳米包装对鲜切生菜还原糖含量的影响

图 3 超声波结合纳米包装对鲜切生菜还原糖含量的影响Fig.3 Effects of ultrasonic treatment, nano-packaging or combinatorial treatment on reducing sugar content in fresh-cut lettuce

生菜中还原糖含量与生菜的口感和货架期有紧密联系。由图3可看出，随着贮藏中生菜进行呼吸作用，还原糖的含量逐渐降低。贮藏15 d时，超声波处理结合纳米包装组的还原糖含量仍然有4.5 mg/g，比开始时下降了41.1%，清水加纳米包装组次之，下降了46.3%，其次是超声波处理结合普通包装组，下降了51.8%，而对照组中还原糖含量下降的最多，下降了63.6%，4 组之间差异显著（P＜0.05），说明超声波处理结合纳米包装组能有效维持生菜中还原糖的含量，且纳米包装材料较超声波在减缓还原糖含量下降方面有更好的作用。这可能是由于纳米包装材料具有一定的气调作用，有效抑制了生菜的呼吸作用，减少了还原糖消耗。

2.4 超声波处理结合纳米包装对鲜切生菜VC含量的影响

图 4 超声波结合纳米包装对鲜切生菜VC含量的影响Fig.4 Effects of ultrasonic treatment, nano-packaging or combinatorial treatment on vitamin C content in fresh-cut lettuce

VC广泛存在于蔬菜组织和果皮中，参与人体代谢活动，能加强免疫力，其含量是衡量果蔬营养价值的重要指标之一。由图4可知，贮藏3 d时对照组中VC含量由19.7 mg/100g下降到10.68 mg/100g，下降了45.7%，与3 个处理组之间差异显著（P＜0.01）。第6天时，超声波处理结合纳米包装组的VC含量为15.53 mg/100 g，只下降了21.2%，依然维持在一个相对较高的水平，清水结合纳米包装组次之，各处理组间差异性显著（P＜0.05），说明各处理在贮藏前期和中期对VC都有较好的维持作用。表明超声波与纳米包装结合在延缓VC含量的下降方面具有协同作用，而纳米包装对VC的保持效果要优于超声波处理。

2.5 超声波处理结合纳米包装对鲜切生菜酶活性的影响

POD会造成果蔬组织中还原性物质的氧化，促进乙烯的合成，加速果蔬组织成熟衰老[15]。图5A显示了POD活性在生菜贮藏期间的变化情况，在第6天对照组和清水加纳米包装组出现明显峰形，另外两组只在第9天时出现不明显峰形，但是后期变化不稳定，这表明超声波可能会抑制生菜中POD活性，使酶活峰值推迟出现。而姚松[16]研究发现超声波结合水杨酸处理梨，能使其POD活性显著增强，Songül等[17]研究超声波对番茄中POD的作用，却发现其能显著降低番茄POD活性，研究效果上的差异可能与原料有关。

图 5 超声波结合纳米包装对鲜切生菜POD（A）和PPO（B）活性的影响Fig.5 Effects of ultrasonic treatment, nano-packaging or combinatorial treatment on POD (A) and PPO (B) activities in fresh-cut lettuce

PPO是催化果蔬酶促褐变的主要酶类，当果蔬组织细胞受到伤害后，其活性会显著提高。由图5B可知，PPO活性波动较大，但各组的PPO活性变化趋势类似，即在贮藏第6天时其活性达到最大，6～9 d后呈下降趋势，之后又呈上升趋势，直到15 d达到几乎和6 d时的峰值。这种酶活“上升-下降-再上升”的趋势和鲜切结球莴苣中的PPO变化情况[18]一致。超声波结合纳米包装组的PPO活力在贮藏过程中始终最低，其次是超声波结合普通包装组，这说明超声波能够抑制PPO的活力，且纳米包装和超声波具有协同作用，可控制褐变且延缓生菜衰老。

2.6 超声波处理结合纳米包装对鲜切生菜菌落总数的影响

图 6 超声波结合纳米包装对鲜切生菜贮藏期间微生物数量影响Fig.6 Effects of ultrasonic treatment, nano-packaging or combinatorial treatment on microbial growth in fresh-cut lettuce

如图6所示，超声波处理10 min后使生菜表面初始菌落总数显著下降了0.91（lg（CFU/g））（P＜0.05），随着贮藏时间的延长，4 组样品表面微生物基本呈缓慢增长的趋势，但是超声波处理组表面微生物数目始终显著低于对照组（P＜0.05）；在第9天时，超声结合纳米包装组、超声结合普通包装组、清水结合纳米包装组以及对照组表面菌落总数分别为6.09、6.44、6.63、6.88（lg（CFU/g））。结果表明，超声波处理能降低生菜表面初始微生物数目，而纳米包装能够抑制贮藏过程中生菜表面微生物的增长，二者结合后能够使生菜表面微生物数目从贮藏开始到结束一直维持在一个相对较低的水平。

2.7 超声波处理结合纳米包装对鲜切生菜感官品质的影响

表 1 鲜切生菜感官品质评分Table 1 Sensory evaluation scores of fresh-cut lettuce

由表1可知，超声波结合纳米包装组的生菜货架期最长，感官品质最好，至贮藏12 d能够保持较新鲜的水平，叶片呈鲜绿色，口感较脆；至15 d仍品质良好，刚刚达到商品界限的下限（5 分）。而对照组在6 d已达到商品界限下限，至15 d品质已经变得极差，不可食用（1 分）；叶片萎蔫严重，可观察到斑纹、裂缝，并且脆度很差。这说明超声波结合纳米包装可以起到保鲜作用，有效地延缓鲜切生菜衰老和褐变，较好地维持其食用品质。

3 讨 论

关于鲜切果蔬品质劣变的研究已经有大量报道，并且不同鲜切果蔬的主要品质劣变现象也存在差异，就生菜而言，其主要品质劣变主要是组织褐变和微生物的生长繁殖。

超声波用于鲜切菜的清洗，是利用低频高能量的超声波的空化效应在液体中产生瞬间高温、高压，使液体中某些细菌致死，从而延长蔬菜的保鲜期。赵跃萍等[19]研究结果表明超声波清洗10 min，不仅可以抑制鲜切芹菜中微生物的生长，而且也不会造成样品的机械损伤，影响其营养价值。李次力等[20]用超声波处理新鲜豆角20～40 s后，再用0.3%～0.5%的魔芋粉进行涂膜，结果发现两者结合可降低豆角的失水率，并减少叶绿素的损失，对豆角有明显的保鲜效果。葛枝等[21]用超声波处理商熟期草莓10 min，使草莓表面初始菌落降低了0.52（lg（CFU/g））。本实验结果表明，超声波清洗10 min能生菜表面总菌落数下降了0.91（lg（CFU/g）），并且在维持生菜中叶绿素、还原糖及VC含量方面都有一定的效果。有研究[22-23]表明，随着超声时间的延长，超声波的杀菌效果大致成正比增加，但进一步延长超声时间，杀菌效果并没有明显增加，而是趋向于一个饱和之值，因此，一般杀菌时间都定在10 min内，这与本实验中所用时间相符。纳米银广谱抗菌，杀菌力强，Yang Fangmei等[24]在包装材料中添加了纳米银，结果证实采用纳米包装材料能够有效延长草莓的货架期，马宁等[10]制备了一种含纳米银、纳米TiO2和高岭土的食品用纳米包装材料，研究该材料在生菜贮藏过程中的保鲜效果，结果表明纳米包装材料能够较好地保持生菜在贮藏过程中感官品质和营养成分，延缓生菜的品质劣变及延长冷藏期。

将超声波清洗和纳米包装结合，不仅能够降低质量损失率，较好地保持叶绿素和还原糖含量，控制微生物的生长，抑制PPO和POD活性，从而延缓衰老和褐变，而且经感官评定发现，该条件下处理的鲜切生菜在（4±0.5）℃、相对湿度85%～95%的环境中贮藏15 d后仍有商品价值。因此，这种新型的鲜切蔬菜保鲜方法，可以较好地延长其货架期，有进一步推广至其他水果蔬菜品种的保鲜和贮藏中的前景。

[1] OLGA M B, ROBERT S F. Advances in fresh-cut fruits and vegetables processing[M]. Florida: CRC Press Inc, 2010.

[2] 罗婵, 陈安均, 崔慧玲, 等. 鲜切果蔬清洗杀菌剂的研究现状[J]. 食品与发酵科技, 2013, 49(3): 84-88.

[3] SAGONG H, LEE S, CHANG P, et al. Combined effect of ultrasound and organic acids to reduce Escherichia coli O157:H7, Salmonella typhimurium, and Listeria monocytogenes on organic fresh lettuce[J]. International Journal of Food Microbiology, 2011, 145(1): 287-292.

[4] BIRMPA A, SFIKA V, VANTARAKIS A. Ultraviolet light and Ultrasound as non-thermal treatments for the inactivation of microorganisms in fresh ready-to-eat foods[J]. International Journal of Food Microbiology, 2013, 167(1): 96-102.

[5] LI Hongmei, LI Feng, WANG Lin, et al. Effect of nano-packing on preservation quality of Chinese jujube[J]. Food Chemistry, 2009, 114(2): 547-552.

[6] 杨燕婷, 杨芹, 杨方美, 等. 纳米包装材料对金针菇的保鲜作用[J].中国农业科学, 2009, 42(9): 3250-3258.

[7] 胡玲. 新“纳米”技术及其在食品科学上的应用[J]. 食品科学, 2003, 24(2): 150-154.

[8] ELIZAQUÍVEL P, SÁNCHEZ G, SELMA M V, et al. Application of propidium monoazide-qPCR to evaluate the ultrasonic inactivation of Escherichia coli O157: H7 in fresh-cut vegetable wash water[J]. Food Microbiology, 2012, 30(1): 316-320.

[9] HUANG Tungshi, XU Chuanling, WALKER K, et al. Decontamination effi cacy of combined chlorine dioxide with ultrasonication on apples and lettuce[J]. Journal of Food Science, 2006, 71(4): 134-139.

[10] 马宁, 石学彬, 方勇, 等. 纳米包装材料对生菜保鲜品质的影响[J].食品科学, 2012, 33(18): 281-285.

[11] 祝钧, 苏醒, 张晓娟. 纳米包装材料在果蔬保鲜中的应用[J]. 食品科学, 2008, 29(12): 766-768.

[12] 曹建康, 姜微波, 赵玉梅. 果蔬采后生理生化实验指导[M]. 北京: 中国轻工业出版社, 2007.

[13] 程双, 胡文忠, 马跃, 等. 鲜切果蔬酶促褐变机理及控制研究进展[J].食品与机械, 2009, 25(4): 173-176.

[14] LIU Fengjuan, TU Kang, SHAO Xingfeng, et al. Effect of hot air treatment in combination with Pichia guilliermondii on postharvest anthracnose rot of loquat fruit[J]. Postharvest Biology and Technology, 2010, 58(1): 65-71.

[15] KING A D, MAGNUSON J. Microbial flora and storage quality of partially processed lettuce[J]. Journal of Food Science, 1991, 56(2): 459-461.

[16] 姚松. 超声波结合水杨酸或结合热处理对鸭梨采后病害的影响[D].北京: 中国农业大学, 2005.

[17] SONGÜL Ş E, ÇIGDEM S. Effect of ultrasound and temperature on tomato peroxidase[J]. Ultrasonics Sonochemistry, 2011, 18(2): 689-695.

[18] 张引成, 雷云, 王志英, 等. 二氧化碳气调包装对鲜切结球莴苣贮藏品质和生理的影响[J]. 食品科学, 2012, 33(8): 318-322.

[19] 赵跃萍, 王晓斌, 杨天宇, 等. 超声波清洗对鲜切芹菜品质的影响[J].现代食品科技, 2011, 27(1): 32-35.

[20] 李次力, 段善海, 廖萍. 超声波和涂膜技术在豆角保鲜中的应用[J].食品科技, 2001, 26(4): 61-62.

[21] 葛枝, 徐玉亭, 刘东红. 超声辅助生鲜果蔬采后安全保障的研究进展[J]. 食品工业科技, 2012, 33(21): 389-392.

[22] 李汴生, 阮征. 非热杀菌技术与应用[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004: 186-196.

[23] PAGAN R, MANAS P, ALVAREZ I, et al. Resistance of Listeria monocytogenes to ultrasonic waves under pressure at sublethal (manosonication) and lethal (manothermosonication) temperatures[J]. Food Microbiology, 1999, 16(2): 139-148.

[24] YANG Fangmei, LI Hongmei, LI Feng, et al. Effect of nano-packing on preservation quality of fresh strawberry (Fragaria ananassa Duch. cv. Fengxiang) during storage at 4 ℃[J]. Journal of Food Science, 2010, 75(3): 236-240.

Effect of Ultrasonic Treatment Combined with Nano-Packaging on the Quality of Fresh-Cut Lettuce

YIN Xiaoting, ZHAO Kuier, JIANG Xingyi, PAN Leiqing, TU Kang*
(College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

The effect of ultrasonic treatment combined with nano-packaging as a novel preservation method for fresh-cut lettuce was studied by measuring quality, physiological and microbial indexes of the treated lettuce during storage. Results indicated that nano-packaging treatment was more effective in inhibiting the increase of weight loss rate and maintaining the contents of chlorophyll, vitamin C and sugar than ultrasonic treatment. However, compared with nano-packaging, ultrasonic treatment showed a better effect on the inhibition of POD and PPO activities and microbial growth. The best preservation effect was achieved when nano-packaging was combined with 240 W ultrasonic treatment for 10 min at 20 ℃. This combinatorial treatment reduced the loss of weight, maintained chlorophyll and sugar contents and controlled bacterial growth. Moreover, the activities of PPO and POD were repressed, and the senescence and browning were delayed. Sensory evaluation showed that lettuce treated with ultrasound and nano-packaging still had commercial value after 15 days of storage at (4 ± 0.5) ℃ and a relative humidity of 85%-95%.

fresh-cut lettuce; ultrasonic treatment; nano-packaging; physiology; quality

TS205.9

A

1002-6630（2015）02-0250-05

10.7506/spkx1002-6630-201502048

2014-07-11

江苏省农业自主创新项目（CX(12)3081）

尹晓婷（1990—），女，硕士研究生，研究方向为农产品加工与贮藏。E-mail：2012108050@njau.edu.cn

*通信作者：屠康（1968—），男，教授，博士，研究方向为农产品加工与贮藏。E-mail：kangtu@njau.edu.cn