鲜切马铃薯片在四种包装材料下的保鲜效果

赵瑞雪,陈湘宁,许　丽,常希光,杨肖飞,郭岩松

(北京农学院食品科学与工程学院,农产品有害微生物及农残安全检测与控制北京市重点实验室,北京 102206)



鲜切马铃薯片在四种包装材料下的保鲜效果

赵瑞雪,陈湘宁*,许丽,常希光,杨肖飞,郭岩松

(北京农学院食品科学与工程学院,农产品有害微生物及农残安全检测与控制北京市重点实验室,北京 102206)

以品质优良的马铃薯为试材,经清洗消毒、切分成片,分为4组,分别用4种不同材质及透性的保鲜材料包装,贮藏于4 ℃下,每隔1 d对其褐变度、酶活性(PPO、POD)、酚类物质(总酚含量)、细胞破坏程度(相对电导率)、有害物质(MDA)及营养物质(VC含量)进行检测。研究表明:CO2、O2、水蒸气透过量分别为601.86 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)、295.92 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)、12.98 g/(m2·24 h)的OPP/CPP包装材料应用于鲜切马铃薯片保鲜中,能有效的改善其品质,降低酶活性及酚类物质的含量,使相对电导率在贮藏期内仅从0.02%上升至0.15%、丙二醛(MDA)仅从0.03 mmol/g上升至0.04 mmol/g,减少了营养物质的流失。

鲜切,马铃薯,包装材料,保鲜,贮藏

鲜切蔬菜(Fresh-cut vegetables)是指以新鲜蔬菜为原料,经挑选、清洗、整理、切分、保鲜、包装等一系列处理后,使产品在较长的货架期内仍保持新鲜状态,可以即刻食用或使用的蔬菜半加工产品。马铃薯是世界四大主要粮食作物之一,它以丰富的碳水化合物、蛋白质、VC、微量元素及氨基酸等著称。马铃薯的鲜切加工能够使其更广泛的应用于家庭、快餐、宾馆、饭店或进一步加工,节省了时间,降低了产品运输费用及垃圾处理费用,符合现代消费趋势,具有广阔的发展前景。但由于鲜切马铃薯片在贮藏期间极易发生褐变、MDA积累及营养物质流失等问题,严重影响了其工业化生产。目前鲜切马铃薯的保鲜研究主要集中在化学褐变抑制剂及物理处理方法,但物理处理方法会导致其质地与风味的改变,化学方法也容易引起食品安全问题。研究表明,在贮藏期间使用适宜的包装材料不仅可以保证贮藏期间鲜切果蔬的质地与风味品质,也可以规避添加剂所产生的食品安全问题,同时还能效地抑制鲜切果蔬的酶促褐变、降低有害物质的生成及营养物质的流失。覃海元[1]等研究表明透气性差的PE/PP袋较PE膜和HDPE袋更有利于抑制鲜切菠萝的褐变、VC的损失及相对电导率的增加。范春玲[2]等人研究发现HDPE薄膜袋在抑制榴莲VC、褐变、失重率等方面明显优于LDPE薄膜和LDPE/PP复合膜。因此,筛选适宜的保鲜材料对鲜切马铃薯片进行包装可以有效保持产品的品质,延长货架期,对鲜切马铃薯片工业化发展具有重要意义。

本研究将探讨4种不同材质及透性的保鲜包装材料对鲜切马铃薯片品质指标和生理生化指标的影响,以比较鲜切马铃薯片在不同包装材料下保鲜效果的差异,以期发现一种适宜于鲜切马铃薯片保鲜的包装材料,为鲜切果蔬保鲜提供研究依据和技术支撑。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

马铃薯产自河北玉田荷兰15号马铃薯,采购自北京市昌平区城北交易市场;结晶氯化钙、柠檬酸、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、L-半胱酰胺(L-Cys)均为食品级,天津市光复精细化工研究所;磷酸、氢氧化钠、邻苯二酚、愈创木酚、双氧水、2,6-二氯靛酚、标准抗坏血酸、草酸、甲醇、盐酸、三氯乙酸、硫代巴比妥酸均为分析纯级,北京化学试剂公司。

N530气体透过率测定仪广州标际包装设备有限公司;W303水汽透过率测定仪广州标际包装设备有限公司;DGN-06多功能保鲜封口机宁波象山绿缘轻工机械制造厂;HIK7蔬菜沥水机广州九盈机械有限公司;H1850R台式高速冷冻离心机湘仪离心机仪器有限公司;ISO9001天平赛多利斯科学仪器有限公司;T6新世纪分光光度计北京谱析通用仪器有限责任公司;JYL-C022料理机九阳股份有限公司;DDS-11A电导仪上海雷滋新泾仪器有限公司;HH-S数显恒温水浴锅常州翔天实验仪器厂;BCD-288WSL冰箱青岛海尔股份有限公司。

1.2实验方法

1.2.1包装材料透性的测定透气量采用压差法测定[3];透水量采用称重法测定[3]。

1.2.2鲜切马铃薯片的制备与预处理

1.2.2.1清洗剂的配制次氯酸钠80 ppm,0.45%氯化钙,0.1% EDTA-2Na,0.15% L-半胱酰胺,0.8%柠檬酸。

1.2.2.2马铃薯切片选用大小均匀,表皮无芽无霉、无病虫害及机械损伤、个体完整肉质洁白的新鲜马铃薯,经水洗后纵切分为长10～15 cm、宽7～9 cm、厚0.3～0.5 cm大小均匀的马铃薯片。

1.2.2.3马铃薯切片预处理将切好的马铃薯片置于0 ℃清洗剂中浸泡5 min,用蔬菜甩干机600 r/min常温下离心脱水20 s后,用4种不同材质及透性的包装袋将鲜切马铃薯片每包分装150 g进行包装,于4 ℃冷藏贮存。

1.2.3鲜切马铃薯片褐变度的测定参照消光值法[4],略作修改。将冷库中备用的待测样品按1∶10加入预冷的蒸馏水,于低温(0～4 ℃)下研磨匀浆2 min,8000 r/min,20 ℃离心5 min,在吸光值410 nm处测定上清液的吸光值A410,结果以10×A410表示。

1.2.4鲜切马铃薯片生理指标的测定

1.2.4.1多酚氧化酶(PPO)活力的测定参照周文萍等[5]方法。

1.2.4.2过氧化物酶(POD)活力的测定参照孙程旭等[6]方法。

1.2.4.3总酚的测定参考文献[7]的方法称取1.0 g果肉组织,加入5 mL 1% HCl-甲醇溶液,研磨呈匀浆后,转入20 mL比色管中。用1% HCl-甲醇溶液反复冲洗研钵,转移至刻度定容混匀。于3 ℃冰箱冷藏,每隔5 min混匀一次,20 min过滤收集滤液于波长280 nm处测定溶液的吸光度值,重复三次。结果以OD280/g表示。

1.2.4.4相对电导率的测定参照文献[8]的方法。

1.2.4.5丙二醛(MAD)测定参考文献[9]。称取1 g果蔬样品,加入2 mL 100 g/L TCA溶液溶解研磨匀浆后,在加入3 mL TCA溶液充分研磨,然后于4 ℃、4000 r/min离心20 min,取2.0 mL上清液,加入2.0 mL TBA,混匀后在沸水浴中20 min,取出后冷却于4 ℃、4000 r/min离心20 min。分别以吸光值450、532、600 nm波长的测定样品吸光度。结果以式(1)进行计算:

MDA(mol/g·FW)=[6.452×(OD652-OD600)-0.559×OD450]×Vt×(VS×FW)-1

式(1)

式中:Vt-提取液总体积(mL);VS-测定用提取液体积(mL);FW-样品鲜重(g)。

1.2.4.6VC含量的测定参照国标(GB 6195-86)的方法进行。

1.2.5数据处理采用Excel软件进行数据处理及标准差分析,结果均取三次平行结果的均值表示。

2　结果与分析

2.1四种包装材料的阻隔性能比较

4种包装透性测试结果如表1所示。HDPE阻隔性较强,其透气量与透水量在四种材料中均为最低,O2透过量、CO2透过量与水蒸气透过量分别为117.92 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)、135.32 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)和3.54 g/m2·24 h。PE与PD961材料分别为中度阻隔性和低阻隔性保鲜薄膜,O2与CO2透过量均较高。OPP/CPP材料O2透过量较低为295.92 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)、CO2透过量较高为601.86 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa),水蒸气透过量较高为12.98 g/m2·24 h。

2.2鲜切马铃薯片在不同包装材料下褐变度的变化

去皮切分等加工过程会使细胞破裂,打破酶和底物的区域化分布,在氧气参与的情况下会发生酶促褐变。根据图1所示,鲜切马铃薯片在4种包装材料下褐变度的变化均呈上升趋势,其中OPP/CPP材料在保鲜期内上升趋势始终较缓,HDPE、PE、PD961材料均在4～6 d开始呈现急剧上升趋势。在第10 d时,OPP/CPP材料包装的鲜切马铃薯片褐变度仅为1.5,明显低于其它三种材料。

表1　不同包装材料详细参数

图1　鲜切马铃薯片在不同包装材料下褐变度的变化Fig.1　The change in the quality of freshcut potato chips under different packaging materials

2.3鲜切马铃薯片在不同包装材料下酶活性的变化

多酚氧化酶(PPO)活性可间接反应物质褐变程度,是检验物质抗褐变度的重要指标之一[10]。由图2可知,4种材料包装的鲜切马铃薯片PPO酶活性在保鲜期内变化均呈先增加后下降的趋势。OPP/CPP材料在4 d达到最高值0.5 U/min·g,之后缓慢下降,其它3种材料4 d以后均高于OPP/CPP材料峰值。在贮藏期结束时OPP/CPP材料PPO酶活性仅为0.47 U/min·g,远低于其它3种包装材料。

图2　鲜切马铃薯片在不同包装材料下PPO活性的变化Fig.2　Changes in the PPO activity of freshcut potato chips in different packaging materials

过氧化物(POD)酶在细胞代谢过程中,消解H2O2释放出的氧去氧化酚类物质生成醌,在进行一系列脱水、聚合反应,最后形成黑褐色物质[11]。因此,降低鲜切马铃薯中POD酶活性可以有效抑制褐变的产生。由图3所示,OPP/CPP材料包装的鲜切马铃薯片POD酶活性在保鲜期内一直处于1以内的低活性状态,而HDPE、PE、PD961三种材从4 d开始急剧上升,并一直处于高活跃状态,该结果表明OPP/CPP材料可以有效降低鲜切马铃薯片中PPO、POD酶活性,抑制褐变的生成。

图3　鲜切马铃薯片在不同包装材料下POD活性的变化Fig.3　Changes in the PPO activity of freshcut potato chips in different packaging materials

2.4鲜切马铃薯片在不同包装材料下酚类物质含量的变化

酚类物质是酶促褐变的底物,鲜切马铃薯片在保鲜期间酚类物质的积累会增加褐变的敏感度,导致产品货架期的缩短。如图4所示,0～6 d期间,4种材料包装的鲜切马铃薯片总酚含量均呈先上升后下降趋势。6～10 d期间,使用PE与PD961材料包装的鲜切马铃薯片总酚含量呈现急剧上升趋势,OPP/CPP与HDPE趋于平缓。10 d的时候,OPP/CPP材料总酚含量为1.4 DO280/g,而HDPE、PE、PD961分别为1.7、2.3和3.9 DO280/g。该结果表明,使用OPP/CPP材料在贮藏期间对鲜切马铃薯片进行包装可以有效的抑制酚类物质的积累。

图4　鲜切马铃薯片在不同包装材料下酚类物质含量的变化Fig.4　Changes in the phenols content of fresh cut potato chips in different packaging materials

2.5鲜切马铃薯片在不同包装材料下电导率及MDA的变化

鲜切马铃薯特殊的加工工艺会导致植物组织的破坏。植物细胞内的膜结构受损伤后,细胞膜透性增加导致细胞组织液渗出,导致相对电导率升高,同时细胞体内自由基含量不断增加,细胞膜的不饱和脂肪酸发生过氧化或脱脂化形成MDA[12],保持鲜切马铃薯片在保鲜期内的细胞完整性可以有效地抑制相对电导率及MDA含量的增加。如图5所示,不同包装材料的鲜切马铃薯片在贮藏期间相对电导率变化均呈上升趋势。OPP/CPP在保鲜期内上升趋势较为平缓,而HDPE在第0～2 d急剧上升,之后一直保持较高值,PE和PD961材料在6 d后上升趋势增加。在保鲜期内,OPP/CPP电导率仅从0.02%上升至0.15%,而HDPE、PE、PD961则分别上升至0.23%、0.25%和0.25%。

图5　鲜切马铃薯片在不同包装材料下相对电导率含量的变化Fig.5　Changes in the relative electrical conductivity of fresh cut potato chips in different packaging materials

如图6所示,4种材料包装的鲜切马铃薯片MDA含量变化均随时间延长呈上升趋势,其中OPP/CPP上升趋势明显缓于其他3种。OPP/CPP包装材料包装的鲜切马铃薯片在贮藏期内MDA含量在10 d时仅上升至0.04 mmol/g,而HDPE、PE和PD961从第4 d开始高于OPP/CPP的最高值,且此后一直呈急剧上升趋势。到第10 d HDPE、PE和PD961三种包装材料MDA含量均高出OPP/CPP的2倍多。结果表明,OPP/CPP材料可以有效的延缓鲜切马铃薯片组织内MDA的积累,降低细胞膜的损伤。

图6　鲜切马铃薯片在不同包装材料下MDA含量的变化Fig.6　Changes in the MDA of fresh cut potato chips in different packaging materials

2.6鲜切马铃薯片在不同包装材料下VC含量的变化

VC又称还原抗坏血酸,是一种易溶于水且不稳定的营养物质,遇气体、热、光容易损坏,受贮藏条件影响。马铃薯VC含量是番茄的1.4倍,是芹菜的3.4倍。欧美国家更是将马铃薯作为VC摄入的主要来源之一[13]。因此鲜切马铃薯片贮藏期间VC含量的变化可作为其营养品质与贮藏效果的评价指标之一。如图7所示,4种材料包装的鲜切马铃薯片在贮藏期内VC变化均呈现下降趋势。其中OPP/CPP材质包装的鲜切马铃薯片VC含量的下降趋势明显缓于其他三种。在第10 d时,OPP/CPP材料包装的鲜切马铃薯片VC含量为1.2 mg/g,而HDPE、PE、PD961分别为0.9、0.99、0.74 mg/g。该结果表明,OPP/CPP包装材料对鲜切马铃薯片贮藏期间VC的流失有明显抑制作用。

图7　鲜切马铃薯片在不同包装材料下VC含量的变化Fig.7　The change of potato ascorbic acid in different packaging materials under fresh cut

3　讨论

酶促褐变是鲜切马铃薯片在贮藏过程中褐变的主要原因,其中酶活性的激发需要氧的参与,PPO酶在O2的作用下将酚类底物氧化,同时诱导POD酶与之发生协同作用产生有色物质,从而使切口表面发生褐变。酚类物质是苯丙氨酸裂解酶(PAL)催化反应的产物,PAL酶的活性与氧有关,因此降低环境中的O2含量可以降低PAL活性,从而减少酶促褐变中底物的含量。因此,降低包装材料O2的透过量不仅可以减少酶促褐变中酶的活性,还可以降低其底物的合成,有效的抑制鲜切马铃薯片贮藏期间酶促褐变的产生。同时,VC在贮藏过程中极易被氧化,因此,降低包装材料的透气量,可以有效抑制VC的氧化,降低营养物质的流失。鲜切马铃薯片在贮藏过程的呼吸作用产生水蒸气,导致包装内产品的腐烂变质,细胞膜受损,造成电导率的增加及有害物质的积累,因此,减少贮藏环境中水汽的积存,可以有效的抑制鲜切马铃薯片电导率及MDA的增加。

在四种包装材料中,HDPE材料包装的鲜切马铃薯片保鲜效果较差,产品易发生腐烂变质,这可能是由于HDPE材料阻隔性较强,在保鲜过程中的呼吸作用会消耗大量O2生成CO2,易导致包装内O2浓度过低CO2浓度过高,产生无氧呼吸,引起产品的品质劣变,同时较低透水率易导致水汽在包装袋内积存,导致植物组织腐烂,细胞膜受损,造成电导率与MDA含量升高。PE与PD961材料包装的鲜切马铃薯片褐变抑制效果较差,可能是由于O2与CO2透过量均较高,易导致鲜切马铃薯片在贮藏过程中的酶促褐变,并造成营养成分的大量流失,因此PE与PD961包装的鲜切马铃薯片在贮藏保鲜期内褐变度、酶类物质与酚类物质上升速度较快,VC含量也随时间的延长而急剧降低。而OPP/CPP材料透气量适中,鲜切马铃薯片在贮藏保鲜期间形成一定的自发气调环境,有效的减少了环境中的O2含量,抑制了鲜切马铃薯片贮藏保鲜期间的褐变,延缓了马铃薯的成熟衰老,从而达到延长保鲜期的效果。Bastrash[14]等也在研究中发现在低O2条件下鲜切果蔬的褐变受到抑制。由于OPP/CPP材料透气量较低,可以有效抑制VC的氧化,从而有利于鲜切马铃薯VC含量的保持。同时,OPP/CPP包装材料由于其较高的水蒸气透过有效抑制包装内水汽的存积,防止鲜切马铃薯片在贮藏期间腐败变质,降低电导率的增加及MDA的积累。因此,OPP/CPP材料的适宜的O2,CO2及水汽透过量可以有效的抑制鲜切马铃薯片贮藏期间的褐变,降低酶活性及酚类物质的合成,抑制电导率及MDA等有害物质的积累,减少营养物质的流失。

4　结论

在贮存期间使用不同的材料包装鲜切马铃薯片,会形成不同的自发气调包装环境[1],进而会影响鲜切马铃薯片的褐变度、PPO和POD酶活性、酚类物质含量、电导率、MDA及VC含量的变化,从而影响鲜切马铃薯片在贮藏期内的保鲜效果。研究结果表明使用适宜的材料对鲜切马铃薯片进行包装贮藏,可以有效的延长保鲜期,并改善保鲜期内的保鲜效果。使用OPP/CPP包装材料可以有效地延缓鲜切马铃薯片酶促的褐变,降低PPO、POD酶活性,减少酚类物质的合成,抑制电导率、MDA等有害物质的增加和VC的流失,从而延长鲜切马铃薯片货架期,改善产品品质。

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Effects of four kinds of packaging materials on the preservation of fresh-cut potatoes chips

ZHAO Rui-xue,CHEN Xiang-ning*,XU Li,CHANG Xi-guang,YANG Xiao-fei,GUO Yan-song

(Food Science and Engineering College at Beijing University of Agriculture,Beijing Key Laboratory of Agricultural Product Detection and Control of Spoilage Organisms and Pesticide Residue,Beijing 102206)

The excellent quality of potato were cleaned cut into the film and divided into 4 groups. They were paked with 4 kinds of different materials and storaged at 4 ℃ PPO and POD enzyme activity,phenolic substances(total phenolics content),cell damage degree(relative conductivity)and harmful substances(MDA)and nutrients(ascorbic acid)content were detected. It was showed that OPP/CPP packaging materials,which carbon dioxide,oxygen,steam,permeance respectively 601.86 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa),295.92 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa),12.98 g/(m2·24 h),used in the preservation of fresh cut potato chips,could effectively improved the quality,reduce the content of enzyme activity and phenolic substances. It could also reduce the relative electric conductivity from 0.02% rise to 0.15%,MDA only from 0.03 mmol/g up to 0.04 mmol/g,keep the nutrients.

fresh cut;potato;packaging materials;preservation;storage

2015-12-29

赵瑞雪(1991-),女,硕士研究生,研究方向:食品加工与安全,E-mail:zrx911122@163.com。

陈湘宁(1972-),女,博士,研究方向:果蔬包装及贮运保鲜技术研究,E-mail:cxn@bua.edu.cn。

北京市农业科技项目(20150120)。

TS255.36

A

1002-0306(2016)18-0336-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.18.055