包装、臭氧和保鲜剂处理对‘大红袍’鲜花椒呼吸强度与贮藏效果的影响

景娜娜,李 华,李 珍,魏安智,2,马艳萍,2,*

(1.西北农林科技大学林学院,陕西省经济植物资源开发利用重点实验室,陕西杨凌 712100;2.西北农林科技大学林学院,国家林业局花椒工程技术研究中心,陕西杨凌 712100)

花椒(ZanthoxylumbungeanumMaxim)因其具有丰富的营养和独特的麻味在食品中被广泛应用。我国以陕西凤县、韩城以及重庆江津和四川汉源等地为花椒的主要产区[1-2]。近年来,凤县‘大红袍’鲜花椒由于其独特的地域优势,具有粒大、清香浓郁和麻味持久等特点[3],消费量逐年增加,但其常温贮藏期仅2～4 d,低温也仅维持18 d左右,无法满足消费者对鲜花椒日益旺盛的需求。鲜花椒贮藏寿命的延长能显著提高其附加值,具有非常广阔的市场前景。目前,有关鲜花椒保鲜方面极少报道,主要集中在温度、气调包装和保鲜剂对青花椒贮藏效果的影响方面[4-5]。李一卓[4]发现,鲜青花椒臭氧消毒30 min后经壳聚糖涂膜,并采用5% O2+15% CO2+80% N2气调条件,0 ℃下保存30 d,保鲜工艺较为复杂且可操作性不强。有关‘大红袍’鲜花椒的保鲜技术仅有蒋云华[6]关于韩城‘大红袍’采用小环境气调技术的报道。可见,寻求延长‘大红袍’鲜花椒贮藏寿命的适宜保鲜技术是十分必要。

适宜自发气调包装能够利用果蔬自身的呼吸作用和塑料薄膜的透气性能,自行调节密封环境中氧气和二氧化碳含量,延长果蔬的贮藏寿命。聚乙烯(PE)包装具有价格低、韧性强等优点,广泛应用于果蔬采后保鲜领域[7]。臭氧(O3)及不同种类保鲜剂处理如二氧化氯(ClO2)和双乙酸钠(C4H7NaO4)因其自身的优良特性,在果蔬贮藏中得到广泛应用。O3处理能够减弱果蔬的呼吸强度,延缓衰老[8],对采后葡萄[9]和苹果[10]等具有良好保鲜作用,其保鲜效果随浓度的不同存在差异[11]。不同浓度ClO2气体处理可显著降低青椒褐变率[12]和龙眼果皮的褐变程度[13],并对采后苹果具有明显保鲜效果[14]。C4H7NaO4为新型多功能、绿色、高效的防腐剂和食品添加剂,广泛用作食品保鲜和防霉方面[15],其复合保鲜剂对保持荔枝感官品质具有积极作用[16]。目前,有关不同厚度PE包装和不同浓度O3、ClO2和C4H7NaO4处理对‘大红袍’鲜花椒的保鲜研究未见报道。

为此,本研究以凤县‘大红袍’鲜花椒为材料,经不同厚度PE包装(PE20(厚度20 μm)、PE30(厚度30 μm)、PE50(厚度50 μm))、不同浓度O3及保鲜剂ClO2和C4H7NaO4处理,研究鲜花椒冷藏期间呼吸强度、褐变率及感官品质的动态变化差异,旨在筛选鲜花椒的适宜包装与保鲜处理方法,为其贮藏保鲜提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

由绿转红且香味形成的初熟期凤县‘大红袍’鲜花椒 于2017年6月23日采摘至陕西凤县,采摘后挑选颗粒饱满、色泽鲜亮的无霉烂样品,采用塑料筐加冰运回西北农林科技大学实验冷库进行处理;ClO2北京华星公司;C4H7NaO4上海源叶生物科技有限公司;MA包装袋 规格为25 cm×15 cm,种类PE20(厚度20 μm)、PE30(厚度30 μm)、PE50(厚度50 μm);包装袋 购于天津保鲜工程中心。

XM系列臭氧发生器 青岛欣美公司;TEL 7001型二氧化碳检测仪 美国Telaire公司。

1.2 样品处理

1.2.1 不同厚度薄膜包装处理对鲜花椒呼吸强度和贮藏效果的影响 将鲜花椒于室内通风处摊晾3 h,散去田间热后于(0±0.5) ℃冷库中预冷24 h,采用PE20、PE30和PE50包装后继续于(0±0.5) ℃贮藏。每处理30包,每包250 g。

1.2.2 不同浓度O3与保鲜剂处理对鲜花椒呼吸强度和贮藏效果的影响 将鲜花椒于(0±0.5) ℃冷库中预冷12 h后进行保鲜处理:(a)O3处理:将2.5 kg鲜花椒采用5、15、30 mg/L O3熏蒸处理10 min,臭氧发生器的臭氧产量为15000 mg/h。(b)ClO2处理:将2.5 kg鲜花椒采用15、40、80 mg/L ClO2溶液浸泡10 min,晾干表面水分待用;(c)C4H7NaO4处理:取2.5 kg鲜花椒采用100、200、400 mg/kg C4H7NaO4浸泡10 min,晾干表面水分待用;(d)对照:未经过任何处理。O3与ClO2浓度的设定建立于金橘、蜜桃等果品上的研究结果[11,17-20];C4H7NaO4浓度设定建立在前期预试验的基础上。每浓度处理3个重复,处理后将样品移入(0±0.5) ℃冷库预冷24 h,采用PE20袋包装后继续于该条件下贮藏,每包150 g。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 呼吸强度 包装处理鲜花椒于0、5、8、14、17、20、23、26、32 d,臭氧与保鲜剂处理鲜花椒于0、6、12、18、24、30、36 d时,随机取每处理每重复样品共3袋采用二氧化碳检测仪于(0±0.5) ℃冷库中测定。

1.3.2 褐变率 包装处理鲜花椒于0、11、26、32 d,臭氧与保鲜剂处理鲜花椒于24、30、36、42、48 d时,随机取样3袋,记录花椒褐变情况并计算褐变率。褐变率(%)=褐变花椒质量/鲜花椒总质量×100。

1.3.3 感官品质 包装处理鲜花椒于0、11、26、32 d,臭氧与保鲜剂处理鲜花椒于0、24、36、48 d时随机取每处理每重复样品共3袋,10人评分小组分别对其色泽、香气、霉变和褐变四项分别进行打分,每项分值取平均值,各项权重分别占综合评分的25%。

表1 鲜花椒感官品质评分标准Table 1 Sensory quality rating criteria of fresh Zanthoxylum

1.4 数据处理

数据采用Microsoft Office Excel 2010软件处理,用SPSS Statistics 23.0分析软件进行统计分析。数据为三个重复的平均值±标准差,采用Duncan的新复极差法检验不同处理间在0.05水平上的差异。

2 结果与分析

2.1 不同厚度薄膜包装对鲜花椒呼吸强度和贮藏效果的影响

2.1.1 不同厚度薄膜包装对鲜花椒呼吸强度的影响 呼吸强度是反映果蔬贮藏性能的一个重要指标[21]。不同厚度薄膜包装鲜花椒贮藏期间呼吸强度总体呈现下降趋势(图1)。贮藏初期,各处理呼吸强度均迅速下降,贮藏5 d与0 d相比,PE20、PE30和PE50包装下降率分别为94.09%、76.51%和78.63%,以PE20包装的下降幅度最大,低温条件下呼吸强度的迅速降低减缓了鲜花椒内部营养物质的消耗,提供了利于其贮藏的生理条件[22];贮藏14 d内,PE20包装的呼吸强度显著低于其他处理(p<0.05);之后各处理的呼吸强度保持平稳状态。

表2 不同包装对鲜花椒感官品质的影响Table 2 Effect of different packages on sensory quality of fresh Zanthoxylum

图1 不同厚度薄膜包装对鲜花椒呼吸强度的影响

2.1.2 不同厚度薄膜包装对鲜花椒褐变率的影响 贮藏期间,PE20包装鲜花椒的褐变率持续显著低于PE30与PE50包装(p<0.05),PE30抑制褐变的效果次之(图2);贮藏26 d时,PE20包装的褐变率仅为24.90%,显著低于PE30(68.85%)与PE50(78.52%)包装(p<0.05),之后各处理鲜花椒褐变率迅速增加。表明,PE20包装对抑制鲜花椒的褐变具有显著的积极作用,这可能是由于PE20包装透湿性和透氧性强,能够较好维持鲜花椒缓慢生命代谢适宜的气体组成,而PE30与PE50包装抑制褐变效果较差(图2),则可能是因其较厚而透气性差,使鲜花椒长期处于高湿、高二氧化碳和无氧呼吸环境所致[23-24]。

图2 不同厚度薄膜包装对鲜花椒褐变率的影响

2.1.3 不同厚度薄膜包装对鲜花椒感官品质的影响 贮藏相同时间内,不同包装鲜花椒感官品质始终表现为PE20优于PE30,PE30优于PE50。这与孙海燕等[25]在不同保鲜包装对天麻贮藏效果影响的研究结果一致;26 d时,PE20包装鲜花椒颜色暗红,香味淡,轻度褐变但无霉变,PE30与PE50包装鲜花椒则颜色暗灰,几乎无香味,分别呈现中度和重度褐变且均有少量霉变,三者综合评分分别为4.17、2.56和2.38分,以PE20包装的分值显著高于其他包装(p<0.05);36 d时,各包装鲜花椒色泽暗灰,无光泽且褐变严重,未霉变但有霉味出现。可见,PE20包装对保持鲜花椒的感官品质作用较好。

2.2 不同浓度O3及保鲜剂处理对鲜花椒呼吸强度和贮藏效果的影响

2.2.1 不同浓度O3及保鲜剂处理对鲜花椒呼吸强度的影响 贮藏期间,各处理鲜花椒呼吸强度均呈现双峰变化,但不同处理对其影响存在差异(图3)。对照鲜花椒的呼吸高峰分别于12和24 d出现,O3、ClO2和C4H7NaO4处理均提前了第一个高峰的出现且峰值显著高于对照(p<0.05),应是常温处理条件或处理本身加速其短期呼吸代谢所致。5、15 mg/L O3及15 mg/kg ClO2处理在12 d时呼吸降至最低后再次迅速升高,可能是由于果实需呼吸作用提供能量以满足正常的生理活动[26];40与 80 mg/kg ClO2处理在贮藏后期显著低于对照(p<0.05);C4H7NaO4处理贮藏初期(0～6 d)呼吸强度显著上升且均高于对照(p<0.05),12 d后却持续显著低于对照(p<0.05),24 d时呼吸强度再次上升,其原因可能是此时花椒开始衰老,且多数已发生褐变,打破了花椒内部的平衡,导致呼吸强度上升[27-28]。

图3 不同浓度O3、ClO2、C4H7NaO4处理对鲜花椒呼吸强度的影响

三种适宜浓度处理中,以15 mg/L O3处理鲜花椒的呼吸强度变化波动幅度最大,这对其长期贮藏不利[29];40 mg/kg ClO2和100 mg/kg C4H7NaO4处理在贮藏18 d后的呼吸强度均显著低于对照(p<0.05),30～36 d时以40 mg/kg ClO2处理显著低于对照和其他处理(p<0.05),利于延长鲜花椒的贮藏寿命[21]。

表3 不同浓度O3、ClO2、C4H7NaO4处理对鲜花椒感官品质的影响Table 3 Effect of different concentrations of O3,ClO2 and C4H7NaO4 treatments on sensory quality of fresh Zanthoxylum

2.2.2 不同浓度臭氧及保鲜剂处理对鲜花椒褐变率的影响 不同浓度O3与保鲜剂处理鲜花椒的褐变率均随贮藏时间的延长呈上升趋势,48 d时均完全褐变(图4)。贮藏30 d时,对照和400 mg/kg C4H7NaO4处理的褐变率分别为100%和80%,其他处理的褐变率均显著低于对照(p<0.05);400 mg/kg C4H7NaO4和30 mg/L O3处理鲜花椒分别在36、42 d时完全褐变。100和200 mg/kg C4H7NaO4处理在24 d时的褐变率仅为3%和2%,30 d时上升至10%和11%,之后褐变率迅速上升,表明C4H7NaO4处理对鲜花椒短期的保鲜具有良好效果。三种适宜浓度保鲜处理中,以40 mg/kg ClO2处理对鲜花椒褐变的抑制效果最优,42 d时褐变率保持最低(42%),这与谢国芳等[23]在蓝莓中的研究结果相似;80 mg/kg ClO2处理的保鲜效果明显削弱,可能是高浓度的ClO2处理对其造成氧化损伤所致[30]。

图4 不同浓度O3、ClO2、C4H7NaO4处理对鲜花椒褐变率的影响

2.2.3 不同浓度臭氧及保鲜剂处理对鲜花椒感官品质的影响 不同浓度臭氧及保鲜剂处理对‘大红袍’鲜花椒的感官品质的影响存在显著差异(p<0.05)。贮藏36 d时,对照鲜花椒色泽变暗,香气消失,完全褐变且发生霉变,各保鲜处理的保鲜效果仍然较好,分别以15 mg/L O3、40 mg/kg ClO2和100 mg/kg C4H7NaO4处理鲜花椒的色泽、气味较好,褐变和霉变程度较低;贮藏48 d时,三种处理的综合评分仍显著高于对照和相同保鲜处理的其它浓度(p<0.05)。贮藏相同时间内,三种适宜浓度保鲜剂处理的感官品质综合评分始终保持40 mg/kg ClO2>15 mg/L O3>100 mg/kg C4H7NaO4,以40 mg/kg ClO2处理的鲜花椒感官品质最好。

3 结论与展望

鲜花椒(0±0.5) ℃贮藏期间,PE20、PE30和PE50三种包装中,以PE20包装显著延缓了鲜花椒的褐变和呼吸代谢,感官品质最优,26 d时褐变率为24.90%;经不同浓度O3、ClO2和C4H7NaO4处理后,以ClO240 mg/kg处理贮藏效果较佳,42 d时褐变率为42%。因鲜花椒采收期呼吸代谢旺盛、水分含量高,采收不当油胞极易破坏变质,针对鲜花椒贮藏期间褐变与感官品质迅速劣变的首要问题,研究以各处理鲜花椒的贮藏效果为重点,目前结果对延长其贮藏寿命具有一定作用,但保鲜效果仍不够理想。与前人研究相比补充测定了呼吸强度,其他生理指标与营养指标暂未涉及,后续将从生理与营养品质方面对保鲜技术对鲜花椒品质的影响进行全面的评价。