包装膜特性对菠菜品质的影响

2020-04-03 13:59王旭王丹马越张敏赵煜伟赵晓燕
食品工业 2020年3期
关键词:贮藏期包装袋菠菜

王旭 ,王丹,马越,张敏,赵煜伟,赵晓燕*

1. 北京市农林科学院蔬菜研究中心、北京市果蔬农产品保鲜与加工重点实验室,农业部蔬菜产后处理重点实验室(北京 100097);2. 河北工程大学(邯郸 056006);3. 龙大食品集团有限公司(莱阳 265231)

菠菜(Spinacia oleracea L.)又称波斯菜、鹦鹉菜,属于耐寒绿叶蔬菜[1-3]。菠菜含有大量的β胡萝卜素,也是维生素B6、叶酸、铁和钾的极佳来源[4]。此外,菠菜中含有丰富的抗氧化剂如维生素E和硒元素,具有抗衰老、促进细胞增殖作用,能激活大脑功能,有助于防止大脑老化、防止老年痴呆[5-6]。

由于菠菜叶片面积较大,含有较高的水分,组织细嫩,呼吸蒸腾作用旺盛[7],极易发生失水萎蔫,黄化腐烂等现象,不利于采后的贮运保鲜,降低了商品价值。目前,国内外菠菜的贮藏保鲜技术主要有低温冷藏、气调贮藏[8]、静电场贮藏[9]以及辐照贮藏[10]等方法。但由于气调等贮藏方法的前期基础投资较大,运行成本较高等因素均不同程度地限制了菠菜贮藏业的发展。

包装可以减少果蔬的损失,延长贮藏时间,增加销售货架期。不同蔬菜由于自身生理特性以及贮、运、销环节要求的条件不同对包装要求也不同[10]。菠菜极易受损腐烂,因此对包装要求特别严格,以保证菠菜在贮运过程中完整无损[11]。薄膜包装是果蔬常见包装形式,保鲜袋包装是通过薄膜渗透性及果蔬呼吸速率之间的相互作用来改变周围的气体成分,最终达到一个理想的气体环境,从而减缓果蔬的腐烂变质,延长其贮藏期[12]。因此,具有保湿作用和一定透气性能的聚乙烯(PE)保鲜袋[11]在采后流通中被广泛应用。试验通过研究不同特性PE袋包装对菠菜采后贮藏品质及生理变化的影响,探究其贮藏保鲜效果。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

菠菜,市售,成熟度为商业成熟度,购买当天立即运回实验室,选择无机械损伤,无生物病害的完整菠菜作为试验原料。

PE1、PE4购买于北京华盾雪花塑料有限公司,PE2、PE3购买于北京鑫雄纸塑包装材料有限公司。

丙酮,草酸-EDTA溶液,抗坏血酸,偏磷酸-乙酸溶液,体积分数5%的硫酸,钼酸铵溶液:所用试剂均为分析纯,购于北京化工厂。

1.2 仪器与设备

便携式CO2红外线分析器 GXH-3051型号;UV-1800紫外分光光度仪,日本岛津;CM-3700台式分光测色仪,KONICAMINOLTA公司;气体分析仪,OXYBABYM+,上海众林机电设备有限公司;CM-3700台式分光测色仪;折射仪,PAL-1;恒温磁力搅拌器,Titroline esay;分析天平,梅特勒-托利多仪器有限公司;飞利浦手持式搅拌机,飞利浦香港电子有限公司;CHY-C2厚度仪,济南兰光机电技术有限公司;水蒸气透过率测试仪,压差法气体渗透仪,济南兰光机电技术有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 原材料处理

采用不同膜特性的PE包装膜对菠菜进行包装,每袋200.00 g,置于4 ℃冰箱中贮存,每隔3 d取样测定指标。以第0天样品为对照组。

1.3.2 膜特性试验

透水率采用MOCON PERMATRAN-W 1/50G进行测试,测试面积50 cm2,相对湿度差为75%,温度为25 ℃。O2和CO2透过率采用兰光VAC-V1气体渗透仪进行测试,测试面积为38.48 cm2,温度为室温,气源压力0.5 MPa。每个样品平行3次取品均值。

1.3.3 包装袋内顶空组分

利用便携式CO2红外线分析器,对包装袋内O2和CO2组分进行测试,每隔3 d测试1次,每组样品测定3次取平均值。

1.3.4 呼吸速率

采用气体分析仪测定呼吸速率。

预热15 min,预热过程中气泵开关应处在关的位置上。进行零点校准、跨度标准待显示值稳定以后,调节跨度电位器使显示值与标准气浓度一致。用橡胶软管将取样手柄与仪器进口连接上,打开气泵,气体分析仪即可对样品中的气体进行测量。

测量完毕以后,关上电源开关及泵开关,拔下电,将仪器前面板的样品入口和出口短接,并且把切换阀旋到左侧调零状态,可防止灰尘进入气路系统。此仪器量程为0.001%~1%。

式中:Q为呼吸强度,mg·CO2·kg-1·h-1;F为500气体流速,mL/min;C为CO2的浓度,μL/L;W为试样质量,kg;T为测试温度,℃。

1.3.5 失重率

失重率采用差量法[13]进行测定:

1.3.6 腐烂率

腐烂率采用称重法测量:设保鲜袋加贮藏0 d菠菜质量为M1,贮藏n d以后的质量(保鲜袋加贮藏n d的腐烂菠菜)为M2,失重率为贮藏前和贮藏后的质量差占贮藏前袋装的质量比(%)。

式中:X为腐烂率,%;M1为保鲜袋加贮藏0 d菠菜质量,g;M2为保鲜袋加贮藏n d的腐烂菠菜,g。

1.3.7 颜色测定

取适量菠菜打浆,打浆后取浆液置于比色皿中,用CM-3700分光测色仪(SCE反射模式)测定样品L*、a*、b*值。重复取样3次测量取平均值。

1.3.8 叶绿素含量的测定

取菠菜样品适量,用手持打浆机匀浆,准确称取0.5 g匀浆的样品,于25 mL具塞比色管中,加入25 mL丙酮溶液,将提取液倒入漏斗中过滤到50 mL棕色容量瓶中,取滤液用分光光度计分别于645 nm(叶绿素a)、663 nm(叶绿素b)、652 nm(总叶绿素)波长下,测定其吸光度。丙酮作空白对照试验。

1.3.9 VC含量的测定

标准曲线:准确称60 ℃真空干燥2 h的抗坏血酸0.050 0 g,用草酸-EDTA溶液定容50 mL配成1 mg/mL标准溶液,分别吸取0.2,0.3,0.4,0.5,0.6和0.7 mL的标准溶液于25 mL比色管。然后加入草酸-EDTA,使总体积为5 mL,再加入偏磷酸-乙酸溶液0.5 mL,硫酸1 mL,摇匀后加入2 mL钼酸铵溶液,之后蒸馏水定容25 mL。15 min后在705 nm处测吸光度,以mg为横坐标,吸光度为纵坐标,绘制曲线。

样品测定:称取10 g样品,用草酸-EDTA溶液定容至25 mL,过滤后。吸取1 mL于25 mL比色管中,再加入0.5 mL的偏磷酸-乙酸溶液,体积分数5%的硫酸1 mL,摇匀后加入2 mL钼酸铵溶液,蒸馏水定容至25 mL。15 min后测定吸光度,根据标准曲线公式及式(6)计算样品中VC含量。

式中:M为抗坏血酸含量,mg/100 g;C为所测样品浓度,mg;V1为所测样品体积,mL。

1.4 统计分析

每次试验重复3次,结果表示为(平均值±SD)。图像绘制采用Origin 8.0软件,采用SPSS 17.0对所测试的指标(除膜特性)进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 膜特性

膜特性测试结果列于表1。膜厚度比较结果为:PE1<PE2<PE3<PE4。PE1、PE2、PE3及PE4的透气性存在显著差异。膜的O2,CO2和水分的渗透能力比较结果为:PE3<PE2<PE4<PE1。

表1 膜特性

2.2 不同特性PE膜包装对菠菜包装袋内顶空组分的影响

图1反映了菠菜包装袋内顶空组分随贮藏时间的变化情况。随着贮藏时间的延长,O2浓度先降低后升高(图1a),CO2浓度逐渐上升再降低(图1b)。贮藏0~6 d,O2消耗较快,容易诱发菠菜的无氧呼吸,在贮藏6 d后,PE3袋中的CO2积累量达到8.7%。高浓度的CO2会抑制菠菜的呼吸作用,促进菠菜进行光合作用,在贮藏9 d后,光合作用产生的氧气多于呼吸作用消耗的氧气,导致不同膜特性PE包装袋内O2浓度逐渐升高,CO2浓度逐渐降低。在贮藏12 d后,PE2包装袋内CO2浓度高于其余3种包装,PE1、PE3、PE4包装袋内CO2浓度无明显区别,这可能由于菠菜自身的呼吸特性所致。

图1 不同膜特性PE包装对菠菜包装袋内顶空组分的影响

2.3 不同特性PE膜包装对菠菜呼吸速率的影响

图2 反映了贮存期呼吸速率的变化。从图中看出,随着贮藏期延长,呼吸速率逐渐降低。贮藏0~3 d时,菠菜呼吸速率下降速度较快,由于菠菜的呼吸作用产生大量CO2,导致袋内二氧化碳浓度变大,CO2浓度过高进一步抑制了菠菜呼吸作用(与图1b结果一致)。随着贮藏期延长,菠菜新陈代谢缓慢,导致贮藏3~12 d时呼吸速率趋于平缓,贮藏12 d后所有处理的呼吸速率并没有显著差异。

图2 贮存期呼吸速率的变化

2.4 不同特性PE膜包装对菠菜贮藏期内失重率的影响

图3 反映了贮藏期内失重率的变化,0~12 d时由于菠菜叶片面积较大,蒸腾作用和呼吸作用旺盛,发生失水萎蔫,失重率明显;贮藏12 d后PE4、PE2的失重率无明显差异,高于PE1,PE3失重率最低。PE3包装可以以延缓菠菜贮藏期间水分的流失,维持较好的品质。

图3 贮存期失重率的变化

2.5 不同特性PE膜包装对菠菜贮藏期内腐烂率的影响

由图4可知,贮藏0~12 d腐烂率呈上升趋势,在贮藏0~6 d由于菠菜呼吸作用旺盛产生大量水蒸气,引发菠菜较快腐烂(同图1b结果一致),在贮藏6~12 d由于菠菜呼吸作用降低(同图2结果一致),PE2,PE3,PE4在腐烂速度趋于平缓。贮藏12 d后PE1的腐烂率最高,PE2、PE3、PE4没有明显差异。

图4 贮存期腐烂率的变化

2.6 不同特性PE膜包装对菠菜贮藏期内颜色变化的影响

菠菜在贮藏过程中除出现萎蔫、腐烂等现象外,色泽变化也是其感官品质变化的直接指标之一。表2中L*值反映了菠菜亮度变化,a*值反应了菠菜红绿变化情况(绿(-)红(+)),b*值反应了黄蓝变化(黄(-)蓝(+)),由图5可知,四种不同特性膜包装的菠菜在贮藏期内亮度没有明显差异。由于随着贮藏期延长菠菜中叶绿素降解,b*值(即黄绿变化)与空白对照差异显著,菠菜在贮藏期内颜色慢慢变黄。

表2 菠菜在不同包装中贮藏过程中的颜色变化

2.7 不同特性PE膜包装对菠菜贮藏期内叶绿素含量的影响

绿叶蔬菜的黄化及衰老与叶绿素的降解有密切的关系,叶绿素降解,会出现变黄的现象,因此叶绿素含量是保持蔬菜采后商品性的重要因素[14]。由图5可知,在贮藏12 d后由于PE1贮藏的菠菜腐烂引发叶绿素降解(同图4结果一致),导致PE1叶绿素含量降低,而PE2、PE3、PE4的叶绿素含量无明显差异,这3种包装能减缓叶绿素的降解速度,提高菠菜的商品价值。

图5 贮存期叶绿素的变化

2.8 不同特性PE膜包装对菠菜贮藏期内VC含量的影响

维生素C(VC)是菠菜中所富含的一种重要营养物质,可作为评判菠菜品质及耐贮性的重要指标[15]。图6反映了贮存期VC含量的变化。在贮藏0~3 d由于呼吸作用释放热量促进了氧化酶的催化反应导致不同特性膜处理的VC含量迅速下降(同图1a结果一致)。PE4在贮藏0~9 d VC含量呈现下降趋势,在贮藏9~12 d呈上升趋势。除PE2,其余3种不同特性膜包装处理的VC含量均呈现先降低再升高,PE1、PE2的VC含量最低点出现在第6天,PE3、PE4的VC含量最低点出现在第9天。贮藏12 d后PE3的VC含量最高,PE2的VC含量最低,说明PE3包装可以延缓VC含量降低,抑制菠菜中营养物质的降解,维持较好的营养价值。

图6 贮存期VC含量的变化

2.9 主成分分析

由于测试指标较多,结果差异不显著,无法直观的得到哪一种膜是菠菜贮藏的最佳选择,因此,对试验末期测定的指标进行主成分分析[14],用SPSS 17.0软件处理得出的得分矩阵见表3。

表3 成分矩阵

由公式系数可知,根据特征值计算由第一、第二及第三主成分构造的综合主成分F值,并对F值进行排序,进而对不同特性PE膜包装的菠菜进行综合评价,结果如表4所示,由PE3材料包装的菠菜综合质量最好。

表4 膜综合得分

3 结论

合适的包装是延长果蔬货架期的重要手段,4种不同特性的PE膜对菠菜的保鲜效果有较大的影响。其中顶空气体组分、呼吸速率、以及叶绿素含量方面四种膜无显著差异,失重率和VC含量变化上PE3明显优于其余3种膜,结合主成分分析得出的综合主成分值可以得出不同特性PE3膜对菠菜贮藏中维持品质的效果最好,即透水率、氧气透过率和二氧化碳透过率分别为1.7 g/(m2·24 h),1 076.8 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa),4 796.5 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa),贮藏效果最佳。

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