鲜切菠菜和香菜专用自发气调包袋的研制

冯岩岩,王庆国

(1.山东农业大学食品科学与工程学院,山东泰安 271000;2.山东营养源食品科技有限公司,山东济南 250000)

鲜切蔬菜又称为切割蔬菜或轻度加工蔬菜,是在冷链条件下,将新鲜的蔬菜进行筛选挑选、分拣、整理清洗、去皮、切分、杀菌消毒、包装后,供消费者直接烹调或食用的一种生鲜蔬菜产品[1-3]。鲜切蔬菜具有100%可食、方便、新鲜、营养、卫生等特点,越来越受餐饮部门和消费者的关注与喜爱,具有广阔的市场前景[4-6]。

菠菜(SpinaciaoleraceaL.)又称鹦鹉菜、赤根菜等,在我国广泛种植。菠菜外观呈浓绿、味道鲜美,叶和茎都可食用,富含类胡萝卜素和多种维生素及矿物质等,具有促进人体新陈代谢、延缓衰老等多种功效[7],深受国内外消费者欢迎。香菜,俗称芫荽(CoriandrumsativumL),属伞形科一年或两年生草本植物[8],其茎和叶富含多种人体必需的营养物质,其中VC含量高达48 mg/100 g,是名副其实的抗氧化蔬菜,此外香菜还具有祛风除湿、利尿、降血压和助于消化的功效[9-10]。它虽非主菜,因其味道独特,却是家庭烹饪和宴请宾客不可或缺的香料,越来越受人们的青睐。在中国人的饮食习惯中,通常是将菠菜和香菜切分后直接食用或再加工[11],但在原料进行加工时由于清洗、切分等操作使完整组织遭到破坏,很容易出现营养流失、失水、软化、变色等品质劣变[12],外露的组织和汁液也更容易受到微生物的侵染[13]。因此为解决这些问题,延长鲜切菠菜和香菜的货架期,成为当今的研究热点。

包装作为鲜切蔬菜流通中的一个极其重要的环节,目前鲜切蔬菜多采用真空包装[14]、充气包装[15]、涂膜包装[16]、打孔膜包装[17]等方式进行包装,但有的保鲜效果不好,有的成本较高或者操作繁琐,因此寻求一种更加简单、安全、成本较低的保鲜技术尤为重要。气调窗保鲜属于自发气调包装保鲜方法,具有操作简单、无毒无害、成本低的特点[18],能在一定程度上调控包装袋内的气体成分,以保证包装袋内产品处于适宜环境中,避免无氧呼吸,从而延长货架期[19-20]。目前,气调窗保鲜在白芦笋[20]、蒜薹[21]、青椒[22]、黄秋葵[23]等蔬菜上得到应用,但尚未见气调窗包装对鲜切菠菜和香菜保鲜的报道。

本试验研制适于鲜切菠菜和香菜的自发气调包装袋,其中包括气调窗类型及面积的筛选,进而确定自发气调包装袋的O2、CO2透过量指标,以及包装袋的保鲜效果,旨在为气调窗包装应用于鲜切菠菜和香菜贮藏保鲜提供理论依据和参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

菠菜和香菜 购于山东泰安农贸市场,原料要求新鲜、无黄化、无腐烂、无机械伤;包装袋 尺寸为25 cm×35 cm,材料为透明复合薄膜,O2和CO2透过速率分别为1.42×102和6.70×102cm3/m2·d·atm,山东营养源食品科技有限公司提供;气调窗1(O2和CO2透过速率分别为5.0×105和5.0×105cm3/m2·d·atm,记为MA 1)、气调窗2(O2和CO2透过速率分别为4.0×105和1.6×106cm3/m2·d·atm,记为MA 2) 山东营养源食品科技有限公司提供。

ML-204型分析天平 梅特勒-托利多有限公司;DK-4100型手持式气体成分测定仪 丹麦丹圣PBI-Dansensor集团;SF-400型塑料薄膜封口机 永康市凯丰工贸有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 蔬菜的气调处理 菠菜和香菜分别于4 ℃清水清洗后,用0.2 mL/L NaClO溶液浸泡3～5 min,切段,长约3～5 cm,清洗后用0.05 mL/L NaClO溶液浸泡3～5 min[24-25],沥水甩干后4 ℃条件下分别装入对照(无气调窗)、镶嵌面积分别为1、2、3 cm2的气调窗1和2的包装袋中,每袋装量400 g,每个处理7个重复,分别用热封机封口,4 ℃贮藏。

1.2.2 鲜切蔬菜感官评定 鲜切蔬菜感官评定表参考刘红艳等[26]和钱骅等[27]的方法并进行修改,见表1。由6名食品专业人员组成感官品质评定小组,取其中任意3袋,在未开袋的情况下,以每整袋样品为个体,每天对其进行总体感观质量、颜色、失水、腐烂4方面进行感官评定;每隔2 d分别取2袋样品,在第3、6、9 d开袋进行气味和异味的评定。

表1 鲜切蔬菜感官评定表Table 1 Sensory evaluation table for fresh-cut vegetables

1.2.3 气体成分测定 任意取3袋样品,每天用PBI气体分析仪测定包装内的O2和CO2浓度,迅速将测试探针和排气针插入包装袋内进行气体测定。每个样品测定2次,记录所得数值,即为各包装袋内的O2和CO2浓度百分比(%)[23]。测定前分别在包装上粘两个硅胶密封垫,测定针和排气针分别从密封垫扎入,防止外部空气进入影响测试结果;测定后再用透明胶带封住针孔。

1.2.4 单位重量蔬菜的自发气调包装气体透过量的计算

1.2.4.1 单位重量蔬菜包装膜面积的计算 计算公式为:

式(1)

式中,S1:单位重量蔬菜包装膜面积,m2/kg;l为包装袋的长,m;d:包装袋的宽,m;m:样品重量,kg;2:为双面面积。

1.2.4.2 单位重量蔬菜气调窗面积的计算 计算公式为:

式(2)

式中,S2:单位重量蔬菜气调窗面积,m2/kg;m:样品重量,kg;S3:气调窗面积,m2。

1.2.4.3 单位重量果实单位时间的氧气透过量的计算 计算公式为:

式(3)

式中,Q1:单位重量果实单位时间的氧气透过量,cm3/kg·d·atm;l为包装袋的长,m;d:包装袋的宽,m;m:样品重量,kg;2:为双面面积;Qa1:包装膜的氧气透过率,cm3/m2·d·atm;Qa2:气调窗的氧气透过率,cm3/m2·d·atm;S1:单位重量蔬菜包装膜面积,m2/kg;S2:单位重量蔬菜气调窗面积,m2/kg。

1.2.4.4 单位重量果实单位时间的二氧化碳透过量Q2(cm3/kg·d·atm)的计算 计算公式为:

式(4)

式中,Q2:单位重量果实单位时间的二氧化碳透过量,cm3/kg·d·atm;l为包装袋的长,m;d:包装袋的宽,m;m:样品重量,kg;2:为双面面积;S1:单位重量蔬菜包装膜面积,m2/kg;S2:单位重量蔬菜气调窗面积,m2/kg;Qb1:包装膜的二氧化碳透过率,cm3/m2·d·atm;Qb2:气调窗的二氧化碳透过率,cm3/m2·d·atm。

1.3 数据处理

用Excel 2007和Sigma Plot 12.0统计实验数据并作图,实验结果为多次重复的平均值,以平均值±标准差表示。使用SPSS 17.0统计软件进行方差分析,P<0.05表示差异显著。

2 结果与讨论

2.1 气调窗对鲜切蔬菜感官质量的影响

2.1.1 气调窗对鲜切菠菜感官质量的影响 如图1所示,随着贮藏时间的延长,鲜切菠菜总体质量评价逐渐下降,各处理间变化基本一致,贮藏第9 d,对照总体质量评价分值为4.44分,失去商品价值,而各处理分值均大于6.00分,其中MA2的2和3 cm2的总体质量评价显著高于其他处理(P<0.05);对照在第2 d出现部分叶片轻微变黄的现象,处理组从第5 d出现轻微变色,贮藏至第9 d,对照颜色变化显著高于各处理组(P<0.05),各处理组间差异不显著(P>0.05);对照和各处理第5 d左右均出现轻微失水现象,贮藏前6 d差异不显著(P>0.05),在整个贮藏过程中各处理失水分值均小于1.50分,差异不显著(P>0.05),而对照第7 d后失水分值为2.00分,显著高于各处理组(P<0.05);对照第4 d有轻微腐烂,各处理组在整个贮藏过程中均未出现腐烂。气味和异味是影响鲜切菠菜包装袋内品质的关键因素。贮藏第3 d,对照袋内鲜切菠菜气味极轻微,气味分值为2.00分,显著低于各处理组(P<0.05),各处理具有较清香的菠菜气味,气味分值均大于4.00分;贮藏过程中,MA2的2和3 cm2袋内菠菜气味较大,显著高于其他处理(P<0.05),贮藏第9 d气味分值分别为3.78分和3.67分,其他处理气味较淡,气味分值均低于2.50分。贮藏第3 d,对照袋内出现无氧呼吸异味,随着贮藏时间的延长,袋内异味加重;除MA2的1 cm2在第9 d有极轻微的无氧呼吸异味外,其他处理在整个贮藏过程中均无出现异味现象。结果表明MA2的2和3 cm2气调包装袋可保持袋内鲜切菠菜较好的感官品质,在一定程度上能减缓变色、失水和腐烂程度,尤其是能最大程度地保持袋内鲜切菠菜原有的清香气味,避免异味的产生。

图1 不同气调窗对鲜切菠菜感官质量的影响Fig.1 Effect of different MA window on sensory quality of fresh-cut spinach

2.1.2 气调窗对鲜切香菜感官质量的影响 由图2可知,随着贮藏时间的延长,包装袋内鲜切香菜总体质量评价逐渐降低,贮藏第5 d,对照品质下降,总体质量评价分值为5.00分,显著低于各处理组(P<0.05);而处理组仍保留较好的感官品质;贮藏第9 d,MA2感官总体评价显著高于MA1(P<0.05),其中MA1各处理间差异不显著(P>0.05),MA2的2和3 cm2总体质量评价显著高于MA2的1 cm2(P<0.05)。对照第2 d个别叶子出现轻微发黄现象,各处理组从第6 d开始轻微发黄,贮藏第9 d各处理组显著高于对照(P<0.05);对照贮藏第3 d开始失水,失水分值为1.22分,MA1的1 cm2第5 d开始失水,贮藏至第7 d所有包装袋内均有不同程度的失水,但失水不严重,差异不显著(P>0.05);贮藏第4 d,对照袋内个别地方出现腐烂现象,各处理组在贮藏过程中均未出现腐烂。气味和异味也是影响鲜切香菜品质的关键因素。对照第3 d袋内鲜切香菜原有气味极轻微,气味分值为2.00分,并出现轻微异味,可能是O2浓度较低导致无氧呼吸所致;随着贮藏时间的延长,包装袋内鲜切香菜气味逐渐降低,MA2的2和3 cm2在贮藏第9 d袋内具有较清香的鲜切香菜气味,气味分值均为3.67分,显著高于其他处理(P<0.05),其他处理袋内气味较淡,均低于2.50分;除MA2的1 cm2袋内有异味,其他处理均无异味产生。结果表明鲜切香菜在装量为400 g时,适宜选用MA2的2和3 cm2的包装,此包装在一定程度上可以保持鲜切香菜较好的感官质量,抑制其变色和失水,并较好的保持袋内鲜切香菜原有的气味,且无异味产生。

图2 气调窗对鲜切香菜感官质量的影响Fig.2 Effect of different MA window on sensory quality of fresh-cut coriander

2.2 气调窗对鲜切蔬菜包装袋内气体成分的影响

包装袋内气体成分的变化影响鲜切蔬菜的品质,O2或CO2含量过低或过高都会对产品产生不良的影响[28]。通常情况下,菠菜的最适气体浓度O2为7%～10%,CO2为5%～10%,香菜的最适气体浓度O2为4%～10%,CO2为4%～6%[29]。

2.2.1 气调窗对鲜切菠菜包装袋内气体成分的影响 如图3所示,气调窗面积的大小会影响鲜切菠菜袋内的气体成分,相同类型的气调窗,面积越大,袋内O2含量越高,CO2含量越低;相同面积的气调窗,MA1袋内O2含量要高于MA2。贮藏至第3 d,对照(无气调窗)袋内O2含量以快速下降至0.60%,之后含量基本不变,各处理组O2含量基本呈先下降后趋于平稳;对照和MA1的3个处理袋内CO2含量呈先上升后趋于平稳趋势,而MA2的三个处理呈先上升后下降再趋于平稳趋势。相比,MA1的3 cm2在整个贮藏过程中O2含量最高,显著高于其他处理(P<0.05),贮藏后期含量约为11.98%;MA2的1 cm2袋内O2含量较低,后期稳定在3.37%附近;MA1的1 cm2与MA2的3 cm2在整个贮藏过程中变化基本一致,且差异不显著(P>0.05);贮藏后期MA1的1、2 cm2和MA2的2、3 cm2袋内O2含量为7.00%～8.50%,在菠菜适宜O2浓度范围内。在整个贮藏过程中,对照袋内CO2含量最高,贮藏后期高达21.49%,显著高于处理组(P<0.05);其次为MA1的1 cm2、MA2的1 cm2,其他四个处理含量最低,在5.00%～6.00%左右,且差异不显著(P>0.05),在菠菜适宜CO2浓度范围内。由此可知,MA1的3 cm2和MA2的2、3 cm2袋内O2和CO2的气体成分均在目标范围内。

图3 不同气调窗对鲜切菠菜包装内气体成分影响Fig.3 Effect of MA window on gas compositionin fresh-cut spinach packaging

2.2.2 气调窗对鲜切香菜包装袋内气体成分的影响 由图4可知,随着贮藏时间的延长,对照包装袋内O2含量呈先下降后平稳趋势,CO2含量呈不断上升趋势。各处理组O2含量基本呈缓慢下降趋势,CO2含量呈先上升后基本不变趋势。相同类型的气调窗,面积越大,袋内O2含量越高,CO2含量越低;相同面积的气调窗,MA1袋内O2和CO2含量要高于MA2。其中MA1的3 cm2袋内O2含量最高,稳定后约为11.85%,显著高于其他处理组(P<0.05);MA2的1 cm2贮藏后期袋内O2含量与对照差异不显著(P>0.05),开袋后有轻微无氧呼吸气味;其他处理(MA1的1、2 cm2和MA2的2、3 cm2)贮藏后期袋内O2含量在4.00%～10.00%间,满足香菜贮藏适宜O2浓度。各处理组贮藏后期袋内CO2含量介于5.00%～10.00%间,其中MA2的2和3 cm2袋内含量稍低,分别为6.52%和4.89%,较接近香菜贮藏适宜CO2浓度。由此可知,MA2的3 cm2袋内气体含量均在目标范围内,此外,MA2的2 cm2袋内气体含量较接近目标范围,其中CO2含量稍高于目标值。

图4 不同气调窗对鲜切香菜包装内气体成分影响Fig.4 Effect of MA window on gas compositionin fresh-cut coriander packaging

2.3 适于鲜切菠菜和香菜包装袋透气量计算

综合分析感官评定和气体成分,鲜切菠菜和香菜在装量为400 g时,均适宜采用面积为2和3 cm2的气调窗2的包装,即所需气调窗2(O2和CO2透过速率分别为4.0×105和1.6×106cm3/m2·d·atm)的面积为5×10-4～7.5×10-4m2/kg;包装薄膜(O2和CO2透过速率分别为1.42×102和6.70×102cm3/m2·d·atm)面积为2×25 cm×35 cm,即0.44 m2/kg。其中鲜切菠菜袋内O2含量在第3～5 d开始趋于稳定,CO2含量在第4～5 d开始趋于稳定(见图3),鲜切香菜袋内O2含量在第7～8 d开始趋于稳定,CO2在第4～5 d开始趋于稳定(见图4)。

表2为鲜切菠菜和香菜适宜气调包装袋的透气性及袋内气体含量稳定后的气体浓度。由表2可知,其鲜切菠菜和香菜包装袋单位重量、单位时间O2透过量为3.17×103～3.74×103cm3/kg·d·atm,CO2透过量为1.42×104～1.65×104cm3/kg·d·atm;贮藏后期,鲜切菠菜袋内O2稳定在7.34%～8.30%,CO2稳定在5.31%～5.49%,鲜切香菜O2稳定在3.96%～7.16%,CO2稳定在4.89%～6.52%;此类型包装均可延长鲜切菠菜和香菜货架期6 d以上。

表2 鲜切菠菜和香菜适宜气调包装袋的透气率及袋内气体含量稳定后的气体浓度Table 2 The transmittance rates and the concentrations of the gases in the bags after thecontent stabled of optimum MAP bags of fresh-cut spinach and coriander

3 讨论

本试验从总体感官质量评价分析,适宜的气调包装袋对鲜切菠菜和香菜货架期品质影响显著(P<0.05),尤其是对包装中气味和异味的影响较大,原因可能是气调窗对包装袋内气体含量进行内外调节所致。班兆军等[30]研究表明,硅窗MAP包装具有较好的气体通过率,较好地维持了贮藏期间袋内气体的动态平衡,并可保持果实较好的感官品质。而各处理组间差异,可能是不同类型和面积的气调窗调节气体程度不同所致,造成贮藏品质的差异,这一结果与Mansouri等[31]的研究结果一致。

从包装袋内气体成分的变化分析,适宜的气调窗包装可提高袋内O2含量并降低CO2含量;使包装袋内产品处于适宜的气体环境中,并实现动态平衡,这一结果与Li等[32]的结果一致;Jiang等[33]研究表明不同包装的透气性不同,包装袋内的CO2与O2气体含量也不同,尤其是贮藏后期,原因可能是不同类型和面积的气调窗对O2和CO2的扩散能力差异所致。其中本试验中筛选的鲜切香菜专用气调包装袋内CO2含量为4.89%～6.52%,稍高于香菜适宜贮藏CO2浓度(4%～6%),原因可能是品种、成熟度等有所差异所致。

4 结论

适宜的自发气调包装袋可较好的保持袋内鲜切菠菜和香菜感官品质,最大程度的保持原有的气味,无异味产生。鲜切菠菜和香菜均适宜选用O2和CO2的透过量分别为3.17×103～3.74×103和1.42×104～1.65×104cm3/kg·d·atm的包装袋,其中所需气调窗的类型为O2和CO2透过速率分别为4×105和1.6×106cm3/m2·d·atm,面积为5～7.5 cm2/kg。此包装内气体成分稳定时,鲜切菠菜袋内O2含量为7.34%～8.30%,CO2含量为5.31%～5.49%,鲜切香菜袋内O2含量为3.96%～7.16%,CO2含量为4.89%～6.52%,在4 ℃条件下均可延长货架期6 d以上。