张 鹏,苏 娟,吴 迪,王赵改,马翠丽,王元方,冯仁君,李江阔,*
(1.天津市农业科学院农产品保鲜与加工技术研究所,国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津),农业农村部农产品贮藏保鲜重点实验室,天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室,天津 300384;2.沈阳农业大学食品学院,辽宁 沈阳 110866;3.浙江大学农业与生物技术学院,浙江 杭州 310058;4.浙江大学中原研究院,河南 郑州 450000;5.河南省农业科学院农副产品加工研究中心,河南 郑州 450002;6.仲景食品股份有限公司,河南 南阳 474599;7.郑州凯雪冷链股份有限公司,河南 郑州 451470)
油麦菜(Lactuca sativaL.)属菊科莴苣种,原产于地中海沿岸,是一年生草本植物[1],具有清肝、利胆和养胃的功效。但由于油麦菜叶片较大,采后呼吸和蒸腾作用旺盛,叶片易失水、萎蔫、营养物质消耗较快、不易存放[2]。目前,油麦菜常见的物理保鲜方式主要为低温贮藏和气调贮藏。采摘后的油麦菜在常温下可贮藏2 d 左右,给农民与企业造成了较大的经济损失。
纸箱是用纸制品制造,用于包装各类物品的用具。卢芳芳等[3]将提取的肉桂精油涂布于纸箱,研究其对圣女果的保鲜作用。结果表明:肉桂精油抗菌纸箱的物理性能和保鲜性能能够有效延长圣女果货架期。研究人员发现,使用泡沫箱贮藏百香果,其失重率降低较慢,有利于百香果的保水和转色,延长货架期[4]。
泡沫箱是以多孔塑料为材料制成的箱式包装容器,内部具有很多微小气孔的塑料。巫梅婷等[5]研究了多功能环境友好型保鲜物流箱与普通泡沫箱包装荔枝的品质变化规律,结果表明,在贮藏0~2 d 内使用新型保鲜纸箱的保鲜效果较好。普红梅等[6]研究不同保鲜方式对松茸保鲜效果的影响,结果表明,保鲜袋(改性高分子聚合物新材料,厚度约为0.025~0.030 mm)结合泡沫箱加冰贮藏能够较好地保持松茸的采后贮藏品质。
温控箱是以聚丙烯塑料为包装材料制作的箱式包装容器,具有保温、隔热的作用。薛友林等[7]将黄花菜分别置于普通泡沫箱和温控保鲜箱内,研究两种包装方式对黄花菜的保鲜效果,结果表明,相对于普通泡沫箱,温控保鲜箱温度范围为(0.6±0.1)℃,变化范围较小且贮藏环境温度控制较为精准,能较好地维持黄花菜的采后贮藏品质。目前,温控箱这种包装方式在油麦菜贮藏保鲜中的应用尚未见报道。本研究以油麦菜为试材,比较不同外包装方式对油麦菜贮藏期间感官指标、营养指标、衰老指标和抗氧化酶活性的影响,以期为解决油麦菜采后运输和贮藏保鲜提供理论依据与数据支撑。
1.1.1 材料与试剂
油麦菜,采自天津市西青区,选择大小均匀、无病虫害的油麦菜;泡沫箱(600 mm×451 mm×230 mm,壁厚30 mm),四川包工坊电子商务有限责任公司;精准温控箱(595 mm×400 mm×250 mm,壁厚30 mm),上海佳寰实业有限公司;纸箱(500 mm×350 mm×220 mm),天津顺福包装制品有限公司;包装袋,规格为20 cm×65 cm(有12孔,孔径为0.5 cm),厚度为0.06 mm,语图包装有限公司。
冰醋酸、硫酸、醋酸钠、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、95%乙醇、无水乙醇、苯酚、过氧化氢、偏磷酸、草酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、钼酸铵、邻苯二酚、聚乙二醇、磷酸钠、三氯乙酸、2-硫代巴比妥酸,天津市大茂化学试剂厂;Trion X-100、愈创木酚,上海麦克林生化科技股份有限公司;85%磷酸、酒石酸钾钠,天津市科密欧化学试剂有限公司。
1.1.2 仪器与设备
Check PiontⅡ便携式残氧仪,丹麦Dansensor 公司;KF-568 电子称,中国凯丰集团;Synergy H1 全功能微孔板检测仪酶标仪,美国伯腾仪器有限公司;岛津2010气相色谱仪,美国Finnigan 公司;TU-1810紫外可见分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;DDS-307A 电导率仪,上海仪电科学仪器股份有限公司;PAL-1 便携式手持折光仪,日本爱宕公司;CM-700d色差仪,日本柯尼卡美能达公司。
1.2.1 样品处理
挑选无黄叶、病害、大小均匀的油麦菜装入市售保鲜袋中,每袋质量为100 g左右,每个处理组21袋,置于温度4 ℃、相对湿度80%~90%条件下预冷24 h,预冷结束后分别装入纸箱、泡沫箱、温控箱中,然后置于4 ℃冷库中贮藏。每5 d 进行相关指标的测定,每个处理重复3次试验。
1.2.2 测定项目与方法
1.2.2.1 感官品质调查
参考郑丽静等[8]的方法对油麦菜进行感官评分,并略作修改。感官评分内容包括色泽、萎蔫情况、腐烂情况、气味和综合评价5个指标,满分为10分。邀请5人作为评定员,进入光线充足、无异味、通风条件良好的20 ℃恒温试验室内,对各项感官指标进行打分测试。油麦菜感官品质评分标准详见表1。
表1 油麦菜感官品质评价标准Table 1 Sensory evaluation standard of Lactuca sativa L.
1.2.2.2 失重率
采用称量法测定,计算公式如下:
1.2.2.3 色差
使用CM-700d 色差仪测定,在L*、a*、b*模式下平行测定12次,结果取平均值[9]。其中:L*值表示亮度,L*值越大,颜色越亮;a*值表示红绿度,a*值为正数表示偏红,负数表示偏绿;b*值表示黄蓝度,为正数表示黄色,负数表示蓝色;色差(ΔE)表示颜色的变化,ΔE值越大,颜色变化越大。
1.2.2.4 可溶性固形物含量
随机切取油麦菜的可食部分,搅拌均匀,打浆或研磨后使用清洁的4层纱布包裹压滤汁液,取滤汁用便携式手持折光仪测定,测定6 次,计算结果时取6次测定结果的平均值。
1.2.2.5 VC含量
采用钼蓝比色法[10]进行测定,各处理重复3 次,结果取平均值。
1.2.2.6 叶绿素含量
参考张怡等[11]的方法,并略作修改。准确称取油麦菜叶片0.5 g,加入体积分数为95%的乙醇研磨并定容至25 mL棕色容量瓶。在避光处密封浸提24 h,测定滤液。以体积分数为95%的乙醇为空白,分别在波长665、649、470 nm下测定吸光度值。
1.2.2.7 呼吸强度
采用张鹏等[12]的方法,并稍作修改。随机选取2颗油麦菜置于6.05 L 的干燥器内,20 ℃下静置2 h。使用Check PiontⅡ型便携式残氧仪测定容器内的CO2体积分数,每个处理进行3 个重复,结果取平均值。
1.2.2.8 乙烯生成速率
采用张鹏等[13]的方法,并稍作修改。将油麦菜放入6.05 L固定容器中密闭2 h,在20 ℃下静置2 h后使用1.0 mL 玻璃进样针进样,在气相色谱进样口温度160 ℃、色谱柱温度60 ℃下进行测定。之后根据浓度-峰面积标准曲线进行结果计算,每个处理重复3次,结果取平均值。
1.2.2.9 丙二醛(MDA)含量
参考曹建康等[14]的方法,并稍作修改。取样品2 g,加入5 mL 10%的三氯乙酸溶液,10 000 r/min离心10 min,取上清液2 mL与0.67%2-硫代巴比妥酸2 mL混合,沸水浴反应20 min后迅速冷却,取上清液分别在450、532、600 nm处测定吸光度值。
1.2.2.10 相对电导率
参考董树刚等[15]的方法,并稍作修改。用直径1 cm 的打孔器取30 个叶片放入3 个烧杯(每个烧杯10片)蒸馏水冲洗2遍后加入40 mL蒸馏水,测定第1次电导率值P0,静置10 min 后测定电导率P1。置于沸水浴中煮10 min,冷却后测定绝对电导率P2,并计算相对电导率值。
1.2.2.11 多酚氧化酶(PPO)活性
采用邻苯二酚法[14]测定,各处理重复3 次,结果取平均值。
1.2.2.12 过氧化物酶(POD)活性
采用愈创木酚法[14]测定,各处理重复3 次,结果取平均值。
1.2.2.13 过氧化氢酶(CAT)活性
采用比色法[14]测定,各处理重复3次,结果取平均值。
1.2.2.14 超氧化物歧化酶(SOD)活性
使用SOD 试剂盒进行测定,方法为羟胺法。每克组织在1 mL反应液中于37 ℃下反应40 min抑制率达50%时所对应的SOD量为一个SOD活力单位,结果以U/mg pro表示。各处理重复3次,结果取平均值。
1.2.2.15 温度监测
将温度记录仪放置在箱内的中心位置,每15 min记录1次温度值。
1.2.3 数据处理
采用Excel 2010软件进行数据汇总处理与分析;SPSS 19.0 软件进行差异显著性分析;Origin 2021 软件对试验数据进行图表绘制。
2.1.1 不同外包装方式对油麦菜贮藏期间外观品质的影响
如表2 所示,在贮藏前10 d 时,各组油麦菜的感官评分较高,此时油麦菜叶片鲜亮有光泽、无腐烂萎蔫且具有香味。随着贮藏时间的延长,油麦菜的感官评分呈现下降的趋势,其中,纸箱组感官评分下降速率最快,贮藏15 d时,感官评分下降到7分以下,商品价值较低;而泡沫箱组和温控箱组感官评分在7分以上,商品价值较高。贮藏30 d时,泡沫箱组感官评分为4.4 分,而温控箱处理组感官评分为5.4 分。结果表明,与纸箱和泡沫箱相比,温控箱能够更好地维持油麦菜的感官品质,维持新鲜度。
表2 不同外包装方式对油麦菜贮藏期间感官评分的影响Table 2 Effects of different outer packaging methods on sensory scores of Lactuca sativa L.during storage单位:分
色差是反映油麦菜外观变化的直观指标。如表3所示,在油麦菜的贮藏过程中,a*值均为负数,随着贮藏时间的延长,油麦菜的外观颜色由鲜绿色转变为暗绿色,贮藏15、25、30 d 时,纸箱组a*值显著高于其他两组(P<0.05)。随着贮藏时间的延长,b*值呈现上升的趋势,泡沫箱组和温控箱组间b*值差异不显著。贮藏30 d时,纸箱组、泡沫箱组及温控箱组油麦菜的ΔE值分别上升到15.15、12.08、10.16,温控箱组的色差值显著低于其他两组(P<0.05)。在整个贮藏期间,油麦菜的亮度越来越暗,L*值不断下降,贮藏10~30 d,温控箱组的L*值显著高于其他两组(P<0.05),贮藏30 d时,纸箱组、泡沫箱组、温控箱组的L*值分别为33.11、35.91、38.33。说明温控箱处理能较好地抑制油麦菜褐变的现象。
表3 不同外包装方式对油麦菜贮藏期间色泽的影响Table 3 Effect of different outer packaging methods on color of Lactuca sativa L.during storage
2.1.2 不同外包装方式对油麦菜贮藏期间失重率的影响
失重率是评价果实品质的重要指标,失重率越高,果蔬品质下降速率越快,其贮藏保鲜效果越差[16]。如图1 所示,随着贮藏时间的延长,各组油麦菜失重率均呈现上升的趋势,并在贮藏10 d后,表现出明显的梯度变化,失重率从高到底依次为:纸箱组、泡沫箱组、温控箱组。贮藏前期油麦菜的呼吸强度升高,纸箱组在贮藏5~25 d期间失重率迅速升高。贮藏第30 天时,纸箱组、泡沫箱组、温控箱组的失重率分别为5.78%、5.59%、4.50%,温控箱组显著低于其他两组(P<0.05)。结果表明:温控箱这种外包装方式能够有效地抑制油麦菜失重率上升。
图1 不同外包装方式对油麦菜贮藏期间失重率的影响Fig.1 Effect of different outer packaging methods on weight loss rate of Lactuca sativa L.during storage
可溶性固形物含量是判断果蔬适时采收和贮藏品质的重要指标之一。如图2A 所示,不同外包装方式处理的油麦菜可溶性固形物含量呈现先升高后下降的趋势,可能是由于刚采摘的油麦菜具有较强的生理活性,导致可溶性糖类物质不断积累,随着贮藏时间的延长,其果实衰老导致营养物质的消耗速率加快、呼吸代谢较旺盛及其他营养成分的流失导致可溶性固形物含量出现下降趋势[17]。在贮藏第5 天到达峰值,之后呈现下降的趋势。贮藏15~30 d,泡沫箱组油麦菜可溶性固形物含量显著低于温控箱组(P<0.05)。贮藏30 d 时,纸箱组、泡沫箱组、温控箱组可溶性固形物含量分别为3.86%、4.05%、4.15%,各组之间存在显著性差异(P<0.05)。可见温控箱包装方式可以保持油麦菜较高的可溶性固形物含量,延缓贮藏期间营养物质的消耗。
图2 不同外包装方式对油麦菜贮藏期间可溶性固形物含量(A)、VC含量(B)和叶绿素含量(C)的影响Fig.2 Effect of different outer packaging methods on total soluble solid(A),vitamin C(B)and chlorophyll contents(C)of Lactuca sativa L.during storage
VC 是果蔬最重要的营养品质因素之一,具有多种生物活性[18]。如图2B 所示,在贮藏过程中,3 种外包装方式处理的油麦菜VC 含量呈现逐渐下降的趋势,且泡沫箱组和温控箱组VC含量下降幅度均低于纸箱组。贮藏前20 d,与贮藏0 d相比,不同外包装方式处理组VC 含量下降率由高到低排序为:纸箱组(56.41%)>泡沫箱组(52.93%)>温控箱(45.40%),温控箱组VC 含量显著高于其他两组(P<0.05)。贮藏30 d 时,纸箱、泡沫箱、温控箱组VC 含量分别为8.00、8.80、10.96 mg/100 g。由此可见,采用温控箱外包装方式处理油麦菜抑制了其VC氧化速率。薛友林等[7]对温控箱处理黄花菜的贮藏品质进行了分析研究,结果发现,温控箱处理可以有效保持黄花菜采后贮藏期间VC含量,与本研究结果一致。
油麦菜叶片的颜色可以反映其衰老程度,且与叶绿素含量密切相关[19]。如图2C 所示,随着贮藏时间的延长,油麦菜中叶绿素含量呈现下降的趋势。贮藏前5 d,纸箱组叶绿素含量急剧下降,与纸箱组相比,泡沫箱组和温控箱组均能延缓叶绿素降解速度,其中温控箱组的效果显著优于泡沫箱组(P<0.05)。贮藏30 d时,各组叶绿素含量由高到低排序为:温控箱组(1.14 mg/g)>泡沫箱组(0.93 mg/g)>纸箱组(0.82 mg/g),结果表明温控箱的外包装方式能更有效地保持油麦菜的叶绿素含量,延缓叶片组织黄化。
2.3.1 不同外包装方式对油麦菜贮藏期间生理指标的影响
如图3A所示,在贮藏过程中,油麦菜的呼吸强度呈现先上升后下降的趋势。在贮藏第5天时,泡沫箱组的呼吸强度达了峰值,为142.63 mg·kg-1·h-1,而温控箱和纸箱处理抑制了油麦菜的呼吸作用,但两者之间呼吸强度差异不显著。贮藏5 d后,纸箱组油麦菜呼吸强度呈现小幅度的上升后下降,贮藏30 d时,纸箱组、泡沫箱组、温控箱组呼吸强度分别为122.90、122.81、106.21 mg·kg-1·h-1,与纸箱组相比,泡沫箱组和温控箱组分别降低了0.75%、13.58%,且温控箱组呼吸强度显著低于泡沫箱组(P<0.05)。由此说明温控箱外包装处理能更显著地降低油麦菜的呼吸强度,减少呼吸消耗,从而延缓贮藏品质的下降。张鹏等[20]研究了精准温控对西兰花采后品质和生理变化的影响,试验结果证明了温控箱处理可以抑制果实贮藏期间呼吸速率的上升。
图3 不同外包装方式对油麦菜贮藏期间呼吸强度(A)和乙烯生成速率(B)的影响Fig.3 Effect of different outer packaging methods on respiration intensity(A)and ethylene production rate(B)of Lactuca sativa L.during storage
乙烯属于植物激素,在果蔬成熟中起重要作用,是果蔬成熟的主要调控因子[21]。如图3B 所示,纸箱组油麦菜的乙烯生成速率呈先上升后下降的趋势,在贮藏10~20 d 时显著高于其他两组(P<0.05)。温控箱组乙烯生成速率呈现下降—上升—下降的变化趋势,在贮藏10 d出现上升的趋势,可能是因为油麦菜的成熟度不同导致此现象的发生。贮藏30 d 时,各组油麦菜的乙烯生成速率由高到低依次为:纸箱组(10.41 μL·kg-1·h-1)>泡沫箱组(10.26 μL·kg-1·h-1)>温控箱组(6.98 μL·kg-1·h-1),温控箱组显著低于泡沫箱组和纸箱组(P<0.05)。结果表明,温控箱的外包装方式能够有效抑制乙烯生成速率,减缓油麦菜的呼吸作用,延长油麦菜贮藏期。
2.3.2 不同外包装方式对油麦菜贮藏期间衰老指标的影响
果蔬在衰老或在逆境下遭受伤害,往往发生膜脂过氧化作用,丙二醛是膜脂过氧化的最终分解产物,其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度[22]。如图4A 所示,随着贮藏时间的延长,各组油麦菜的MDA含量整体呈现上升的趋势。贮藏5 d时,纸箱组MDA含量上升趋势较大,较初值升高了23.30%;贮藏5~30 d,泡沫箱和温控箱组MDA 含量显著低于纸箱组(P<0.05),且泡沫箱组MDA 含量低于温控箱组。贮藏30 d时,纸箱组MDA含量为0.419 nmol/g,而泡沫箱组和温控箱组分别为0.381 nmol/g和0.366 nmol/g,与纸箱组相比分别降低了9.07%、12.65%,温控箱组显著低于其他两组(P<0.05)。结果表明,温控箱的外包装方式能够降低油麦菜细胞膜的受损程度,减缓膜脂过氧化速度,在一定程度上缓解在贮藏期间油麦菜细胞的破损。
图4 不同外包装方式对油麦菜贮藏期间丙二醛含量(A)和相对电导率(B)的影响Fig.4 Effect of different outer packaging methods on malondialdehyde content(A)and relative conductivity(B)of Lactuca sativa L.during storage
相对电导率是衡量细胞膜透性的重要指标,与细胞膜透性呈正相关。如图4B 所示,不同外包装方式处理油麦菜的相对电导率整体呈上升趋势,纸箱组相对电导率上升幅度较大,在贮藏5 d 时,显著高于其他两组(P<0.05)。贮藏30 d时,纸箱组、泡沫箱组及温控箱组的相对电导由初值的5.50%上升到12.96%、12.35%、10.53%,其中温控箱组显著低于其他两组(P<0.05)。结果表明,温控箱组表现良好,可有效减缓油麦菜细胞膜透性的上升,抑制细胞衰老。这与张鹏等[23]研究温控技术对蟠桃贮藏品质影响的结果一致。
多酚氧化酶被认为是引起植物组织褐变的一种氧化酶,其与果蔬的生理代谢密切相关[24]。如图5A所示,在整个贮藏过程中,各组油麦菜PPO活性呈现先上升后下降的趋势,其中纸箱组PPO 活性最高。贮藏5 d 时,纸箱组PPO 活性急剧升高,上升幅度最大。上升原因可能是贮藏环境中温度波动较大,其组织细胞PPO活性升高而引起褐变[25]。贮藏10 d时,纸箱组PPO 活性达到了高峰,且其峰值显著高于其他两组(P<0.05)。随着油麦菜的衰老,其PPO 活性逐渐降低。贮藏30 d时,纸箱组、泡沫箱组及温控箱组PPO 活性分别为1.83、1.63、1.06 U/g。结果表明,温控箱外包装方式能够抑制PPO 活性的上升,延缓油麦菜的褐变,延长贮藏期。
图5 不同外包装方式对油麦菜贮藏期间PPO(A)、POD(B)、CAT(C)和SOD(D)活性的影响Fig.5 Effect of different outer packaging methods on PPO(A),POD(B),CAT(C)and SOD(D)activities of Lactuca sativa L.during storage
POD 作为果蔬内重要的氧化还原酶之一,在降低活性氧积累、延缓膜脂过氧化进程以及维持细胞膜完整性方面都具有重要作用[26]。如图5B 所示,在整个贮藏期间,各组油麦菜POD活性均表现出先上升后下降的趋势,温控箱组POD活性上升幅度最大,贮藏0~5 d时从1.64 U/g上升到3.61 U/g,纸箱组和泡沫箱组上升速度缓慢且显著低于温控箱组(P<0.05)。贮藏10~30 d 时,各组POD 活性逐渐下降,温控箱组显著高于其他两组(P<0.05)。在整个贮藏期间,温控箱组POD 活性一直处于较高水平,表明温控箱外包装方式可有效消除自由基,抑制膜脂过氧化进程。
如图5C所示,在整个贮藏期间,各组油麦菜CAT活性呈现先上升后下降的趋势。贮藏第5天时,纸箱组、泡沫箱组和温控箱组CAT活性达到峰值,其值分别为631.47、635.59、621.51 U/g,温控箱组CAT 活性显著低于其他两组(P<0.05)。贮藏30 d 时,各组CAT活性由高到低排序为:温控箱组>泡沫箱组>纸箱组。结果表明,温控箱外包装方式可有效延缓油麦菜中CAT活性的降低。
超氧化物歧化酶作为一种抗氧化酶,能够清除植物体内的超氧阴离子,从而起到延缓衰老的作用。如图5D 所示,随着贮藏时间的延长,各组油麦菜中SOD 活性呈现先上升后下降的趋势。贮藏5 d 时,各组SOD活性达高峰,纸箱组、泡沫箱组及温控箱组的峰值分别为49.06、42.39、54.11 U/mg pro,温控箱组比纸箱组高10.32%,且差异具有显著性(P<0.05)。贮藏30 d 时,泡沫箱组和温控箱组SOD 活性分别为24.76、29.52 U/mg pro,分别是纸箱组的1.07倍和1.29倍,温控箱组SOD活性显著高于泡沫箱组(P<0.05)。结果证明,温控箱外包装方式可以有效地抑制油麦菜SOD活性的降低。
在贮藏0~72 h 内对各组箱内的温度进行了监测,如图6 所示,在整个贮藏过程中,纸箱组、泡沫箱组、温控箱组的平均温度为(3.64±0.6)℃、(4.06±0.07)℃、(3.72±0.04)℃,说明温控箱组的温度变化幅度较小,温度保持较为恒定。薛友林等[27]研究了精准温度控制对蓝莓保鲜效果的影响,结果表明,温控箱的温度波动小于泡沫箱组,且温控箱质地紧密,可缓冲外界温度变化对箱内温度的影响,维持箱内低温状态。张鹏等[28]研究了精准温度控制对枸杞鲜果贮藏品质的影响,结果表明,温控箱的温度波动保持在0.1 ℃以内,保持了枸杞鲜果较高的营养物质含量,有利于其冷藏保鲜,与本研究结果一致。
图6 不同外包装方式箱内贮藏期间温度的变化Fig.6 Temperature change in different outer packaging boxes during storage
上述试验结果表明:与纸箱组相比,温控箱组的温度波动范围较小,油麦菜的感官品质保持较好,该外包装方式延缓了油麦菜叶片的黄化速度,抑制了失重率、呼吸强度和乙烯生成速率的上升及POD、SOD、CAT活性的下降,保持了较高的可溶性固形物、VC及叶绿素含量,降低了细胞膜的受损程度,延缓了相对电导率的上升。因此,采用温控箱外包装方式可有效延缓油麦菜中水分散失及营养物质的消耗,保护细胞膜结构,对采后油麦菜具有很好的保鲜效果。