活性PE 保鲜膜对鲜切西兰花的保鲜性能研究

梁端宾，刘峻

（1. 上海人民塑料印刷厂有限公司，上海 200237；2. 上海市质量监督检验技术研究院轻工与化工产品质量检验所，上海 201114）

西兰花（甘蓝，意大利）富含膳食纤维和维生素等多种营养物质，具有抗氧化、抗炎、抗癌、抗微生物、调节代谢、神经保护和肾脏保护等功能[1]。是营养含量很高的蔬菜，其口感也很受大家的欢迎，由于其可食性末端小花在采摘后呼吸速率和蒸腾速率很高，使其高度易腐烂，在0℃的空气中储存期为3 至4 周，在20℃以下的空气中为2 至3 天[2]。

采摘后的西兰花会通过蒸腾作用迅速失去水分，因此，可以通过降低水分的损失和降低呼吸速率来保持西兰花的品质。呼吸作用对温度较敏感，传统上会将泥浆冰添加到包装盒中以此来延迟西兰花的枯萎速度并且能增加相对湿度(RH)，从而保持西兰花的重量、颜色、感官品质等。低温冷藏也可以延长西兰花的货架期，但设备投入大、成本高；采用冷冻的方式会冻坏西兰花细胞，对于西兰花营养物质、口感等造成一定影响。减压技术常用于西兰花的保鲜，减压处理可以抑制西兰花的呼吸、减少组织代谢损耗，并能及时排除有害气体[3]。臭氧水处理[4]、生物保鲜剂[5]、化学保鲜（杀菌剂、乙醇等）[6]、辐照杀菌等技术手段都已用于西兰花的保鲜研究中，各种技术手段都有一定的保鲜作用，但也有各自的局限性。

活性包装保鲜技术是通过控制包装内部的O2和CO2的含量，来降低西兰花的呼吸和代谢，同时抑制微生物的生长，来延长西兰花的货假期[7]。目前，影响西兰花品质和货架期的主要因素是包装材料和包装规格[8,9]。王丹等[8]用3 种规格的包装袋保鲜鲜切西兰花（大：32 cm×25 cm，500 g；中：32 cm×25 cm，300 g；小：32 cm×25 cm，150 g），发现在抑制叶绿素降解方面，大、中包装具有很好的效果；而小包装无腐烂褐变，感官品质较好，证明了适量包装能够有效提高鲜切西兰花的品质。LUCERA[9]等发现微穿孔膜在减少质量损失、萎蔫和较长时间保持感官质量方面最有效，陈学玲等[10]用聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚乙烯(PE)、低密度PE、聚甲基戊烯分别包装鲜切西兰花，发现PVDC 膜保鲜效果最好，PE膜在保持叶绿素和提高SOD 酶活力方面效果最佳。

PE 制作的薄膜具有良好的机械性能和气体选择透过性，是使用规模最大的果蔬包装材料。本工作以西兰花为保鲜对象，以PE 粒料为成膜基材，通过添加PE 粉料、MP-1 抗氧化剂、无水氯化钙或丁香酚等组分，改变PE 膜的基础性能和结构，赋予PE 膜抗氧化性和抑菌性，通过评价西兰花的新鲜程度和品质探讨PE 膜的组成对西兰花品质的影响。

1 实验

1.1 原料

1）PE（聚乙烯）

2）西兰花购自农贸市场。根据颜色、成熟度、大小、品质等参数挑选新鲜西兰花作为实验样品。

3）氢氧化钠(AR)、酚酞(AR)、丙酮(AR)、石英砂(AR)、碳酸钙(AR)、二水合草酸(AR)、抗坏血酸(AR)、无水氯化钙(AR)、2,6-二氯靛酚(AR)均购自国药试剂。

4）丁香酚吉安华硕精油有限公司。

5）MP-1 抗氧化保鲜母粒，北京崇高纳米科技有限公司。

1.2 方法

1.2.1 保鲜包装膜的制备

PE 复合保鲜包装膜的配方如表1 所示。4 种不同配方组成的PE 保鲜膜，分别编号为A 组、B 组、C 组、D 组。按照表1 所示的各组配方，分别称取相应物料，并搅拌使其均匀混合后再进行造粒。原料进入双螺杆挤出机一共通过7 个加热区域，各区工作条件如表2所示。完成造粒的母料，通过双螺杆挤出机(LSSJ-20)加热熔融，用流延机(LY-300)流延成膜。

表1 PE 保鲜膜的配方Table1 Formula of PE fresh-keeping film

表2 造粒工作条件Table2 Working conditions for granulation

1.2.2 PE 复合保鲜膜制袋

将制备的4 组PE 保鲜膜，选取厚度均匀、完整无缺陷的部分裁切成15.0 cm×10.0 cm 的长方形若干，将相同组分两张膜热封制袋，每个组别制作30 个包装袋。

1.2.3 西兰花保鲜实验

挑选颜色、成熟度、大小、品质接近的西兰花，用刀切分成直径约3～4 cm 的小花球若干，切割刀要锋利，避免造成西兰花的机械损伤。按照预定方案随机分为4 个处理组：分别对应PE 保鲜膜配方的编号A、B、C、D 组。将西兰花放入20 mg/L 的二氧化氯水溶液中浸泡30 s 后取出，风干后，将西兰花随机分装装入1.2.2 所制的PE 复合膜保鲜袋中，每袋质量为(100.0±5.0) g，贮藏于(4±0.5) ℃冰箱中，每隔1 d测定西兰花的鲜度指标。

1.3 测试指标与方法

1.3.1 PE 复合保鲜膜的机械性能

1）雾度和透光率

每组薄膜分别裁切50 mm×50 mm 的薄膜样品若干，采用WGT-S 透光率/雾度测定仪测定每组薄膜样品的雾度和透光率，每张薄膜测试5 个点，每组配方平行测定3 张膜，取算术平均值。

2）拉伸性能

根据国标GB/T 1040.3-2006，分别按照薄膜的纵横方向，裁取长×宽为50 mm×15 mm 的样品各6 个，试样应平整，无折痕无破损。测量样品厚度，并使用(XLW)电子万能实验机测定薄膜样品的拉伸强度和断裂伸长率，结果取算术平均值。

3）透湿率

根据国标GB/T 21529-2008，测定薄膜的透湿率，每组薄膜样品平行测试3 次，取算术平均值。

4）氧气透过率

采用压差法（G2/132 气体渗透仪）测定PE 薄膜的氧气透过率，每组薄膜样品平行测试3 次，取算术平均值。

1.3.2 西兰花的新鲜度

1）失重率的测定

失重率采用重量法。用电子天平记录每组西兰花的原始质量m0，每2 天称量每组西兰花样品的质量m1，失重率按公式(1)计算，每组编号样品平行测定3次取平均值。

2）感官品质评定

采用十分制评分法。首先对不同处理组中的西兰花根据其色泽、腐败情况、气味分别进行观察、嗅闻、拍照并根据评分标准进行打分，各项指标均为十分制打分方法，最终实验数据由色泽、腐败情况、气味3个感官评定指标的总分来确定。具体评分标准见表3。

表3 感官质量评分标准Table3 Sensory quality scoring criteria

3）相对电导率的测定

称取长短大小大致相同的西兰花样品10.0 g 放于烧杯中，用蒸馏水洗净后用滤纸吸干水分再向西兰花中加入50 ml 蒸馏水，放于30 ℃的水浴恒温箱中1小时，取出后用电导率仪测出电导率R1，然后沸水浴加热15 min，取出后测量电导率R2，按照公式(2)计算相对电导率，测量三次取算术平均值。

4）Vc 含量的测定

Vc 含量的测试采用2,6-二氯酚靛酚滴定法。

5）叶绿素含量的测定

使用分光光度计测定西兰花样品中叶绿素的含量，具体参照参考文献，采用乙醇浸提法提取叶绿素，于470、649 和665 nm 处测定吸光度值，按方程(3)计算叶绿素含量。

式中：Ca、Cb，叶绿素a、b质量浓度，mg/L；Cchl，总叶绿素含量，mg/g；m，样品质量，g；V，样品提取液总体积，mL。

1.4 数据分析

采用软件Origin 9.0 进行数据分析，并绘制图表，使用SPSS Statistics 25 进行显著性差异分析，P＜0.05 表示差异显著。

2 结果与讨论

2.1 活性PE 包装保鲜薄膜的机械性能

图1 所示为各组PE 保鲜膜的拉伸性能，其中(a)是各组PE 保鲜膜的纵、横向断裂伸长率，(b)是各组PE 保鲜膜的纵、横向拉伸强度。从图1(a)可以看出，PE 纯粒料的纵向断裂伸长率是最高的，在PE 粒料中添加PE 粉料，会导致复合膜的纵向断裂伸长率降低，进一步添加MP-1 抗氧化剂，会导致PE 复合膜的纵向断裂伸长率进一步降低，其中添加丁香酚对PE 保鲜膜的纵向断裂伸长率影响最大。PE 保鲜膜的横向断裂伸长率的变化与纵向断裂伸长率表现不同，MP-1抗氧化剂的添加，反而会在一定程度上改善其横向韧性。就拉伸强度而言（图1(b)），MP-1 抗氧化剂的添加对PE 保鲜膜的纵向拉伸强度略有影响，但不明显，对其横向拉伸强度的影响表现为PE 粉料的添加，可对横向拉伸强度略有改善，其他成分的添加，均会引起PE 保鲜膜横向拉伸强度的下降。

图1 各组PE 复合保鲜膜的拉伸性能(a)断裂伸长率、(b)拉伸强度Fig1. Tensile properties of PE fresh-keeping films(a)Elongation at break, (b)Tensile strength

2.2 活性PE 包装保鲜薄膜的透光率和雾度

图2 所示为各组PE 保鲜膜的透光率和雾度，从图2 可以看出，A 组PE 膜的透光率是最高的，PE 粉料、MP-1 抗氧化剂、无水氯化钙等成分的添加，会在不同程度上降低PE 膜的透光率，其中，添加无水氯化钙的C 组PE 保鲜膜的透明性是最低的，各组保鲜PE膜的雾度在添加抑菌剂等成分后，均有所增大，其中C 组PE 保鲜膜的雾度最大。

图2 各组PE 保鲜膜的透光率和雾度Fig2. Light transmittance and haze of PE fresh-keeping films

2.3 活性PE 保鲜膜的阻隔性

图3 所示为各组PE 保鲜膜的阻隔率的变化情况，其中，(a)为透湿性，(b)为氧气透过率。从图3(a)可以看出，在纯的PE 粒料中加入部分PE 粉，会导致PE 膜的透湿性略有下降，进一步加入抑菌剂等成分，会引起PE 保鲜膜的透湿性的增大，其中，添加丁香酚的添加对PE 保鲜膜的透湿性能影响最大。分析图3(b)可知，A、B、C、D 各组PE 膜的氧气透过率变化不大，也就是说各类成分的添加，对PE 保鲜膜的氧气透过率没有产生明确的影响。

图3 各组PE 保鲜膜的透湿性(a)和氧气透过率(b)Fig3. Moisture permeability(a)and oxygen transmittance(b)of PE fresh-keeping films

2.4 各组PE 保鲜膜对西兰花的保鲜效果

2.4.1 失重率

西兰花在贮藏过程中，伴随着重量的损失，失重率的大小同时也侧面的反应西兰花腐败和呼吸作用的快慢。用不同组别的PE 保鲜膜制成保鲜袋，包装西兰花样品并低温贮藏。图4 所示为西兰花样品在贮藏期间的失重率变化情况。各组西兰花样品相比较，由C 组薄膜包装的西兰花失重率最高，这可能是由于无水氯化钙的吸水性造成的，由纯PE 粒料制备的A 组薄膜包装的西兰花的质量损失率高于B 组和D 组薄膜包装的西兰花，PE 粉料和抑菌剂的加入降低了西兰花在贮藏过程中的失重，其中由D 组薄膜包装的西兰花在贮藏期间失重率上升最慢，证明丁香酚可以有效延缓西兰花的质量损失。

图4 各组PE 保鲜膜袋包装的西兰花失重率随贮藏时间的变化Fig4. Weight loss rate of broccoli packaged in PE fresh-keeping film bags over storage time

2.4.2 感官质量

用不同组别的PE 保鲜膜制成保鲜袋，包装西兰花样品并低温贮藏。不同薄膜包装组的西兰花在贮藏期间的感官质量总得分如图5 所示。从总体而言，各组西兰花样品的感官质量随着贮藏时间的延长，均在劣化。其中，感官质量总分下降最快的是C 组PE 保鲜膜包装的西兰花，感官质量得分最高的是D 组PE保鲜膜包装的西兰花，A、B 组PE 保鲜膜包装的西兰花次之。C 组PE 保鲜膜由于含有无水氯化钙，使包装在其中的西兰花发生失水萎缩，导致感官质量不佳，D 组PE 保鲜膜包装的西兰花的气味、色泽和腐烂情况发展得最慢，说明在PE 中添加抗菌剂和抗氧化剂，可以有效抑制西兰花的黄化、腐败，对西兰花起到了保鲜的效果。

图5 各组PE 保鲜膜袋包装的西兰花感官质量得分随贮藏时间的变化Fig5. Sensory quality scores of broccoli packaged in PE freshkeeping film bags over storage time

2.4.3 相对电导率

相对电导率是衡量细胞膜透性的一项重要指标，相对电导率越大，表示细胞膜完整性受到损害的程度越重。用不同组别的PE 保鲜膜制成保鲜袋，包装西兰花样品并低温贮藏。不同薄膜包装组的西兰花在贮藏期间的相对电导率随贮存时间的变化如图6 所示。

图6 各组PE 保鲜膜袋包装的西兰花相对电导率随贮藏时间的变化Fig6. Relative electrical conductivity of broccoli packaged in PE fresh-keeping film bags

由图6 可以看出，各组PE 保鲜膜包装的西兰花的相对电导率随着贮藏时间的延长都在逐步上升。在贮藏初期，C 组的相对电导率高于其他组，这可能是由于无水氯化钙的吸水作用导致西兰花脱水造成的，B 组PE 保鲜膜包装的西兰花的相对电导率高于A 组的PE 保鲜膜包装的西兰花，这可能是由于B 组PE保鲜膜的阻隔性较高引起的，D 组的相对电导率趋势较为平缓，对西兰花组织细胞起到了保护作用。

2.4.4 西兰花Vc 含量的变化

果蔬采摘后，其Vc 含量会随着其成熟和腐败变质而逐渐减少，Vc 含量同时也是果蔬新鲜度和食用价值的重要指标。用不同组别的PE 保鲜膜制成保鲜袋，包装西兰花样品并低温贮藏。不同薄膜包装组的西兰花在贮藏期间的相对电导率随贮存时间的变化如图7所示。由图7 可以看出，所有组别的西兰花的Vc 含量均在不断下降，前四天下降趋势很迅猛，说明西兰花的Vc 很容易流失，其中C 组PE 保鲜膜包装的西兰花的Vc 损失最为严重，所有组别相比，D 组PE 保鲜膜包装的西兰花Vc 损失最为缓慢。

图7 各组PE 保鲜膜袋包装的西兰花Vc 含量随贮藏时间的变化Fig7. Vc content of broccoli packaged in PE fresh-keeping film bags

2.4.5 西兰花叶绿素含量的变化

鲜绿色是新鲜西兰花的一个非常重要的属性，因叶绿素降解导致的黄化是西兰花采后主要的品质劣变现象[19]。图8 是不同PE 膜包装的西兰花的叶绿素含量随贮藏时间的变化情况。由图8 可以看出，所有组别的西兰花的叶绿素含量都在随贮藏时间延长而降低，其中C 组在第3 天就发生突降，B 组情况类似，但比C 组下降的略慢，D 组下降最为缓慢，A 组在第5 天发生突降。实验表明西兰花的叶绿素的损失是很快的，这与西兰花在贮藏过程中的开花发黄现象是相对应的，几组PE 保鲜膜相比较，添加了丁香酚的D 组PE 保鲜膜能够有效延缓西兰花的成熟和腐败变质，延缓其发黄现象的发生，对西兰花起到较好的保鲜作用。

图8 各组PE 保鲜膜袋包装的西兰花叶绿素含量随贮藏时间的变化Fig8. Chlorophyll content of broccoli packaged in PE fresh-keeping film bags

3 结论

以PE 粒料为母料，分别通过添加一定比例的PE粉料、MP-1 抗氧化剂、无水氯化钙或丁香酚，制备了4 种不同组成的PE 保鲜膜，并以西兰花为保鲜对象，考察其保鲜性能。测定了PE 保鲜膜的机械性能、透气率、透湿性、透光率及雾度等指标。结果表明，MP-1 抗氧化剂成分的加入对PE 膜的纵向机械性能影响较大，会导致纵向拉伸强度和断裂伸长率的降低，对PE 膜的横向机械性能能够起到一定的改善作用。PE 膜的雾度随着MP-1 抗氧化剂的加入而升高，透光率随之降低，其中，无水氯化钙的加入影响最为明显。PE 膜的透湿率会随着PE 粉料的加入而降低，丁香酚的加入会导致PE 膜的透湿率增大，各类物质的加入对PE膜的透气性能影响不大。通过对西兰花的失重率、感官质量、相对电导率、Vc 含量和叶绿素含量等鲜度指标的评价发现添加丁香酚的PE 保鲜膜的保鲜性能最好，能延长西兰花2～3d 的货架期，添加无水氯化钙的PE 保鲜膜对西兰花的保鲜效果不佳。