納米包裝材料對生菜保鮮品質(zhì)的影響

馬 寧，石學(xué)彬，方 勇，湯曉智，楊 芹，楊燕婷，胡秋輝,,*

(1.南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210046；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095；3.深圳出入境檢驗(yàn)檢疫局，廣東 深圳 518054；4.國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利審查協(xié)作中心，北京 100083)

納米包裝材料對生菜保鮮品質(zhì)的影響

馬 寧1，石學(xué)彬2，方 勇1，湯曉智1，楊 芹3，楊燕婷4，胡秋輝1,2,*

(1.南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210046；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇 南京 210095；3.深圳出入境檢驗(yàn)檢疫局，廣東 深圳 518054；4.國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利審查協(xié)作中心，北京 100083)

制備一種含納米銀、納米TiO2和高嶺土的食品用納米包裝材料，研究該材料在生菜貯藏過程中的保鮮效果。對納米膜進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征及物理特性檢測。并檢測貯藏過程中生菜質(zhì)量損失率、葉綠素、VC、多酚氧化酶活性、丙二醛含量等指標(biāo)變化。研究結(jié)果表明：納米粒子均勻分布在包裝材料中，與普通包裝材料相比，縱向拉伸強(qiáng)度增加31.69%，透濕量和透氧量降低28.07%和2.10%；4℃、貯藏14d，納米包裝處理的生菜質(zhì)量損失率、丙二醛含量、多酚氧化酶比活力分別為1.35%、23.01nmol/g、5.43U/g，顯著低于普通包裝2.75%、26.35nmol/g(P＜0.05)、7.63U/g(P＜0.01)，VC和葉綠素含量顯著高于對照組。納米包裝材料較好地保持生菜在貯藏過程中感官品質(zhì)和營養(yǎng)成分，延長貯藏時(shí)間。

生菜；納米包裝材料；保鮮作用

生菜(lettuce)是葉用萵苣的俗稱，質(zhì)脆，味苦甜，風(fēng)味好，營養(yǎng)豐富；生菜體內(nèi)的乳狀液含有的萵苣素、甘露醇和酶、甲狀腺活動(dòng)激素等生物活性物質(zhì)能刺激消化、增進(jìn)食欲、降低膽固醇；并具有利尿和促進(jìn)血液循環(huán)等作用[1]。但由于生菜含水量高，運(yùn)輸過程易受機(jī)械損傷，常發(fā)生褪綠黃化、褐變、腐爛等問題，難于包裝貯藏，致使其貨架期縮短。生菜保鮮技術(shù)的研究主要集中在潔凈生菜和切割生菜方面[2]。影響生菜保鮮的因素有很多，如生菜的化學(xué)成分、自然環(huán)境條件、栽培技術(shù)條件、生理病害及采后貯藏條件等[3]。生菜貯藏保鮮方法的文獻(xiàn)報(bào)道也較多，包括氣調(diào)包裝[4-5]、保鮮劑[6]、生物制劑[7]、殺菌劑[8]處理等保鮮方法。

納米包裝材料是指通過納米技術(shù)改進(jìn)包裝材料的性能，使其成為具備納米結(jié)構(gòu)、納米尺度及特殊功能(抗菌、低透氧率、低透濕率和阻隔二氧化碳)的新材料[9]，因此在食品領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[10-13]。納米銀具有殺菌作用，Yang Fangmei等[14]在包裝材料中添加了納米銀，結(jié)果證實(shí)采用納米包裝材料延長草莓貨架期方面有正面效果。納米TiO2復(fù)合薄膜可以減少代謝過程中產(chǎn)生的H2O、CO2以及乙烯等有害物質(zhì)，抑制、殺滅微生物，從而減緩果蔬變質(zhì)與腐爛[15]。添加高嶺土，可以提高材料的覆蓋性能、涂布光澤性能、不透明度、光滑度、白度及印刷適性。高嶺土中SiO2含量較高，梁宏宇等[16]在納米抗菌涂膜中適量加入納米SiOx顆粒，利用硅氧鍵對O2和CO2的擴(kuò)散、釋放及吸附、溶解作用，調(diào)節(jié)膜內(nèi)外CO2和O2的交換量，抑制了果蔬的呼吸強(qiáng)度，從而達(dá)到保鮮、保水的作用。高嶺土中Fe2O3、TiO2等成分也具有果蔬保鮮效果。

納米包裝材料的優(yōu)良性質(zhì)使其在食品包裝領(lǐng)域廣受歡迎，在綠茶[17]、柿果[18]、小青菜[19]等的應(yīng)用報(bào)道逐漸增多，但在生菜保鮮上還未見報(bào)道。本研究將結(jié)合納米材料的特性，研究納米包裝材料對生菜的保鮮效果。通過制備一種含納米銀、納米TiO2和高嶺土的食品用納米包裝材料，研究其在生菜低溫貯藏過程中，對生菜感官品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)和生理生化指標(biāo)的影響，探討納米包裝材料在生菜保鮮中的應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生菜(Lactuca sativaL.)購于南京衛(wèi)崗菜場。

納米包裝薄膜的制備：納米銀抗菌材料35%、納米TiO240%和高嶺土25%混合制成納米粉體。按照納米粉體30%、聚乙烯塑料56%、偶聯(lián)劑10%、蠟4%混勻，制成納米母粒。塑料粒子與納米母粒(質(zhì)量比77:3)混勻后吹膜制成厚度為40μm納米薄膜。

草酸 南京化學(xué)試劑有限公司；抗壞血酸 南京化學(xué)試劑廠；2,6-二氯靛酚 Emanuel Merck Darmstadt公司；磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉 汕頭市西隴化工廠；三氯乙酸(TCA) 徐州試劑二廠；愈創(chuàng)木酚 中國醫(yī)藥(集團(tuán))上?；瘜W(xué)試劑公司；80%丙酮(分析純) 南京化學(xué)試劑廠；過氧化氫、鄰苯二酚 南京化學(xué)試劑有限公司；硫代巴比妥酸(TBA) 合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

微型粉碎機(jī) 飛利浦公司；SF-200型塑料封接機(jī)江蘇連云港微波電器廠；HH-6型數(shù)顯恒溫水浴鍋 國華電器有限公司；飛鴿牌TDL-5型離心機(jī) 廣州市萊曼生物技術(shù)有限公司；冷凍離心機(jī) 上海菲恰爾分析儀器有限公司；H-722可見分光光度計(jì) 上海菁華科技有限責(zé)任公司；手持折光糖量儀 成都萬辰光學(xué)儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 原材料預(yù)處理

挑選新鮮生菜，過水除雜，用利刀切去根部、挑選嫩度、脆度均勻，中等大小，無機(jī)械損傷、淡綠色的葉片，用清水清洗，攤開葉片、低溫風(fēng)干30min，進(jìn)行包裝封口。包裝袋材料為普通包裝材料(對照組)和納米包裝材料(處理組)，規(guī)格為：220cm×200cm。每袋裝生菜120g，對照組和處理組各20袋，置4℃冷藏14d。0～8d，每隔2d取樣，9～14d，每隔3d取樣，進(jìn)行以下各種指標(biāo)測定。取樣方法：每次分別從3個(gè)包裝袋中取2 0 g，磨碎、混勻、取樣。

1.3.2 納米包裝材料的物理性能及SEM表征

分別測試普通包裝材料(對照組)和納米包裝材料(處理組)的透濕率、透氧率及縱向拉伸強(qiáng)度。依據(jù)方法為：GB/T 1037—1988《塑料薄膜和薄片透水蒸汽性試驗(yàn)方法：杯式法》、GB/T 1038—2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗(yàn)方法：壓差法》和GB/T 1302—91《塑料薄膜拉伸性能試驗(yàn)方法》。對包裝材料進(jìn)行噴金處理，在掃描電子顯微鏡下觀察并拍照。

1.3.3 質(zhì)量損失率的測定

采用稱量法進(jìn)行測定。

1.3.4 葉綠素測定

采用比色法，即準(zhǔn)確稱取0.5g生菜葉，用10mL 80%丙酮溶液浸提，4℃暗處保存24h后，測646、663nm處的吸光度。以80%丙酮溶液作參比，重復(fù)3次。

葉綠素含量(Ct)/(mg/L)＝17.32A646＋7.18A663

1.3.5 VC含量測定

采用GB/T 6195—86《2,6-二氯靛酚法》測定。

1.3.6 多酚氧化酶(polyphenol oxidase，PPO)活性的測定

粗酶液制備：稱取10.0g生菜，加入預(yù)冷過的磷酸緩沖溶液(pH6.5，0.2mol/L)研磨后定容至25mL，冷凍離心30min(10000r/min、4℃)，上清液即為粗酶液。

酶活性測定：取粗酶液0.2mL＋1.0mL 0.05mol/L的兒茶酚底物，對照組于反應(yīng)前先在沸水浴中10min，使酶滅活。反應(yīng)體系和對照均置于37℃保溫3min后，迅速加入20% TCA 溶液2mL，終止反應(yīng)。于420nm波長測定其吸光度變化，重復(fù)3次。

以A420每分鐘變化0.001作為一個(gè)酶活力單位(U)，比活力以U/g表示。

1.3.7 丙二醛(MDA)的測定

參照文獻(xiàn)[20]，進(jìn)行MDA的測定。

10%三氯乙酸(TCA)溶液：稱25.00g三氯乙酸溶解，定容至250mL；硫代巴比妥酸(TBA)溶液：稱0.5000g硫代巴比妥酸，用10% TCA溶液定容至100mL。稱取生菜葉0.5000g(m)，加入TBA溶液2mL研磨，制備勻漿。轉(zhuǎn)入離心管中，并用TCA溶液6mL清洗研缽。搖勻，以3000r/min 離心10min，取上清液3mL+TBA溶液 3mL。分別置于試管中，用塑料膜封口，沸水浴20min顯色，冷卻。分別在A532和A600處比色。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

采用SAS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行ANOVA分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 納米包裝材料的物理性能與結(jié)構(gòu)分析

2.1.1 納米包裝材料的物理性能檢測

納米包裝材料的保鮮效果與包裝材料物理性能直接相關(guān)。試驗(yàn)測定的物理性能包括：包裝材料的透濕量、透氧量和機(jī)械性能。如表1所示，納米包裝材料的透濕量和透氧量分別較普通包裝降低了28.07%和2.10%?？v向拉伸強(qiáng)度則增加了31.69%。說明添加納米粒子能夠有效地改善包裝材料的機(jī)械性和功能，與前人[21]的研究結(jié)果一致。

表1 包裝材料的物理性能分析Table 1 Physical properties of nano-PE material and ordinary PE material

2.1.2 納米包裝材料的結(jié)構(gòu)表征

圖1 納米包裝材料(A)和普通包裝材料(B)的掃描電鏡圖Fig.1 Scanning electron micrographic images of nano-PE material (A)and normal PE material (B)

圖1為納米包裝材料(A)和沒添加納米粒子的普通聚乙烯薄膜(B)的掃描電鏡照片。由圖1A可以看出，納米粒子在薄膜中分散比較均勻，沒有出現(xiàn)明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，對膜厚度和均勻度沒有影響。大部分粒子的直徑在250nm范圍內(nèi)，個(gè)別粒徑較大，可能是在加工過程中粒子團(tuán)聚引起的。

2.2 納米包裝材料對生菜質(zhì)量損失率的影響

生菜是一種含水量很高的蔬菜，新鮮生菜含水量在97%～98%[22]。采摘后的生菜仍進(jìn)行呼吸作用和蒸騰作用等生理活動(dòng)，水分很容易散失，導(dǎo)致葉菜失水，外在表現(xiàn)為萎焉、皺縮、質(zhì)量下降。由圖2可以看出，普通包裝和納米包裝材料處理的生菜在4℃貯藏期間，兩種材料包裝的質(zhì)量損失率都保持在3%以內(nèi)，這是因?yàn)楸∧ぐb能夠有效地抑制水分散失，防止生菜質(zhì)量損失。兩種包裝方式在儲(chǔ)藏前期差異不大，后期逐漸顯出差異，第11天以后的納米材料的質(zhì)量損失效果顯著低于普通薄膜(P＜0.05)。第14天時(shí)，納米材料質(zhì)量損失率為1.35%，顯著低于普通包裝的2.75%(P＜0.01)。說明納米包裝材料能很好地保持生菜在貯藏期間的質(zhì)量，隨貯期延長效果越好。這是由于納米材料具有良好的阻隔性能，能夠有效地保持袋內(nèi)較高的空氣濕度。

圖2 納米包裝材料對生菜質(zhì)量損失率的影響Fig.2 Effect of nano-packaging material on weight loss rate of lettuce

2.3 納米包裝材料對生菜葉綠素含量的影響

圖3 納米包裝材料對生菜葉綠素含量的影響Fig.3 Effect of nano-packaging material on chlorophyll content of lettuce

生菜成熟和采收后，葉綠素的合成作用停止，并且隨著貯藏時(shí)間延長，葉綠素酶會(huì)分解葉綠素而使綠色消退，從而失去鮮嫩而導(dǎo)致黃化，因此葉綠素含量是評價(jià)生菜成熟與衰老的重要標(biāo)志。由圖3可以看出，貯藏期間兩種包裝材料處理的生菜葉綠素含量都有不同程度的下降，普通包裝處理的生菜葉綠素含量下降幅度比納米包裝處理的大。這與感官評定得到的普通包裝處理的生菜葉片顏色先變黃相符。普通包裝到第8天葉綠素含量下降了28.69%，而相同條件下納米包裝材料處理的生菜到第8天葉綠素含量下降了12.38%。納米材料在貯藏前期能很好地保持葉綠素的含量。到實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，相比于對照組，納米材料的保綠效果較好(P＜0.05)。

2.4 納米包裝材料對生菜VC含量的影響

VC是果蔬中重要的營養(yǎng)成分之一，其含量是衡量果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)。由圖4可知，貯藏前期，VC含量快速下降，貯藏中后期，VC含量下降較平緩。貯藏前2d的VC含量損失最快，普通包裝處理組的損失達(dá)55.06%，而納米材料可以減緩VC的損失(P＜0.01)，在第2天納米材料處理組的VC損失率為32.42%。整個(gè)貯藏期間，納米包裝材料處理的生菜VC含量始終高于普通包裝，納米材料包裝的VC含量在第14天達(dá)到2.19mg/100g，普通包裝的VC含量由初始值5.83mg/100g降低到1.74mg/100g。納米材料對生菜VC的保藏效果顯著(P＜0.05)優(yōu)于普通材料，并且對于延緩生菜酶促褐變具有積極作用。

圖4 納米包裝材料對生菜VC含量的影響Fig.4 Effect of nano-packaging material on vitamin C content of lettuce

2.5 納米包裝材料對生菜中PPO比活力的影響

圖5 納米包裝材料對生菜中多酚氧化酶比活力的影響Fig.5 Effect of nano-packaging material on PPO activity of lettuce

多酚氧化酶是引起生菜酶促褐變的主要酶類之一，它以組織中游離的酚類物質(zhì)為反應(yīng)底物，組織褐變發(fā)生的進(jìn)程與PPO活性變化趨勢一致，抑制該酶活性可以延緩生菜褐變的進(jìn)程。如圖5所示，在貯藏期間生菜組織的PPO活性呈先上升后緩慢下降的趨勢，普通包裝處理的PPO活性顯著高于納米包裝。第14天，納米包裝中其PPO活性為5.43U/g，顯著低于普通包裝的7.63U/g(P＜0.01)。說明納米包裝材料對生菜多酚氧化酶活性有一定的抑制作用，這與感官觀察到的納米包裝處理組褐變程度比普通包裝組低的結(jié)果一致。

2.6 納米包裝材料對生菜丙二醛(MDA)含量影響

細(xì)胞質(zhì)膜完整性的破壞是果實(shí)衰老的重要標(biāo)志，膜的損傷表現(xiàn)為失去選擇性透性，電解質(zhì)漏泄增大。丙二醛反映脂膜過氧化的程度，數(shù)值升高與后熟過程中脂酶活性和細(xì)胞衰老有關(guān)，是衡量脂膜過氧化的重要指標(biāo)[23]。由圖6所示，整個(gè)貯藏期間MDA的含量呈先略有下降后快速上升的趨勢，貯藏至第8天，兩種包裝材料的MDA含量無差異。第11天后納米包裝中MDA的含量明顯比普通包裝的低，納米材料的MDA含量在21nmol/g左右，普通包裝的MDA含量高于25nmol/g，貯藏結(jié)束時(shí)納米包裝處理的MDA含量顯著低于普通包裝(P＜0.05)。說明納米材料能夠有效抑制生菜在貯藏過程中丙二醛的增長，延緩細(xì)胞膜氧化，對細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)有一定保護(hù)作用。這可能與納米包裝材料具有較低的透氧性有關(guān)。

圖6 納米包裝材料對生菜丙二醛含量的影響Fig.6 Effect of nano-packaging material on MDA content of lettuce

3 結(jié) 論

本實(shí)驗(yàn)研制一種添加納米銀、納米TiO2和高嶺土的新型食品用納米包裝材料，此種材料的納米粒子在薄膜中分散比較均勻，具有較低的透濕量和透氧量，且具有良好的機(jī)械性能。應(yīng)用納米包裝對生菜保鮮品質(zhì)的影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明，納米包裝材料貯藏的生菜的質(zhì)量損失率、丙二醛含量、多酚氧化酶比活力較低、褐變程度較低，同時(shí)VC和葉綠素含量均顯著高于普通包裝材料。納米包裝材料能夠較好地保持生菜在貯藏過程中感官品質(zhì)和營養(yǎng)成分，延緩生菜的品質(zhì)劣變過程及延長貨架期。

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Effect of Nano-Packaging Material on Quality Preservation of Lettuce (Lactuca sativa)

MA Ning1，SHI Xue-bin2，F(xiàn)ANG Yong1，TANG Xiao-zhi1，YANG Qin3，YANG Yan-ting4，HU Qiu-hui1,2,*
(1. College of Food Science and Engineering, Nanjing University of Finance and Economics, Nanjing 210046, China；2. College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China；3. Shenzhen Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Shenzhen 518054, China；4. Patent Examination Cooperation Center of State Intellectual Property Office, Beijing 100083, China)

A nano-packaging material was prepared by blending polyethylene (PE) with nano-Ag, nano-TiO2 and kaolin,structurally characterized and analyzed for physical properties. Its effect on quality preservation of lettuce was investigated by periodically measuring the changes of weight loss rate, chlorophyll, vitamin C and MDA contents, and polyphenol oxidase(PPO) activity during refrigerated storage. It was observed that nano-particles were evenly distributed in the composite material.Compared with ordinary PE material, it showed an increase in tensile strength of 31.69%, a decrease in water vapor permeability of 28.07%, and a decrease in oxygen permeability of 2.10%. After 14 d of storage at 4 ℃, the weight loss rate, MDA content and PPO activity of lettuce packaged with the nano-material were 1.35%, 23.01 nmol/g and 5.43 U/g, respectively, which were those from ordinary PE packaging (2.75%, 26.35 nmol/g and 7.63 U/g, respectively), while the nano-material resulted in significantly increased VC and chlorophyll contents in lettuce in comparison with the control (ordinary PE material). This composite material could better maintain the sensory quality and nutrients of lettuce during cold storage and consequently extend its shelf life.

lettuce；nano-packaging material；preservation

TS206.4

A

1002-6630(2012)18-0281-05

2012-02-20

馬寧(1978—)，女，講師，博士研究生，研究方向?yàn)槭称繁ｕr技術(shù)。E-mail：mning1978@sina.com

*通信作者：胡秋輝(1962—)，男，教授，博士，研究方向?yàn)槭称窢I養(yǎng)化學(xué)。Email：qiuhuihu@njue.edu.cn