不同包裝方式對(duì)1-MCP處理香荷芋貯藏品質(zhì)的影響

魏秋羽， 李大婧,2， 宋江峰,2， 肖亞冬， 劉春泉,2， 張培通

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇 南京 210014； 2.國(guó)家蔬菜加工技術(shù)研發(fā)分中心，江蘇 南京 210014； 3.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院泰州農(nóng)科所，江蘇 泰州 225300)

芋頭[Colocasiaesculenta(L). Schott]營(yíng)養(yǎng)豐富，含有人體必需的維生素和礦質(zhì)養(yǎng)分，肉質(zhì)柔軟，香糯潤(rùn)滑、爽口美味，深受消費(fèi)者喜愛。泰州香荷芋種植面積穩(wěn)定在2 000 hm2以上，年產(chǎn)量高達(dá)45 000 t，已獲得國(guó)家地理標(biāo)志認(rèn)證，成為泰州市的一塊特色農(nóng)產(chǎn)品名片。但香荷芋采后呼吸和新陳代謝作用旺盛，貯藏期間極易因微生物的滋長(zhǎng)而霉變、皺縮和發(fā)芽變質(zhì)，很難實(shí)現(xiàn)中長(zhǎng)期保存或周年供應(yīng)。研究有效的香荷芋保鮮技術(shù)，對(duì)延長(zhǎng)貯藏期，提高其經(jīng)濟(jì)效益具有重要意義。

1-甲基環(huán)丙烯(1-Methylcyclopropene, 1-MCP)是一種有效的果蔬保鮮劑，能夠顯著降低果實(shí)乙烯釋放量，減緩果蔬衰老速度，并且維持果實(shí)質(zhì)地、色澤和風(fēng)味等[1-2]。孫志棟等[3]研究發(fā)現(xiàn)，1-MCP熏蒸處理可顯著降低芋頭腐爛率和褐變指數(shù)。納米包裝材料是一種新型包裝材料，具有抗菌殺毒、低透濕率和阻隔二氧化碳等優(yōu)良特性[4]，同時(shí)納米材料可催化乙烯氧化，加速分解果蔬釋放出的乙稀，阻礙果實(shí)的后熟[5]。將納米材料用于果蔬的采后包裝，能夠有效抑制呼吸，減緩膜脂過氧化，延長(zhǎng)果蔬貯藏期[6]。納米包裝可較好地保持生菜貯藏過程中營(yíng)養(yǎng)成分[7]，減少甜柿失重率，抑制可滴定酸的上升[8]，減緩黃瓜色澤的下降[9]，抑制草莓的膜脂過氧化反應(yīng)，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)的完整性[10]。納米包裝材料在果蔬保鮮上的應(yīng)用逐漸增多并取得顯著效果，但在芋頭保鮮上的研究卻鮮見報(bào)道。本試驗(yàn)將1-MCP熏蒸過的香荷芋分別采用不同包裝方式處理，研究香荷芋貯藏過程中營(yíng)養(yǎng)成分、質(zhì)地和色澤等指標(biāo)的變化，以期為提高香荷芋貯藏品質(zhì)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

供試芋頭采自泰州市，品種為香荷芋。挑選無(wú)病蟲害的香荷芋植株，芋葉變黃衰敗后割去地上部，待傷口干燥愈合后選晴天采收。芋頭采后置于田間晾曬3～4 h，翻轉(zhuǎn)2～3次，然后裝筐運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室。選取無(wú)病斑、無(wú)機(jī)械損傷的子芋作為試驗(yàn)材料，進(jìn)行貯藏試驗(yàn)。

1-MCP 粉劑，有效濃度0.014%，美國(guó) SmartFresh (聰明鮮) 公司產(chǎn)品；40 μm厚納米聚乙烯(PE)保鮮袋和40 μm厚普通PE塑料袋，灌南縣金凱包裝有限公司產(chǎn)品。

1.2 包裝處理

設(shè)置3個(gè)處理。處理組1(1-MCP)：將香荷芋和裝有蒸餾水的小燒杯置于21 L塑料箱中，稱取1-MCP粉劑0.362 2 g置于小燒杯中，1-MCP濃度為1 μl/L，立即扣緊箱蓋，芋頭在室溫(20 ℃左右)密封熏蒸24 h，開蓋通風(fēng)12 h進(jìn)行氣體平衡，然后將芋頭取出置于保鮮庫(kù)中，該處理組為對(duì)照組。處理組2(1-MCP+PE包裝)：將1-MCP熏蒸后的香荷芋直接裝入40 μm厚普通PE包裝袋。處理組3(1-MCP+納米包裝)：將1-MCP熏蒸后的香荷芋裝入納米聚乙烯包裝袋。每30個(gè)芋頭作為1個(gè)包裝，5個(gè)包裝為1個(gè)處理，每處理重復(fù)3次。上述所有處理均置于溫度10～12 ℃、濕度80%～90%的保鮮庫(kù)中貯藏，每隔20 d測(cè)定1次。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 芋頭失重率的測(cè)定 根據(jù)貯藏前質(zhì)量(m0)和貯藏后質(zhì)量(m1)計(jì)算表失重率(W)：W=[(m0-m1)/m0]×100%。

1.3.2 多酚氧化酶(PPO)活性的測(cè)定 參照李利華[11]的方法。

1.3.3 多酚、丙二醛(MDA)含量的測(cè)定 多酚含量測(cè)定采用福林酚比色法。MDA含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸比色法[12]。

1.3.4 硬度、內(nèi)聚性、咀嚼性的測(cè)定 采用CT3質(zhì)構(gòu)儀測(cè)定，選用TA10圓柱型探頭、TA-BT-KIT夾具。目標(biāo)類型TPA，目標(biāo)值1.0 mm，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)荷10 g,測(cè)試速度0.5 mm/s，循環(huán)次數(shù)2次。在此條件下測(cè)定香荷芋的硬度、內(nèi)聚性、咀嚼性。硬度為第一次擠壓循環(huán)的最大力量峰值，表示果實(shí)越過生物屈服點(diǎn)后，外界繼續(xù)施加一定程度的壓力，果實(shí)所受力大小，反映了試樣對(duì)變形抵抗的性質(zhì)。內(nèi)聚性為第二次擠壓循環(huán)的正峰面積同第一次擠壓循環(huán)的正峰面積的比值，反映咀嚼果肉時(shí)，果實(shí)抵抗受損并緊密連接，使果實(shí)保持完整的性質(zhì)。咀嚼性用于描述固態(tài)測(cè)試樣品的特性，是硬度、內(nèi)聚性、彈性三者的乘積，反映果實(shí)對(duì)咀嚼的持續(xù)抵抗性。

1.3.5 色澤的測(cè)定 采用手持分光測(cè)色計(jì)，以儀器白板色澤為標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)定芋頭橫切面的色澤。L*值(Lightness，亮度)在 0～100之間，0表示黑色，100表示白色，其值越大，表示色澤越好。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

每次試驗(yàn)重復(fù)3次，取平均值，并計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，用Origin8.5作圖。單因素試驗(yàn)指標(biāo)的差異采用SAS統(tǒng)計(jì)軟件中ANOVA方差分析，由Tukey分析均值差異的顯著性，顯著水平P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同包裝方式對(duì)香荷芋失重率的影響

芋頭塊莖在貯藏過程因生理呼吸作用等，使其質(zhì)量減輕而失重，這種以失水為主的失重導(dǎo)致塊莖表面皺縮，新鮮度下降。由圖1可知，不同包裝處理的香荷芋在貯藏前期(0～40 d)失重率差異不顯著，貯藏后期(41～80 d)失重率差別較大。3個(gè)不同處理中，對(duì)照組的香荷芋失重率較高，80 d時(shí)失重率高達(dá)7.2 %。采用PE袋包裝后，香荷芋的失重率略有降低，且在貯藏后期效果極為顯著。而經(jīng)納米包裝處理的香荷芋在貯藏40 d、80 d時(shí)，失重率分別為4.6 %和5.0 %，顯著低于PE包裝處理(P<0.05)。由此可以看出，相比于PE包裝和對(duì)照組，納米包裝可降低芋頭的呼吸作用，有效減緩貯藏期間香荷芋水分的損失。

圖1 不同包裝方式對(duì)香荷芋失重率的影響Fig.1 Effect of different packing methods on the weight loss rate of Xianghe taro

2.2 不同包裝方式對(duì)香荷芋多酚含量的影響

由圖2可知，新鮮香荷芋的多酚含量約為690 mg/kg，貯藏前期多酚含量快速下降，貯藏后期其含量下降較為緩慢。在貯藏第80 d時(shí)，對(duì)照組的香荷芋多酚含量最低，PE包裝的香荷芋多酚含量略高于對(duì)照，但差異不顯著，納米包裝處理的芋頭多酚保留率較高，在貯藏60 d、80 d時(shí)多酚含量分別為499 mg/kg、443 mg/kg，顯著高于其他2個(gè)處理(P<0.05)。由此可知，1-MCP結(jié)合納米包裝處理可有效減緩香荷芋中多酚的損失。

圖2 不同包裝方式對(duì)香荷芋多酚含量的影響Fig.2 Effect of different packing methods on the polyphenol content of Xianghe taro

2.3 不同包裝方式對(duì)香荷芋PPO活性的影響

芋頭組織中含有PPO，在貯藏加工過程中易發(fā)生酶促褐變，這不僅會(huì)減低多酚類物質(zhì)含量，還直接影響產(chǎn)品的色澤。由圖3可知，在0 d時(shí)PPO活性為26.67 U/(min·g)，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，不同處理的香荷芋PPO活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。其中對(duì)照組和PE包裝處理的芋頭在貯藏40 d時(shí)PPO活性最高，其值分別為151.3 U/(min·g)和125.3 U/(min·g),納米包裝的香荷芋PPO活性在第60 d時(shí)最高，其值為86.2 U/(min·g)，顯著低于其他2個(gè)處理(P<0.05)。說(shuō)明納米包裝材料對(duì)香荷芋PPO活性有一定的抑制作用，可減緩貯藏過程中芋頭酶促褐變反應(yīng)。

圖3 不同包裝方式對(duì)香荷芋PPO活性的影響Fig.3 Effect of different packing methods on the PPO activity of Xianghe taro

2.4 不同包裝方式對(duì)香荷芋MDA含量的影響

膜脂過氧化終產(chǎn)物MDA積累可導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)及生理完整性的破壞，其含量高低可評(píng)價(jià)果實(shí)衰老的程度[13]。不同包裝方式下香荷芋MDA 含量變化見圖4，在整個(gè)貯藏過程中，納米包裝處理組的香荷芋MDA含量始終處于較低水平，其中在貯藏第40 d、60 d、80 d時(shí)MDA含量顯著低于PE包裝處理和對(duì)照組(P<0.05)。說(shuō)明納米包裝材料能夠有效抑制貯藏過程中香荷芋細(xì)胞膜脂的氧化損傷，減少M(fèi)DA積累，減緩芋頭的自身衰老進(jìn)程。

圖4 不同包裝方式對(duì)香荷芋MDA含量的影響Fig.4 Effect of different packing methods on MDA content of Xianghe taro

2.5 不同包裝方式對(duì)香荷芋硬度的影響

對(duì)于香荷芋而言，采后MDA的積累導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞，細(xì)胞間聚合力逐漸下降[14],且貯藏期間芋頭自身的呼吸作用和蒸騰作用導(dǎo)致水分的損失，塊莖逐漸萎蔫，這些生理生化變化均導(dǎo)致香荷芋硬度的下降。從圖5可以看出，在整個(gè)貯藏過程中，納米包裝處理的香荷芋硬度值均高于同期PE包裝處理和對(duì)照組，在貯藏60 d、80 d時(shí)，納米包裝處理的芋頭硬度值分別為3 099 g、3 038 g，顯著高于對(duì)照(P<0.05)。說(shuō)明納米包裝處理阻礙細(xì)胞聚合力的下降，減緩塊莖的水分散失，有利于香荷芋塊莖硬度的保持，這與貯藏期間MDA含量和失重率的試驗(yàn)結(jié)果一致。

2.6 不同包裝方式對(duì)香荷芋內(nèi)聚性、咀嚼性的影響

由圖6可知，3個(gè)不同處理的芋頭在貯藏初期內(nèi)聚性迅速下降，貯藏20 d時(shí)，對(duì)照、PE包裝和納米包裝處理的芋頭內(nèi)聚性分別降低了30.43%、21.73%和17.39%。在貯藏20～80 d時(shí)內(nèi)聚性下降趨勢(shì)較為緩慢，且在這一時(shí)期，納米包裝處理的香荷芋內(nèi)聚性顯著高于對(duì)照(P<0.05)，可見納米包裝可使香荷芋保持較高的內(nèi)聚性。從圖6可以看出，與內(nèi)聚性的變化趨勢(shì)基本一致，香荷芋的咀嚼性在貯藏初期下降趨勢(shì)較為明顯，貯藏中后期變化趨勢(shì)緩慢。相同貯藏時(shí)間下，納米包裝處理的香荷芋咀嚼性顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，表明納米包裝處理對(duì)貯藏期間咀嚼性的維持具有積極作用，能較好地減緩香荷芋質(zhì)地的下降。

同一貯藏時(shí)間不同小寫字母表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。圖5 不同包裝方式下香荷芋硬度的變化Fig.5 The change of hardness for Xianghe taro with different packing treatments

同一貯藏時(shí)間不同小寫字母表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。圖6 不同包裝方式下香荷芋內(nèi)聚性、咀嚼性的變化Fig.6 The changes of cohesiveness and chewiness for Xianghe taro with different packing treatments

2.7 不同包裝方式對(duì)香荷芋色澤的影響

Martinez-Romero等[15]研究發(fā)現(xiàn)，果蔬采后應(yīng)激反應(yīng)、微生物侵染以及果實(shí)自身的酶促反應(yīng)是造成果蔬褐變的重要原因。在香荷芋貯藏過程中，組織細(xì)胞膜脂的氧化導(dǎo)致膜的通透性增加，加速了PPO與酚類底物的接觸，從而導(dǎo)致芋頭L*值下降。由表1可知，在整個(gè)貯藏期間，各處理的芋頭L*值持續(xù)下降，納米包裝處理的芋頭L*值始終高于PE包裝處理和對(duì)照組，且在貯藏第80 d時(shí)，納米包裝處理的芋頭L*值高達(dá)85.2，顯著高于其他2個(gè)處理(P<0.05)。結(jié)合圖3和圖4結(jié)果分析可知，納米包裝可抑制香荷芋的膜脂過氧化和PPO活性，減緩芋頭貯藏過程中酶促褐變反應(yīng)，從而維持香荷芋的良好色澤。

表1不同包裝方式下香荷芋L*值的變化

Table1ThechangeofL*valueforXianghetarowithdifferentpackingtreatments

貯藏時(shí)間(d)L*值1-MCP處理(對(duì)照)1-MCP+PE包裝處理1-MCP+納米包裝處理088.3±1.59a88.3±1.59a88.3±1.59a2086.1±1.02a87.5±2.03a87.6±0.81a4084.9±1.65a85.6±1.84a86.6±1.45a6083.2±1.71b84.4±1.50ab86.4±1.21a8082.3±1.16b83.0±0.91b85.2±1.18a

同一行中不同小寫字母表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。

3 討 論

芋頭屬于非呼吸躍變型蔬菜。田方[16]研究發(fā)現(xiàn)，1-MCP對(duì)芋頭這種非呼吸躍變型蔬菜能夠起到抑制呼吸、延緩衰老的作用。這是因?yàn)?-MCP能抑制塊莖中誘導(dǎo)呼吸作用的相關(guān)酶類的合成，提高活性氧代謝防御酶系統(tǒng)活性，從而抑制芋頭塊莖在貯藏期間活性氧代謝產(chǎn)物和MDA生成[17-18]。孫志棟等[3]也證實(shí)1-MCP 處理能明顯抑制乙烯生理效應(yīng)的發(fā)揮，推遲芋頭呼吸高峰的到來(lái)，延緩塊莖的衰老進(jìn)程。

此外，納米包裝處理的芋頭PPO活性顯著低于同時(shí)期的PE包裝處理和對(duì)照，且芋頭L*值和多酚含量始終高于其他2個(gè)處理，這是由于納米包裝有效減緩了果蔬貯藏過程中的逆境脅迫，抑制了PPO的活性，減緩了自身代謝和多酚的氧化[19]，從而提高了多酚的保留率，維持了香荷芋的良好色澤。綜上所述，納米包裝處理可以減緩香荷芋的失水和衰老，抑制色澤和質(zhì)地的下降，提高香荷芋的貯藏品質(zhì)。

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