水降解聚乳酸保鮮袋對綠葉蔬菜的保鮮性能研究

■ 文/李丹，李中華，金林宇，何思遠(yuǎn)，孟魯建

（1、海軍特色醫(yī)學(xué)中心；2、上海交通大學(xué)；3、解放軍31673部隊(duì)）

蔬菜是天然營養(yǎng)食品，含有人類所需的各種營養(yǎng)物質(zhì)，是人類生活的必需品。但長久以來，由于我國蔬菜儲存力不足、運(yùn)輸設(shè)備相對落后以及保鮮技術(shù)不完善等因素，使得蔬菜在采摘后有15%～25%的高損失率，與國外的5%左右相差較遠(yuǎn)，因此開發(fā)促進(jìn)保鮮領(lǐng)域的發(fā)展顯得尤為重要。[1]在日益注重環(huán)境保護(hù)的今天，市面上大部分使用的都是非降解保鮮袋，非降解保鮮袋在使用后會對環(huán)境造成污染，白色污染如今已經(jīng)嚴(yán)重危害到我們的健康、生存和發(fā)展。[2-3]可降解材料因其諸多優(yōu)良的特性以及環(huán)境友好的特性得到了廣泛的應(yīng)用，也逐漸成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)，例如殼聚糖[4-7]，淀粉[8-11]，聚乳酸，PLA，PGLA等[12-14]。

聚乳酸是一種新型的生物可降解材料，其生產(chǎn)過程全程無污染，在使用廢棄后在自然界中能完全降解為無害于環(huán)境的CO2和H2O，實(shí)現(xiàn)在自然界中的綠色循環(huán)，是理想的綠色高分子材料。聚乳酸具有優(yōu)良的物理拉伸延展性、化學(xué)穩(wěn)定性及良好的生物相容性，因此聚乳酸在諸多領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，包括服裝，醫(yī)用，電子以及包裝等領(lǐng)域[15-16]，其中由聚乳酸制備出的保鮮薄膜具有較高的水蒸氣透過率[17]以及良好的氣體選擇透過性[18]。付正義等[19]進(jìn)行了生物可降解聚乳酸薄膜對白玉菇保鮮效果研究，聚乳酸薄膜在保鮮白玉菇方面有獨(dú)特的優(yōu)勢，可以有效延長貨架期。還有諸多聚乳酸在保鮮領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例，這也使得聚乳酸在保鮮袋保鮮膜領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

本實(shí)驗(yàn)用到自主研發(fā)的海水聚乳酸可降解保鮮袋，該保鮮袋在達(dá)到果蔬保鮮效果的同時，也能在海水中自然降解，減少海上環(huán)境的污染。本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對水降解類保鮮袋對綠葉蔬菜的保鮮性能研究，實(shí)驗(yàn)選取了四種保鮮袋包裝五種易腐蔬菜進(jìn)行保鮮貯藏觀察實(shí)驗(yàn)，觀察五種蔬菜在冷藏庫貯藏期間，失水率、黃化率和貯藏期的變化情況。

一、實(shí)驗(yàn)

（一）材料與設(shè)備

1.新鮮蔬菜種類：上海青（采摘后4 ℃，預(yù)冷24h）、油麥菜（采摘后4 ℃，預(yù)冷24h）、杭白菜（采摘后4 ℃，預(yù)冷24h）、菠菜（采摘后4 ℃，預(yù)冷24h）、芹菜（采摘后4 ℃，預(yù)冷24h）。

2.實(shí)驗(yàn)用保鮮袋：水降解聚乳酸保鮮袋（30cm×50cm,單層膜厚度0.03μm）； 生物降解保鮮袋（30cm×50cm,單層膜厚度0.03μm），納米保鮮袋30cm×50cm,單層膜厚度0.03μm）； 塑料周轉(zhuǎn)箱 。

3.試驗(yàn)耗材及儀器：酒精：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；溫控冰箱，天平，真空封裝機(jī)。

（二）保鮮袋保鮮性能實(shí)驗(yàn)

1.試驗(yàn)樣品準(zhǔn)備

水降解聚乳酸保鮮袋是自行吹制研發(fā)的功能性保鮮袋，以聚乳酸為基材通過自主研發(fā)的薄膜生產(chǎn)工藝造粒吹膜制袋加工生產(chǎn)而成。購置市面上具有良好保鮮效果的生物降解保鮮袋和納米保鮮袋作為實(shí)驗(yàn)對照組。塑料周轉(zhuǎn)箱來自普通塑料生產(chǎn)廠商。具體的保鮮袋性能如下表1所示。

表1 保鮮袋的主要性能

實(shí)驗(yàn)前挑選出無蟲害無損壞的蔬菜，準(zhǔn)備樣品袋水降解聚乳酸保鮮袋第一組（SJJ1）、水降解保鮮袋第二組（SJJ2）、生物降解保鮮袋組（SWJJ）、納米保鮮袋組（NM）和塑料周轉(zhuǎn)箱組（SLX）各6個進(jìn)行保鮮實(shí)驗(yàn)，同時準(zhǔn)備上海青、油麥菜、杭白菜、菠菜和芹菜各30批進(jìn)行保鮮試驗(yàn)。

2.保鮮試驗(yàn)

將30批上述青菜按照規(guī)范的蔬果存放操作分別存放入水降解聚乳酸保鮮袋第一組（SJJ1）、水降解保鮮袋第二組（SJJ2）、生物降解保鮮袋組（SWJJ）、納米保鮮袋組（NM）和塑料周轉(zhuǎn)箱組（SLX）中進(jìn)行保鮮實(shí)驗(yàn)，每種保鮮袋設(shè)置6個相同的對照組以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和可靠性。具體的蔬菜存放操作如下：

（1）清理冷庫，特別是腐敗變質(zhì)的物品一定清理干凈，如果必要，做滅菌消毒處理；設(shè)定合理的冷藏溫度。注意事項(xiàng)：清理冷庫，除去冷庫的雜物，特別是化學(xué)物質(zhì)類物品，殺菌，每五十立方米可以用30瓦紫外線燈，照射6小時。

（2）清理保鮮蔬菜，揀出有傷口、腐爛的蔬菜；預(yù)冷庫預(yù)冷24h。注意事項(xiàng)：必須選用健康的蔬菜；腐爛變質(zhì)、有傷口的必須揀出（日常管理氮肥不要過量，否則蔬果容易腐爛），蔬菜成熟度按照商用出售日常采摘標(biāo)準(zhǔn)即可，蔬菜禁止藥物處理，禁止水洗。盡量下午采摘，以減少外表面露水。

（3）將保鮮袋放在干凈的流轉(zhuǎn)框內(nèi)，整理好，準(zhǔn)備裝框，最好在冷庫操作。注意事項(xiàng)：袋子底部放吸水墊，四周、上部放吸水紙。

（4）將預(yù)冷后蔬菜整齊裝袋；編號、稱量、記錄品種、數(shù)量、存貨日期等信息，注意事項(xiàng)：稱量蔬菜凈重，并編號、記錄日期，裝筐不可以太滿，避免壓壞果品。

（5）將整理裝袋裝框的蔬菜用橡皮套扎口，碼放到冷庫里，確保通風(fēng)透氣。 注意事項(xiàng)：擺放注意認(rèn)真操作，避免擠壓、碰壞蔬菜，擺放便于操作人員走動和操作，便于通風(fēng)，不同種類蔬菜分不同冷庫存放的保鮮效果更佳。

（6）定時抽查保鮮情況，有腐爛的蔬菜，及時清理；冷藏庫溫度設(shè)置為0℃-4℃，每周觀察貯藏期蔬菜失水率、黃化率的變化情況，直至貯藏期結(jié)束，及時檢查蔬菜存放情況，并對蔬菜的外觀做出相應(yīng)的評價(jià)并拍照記錄，蔬菜如發(fā)現(xiàn)有腐爛的要及時檢出，并清理出冷庫。

（7）試驗(yàn)持續(xù)時間為55天，待55天后，對試驗(yàn)的樣品進(jìn)行黃花率和失水率進(jìn)行計(jì)算。

3.感官評價(jià)

感官評價(jià)方法如下表2所示。

表2 感官評價(jià)表

4.失水率

失水率是指蔬菜經(jīng)過一段時間的存儲后損失水分的質(zhì)量與蔬菜初始鮮重的比值，用來評判蔬菜的水分丟失情況。黃化率與失水率的具體計(jì)算公式如下：

失水率計(jì)算方法：

S=（m0-mt）/m0×100%

式中S代表蔬菜失水率；m0代表蔬菜初始鮮重；mt代表第t天蔬菜重量。

5.黃化率

黃化率是指蔬菜經(jīng)過一段時間的儲存后蔬菜發(fā)黃變質(zhì)部分的質(zhì)量與蔬菜初始鮮重的比值，用來鑒定評判蔬菜的損壞變質(zhì)情況；

黃化率計(jì)算方法：

H=Mh/M0×100%

式中H代表黃化率；Mh代表蔬菜保存h天之后蔬菜種變黃部分葉子的質(zhì)量；M0代表蔬菜初始鮮重。

6.保鮮指標(biāo)

保鮮指標(biāo)：蔬菜腐爛率（失水率加黃化率）≤15%

二、結(jié)果與討論

（一）感官評價(jià)

SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四種保鮮袋以及SLX周轉(zhuǎn)箱包裝五種蔬菜55天后感官評價(jià)得分情況如下表3所示。

表2 感官評價(jià)表

不同的薄膜對蔬菜的保存品質(zhì)的影響，感官評價(jià)是蔬菜品質(zhì)的直觀反映，通過觀察蔬菜外觀變化，了解蔬菜的保鮮效果。

上表3為5種保鮮材料保鮮5種綠葉菜的感官評價(jià)表，上海青菜在保存55天后，6個周轉(zhuǎn)箱保存的上海青菜均出現(xiàn)大面積變黃變黑現(xiàn)象且出現(xiàn)霉腐味，失去了原有食用價(jià)值。SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四種保鮮袋保存的上海青菜顏色正常，色澤略微變暗，只有少許的葉片黃化現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)說明SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四種保鮮袋保存上海青菜55天后仍具有食用價(jià)值。油麥菜在保存55天后，6個周轉(zhuǎn)箱保存的油麥菜均出現(xiàn)大面積變黃變黑現(xiàn)象且出現(xiàn)霉腐味，失去了原有食用價(jià)值。SJJ1、NM、SWJJ三種保鮮袋保存的油麥菜顏色正常，色澤略微變暗，只有少許的葉片黃化現(xiàn)象。而SJJ2對于油麥菜的保存變黃變黑達(dá)到10%，色澤暗淡。實(shí)驗(yàn)說明水降解保鮮袋保存油麥菜55天效果相對納米袋和生物降解保鮮袋較差，但仍然遠(yuǎn)強(qiáng)于普通的塑料周轉(zhuǎn)箱的保鮮效果。杭白菜在保存55天后，6個周轉(zhuǎn)箱保存的杭白菜均出現(xiàn)大面積變黃變黑現(xiàn)象且出現(xiàn)霉腐味，失去了原有食用價(jià)值。SJJ1、SJJ2兩種保鮮袋保存的杭白菜顏色正常，色澤略微變暗，只有少許的葉片黃化現(xiàn)象。NM、SWJJ對于杭白菜的保存變黃變黑達(dá)到10%，色澤暗淡。實(shí)驗(yàn)說明水降解保鮮袋保存杭白菜55天效果相對納米袋和生物降解保鮮袋較好，且具有使用價(jià)值，同時遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于普通的塑料周轉(zhuǎn)箱的保鮮效果。菠菜在保存55天后，6個周轉(zhuǎn)箱保存的菠菜均出現(xiàn)大面積變黃變黑現(xiàn)象且出現(xiàn)霉腐味，失去了原有食用價(jià)值。SJJ2和NM兩種保鮮袋保存的菠菜顏色正常，色澤略微變暗，只有少許的葉片黃化現(xiàn)象。SJJ1和SWJJ對于菠菜的保存變黃變黑達(dá)到10%，色澤暗淡。實(shí)驗(yàn)說明。水降解保鮮袋保存菠菜55天效果相對納米袋較差，相對生物降解保鮮袋較好，同時遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于普通的塑料周轉(zhuǎn)箱的保鮮效果。芹菜在保存55天后，6個周轉(zhuǎn)箱保存的芹菜均出現(xiàn)大面積變黃變黑現(xiàn)象且出現(xiàn)霉腐味，失去了原有食用價(jià)值。SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四種保鮮袋保存的芹菜顏色正常，色澤略微變暗，只有少許的葉片黃化現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)說明SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四種保鮮袋保存芹菜55天后仍具有食用價(jià)值，保鮮效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于塑料周轉(zhuǎn)箱的保鮮效果。

綜上所述，水降解保鮮袋對于綠葉菜的保鮮效果與納米袋和生物降解保鮮袋對于綠葉菜的保鮮效果相差無幾，都有著良好的保鮮效果，保存55天之后具有較好的感官評價(jià)。同時，水降解保鮮袋對于綠葉菜的保鮮效果要遠(yuǎn)強(qiáng)于普通的塑料周轉(zhuǎn)箱。

（二）失水率與黃化率

1.SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四種保鮮袋以及SLX周轉(zhuǎn)箱包裝上海青貯藏55d后實(shí)驗(yàn)失水率和黃化率結(jié)果如圖1所示。

上海青用SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ和塑料周轉(zhuǎn)箱保存的實(shí)驗(yàn)失水率和黃化率如圖1所示，SJJ1、SJJ2、NM和SWJJ保存上海青都有著較低的失水率和黃化率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于塑料周轉(zhuǎn)箱的29.3%的失水率和53.9%的損耗率。在失水率和黃化率顯著性差異方面，水降解保鮮袋與納米袋及生物降解袋顯著性差異值P遠(yuǎn)大于0.05，表明沒有明顯差異，而水降解保鮮袋與塑料周轉(zhuǎn)箱的顯著性差異值遠(yuǎn)小于0.01，表明有明顯差距。周轉(zhuǎn)箱保存的上海青菜黃化變質(zhì)較為明顯，保鮮效果較差。兩種水降解保鮮袋與納米保鮮袋和生物降解保鮮袋都具有良好的保鮮性能，保存55d后上海青菜都只有較低的損耗率，且都具有食用價(jià)值。周轉(zhuǎn)箱的水蒸氣、氧氣和二氧化碳的通透率較低，長時間的保存導(dǎo)致箱內(nèi)氧氣不足和二氧化碳過量，同時箱內(nèi)及蔬菜表面聚集的水珠為細(xì)菌加速增值提供了環(huán)境，從而加速了箱內(nèi)上海青菜的腐爛變質(zhì)。水降解聚乳酸保鮮袋同納米保鮮袋和生物降解保鮮袋一樣有著獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)并復(fù)合分子篩，使得保鮮袋都有著較高的水蒸氣、氧氣和二氧化碳的通透率，加上特殊的分子篩結(jié)構(gòu)，對袋內(nèi)的氣體成分進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得上海青菜處于最佳的狀態(tài)，具有較長的保鮮時間。

圖1 上海青保存55天

2.SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四種保鮮袋以及SLX周轉(zhuǎn)箱包裝油麥菜貯藏55d后實(shí)驗(yàn)失水率和黃化率結(jié)果如圖2所示。

油麥菜用SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ和塑料周轉(zhuǎn)箱保存的實(shí)驗(yàn)失水率和黃化率如圖2所示，SJJ1、NM和SWJJ保存油麥菜都有著較低的失水率和黃化率，而SJJ2保鮮袋有著較低的2%的失水率和16.2%的較高黃化率，說明第二注的水降解保鮮袋保鮮性能相對較差，同時上述四種保鮮袋失水率和黃化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于塑料周轉(zhuǎn)箱的25.7%的失水率和51.3%的損耗率。在失水率和黃化率顯著性差異方面，水降解保鮮袋與納米袋及生物降解袋顯著性差異值P元大于0.05，表明沒有明顯差異，而水降解保鮮袋與塑料周轉(zhuǎn)箱的顯著性差異值遠(yuǎn)小于0.01，表明有明顯差距。由此可見，兩種水降解保鮮袋與納米保鮮袋和生物降解保鮮袋對比無顯著的差異，都有著良好的保鮮效果，與塑料周轉(zhuǎn)箱對比具有明顯的差異。

圖2 油麥菜保存55天

3.SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四種保鮮袋以及SLX周轉(zhuǎn)箱包裝杭白菜貯藏55d后實(shí)驗(yàn)失水率和黃化率結(jié)果如圖3所示。

杭白菜用SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ和塑料周轉(zhuǎn)箱保存的實(shí)驗(yàn)失水率和黃化率如圖3所示，SJJ1、SJJ2保存杭白菜都有著較低的失水率和黃化率，而NM和SWJJ保鮮的失水率和黃化率相對較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于塑料周轉(zhuǎn)箱的27.8%的失水率和68.3%的損耗率。在失水率和黃化率顯著性差異方面，水降解保鮮袋與納米袋及生物降解袋顯著性差異值P元大于0.05，表明沒有明顯差異，而水降解保鮮袋與塑料周轉(zhuǎn)箱的顯著性差異值遠(yuǎn)小于0.01，表明有明顯差距。由此可見，兩種水降解保鮮袋與納米保鮮袋和生物降解保鮮袋對比無顯著的差異，都有著良好的保鮮效果，與塑料周轉(zhuǎn)箱對比具有明顯的差異。

圖3 杭白菜保存55天

4. SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四種保鮮袋以及SLX周轉(zhuǎn)箱包裝菠菜貯藏55d后實(shí)驗(yàn)失重率和黃化率結(jié)果如圖4所示。

菠菜用SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ和塑料周轉(zhuǎn)箱保存的實(shí)驗(yàn)失水率和黃化率如圖4所示，SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ保存菠菜都有著較低的失水率和黃化率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于塑料周轉(zhuǎn)箱的32.5%的失水率和60.2%的損耗率。在失水率和黃化率顯著性差異方面，水降解保鮮袋與納米袋及生物降解袋顯著性差異值P元大于0.05，表明沒有明顯差異，而水降解保鮮袋與塑料周轉(zhuǎn)箱的顯著性差異值遠(yuǎn)小于0.01，表明有明顯差距。由此可見，兩種水降解保鮮袋與納米保鮮袋和生物降解保鮮袋對比無顯著的差異，都有著良好的保鮮效果，與塑料周轉(zhuǎn)箱對比具有明顯的差異。

圖4 菠菜保存55天

5. SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四種保鮮袋以及SLX周轉(zhuǎn)箱包裝芹菜貯藏55d后實(shí)驗(yàn)失重率和黃化率結(jié)果如圖5所示。

芹菜用SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ和塑料周轉(zhuǎn)箱保存的實(shí)驗(yàn)失水率和黃化率如圖5所示，SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ保存芹菜都有著較低的失水率和黃化率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于塑料周轉(zhuǎn)箱的39.2%的失水率和61.7%的損耗率。在失水率和黃化率顯著性差異方面，水降解保鮮袋與納米袋及生物降解袋顯著性差異值P元大于0.05，表明沒有明顯差異，而水降解保鮮袋與塑料周轉(zhuǎn)箱的顯著性差異值遠(yuǎn)小于0.01，表明有明顯差距。由此可見，兩種水降解保鮮袋與納米保鮮袋和生物降解保鮮袋對比無顯著的差異，都有著良好的保鮮效果，與塑料周轉(zhuǎn)箱對比具有明顯的差異。

圖5 芹菜保存55天

綜上所述，水降解保鮮袋、納米袋和生物降解保鮮袋對綠葉菜都有著良好的保鮮效果，在保存55天之后都有著較低的損失率，保鮮效果遠(yuǎn)強(qiáng)于普通塑料周轉(zhuǎn)箱。

三、結(jié)語

實(shí)驗(yàn)為水降解聚乳酸保鮮袋、生物降解保鮮袋、納米保鮮袋以及周轉(zhuǎn)箱包裝上海青、油麥菜、杭白菜、菠菜和芹菜的保鮮效果研究。實(shí)驗(yàn)感官評價(jià)表明水降解聚乳酸保鮮袋、生物降解保鮮袋和納米保鮮袋包裝蔬菜55天后仍有著較低的腐敗變黑發(fā)黃率，而周轉(zhuǎn)箱包裝的蔬菜55天后腐爛變質(zhì)已無食用價(jià)值。實(shí)驗(yàn)后失水率和黃化率結(jié)果表明，水降解聚乳酸保鮮袋、生物降解保鮮袋、納米保鮮袋包裝的蔬菜55天后都有著較低的損耗率，絕大部分達(dá)到損耗率未超過15%的約束性技術(shù)指標(biāo)，具有較好的保鮮效果，而周轉(zhuǎn)箱在包裝蔬菜55天后大量失水和黃化，具有較差的保鮮性能。實(shí)驗(yàn)表明水降解聚乳酸保鮮膜對蔬菜有著良好的保鮮效果，再配合其優(yōu)良的降解性能，在海上有著巨大的應(yīng)用前景。