包裝膜特性對(duì)菠菜品質(zhì)的影響

王旭 ，王丹，馬越，張敏，趙煜偉，趙曉燕*

1. 北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心、北京市果蔬農(nóng)產(chǎn)品保鮮與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部蔬菜產(chǎn)后處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（北京 100097）；2. 河北工程大學(xué)（邯鄲 056006）；3. 龍大食品集團(tuán)有限公司（萊陽(yáng) 265231）

菠菜（Spinacia oleracea L.）又稱波斯菜、鸚鵡菜，屬于耐寒綠葉蔬菜[1-3]。菠菜含有大量的β胡蘿卜素，也是維生素B6、葉酸、鐵和鉀的極佳來(lái)源[4]。此外，菠菜中含有豐富的抗氧化劑如維生素E和硒元素，具有抗衰老、促進(jìn)細(xì)胞增殖作用，能激活大腦功能，有助于防止大腦老化、防止老年癡呆[5-6]。

由于菠菜葉片面積較大，含有較高的水分，組織細(xì)嫩，呼吸蒸騰作用旺盛[7]，極易發(fā)生失水萎蔫，黃化腐爛等現(xiàn)象，不利于采后的貯運(yùn)保鮮，降低了商品價(jià)值。目前，國(guó)內(nèi)外菠菜的貯藏保鮮技術(shù)主要有低溫冷藏、氣調(diào)貯藏[8]、靜電場(chǎng)貯藏[9]以及輻照貯藏[10]等方法。但由于氣調(diào)等貯藏方法的前期基礎(chǔ)投資較大，運(yùn)行成本較高等因素均不同程度地限制了菠菜貯藏業(yè)的發(fā)展。

包裝可以減少果蔬的損失，延長(zhǎng)貯藏時(shí)間，增加銷售貨架期。不同蔬菜由于自身生理特性以及貯、運(yùn)、銷環(huán)節(jié)要求的條件不同對(duì)包裝要求也不同[10]。菠菜極易受損腐爛，因此對(duì)包裝要求特別嚴(yán)格，以保證菠菜在貯運(yùn)過(guò)程中完整無(wú)損[11]。薄膜包裝是果蔬常見包裝形式，保鮮袋包裝是通過(guò)薄膜滲透性及果蔬呼吸速率之間的相互作用來(lái)改變周圍的氣體成分，最終達(dá)到一個(gè)理想的氣體環(huán)境，從而減緩果蔬的腐爛變質(zhì)，延長(zhǎng)其貯藏期[12]。因此，具有保濕作用和一定透氣性能的聚乙烯（PE）保鮮袋[11]在采后流通中被廣泛應(yīng)用。試驗(yàn)通過(guò)研究不同特性PE袋包裝對(duì)菠菜采后貯藏品質(zhì)及生理變化的影響，探究其貯藏保鮮效果。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

菠菜，市售，成熟度為商業(yè)成熟度，購(gòu)買當(dāng)天立即運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，選擇無(wú)機(jī)械損傷，無(wú)生物病害的完整菠菜作為試驗(yàn)原料。

PE1、PE4購(gòu)買于北京華盾雪花塑料有限公司，PE2、PE3購(gòu)買于北京鑫雄紙塑包裝材料有限公司。

丙酮，草酸-EDTA溶液，抗壞血酸，偏磷酸-乙酸溶液，體積分?jǐn)?shù)5%的硫酸，鉬酸銨溶液：所用試劑均為分析純，購(gòu)于北京化工廠。

1.2 儀器與設(shè)備

便攜式CO2紅外線分析器 GXH-3051型號(hào)；UV-1800紫外分光光度儀，日本島津；CM-3700臺(tái)式分光測(cè)色儀，KONICAMINOLTA公司；氣體分析儀，OXYBABYM+，上海眾林機(jī)電設(shè)備有限公司；CM-3700臺(tái)式分光測(cè)色儀；折射儀，PAL-1；恒溫磁力攪拌器，Titroline esay；分析天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；飛利浦手持式攪拌機(jī)，飛利浦香港電子有限公司；CHY-C2厚度儀，濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司；水蒸氣透過(guò)率測(cè)試儀，壓差法氣體滲透儀，濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 原材料處理

采用不同膜特性的PE包裝膜對(duì)菠菜進(jìn)行包裝，每袋200.00 g，置于4 ℃冰箱中貯存，每隔3 d取樣測(cè)定指標(biāo)。以第0天樣品為對(duì)照組。

1.3.2 膜特性試驗(yàn)

透水率采用MOCON PERMATRAN-W 1/50G進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試面積50 cm2，相對(duì)濕度差為75%，溫度為25 ℃。O2和CO2透過(guò)率采用蘭光VAC-V1氣體滲透儀進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試面積為38.48 cm2，溫度為室溫，氣源壓力0.5 MPa。每個(gè)樣品平行3次取品均值。

1.3.3 包裝袋內(nèi)頂空組分

利用便攜式CO2紅外線分析器，對(duì)包裝袋內(nèi)O2和CO2組分進(jìn)行測(cè)試，每隔3 d測(cè)試1次，每組樣品測(cè)定3次取平均值。

1.3.4 呼吸速率

采用氣體分析儀測(cè)定呼吸速率。

預(yù)熱15 min，預(yù)熱過(guò)程中氣泵開關(guān)應(yīng)處在關(guān)的位置上。進(jìn)行零點(diǎn)校準(zhǔn)、跨度標(biāo)準(zhǔn)待顯示值穩(wěn)定以后，調(diào)節(jié)跨度電位器使顯示值與標(biāo)準(zhǔn)氣濃度一致。用橡膠軟管將取樣手柄與儀器進(jìn)口連接上，打開氣泵，氣體分析儀即可對(duì)樣品中的氣體進(jìn)行測(cè)量。

測(cè)量完畢以后，關(guān)上電源開關(guān)及泵開關(guān)，拔下電，將儀器前面板的樣品入口和出口短接，并且把切換閥旋到左側(cè)調(diào)零狀態(tài)，可防止灰塵進(jìn)入氣路系統(tǒng)。此儀器量程為0.001%～1%。

式中：Q為呼吸強(qiáng)度，mg·CO2·kg-1·h-1；F為500氣體流速，mL/min；C為CO2的濃度，μL/L；W為試樣質(zhì)量，kg；T為測(cè)試溫度，℃。

1.3.5 失重率

失重率采用差量法[13]進(jìn)行測(cè)定：

1.3.6 腐爛率

腐爛率采用稱重法測(cè)量：設(shè)保鮮袋加貯藏0 d菠菜質(zhì)量為M1，貯藏n d以后的質(zhì)量（保鮮袋加貯藏n d的腐爛菠菜）為M2，失重率為貯藏前和貯藏后的質(zhì)量差占貯藏前袋裝的質(zhì)量比（%）。

式中：X為腐爛率，%；M1為保鮮袋加貯藏0 d菠菜質(zhì)量，g；M2為保鮮袋加貯藏n d的腐爛菠菜，g。

1.3.7 顏色測(cè)定

取適量菠菜打漿，打漿后取漿液置于比色皿中，用CM-3700分光測(cè)色儀（SCE反射模式）測(cè)定樣品L*、a*、b*值。重復(fù)取樣3次測(cè)量取平均值。

1.3.8 葉綠素含量的測(cè)定

取菠菜樣品適量，用手持打漿機(jī)勻漿，準(zhǔn)確稱取0.5 g勻漿的樣品，于25 mL具塞比色管中，加入25 mL丙酮溶液，將提取液倒入漏斗中過(guò)濾到50 mL棕色容量瓶中，取濾液用分光光度計(jì)分別于645 nm（葉綠素a）、663 nm（葉綠素b）、652 nm（總?cè)~綠素）波長(zhǎng)下，測(cè)定其吸光度。丙酮作空白對(duì)照試驗(yàn)。

1.3.9 VC含量的測(cè)定

標(biāo)準(zhǔn)曲線：準(zhǔn)確稱60 ℃真空干燥2 h的抗壞血酸0.050 0 g，用草酸-EDTA溶液定容50 mL配成1 mg/mL標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別吸取0.2，0.3，0.4，0.5，0.6和0.7 mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液于25 mL比色管。然后加入草酸-EDTA，使總體積為5 mL，再加入偏磷酸-乙酸溶液0.5 mL，硫酸1 mL，搖勻后加入2 mL鉬酸銨溶液，之后蒸餾水定容25 mL。15 min后在705 nm處測(cè)吸光度，以mg為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制曲線。

樣品測(cè)定：稱取10 g樣品，用草酸-EDTA溶液定容至25 mL，過(guò)濾后。吸取1 mL于25 mL比色管中，再加入0.5 mL的偏磷酸-乙酸溶液，體積分?jǐn)?shù)5%的硫酸1 mL，搖勻后加入2 mL鉬酸銨溶液，蒸餾水定容至25 mL。15 min后測(cè)定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線公式及式（6）計(jì)算樣品中VC含量。

式中：M為抗壞血酸含量，mg/100 g；C為所測(cè)樣品濃度，mg；V1為所測(cè)樣品體積，mL。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

每次試驗(yàn)重復(fù)3次，結(jié)果表示為（平均值±SD）。圖像繪制采用Origin 8.0軟件，采用SPSS 17.0對(duì)所測(cè)試的指標(biāo)（除膜特性）進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 膜特性

膜特性測(cè)試結(jié)果列于表1。膜厚度比較結(jié)果為：PE1＜PE2＜PE3＜PE4。PE1、PE2、PE3及PE4的透氣性存在顯著差異。膜的O2，CO2和水分的滲透能力比較結(jié)果為：PE3＜PE2＜PE4＜PE1。

表1 膜特性

2.2 不同特性PE膜包裝對(duì)菠菜包裝袋內(nèi)頂空組分的影響

圖1反映了菠菜包裝袋內(nèi)頂空組分隨貯藏時(shí)間的變化情況。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，O2濃度先降低后升高（圖1a），CO2濃度逐漸上升再降低（圖1b）。貯藏0～6 d，O2消耗較快，容易誘發(fā)菠菜的無(wú)氧呼吸，在貯藏6 d后，PE3袋中的CO2積累量達(dá)到8.7%。高濃度的CO2會(huì)抑制菠菜的呼吸作用，促進(jìn)菠菜進(jìn)行光合作用，在貯藏9 d后，光合作用產(chǎn)生的氧氣多于呼吸作用消耗的氧氣，導(dǎo)致不同膜特性PE包裝袋內(nèi)O2濃度逐漸升高，CO2濃度逐漸降低。在貯藏12 d后，PE2包裝袋內(nèi)CO2濃度高于其余3種包裝，PE1、PE3、PE4包裝袋內(nèi)CO2濃度無(wú)明顯區(qū)別，這可能由于菠菜自身的呼吸特性所致。

圖1 不同膜特性PE包裝對(duì)菠菜包裝袋內(nèi)頂空組分的影響

2.3 不同特性PE膜包裝對(duì)菠菜呼吸速率的影響

圖2 反映了貯存期呼吸速率的變化。從圖中看出，隨著貯藏期延長(zhǎng)，呼吸速率逐漸降低。貯藏0～3 d時(shí)，菠菜呼吸速率下降速度較快，由于菠菜的呼吸作用產(chǎn)生大量CO2，導(dǎo)致袋內(nèi)二氧化碳濃度變大，CO2濃度過(guò)高進(jìn)一步抑制了菠菜呼吸作用（與圖1b結(jié)果一致）。隨著貯藏期延長(zhǎng)，菠菜新陳代謝緩慢，導(dǎo)致貯藏3～12 d時(shí)呼吸速率趨于平緩，貯藏12 d后所有處理的呼吸速率并沒(méi)有顯著差異。

圖2 貯存期呼吸速率的變化

2.4 不同特性PE膜包裝對(duì)菠菜貯藏期內(nèi)失重率的影響

圖3 反映了貯藏期內(nèi)失重率的變化，0～12 d時(shí)由于菠菜葉片面積較大，蒸騰作用和呼吸作用旺盛，發(fā)生失水萎蔫，失重率明顯；貯藏12 d后PE4、PE2的失重率無(wú)明顯差異，高于PE1，PE3失重率最低。PE3包裝可以以延緩菠菜貯藏期間水分的流失，維持較好的品質(zhì)。

圖3 貯存期失重率的變化

2.5 不同特性PE膜包裝對(duì)菠菜貯藏期內(nèi)腐爛率的影響

由圖4可知，貯藏0～12 d腐爛率呈上升趨勢(shì)，在貯藏0～6 d由于菠菜呼吸作用旺盛產(chǎn)生大量水蒸氣，引發(fā)菠菜較快腐爛（同圖1b結(jié)果一致），在貯藏6～12 d由于菠菜呼吸作用降低（同圖2結(jié)果一致），PE2，PE3，PE4在腐爛速度趨于平緩。貯藏12 d后PE1的腐爛率最高，PE2、PE3、PE4沒(méi)有明顯差異。

圖4 貯存期腐爛率的變化

2.6 不同特性PE膜包裝對(duì)菠菜貯藏期內(nèi)顏色變化的影響

菠菜在貯藏過(guò)程中除出現(xiàn)萎蔫、腐爛等現(xiàn)象外，色澤變化也是其感官品質(zhì)變化的直接指標(biāo)之一。表2中L*值反映了菠菜亮度變化，a*值反應(yīng)了菠菜紅綠變化情況（綠（-）紅（+）），b*值反應(yīng)了黃藍(lán)變化（黃（-）藍(lán)（+）），由圖5可知，四種不同特性膜包裝的菠菜在貯藏期內(nèi)亮度沒(méi)有明顯差異。由于隨著貯藏期延長(zhǎng)菠菜中葉綠素降解，b*值（即黃綠變化）與空白對(duì)照差異顯著，菠菜在貯藏期內(nèi)顏色慢慢變黃。

表2 菠菜在不同包裝中貯藏過(guò)程中的顏色變化

2.7 不同特性PE膜包裝對(duì)菠菜貯藏期內(nèi)葉綠素含量的影響

綠葉蔬菜的黃化及衰老與葉綠素的降解有密切的關(guān)系，葉綠素降解，會(huì)出現(xiàn)變黃的現(xiàn)象，因此葉綠素含量是保持蔬菜采后商品性的重要因素[14]。由圖5可知，在貯藏12 d后由于PE1貯藏的菠菜腐爛引發(fā)葉綠素降解（同圖4結(jié)果一致），導(dǎo)致PE1葉綠素含量降低，而PE2、PE3、PE4的葉綠素含量無(wú)明顯差異，這3種包裝能減緩葉綠素的降解速度，提高菠菜的商品價(jià)值。

圖5 貯存期葉綠素的變化

2.8 不同特性PE膜包裝對(duì)菠菜貯藏期內(nèi)VC含量的影響

維生素C（VC）是菠菜中所富含的一種重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可作為評(píng)判菠菜品質(zhì)及耐貯性的重要指標(biāo)[15]。圖6反映了貯存期VC含量的變化。在貯藏0～3 d由于呼吸作用釋放熱量促進(jìn)了氧化酶的催化反應(yīng)導(dǎo)致不同特性膜處理的VC含量迅速下降（同圖1a結(jié)果一致）。PE4在貯藏0～9 d VC含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在貯藏9～12 d呈上升趨勢(shì)。除PE2，其余3種不同特性膜包裝處理的VC含量均呈現(xiàn)先降低再升高，PE1、PE2的VC含量最低點(diǎn)出現(xiàn)在第6天，PE3、PE4的VC含量最低點(diǎn)出現(xiàn)在第9天。貯藏12 d后PE3的VC含量最高，PE2的VC含量最低，說(shuō)明PE3包裝可以延緩VC含量降低，抑制菠菜中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的降解，維持較好的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

圖6 貯存期VC含量的變化

2.9 主成分分析

由于測(cè)試指標(biāo)較多，結(jié)果差異不顯著，無(wú)法直觀的得到哪一種膜是菠菜貯藏的最佳選擇，因此，對(duì)試驗(yàn)?zāi)┢跍y(cè)定的指標(biāo)進(jìn)行主成分分析[14]，用SPSS 17.0軟件處理得出的得分矩陣見表3。

表3 成分矩陣

由公式系數(shù)可知，根據(jù)特征值計(jì)算由第一、第二及第三主成分構(gòu)造的綜合主成分F值，并對(duì)F值進(jìn)行排序，進(jìn)而對(duì)不同特性PE膜包裝的菠菜進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果如表4所示，由PE3材料包裝的菠菜綜合質(zhì)量最好。

表4 膜綜合得分

3 結(jié)論

合適的包裝是延長(zhǎng)果蔬貨架期的重要手段，4種不同特性的PE膜對(duì)菠菜的保鮮效果有較大的影響。其中頂空氣體組分、呼吸速率、以及葉綠素含量方面四種膜無(wú)顯著差異，失重率和VC含量變化上PE3明顯優(yōu)于其余3種膜，結(jié)合主成分分析得出的綜合主成分值可以得出不同特性PE3膜對(duì)菠菜貯藏中維持品質(zhì)的效果最好，即透水率、氧氣透過(guò)率和二氧化碳透過(guò)率分別為1.7 g/（m2·24 h），1 076.8 cm3/（m2·24 h·0.1 MPa），4 796.5 cm3/（m2·24 h·0.1 MPa），貯藏效果最佳。