自發(fā)氣調(diào)包裝薄膜透氣性對花椰菜低溫貯藏品質(zhì)的影響

唐月明，高佳,2*，朱永清,2，羅芳耀，李浦，王祖蓮，陳晴

1(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，四川 成都，610066)2(農(nóng)業(yè)部西南地區(qū)園藝作物生物學(xué)及種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，四川 成都，610066)

花椰菜(BrassicaoleraceaL. var.botrytis)，俗稱花菜、菜花，是十字花科半耐寒蔬菜，為甘藍的變種，其營養(yǎng)豐富，富含蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素及礦物質(zhì)[1]。但花椰菜采后呼吸旺盛，極易出現(xiàn)失水萎蔫、質(zhì)地松軟、花球褐變、腐爛變質(zhì)等問題，嚴重影響營養(yǎng)和商品價值。因此，探尋花椰菜的有效保鮮技術(shù)具有重要意義。

目前國內(nèi)外對花椰菜的保鮮進行了大量的研究，保鮮方法主要分為化學(xué)保鮮[2]和物理保鮮[3]。但由于化學(xué)保鮮劑的應(yīng)用在食品安全衛(wèi)生方面存在一定爭議，通常生產(chǎn)中更傾向于采用冷藏和氣調(diào)等物理保鮮方法。研究表明，花椰菜貯藏溫度越低，品質(zhì)劣變速率越慢，根據(jù)其貨架期預(yù)測公式計算，在0 ℃下貯藏78.8 d花椰菜的Vc含量下降至50%，而這一過程在常溫24 ℃下則僅需15.6 d[4]。低溫結(jié)合氣調(diào)能更顯著地抑制蔬菜呼吸強度，延緩蔬菜衰老。EKMAN等[5]采用3種氣體環(huán)境低溫貯藏花椰菜：空氣、10%CO2+11%O2、2%CO2+2%O2，當(dāng)花椰菜貯藏至第4周，2%CO2+2%O2的處理可顯著改善其外觀品質(zhì)，延緩貯藏期間失重現(xiàn)象。ARTéS等[6]采用4種薄膜包裝花椰菜于1.5 ℃貯藏模擬物流期1周，在常溫20 ℃模擬貨架期2.5 d，結(jié)果表明，厚度為11 mm的低密度聚乙烯包裝花椰菜冷藏期間氣體基本維持在16% O2和2% CO2水平，較好地保持了花椰菜的新鮮度。目前普遍認為花椰菜適宜的貯藏溫度為0～1 ℃,相對濕度為90%～95%，適宜的貯藏氣體成分為2%～5%的O2和1%～5%的CO2[7-8]。

氣調(diào)(controlled atmosphere，CA)雖然可以嚴格控制貯藏氣體成分，但CA技術(shù)對設(shè)備和成本要求高[9]；自發(fā)氣調(diào)包裝(modified atmosphere packaging，MAP)技術(shù)[10]是通過薄膜自身的透氣、透濕等性能來調(diào)節(jié)包裝產(chǎn)品呼吸代謝速率，形成穩(wěn)定的氣體貯藏環(huán)境，具有貯藏設(shè)備要求低、操作簡便、成本低等優(yōu)點[11-12]。目前的花椰菜MAP保鮮技術(shù)更多是篩選不同包裝材料、方式、厚度等，而起重要作用的膜透氣性能參數(shù)研究不多，導(dǎo)致無法抓住技術(shù)核心進而普及推廣。本試驗擬在(0±0.5) ℃低溫貯藏下，分別采用5種透氣性能梯度的薄膜對花椰菜采后進行自發(fā)氣調(diào)包裝處理，通過測定花椰菜貯藏期間包裝袋內(nèi)的O2/CO2含量、感官及生理生化指標(biāo)變化情況，篩選出適宜花椰菜的低溫MAP保鮮方法，以期為花椰菜采后保鮮技術(shù)的實際應(yīng)用提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料

花椰菜,采摘于四川省成都市金堂縣官倉鎮(zhèn)花菜種植基地。挑選成熟度、顏色、大小一致，無明顯病蟲害，緊致且無小花蕾開放的花椰菜，采收時保留3～4片包葉，當(dāng)天送至實驗室于(1±0.5) ℃預(yù)冷24 h備用。

1.1.2 試驗儀器

CheckMate Ⅱ氧氣/二氧化碳氣體分析儀，丹麥Dansensor公司；CR-400色差儀，日本Konica Minolta公司；Synergy HTX酶標(biāo)儀，美國BioTek公司；Centrifuge 5424R離心機，德國Eppendorf公司；Gas-Transmission-Tester GTT包裝膜透氣性測定儀，德國Brugger公司。試劑均為分析純，成都市科隆化學(xué)品有限公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理

將已預(yù)冷的花球去掉包葉后，每2朵花球裝入PE薄膜袋中密封包裝(包裝袋尺寸為50 cm×50 cm)，置于低溫(0±0.5) ℃下貯藏。分別于5、10、20、30、40、50、60 d取1次樣品，每次每個處理隨機取5袋共10朵花椰菜進行測定。測定完外觀指標(biāo)的花椰菜隨機切取花球表面小花蕾部位，將10朵花椰菜切取下來的小花蕾混合并采用液氮粉碎，裝入離心管中于-80 ℃保存，用于理化指標(biāo)的測定。

表1 試驗設(shè)置和包裝膜測定參數(shù)Table 1 Test setup and the measured parameters of packaging films

1.2.2 O2和CO2濃度

采用氧氣/二氧化碳氣體分析儀測定，每次測定5個重復(fù)(即5袋樣品)，結(jié)果取平均值，以體積分數(shù)表示。

1.2.3 總體感官評定

由5人組成評價小組于每次取樣后進行評定，每個處理重復(fù)評定5袋，分別從總體感官、花球緊實度和異味共3方面進行評定，滿分為5分[6,12]。

表2 感官評定標(biāo)準Table 2 Sensory evaluation standard

1.2.4 色差

采用色差儀測定花椰菜花球表面L*和b*值。從每朵花球頂部凸起處隨機測定3個數(shù)據(jù)點，每個處理共測定10朵花球，結(jié)果取平均值。L*值表示亮度，b*值為正值表示黃色。

1.2.5 丙二醛含量和可溶性蛋白含量的測定

丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法[13]進行測定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法[14]進行測定，重復(fù)測定3次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2007和SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計，并對試驗數(shù)據(jù)采用Duncan多重比較進行差異顯著性分析，顯著水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同MAP包裝袋內(nèi)氣體成分的變化

花椰菜在(0±0.5) ℃低溫貯藏60 d過程中不同處理的包裝袋內(nèi)O2和CO2含量呈不同程度變化。如圖1所示，不同透氣性能的包裝袋內(nèi)O2含量總體均呈現(xiàn)快速下降-緩慢上升后趨于平穩(wěn)的狀態(tài)，CO2含量總體呈現(xiàn)快速上升-緩慢下降后趨于平穩(wěn)的狀態(tài)。其中各處理的包裝袋內(nèi)氣體成分在貯藏前期呈波動變化，在第3天O2(CO2)含量變化出現(xiàn)一個低峰(高峰)，可能是由于包裝袋內(nèi)樣品呼吸作用消耗O2、產(chǎn)生CO2的速率大于薄膜O2和CO2氣體的透過速率，導(dǎo)致O2(CO2)快速消耗或積累，而正是包裝袋內(nèi)O2(CO2)濃度的減少抑制或增加了花椰菜的呼吸作用，從而包裝袋內(nèi)O2(CO2)含量出現(xiàn)回增或減少。隨后A、B、C處理的包裝袋內(nèi)氣體成分在貯藏5 d后趨于平穩(wěn)，D處理在貯藏30 d后趨于平穩(wěn)，E處理僅在7～10 d內(nèi)存在平穩(wěn)狀態(tài)。

圖1 花椰菜貯藏過程中不同材料包裝袋內(nèi)O2、CO2體積分數(shù)的變化Fig.1 Changes of oxygen and carbon dioxide volume fractionsin different plastic film packages during cauliflower storage

由于薄膜的透氣性能不同，各處理間的包裝袋內(nèi)O2和CO2含量在整個貯藏過程中存在顯著差異(P<0.05)。在整個貯藏期間，當(dāng)包裝袋內(nèi)氣體含量達到平穩(wěn)狀態(tài)時，不同包裝袋內(nèi)O2體積分數(shù)呈現(xiàn)A(7%～10%)>B(1.6%～3%)>C(0.9%～2.1%)>D(0.4%～1.3%)>E(0.05%～0.7%)，CO2體積分數(shù)呈現(xiàn)A(2.6%～4.7%)

總體來看，A、B、C、D處理在貯藏期間均能達到O2/CO2的相對平穩(wěn)，A、B、C處理的包裝袋內(nèi)CO2體積分數(shù)在貯藏期間始終低于10%，D和E處理的包裝袋內(nèi)CO2體積分數(shù)在貯藏期間存在超過10%的情況。

2.2 不同MAP處理花椰菜貯藏期間總體感官變化

不同MAP處理花椰菜的總體感官、花球緊實度、異味均隨貯藏時間延長而呈不同程度的降低，如圖2所示。A、B、C處理的花椰菜總體感官顯著優(yōu)于D、E處理(P<0.05)，其中B處理在貯藏50 d總體感官仍在3分以上，具有一定商品價值，D、E處理的花椰菜在貯藏第30天就已失去商品價值。在花球緊實度方面，A、B處理的花球在貯藏期間均表現(xiàn)為較緊密飽滿，評分依次顯著高于C、D、E處理(P<0.05)。在異味方面，隨著薄膜透氣性能越差，花椰菜出現(xiàn)異味程度越明顯，這與包裝袋內(nèi)CO2濃度變化較為一致，CO2濃度越高，出現(xiàn)異味情況越嚴重。

圖2 不同包裝材料對花椰菜貯藏過程中總體感官的影響Fig.2 Effects of different plastic film packages on the overall sense of cauliflower during storage

綜合各感官評定結(jié)果，A和B處理的花椰菜保鮮效果最好，C、D、E處理的花椰菜隨著薄膜氣體透過量越小，其各項感官指標(biāo)越差。有研究表明，在CO2含量為20%(體積分數(shù)，下同)，O2含量分別為80%、50%、20%氣體組成環(huán)境中，鮮切青椒消耗的O2分別為167.1、162.5、132.9 nmol/(kg·s)，呼吸速率隨O2含量的增加而增加[17]。根據(jù)本試驗A、B處理的包裝袋內(nèi)CO2含量分別平均在3.8%和5.3%左右，O2含量分別平均在8.8%和3.0%左右，結(jié)合前人研究，在CO2濃度相當(dāng)時，過高的O2會促進花椰菜的呼吸作用，加快其衰老的結(jié)果，這較好的解釋了B處理的花椰菜總體感官優(yōu)于A處理的原因。貯藏過程中包裝袋內(nèi)的異味物質(zhì)明顯增多，已有研究表明氣調(diào)貯藏過程中，高CO2或低O2會造成果蔬無氧呼吸產(chǎn)生乙醇、乙醛等異味物質(zhì)[18]。孫志文等[19]研究認為，50% CO2+ 50% O2處理西蘭花乙醇和乙醛含量在貯藏過程中迅速增多。但同時也有研究表明，在貯藏過程中適宜的高濃度O2可以有效緩解西蘭花異味物質(zhì)的產(chǎn)生[20]，或是通過氣調(diào)保鮮的后續(xù)效應(yīng)減少乙醇、乙醛的積累，減少異味的產(chǎn)生[21]。因此，在氣體包裝袋開封后B處理的花椰菜會隨著氣調(diào)保鮮的后續(xù)效應(yīng)，異味情況可以得到好轉(zhuǎn)。

2.3 不同MAP處理花椰菜貯藏期間色差的變化

花球色澤的變化是直接影響消費者的選擇，通過測定貯藏期間各處理花椰菜花球表面色差值可知(圖3)，各處理的花椰菜花球表面均不同程度出現(xiàn)L*值下降和b*值上升的趨勢，即花球表面變暗，由乳白色漸變?yōu)闇\米色、米色、米黃色、黃褐色。

圖3 不同包裝材料對花椰菜貯藏過程中色差L*、b*的影響Fig.3 Effects of different plastic film packages onL*,b* of cauliflower during storage

自發(fā)氣調(diào)包裝處理的花球表面L*值、b*值較未包裝的CK處理有明顯差異。就L*值而言，貯藏前20 d各包裝處理之間差異不顯著(P>0.05)；貯藏30～50 d，B處理的花球表面色差亮度顯著高于其他處理(P<0.05)，其他處理的花椰菜隨薄膜氣體透過量越小，花球表面色澤越暗。就b*值而言，貯藏期間隨薄膜氣體透過量增加，花球表面黃色越明顯。其中D、E處理的花球表面b*值變化幅度較小，但其L*值在貯藏20 d后急劇下降，這可能是由于這2種包裝袋內(nèi)積累CO2含量過高所致。ROMO-PARADA等[7]評估15% CO2預(yù)處理花椰菜10 h后的保鮮效果，前處理會導(dǎo)致花椰菜組織損傷，表現(xiàn)為褐變、軟化。GRZEGORZEWSKA等[22]對花椰菜在0～1 ℃下采用不同包裝方式處理試驗表明，隨包裝袋內(nèi)CO2濃度越高，花球色澤越暗。

2.4 不同MAP處理花椰菜貯藏期間丙二醛含量的變化

丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量是判定果蔬膜脂過氧化強度和膜系統(tǒng)傷害的重要指標(biāo)之一，MDA含量越多，細胞膜損傷越嚴重，從而導(dǎo)致細胞加速衰敗[23]。如圖4所示，在整個貯藏期間，花椰菜的MDA含量大體呈現(xiàn)如下規(guī)律：A

圖4 不同包裝材料對花椰菜貯藏過程中MDA含量變化的影響Fig.4 Effects of different plastic film packages on MDAcontent of cauliflower during storage

2.5 不同MAP處理花椰菜貯藏期間可溶性蛋白含量的變化

蛋白質(zhì)是人體必需的三大營養(yǎng)之一，是衡量蔬菜營養(yǎng)價值的重要指標(biāo)。如圖5所示，隨貯藏期的延長，各處理的花椰菜蛋白質(zhì)含量呈不同程度降低，貯藏至60 d，各處理的花椰菜蛋白質(zhì)含量均已降解15.3%以上。其中D、E處理的花椰菜可溶性蛋白含量在整個貯藏期間均處于較低的水平，貯藏第5天后E處理花椰菜蛋白質(zhì)降解了約19.9%，可能是D、E處理的高濃度CO2對花椰菜造成傷害，導(dǎo)致蛋白質(zhì)快速降解。A、B、C處理花椰菜的可溶性蛋白含量差異不顯著(P>0.05)，但在大部分貯藏期間呈現(xiàn)A

圖5 不同包裝材料對花椰菜可溶性蛋白質(zhì)含量變化的影響Fig.5 Effects of different plastic film packages on solubleprotein content of cauliflower during storage

3 結(jié)論

MAP保鮮技術(shù)是通過薄膜的透氣性能來調(diào)控蔬菜貯藏環(huán)境中氣體成分組成，達到合適的O2/CO2比例從而有效抑制果蔬的呼吸作用，延長其貯藏壽命[27]。當(dāng)花椰菜貯藏的微氣體環(huán)境不適合時，包裝膜透氣性參數(shù)與花椰菜感官品質(zhì)密切相關(guān)。本試驗條件下，由于C、D、E處理的包裝袋透氣性能差，使包裝袋內(nèi)花椰菜受到低氧脅迫，產(chǎn)生無氧呼吸，積累有毒代謝產(chǎn)物，致使貯藏后期花椰菜已不具備商品性，且當(dāng)CO2體積分數(shù)超過10%即會對花椰菜產(chǎn)生傷害?？傊?，B處理可以較好地保持貯藏過程中花椰菜的外觀品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)，可在(0±0.5) ℃低溫貯藏下有效延長花椰菜保鮮期至50 d，成本低且操作簡便。