智能嵌入式氣調(diào)包裝對上海青貯藏品質(zhì)影響的研究

呂 償，曹玉華，郭嘉明

（1.廣東白云學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，廣州 510450；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 工程學(xué)院，廣州 510642）

0 引言

上海青（Green vegetable，Brassica rapa var.chinensis）是一種十字花科蕓薹屬葉菜，碧綠鮮嫩，營養(yǎng)價(jià)值高［1］。適宜的保鮮模式和包裝方式有利于延長其貯藏周期和保存其營養(yǎng)價(jià)值。如何有效地延長果蔬貯藏品質(zhì)是當(dāng)前果蔬保鮮研究領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。因此，國內(nèi)學(xué)者開展了以溫度、濕度、氣體包裝及包裝方式等作為影響果蔬保鮮環(huán)境因素的研究并取得了一定的研究成果。對于果蔬保鮮而言，控制良好的溫度、濕度環(huán)境是維持果蔬貯藏品質(zhì)的基礎(chǔ)條件，在此基礎(chǔ)上，針對特定的果蔬采用特殊的保鮮方式能使其達(dá)到較好的耐貯性，如果蔬采摘后為減輕其機(jī)械損傷可采用涂膜保鮮法［2］。目前研究的熱點(diǎn)集中在通過控制果蔬保鮮環(huán)境中的氣體成分、包裝方式及添加劑，使用不同氣體比例的氣調(diào)包裝，抑制果蔬呼吸作用及其生理代謝，從而達(dá)到延長果蔬貯藏的目的，顯著地降低了果蔬的失重率，使之有較好的貯藏品質(zhì)［3］。此外，包裝方式對果蔬保鮮品質(zhì)亦能產(chǎn)生重要的影響，采用0.03 mm厚度的聚乙烯膜能較好地抑制果蔬呼吸強(qiáng)度，維持細(xì)胞膜透性，提高果蔬感官分值，達(dá)到較高的保鮮品質(zhì)［4］。

本文旨在探討一種既能延長上海青貯藏周期又能較好地保存上海青貯藏品質(zhì)的包裝方式和保鮮模式。采用一種開孔率小于5%的包裝盒與無包裝的上海青樣品，在低溫（RA）、溫濕雙控（RA+RH）、氣調(diào)（CA）三種保鮮模式探索出適合上海青貯藏包裝方式和保鮮模式，以期為上海青貯藏品質(zhì)環(huán)境參數(shù)的優(yōu)化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

材料選自廣州白云區(qū)某大棚于清晨6點(diǎn)采摘迅速運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，挑選外觀品質(zhì)上佳葉片翠綠且無明顯干蔫、折斷、泛黃、蟲口且氣味清香，個(gè)體差異相近的上海青用清水洗凈其根部泥土，用吸水性較強(qiáng)的布料擦干其外部可能沾有的水分。

儀器：CR-400型色差儀；BSA224S-CW型電子天平，精度 0.1 mg，量程 220 g；SPAD-502P LUS型葉綠素儀；試驗(yàn)臺：智能嵌入式氣調(diào)試驗(yàn)臺，該智能嵌入式氣調(diào)試驗(yàn)臺由南方農(nóng)業(yè)機(jī)械與裝備關(guān)鍵技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研團(tuán)隊(duì)研制，其控制原理為控制中心根據(jù)采集試驗(yàn)腔體內(nèi)的溫度、濕度、O2體積分?jǐn)?shù)等信息精準(zhǔn)調(diào)控腔體內(nèi)預(yù)先設(shè)置的最佳果蔬保鮮環(huán)境參數(shù)，該氣調(diào)試驗(yàn)臺由實(shí)驗(yàn)箱體、制冷系統(tǒng)、液氮充注氣調(diào)系統(tǒng)、超聲波加濕系統(tǒng)、換氣系統(tǒng)和變風(fēng)量通風(fēng)系統(tǒng)等5部分組成。該試驗(yàn)臺的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)詳見表1，能較好保證本試驗(yàn)所測得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

表1 智能嵌入式氣調(diào)試驗(yàn)臺技術(shù)參數(shù)Table 1 Technical parameters of intelligent embedded controlled atmosphere test stand

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

將挑選好的上海青隨機(jī)分組，一共分成6組，每組含有8個(gè)試驗(yàn)樣品，每一個(gè)試驗(yàn)樣品含有3棵形態(tài)大小相近、品質(zhì)良好的上海青即設(shè)3次重復(fù)。將其中3組分別放入帶孔PET包裝盒（長175 mm、寬155 mm、高80 mm），在PET包裝盒上蓋表面開有4個(gè)孔（25 mm×10 mm）。開孔總面積占PET包裝盒上表面面積的3.6%。無包裝的3組上海青樣品為對照組。采集6組上海青樣品的初始測試指標(biāo)后將其放入智能嵌入式氣調(diào)試驗(yàn)臺，其結(jié)構(gòu)示意如圖1所示，在1號腔體設(shè)置低溫貯藏（RA，3～5 ℃）；2號腔體設(shè)置溫濕雙控貯藏（RA+RH，3～5 ℃，相對濕度90%～95%）；3號腔體設(shè)置氣調(diào)貯藏（CA，冷藏溫度3～5 ℃，相對濕度90%～95%，O2的體積分?jǐn)?shù) 8%～10%）［5］。在該試驗(yàn)臺每個(gè)腔體內(nèi)分別放入一組無包裝上海青樣品和一組帶孔PET包裝盒的上海青樣品，試驗(yàn)平臺運(yùn)行14 d，每2 d取出上海青試驗(yàn)樣品進(jìn)行測試，測試指標(biāo)包括：失重率、葉綠素含量的測定、顏色參數(shù)（L*、a*、b*）以及感官評定。

圖1 智能嵌入式氣調(diào)試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structural diagram of intelligent embedded controlled atmosphere test stand

1.2.2 質(zhì)量損失率

用電子天秤對每一組上海青樣品測試其質(zhì)量，上海青在貯藏過程中的質(zhì)量損失率按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中 m0——貯藏前質(zhì)量；

m1——貯藏后質(zhì)量。

1.2.3 葉綠素測定

本試驗(yàn)采用手持式SPAD-502PLUS葉綠素儀測定上海青葉片中葉綠素含量，在每棵上海青葉片上選取至少5個(gè)完好無損的葉片進(jìn)行測試，求其平均值。

1.2.4 顏色參數(shù)

采用手持式CR-400色差儀進(jìn)行測定，在測試時(shí)優(yōu)選上海青外層葉片，測試位置選擇上海青葉片內(nèi)側(cè)，因上海青葉片上帶有白色葉莖，在測試時(shí)避開白色葉莖，測試點(diǎn)選擇在距離葉片頂部三分之一位置隨機(jī)3個(gè)測試點(diǎn)如圖2所示，虛線以外為測試區(qū)，測其參數(shù)L*（亮度）、a*（紅度和綠度）、b*（黃度和藍(lán)度）。

圖2 上海青顏色測定位置示意圖Fig.2 Schematic diagram of color test location of Brassica rapa var. chinensis

1.2.5 感官評定

結(jié)合文獻(xiàn)［6-7］對葉菜感官評定的研究基礎(chǔ)上，制定了上海青感官評定表2，根據(jù)上海青的色澤、形態(tài)、氣味設(shè)置了5個(gè)等級，每項(xiàng)滿分4分，低于2分視為零界值，不可接受。

表2 上海青感官評定表Table 2 Brassica rapa var.chinensis sensory evaluation

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 質(zhì)量損失率

上海青貯藏期間丟失水分既影響上海青銷售品質(zhì)且其營養(yǎng)價(jià)值也大大降低。當(dāng)果蔬質(zhì)量損失率大于5%時(shí)，其新鮮程度則嚴(yán)重下降，而果蔬的失重主要由果蔬在采摘之后水分丟失引起［8］。在不同包裝和保鮮模式下上海青的質(zhì)量損失率變化如圖3所示，在整個(gè)試驗(yàn)期間（14 d），帶孔的PET包裝盒組上海青樣品在氣調(diào)（CA）保鮮模式下上海青的質(zhì)量失重率最低，其質(zhì)量損失率為1.93%，能夠較好維持上海青在貯藏過程中的新鮮度。而低溫貯藏（RA）模式下且無包裝組樣品其質(zhì)量失重率最高，達(dá)到了27.33%，在試驗(yàn)期間未能較好地防止上海青水分的丟失。表明開孔PET包裝盒能一定程度上抑制上海青在貯藏過程中水分的丟失。此外，當(dāng)貯藏時(shí)間在7 d之內(nèi)，溫濕雙控（RA+RH）保鮮模式在有包裝和無包裝情況下其質(zhì)量失重率分別為2.32%、1.48%，遠(yuǎn)低于5%，即在小于7 d的貯藏期時(shí)可優(yōu)選溫濕雙控，可不采用包裝和氣調(diào)。

圖3 上海青質(zhì)量損失率隨時(shí)間的變化Fig.3 Change of mass loss rate of brassica rapa var.chinensis over time

2.2 葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)

上海青樣品在不同的貯藏環(huán)境下，其葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化如圖4所示，在前7 d貯藏保鮮期間，無包裝組上海青樣品其葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降最為平緩，而有包裝組上海青樣品其葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降速度最快。上海青葉片中葉綠素含量的下降是葉片出現(xiàn)黃化和衰老的重要特征［9］。由此可見，無包裝且控制腔體O2體積分?jǐn)?shù)8%～10%的氣調(diào)（CA）保鮮模式能有效抑制上海青自呼吸和生理代謝，延緩葉片黃化與衰老［10］。而在14 d的貯藏周期有包裝組上海青樣品在低溫（RA）保鮮模式下能使上海青葉片中葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降最為緩慢，其葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)由65.76%下降至59.2%，較好地防止葉片黃化，保證了其感官品質(zhì)。

圖4 葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化Fig.4 Change of chlorophyll mass fraction with time

2.3 上海青葉片色差變化

包裝方式在不同的保鮮模式對上海青葉片色差（L*、a*、b*）變化影響情況分別如圖5-7所示。

圖5 上海青葉片L*值隨時(shí)間的變化Fig.5 Change of brassica rapa var.chinensis leaves L* with time

圖6 上海青葉片a*值隨時(shí)間的變化Fig.6 Change of brassica rapa var.chinensis leaves a* with time

L*值是表征上海青葉片亮度值，從圖5中可知，L*值均緩慢上升，有包裝組上海青樣品在氣調(diào)（CA）保鮮模式下其L*值上升最快，無包裝組上海青樣品在溫室雙控（RA+RH）保鮮模式下L*值變化相對較小。

a*值表征上海青葉片的紅度和綠度，如圖6所示，a*值隨時(shí)間變化的曲線為逆序排列，a*值越小表明上海青葉片綠度越高，有包裝組的上海青樣品在溫室雙控與氣調(diào)模式下略有優(yōu)勢，使上海青樣品有較好的感官品質(zhì)。

b*值表征了上海青葉片的黃度和藍(lán)度，本測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在整個(gè)貯藏期間，有包裝組的上海青樣品在氣調(diào)（CA）保鮮模式b*值最高即黃度最高，嚴(yán)重影響其品質(zhì)。而有包裝組的上海青樣品在溫濕雙控（RA+RH）保鮮模式下b*值最低，有利于保持上海青較好的品質(zhì)。

2.4 感官評定

上海青樣品隨貯藏時(shí)間其感官評定值如圖8所示，隨著貯藏時(shí)間的增加其感官品質(zhì)均逐步下降，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)制定的感官評定表2，感官品質(zhì)單個(gè)因素零界值為2，色澤、形態(tài)、氣味三項(xiàng)總分臨界值為6，由圖8可知，在貯藏6 d時(shí)，無包裝組上海青樣品感官評定值低于6分，未能達(dá)到感官評定對上海青品質(zhì)的要求，而有包裝組在氣調(diào)（CA）保鮮模式的感官評定值為10，為最優(yōu)評定組。歷經(jīng)14 d貯藏，有包裝組上海青樣品在氣調(diào)（RA）、溫濕雙控（RA+RH）保鮮模式下其感官評定值≥6，達(dá)到感官評定對上海青品質(zhì)的要求，從降低貯藏成本而言，貨架周期為1～2周時(shí)采用有包裝溫濕雙控（RA+RH）保鮮模式最為合理。

圖8 上海青感官評定值隨時(shí)間的變化Fig.8 Change of sensory evaluation of brassica rapa var.chinensis with time

3 結(jié)論

（1）隨著貯藏時(shí)間的增加，有包裝組的上海青樣品在氣調(diào)（CA）保鮮模式下質(zhì)量損失率最低為1.93%，在14 d的貯藏過程中較好地保存了上海青樣品的水分，使上海青樣品具有良好的感官品質(zhì)和營養(yǎng)價(jià)值。

（2）在6 d以內(nèi)貯藏時(shí)間，從感官評定、質(zhì)量損失率、b*值、葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)發(fā)現(xiàn)，氣調(diào)（CA）保鮮模式跟溫濕雙控（RA+RH）保鮮模式對比優(yōu)勢不大。由此可見，在短期貯藏情況下可適當(dāng)考慮溫濕雙控保鮮模式更為經(jīng)濟(jì)。

（3）在氣調(diào)（CA）保鮮模式下有包裝組的上海青樣品能有效抑制水分丟失，但是在防止葉片黃化效果不大。

課題組將逐步完善對上海青保鮮模式與貯藏時(shí)間之間的關(guān)聯(lián)的研究，提高研究結(jié)論的適用性。