臭氧協同氣調包裝對鮮切葉菜的保鮮作用研究

華璐云，雷 橋，謝 晶

（上海海洋大學食品學院，上海201306）

臭氧協同氣調包裝對鮮切葉菜的保鮮作用研究

華璐云，雷 橋*，謝 晶

（上海海洋大學食品學院，上海201306）

采用臭氧水處理鮮切大白菜，并進行氣調包裝貯藏，通過正交實驗法分析相關生理指標與保鮮效果，主要研究了4℃貯藏期間菌落總數、失重率、細胞膜透性、多酚氧化酶活性、VC含量和感官品質的變化。實驗結果顯示：臭氧水處理結合氣調包裝能有效控制微生物數量，保護了細胞膜透性及降低了VC含量的損失，并對多酚氧化酶有抑制作用，感官品質優良，可使鮮切白菜在4℃條件下保藏至20d以上。極差分析表明：優化的工藝參數為1.44mg/L的臭氧水處理5min協同5%O2/20%CO2/75%N2的氣調包裝。

臭氧水處理，氣調包裝，鮮切，保鮮

鮮切果蔬（fresh-cut fruits and vegetables）是以新鮮果蔬為原料，經清洗、去皮、切割或切分、修整、包裝并且保持冷藏等加工過程而制成的即食果蔬加工品。隨著生活節奏的加快，鮮切果蔬因具有新鮮、方便、營養和無公害等優點，深受人們青睞。但是鮮切果蔬生產過程中的去皮、切割等加工會使組織發生損傷，細胞膜透性增大，細胞物質外滲，導致果蔬色澤改變、果實軟化、木質化等現象，并為微生物的生長繁殖提供了有利的條件[1]，而使鮮切果蔬產品易腐爛并增大了食用時的潛在危害。因此對鮮切果蔬保鮮的研究尤為重要。臭氧是一種良好的殺菌劑，對各類微生物都有較強的殺滅作用，而且其廣譜性、高效性、快速性、無二次污染等優點可以滿足食品工業的需求[2]，臭氧既可消除果蔬上的微生物及其分泌的毒素，又可將果蔬產生的乙烯氧化破壞，對延緩果蔬后熟、保持果蔬新鮮品質有較好的效果，同時又可誘導果蔬表皮的氣孔收縮，可降低果蔬的水分蒸發減少失重[3]，越來越多的研究表明臭氧對于果蔬的保鮮有較好的效果。Hülya ?lmez等[4]分別用2ppm臭氧水、100ppm氯化水以及有機酸處理鮮切萵苣，在4℃條件下貯藏12d，結果表明2ppm臭氧水處理能有效抑制嗜中溫微生物、腸道微生物和低溫細菌的增長，并能減小VC及β-胡蘿卜素的損失，有利于鮮切產品感官質量的保持。高翔等[5]研究了臭氧在鮮切西洋芹保鮮中的應用，結果表明，用0.3mg/L的臭氧水處理鮮切西洋芹10min，可以使鮮切菜表面的微生物降低兩個數量級，酶的活性降低50%，呼吸強度降低80%，對VC無破壞作用，且感官品質優良，在4℃條件下最長時間可以保存20d。大白菜是中國傳統蔬菜品種之一，味道鮮美可口，營養豐富，素有“菜中之王”的美稱，是人們生活中不可缺少的一種重要蔬菜，但目前對鮮切大白菜保鮮的研究報道尚不多。本實驗以鮮切大白菜為材料，采用混合正交實驗，研究臭氧水處理結合氣調包裝對鮮切白菜的保鮮效果，以期為鮮切葉菜的生產應用提供相關的研究基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

白菜 購于蔬菜市場；PE包裝袋 厚0.04mm，尺寸200mm×300mm；磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、碳酸鈉、鄰苯二酚、偏磷酸 分析純，國藥集團化學試劑；2，6-二氯靛酚 上海華藍化學試劑。

DQB-360W多功能氣調包裝機 上海青葩包裝機械公司；MAP Mix 9000-3/150V 丹麥PBI Dansensor集團公司；HPX-9052MBE數顯電熱培養箱 上海博訊醫療公司；不銹鋼自動手提式壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫療器械廠；DS-1高速組織搗碎機 上海標本模型廠；Precisa AG8953電子分析天平 瑞士PRECISA公司；LA-XF系列中小型臭氧發生器 廣州藍奧環保科技有限公司；101-1型電熱鼓風恒溫干燥箱 上海康路儀器公司；UV-1800PC紫外可見分光光度計 上海美譜達儀器有限公司；高速冷凍離心機 XiangYi H-2050R湘儀離心機儀器有限公司；SIEMENS冰箱。

1.2 實驗方法

1.2.1 處理流程 新鮮大白菜→去外葉→清洗→切成20mm左右方片→臭氧水處理→瀝干→氣調包裝（厚度為0.04mm的無菌PE袋）→（4±1）℃冷藏

白菜切分前將所用的刀具和案板經75%的酒精棉球擦拭并紫外照射15min，以降低切分過程中微生物的污染。

臭氧水制備：臭氧發生器開機穩定0.5h后，將氣體通入15℃蒸餾水中分別處理15、30min，紫外吸收法[6]測定臭氧水濃度分別達到1.44、3.97mg/L，備用。

1.2.2 實驗設計方案 本實驗以蒸餾水處理普通包裝的樣品作為對照組。采用混合水平正交實驗設計方案（見表1）。

表1 實驗因素及水平表Table 1 Factors and levels of experimental design

由表1可見，實驗共有四個因素，O2濃度有四個水平，CO2濃度、臭氧水濃度及處理時間各有兩個水平，采用混合水平正交表L8（41×24）得到表2所示的正交實驗方案安排表。

1.2.3 測定方法 每2d取一次樣，測定以下指標，每個實驗重復三次，取平均值。

1.2.3.1 細菌總數測定 根據GB/T 4789.2-2010進行測定。稱取25g樣品置于裝有225mL生理鹽水的無菌均質杯內，10000r/min均質2min，制成1∶10的樣品勻液。用1mL無菌吸管吸取1∶10樣品勻液1mL，沿管壁緩慢注于裝有9mL稀釋液的無菌試管中混合均勻，制成1∶100的樣品勻液。繼續制備10倍系列稀釋樣品勻液，選擇2～3適宜稀釋度做平板培養（37℃培養48h）。

表2 混合水平正交實驗安排表Table 2 Mixed-level orthogonal test schedule

1.2.3.2 失重率測定 稱重：測定時打開包裝袋，用濾紙吸附包裝袋內表面的水珠后稱重。計算公式：

式中：M0=貯藏前樣品的重量；Mn=貯藏到第n天時樣品的重量。

1.2.3.3 細胞膜透性測定[7]用測定電導率的方法來判定細胞膜透性的大小。

電導率的測定方法：取若干白菜葉用去離子水沖洗兩次，用紗布吸干并保存在濕紗布中，然后剪成小段（長約1cm）放入燒杯中。分甲乙兩組，每組重復3份，每份1g，用玻棒壓住立即加入20mL去離子水浸沒樣品。甲組放入真空干燥器，抽氣7～8min，以抽出細胞間隙中的空氣。重新緩緩放入空氣，靜置20min后用玻棒輕輕攪動葉片，在20～25℃恒溫下，用電導率儀測定溶液的電導率。乙組樣品放入100℃沸水浴中15min，以殺死組織，冷卻后測定其電導率。

電解質滲出率（%）=[（處理電導率值-本底電導率值）/（處理煮沸后電導率值-本底電導率值）]×100%

1.2.3.4 多酚氧化酶（PPO）活性測定[8-9]酶液的制備：稱取剪碎的白菜組織3g，加入適量的0.1mol/L的磷酸緩沖液（pH=6.0）冰浴研磨成勻漿。將勻漿全部轉入離心管中，10000r/min冷凍離心（4℃）20min，上清液即為粗酶液。

PPO活性的測定：酶的反應體系包括1.5mL磷酸緩沖液，1mL 0.05mol/L鄰苯二酚（用磷酸緩沖液配制）和0.5mL酶液。以煮沸失活的酶液為對照，做兩組重復。420nm波長下測定吸光度，每隔30s記錄吸光度值的變化，共記錄3min。一個活力單位（U）定義為在測定條件下每min引起吸光度值改變0.001所需的酶量。

1.2.3.5 VC含量的測定 根據GB/T 6195-86，2，6-二氯靛酚滴定法。

1.2.3.6 感官評定 對不同處理的鮮切白菜根據色澤、褐變、組織狀態幾個方面按9分制法進行評分[10]。評分標準如表3。

1.2.4 數據處理 采用STATISTICA統計軟件分析實驗數據。

表3 感官評分標準Table 3 Standards of sensory grading

2 結果與分析

2.1 貯藏期間樣品菌落總數的變化

微生物指標的檢測是鮮切果蔬安全評價的重要內容，鮮切果蔬表面微生物的數量，直接影響到產品的貨架期。我國尚未對鮮切果蔬制品微生物檢測指標做出相關規定，可參照我國對普通食品衛生微生物學檢驗標準執行[11]。

從圖1可以看出，不同濃度臭氧水處理均使細菌總數明顯下降，分別下降1～2個數量級，臭氧水濃度越高，處理時間越長，殺菌效果越明顯。

貯藏后2d內細菌有所減少可能是由于鮮切白菜中一些嗜溫菌不能忍受低溫而被抑制甚至死亡，而嗜冷菌也需要有一個適應過程。貯藏后2～6d對照組微生物迅速增長，這可能是由于切分嚴重破壞了白菜的細胞組織，細胞汁液大量流出，為細菌提供了更多的營養物質而大量生長繁殖[12]，貯藏到第8d達到6個數量級。后期微生物生長緩慢，可能是由于低溫貯藏的效果。整個貯藏過程中，臭氧水處理組的菌落數均處于較低的水平，貯藏至第16d仍只有5個數量級。各組實驗中微生物的增長速率各有差異，其中以實驗組2、4、6中微生物增長更為緩慢，這幾組中CO2濃度均為20%，這可能是由于適量高濃度的CO2具有一定的抑菌作用。

圖1 貯藏期間細菌總數的變化Fig.1 Changes in total bacteria counts during storage

2.2 貯藏期間樣品失重率的變化

失重率的變化在一定程度上體現了保藏期間白菜品質的變化，失重率越高，說明了果實品質下降得越快，呼吸及失水現象越嚴重[13]。圖2顯示鮮切白菜在貯藏期間由于呼吸等代謝活動失重率整體呈上升趨勢，但是在整個貯藏期間失重率都不大，這可能由于包裝材料的阻隔使得呼吸產生的水分不易喪失。由于臭氧能誘導果蔬表皮的氣孔縮小，減少水分蒸騰和養分消耗，處理組的失重率都顯著低于對照，說明臭氧水處理有利于白菜品質的保持。各實驗組中失重率的變化差異不大，其中以實驗組1失重率最小，實驗組7失重率最大，這可能是由于實驗組1中所采用氣調包裝的氣體比例（5%O2/10%CO2）比實驗組7（20%O2/10%CO2）中更有利于鮮切白菜的貯藏。

圖2 貯藏期間失重率的變化Fig.2 Changes in weight loss rate during storage

2.3 貯藏期間樣品細胞膜透性的變化

相對電導率的大小反應了組織細胞膜透性的大小，從而體現了細胞膜受破壞的程度[7]。圖3表示鮮切白菜在貯藏期間細胞膜透性逐漸增大，這是由于切分等機械損傷使得細胞膜受到破壞[14]。貯藏初期，細胞膜透性增加緩慢，處理組與對照組差異不顯著。到第10d后對照組迅速升高，這可能是由于白菜貯藏期間代謝活動產生的一些能促使細胞壁、細胞膜降解的代謝產物的積累，而處理組仍緩慢增加，這是由于臭氧水處理能抑制微生物生長，并能延緩鮮切白菜的組織代謝，對細胞膜具有一定的保護作用。其中以實驗組1、6低濃度臭氧水處理較短時間的更優，說明臭氧水在一定濃度范圍內有利于組織細胞膜透性的保持，而高出此范圍后反而會產生不利影響。

圖3 貯藏期間細胞膜透性的變化Fig.3 Changes in membrane permeability during storage

2.4 貯藏期間樣品多酚氧化酶活性的變化

果蔬中普遍存在的多酚氧化酶（PPO）是引起鮮切果蔬酶促褐變的主要原因，在PPO下酚類物質氧化形成褐色的醌類物質[15]。如圖4，貯藏期間PPO活性先升高后下降，主要由于切分造成的機械損傷使得細胞膜降解，細胞內源酚釋放，與包裝內的氧氣接觸，酶活性升高，當達到高峰后又回落，這是一個自然衰老過程。不同濃度臭氧水處理對PPO活性均有抑制作用，其中濃度為3.97mg/L的臭氧水處理的實驗組均對酶活性的抑制較為明顯，說明臭氧水濃度越高越有利于抑制樣品的PPO活性，能夠有效抑制白菜的酶促褐變，增加其外觀品質，延長貨架期。各實驗組中抑制作用最明顯的是低臭氧水濃度的實驗組1，這可能又與其氣調包裝的條件有關，實驗組1中所采用的氣體比例更有利于抑制PPO活性。

圖4 貯藏期間PPO活性的變化Fig.4 Changes in PPO activity during storage

2.5 貯藏期間樣品VC含量的變化

VC是果蔬中重要的營養物質之一，由于它屬于水溶性化合物，因此在鮮切果蔬的加工貯藏過程中極易損失，從而影響了產品的品質和營養價值，可用來作為評價保鮮效果的重要指標。圖5中，在整個貯藏過程中所有處理中VC含量均呈下降趨勢，除了由于VC是水溶性的易流失外，還因為切割表面與包裝中的氧氣接觸，使VC部分被氧化而減少。實驗組處理的VC含量均高于對照組，有利于VC含量的保持，這可能是因為臭氧抑制了鮮切白菜中PPO的活性并延緩了組織代謝。各組實驗中低濃度臭氧水處理實驗組VC的減少更為緩慢，從保護VC的方面看，低濃度臭氧水長時間處理更有利于商品品質的保持。從圖中看出實驗組2的高濃度臭氧處理有異于其他高濃度臭氧處理組，VC的減少最為緩慢，貯藏到第16d仍比對照組高出26%，這可能與該實驗組的包裝條件（5%O2/20%CO2）有關，在該氣調包裝條件下更有利于產品VC含量的保持。

圖5 貯藏期間VC含量的變化Fig.5 Changes in VCcontent during storage

2.6 貯藏期間樣品感官質量的變化

感官品質是判斷鮮切產品貨架期的重要標準。新鮮的外觀品質直接影響著消費者的購買心理。圖6表示了貯藏期間鮮切白菜感官品質的變化，表明臭氧水處理結合氣調包裝有利于鮮切白菜感官質量的保持。對照組保藏至12d左右達到商品界限，之后便失去食用價值，甚至出現腐爛，而臭氧水處理結合氣調包裝使得其商品界限延長至20d左右。實驗組1、2、3、6能在較長時間內都保持在較好的高分狀態，這可能是由于這幾組臭氧處理與氣調包裝的協同作用既有利于微生物的殺滅又能更有效地抑制PPO活性，使產品在質地、色澤等方面都處于較好的狀態。

圖6 貯藏期間感官質量的變化Fig.6 Changes in sensory quality during storage

2.7 臭氧處理結合氣調包裝工藝的優化

按照表2的正交實驗方案進行實驗，選取貯藏至第16d時各項指標的結果為分析對象，進一步確定鮮切白菜保鮮的優化工藝條件。極差分析實驗結果見表3，對實驗得到的每一項指標分別找出對應的主要影響因子和優化方案，并利用極差R的大小衡量實驗中相應因素作用的大小，通過極差分析，估計因素的主次順序，極差越大，說明該因素的影響越大，即為主要因素；極差越小，說明該因素的影響越小。

表3 極差分析優化方案Table 3 The best scheme by range analysis

綜合各指標對應的較優水平組合，5%O2、20% CO2、臭氧水濃度為1.44mg/L，處理時間為5min出現的次數較其它水平多，所以根據極差分析能夠篩選出不在正交設計之內的較優組合方案。實驗結果與極差分析的結果具有較好的一致性。綜上所述，通過實驗結果和極差分析得出，氣調包裝選用氣體為5% O2/20%CO2/75%N2，1.44mg/L的臭氧水處理5min方案是較優的工藝參數。

3 結論

3.1 臭氧水處理協同氣調包裝能有效控制微生物數量，保護了細胞膜透性及降低了VC含量的損失，并對多酚氧化酶有抑制作用，感官品質優良，可使鮮切白菜在4℃條件下保藏至20d以上。

3.2 正交實驗中綜合各指標分析以實驗組2的保鮮效果最優，其條件為3.97mg/L的臭氧水處理5min協同5%O2/20%CO2/75%N2的氣調包裝。

3.2 通過極差分析優化結果表明，1.44mg/L的臭氧水處理5min協同5%O2/20%CO2/75%N2的氣調包裝為較優的工藝參數。

[1]劉進杰.國內外鮮切果蔬保鮮技術研究現狀[J].安徽農業科學，2007，35（16）：4931-4933.

[2]Zeynep B Guzel-Seydim，Annel K Greene，A C Seydim.Use of ozone in the food industry[J].Lebensm-Wissu-Technol，2004，37：453-460.

[3]D Ricoa，A B Mart?n-Dianaa，J M Baratb，et al.Extending and measuring the quality of fresh-cut fruit and vegetables：a review [J].Trends in Food Scienceamp;Technology，2007，18：373-386.

[4]Hülya ?lmez，Meltem Yesilcimen Akbas.Optimization of ozone treatment of fresh-cut green leaf lettuce[J].Journal of Food Engineering，2009，90：487-494.

[5]高翔，陸兆新，張立奎，等.臭氧在鮮切西洋芹保鮮中應用的研究[J].食品科學，2003，24（12）：131-134.

[6]方敏，沈月新，方競，等.臭氧水穩定性的研究[J].食品科學，2002，23（9）：39-43.

[7]張治安，陳展宇.植物生理學實驗手冊[M].長春：吉林大學出版社，2008：178-179.

[8]李雪雁，王玉麗，陳曉前.殼聚糖降解液對鮮切萵筍的防腐保鮮效果[J].食品與發酵工業，2004（12）：134-136.

[9]慈志娟，陳學森，張立杰，等.杏果實酶促褐變機理的研究初報[J].山東農業科學，2006（6）：17-19.

[10]張魯剛，李娟，張明科，等.不同化學試劑對切割白菜保鮮的影響[J].保鮮研究，2006，6（2）：21-23.

[11]章建浩.生鮮食品貯藏保鮮包裝技術[M].北京：化學工業出版社，2009：202-205.

[12]Ana allenda，Yaguang Luo，James L McEvoy，et al.Microbial and quality changes in minimally processed baby spinach leaves stored under super atmospheric oxygen and modified atmosphere conditions[J].Postharvest Biology and Technology，2004，33：51-59.

[13]李家政，畢大鵬，李楊.聚乙烯果蔬保鮮膜的透氣和透濕性能與溫度變化的關系[J].貯藏與加工，2009（5）：30-34.

[14]D Ricoa，A B Mart?n-Dianaa，J M Baratb，et al.Extending and measuring the quality of fresh-cut fruit and vegetables：a review [J].Trends in Food Scienceamp;Technology，2007，18：373-386.

[15]李舒，胡亞軍.鮮切果蔬生理特性及保鮮技術研究[J].陜西農業科學，2008（1）：78-80.

Research on preservation effects of ozone treatment combined with modified atmosphere packaging of fresh-cut vegetable

HUA Lu-yun，LEI Qiao*，XIE Jing
（College of Food Science and Technology，Shanghai Ocean University，Shanghai 201306，China）

Physiological indexes and preservation effects of fresh cut cabbage treated with ozone water combined with modified atmosphere packaging were studied.Analysis included total bacteria counts，weight loss rate，membrane permeability，PPO activity，VCcontent and sensory qualities during storage at 4℃.Results indicated that ozone treatment combined with modified atmosphere packaging was effective in controlling the total bacteria counts and protecting membrane permeability，and decreasing the loss of VCcontent and PPO activity.The shelf-life of fresh-cut cabbage was more than 20 days at 4℃ with better sensory qualities.The optimized preservation conditions by range analysis were as follows：treating fresh-cut cabbage with 1.44mg/L ozone for 5min and packing with 5%O2/20%CO2/75%N2.

ozone treatment；modified atmosphere packaging；fresh-cut；preserve

TS255.3

A

1002-0306（2012）01-0354-05

2011-09-09 *通訊聯系人

華璐云（1987-），女，碩士研究生，研究方向：食品科學與工程。

上海市教育委員會科研創新項目（09YZ265）；上海市教育委員會重點學科建設項目（J50704）。