聚乳酸薄膜保鮮哈斯油梨的研究

張一珠,李　偉,付正義,張偉陽,程樹軍,陸　沖

(華東理工大學材料科學與工程學院,上海 200237)

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聚乳酸薄膜保鮮哈斯油梨的研究

張一珠,李偉,付正義,張偉陽,程樹軍,陸沖*

(華東理工大學材料科學與工程學院,上海 200237)

采用聚乳酸(PLA)薄膜包裝哈斯油梨進行保鮮實驗,以聚乙烯(PE)薄膜包裝及無包裝作為對照。依據貯藏保鮮期間((17±2) ℃,相對濕度50%±5%)油梨重量、顏色、硬度、葉綠素、可溶性固形物及酶活性的變化,結合包裝袋內O2、CO2體積分數來評定保鮮效果。結果表明:PLA薄膜本身較低的O2和CO2透過率使其包裝內形成了低氧高二氧化碳的氣體環境,抑制了油梨的呼吸作用,使其包裝的油梨保鮮時間最長,可以貯藏8 d,而PE薄膜和無包裝的油梨僅可以貯藏6 d和4 d。4 d后,PLA包裝中的油梨顏色最鮮亮,其硬度和葉綠素含量分別為133.1 N和1.28 mg/g,高于PE包裝中的85.5 N和1.06 mg/g;同時PLA包裝中油梨的過氧化物酶活性要低于其它兩種包裝。PLA薄膜包裝哈斯油梨可以有效延長其貯藏時間,而且此包裝方法操作簡便,食用安全。

PLA薄膜,油梨,保鮮,透過率

在21世紀,聚乳酸(PLA)作為可完全生物降解的低碳足跡聚合物,正好可以緩解日趨嚴重的資源環境問題。聚乳酸可以加工成為雙向拉伸薄膜、吹塑瓶和熱塑性容器等,其制品具有良好的氧氣和二氧化碳透過性能,則其可以作為食品保鮮包裝材料,不僅可以延長水果的貯藏期,并且減少了包裝廢棄物[1]。

油梨,又名牛油果、鱷梨、樟梨,是一種原產于中美洲及墨西哥濕潤地區的熱帶名貴水果。油梨富含豐富的脂肪、蛋白質、多種維生素及鈉、鉀、鎂等礦質元素,具有很高的營養保健價值。食用油梨可以降低膽固醇和血脂,調節身體機能,預防各種疾病。除了食用價值外,油梨還可用于制作高級化妝品,有美容護膚的功效[2]。

在油梨的各種品種中,作為世界主栽的優良品種哈斯油梨在我國適應性良好。然而油梨果實代謝速率高,并且易受真菌感染,這嚴重影響了其商業化生產[3]。目前油梨常用保鮮方法有保鮮劑保鮮[4]、低溫貯藏保鮮[3]、氣調保鮮[5]等,國內對此報道并不多。本文以聚乙烯(PE)薄膜包裝及無包裝作為對照,主要研究討論了PLA薄膜包裝對哈斯油梨的保鮮狀況,證實了其優越性,肯定了其作為果蔬保鮮包裝的價值。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

新鮮哈斯油梨上海市梅隴路水果市場,當天采摘后,4 ℃預冷12 h;PE保鮮袋35 cm×25 cm,單層膜厚8 μm,脫普日用化學品(中國)有限公司;PLA保鮮袋35 cm×25 cm,單層膜厚8 μm,上海自然盾新材料科技有限公司。

GC900C型氣相色譜儀上海天普分析儀器有限公司;GY-4型數顯水果硬度計浙江托普儀器有限公司;WCS-S型色差儀、UV765型紫外可見分光光度計、WAY阿貝折光儀上海精密科學儀器有限公司;TG16-W型離心機湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司;DZ-280/2SD型真空封裝機香港康泰家電用品有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1果實處理挑選大小、形狀、顏色相對一致、無外觀損傷、無病害的哈斯油梨,將表面擦拭干凈后,隨機進行分組。在每個PLA和PE保鮮袋外面黏好硅膠墊,將油梨(160 g左右)放入保鮮袋中進行抽真空熱封。將等量的空氣通過硅膠墊充入每個保鮮袋中后,充好氣的保鮮袋及未包裝的油梨放在同種環境下((17±2) ℃,RH50%±5%),開始計算貯藏時間。用預留下的油梨測得起始數據,每隔相同時間進行重量、硬度、色差、葉綠素、可溶性固形物等各指標的測定。

1.2.2O2、CO2含量的測定每天每種包裝隨機取3袋,用氣相色譜儀的TCD檢測器進行包裝內O2、CO2含量的測定。根據標準氣體標定好的曲線,可以通過氣相色譜測得的積分后的峰面積直接算出氣體組分體積分數[6]。

1.2.3失重率的測定本實驗失重率的測定采用稱重法,公式如下:

M(%)=(m0-mt)/m0×100

式中:M為油梨質量損失;m0為油梨初始質量;mt為第t天油梨的質量。

1.2.4硬度的測定參照文獻[7]中的方法,在圍繞油梨的赤道部位,選取不同的四個點,切去一定厚度的果皮,使用截面直徑7.9 mm的探頭壓入果實內進行硬度測定,取平均值[7]。

1.2.6葉綠素含量的測定采用分光光度法[10]。

1.2.7可溶性固形物的測定取用5g油梨果肉部分研磨成漿,離心(10000r/min,30min)后取上清液使用阿貝折光儀測定可溶性固形物含量。

1.2.8過氧化物酶(POD)活性的測定采用愈創木酚法[10]測定。過氧化物酶活性計算公式如下:

式中:U為過氧化物酶活性;ΔOD470為每分鐘反應吸光度變化值;V為樣品提取液總體積;VS為測定時所取樣品提取液體積;m為樣品質量。

1.3數據處理

測定時每組設3個重復,取平均值。運用Origin 8.0進行數據處理及作圖。

2　結果與分析

2.1包裝內O2、CO2含量的變化

氧氣氣體分數的高低直接會影響油梨的呼吸量。從圖1可以看出PLA和PE包裝內O2和CO2體積分數的變化。當包裝內氣體環境達到近似平衡狀態時,PLA包裝中O2和CO2體積分數都在5%左右;而PE包裝中O2和CO2體積分數分別為16%和2%。通過比較可以得出,PLA包裝中O2含量比PE中低很多,而CO2含量則較高。這種不同氣體環境的形成主要有賴于兩種包裝對O2和CO2透過率不同,PLA薄膜對兩種氣體的透過率均小于PE。當包裝中氧氣大量消耗時,由于PE薄膜氧氣透過率較高,空氣中的氧氣進入包裝袋中補充,而PLA袋內則保持了較低的氧濃度和較高的二氧化碳濃度。氧濃度的降低會引起油梨的呼吸量明顯下降[11]。呼吸作用是果蔬采后代謝的樞紐,PLA氣調包裝特殊的氣體透過性抑制了油梨的呼吸作用,既而抑制了其新陳代謝,有效的延長了貯藏時間。

圖1　PLA和PE包裝中氣體體積分數的變化Fig.1　Volume fraction of O2 and CO2in PLA and PE packaging bags

2.2失重率的變化

圖2為不同包裝方式對油梨失重率的影響。未包裝的油梨可以貯藏4 d,失重率達到6.3%;PE包裝中的油梨可以貯藏6 d,失重率為1.9%;而PLA包裝中油梨可以貯藏8 d,失重率為7.6%。由圖2可以看出,相同貯藏天數時,PE包裝的油梨失重率最低,未包裝的失重率最高。油梨重量下降的主要原因就是果實內游離水的蒸發損失。PLA包裝水蒸氣透過率高,因而失水較多,而PE包裝由于較高的水蒸氣阻隔性使得袋內相對濕度會略高,減緩了油梨水分的蒸發。但是,水分會為微生物繁殖創造條件[12]。PE薄膜上形成的小水珠與油梨果實接觸,可能會增大細菌繁殖的可能性,加大了油梨腐爛變質的幾率。而哈斯油梨屬于采后蒸發失水比較少的水果,PLA包裝既可以保證一定量的失水以防細菌滋生,也不會由此帶來萎焉。

圖2　不同包裝對油梨失重率的影響Fig.2　Effect of different packaging methods on weight loss of avocados

2.3油梨果肉硬度的變化

油梨組織內部薄壁組織細胞間的連接隨其成熟衰老會變得松弛,連接的部分也相應減少,形成很大的細胞間隙,細胞間的聚合力減小甚至喪失,從而導致油梨果肉由比較堅硬的狀態變得比較松軟[13]。結合圖3可以得知,油梨剛采后特別硬,果肉硬度為266.1 N;未包裝的油梨果肉硬度迅速下降,第4 d時硬度就下降到25.1 N,為起始硬度的10%左右,成熟衰老的最快;PE包裝中硬度下降趨勢稍緩,第4 d時硬度為85.5 N,為起始的30%左右;而PLA包裝中第4 d時硬度為133.1 N,為原來的50%左右,成熟衰老的最慢。果蔬硬度是其感官品質重要的評價指標之一,在貯藏保鮮過程中,硬度的急劇下降可能會造成其商品價值的喪失。因此減緩油梨果肉硬度的下降速率非常重要。

圖3　不同包裝對油梨硬度的影響Fig.3　Effect of different packaging methods on firmness of avocados

2.4油梨果皮顏色的變化

圖4是不同包裝對油梨果皮顏色變化的影響,圖中展現了表征顏色變化的L*、C*及H°三個參數的變化趨勢。L*代表的是明度,L*值越小,顏色越暗;C*值代表飽和度,C*越大,顏色越純;H°代表的是色相角,用以表示不同的比色所得到的色相,越接近于180°,顏色越接近純綠色[8]。由圖4可以看出,所有包裝方式下的油梨果皮顏色都會不斷發生變化。相同貯藏天數時,與其他兩種包裝相比,PLA包裝中的油梨果皮的L*、C*、H°三個參數均保持較高值,其中C*值差異最為明顯。聯系三個參數分別代表的意義,也就是說PLA包裝中的油梨果皮顏色變化趨勢最小,一直保持較亮,較鮮艷,較綠的狀態。同硬度一樣,色澤同樣是感官評價果蔬質量好壞的一個重要因素,它們都可以一定程度地反映果蔬的成熟度、新鮮程度以及品質。無論從油梨果肉硬度的變化情況,還是果皮顏色的保持情況,PLA包裝均表現出一定的優越性。

圖4　不同包裝對油梨果皮顏色變化的影響Fig.4　Effect of different packagingmethods on peel color of avocados

2.5葉綠素含量的變化

圖5表現了不同包裝方式對油梨葉綠素變化的影響。油梨起始時葉綠素含量為1.74 mg/g;第4 d時,未包裝的油梨葉綠素含量為1.03 mg/g;PE包裝中的含量較高,為1.06 mg/g;PLA包裝中油梨葉綠素含量下降最慢,PLA保鮮袋內的油梨葉綠素含量為1.28 mg/g。油梨葉綠素含量的變化情況與圖4中不同包裝中油梨顏色的變化情況比較一致。曾有氣調貯藏保鮮的研究證明,增加二氧化碳分壓,降低氧分壓可以有效降低葉綠素的分解速率[12]。也就是說,PLA包裝袋內的氣體環境是有利于油梨保鮮的。Ingrid Aguiló-Aguayo等[14]曾經對脈沖光對油梨葉綠素含量的變化做了研究,指出過氧化物酶和葉綠素酶活性的降低都會抑制葉綠素的分解。圖7中PLA袋中油梨過氧化物酶活性一直較低也證實了這一點。

圖5　不同包裝對油梨葉綠素含量的影響Fig.5　Effect of different packaging methods on chlorophyll content of avocados

2.6可溶性固形物含量的變化

圖6中表現了不同包裝下油梨可溶性固形物含量的變化趨勢。在整個變化過程中,與其他兩者相比,PLA保鮮袋中的哈斯油梨的可溶性固形物含量保持的最穩定。由圖中可以看出,可溶性固形物含量起初變化不明顯,后又呈現先下降再上升的趨勢。可溶性固形物含量的變化與多種因素相關。隨油梨的失水,可溶性固體物含量本應上升,但其中可溶性糖占有較大比重,會在呼吸作用進行時有一定量的消耗。油梨屬于呼吸躍變型的果蔬,在一定時間內會達到呼吸高峰。開始時,失水所引起的含量上升與呼吸作用導致的含量下降相當,既而變化趨勢不明顯;而后,油梨達到呼吸高峰,呼吸量明顯增加,可溶性糖大量消耗,也就導致了總體含量的下降;最后,油梨果實的呼吸高峰已過,呼吸作用逐步減弱,不能抵消失水引起的含量上升,因此總的變化趨勢上升。總的來講,與貯藏之前相比,油梨果實中可溶性固形物含量降低了。曾有書中提及,同樣作為呼吸躍變型果蔬的番茄也有同樣的變化趨勢[15]。

圖6　不同包裝對油梨可溶性固形物含量的影響Fig.6　Effect of different packaging methods on soluble solids content of avocados

2.7過氧化物酶(POD)活性的變化

作為廣泛存在于油梨組織中的過氧化物酶,許多生物化學反應過程離不開它的參與。在油梨后熟階段,POD活性會有明顯的提高[16]。由圖7可以看出,貯藏時間相同時,直接放置在空氣中的油梨POD活性增加幅度最大,PLA保鮮袋中的油梨POD活性相對較低。兩種薄膜包裝油梨POD活性開始時略有減少,這是由于油梨在包裝袋內進行呼吸作用,而當時袋內的氧氣不能得到及時地補充,呼吸作用受到不同程度的抑制。后來袋內的氣體環境達到類似平衡的狀態,油梨生理代謝速率加快,伴隨著POD活性的不斷增高。

圖7　不同包裝對油梨過氧化物酶活性的影響Fig.7　Effect of different packaging methods on POD activity of avocados

3　結論

通過與未包裝、PE保鮮袋包裝作對照,研究了PLA保鮮袋包裝哈斯油梨的具體情況。上述實驗表明,在貯藏期間,PLA包裝中的油梨保持了較高的硬度、較鮮艷的色澤,而且保鮮袋內維持了低氧高二氧化碳的氣體環境,延緩了油梨的新陳代謝,保留了較多的營養物質。

哈斯油梨營養豐富而且價格較高,做好貯藏保鮮工作可減少其采后質量及數量損失帶來的經濟損失,因此其保鮮顯得尤為重要。實驗結果已經表明,在((17±2) ℃,相對濕度50%±5%)環境下,PLA自發氣調包裝保鮮效果最好,能將哈斯油梨貯藏期延長至8 d。PLA屬于綠色塑料,其保鮮袋不僅可以起到保鮮效果,也不會造成白色污染,因此,PLA保鮮袋具有極大的推廣意義。

[1]任杰,李建波.聚乳酸[M].北京:化學工業出版社,2014:2-11.

[2]湯秀華,王文林,譚德錦.油梨的營養功效與經濟價值[J].中國熱帶農業,2014(4):42-44.

[3]黃烈鍵,王瑩,陳祖旭,等.哈斯油梨貯藏保鮮技術研究[J].中國南方果樹,2010,39(1):41-44.

[4]Sun Tay Choi,Pavlos Tsouvaltzis,Chai Il Lim,et al. Suppression of ripening and induction of asynchronous ripening in tomato and avocado fruits subjected to complete or partial exposure to aqueous solutions of 1-methylcyclopropene[J]. Postharvest Biology and Technology,2008,48:206-214.

[5]Shimon Meir,Miriam Akerman,Yoram Fuchs,et al. Further studies on the controlled atmosphere storage of avocados[J]. Postharvest Biology and Technology,1995,5:323-330.

[6]陳曉東,張偉陽,張琪,等.生物可降解聚乳酸薄膜對金針菇保鮮效果的研究[J].食品工業科技,2013,34(22):306-309.

[7]Xuqiao Feng,Akiva Apelbaum,Edward C Sisler,et al. Control of ethylene responses in avocado fruit with 1-methylcyclopropene[J]. Postharvest Biology and Technology,2000,20:143-150.

[8]Jiwon Jeong,Donald J Huber,Steven A Sargent. Influence of 1-methylcyclopropene(1-MCP)on ripening and cell-wall matrix polysaccharides of avocado(Persea americana)fruit[J]. Postharvest Biology and Technology,2002,25:241-256.

[9]Raymond G McGuire. Reporting of Objective Color Measurements[J]. Hort Science,1992,27(12):1254-1255.

[10]曹建康,姜微波,趙玉梅.果蔬采后生理生化實驗指導[M].北京:中國輕工業出版社,2007:32-34,101-103.

[11]青田信,北宅善昭,相賀一郎.氧濃度、溫度及光對油梨果實貯藏性的影響[J].廣西熱作科技,1991(2):44,64.

[12]張秀玲.果蔬采后生理與貯運學[M].北京:化學工業出版社,2011:8-14,46-47.

[13]潘永貴,謝江輝.現代果蔬采后生理[M].北京:化學工業出版社,2009:112-114.

[14]Ingrid Aguiló-Aguayo,Gemma Oms-Oliu,Olga Martín-Belloso,et al. Impact of pulsed light treatments on quality characteristics and oxidative stability of fresh-cut avocado[J]. LW-Food Science and Technology,2014,59:320-326.

[15]R B H Wills,T H Lee,D Graham,et al. Postharvest[M].Westport:The AVI Publishing Company Inc,1981:18-21.

[16]李富軍,張新華.果蔬采后生理與衰老控制[M].北京:中國環境科學出版社,2004:57-58.

Study on preservation of Hass avocado fruit by polylactic acid film

ZHANG Yi-zhu,LI Wei,FU Zheng-yi,ZHANG Wei-yang,CHENG Shu-jun,LU Chong*

(School of Materials Science and Engineering,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China)

The polylactic acid(PLA)film was applied to preserve Hass avocado fruits,with polyethylene(PE)film packaging and without packaging as controls. During the storage period((17±2) ℃,RH 50%±5%),combining with O2and CO2contents inside of the packaging,the preservation effect on avocado fruits was evaluated by the changes in their weight,color,firmness,chlorophyll,soluble solids and the enzyme activity. The results showed that one gas condition,containing less oxygen and more carbon dioxide,formed inside of the PLA film due to its own lower O2and CO2transmission rate. This condition inhibited the respiration of avocado fruits so those packaged in the PLA film could be kept fresh longest. The storage time of this condition was 8 days,while the avocados packaged in the PE film and without packaging could be stored for 6 and 4 days. After 4 days,the avocados in the PLA film were most brightly colored. The firmness and chlorophyll content of them were 133.1 N and 1.28 mg/g respectively,higher than 85.5 N and 1.06 mg/g of those in the PE film. Furthermore,the avocados in the PLA packaging had lower peroxidase activity than the two other packaging. Therefore,the PLA film can prolong the storage time of Hass avocado,and this method is simple and safe to eat.

PLA film;avocado fruits;preservation;transmission rate

2016-01-06

張一珠(1990-),女,碩士研究生,研究方向:生物可降解材料,E-mail:zhangyizhu2015@163.com。

陸沖(1966-),男,副教授,研究方向:高分子材料,E-mail:luchong@ecust.edu.cn。

TS255.1

A

1002-0306(2016)12-0325-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.12.053