聚乳酸納米復合包裝對雙孢蘑菇保鮮效果的影響

,,,,

(昆明理工大學 云南省食品安全研究院,云南昆明 650500)

聚乳酸納米復合包裝對雙孢蘑菇保鮮效果的影響

尹敏,楚狀狀,覃宇悅,趙天瑞,樊建*

(昆明理工大學 云南省食品安全研究院,云南昆明 650500)

采用聚乳酸,納米二氧化鈦和納米載銀二氧化鈦為原料制備抗菌復合膜,研究其在冷藏條件下對雙孢蘑菇品質的影響。在低溫儲存期間測定雙孢蘑菇的失重率,硬度,VC含量,還原糖含量,菌落總數和呼吸強度等的變化。結果表明:聚乳酸中添加載銀二氧化鈦對雙孢蘑菇的微生物生長,呼吸強度,還原糖及VC含量的減少等都有一定的抑制作用。其中,3%納米載銀二氧化鈦膜包裝的雙孢蘑菇能在16 d儲存期后最好的保持其品質。

雙孢蘑菇,聚乳酸,納米二氧化鈦,復合膜,保鮮

雙孢蘑菇(Agaricusbisporus)屬于真菌門,擔子菌亞門,擔子菌綱,傘菌目,傘菌科,蘑菇屬,是世界性栽培的重要食用菌之一,占食用菌總量的70%左右,在歐美被認為是一種特殊的高級營養蔬菜[1]。雙孢蘑菇是一種高蛋白、低脂肪的食品,其中富含維生素及多種微量元素,具有較高的營養價值。但是由于新鮮雙孢蘑菇含有較高的水分和呼吸效率,容易造成脫水,微生物污染和褐變等發生[2]。雙孢蘑菇在室溫下的儲存期只有3 d[3]。褐變的程度對于雙孢蘑菇的市場銷售和消費者的接受度都有很大的影響。

為了降低雙孢蘑菇的衰老速度,有很多保護方法,如低溫保藏[4]、化學處理、氣調包裝等[5]。但是,由于環境問題日益被關注,研究的焦點也轉向了生物可降解性的食品包裝材料[6]。Han等人[7]研究了不同厚度的聚乳酸復合膜對野生菌的保鮮效果。

聚乳酸(PLA)是一種可降解的聚合物,主要來自淀粉等可再生資源[8]。聚乳酸越來越多的被用作包裝材料。納米級二氧化鈦,直徑在100 nm以下,產品外觀為白色疏松粉末,具有抗菌、自潔凈、抗老化性能。納米銀粒徑大多在25 nm左右,有強烈的抑制和殺滅作用,而且不會產生耐藥性[9]。在聚乳酸中加入納米粒子可對其抗菌性能進行一定程度上的改良,其對雙孢蘑菇的保鮮狀態能體現其保鮮性能。本實驗對聚乳酸復合膜包裝的雙孢蘑菇儲藏16 d 內的品質進行測定,研究復合膜對其保質期的影響。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

雙孢蘑菇 云南省食用菌種植基地,采用的是室內土壤栽培,直接裝框運輸的方式運送到實驗室;PLA 美國奈琪沃克公司;納米二氧化鈦 上海協慶實業有限公司;納米二氧化鈦載銀 杭州萬景新材料有限公司。

磁力加熱攪拌器 紅杉實驗設備廠;WSC-S型測色色差儀 上海精密科學儀器有限公司;3051H型果蔬呼吸測定儀 浙江托普云農科技股份有限公司;SB5200D型超聲波清洗機 寧波新芝生物科技股份有限公司;TA.XT plus質地分析儀 英國Stable Micro System公司;DHP-360型電熱恒溫培養箱 光明醫療儀器廠;TGL-20B型離心機 上海安亭科學儀器廠。

1.2實驗方法

1.2.1 樣品制備 雙孢蘑菇子實體當日裝框運往實驗室,選擇大小,成熟度,形狀基本一致沒有損害的雙孢蘑菇用于實驗。稱取2.0 g聚乳酸,溶解于50 mL二氯甲烷,分別將質量分數為1%、3%的納米TiO2和1%、3%的納米TiO2載銀,充分混勻,置于聚四氟乙烯板(200 mm×200 mm),45 ℃恒溫干燥,揭膜,保存于干燥器中待用。聚復合乳酸膜的制備同上。質量分數為1%、3%的納米TiO2和質量分數為1%、3%的納米TiO2載銀膜分別命名為PLA/T1、PLA/T3、PLA/A1和PLA/A3。

將PLA、PLA/T1、PLA/T3、PLA/A1和PLA/A3膜制作成包裝袋。每袋雙孢蘑菇的質量為(100±1) g放入(4±1) ℃冰箱中貯藏,每隔4 d取出制備好的樣品進行測定,選擇整個菌蓋進行雙孢蘑菇品質的測定,一共16 d。其中,以低密度聚乙烯(PE)膜包裝雙孢蘑菇為對照組。

1.2.2 測定指標 失重率的測定參考kim等[9]的方法,雙孢蘑菇的原始質量減去每次稱得的質量,與原始質量相除即得失重率;抗壞血酸(VC)含量測定參考果蔬采后生理生化實驗指導方法測定[10],VC含量單位為mg/100 g;菌落總數測定參照GB 4789.2-2010《食品衛生微生物學檢驗:菌落總數測定》的方法[11];pH的測定:準確稱取5 g雙孢菇樣于100 mL離心管中,加入15 mL蒸餾水,用高剪切分散乳化機勻漿30 s,用酸度計測定。還原糖含量測定:采用高錳酸鉀滴定法測定;呼吸強度測定:采用3051H型果蔬呼吸測定儀測定。

1.2.3 數據處理 全部實驗數據使用SPSS計算機統計軟件(SPSS 18.0版)進行方差分析。實驗進行3次重復,樣品組間值的差異顯著性采用Duncan測驗進行多重比較(p<0.05)。

2 結果與分析

2.1不同包裝膜對雙孢蘑菇失重率的影響

從圖1可看出,所有包裝內雙孢蘑菇質量損失率隨儲藏時間的延長而增加。雙孢蘑菇的質量損失一部分是由于蒸騰作用引起的水分損失造成的,另一方面是由于雙孢蘑菇在呼吸過程中消耗呼吸基質損失引起。從開始到第4 d所有樣品失重率直線上升,是由于剛剛采收的雙孢蘑菇呼吸速率比較高造成的[12]。從第8 d后,觀察到PLA包裝膜的雙孢蘑菇菌蓋上有冷凝水珠,這可能是由于雙孢蘑菇高的呼吸率造成的。從第4 d起,PLA/A3包裝膜包裝的樣品比起其他樣品,質量損失顯著(p<0.05)。到16 d時,PLA/A3包裝膜包裝的雙孢蘑菇其失重率為5.25%,根據Singh等[13]研究表明,采摘后的新鮮雙孢蘑菇失重率在6%以上會品質變壞,影響其商業價值。所以PLA/A3包裝膜的雙孢菇儲藏到16 d時是可接受的。

圖1 不同包裝膜對雙孢蘑菇失重率的影響Fig.1 Effect of different packaging films on the weight loss of Agaricus bisporus

2.2不同包裝膜對雙孢蘑菇VC含量的影響

VC是一種不穩定的維生素,易溶于水且易被氧化降解,受氧氣濃度影響極為明顯。當新鮮產品受到不同處理及處于不同貯存條件時,VC是最敏感的物質之一[14],當遭遇較長的貯藏期,較高的溫度以及冷害時,VC的損失增加[15]。Techavuthiporn等[16]研究表明,呼吸作用會引起相關酶的變化,這種酶能導致抗壞血酸含量下降。不同的包裝對雙孢蘑菇子實體中VC含量的降解速率影響有所不同。到貯藏期第4 d,各種包裝膜對VC含量的影響并不顯著(p>0.05);第8 d到第12 d,VC含量急速下降。在貯藏后期,載銀二氧化鈦處理的包裝膜中的VC含量顯著高于其他包裝膜(p<0.05),其他四種包裝膜VC含量不顯著(p>0.05)。因此,對雙孢蘑菇中VC保留最好的是載銀二氧化鈦聚乳酸膜,可能是因為含水量較少,雙孢蘑菇的新陳代謝強度減弱引起的。

圖2 不同包裝膜對雙孢蘑菇VC含量的影響Fig.2 Effect of different packaging films on VC of Agaricus bisporus

2.3不同包裝膜對雙孢蘑菇菌落總數的影響

圖3顯示了在16 d的儲存期中雙孢蘑菇的微生物總數。在儲存期中每種包裝膜的微生物數量都在增長。由圖可以看出載銀二氧化鈦比起其他四種包裝膜能更好的抑制細菌數量增長,其抑菌效果顯著(p<0.05),參照Qin[17]對雙孢蘑菇的研究情況知其在可接受的范圍。其間接反映出了膜的抗菌性能,納米二氧化鈦及納米銀都是具有抗菌性能的納米材料。由圖知PLA/A3的膜比PLA/A1載銀的膜抑制菌落數量更有效,在聚乳酸基中添加納米抗菌材料能有效的抑制微生物的生長,其抗菌性能與添加量的大小成正比[18]。

圖3 不同包裝膜對雙孢蘑菇菌落總數的影響Fig.3 Effect of different packaging films on the microbiological quality of Agaricus bisporus

2.4不同包裝膜對雙孢蘑菇硬度的影響

在貯藏過程中,由于新陳代謝,細胞膨壓不斷下降、細胞壁逐漸降解等因素,果實的硬度會不斷下降[19],降低組織的穩定性[20-22]。造成果實軟化,進而降低消費者的購買欲。果蔬在儲存期間的硬度,是判斷儲存期限和產品質量的一個重要指標。圖4中的數據顯示,在儲藏期間,所有組雙孢蘑菇的硬度都有所下降。PLA/A3膜組雙孢蘑菇硬度下降緩慢,可能是因為膜的抑菌效果較好,抑制了微生物的繁殖速度,延緩了雙孢蘑菇的衰老造成的。PE與PLA組雙孢蘑菇硬度下降迅速,由開始的129.47 g分別降低到35.5 g和42.37 g。這種現象的出現可能是因為對照組雙孢蘑菇水分流失大于其他組,阻礙了組織細胞的新陳代謝,降低了微生物和酶的活性,減緩了細胞壁中碳水化合物的消耗,從而維持了雙孢蘑菇的結構穩定性。PLA/A1和PLA/A3組的雙孢蘑菇與其他處理組的雙孢蘑菇相比沒有出現嚴重的軟化現象(p<0.05),在儲存結束時的硬度高于其他處理組。

圖4 不同包裝膜對雙孢蘑菇硬度的影響Fig.4 Effect of different packaging films on the firmness of Agaricus bisporus

2.5不同包裝膜對雙孢蘑菇還原糖含量的影響

還原糖是參與呼吸作用的主要物質,其含量的變化也反映了雙孢蘑菇生理生化代謝強弱的程度[23]。由圖中可以看出,被測雙孢蘑菇的還原糖含量在16 d的儲存周期中變化趨勢基本相同,在第4 d時,雙孢蘑菇的還原糖含量整體增加,可能是由于水分蒸發量較大,而呼吸作用消耗的還原糖含量較少,導致了還原糖的含量在第4 d時呈上升趨勢。之后由于雙孢蘑菇的呼吸作用一直消耗還原糖,其含量整體呈下降趨勢。其中PLA/A3及PLA/A1膜包裝的雙孢蘑菇的還原糖含量相對于其余的膜包裝的雙孢蘑菇含量較高,其有更好的維持還原糖含量的作用。

圖5 不同包裝膜對雙孢蘑菇還原糖含量的影響Fig.5 Effect of different packaging films on the reducing sugar content of Agaricus bisporus

2.6不同包裝膜對雙孢蘑菇呼吸強度的影響

果蔬的呼吸作用是消耗自身物質、產生能量的異化作用,其他生命活動都來自于呼吸作用[24]。呼吸強度是組織新陳代謝的一個重要指標,呼吸強度越大說明呼吸作用越旺盛,營養物質消耗得越快,產品衰老加速。雙孢蘑菇屬于高呼吸強度的食用菌類[25]。在16 d的儲存期間內,雙孢蘑菇的呼吸強度是減小的,在貯存期前4 d,雙孢蘑菇的呼吸速率急劇下降,可能是由于雙孢蘑菇脫離了營養成分的輸送途徑,直接影響了其呼吸速率。在第4 d以后,PE膜和PLA膜包裝的雙孢蘑菇比起其他四種膜有較高的呼吸強度,具有顯著性差異(p<0.05)。PLA/A3的包裝膜呼吸強度最低,比起其他五種膜具有顯著性(p<0.05)。

圖6 不同包裝膜對雙孢蘑菇呼吸強度的影響Fig.6 Effect of different packaging films on the respiration intensity of Agaricus bisporus

3 結論

PLA/A3膜在減少VC的降低,抑制微生物生長,降低呼吸強度等方面都有顯著的影響,對抑制還原糖降解也有一定的作用。主要是由于其中銀離子的抑菌作用,使品質下降得較為緩慢,并且在可食用范圍內。所以在(4±1) ℃儲藏過程中,PLA/A3膜能在16 d儲存期后最好的保持其品質。

[1]謝晶. 食品冷凍冷藏原理與技術[M]. 北京：化學工業出版社,2005.

[2]Duan Z F,Xing Z T,Shao Y,et al. Effect of electron beam irradiation on postharvest quality and selected enzyme activities of the white button mushroom,Agaricus bisporus.[J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry,2010,58(17):9617-9621.

[3]Jing-Jun Y E,Jian-Rong L I,Han X X,et al. Effects of active modified atmosphere packaging on postharvest quality of Shiitake Mushrooms(Lentinulaedodes)stored at cold storage[J].Journal of Integrative Agriculture(農業科學學報(英文),2012,11(3):474-482.

[5]Li Y,Ishikawa Y,Satake T,et al. Effect of active modified atmosphere packaging with different initial gas compositions on nutritional compounds of shiitake mushrooms(Lentinusedodes)[J]. Postharvest Biology & Technology,2014,92(2):107-113.

[6]Guillaume C,Schwab I,Gastaldi E,et al. Biobased packaging for improving preservation of fresh common mushrooms(Agaricusbisporus,L.)[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies,2010,11(4):690-696.

[7]宮蕾. 聚乳酸(PLA)納米材料的研究進展[J]. 科技信息:學術研究,2007(30):8-10.

[8]Molinaro S,Romero M C,Boaro M,et al. Effect of nanoclay-type and PLA optical purity on the characteristics of PLA-based nanocomposite films[J]. Journal of Food Engineering,2013,117(117):113-123.

[9]Han L,Qin Y,Liu D,et al. Evaluation of biodegradable film packaging to improve the shelf-life of Boletus edulis,wild edible mushrooms[J]. Innovative Food Science & Emerging Technologies,2015,29:288-294.

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

[11]中國國家標準化管理委員會. GB 4789.2-2010食品衛生微生物學檢驗:菌落總數測定[S]. 2010.

[12]Burton K S,Frost C E,Nichols R. A combination plastic permeable film system for controlling post-harvest mushroom quality[J]. Biotechnology Letters,1987,9(8):529-534.

[13]Singh P,Langowski H C,Wani A A,et al. Recent advances in extending the shelf life of fresh Agaricus mushrooms:a review.[J]. Journal of the Science of Food & Agriculture,2010,90(9):1393.

[14]Li T,Zhang M,Wang S. Effects of temperature on Agrocybe chaxingu quality stored in modified atmosphere packages with silicon gum film windows[J]. LWT-Food Science and Technology,2008,41(6):965-973.

[15]Lee S K,Kader A A. Preharvest and postharvest factors influencing vitamin C content of horticultural crops[J]. Postharvest Biology & Technology,2000,20(3):207-220.

[16]Techavuthiporn C,Nakano K,Maezawa S. Prediction of ascorbic acid content in broccoli using a model equation of respiration[J]. Postharvest Biology & Technology,2008,47(3):373-381.

[17]Qin Y,Liu D,Wu Y,et al. Effect of PLA/PCL/cinnamaldehyde antimicrobial packaging on physicochemical and microbial quality of button mushroom(Agaricusbisporus)[J]. Postharvest Biology & Technology,2015,99(3):73-79.

[18]劉偉,張子德,王琦,等. 納米銀對常見食品污染菌的抑制作用研究[J]. 食品研究與開發,2006,27(5):135-137.

[19]王相友,閆聰聰,劉戰麗. 可食性涂膜對雙孢蘑菇生理和品質的影響[J]. 農業機械學報,2012,43(1):141-145.

[20]Sethu K M P,Prabha T N,Tharanathan R N. Post-harvest biochemical changes associated with the softening phenomenon in Capsicum annuum,fruits[J]. Phytochemistry,1996,42(4):961-966.

[21]Bartley I M,Knee M. The chemistry of textural changes in fruit during storage.[J]. Food Chemistry,1982,9(1-2):47-58.

[22]Gross K C,Sams C E,Gross K C,et al. Changes in cell wall neutral sugar composition during fruit ripening:a species survey [J]. Phytochemistry,1984,23(11):2457-2461.

[23]劉吟,李成華,吳關威,等. 雙孢蘑菇子實體采后褐變及相關生化變化研究[J]. 中國食用菌,2010,29(3):48-51.

[24]鄧舜揚. 食品保鮮技術[M]. 北京：中國輕工業出版社,2006.

[25]Dennis P.Murr,Leonard L.Morris,鐘仲賢. 貯藏溫度對蘑菇品質的影響[J]. 食用菌,1980(1).

PreservationeffectofpolylacticacidnanocompositepackagingonAgaricusbisporus

YINMin,CHUZhuang-zhuang,QINYu-yue,ZHAOTian-rui,FANJian*

(Yunnan Institute of Food Safety,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650500,China)

To improve the quality ofAgaricusbisporusunder refrigerated conditions,poly lactic acid,nanometer TiO2and silver nanoparticles were used to prepare antibacterial composite films,and the physicochemical properties including weight loss rate,firmness,VCcontent,reducing sugar content,total number of colonies and the changes of respiration intensity,were further studied. The results revealed that nanometer TiO2and silver nanoparticles possessed certain inhibitory effects on the number of microbial growth ofAgaricusbisporus,respiratory intensity,reducing sugar content and the decrease of VCcontent,among which,the antibacterial film with 3% nanometer TiO2,was shown to be the best of keeping the quality ofAgaricusbisporusin 16 day.

Agaricusbisporus;polylactic acid;nanometer TiO2;composite films;preservation

2017-03-08

尹敏(1992-)，女，碩士研究生，研究方向：食品加工與保藏，E-mail:yinmin028@163.com。

*通訊作者:樊建(1964-)，男，碩士，副教授，從事食品研究，E-mail:fanj333@163.com。

國家自然科學基金(21576126)。

TS201.1

:A

:1002-0306(2017)17-0260-04

10.13386/j.issn1002-0306.2017.17.050