預(yù)冷后寧夏菜心貯藏期內(nèi)品質(zhì)分析及貨架期的預(yù)測(cè)

楊國(guó)華,劉貴珊,何建國(guó),康寧波,馬麗敏,張曉娟

(寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院,寧夏銀川 750021)

菜心(BrassicacampestrisL.sspchinensisL.Var.utilisTsenetLee),別名菜尖、菜薹,為十字花科蕓薹屬一年生或二年生作物,是大白菜亞種和白菜亞種長(zhǎng)期選擇和栽培馴化而來(lái),為白菜亞種以花為產(chǎn)品的一個(gè)變種[1]。寧夏地處內(nèi)陸,屬溫帶大陸性干旱半干旱氣候,日照時(shí)間較長(zhǎng)、晝夜溫差大,發(fā)生病蟲(chóng)害的幾率低,具備種植大量菜心的地理優(yōu)勢(shì)。寧夏菜心色澤鮮艷,品質(zhì)柔嫩,口味獨(dú)特,富含維生素C、胡蘿卜素、核黃素、蛋白質(zhì)和碳水化合物,因此受到港澳市民的青睞[2-4]。寧夏天氣干旱、日照較長(zhǎng)、溫差較大,種植的菜心口感好,營(yíng)養(yǎng)豐富,受到消費(fèi)者的歡迎[5]。菜心表面積大、組織脆嫩、含水量多,在銷(xiāo)售過(guò)程中易發(fā)生黃化,腐爛等問(wèn)題,尤其在干旱少雨的寧夏地區(qū),更容易發(fā)生品質(zhì)劣變等問(wèn)題。

菜心集綠葉、嫩莖和花薹于一體,剛采摘后由于田間熱,生理代謝非常旺盛,呼吸代謝仍在作用,水分不斷蒸發(fā),易受機(jī)械損傷,比單純的葉菜、莖菜及花菜等更加難以貯運(yùn)保鮮,因此,溫度對(duì)其貯藏具有重要影響[6-9]。近些年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)果蔬貯藏保鮮技術(shù)進(jìn)行了大量的研究,首先對(duì)采后果蔬進(jìn)行預(yù)冷處理,再將其低溫貯藏延長(zhǎng)貨架期。預(yù)冷是果蔬采后商品化處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié),是指食品從初始溫度(25～30 ℃左右)迅速降至所需要的冷藏溫度(0～15 ℃)的過(guò)程。通過(guò)預(yù)冷可迅速消除果蔬采后自帶的田間熱,抑制其呼吸作用[10]。預(yù)冷方式主要有真空預(yù)冷和冷庫(kù)預(yù)冷。真空預(yù)冷是通過(guò)降低壓強(qiáng)來(lái)降低水的沸點(diǎn),果蔬表面或內(nèi)在的水分在低溫下蒸發(fā)而帶走物料自身熱量,實(shí)現(xiàn)降溫目的。通過(guò)真空預(yù)冷,可有效降低果蔬呼吸強(qiáng)度、保持新鮮度和延長(zhǎng)貨架期[11]。冷庫(kù)預(yù)冷是將果蔬放在冷庫(kù)中,借助冷風(fēng)機(jī)吹出的冷風(fēng),將庫(kù)內(nèi)熱量轉(zhuǎn)移到庫(kù)外,使蔬菜降溫的過(guò)程[12]。近些年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)預(yù)冷技術(shù)進(jìn)行了大量的研究。Kuang等[13]采用真空預(yù)冷和冷庫(kù)預(yù)冷對(duì)頭菜、葉菜和根菜的冷凍速率進(jìn)行了測(cè)試,發(fā)現(xiàn)真空預(yù)冷對(duì)葉菜的預(yù)冷效果最好。Pratsanee等[14]比較冷庫(kù)預(yù)冷、強(qiáng)制空氣預(yù)冷和真空預(yù)冷對(duì)在4 ℃條件下貯藏的泰國(guó)生菜理化品質(zhì)的影響。研究表明,真空冷卻有效地將生菜貨架期從9 d延長(zhǎng)到16 d。許俊齊等[15]比較真空預(yù)冷、冰水預(yù)冷及冷庫(kù)預(yù)冷處對(duì)黃秋葵呼吸速率、VC和可溶性糖含量的影響,發(fā)現(xiàn)真空預(yù)冷有效抑制黃秋葵品質(zhì)劣變。吳亞等[16]研究發(fā)現(xiàn),真空預(yù)冷可以顯著降低芥藍(lán)在貯藏期的失重率、黃化指數(shù)等品質(zhì)的下降。劉歡等[17]對(duì)新鮮刺嫩芽進(jìn)行真空預(yù)冷處理,發(fā)現(xiàn)真空預(yù)冷處理使刺嫩芽的感官品質(zhì)和生理特性變化緩慢。

寧夏菜心的研究主要集中在栽培技術(shù)、品種選育和貯藏方法等方面,而有關(guān)貯藏品質(zhì)動(dòng)力學(xué)的研究鮮見(jiàn)報(bào)道[18]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究證明,動(dòng)力學(xué)模型能夠較好的對(duì)貯藏期內(nèi)果蔬品質(zhì)變化進(jìn)行分析。謝晶等[19]對(duì)上海青的還原型抗壞血酸、葉綠素、顏色參數(shù)等品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析,并采用 Arrhenius 方程對(duì)品質(zhì)變化速率常數(shù)k和溫度T進(jìn)行非線性擬合,得到較為全面的貨架期預(yù)測(cè)參數(shù),為上海青貨架期預(yù)測(cè)提供理論基礎(chǔ)。李敏等[20]研究不同貯藏溫度下大白菜失重率、葉綠素和維生素C降解的動(dòng)力學(xué)規(guī)律,并建立動(dòng)力學(xué)模型,用于預(yù)測(cè)不同溫度條件下大白菜貯藏過(guò)程中品質(zhì)的變化,為大白菜貯藏保鮮提供理論參考。任珂等[21]研究了不同包裝青花菜,分別貯藏在0、5、15 ℃溫度時(shí)顏色的變化,并建立了顏色變化的動(dòng)力學(xué)模型,研究結(jié)果表明,色澤參數(shù)b的速率常數(shù)符合Arrhenins模型。Giannakourou 等[22]研究表明,貯藏菠菜的維生素含量采用一級(jí)動(dòng)力學(xué)和Arrhenius方程能很好地描述其在溫度-20～-3 ℃范圍內(nèi)的變化;Nisha等[23]研究了菠菜綠色(a*值)在不同鹽漬條件下的變化能較好地反映菠菜品質(zhì)指標(biāo)的動(dòng)力學(xué)變化;Dermesonlouoglou等[24]研究表明,通過(guò)使用Arrhenius 方程對(duì)滲透脫水番茄在-5～-20 ℃貯藏溫度下的色澤變化進(jìn)行建立動(dòng)力學(xué)模型,較好的預(yù)測(cè)不同處理?xiàng)l件下番茄的貨架期;Labuza[25]構(gòu)建了食品腐敗變質(zhì)速率與貯藏溫度之間的關(guān)系。

菜心采收后受田間熱的影響,以及自身的蒸騰作用和呼吸作用,葉片易失水萎蔫、黃化,商品價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)迅速下降,貨架期縮短,嚴(yán)重時(shí)則會(huì)導(dǎo)致食品安全問(wèn)題。本文以采后新鮮菜心為研究對(duì)象,采用真空預(yù)冷和冷庫(kù)預(yù)冷兩種方式對(duì)寧夏菜心進(jìn)行處理,分別在0、5、10 ℃下進(jìn)行預(yù)冷和貯藏,貯藏期間測(cè)定菜心失重率、葉綠素含量及色澤的變化規(guī)律,并采用經(jīng)典的Arrhenius方程進(jìn)行貨架期預(yù)測(cè),將為其冷藏貯運(yùn)提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

寧夏菜心 2019年采自寧夏鑫茂祥冷藏運(yùn)輸有限公司,當(dāng)日采摘、無(wú)病蟲(chóng)害、無(wú)傷植株、長(zhǎng)約14 cm(已經(jīng)抽芯,六葉一芯)。

KMS500真空預(yù)冷機(jī) 東莞科美斯科技實(shí)業(yè)有限公司;TYS-B型葉綠素測(cè)定儀 浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司;CM-2300d分光測(cè)色計(jì) 日本柯尼卡美能達(dá);JY10002電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司;WT4-316II雙溫冰柜 廣州市穗凌電器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 菜心預(yù)冷及貯藏 寧夏菜心采后2 h 內(nèi)運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室,經(jīng)分級(jí)整理,分為六組,每組處理量為1.0 kg,進(jìn)行真空預(yù)冷和冷庫(kù)預(yù)冷。設(shè)定預(yù)冷終溫分別為0、5、10 ℃,達(dá)到預(yù)冷終溫的菜心分別在0、5、10 ℃的冷庫(kù)中低溫貯藏。真空預(yù)冷是將菜心置于泡沫箱中放于真空預(yù)冷室內(nèi);將溫度傳感器放置入菜心中心位置,關(guān)閉預(yù)冷室門(mén),啟動(dòng)抽真空系統(tǒng),預(yù)冷結(jié)束時(shí)打開(kāi)放氣閥;待預(yù)冷室恢復(fù)常壓后打開(kāi)室門(mén),記錄整個(gè)真空預(yù)冷過(guò)程中菜心內(nèi)部溫度變化;冷庫(kù)預(yù)冷是將預(yù)處理后的菜心置于0、5、10 ℃的冷庫(kù)中,直到溫度降到所設(shè)定的預(yù)冷終溫。比較不同預(yù)冷方式處理下及貯藏期內(nèi),菜心的失重率、葉綠素、色澤的變化規(guī)律,貯藏實(shí)驗(yàn)在樣品失去食用價(jià)值后結(jié)束,并通過(guò)以上測(cè)定的指標(biāo)進(jìn)行品質(zhì)動(dòng)力學(xué)分析,建立貨架期預(yù)測(cè)模型,預(yù)測(cè)其貨架期。

1.2.2 品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

1.2.2.1 失重率測(cè)定 采用稱(chēng)重法測(cè)定,用電子天平稱(chēng)量樣品質(zhì)量,計(jì)算失重率。

1.2.2.2 葉綠素含量測(cè)定 使用TYS-B型手持葉綠素測(cè)定儀。

1.2.2.3 色澤測(cè)定 使用分光測(cè)色計(jì)測(cè)定菜心葉片表面的色澤。

1.2.2.4 感官評(píng)定 感官評(píng)定是以人的感覺(jué)為基礎(chǔ),通過(guò)自身感官評(píng)價(jià)食品屬性后而獲得客觀結(jié)果。寧夏菜心感官質(zhì)量評(píng)定參照大白菜新鮮度的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[26]和評(píng)分法(九分制)[27]作為參考來(lái)培訓(xùn)感官評(píng)價(jià)員,使其對(duì)菜心貯藏期間感官屬性有更全面科學(xué)的認(rèn)知,每次選取5名經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的感官評(píng)價(jià)員,從其新鮮度、氣味、色澤、外型4個(gè)方面評(píng)價(jià)寧夏菜心的感官品質(zhì),總分在9(極新鮮)和1分(完全腐爛之間),5分以下表明菜心已經(jīng)不具備商業(yè)價(jià)值。

1.2.3 菜心貨架期預(yù)測(cè)模型的建立 貨架期是指食品在一定儲(chǔ)藏條件下所經(jīng)歷的一段時(shí)間,在這期間內(nèi)食品是安全的,并保持著消費(fèi)者所期待的感官、理化及微生物性質(zhì)[28]。

將寧夏菜心貯藏在0、5、10 ℃條件下,測(cè)定菜心在貯藏期內(nèi)的色澤、失重率、葉綠素的變化,在Arrhenius動(dòng)力學(xué)方程基礎(chǔ)上,建立色澤、失重率、葉綠素的變化與貯藏時(shí)間及貯藏溫度之間的動(dòng)力學(xué)模型。大量研究表明[29],在食品加工及貯藏過(guò)程中,食品品質(zhì)變化函數(shù)均符合零級(jí)或一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)。因此在某恒定貯藏溫度下,色澤、失重率、葉綠素的變化可以用零級(jí)或一級(jí)反應(yīng)進(jìn)行擬合,得到?jīng)Q定系數(shù)R2,選擇決定系數(shù)R2較大的動(dòng)力學(xué)反應(yīng)確定為品質(zhì)變化的反應(yīng)級(jí)數(shù),及變化速率常數(shù)k。

Arrhenius方程作為描述化學(xué)基元反應(yīng)的經(jīng)典模型,可以用來(lái)描述食品營(yíng)養(yǎng)素保存率與溫度的關(guān)系[30]。

Arrhenius方程:k=A0exp(-Ea/RT)

式(1)

取對(duì)數(shù)后:lnk-lnA0=-Ea/RT

式(2)

式中:A0為指前因子,mg/(g·d),即對(duì)于基準(zhǔn)溫度的反應(yīng)速率常數(shù);R為氣體常數(shù),8.314 J/(mol·K);Ea為活化能,J/mol;T為絕對(duì)溫度,K。

食品中絕大多數(shù)的營(yíng)養(yǎng)素在貯藏及加工過(guò)程中都會(huì)發(fā)生降解,這些降解反應(yīng)基本符合零級(jí)或一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)方程[31]。

零級(jí)反應(yīng)方程:B=B0-kt

式(3)

一級(jí)反應(yīng)方程:lnB=lnB0-kt

式(4)

式中:B為貯藏t d后的值;B0為初始值;k為品質(zhì)變化速率常數(shù),mg/(g·d);t為時(shí)間,d。

1.2.4 模型驗(yàn)證 通過(guò)品質(zhì)變化函數(shù)結(jié)合Arrhenius方程可以獲得寧夏菜心貨架期預(yù)測(cè)模型,將關(guān)鍵因子葉綠素、失重率、色澤變化的活化能(Ea)與指前因子(A0)代入預(yù)測(cè)模型可建立菜心的貨架期預(yù)測(cè)模型。并通過(guò)對(duì)其在貯藏期測(cè)定的實(shí)測(cè)值,與通過(guò)貨架期預(yù)測(cè)模型所獲得的預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較,評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

各指標(biāo)數(shù)據(jù)均使用SPSS 24軟件進(jìn)行差異性顯著分析,各項(xiàng)結(jié)果以“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)偏差”表示(n=3),Origin 8.5軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同預(yù)冷方式對(duì)寧夏菜心降溫速率的影響

在預(yù)冷過(guò)程中,蔬菜表面的溫度變化速率比中間變化的快,為了避免預(yù)冷溫度過(guò)低而導(dǎo)致蔬菜發(fā)生冷害,應(yīng)選用表面溫度作為預(yù)冷終溫[32]。如圖1A所示,真空預(yù)冷將菜心表皮溫度降到0.5、5.07、10.01 ℃分別需要12.25、11.15、11.07 min;如圖1B所示,冷庫(kù)預(yù)冷將菜心表皮溫度降到0.4、5、10.01 ℃分別需要280、220、180 min。真空預(yù)冷為0 ℃的菜心表皮的降溫速率分別為真空預(yù)冷終溫5、10 ℃、冷庫(kù)預(yù)冷終溫0、5、10 ℃的0.91倍、0.90、22.86、17.96、14.69倍。由此可知,通過(guò)真空預(yù)冷對(duì)采后菜心進(jìn)行處理,預(yù)冷終溫達(dá)到要求的溫度,所消耗的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于冷庫(kù)預(yù)冷所需要的時(shí)間,提高了對(duì)采后菜心的預(yù)冷效率,因此真空預(yù)冷為采后預(yù)冷的理想預(yù)冷方式。

圖1 不同預(yù)冷方式對(duì)寧夏菜心降溫速率的影響Fig.1 Effects of different precooling methods on the cooling rate of Ningxia cabbage during storage注:A:真空預(yù)冷;B:冷庫(kù)預(yù)冷。

2.2 不同預(yù)冷方式對(duì)寧夏菜心貯藏期內(nèi)失重率的影響

葉類(lèi)蔬菜因其表面積大,水分含量高,呼吸作用強(qiáng),極易腐敗變質(zhì),果蔬呼吸代謝導(dǎo)致其失水,因此失重率的變化是衡量果蔬新鮮程度的主要指標(biāo)[33]。由表2可知,菜心在貯藏過(guò)程中,各組失重率呈逐漸上升的趨勢(shì)。貯藏第0 d時(shí),真空預(yù)冷后及預(yù)冷終溫為0、5、10 ℃處理后的菜心,失重率顯著(P<0.05)高于冷庫(kù)預(yù)冷后菜心失重率,這是因?yàn)椴诵奶幱谡婵諚l件與較低溫度下,存在失水嚴(yán)重的缺點(diǎn)[34];貯藏第3 d時(shí),經(jīng)過(guò)真空預(yù)冷0 ℃后并在0 ℃條件下貯藏的菜心失水率為6.77%,低于冷庫(kù)預(yù)冷菜心失重率;貯藏第6～21 d期間,真空預(yù)冷0 ℃處理后的菜心失重率低于冷庫(kù)預(yù)冷后菜心的失重率,由此可知,真空預(yù)冷及貯藏溫度為0 ℃可以延緩菜心失重率的下降。張麗紅等[35]研究菜心采后用冷庫(kù)(0～1 ℃)自然預(yù)冷、冷庫(kù)差壓預(yù)冷和真空預(yù)冷3種預(yù)冷方式,葉表溫度從室溫(25 ℃)降至0 ℃,真空預(yù)冷效果最佳,本文失重率變化趨勢(shì)與張麗紅的研究相符。真空預(yù)冷降溫速度快,冷卻均勻,可以迅速降低菜心的呼吸作用。由此可知,貯藏至21 d,真空預(yù)冷0 ℃的條件下的菜心的失重率在所有處理組中是最低的。

表1 菜心感官評(píng)定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Sensory evaluation standard of Ningxia cabbage

表2 不同預(yù)冷方式對(duì)寧夏菜心貯藏期間失重率的影響(%)Table 2 Effect of different precooling methods on weight loss rate of Ningxia cabbage during storage(%)

2.3 不同預(yù)冷方式對(duì)寧夏菜心貯藏期內(nèi)葉綠素含量的影響

葉綠素含量是衡量葉菜類(lèi)蔬菜品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo),葉綠素易受到外部因素影響而分解,使其含量降低[36]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3,隨貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),葉綠素呈下降趨勢(shì)。在低溫貯藏期間,相同溫度下的真空預(yù)冷組葉綠素含量高于冷庫(kù)預(yù)冷組,說(shuō)明真空預(yù)冷處理能夠有效減緩菜心葉綠素含量的下降;在貯藏期間,采用相同預(yù)冷方式的各組,隨著預(yù)冷和貯藏溫度的降低,葉綠素含量逐漸降低,然而預(yù)冷終溫和貯藏溫度為0 ℃時(shí),葉綠素含量保留最好。這與謝晶等[37]對(duì)菠菜品質(zhì)的研究一致,真空預(yù)冷可延緩菠菜葉綠素含量的下降。由此可知,真空預(yù)冷0 ℃處理后,并在0 ℃條件下貯藏的菜心的葉綠素含量在所有處理組中是最高的。

表3 不同預(yù)冷方式對(duì)寧夏菜心貯藏期間葉綠素含量的影響(FTAB)Table 3 Effect of different precooling methods on chlorophyll content of Ningxia cabbage during storage(FTAB)

2.4 不同預(yù)冷方式對(duì)寧夏菜心貯藏期內(nèi)色澤的影響

葉菜表面顏色的色澤變化,是產(chǎn)品貨架期長(zhǎng)短的重要指標(biāo)[38],亮度值L*表示各種色彩由明到暗的變化程度。0、5、10 ℃條件下貯藏的菜心亮度值L*總體呈現(xiàn)不同程度的上升趨勢(shì),主要是由于葉綠素含量的降解和黃化所致。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4,在21 d貯藏保鮮試驗(yàn)過(guò)程中,菜心經(jīng)過(guò)真空預(yù)冷,預(yù)冷終溫及貯藏溫度為0 ℃條件下亮度值L*均低于其他處理組,表明相同溫度下的真空預(yù)冷組亮度值L*變化低于于冷庫(kù)預(yù)冷組。貯藏第0～3 d時(shí),預(yù)冷終溫和貯藏條件為0、5、10 ℃處理后的菜心,亮度值L*變化差異不顯著;貯藏第6 d時(shí),預(yù)冷終溫和貯藏條件為0、5 ℃處理后的菜心,亮度值L*變化差異低于10 ℃條件下貯藏的菜心;貯藏第9～18 d期間,預(yù)冷終溫和貯藏條件為0、5、10 ℃處理后的菜心,亮度值L*變化差異顯著,其中真空預(yù)冷和貯藏條件為0 ℃的亮度值L*低于5、10 ℃處理后的菜心的亮度值L*;貯藏第21 d時(shí),預(yù)冷終溫和貯藏條件為0 ℃處理后的菜心,亮度值L*變化差異顯著低于其他處理組。劉芬等[39]通過(guò)研究真空預(yù)冷對(duì)青花菜儲(chǔ)藏期間的色澤的影響,發(fā)現(xiàn)青花菜花蕾在由綠轉(zhuǎn)黃的過(guò)程中,亮度值L*是逐漸變大的,通過(guò)真空預(yù)冷可以明顯推遲鮮切蔬菜的失綠和黃化現(xiàn)象,還能抑制鮮切產(chǎn)品貯藏期內(nèi)的顏色變化,本文呼吸強(qiáng)度變化趨勢(shì)與劉芬研究相符。由此可知,真空預(yù)冷0 ℃處理后,并在0 ℃條件下貯藏的菜心的L*值在所有處理組中是最低的,a*值和b*值是最高的。

表4 不同預(yù)冷方式對(duì)寧夏菜心貯藏期間L*的影響Table 4 Effect of different precooling methods on L* value of Ningxia cabbage during storage

a*值代表紅綠程度,負(fù)值越小表示顏色越綠[40]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5,在0、5、10 ℃條件下經(jīng)過(guò)真空預(yù)冷和冷庫(kù)預(yù)冷后的菜心,在0、5、10 ℃條件下貯藏期內(nèi)a*值均不斷的上升,說(shuō)明菜心葉片在不斷的變黃。在0 ℃條件下,貯藏至21 d時(shí),真空預(yù)冷后菜心的a*值小于其他處理組。由此可知,真空預(yù)冷0 ℃處理后,并在0 ℃條件下貯藏的菜心的a*值在所有處理組中是最低的。

表5 不同預(yù)冷方式對(duì)寧夏菜心貯藏期間a*的影響Table 5 Effect of different precooling methods on a* value of Ningxia cabbage during storage

b*值代表藍(lán)黃程度,值越大表示顏色越黃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6,菜心經(jīng)過(guò)0、5、10 ℃條件下真空預(yù)冷和冷庫(kù)預(yù)冷后,在0、5、10 ℃三種貯藏溫度下的b*值均呈上升趨勢(shì),10 ℃條件下貯藏的菜心b*值上升的速率最快,在第9 d時(shí)高于其他處理組;5 ℃條件下貯藏的菜心在第12 d時(shí)的b*值高于在0 ℃預(yù)冷及貯藏條件下菜心。由此可知,高溫會(huì)加速葉片的黃化,真空預(yù)冷0 ℃處理后,并在0 ℃條件下貯藏的菜心的b*值在所有處理組中是最低的。

表6 不同預(yù)冷方式對(duì)寧夏菜心貯藏期間b*的影響Table 6 Effect of different precooling methods on b* value of Ningxia cabbage during storage

2.5 不同預(yù)冷方式對(duì)寧夏菜心貯藏期間感官評(píng)定的影響

感官評(píng)價(jià)的指標(biāo)包括新鮮度、氣味、色澤、外型,總分為9分,分值越高,表明菜心新鮮程度和可食用價(jià)值越高。由表7可知,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),不同處理后菜心的感官評(píng)分均呈下降趨勢(shì)。10 ℃條件下,貯藏至第9 d,經(jīng)過(guò)真空預(yù)冷和冷庫(kù)預(yù)冷處理的菜心,分別為5.20分和5.10分,已經(jīng)逐漸喪失食用價(jià)值;經(jīng)過(guò)真空預(yù)冷0 ℃和冷庫(kù)預(yù)冷0 ℃處理,并在0 ℃冷庫(kù)中低溫貯藏的菜心,分別為5.70分和5.50分,此時(shí)菜心有異味,發(fā)臭,出現(xiàn)嚴(yán)重萎蔫現(xiàn)象。由此可知,貯藏期內(nèi),真空預(yù)冷0 ℃處理是保持菜心良好品質(zhì)的最佳預(yù)冷條件。

表7 不同預(yù)冷方式對(duì)寧夏菜心貯藏期間感官評(píng)定的影響(分)Table 7 Effect of different precooling methods on sensory evaluation of Ningxia cabbage during storage(scores)

2.6 寧夏菜心貨架期預(yù)測(cè)模型的建立

2.6.1 反應(yīng)級(jí)數(shù)和反應(yīng)常數(shù)k的確定 通過(guò)對(duì)寧夏菜心品質(zhì)指標(biāo)的分析可知,隨著貯藏時(shí)間的增加,其失重率及色澤升高,葉綠素含量降低,由表8可知,通過(guò)對(duì)上述品質(zhì)指標(biāo)變化與時(shí)間進(jìn)行線性回歸擬合和相關(guān)性分析,可得到不同貯藏溫度條件下品質(zhì)指標(biāo)與時(shí)間的一元一次回歸方程、速率常數(shù)k及決定系數(shù)R2,確定反應(yīng)級(jí)數(shù)。

表8 寧夏菜心零級(jí)與一級(jí)動(dòng)力學(xué)回歸速率常數(shù)k及決定系數(shù)R2Table 8 Reaction rate constant k and determination coefficient R2 of determination for zero and first order regression of Ningxia cabbage

通過(guò)比較決定系數(shù)R2來(lái)評(píng)定反應(yīng)更適合哪種動(dòng)力學(xué)模型,一般來(lái)說(shuō)R2數(shù)值高的表明反應(yīng)符合該模型[41]。對(duì)葉綠素對(duì)含量變化進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,零級(jí)反應(yīng)得到的R2和為2.82287,小于一級(jí)反應(yīng)的R2和2.83041,因此,葉綠素變化更適合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型;對(duì)b*值變化進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,零級(jí)反應(yīng)得到的R2和為2.83567,小于一級(jí)反應(yīng)的R2和2.89421,因此,b*值變化更適合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。失重率零級(jí)反應(yīng)得到的R2和為2.75868,大于一級(jí)反應(yīng)的R2和2.6777,L*值變化零級(jí)反應(yīng)得到的R2和為2.9580,大于一級(jí)反應(yīng)的R2和2.94065,因此菜心的失重率和L*值變化規(guī)律更符合零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),采用零級(jí)反應(yīng)進(jìn)行線性擬合;通過(guò)對(duì)a*值變化進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,零級(jí)反應(yīng)得到的R2和為2.91974,小于一級(jí)反應(yīng)的R2和2.93223,但是如果使用一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)建模過(guò)程中,菜心a*值變化速率k值與對(duì)應(yīng)貯藏溫度T的關(guān)系所得的R2為0.75,小于使用零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)建模菜心a*值變化速率k值與對(duì)應(yīng)貯藏溫度T的關(guān)系所得的R2為0.8494(圖2),因此,a*值變化更適合零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。

2.6.2 貨架期預(yù)測(cè)模型的建立 零級(jí)動(dòng)力學(xué)品質(zhì)函數(shù)B=B0-kt與Arrhenius方程結(jié)合,即可得到貯藏期內(nèi)寧夏菜心L*值和失重率預(yù)測(cè)模型公式:

式(5)

式(6)

式(7)

一級(jí)動(dòng)力學(xué)品質(zhì)函數(shù)lnB=lnB0-kt與Arrhenius方程結(jié)合,即可得到貯藏期內(nèi)寧夏菜心葉綠素含量預(yù)測(cè)模型公式:

式(8)

式(9)

式中:SL為貯藏期;A0為指前因子,mg/(g·d),即對(duì)于基準(zhǔn)溫度的反應(yīng)速率常數(shù);R為氣體常數(shù),8.314 J/(mol·K);Ea為活化能,J/mol-1;T為絕對(duì)溫度,K;B為貯藏td后L值;B0為初始值。

對(duì)不同溫度下變化速率常數(shù)k的對(duì)數(shù)(lnk)與溫度T的倒數(shù)進(jìn)行線性擬合,由此可以得到活化能Ea和指前因子A0的值,從而可以求出某恒定溫度下的貯藏期[42]。根據(jù)不同貯藏溫度對(duì)菜心品質(zhì)變化的影響,可以得到如表8所示的回歸方程,這個(gè)回歸方程的斜率k的對(duì)數(shù)即為品質(zhì)變化速率常數(shù),與對(duì)應(yīng)的T(0、5、10 ℃)的倒數(shù)作圖可得到菜心品質(zhì)變化的Arrhenius曲線。如圖2～圖4所示,由此曲線可以計(jì)算出菜心品質(zhì)指標(biāo)活化能Ea和指前因子(表9)。食品的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)損失程度以及感官評(píng)價(jià)結(jié)合起來(lái)才能確定壽命終點(diǎn),任何一項(xiàng)指數(shù)超標(biāo)后都不能繼續(xù)提供給消費(fèi)者,因此要根據(jù)貯藏期內(nèi)對(duì)菜心的感官評(píng)定來(lái)確定品質(zhì)終點(diǎn)值[43]。通過(guò)對(duì)感官終點(diǎn)(5分以下)對(duì)應(yīng)的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析,菜心直到失去食用價(jià)值,失重率、色澤和葉綠素隨時(shí)間變化呈線性關(guān)系。因此將各品質(zhì)指標(biāo)的活化能Ea和指前因子A0將其帶入相應(yīng)的公式(式5～式9),即可得到如下貯藏期預(yù)測(cè)模型公式:

圖2 寧夏菜心a*值變化速率k值與對(duì)應(yīng)貯藏溫度T的關(guān)系Fig.2 Relationship between a* value change rate k value and corresponding storage temperature T of Ningxia cabbage

圖3 寧夏菜心L*值變化速率k值與對(duì)應(yīng)貯藏溫度T的關(guān)系Fig.3 Relationship between L* value change rate k value and corresponding storage temperature T of Ningxia cabbage

圖4 寧夏菜心b*值變化速率k值與對(duì)應(yīng)貯藏溫度T的關(guān)系Fig.4 Relationship between b* value change rate k value and corresponding storage temperature T of Ningxia cabbage

表9 品質(zhì)指標(biāo)零級(jí)或一級(jí)變化的活化能Ea和指前因子A0Table 9 Active energy(Ea)and frequency coefficient(A0)for zero and first order change of quality indexes

式(10)

式(11)

式(12)

式(13)

式(14)

圖5 寧夏菜心失重率變化速率k值與對(duì)應(yīng)貯藏溫度T的關(guān)系Fig.5 Relationship between the change rate k of weight loss rate of cabbage and the corresponding storage temperature T of Ningxia cabbage

圖6 葉綠素變化速率k值與對(duì)應(yīng)貯藏溫度T的關(guān)系Fig.6 Relationship between the change rate k of chlorophyll and the storage temperature T of Ningxia cabbage

2.6.3 模型驗(yàn)證 取在0、5、10 ℃條件下進(jìn)行預(yù)冷和貯藏保鮮試驗(yàn)的菜心,測(cè)定其貯藏期內(nèi)失重率、葉綠素、色澤等品質(zhì)指標(biāo),利用貯藏期預(yù)測(cè)模型方程(式10～式14)對(duì)菜心進(jìn)行貯藏期預(yù)測(cè),并與其在貯藏期內(nèi)所測(cè)定的實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較,驗(yàn)證結(jié)果如表10,對(duì)菜心實(shí)際貯藏天數(shù)與預(yù)測(cè)值進(jìn)行比較,結(jié)果表明,利用L*值建立的動(dòng)力學(xué)模型對(duì)0、5、10 ℃條件下貯藏的菜心預(yù)測(cè)值準(zhǔn)確率較好,其中貯藏溫度為0、5、10 ℃的菜心,相對(duì)誤差分別為-15.71%、2.50%、15.56%。這與史衛(wèi)娜[44]通過(guò)測(cè)定不同品種蘋(píng)果品質(zhì)指標(biāo)硬度、總色差以及飽和度隨溫度變化規(guī)律來(lái)建立預(yù)測(cè)貯藏壽命的方法一致。

表10 寧夏菜心的品質(zhì)指標(biāo)在不同溫度下貯藏期的預(yù)測(cè)值和實(shí)驗(yàn)值比較Table 10 Comparison between predicted and measured shelf-life of quality indexes of Ningxia cabbage at different temperatures

3 討論與結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)采后菜心進(jìn)行不同預(yù)冷終溫的真空預(yù)冷和冷庫(kù)預(yù)冷處理,并在不同溫度條件下貯藏的菜心,隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng),失重率和色澤在不斷增加,葉綠素含量在逐漸降低。從菜心的實(shí)驗(yàn)貨架期壽命值看,0、5、10 ℃三種貯藏溫度下菜心的貨架壽命不同,分別為21、12、9 d。結(jié)果表明,貯藏溫度越低,菜心的貨架壽命越長(zhǎng),可見(jiàn)低溫貯藏菜心可以有效延長(zhǎng)其貨架期。

本文通過(guò)對(duì)寧夏菜心進(jìn)行采后真空預(yù)冷及冷庫(kù)預(yù)冷處理,并測(cè)定貯藏期內(nèi)不同溫度條件下的失重率、色澤、葉綠素含量。研究表明,貯藏溫度對(duì)菜心貯藏品質(zhì)影響明顯,隨著貯藏溫度的升高,菜心品質(zhì)變化速率明顯增大。真空預(yù)冷0 ℃處理是最佳的預(yù)冷方式,0 ℃低溫貯藏是最佳的貯藏方式,能有效抑制寧夏菜心失重率、葉綠素含量的下降,延緩其色澤的上升;同時(shí),貯藏過(guò)程中菜心失重率和L*值、a*值符合零級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,葉綠素降解和b*值符合一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型,并由其建立的動(dòng)力學(xué)模型可較好的預(yù)測(cè)菜心的貨架期。