聚丙烯和PBAT 樹脂共混薄膜對金針菇的貯藏保鮮效果

額爾敦巴雅爾，春 艷，白鶴飛，徐 董，董同力嘎,

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010018；2.安徽金田高新材料股份有限公司，安徽桐城 231400）

金針菇是目前市場上最受歡迎的食用菌之一，其富含粗纖維、維生素、多糖、碳水化合物、氨基酸等生物活性物質(zhì)，尤其是賴氨酸。而且，經(jīng)常食用金針菇可以加快人體新陳代謝，具有潤腸通便，營養(yǎng)神經(jīng)，改善睡眠等功效[1]。新鮮的金針菇具有菌柄堅挺，菌絲含水量高、口感脆嫩等優(yōu)點，但因其表面無保護(hù)組織，所以在采后發(fā)生的呼吸作用、蒸騰作用、后熟作用等會導(dǎo)致新陳代謝旺盛、水分散失快速、采后二次生長等問題，在常溫下2～3 d 即出現(xiàn)萎蔫、褐變、成熟衰老等現(xiàn)象[2]。

近年來針對鮮食金針菇的貯藏保鮮延長貨架期做了許多相關(guān)的研究，例如潘欣圓等[3?4]通過研究金針菇貯藏保鮮期間表面細(xì)菌菌相變化確定金針菇在4 ℃貯藏24 d的過程中乳酸乳球菌一直存在，且細(xì)菌豐富度高，是貯藏期間的優(yōu)勢菌，確定這種菌是導(dǎo)致金針菇腐敗和品質(zhì)下降的重要微生物因素。因此通過抑制乳酸乳球菌生長條件，從而延長金針菇的貨架期。馬寧等[5?7]針對金針菇的能量代謝選擇納米材料對金針菇進(jìn)行包裝保鮮，其結(jié)果證明納米包裝通過維持高水平的ATP 含量與線粒體復(fù)合體 I、III 活性，延緩能荷與線粒體復(fù)合體 IV的下降，從而更好地保持了金針菇的能量狀態(tài)并延緩了衰老。劉青等[8?10]研究了臭氧處理對金針菇保鮮效果的影響，通過研究發(fā)現(xiàn)臭氧濃度選擇在16.6 mg/L 時，金針菇的各項指標(biāo)都反映了較好的貯藏效果，有效的延緩了金針菇的采后成熟和衰老。張雨等[11?13]研究了金針菇采后品質(zhì)劣變，并羅列了目前金針菇的保鮮技術(shù)，包括低溫保鮮、1-MCP 保鮮、生物保鮮劑保鮮以及復(fù)合保鮮等。我國作為食用菌生產(chǎn)消費大國，其工業(yè)化產(chǎn)能穩(wěn)居全球首位。金針菇作為工廠化生產(chǎn)量最多的食用菌，其2020 年產(chǎn)量預(yù)計為451 萬噸。但是，金針菇商業(yè)化保鮮的有效手段較為單一，其保鮮效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足產(chǎn)業(yè)化需要。因此，選擇高效方便的新型保鮮技術(shù)對于金針菇的減損保質(zhì)和提高產(chǎn)品收益具有重要意義[14?16]。

本研究主要針對包裝材料的改性共混選擇適合金針菇呼吸作用的改性比例[17?19]，結(jié)合氣氛條件對金針菇進(jìn)行共混材料真空包裝和密封包裝，并在包裝后期測定金針菇的固形物含量、Vc 含量、失重率變化以及感官評定變化，對比選擇出貨架期最長，營養(yǎng)成分保留最好的包裝材料和包裝方式。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

PP 母粒Mn≈1.5×105東苑市樟木頭龍城塑料經(jīng)營部；PBAT 母粒 杭州市鑫富科技有限公司;金針菇 呼和浩特市美通食品批發(fā)市場天天生鮮果蔬超市，當(dāng)天采摘，新鮮無外傷，朵型完整，有光澤的金針菇為樣品；市場組包裝材料聚乙烯 無錫市脫普日用化學(xué)品（中國）有限公司。

UV-2450 紫外分光光度計 日本島津公司；6600 頂空氣體分析儀 英國Systech 公司；TD-45 糖度計 浙江托普儀器有限公司；JA-5003B 電子天平 上海精天電子儀器有限公司；Permatranw3/61 透濕儀 MOCON 公司；Xn-8750 萬能拉伸試驗機(jī) 東莞市星匯電子有限責(zé)任公司；PPT-3/SJ2-20-250 雙螺桿擠出流延拉伸機(jī) 組普同實驗分析儀器有限公司；DSC-20 差示掃描熱分析儀 TA Instruments 公司。

1.2 實驗方法

將PP 與PBAT（0%、20%、30%）共混制備厚度為30 μm 薄膜。標(biāo)記為PP、PPT2（20% PBAT/70%PP 共混）、PPT3（30% PBAT/80% PP 共混）進(jìn)行薄膜性能測試。

挑選出無損傷、無蟲害、形狀端正的金針菇，以每袋150 g 分裝至PPT2 真空組、PPT2 密封組、市場包裝組以及無包裝組中。市場組包裝材料為PP 聚乙烯，包裝方式密封。將PPT2 密封組用熱封機(jī)進(jìn)行封口處理。PPT2 真空組先將包裝袋外部黏上橡膠墊，將針頭扎入包裝袋抽成真空后迅速將橡膠墊黏住，避免進(jìn)入空氣。將四組樣品一同放在溫度為4 ℃下進(jìn)行貯藏，并在此時記錄放置時間。每種樣品設(shè)置三個平行樣，每隔三天對各項指標(biāo)（氣體組分變化、感官評定、失重率、可溶性固形物、Vc 含量、菌落總數(shù)、顯微鏡觀察）進(jìn)行測試，并進(jìn)行記錄分析。

1.3 各項指標(biāo)的測定

1.3.1 氧氣、二氧化碳阻隔性能測試 采用Lyssy L100-5000 型壓差法透氣儀測試薄膜氣體透過性能。將厚度均勻。表面光潔的樣品選取長18 cm，寬10 cm的矩形，每組三個平行樣，測試溫度為23 ℃，通過（1）（2）公式計算出氧氣、二氧化碳的透過系數(shù)。

試樣氧氣透過系數(shù)的計算公式為

式中：OP 為氧氣透過系數(shù)（cm3·m/m2·d·Pa）；OTR 為氧氣透過率（cm3/m2·d）；ΔP 薄膜兩側(cè)氧氣壓差（Pa），為101325 Pa；D 為薄膜平均厚度(m)。

試樣二氧化碳透過系數(shù)的計算公式為

式中：CDP 為氧氣透過系數(shù)（cm3·m/m2·d·Pa）；CDTR 為氧氣透過率（cm3/m2·d）；ΔP 薄膜兩側(cè)氧氣壓差（Pa），為101325 Pa；；D 為薄膜平均厚度（m）。

1.3.2 氣體組分的測定 采用頂空氣體分析儀進(jìn)行測試，直接記錄氣體體積百分?jǐn)?shù)含量，每組設(shè)三個平行樣。

1.3.3 感官評定 選擇10 名經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的食品專業(yè)學(xué)生，在無干擾情況下進(jìn)行評測，評測標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 金針菇感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Flammulina sensory score

1.3.4 失重率的測定 取三個平行樣，利用稱重法進(jìn)行測量，并記錄，將所得數(shù)據(jù)帶入公式中計算得出結(jié)論并進(jìn)行分析，失重率的計算公式為：失重率（%）=（初始質(zhì)量?貯藏后果實當(dāng)天的質(zhì)量）/初始質(zhì)量×100。

1.3.5 可溶性固形物（SSC）含量的測定 根據(jù)NY/T 2637-2014的測量方法，采用WYT 型手持式折光儀進(jìn)行測定。將金針菇充分研磨后，加入適量的水充分混勻，過濾，取上清液備用，用棉絨和乙醇擦拭折光儀的雙面棱鏡，用玻璃棒滴取2～3 滴上清液在折光儀棱鏡表面的中心，快速關(guān)閉棱鏡，靜置，使樣品均勻無氣泡。對齊光源后，讀取由分界線表示的數(shù)據(jù)并記錄。

1.3.6 維生素C（Vc）含量的測定 依照文獻(xiàn)[20]中測定維生素 C 含量的方法進(jìn)行測定。

1.3.7 菌落總數(shù)的測定 根據(jù)GB4789.2-2016 測定。將金針菇菌傘和菌柄切碎后混勻，隨機(jī)抓取，研磨制成幾個不同的10 倍遞增稀釋液，然后從每個稀釋液中分別取出1 mL 置于滅菌平皿中與營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基混合，在一定溫度下，培養(yǎng)48 h，記錄每個平皿中形成的菌落數(shù)量，依據(jù)稀釋倍數(shù)，計算出每毫升原始樣品中所含細(xì)菌菌落總數(shù)。

1.3.8 光學(xué)顯微鏡觀察 在金針菇的菌柄處刮取薄薄一層置于載玻片上并用碘液進(jìn)行染色處理,用蓋玻片蓋住靜置5 min，用清水清理碘液，采用光學(xué)顯微鏡觀察并進(jìn)行拍照。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 SPSS 20.0（IBM）軟件分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 共聚物薄膜透過性

表2 是PP 及其改性后,薄膜透過性能的測試結(jié)果，如表所示，PPAT2 和PPAT3 O2透過系數(shù)有輕微降低的趨勢，CO2透過系數(shù)增加，薄膜對氣體的選擇透過性是在果蔬保鮮過程中的重要參數(shù)，實驗組以CO2/O2來表示選擇透過性，從表中可以看到隨著PBAT的添加，氣體選擇透過性逐漸提高，說明PBAT 增加了PP 薄膜的透氣性。選擇透氣比越高說明包裝袋內(nèi)O2透過小，對被包裝果蔬有減緩呼吸作用的效果并可以快速排出多余的CO2，這對形成高CO2低O2的理想氣體組成，延緩果蔬衰老起到至關(guān)重要的作用，同時與PP 相比較，改性后的PPT2和PPT3 在金針菇的保鮮方面更具有優(yōu)勢。

表2 薄膜透過性能Table 2 Membrane permeability coefficient

2.2 貯藏期間包裝袋內(nèi)的氣體組分變化

包裝袋內(nèi)的氣體組分可以有效的控制金針菇的后生長作用，圖1 表示的是金針菇貯藏期間包裝袋內(nèi)氣體組分的變化。由于真空包裝緊貼果蔬，所以不能測得袋內(nèi)的氣體組分，空白無包裝袋的果蔬不需要測試，通過測試密封包裝和市場包裝袋內(nèi)的氣體組分來表現(xiàn)貯藏期間薄膜的氣體透過性能。如圖1 所示，密封包裝和市場包裝在貯藏前期氧氣濃度都表現(xiàn)出急劇下降的趨勢，在第6～9 d 時，兩種包裝袋內(nèi)的氧氣濃度均有所上升，而且市場包裝要高于密封包裝，市場包裝組內(nèi)部的CO2濃度較低，O2濃度較高，偏離最佳保鮮濃度范圍。而PPT2的CO2濃度最高達(dá)到9%，其O2濃度在6%左右達(dá)到最佳的保鮮氣氛濃度。從第12 d 開始，兩組包裝袋內(nèi)的氧氣濃度持平且都趨于零，這種條件下有利于抑制金針菇的菌蓋開傘現(xiàn)象。而PPT2 密封包裝組的CO2相比市場包裝組要高，體現(xiàn)更優(yōu)異的保鮮水平。通過測試兩種包裝袋內(nèi)的氣體組分結(jié)果可以證明，相比于市場包裝，同時結(jié)合共混材料密封包裝CO2濃度變化得出共混材料采用真空包裝后的氣氛控制能達(dá)到更理想的狀態(tài)，比市場包裝組優(yōu)異，因此，對于抑制金針菇的后生長產(chǎn)生積極影響。

圖1 金針菇貯藏期間包裝袋內(nèi)氣體組分變化Fig.1 Changes in gas composition in the packaging bag during storage of Flammulina velutipes

2.3 貯藏期間金針菇的感官評分

感官評價是判斷果蔬新鮮程度最直觀的指標(biāo)之一，以肉眼可見的變化規(guī)律作為判斷基礎(chǔ)，結(jié)果更為明顯，對購買者來說金針菇的外觀條件也是首要的參考。

本實驗在4 ℃條件下，將空白組、市場包裝組、共混材料的密封及真空包裝組進(jìn)行對比試驗，感官評定如圖2 所示。隨著貯藏時間的推移，所有包裝組感官評定均呈下降趨勢，其中空白組下降最快，以6 分為界限可發(fā)現(xiàn)，空白組在貯藏第6 d 時，感官評價已下降到了4 分，已經(jīng)失去可食用價值。與其他包裝組相比，差異明顯。

圖2 金針菇在貯藏期間的感官評分變化圖Fig.2 Changes in sensory scores of Flammulina velutipes during storage

各包裝組感官品質(zhì)的下降與其包裝材料的水蒸氣透過性和氣體透過性呈現(xiàn)出了一定的相關(guān)性，與PPT2 真空組相比，市場組和PPT2 密封組金針菇感官品質(zhì)下降較快，而真空包裝組在27 d 時感官評分仍高于6 分，較其他包裝組相比，貨架期明顯延長。這說明PPT2 真空組能更好的維持包裝內(nèi)較低濕度和適宜的氣體濃度，從而取得了較長的保鮮期。

2.4 貯藏期間金針菇的失重率變化

失重率是指果蔬在貯藏過程中，由于溫度、濕度等原因?qū)е碌闹亓拷档停е芈实淖兓苡行У姆磻?yīng)果蔬的新鮮程度和商品價值。圖3 反映了金針菇貯藏過程中的失重率變化，隨著貯藏時間的延長，使金針菇的營養(yǎng)物質(zhì)和水分大量流失，導(dǎo)致金針菇褐變、皺縮嚴(yán)重影響了商品價值和可食用價值。隨著貯藏時間的延長，金針菇的失重率有所上升，貯藏第3 d時，各組出現(xiàn)了明顯的差異變化，空白組失重率上升較其它組較為明顯，真空包裝組和密封包裝組都呈現(xiàn)上升趨勢，市場組呈現(xiàn)下降趨勢，且在15 d 時下降趨勢的差異與其他三組相比較明顯，這可能是由于市場包裝組透氣性較差，使金針菇呼吸時產(chǎn)生的水分無法蒸發(fā)出去，導(dǎo)致的增重。在貯藏第6 d 時，空白組失重率高達(dá)35%失去可食用價值，而真空包裝組在第6 d時又重新下降到初始失重率附近，并持續(xù)保持到第27 d 無大幅波動，這表明真空包裝組對金針菇呼吸作用產(chǎn)生的氣體調(diào)節(jié)較為穩(wěn)定，對后熟有一定的抑制作用，有利于延長金針菇的貨架期。

圖3 金針菇貯藏過程中失重率Fig.3 Weight loss rate of Flammulin avelutipes during storage

2.5 貯藏期間金針菇的可溶性固形物含量變化

圖4 顯示了貯藏期間金針菇可溶性固形物的含量變化，如4 圖所示，在金針菇的整個貯藏期間，密封包裝組的可溶性固形物的含量變化波動較為明顯，在第9 d 和第18 d 時較其他組上升最為明顯，這是由于密封組的氣體環(huán)境未達(dá)到平衡，呼吸作用會消耗大量的可溶性固形物，使其波動較大，不利于金針菇的貯藏，而真空組在整個貯藏期間，可溶性固形物的變化上升下降趨勢都相對平緩，這對于延長金針菇的商品價值產(chǎn)生有利的影響，同時金針菇貯藏期間的可溶性固形物含量變化還受基底的營養(yǎng)物及植物體內(nèi)自身所產(chǎn)生的有機(jī)物影響而出現(xiàn)含量增高的現(xiàn)象[10]。空白組在貯藏第3 d 時因為水分蒸發(fā)而使可溶性固形物含量急劇下降，失去商品價值。市場包裝組在第18 d 時可溶性固形物的含量達(dá)到了最低值，失去商品價值，比較而言，真空包裝組的貨架期時間最長，有效的控制了金針菇的后熟現(xiàn)象。

圖4 金針菇貯藏期間的可溶性固形物含量變化Fig.4 Changes of soluble solids content during storage of Flammulin avelutipes

2.6 貯藏期間金針菇的Vc 含量變化

如圖5 所示，反映了金針菇貯藏期間的Vc 含量變化，在貯藏第3 d 時，除市場包裝組外，其他三組Vc 含量均呈現(xiàn)上升趨勢，密封包裝組和空白包裝組上升較為顯著，而空白組在第三天時以出現(xiàn)萎蔫、脫水、褐變從而失去了商品價值。在第6 d 時市場包裝組出現(xiàn)急劇上升趨勢，到達(dá)儲存期間Vc 含量最高點，這可能是由于市場包裝組的透氣性差，氣氛條件使呼吸強(qiáng)度增加，造成了上升的假象，第9 d 時，所有包裝組的Vc 含量均下降明顯，在第9 d 后開始慢慢上升，Vc 含量的上升可能是由于菌柄伸長所導(dǎo)致，所以Vc 含量的明顯升高反映了金針菇口感下降，通過觀察金針菇整個貯藏過程中的Vc 變化，可以看出共混材料真空包裝組的Vc 含量變化較為穩(wěn)定，而密封組和市場包裝組變化波動較大，因此可以證明共混材料真空組對于金針菇的保鮮效果最為優(yōu)異。

圖5 金針菇貯藏期間的Vc 含量變化Fig.5 Changes of Vc content during storage of Flammulin avelutipes

2.7 貯藏期間金針菇的菌落總數(shù)變化

菌落總數(shù)是反應(yīng)果蔬商品價值的重要指標(biāo)之一，圖6 顯示了貯藏期間金針菇菌落總數(shù)的變化，可以明顯的看出在貯藏第3 d 時所有包裝組的菌落總數(shù)均急劇上升，空白組上升較為明顯，達(dá)到6 lg cfu/g，金針菇腐敗變質(zhì)失去可食用價值，其它三組保持在平穩(wěn)狀態(tài)，市場組的菌落總數(shù)始終高于共混材料組，在第9 d 開始，各組菌落總數(shù)開始上升，在第15 d 時上升較為明顯，尤其市場包裝組較為明顯，這可能是由于市場包裝組的透氣性較差，使呼吸作用產(chǎn)生的水分無發(fā)蒸發(fā)，為菌落的生長提供了一個很好的潮濕環(huán)境，從而導(dǎo)致的菌落總數(shù)的升高，縱觀整個貯藏過程中的菌落總數(shù)變化，真空包裝組的菌落總數(shù)始終保持在各組別的最低狀態(tài)，并且變化平穩(wěn)，直到27 d 時才腐敗變質(zhì)，失去商品價值，較其他各組貨架期延長了6 d，所以，共混材料真空組對于延長金針菇的貨架期，有明顯的促進(jìn)作用。

圖6 貯藏期間金針菇菌落總數(shù)的變化Fig.6 changes in the total number of Flammulin avelutipes during storage

2.8 貯藏期間金針菇的光學(xué)顯微鏡分析

金針菇的菌柄伸長是其衰老的一個重要的直觀變化，圖7 是金針菇貯藏期間菌柄的微觀變化，圖中明顯的對比出各包裝組的差異，可以看到第0 d 時圖7（a），金針菇菌柄飽滿，紋路清晰，顏色均勻，第3 d時，空白組圖7（b）水分蒸發(fā)，導(dǎo)致菌柄皺縮，顏色變深，感官出現(xiàn)菌絲斷裂失去商品價值。在貯藏27 d時，市場包裝組圖7（c），密封包裝組和真空包裝組在顏色上呈現(xiàn)明顯差異，真空包裝組圖7（e）與第0 d時顏色呈現(xiàn)的最為接近，而市場包裝組圖7（c）和密封包裝組圖7（d）均出現(xiàn)了柄管粗細(xì)不一紋路不均勻的現(xiàn)象，這是由于金針菇的后生長引起的菌柄伸長所導(dǎo)致的。而真空包裝組未能夠給菌柄提供生長空間，所以有效的抑制了金針菇的后生長，從而延長了貨架期。

圖7 貯藏期間金針菇的光學(xué)顯微鏡圖Fig.7 Optical microscope diagram of Flammulina velutipes during storage

2.9 貯藏期內(nèi)真空包裝對金針菇后熟作用的影響分析

圖8（a）是第0 d 時市場包裝、真空包裝（20 cm×13 cm）、密封包裝（25 cm×13 cm）、密封包裝（30 cm×13 cm）等四種包裝袋的金針菇外觀圖，圖8（b）是貯藏25 d 后的四種包裝袋的金針菇變化圖。在25 d時市場包裝由于薄膜透氣性能和阻隔水蒸氣的性能差出現(xiàn)漲包和腐爛現(xiàn)象，失去商業(yè)價值，包裝袋內(nèi)的自由空間體積增大，金針菇菌柄伸長散開。密封包裝（25 cm×13 cm）袋的金針菇菌柄伸長到頂住包裝袋封口的現(xiàn)象，密封時的自由空間在貯藏過程中提供了金針菇后生長時菌柄伸長所需的自由空間而導(dǎo)致嚴(yán)重的菌柄伸長。密封包裝（30 cm×13 cm）袋的金針菇菌絲松弛變粗，菌柄長短不一，無明顯的菌柄伸長，它和市場包裝袋相同，由于菌柄太松散反而隨著金針菇貯藏期的氣體交換薄膜粘在一起，因此袋內(nèi)提供的自由空間并不大，無法提供菌絲伸長所需的空間。真空包裝袋的金針菇菌柄無伸長情況和腐爛情況，袋內(nèi)未出現(xiàn)結(jié)露，這正符合袋內(nèi)自由空間調(diào)控了菌柄伸長從而達(dá)到了延緩金針菇衰老成熟，延長保質(zhì)期。

圖8 金針菇不同長度的包裝袋保鮮變化圖Fig.8 Change of packaging bags with different lengths of Flammulina velutipes

3 結(jié)論

通過對比無包裝組、市場包裝組、密封包裝組、真空包裝組的保鮮試驗結(jié)果顯示：無包裝組在第3 d時萎蔫腐爛失去食用價值，市場包裝組在第18 d時可溶性固形物含量下降并出現(xiàn)了漲包結(jié)露等現(xiàn)象，菌落總數(shù)增加，萎蔫腐敗失去食用價值。PPT2 密封包裝組由于袋內(nèi)初始?xì)埩舻目諝猓偈购粑ⅲ扇苄怨绦挝锍霈F(xiàn)驟然上升的假象，這可能是由于纖維素或多糖分解所致，由于生命活動強(qiáng)烈，使得金針菇后生長嚴(yán)重，菌柄伸長明顯。PPT2 真空組失重率、可溶性固形物、Vc 含量、菌落總數(shù)等變化比較穩(wěn)定，未出現(xiàn)結(jié)露漲包等現(xiàn)象，直到27 d 時才萎蔫腐爛失去商品價值，較其他三組相比，保鮮效果較為優(yōu)異，能夠有效的延長貨架期。