一種自發(fā)氣調(diào)包裝袋對楊梅果實采后品質(zhì)的影響

鄭鵬蕊，李東立，付亞波，廖瑞娟，石佳子

（北京印刷學院印刷與包裝工程學院，北京 102600）

楊梅（Myrica rubra）屬常綠喬木，主要生長在我國南方丘陵或沿海地區(qū)，其果實富含VC、核黃素、楊梅素、沒食子酸等植物化學成分，具有良好的抗癌、降血壓等功效，被廣泛應(yīng)用于預防癌癥、心血管疾病等[1-2]。同時，楊梅果實具有較高的酸甜度，蔗糖占總可溶性糖含量的60%以上，檸檬酸占總有機酸含量的80%以上[3]。

楊梅果實是一種非呼吸躍變型果實，但其被采摘后呼吸強度依舊很高，因此會導致果實快速衰老[4]。同時，高環(huán)境溫度、高含水量和高呼吸強度導致楊梅果實大量失水，加速細胞膜解體以及細胞內(nèi)容物滲漏，造成果實干枯、失去硬度和肉質(zhì)感[5]。此外，楊梅果實容易被果蠅、真菌以及酵母菌感染，從而快速腐爛變質(zhì)[6]。

關(guān)于延長楊梅果實貨架期的研究，國內(nèi)外文獻所提出的方法主要包括：可食用涂料或者植物提取物涂膜處理[7-8]，化學試劑涂膜處理[9-11]，氣調(diào)貯藏[12-13]，減壓處理[14-15]，低溫處理[16-19]，超聲波霧化弱有機酸處理[20]，低溫等離子活化水處理[21]，保鮮劑處理[22]，低壓靜電處理[23]，等。 這些處理方法從抑制呼吸、誘導拮抗性和抵御微生物繁殖等方面發(fā)揮有效作用，但都需要配合低溫貯藏，這增加了楊梅果實的保鮮成本。

根據(jù)楊梅果實的生理特性，使用對某種氣體具有選擇透過性的功能膜設(shè)計而成的自發(fā)氣調(diào)包裝，該包裝能夠在環(huán)境溫度下依靠功能膜調(diào)控包裝內(nèi)部頂空氣體的比例，抑制果實呼吸作用、霉變等生理變化，達到延長貨架期的目的。這種設(shè)計理念已經(jīng)在蓮霧[24]、無花果[25]和草莓[26]等水果上得到驗證。為此，采用一種對水蒸氣具有選擇透過功能的薄膜制作成自發(fā)氣調(diào)包裝袋包裝楊梅果實，探究其在環(huán)境溫度下對該果實品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

楊梅果實：7 月初產(chǎn)自浙江省臺州市仙居縣，已完全成熟。頂部打孔聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料保鮮盒：購自北京市物美超市。

氫氧化鈉、抗壞血酸、草酸，均為分析純，購于北京化工廠；淀粉指示劑（質(zhì)量分數(shù)為1%）、I2標準溶液（濃度為0.000 866 8 mol/L），實驗室自行配制并標定；微晶纖維素，蘇州友邦生物科技有限公司；EVA 水性乳液，北京東方石油有機化工廠。

1.1.2 儀器與設(shè)備

LYWSD03MMC 電子溫濕度計，小米科技有限責任公司；JM-B1003 電子天平，余姚市紀銘稱重校驗設(shè)備有限公司；QSJ-B03E1 小熊切碎機，中國小熊電器股份有限公司；DZKW-0-2 電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；PAC CHECK 650 頂空分析儀，美國膜康公司；PR-101α 手持折射儀，日本愛拓公司；5565A 高低溫電子拉力機，美國INSTRON公司；不銹鋼滾筒流延機，瑞安林杰制輥廠。

1.2 方法

1.2.1 自發(fā)氣調(diào)包裝袋的設(shè)計與制作

將微晶纖維素與EVA 水溶液按質(zhì)量比20∶80 混合60 min，然后使用不銹鋼滾筒流延機流延制膜，滾筒溫度為95 ℃，線速度為0.1 m/min[27]。制成的薄膜的透氧率為100 cm3/（m2·24 h·0.1 MPa），透水率為45 g/（m2·24 h），厚度為20 μm。沿三個邊緣使用熱熔膠將兩片尺寸為26.5 cm×20.3 cm 的水蒸氣選擇性透過膜粘接成一個自發(fā)氣調(diào)包裝袋。

1.2.2 果實處理和分組

將采摘后楊梅果實用PET/PE 復合裝袋密封包裝，并放入帶有冰塊的泡沫箱內(nèi)，經(jīng)快遞運輸，2 d 后到達實驗室。取出配合冰袋密封貯藏的楊梅果實并靜置2 h，避免低溫時清洗導致果實損壞[28]。使用去離子水清洗楊梅果實兩遍，用無紡布輕輕吸附果實表面水分后繼續(xù)在室溫下晾干1 h。去除有機械損傷及病害的果實，并挑選外觀和規(guī)格相同的楊梅果實樣品。每份樣品質(zhì)量為（80±5）g，每個試驗組每天取出3 個重復樣本進行測試，試驗共進行6 d。

將頂部打孔塑料保鮮盒剪開，保留沒有孔洞的下半部分作為托盤。①將楊梅果實放在托盤中，裸放在空氣中作為對照組，記為CK 組；②將果實放置在頂部打孔塑料保鮮盒內(nèi)作為試驗組1，記為DK 組；③將果實連同托盤整體放入自發(fā)氣調(diào)包裝袋中，并用扎帶將袋口密封作為試驗組2，記為TW 組。環(huán)境溫度為（26±1）℃每個包裝中都放置一個電子溫濕度計，CK組的電子溫濕度計置于托盤外部。

1.2.3 測定項目與方法

1.2.3.1 頂空氣體體積分數(shù)和相對濕度

使用頂空分析儀分析頂空氣體中氧氣和二氧化碳的體積分數(shù)；使用電子溫濕度計監(jiān)測頂空相對濕度，并觀察包裝內(nèi)部是否有水蒸氣凝結(jié)。

1.2.3.2 壞果率

楊梅果實出現(xiàn)腐爛、白色菌絲、果蠅幼蟲、嚴重開裂時視為壞果。各試驗組每天隨機取出3 份樣本，統(tǒng)計樣本中壞果的個數(shù)，壞果率計算公式為：

1.2.3.3 失重率

使用電子天平稱量果實的質(zhì)量，失重率公式如下：

式中：mi為第i 天的果實質(zhì)量，g；m0為果實初始質(zhì)量，g。

1.2.3.4 硬度

使用電子拉力機測量楊梅果實的硬度。選用“壓縮、穿刺”模式，壓縮速度為10 mm/min。當模具位移為10 mm（相當于單側(cè)下壓5 mm）時，記錄顯示器上顯示的最大載荷，單位為N。

1.2.3.5 VC 含量

采用碘滴定法[28]測定。

1.2.3.6 可滴定酸含量

采用堿滴定法[29]測定。

1.2.3.7 總可溶性固形物含量

使用手持折光儀測定。

1.2.3.8 感官評價

由5 名未經(jīng)過訓練和5 名經(jīng)過專業(yè)訓練的人員組成感官評價小組。使用9 分法進行感官可接受性評價[30]，評價內(nèi)容包括貨架0、3、6 d 時楊梅果實的外觀、風味和質(zhì)地。具體感官評價標準見表1，評分中1 分表示極不滿意，9 分表示非常滿意，5 分為最低可接受程度。

表1 楊梅果實感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standards of bayberry fruits

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

使用OriginPro 2017 對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析并繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 頂空氣體的體積分數(shù)

2.1.1 頂空氧氣體積分數(shù)

楊梅果實是非呼吸躍變型水果，因此包裝內(nèi)的氧氣體積分數(shù)的變化趨勢應(yīng)該是單一的。但由圖1 可知：貨架1~3 d，TW 組中楊梅果實的耗氧量先急劇增加，后耗氧量放緩，而包裝的透氧量不變，導致頂空氧氣體積分數(shù)出現(xiàn)先下降后上升的情況。表明楊梅果實在（26±1）℃貨架期間中出現(xiàn)了類似呼吸躍變的特征[4]。貨架3 d 后，TW 組氧氣體積分數(shù)的持續(xù)下降可能與楊梅果實上霉菌的生長有關(guān)[31]。與其他兩組對比，TW組頂空氧氣體積分數(shù)顯著降低（P＜0.05）。CK 組和DK 組中楊梅果實分別在貨架第3 天和第5 天腐爛嚴重，此后失去分析意義。

圖1 氧氣體積分數(shù)隨貨架時間的變化Fig.1 Variations of oxygen volume fractions with storage time

2.1.2 頂空二氧化碳體積分數(shù)

由圖2 可以看出：TW 組中頂空二氧化碳體積分數(shù)變化分為3 個階段，即：貨架1~3 d 快速增長，4~5 d穩(wěn)定在8%左右，5 d 后再次增長。結(jié)合頂空氧氣體積分數(shù)變化分析，第1 天頂空二氧化碳體積分數(shù)快速增長是由于薄膜的二氧化碳阻隔性強，導致楊梅果實呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳迅速富集。2~3 d 時快速增長則是由于呼吸強度增加，導致二氧化碳繼續(xù)富集。4~5 d 的穩(wěn)定狀態(tài)表明TW 組頂空二氧化碳體積分數(shù)達到平衡狀態(tài)；而5~6 d 二氧化碳體積分數(shù)再次增加明顯，可能是霉菌生長所致。與其他兩組相比，TW 組可以維持較高的頂空二氧化碳體積分數(shù)（P＜0.05）。因此，在楊梅果實的呼吸作用和薄膜的選擇透過性共同作用的條件下，TW 組包裝中形成了低氧氣、高二氧化碳的貯藏條件，有效抑制了楊梅的呼吸作用，延緩衰老和變質(zhì)。

圖2 二氧化碳體積分數(shù)隨貨架時間的變化Fig.2 Variations of carbon dioxide volume fractions with storage time

2.1.3 頂空相對濕度

由圖3 可知：DK 組中頂空相對濕度在貨架1 d時就達到了99%，此后快速上升到100%。同時在保鮮盒的內(nèi)壁出現(xiàn)水蒸氣凝結(jié)，并且隨著貨架時間的延長而加劇。TW 組中頂空相對濕度在貨架1 d 時也上升到99%，但隨著外部環(huán)境濕度的降低而降低，3 d后穩(wěn)定在95%±1%，并且沒有水蒸汽凝結(jié)。導致頂空相對濕度發(fā)生變化的主要原因是楊梅果實的呼吸作用和蒸騰作用會產(chǎn)生水蒸氣。由于環(huán)境溫度高，楊梅的呼吸作用和蒸騰作用都比較強烈，導致包裝體系內(nèi)部產(chǎn)生大量的水蒸氣。此外，DK 組保鮮盒內(nèi)壁有水蒸氣凝結(jié)說明過量的水蒸氣無法通過氣孔及時排出。相比之下，TW 包裝可以有效地將水蒸氣排出（P＜0.05），這得益于本研究中所用薄膜具有良好的透水性。

圖3 相對濕度隨貨架時間的變化Fig.3 Variations of relative humidity with storage time

2.2 壞果率

由圖4 可知：CK 組中楊梅果實的壞果率在貨架3 d 時就達到了100%，表明在該環(huán)境條件下楊梅果實衰老迅速。DK 組出現(xiàn)壞果的時間較CK 組延遲1 d，主要原因是DK 組中相對濕度高，沒有觀察到楊梅果實開裂，貨架3 d 壞果率迅速升高，并在5 d 時達到100%，此階段楊梅果實呼吸強度高導致衰老加速，并且果實表面霉菌大量生長導致果實的腐爛程度迅速增大。TW 組在貨架前3 天沒有出現(xiàn)壞果，貨架6 d 時壞果率為41.7%，這得益于TW 組中的水蒸氣選擇透過性膜能夠適當降低包裝內(nèi)部的相對濕度，延緩由于楊梅果實成熟度高易受高濕度影響導致腐爛變質(zhì)的速度[23]。結(jié)合TW 組包裝中的頂空氣體體積分數(shù)變化，認為適量的二氧化碳氣體具有抑菌性[32]和抑制酶活性[33]的作用。與其他組相比，較低的氧氣體積分數(shù)和較高的二氧化碳體積分數(shù)既降低了楊梅果實的呼吸強度，又抑制了霉菌的生長，有效降低了壞果率（P＜0.05）。

圖4 楊梅果實壞果率隨貨架時間的變化Fig.4 Variations of bayberry fruits’bad fruit rates with storage time

2.3 失重率

由圖5 可以看出：貨架1~3 d 內(nèi)CK 組的失重率最高，TW 組其次，DK 組最低。對于高含水量的果蔬來說，當質(zhì)量損失很大時，蒸騰作用引起的失水是導致失重的主要原因，由于呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳導致的底物碳損失量一般占質(zhì)量損失的3%~5%[5]。因此，在（26±1）℃下，楊梅果實的失重主要是高蒸騰作用所致。貨架4 d 后，TW 組失重率低于DK 組，這是由于貨架后期，DK 組中可以觀察到霉菌和果蠅幼蟲大量繁殖，導致底物被大量消耗。

圖5 楊梅果實失重率隨貨架時間的變化Fig.5 Variations of bayberry fruits’weight loss rates with storage time

2.4 硬度

由圖6 可以看出：貨架1~2 d，TW 組中楊梅果實的硬度低于DK 組，但此后DK 組中楊梅果實的硬度快速下降，并在貨架5 d 時較初值下降了75%。而TW組中楊梅果實的硬度在貨架6 d 時下降了42.4%。CK組楊梅果實在貨架3 d 就下降了44.8%。貨架前2天，硬度的下降主要是果實失水所致[4]。此后硬度的下降包含3 個主要影響因素：持續(xù)失水；果膠酶分解細胞壁中的果膠導致果實硬度下降[34]；霉菌、果蠅幼蟲的生長繁殖加劇楊梅果實細胞的裂解。試驗結(jié)果證明，TW 組中低氧、高二氧化碳和較低的相對濕度的環(huán)境能夠降低果膠酶活性，抑制霉菌生長，從而抑制果實硬度的下降。

圖6 楊梅果實硬度隨貨架時間的變化Fig.6 Variations of bayberry fruits’firmness with storage time

2.5 營養(yǎng)物質(zhì)

2.5.1 VC 含量

由圖7 可知：在（26±1）℃溫度下，楊梅果實中VC的分解非常迅速。TW 組在維持VC 含量方面效果最顯著（P＜0.05）。VC 的分解與抗壞血酸氧化酶的活性有關(guān)，說明TW 組所維持的環(huán)境能夠降低這種酶的活性，抑制VC 的分解。

圖7 楊梅果實VC 含量隨貨架時間的變化Fig.7 Variations of bayberry fruits’vitamin C contents with storage time

2.5.2 可滴定酸含量

果實中有機酸的含量一般會隨著時間的延長而被分解轉(zhuǎn)化為糖分，因此隨著果實成熟度的增加，可滴定酸含量會下降[35]。但圖8 顯示所有組中可滴定酸含量都在上升，這是由于運輸過程中的密封環(huán)境導致楊梅果實產(chǎn)生無氧呼吸，引起果肉酸化，貨架過程中隨著失水程度不斷增加，導致產(chǎn)生的酸性物質(zhì)富集。同時，在貨架過程中，由于楊梅果實的成熟度高，霉菌的繁殖會加劇酸化，所以在使用氫氧化鈉標準溶液滴定時，消耗的氫氧化鈉溶液的量也相應(yīng)增加。

圖8 楊梅果實可滴定酸含量隨貨架時間的變化Fig.8 Variations of bayberry fruits’titratable acid content with storage time

2.5.3 可溶性固形物含量

由圖9 可知：在貨架1~2 d，所有試驗組中可溶性固形物含量呈先上升后下降的趨勢。CK 組中的可溶性固形物含量最高，主要原因是CK 組中楊梅果實的大量失水導致可溶性固形物的富集[25]。DK 組的可溶性固形物含量最低，且上升和下降的幅度較大。TW組的可溶性固形物含量顯著高于DK 組（P＜0.05）。楊梅果實可溶性固形物含量的上升主要是有機酸、果膠等物質(zhì)轉(zhuǎn)化為糖分的量高于呼吸消耗的量，而下降則是由是呼吸代謝持續(xù)消耗可溶性固形物所致[36]。

圖9 楊梅果實可溶性固形物含量隨貨架時間的變化Fig.9 Variations of bayberry fruits’total soluble solid contents with storage time

2.6 感官評價

由表2 可以看出：CK 組在貨架3 d 就完全失去了商品價值，評價人員發(fā)現(xiàn)楊梅果實表面出現(xiàn)大量白色霉菌、開裂嚴重，質(zhì)地非常軟，并且嚴重發(fā)酸發(fā)臭。DK 組在貨架5 d 時完全失去商業(yè)外觀，評價人員發(fā)現(xiàn)楊梅果實腐爛嚴重，果實表面出現(xiàn)大量果蠅幼蟲，并有大量汁液流到包裝盒上，果實質(zhì)地很軟，嚴重發(fā)酸發(fā)臭。TW 組雖然在貨架5 d 時得分低于5 分，但遠高于DK 組，評價人員發(fā)現(xiàn)部分楊梅果實出現(xiàn)白色霉菌，果實開裂，質(zhì)地較軟，并且氣味發(fā)酸。

表2 楊梅果實感官評價結(jié)果Table 2 Bayberry fruits’sensory evaluation results單位：分

3 結(jié)論

上述試驗結(jié)果表明：在環(huán)境溫度為（26±1）℃條件下，TW 組所維持的氧氣體積分數(shù)13%±3%、二氧化碳體積分數(shù)8%±1%、相對濕度95%±1%的環(huán)境可以有效降低楊梅果實呼吸強度，抑制霉菌生長和果蠅幼蟲的寄生，同時這種自發(fā)氣調(diào)包裝袋可以有效地保留楊梅果實的VC 和可溶性固形物含量，降低壞果率，減緩硬度下降。該研究為環(huán)境溫度下貯藏楊梅果實提供了一種參考途徑。

本研究中關(guān)于霉菌和果蠅對楊梅果實的感染程度是通過感官評價得出的，未來需要進一步通過相關(guān)試驗，研究該自發(fā)氣調(diào)包裝袋對楊梅果實易感染的不同種類的霉菌或果蠅的具體影響效果。