自發(fā)氣調(diào)儲(chǔ)藏對(duì)薄殼山核桃堅(jiān)果生理及品質(zhì)的影響

王亞萍, 姚小華, 梅阿軍, 常 君, 任國平, 王開良, 任華東

(中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所1,杭州 311400)

(浙江青芝田農(nóng)業(yè)科技有限公司2,青田 323900)

薄殼山核桃[Caryaillinoensis(Wangenh.) K. Koch.],又名美國山核桃,胡桃科山核桃屬植物,是世界珍貴的干果和木本油料樹種[1]。薄殼山核桃殼薄易剝,出仁率高[2],果仁中富含油脂、蛋白質(zhì)、碳水化合物,還含有對(duì)人體有益的氨基酸、維生素和礦物質(zhì)元素等,具有較高的營養(yǎng)和保健價(jià)值[3]。由于薄殼山核桃果仁中油脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,為70%以上,尤其是不飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)90%以上[4],在加工和儲(chǔ)藏過程中極易發(fā)生氧化酸敗,從而引起品質(zhì)的下降。

自發(fā)氣調(diào)包裝(MAP)是將果實(shí)密封在具有特定透氣性能的塑料薄膜制成的袋(帳)中,利用果實(shí)自身的呼吸作用和塑料薄膜的透氣性能,在一定溫度條件下,自行調(diào)節(jié)密封環(huán)境中的O2和CO2體積分?jǐn)?shù),從而降低呼吸作用、延緩代謝,延長儲(chǔ)藏期[5]。國內(nèi)外的果蔬保鮮氣調(diào)包裝技術(shù)已廣泛應(yīng)用于獼猴桃、梨、草莓、蒜薹、西蘭花、洋蔥等鮮切果蔬的保鮮方面[6],國內(nèi)在核桃屬上的MAP研究僅發(fā)現(xiàn)在青皮核桃[7-10]和鮮核桃仁[11]上有相關(guān)報(bào)道,在薄殼山核桃方面鮮見相關(guān)研究報(bào)道。近年來,隨著我國薄殼山核桃產(chǎn)量的持續(xù)增大和公眾營養(yǎng)保健意識(shí)的增強(qiáng),果實(shí)的儲(chǔ)藏及品質(zhì)控制技術(shù)研究顯得尤為必要,目前國內(nèi)對(duì)于薄殼山核桃的研究主要集中在產(chǎn)地及其分布、生態(tài)要求、生物學(xué)特性、品種類型、繁殖培育、病蟲害防治、栽培技術(shù)、生長發(fā)育、遺傳多樣性、品種鑒定和化學(xué)成分等方面[12,13],對(duì)薄殼山核桃堅(jiān)果采后質(zhì)量控制方面的研究還鮮有報(bào)道。本研究以薄殼山核桃為試材,研究薄殼山核桃堅(jiān)果在不同氣調(diào)包裝儲(chǔ)藏過程中生理代謝及品質(zhì)的變化,以期為薄殼山核桃的科學(xué)儲(chǔ)藏和加工利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

薄殼山核桃堅(jiān)果。

包裝材料：30 μm黃色聚氯乙烯保鮮袋、30 μm白色聚乙烯保鮮袋、50 μm白色聚乙烯保鮮袋。

CYES-Ⅱ型氣體測(cè)定儀,ZYJ-9018家用榨油機(jī),R-3旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀,B-811索氏提取儀,GC-2010 plus氣相色譜儀,UV-2550紫外分光光度計(jì),Agilent 1290高效液相色譜儀,Avanti J-E高速冷凍離心機(jī)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品處理

薄殼山核桃堅(jiān)果分別裝入30 μm黃色聚氯乙烯(PVC)保鮮袋(簡稱30 μm黃袋)、30 μm白色聚乙烯(PE)袋(簡稱30 μm白袋)、50 μm白色聚乙烯(PE)袋(簡稱50 μm白袋),松扎口,分別于室溫和4 ℃冷藏下進(jìn)行自發(fā)氣調(diào)儲(chǔ)藏,以普通編織袋作為對(duì)照處理。每處理用樣品質(zhì)量15 kg,設(shè)3組重復(fù),室溫儲(chǔ)藏每隔15 d取樣1次,4 ℃冷藏每隔30 d取樣1次,分別進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定方法

O2、CO2體積分?jǐn)?shù)檢測(cè)采用氣體測(cè)定儀測(cè)定;呼吸速率測(cè)定采用廣口瓶法;總脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定參照GB/T 14488.1—2008;酸值檢測(cè)參考GB 5009.229—2016;過氧化值檢測(cè)采用GB 5009.227—2016中的方法;碘值測(cè)定采用GB/T 5532—2008中的方法;皂化值參照GB/T 5534—2008中的方法;脂肪酸測(cè)定參考GB 5009.168—2016(第3法);生育酚測(cè)定參考GB 5009.82—2016(第2法)。

1.3 數(shù)據(jù)處理和分析

運(yùn)用Excel 2010和SPSS 19.0軟件進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 MAP儲(chǔ)藏對(duì)薄殼山核桃O2和CO2體積分?jǐn)?shù)的影響

不同溫度下MAP儲(chǔ)藏期間O2和CO2體積分?jǐn)?shù)如圖1所示,室溫和冷藏條件下,在整個(gè)儲(chǔ)藏期間,對(duì)照(普通編織袋)儲(chǔ)藏薄殼山核桃的O2和CO2體積分?jǐn)?shù)均無變化。室溫儲(chǔ)藏15 d時(shí),3種保鮮袋包裝樣品的O2體積分?jǐn)?shù)均下降到最低水平,CO2體積分?jǐn)?shù)上升到最高水平,此后O2體積分?jǐn)?shù)逐漸上升后趨于平穩(wěn),CO2體積分?jǐn)?shù)急劇下降后趨于平穩(wěn)。4 ℃冷藏30 d時(shí),除編織袋包裝外,其他3種包裝袋的O2體積分?jǐn)?shù)下降到最低,CO2體積分?jǐn)?shù)上升到最高,3種保鮮袋包裝薄殼山核桃的O2體積分?jǐn)?shù)先減小然后波動(dòng)性上升,CO2體積分?jǐn)?shù)先增大然后逐漸減小60 d后趨于平穩(wěn),這可能是由于儲(chǔ)藏前期薄殼山核桃呼吸消耗使得保鮮袋內(nèi)部的O2體積分?jǐn)?shù)急劇下降,袋內(nèi)外的O2分壓差達(dá)到最大,此時(shí)保鮮袋透氧速率增加,外界的O2向袋內(nèi)迅速補(bǔ)充,使袋內(nèi)O2體積分?jǐn)?shù)回升達(dá)到平衡[10]。

MAP內(nèi)的氣體濃度變化與溫度和包裝袋薄膜的氣體滲透率有關(guān),而包裝袋薄膜的氣體滲透率改變主要通過調(diào)節(jié)包裝袋薄膜的厚度來實(shí)現(xiàn)[14]。本研究中,普通編織袋不能形成低O2高CO2的氣體組成,而其他3種保鮮袋均可以形成低O2、高CO2的氣體環(huán)境,且以50 μm白色PE袋的氣調(diào)能力最強(qiáng)。

2.2 MAP儲(chǔ)藏對(duì)薄殼山核桃呼吸速率影響

不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)呼吸速率的影響如圖2所示,在整個(gè)儲(chǔ)藏期間,室溫下4種包裝薄殼山核桃堅(jiān)果的呼吸速率在儲(chǔ)藏15 d時(shí)達(dá)最大值,此后均波動(dòng)性下降,75 d后除30 μm黃袋外,其他包裝樣品均呈不同程度的上升。4 ℃冷藏過程中,4種包裝袋的薄殼山核桃呼吸速率均呈波動(dòng)性下降,在儲(chǔ)藏120 d時(shí)出現(xiàn)一個(gè)峰值,此后又快速下降,至150 d時(shí)呼吸速率顯著低于初值。室溫和冷藏儲(chǔ)藏結(jié)束時(shí),3種保鮮袋裝樣品的呼吸速率均顯著低于編織袋包裝,其中以50 μm白袋最低,但與30 μm白袋差異不顯著。可見,30 μm和50 μm白色保鮮袋包裝可以有效控制薄殼山核桃的呼吸速率,4 ℃冷藏條件下氣調(diào)儲(chǔ)藏更能有效抑制薄殼山核桃的呼吸速率。

圖2 不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)呼吸速率的影響

2.3 MAP儲(chǔ)藏對(duì)薄殼山核桃總脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)總脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響如圖3所示,室溫和冷藏條件下,4種包裝的薄殼山核桃總脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長呈波動(dòng)性下降,其中,3種保鮮袋包裝樣品的總脂肪下降幅度明顯低于編織袋包裝,其中50 μm白袋的下降幅度最低。儲(chǔ)藏結(jié)束時(shí),室溫下30 μm黃袋、30 μm白袋、50 μm白袋和編織袋的總脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為67.2%、68.2%、68.6%、68.2%;4 ℃冷藏下30 μm黃袋、30 μm白袋、50 μm白袋和編織袋的總脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為68.1%、68.1%、69.1%、67.7%,4種包裝袋的總脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)并無顯著的差異?？梢?包裝材料和儲(chǔ)藏溫度對(duì)薄殼山核桃的總脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)無顯著影響。

圖3 不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)總脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

2.4 不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)薄殼山核桃酸價(jià)的影響

酸價(jià)表示油脂中游離脂肪酸質(zhì)量濃度的高低,它反映了脂肪水解酸敗的程度。不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)酸價(jià)的影響如圖4所示,在整個(gè)儲(chǔ)藏過程中,室溫下4種包裝薄殼山核桃的酸價(jià)均呈顯著上升趨勢(shì),在儲(chǔ)藏前15 d上升速度較緩慢,此后上升速度開始較快。儲(chǔ)藏前薄殼山核桃的酸價(jià)為0.29 mg/g,儲(chǔ)藏結(jié)束時(shí)30 μm黃袋、30 μm白袋、50 μm白袋和編織袋的酸價(jià)分別為0.87、0.86、0.85、0.91 mg/g,其中編織袋包裝的上升幅度最大,與其他3種包裝呈顯著差異(P<0.05),其次是30 μm黃袋、30 μm白袋,50 μm白袋的上升幅度最小,但3種保鮮袋之間并無顯著差異(P>0.05)。

圖4 不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)酸價(jià)的影響

與常溫相比,4 ℃冷藏條件下4種包裝樣品的酸價(jià)均呈現(xiàn)緩慢上升趨勢(shì)。至儲(chǔ)藏結(jié)束時(shí),30 μm黃袋、30 μm白袋、50 μm白袋和編織袋的酸價(jià)分別為0.51、0.51、0.50、0.57 mg/g,3種保鮮袋包裝樣品的酸價(jià)上升幅度顯著低于編織袋包裝(P<0.05),50 μm 白袋包裝的上升幅度最小。由此可知,與編織袋相比,自發(fā)氣調(diào)包裝所形成的低O2高CO2環(huán)境能夠有效地抑制薄殼山核桃油脂中低分子脂肪酸的水解酸敗,其中50 μm白色PE保鮮袋的抑制效果最好。

2.5 不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)薄殼山核桃過氧化值的影響

過氧化值的高低是評(píng)價(jià)油脂優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)過氧化值的影響如圖5所示,在室溫下,4種包裝薄殼山核桃的過氧化值均隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長而逐漸上升,儲(chǔ)藏前30 d上升速度緩慢,30 d后上升速度加快至60 d時(shí)又趨于緩慢。儲(chǔ)藏結(jié)束時(shí),對(duì)照(編織袋包裝)的過氧化值上升幅度最大,且與其他包裝存在顯著差異(P<0.05),其次是30 μm白袋和30 μm黃袋;50 μm白袋的上升幅度最小(P<0.05)。在4 ℃冷藏期間,4種包裝袋的薄殼山核桃過氧化值均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),其中前期上升較緩慢,后期上升速度較快。儲(chǔ)藏結(jié)束時(shí)50 μm白袋包裝的過氧化值最低;其次是30 μm白袋和30 μm袋;編織袋包裝的最高,為0.87 mmol/kg,且與3種氣調(diào)包裝袋存在顯著差異(P<0.05)。由此可知,自發(fā)氣調(diào)(MAP儲(chǔ)藏)包裝所形成的低O2高CO2環(huán)境可以顯著抑制薄殼山核桃油脂的氧化,尤其以50 μm白色PE保鮮袋的效果最好。

圖5 不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)過氧化值的影響

2.6 不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)薄殼山核桃碘值的影響

碘值是衡量油脂品質(zhì)的重要特征之一,碘值越高,表明不飽和脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高。不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)碘值的影響如圖6所示,2種溫度下,4種包裝的薄殼山核桃碘值均呈下降趨勢(shì),其中編織袋包裝的碘值下降速率最快(P<0.05),其次是30 μm黃袋和30 μm白袋,50 μm白袋的下降速率最慢,至儲(chǔ)藏結(jié)束時(shí)50 μm白袋樣品的碘值均表現(xiàn)為最高水平。由此可知,自發(fā)氣調(diào)包裝所形成的低O2高CO2環(huán)境可在一定程度上抑制薄殼山核桃油脂不飽和度的下降,其中以50 μm白袋的抑制效果最好。

圖6 不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)碘值的影響

2.7 不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)薄殼山核桃皂化值的影響

皂化值的大小間接反映了油脂中的脂肪酸組成及甘油含量。不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)皂化值的影響如圖7所示,隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長,室溫和冷藏條件下,4種包裝薄殼山核桃的皂化值均呈現(xiàn)上升趨勢(shì),整個(gè)儲(chǔ)藏期間編織袋裝樣品的皂化值上升幅度均為最大。室溫儲(chǔ)藏至90 d時(shí),編織袋裝的皂化值最大,且與其他3種包裝存在顯著差異(P<0.05),其次是30 μm黃袋、30 μm白袋和50 μm白袋,后兩者之間并無顯著差異(P>0.05)。由此說明,與編織袋相比,氣調(diào)包裝能有效延緩薄殼山核桃堅(jiān)果皂化值的上升,其中以50 μm白色PE保鮮袋的效果最好。

圖7 不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)皂化值的影響

2.8 不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)薄殼山核桃脂肪酸組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

薄殼山核桃中的脂肪酸包括棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生酸和順-11-二十碳烯酸等7種,其中不飽和脂肪酸有油酸、亞油酸、亞麻酸、棕櫚烯酸和順-11-二十碳烯酸,飽和脂肪酸有棕櫚酸、硬脂酸和花生酸。油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,達(dá)50%,營養(yǎng)界也把油酸稱為安全脂肪酸[15];其次是亞油酸,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%以上,亞油酸具有降低血清膽固醇、抑制動(dòng)脈血栓、預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化等作用[16];還含有少量的棕櫚酸、硬脂酸、亞麻酸和微量的花生酸、順-11-二十碳烯酸。

不飽和脂肪酸是一類極易被人體所吸收消化的脂肪酸,也是人體生長發(fā)育不可或缺的重要營養(yǎng)物質(zhì),可以降低低密度脂蛋白和血清膽固醇的水平,具有抗氧化防衰老等生理功能。在室溫和4 ℃儲(chǔ)藏期間,隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長,4種包裝的薄殼山核桃中的總不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),其中編織袋裝樣品的下降幅度最大,室溫下50 μm白袋的下降幅度最小,4 ℃下30 μm白袋的下降幅度最小;油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)也呈下降趨勢(shì),而亞油酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈上升趨勢(shì),兩者均是編織袋的變化幅度最大;在飽和脂肪酸中,4種包裝樣品的棕櫚酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì),硬脂酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈波動(dòng)性上升趨勢(shì)。可見,在儲(chǔ)藏過程中,薄殼山核桃堅(jiān)果中的不飽和脂肪酸逐漸向飽和脂肪酸轉(zhuǎn)化,氣調(diào)保鮮袋包裝更有利于不飽和脂肪酸的保持。

2.9 不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)薄殼山核桃中γ-生育酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

生育酚是油脂中重要的天然抗氧化物質(zhì),它能夠保持油脂的穩(wěn)定,同時(shí)也是人體內(nèi)重要的營養(yǎng)物質(zhì)[17]。薄殼山核桃中生育酚主要由γ-生育酚構(gòu)成[18]。MAP儲(chǔ)藏對(duì)薄殼山核桃中γ-生育酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響如圖8所示,室溫和冷藏條件下4種不同包裝的γ-生育酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)均隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長而呈現(xiàn)波動(dòng)性下降的趨勢(shì),其中編織袋裝的下降速度最快,50 μm白袋裝的下降趨勢(shì)最緩慢。可見,不論是室溫還是4 ℃冷藏下薄殼山核桃堅(jiān)果γ-生育酚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在儲(chǔ)藏過程中均逐漸下降,其中編織袋的下降幅度是最大的,50 μm的下降幅度是最小的,說明氣調(diào)包裝能有效緩解γ-生育酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的下降,其中以50 μm白袋的效果最好。李大鵬等[19]研究表明真空包裝和硅窗氣調(diào)包裝條件下γ-生育酚穩(wěn)定性好于普通包裝,王克建等[20]研究發(fā)現(xiàn)充氮包裝處理可以使核桃仁中生育酚的質(zhì)量濃度保持較高的水平,本研究結(jié)果與之一致。

圖8 不同溫度下MAP儲(chǔ)藏對(duì)薄殼山核桃中γ-生育酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

3 結(jié)論

與普通編織袋相比,3種保鮮包裝袋均能形成低O2、高CO2環(huán)境,其中以50 μm白袋的氣調(diào)能力最強(qiáng)。氣調(diào)包裝形成的低O2高、CO2環(huán)境有利于保持薄殼山核桃堅(jiān)果的營養(yǎng)與品質(zhì),以50 μm白袋的效果最好。

在整個(gè)儲(chǔ)藏期間,薄殼山核桃中的不飽和脂肪酸呈現(xiàn)下降的趨勢(shì),飽和脂肪酸則呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。MA包裝薄殼山核桃中的總不飽和脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的下降幅度明顯小于普通編織袋。MA包裝更有助于薄殼山核桃中不飽和脂肪酸的保持,以50 μm白袋的效果最好。

薄殼山核桃油脂中的生育酚主要由γ-生育酚構(gòu)成,4種包裝袋的γ-生育酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)在儲(chǔ)藏過程中都下降,氣調(diào)包裝的下降幅度要小于編織袋,50 μm白袋的下降幅度最小。氣調(diào)包裝形成的低O2高CO2環(huán)境能夠延緩γ-生育酚的氧化。