牛至精油保鲜纸的制备及在杏保鲜中的应用

林晓雨，王玉峰，王建清，王猛，许亚宁

（天津科技大学包装与印刷工程学院，天津300222）



牛至精油保鲜纸的制备及在杏保鲜中的应用

林晓雨，王玉峰，王建清，王猛，许亚宁

（天津科技大学包装与印刷工程学院，天津300222）

以PVA涂层为阻隔层，以牛至精油为保鲜剂制备牛至精油保鲜纸。并采用GC-MS对保鲜纸中抑菌成分的释放规律进行研究，最后以杏为供试水果，考察了保鲜纸中牛至精油用量对杏感官评价、失重率、呼吸强度及可溶性固形物等指标的影响。结果表明：牛至精油保鲜纸能够有效延缓精油成分的释放，达到长期贮存果蔬的目的。保鲜实验表明牛至精油保鲜纸中牛至精油的最佳用量为60μL/L。

牛至精油；保鲜纸；杏保鲜

我国果蔬产品产量丰富，2014年我国水果、蔬菜总产量分别达到2.6亿t和7亿t，成为世界第一果蔬生产大国。然而新鲜的果蔬采摘后不及时进行保鲜处理就会出现失水萎蔫、品质恶化和腐烂等现象。我国果蔬流通腐损率为25% ～30%，而发达国家的果蔬损失率为5%左右。为减少采后损失，人们进行了各种保鲜方法及保鲜包装的研究。目前，常用的果蔬保鲜包装有保鲜膜、保鲜纸、功能型瓦楞纸箱等［1-4］，其中功能型保鲜纸不仅制作方法简单、成本相对低廉，而且有利于长途运输。牛至精油具有一定的抑菌效果，主要从牛至植物中提取出来，而牛至可作为草药以及烹饪调料使用，因此，使用牛至精油作为杏的保鲜剂是十分安全的，国内也有很多将牛至精油应用到保鲜领域的研究［5-7］。

1　实验

1.1材料与设备

1.1.1试验材料

杏，购自于天津市东淀天天乐生态农庄，使用瓦楞纸箱包装，并用自制蓄冷冰袋进行预冷处理，去除田间热和呼吸热，并在采后2h之内运回实验室；

牛至精油，长沙格绿生物科技有限公司；PE袋（厚度50μm，300mm×200mm，包装袋容积：2L），实验室自制。

1.1.2仪器

HY34电子天平，奥豪斯仪器有限公司产；

AR2130千分之一电子天平，梅特勒-托利多仪器有限公司生产；

透气实验仪GDP-C，德国BRUGGER公司生产；

气相色谱仪GC-2010，日本岛津仪器公司产；

气相色谱质谱联用仪Varian4000MS，美国瓦里安公司产；

O2/CO2检测仪Checkmate9900，丹麦拔萃公司产；

WS114手持式折射仪，上海测维光电技术有限公司产。

1.2实验方法

1.2.1精油保鲜纸的制备

将配置好的PVA溶液用60目的涂布辊涂覆到保鲜纸的面纸上，悬挂晾干，如需多次涂覆则在晾干后再进行后续的涂覆；将完成最后一次PVA涂覆后的面纸放置在水平桌面上，使用60目的涂布辊将精油涂覆到保鲜纸的芯纸上；并将处理后的面纸和芯纸贴合压平后自然干燥。

1.2.2保鲜纸的处理

根据试验所测得的精油保鲜纸单位面积载油量与牛至精油的密度，包装袋容积为2L，设计精油保鲜纸保鲜实验的浓度梯度与保鲜纸用量的对应关系如表1所示。

表1　精油保鲜纸用量Table 1　The amount of essential oil paper

在使用过程中，根据所需浓度将精油保鲜纸裁剪成对应的面积，分类放置并在背面沿对角线方向贴双面胶备用。

1.2.3精油保鲜纸保鲜成分释放实验

将经过筛选的杏放入实验室自制的PE包装袋中，在包装袋外侧正面中间位置进行硅窗处理以方便取气。含精油保鲜纸、直接放置精油的杏包装袋以及未放置任何精油的保鲜纸CK组，分别在对应的包装袋外侧做标记，往包装袋内充入足量空气并封口。在常温条件下进行贮藏，每天固定时间抽取包装袋的气体使用GC-MS进行成分测定，GC-MS设置条件如下：

气相条件：色谱柱型号为VF-5ms（30m×0.25mm× 0.25μm），进样口温度为250℃，载气为氦气。初始温度为50℃，然后以4℃/min升至290℃，保持30min。

质谱条件：离子源为EI，质量分析器为离子阱，离子阱温度为230℃，传输线温度280℃；扫描方式：全扫描；扫描范围：50～1000m/z。检索谱库：NIST05。

1.2.4精油保鲜纸的水果保鲜实验及效果评价

1.2.4.1保鲜试验

将经过筛选的杏放入经过消毒处理的塑料托盘中，每个托盘放置水果的重量控制在200±15g的范围内，分别向托盘中放入五种不同精油含量的保鲜纸，以不加任何保鲜剂的为空白组。然后将托盘放入实验室自制的PE包装袋内（PE膜厚：50μm；包装袋内尺寸：300mm×200mm；包装袋容积：2L），封口，在室温下避光放置。

1.2.4.2保鲜效果评价

1）感官评价

选择10人作为评判人员，对水果的色泽、外观、气味三方面进行整体评判。评判结果用打分形式表现，采取5分制，最后根据评判分数判定测试结果。评分见表2。

表2　水果的感官评价Table 2　Sensory evaluation of the fruit

2）失重率

两组患者治疗前的各项指标无显著差异(P<0.05),而在治疗后组间差异存在统计学意义(P<0.05),详情见表2。

以最初果实重量（W）与每次测定果实重量（Wi）之差占最初果实重量的百分比表示。

式（1）中：W—失重百分比，%；

W—样品的原始质量，g；

Wi—每次测定时样品的质量，g。

3）呼吸强度

采用Checkmate 9900 O2/CO2检测仪测定包装袋内CO2气体浓度，单位mg·FW/kg·h。

4）可溶性固形物

用手持折光仪测定。

2　结果与分析

2.1保鲜纸的组成及其基材的性质

牛至精油保鲜纸的结构如图1所示。其中，中间芯纸层为吸水纸，因其吸附性良好可以增大保鲜纸的载油量；黏合剂层同时充当阻隔层为双层PVA涂层；外层面纸为复印纸，因其不需要很高的机械强度，而复印纸良好的表面性能非常适合印刷。选择涂布的方式将精油转移到芯纸上。

图1　牛至精油保鲜纸结构示意图Fig.1　Schematic diagram of the structure of oregano oil preservation paper

牛至精油保鲜纸的面纸使用的是复印纸，其规格如表3所示。

表3　面纸的性能Table 3　Property of the copy paper

牛至精油保鲜纸的芯纸使用的是吸水纸，其主要性能如表4所示。

表4　吸水纸的性能Table 4　Property of the absorbent paper

牛至精油保鲜纸的黏合层使用的是自制PVA溶液，其成分如表5所示。

表5　PVA黏合层的主要成分Table 5　Main ingredients of PVA adhesive layer

PVA浓度低的溶液所成的膜极薄且易拉断，而浓度大于13%后，PVA不能完全溶解，成膜发脆；丙三醇含量较大时，成膜非常柔软，有少量甘油析出，影响保鲜纸外观，丙三醇含量较小时，成膜发脆，易断裂；吐温-80可改善成膜的水溶性，吐温-80含量过大时，膜表面有大量小颗粒，含量过小时，膜水溶性较差；可溶性玉米淀粉可增加膜的强度，浓度过大时会造成膜表面出现大量小颗粒，影响表面性能。

2.2牛至精油保鲜纸抑菌成分释放分析

通过GC-MS对包装袋内牛至精油主要抑菌成分的检测，可以直观地反映出牛至精油保鲜纸在保鲜实验中的释放规律。实验样品处理如图2所示，牛至精油组和精油保鲜纸组分别将等量的牛至精油和精油保鲜纸分别放置在装有杏的包装袋中，CK组将保鲜纸放置在空包装袋中，分别在常温和低温条件下贮存，每天从硅窗处抽取10μL气体进行测试，记录峰面积。

图2（见下页）为常温条件下牛至精油保鲜纸中抑菌成分的释放曲线。从图中可以看出，牛至精油在常温下分子活动较为活跃，迅速扩散至整个包装袋，袋内精油浓度第1d即达到峰值，之后随着包装袋内致病菌的繁殖加速了对牛至精油的消耗，使得牛至精油的峰面积呈现出缓慢下降的趋势。而保鲜纸组的精油浓度则在第7d才达到峰值，这主要是因为，在贮存前期杏的生理活性较小，包装袋内的湿度不高，因此保鲜纸中的PVA涂层仍然保持着较好的气体阻隔性；随着杏生理活动逐渐增强，呼吸强度和蒸腾作用释放的水分使得袋内湿度急剧攀升，形成高湿环境，PVA涂层溶解不再对精油的释放产生抑制作用，袋内精油浓度达到峰值，但因为在精油释放的过程中伴随着抑制致病菌生长对精油的损耗，因此保鲜纸组在第7d的峰值要小于精油组在第1d的峰值；而保鲜纸组的精油浓度在释放过程中由于PVA涂层的保护上升平缓，避免了浓度急剧升高对杏果实产生的药害作用，维持了杏的生理品质。

图2　常温条件下牛至精油和精油保鲜纸的释放曲线Fig.2　Release curve of oregano essential oil and essential oil paper at normal temperature

2.3牛至精油保鲜纸对杏的保鲜效果

2.3.1牛至精油用量对杏的感官评价的影响

表6　对杏感官评价的影响Table 6　The influence on sensory evaluation of apricot

表6为常温条件下不同精油纸用量对杏果实感官评价的影响，从表中可以看出，杏果实的感官评价值总体呈下降趋势，CK组在第6d之后就失去了贮存价值，而保鲜纸60和75处理组在第9d仍保持在12分以上，具有保鲜价值，说明不同用量的精油保鲜纸均对杏果实具有一定的保鲜作用；但使用剂量不同，效果也会有所差别。在贮存后期（7d后）由于包装袋内精油浓度较低导致15组、30组、45组出现大面积腐烂情况，从而引起感官分数下降明显；60组和75组在第9d仍未出现腐烂现象，但75组在贮存后期其精油气味较大掩盖了杏果实本来的果香，也在一定程度上影响了其感官表达。

2.3.2牛至精油用量对杏失重率的影响

图3为常温条件下不同精油保鲜纸用量对杏果实失重率的影响，失重率受自身呼吸作用和蒸腾作用的影响，从图中可以看出，杏果实失重率整体呈上升趋势，CK组上升最快，随着保鲜纸用量的增加上升有所减缓，说明保鲜纸处理能够抑制杏果实的失重，且抑制效果与保鲜纸用量呈正相关；由于在第7d时15组、30组、45组均出现大面积腐烂现象，果皮完整性遭到破坏，大大加剧了蒸腾作用，表现为失重率急剧上升；60组和75组良好的抑菌表现，使其失重率没有受到影响。

图3　对杏失重率的影响Fig.3　The influence on weightlessness rate of apricot

2.3.3牛至精油用量对杏的对呼吸强度的影响

图4　对杏呼吸强度的影响Fig.4　The influence on respiratory intensity of apricot

图4为常温条件下不同用量精油保鲜纸对杏果实呼吸强度的影响。

由图4可以看出，随着贮藏时间的增加，包装袋内CO2浓度不断上升，呼吸强度逐渐放缓；但贮存后期15组、30组、45组发生大面积腐烂导致包装袋内CO2浓度急剧上升，这也符合其对杏失重率的影响。

2.3.4牛至精油用量对杏可溶性固形物的影响

图5为常温条件下不同精油保鲜纸用量对杏果实可溶性固形物含量的影响，从图中可以看出可溶性固形物总体呈下降的趋势，说明在整个贮藏过程中果实内糖分的生成速率小于分解速率；CK组下降最快，精油处理主要是通过抑制果实呼吸作用来降低对糖分的消耗；随着包装袋内CO2浓度的升高，呼吸作用被进一步抑制，可溶性固形物含量的下降逐渐变慢，在第7d时由于15组、30组、45组呼吸作用的加剧导致对糖分的消耗增加，而抑菌效果良好的60组和75组则不受影响。

图5　对杏可溶性固形物含量的影响Fig.5　The influence on TSS content of apricot

3　结论

从牛至精油和精油保鲜纸的释放曲线我们可以明显看出精油保鲜纸可有效减缓牛至精油释放的功能，从而采用保鲜纸进行对精油的缓释作用，同时对比其他缓释方式，保鲜纸具有成本低、制作简便的优势，利于后期生产厂商的规模性生产。同时综合比较涂布不同浓度的精油保鲜纸，随着精油添加浓度的增大，通过五种指标可以看出保鲜效果逐步上升，且添加牛至精油要明显优于未添加精油。然而当浓度增到一定值，保鲜效果差异逐渐缩小，从各指标可以看出，75组保鲜效果增长的趋势较60组有所降低，在感官评价以及可溶性固形物评价中，75组的保鲜效果要低于60组，且75组浓度较大，精油的气味将影响到杏的香味，因此将精油纸的最佳使用浓度确定为60μL/L。

［1］王建清，赵亚珠，金政伟，等.牛至精油涂膜瓦楞纸箱对草莓保鲜效果的研究［J］.食品科技，2011，02:26-30.

［2］李凤清.植物精油的抑菌评价及其应用 ［D］.南京:南京师范大学，2014.

［3］冯可，胡文忠，姜爱丽，等.壳聚糖涂膜与牛至精油复配对鲜切菠萝的保鲜作用 ［J］.食品安全质量检测学报，2015，07: 2475-2481.

［4］方健.壳聚糖基膜材料的制备、性能与结构表征［D］.北京:北京林业大学，2013.

［5］黄海雄，黄育强.新型果蔬保鲜膜包装对砂糖橘贮藏效果的研究［J］.保鲜与加工，2016，01:21-26.

［6］刘银鑫，肖生苓，姚培培，等.活性炭基保鲜纸的研制及其保鲜效果研究［J］.食品工业科技，2014，21:337-340+350.

［7］文思奇.瓦楞纸箱:果蔬保鲜新选择 ［J］.包装财智，2012，03: 63-64.

Preparation and Application of Oregano Essential Oil Preservative Paper

LIN Xiao-yu，WANG Yu-feng，WANG Jian-qing，WANG Meng，XU Ya-ning
（School of Packaging and Printing Engineering，Tianjin University of Science&Technology，Tianjin 300222，China）

In the paper，the author used a PVA layer as barrier layer，Oregano essential oil as preservative to prepare preservative paper.The release regularity of the essential oil's antimicrobial components was studied by using the GC-MS. The dosage of Oregano essential oil effecting on apricot were tested by sensory quality，weight loss rate，respiratory intensity，Total Soluble Solid（TSS）content.The experimental results showed that the preservative paper could put off the release of essential oil effectively.The Oregano essential oil preservative paper got a better preservative effect when the concentration of Oregano essential oil was 60μL/L.

Oregano essential oil；preservative paper；apricot fresh

S662.2

A

1008-1038（2016）08-0001-05

2015-12-09

国家科技支撑计划（2015BAD16B05），天津食品安全低碳制造协同创新中心资助项目

林晓雨（1990—），女，硕士，研究方向为可降解包装材料的开发与应用

王玉峰（1982—），男，汉族，河北人，博士，副教授，主要研究方向为包装材料与技术