不同气调包装对菠菜冷藏保鲜效果的影响

张乙博,刘建新,周 婧,许 丽,彭兴帅,刘慧君,陈湘宁,*,徐 娜

(1.北京农学院食品科学与工程学院,北京 102206;2.农产品有害微生物及农残检测与控制北京市重点实验室,北京 102206;3.北京市裕农优质农产品种植公司,北京 101400;4. 北京市农业技术推广站,北京 100101)

菠菜(SpinaciaOleracerL)为藜科菠菜,栽培历史悠久,地域分布广泛,是中国春、秋、冬3季主要绿叶蔬菜之一[1-2]。菠菜茎叶柔软滑嫩、味美色鲜,含有较多的蛋白质、多种维生素、膳食纤维和铁、钙、镁等多种矿物质[3]。由于菠菜采后具有强烈的呼吸作用和蒸腾作用[4],易腐烂,保鲜难度较大,货架期非常有限,因此其保鲜工艺也受到众多学者的研究。

目前,对于采后菠菜保鲜工艺的研究较多,有:普通冻藏法、无通风道的菠菜冻藏法、地上冻藏法、合畦冻藏法、袋装自发气调冷藏法等。气调包装(MAP)技术是一种绿色、环保、先进的果蔬采后保鲜技术[5],原理是将不同比例的 O2,CO2和N2充入食品包装容器内,通过有效地降低植物组织呼吸强度、延缓养分分解,保持原有的形态、色泽、风味和质地[6]。

例如:王剑功等[7]对不同冰箱内温湿度变化及冰箱中贮藏蔬菜保鲜效果的差异进行探讨,结果表明高湿度冰箱平均湿度为93.0%时,对减少菠菜的蒸腾失水保持蔬菜VC含量、降低失水率作用明显,贮藏期结束时,菠菜的维生素C含量为48.95 mg/100 g,是普通冰箱的1.61倍,普通冰箱内菠菜的失重率是高湿冰箱的1.5倍,但存在耗能大和储存效率低的问题;朱军伟[8]探讨了不同气体成分的气调包装对4 ℃冷藏过程中的感官品质、失重率、叶绿素含量、VC含量、电导率以及亚硝酸盐含量等理化指标的影响。研究结果表明,10% O2+10% CO2或5% CO2的气调包装下,能延长菠菜的货架寿命7～10 d,可达到30 d;李岩[9]深入探讨了密闭气体环境以及温度、CO2和O2浓度对菠菜硝酸盐、亚硝酸盐及其品质的影响,实验表明低温密闭气体环境有效降低了硝酸盐和亚硝酸盐的累积,提升了菠菜的安全贮运品质。

而对于采后菠菜气调包装保鲜气体比例的优化研究报道较少,本实验通过设定5组不同的气调比例,对菠菜进行气调包装,测定各项理化指标,筛选适宜气体比例,为菠菜气调保鲜工艺的研究提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

菠菜 农大菠杂1号,傍晚采收于河北省固安县蔬菜种植基地,连夜经商贩运输至北京市昌平区北农市场,第二天早上低温条件(铺有冰块的泡沫箱内)下迅速运回实验室,采收时进行初步感官筛选,挑选出鲜嫩、清洁、叶片均匀、无机械伤、成熟适中的菠菜;包装材料280 mm×290 mm的聚丙烯/聚乙烯(BOPP/PE)包装袋;无水乙醇、丙酮、正己烷、草酸、抗坏血酸、T-2,6-二氯靛酚 均为分析纯(AR),北京市红星化工厂。

TU-1810型紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限公司;SC-390型立式冷藏柜 青岛海尔特种电冰柜有限公司;L530型台式低速离心机 湖南赫西仪器装备有限公司;AL204型电子天平 梅特勒-托利多仪器有限公司;DDS-307A型电导率测定仪 雷磁仪器有限公司;KQ-500DE型超声波清洗机 昆山市超声仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 菠菜处理方法 将挑选出成熟度一致、大小均匀、无机械损伤,重量(200±3) g的新鲜菠菜放入BOPP/PE包装袋内,按充入的气体比例分成MA1、MA2、MA3、MA4、MA5五个组别,详见表1,密封后置于4 ℃的冷库中冷藏。每隔4 d取样测定失重率、VC含量、叶绿素含量、相对电导率等理化指标,重复3次,取平均值。

表1 气体比例分组(%)Table 1 Gas proportional grouping(%)

1.2.2 感官评价 参考文献[10],由8个经过培训的评判人组成,评价5组菠菜的感官特性。在独立贮藏室中,自然光条件下对感官特征包括味道、气味、脆性进行评判。每个人拥有单独的评价台,避免感官评价的相互影响。对视觉特征包括:颜色、失水率、一般新鲜度、一般外观进行评分,评价标准见表2。

表2 感官评价标准表Table 2 Criteria for sensory evaluation

1.2.3 失重率的测定 采用称量法,在第0 d时对菠菜进行称重,记录为初始数据,然后每隔一天对每种样品进行称重,每次称重做3组平行,按式(1)计算:

式(1)

式中:w-失重率,%;W0-第0 d鲜重,g;Wn-第n d鲜重,g。

1.2.4 VC含量的测定:采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[11],称量5 g菠菜样品,冰浴研磨后,加2%草酸,定容至25 mL,取10 mL样液,以0.1%的2,6-二氯酚靛酚滴定至淡红色,并保持15 s即为终点。由所用染料的体积计算出T值(平均值),即1 mL染料相当于多少mg的VC。按式(2)计算:

式(2)

式中:m-100 g样品中含VC的质量,mg/100 g;VA-滴定样品所耗用染料的平均体积,mL;VB-滴定空白对照所耗用染料的平均体积,mL;C-样品提取液的总体积,mL;D-滴定时所取样品提取液的体积,mL;T-1 mL染料氧化抗坏血酸的质量(由操作二计算出),mg;M-待测样品的重量,g。

1.2.5 叶绿素含量的测定 参考文献[12],称取剪碎的新鲜样品 0.2 g,在研钵中加少量石英砂和碳酸钙粉及2～3 mL 95%乙醇,研成均浆,再加乙醇10 mL,继续研磨至组织变白。静置3～5 min。过滤,乙醇定容至25 mL,摇匀。叶绿体色素提取液倒入光径1 cm的比色杯内,以95%乙醇为空白,在波长662、644 nm下测定吸光度。

按式(3)计算:

H(mg/kg)=6.91A662+15.6A644

式(3)

式中:H-叶绿素含量,mg/kg;A662-叶绿素溶液在波长为662 nm处的吸光值;A644-叶绿素溶液在波长为644 nm处的吸光值。

1.2.6 电导率的测定 参考文献[13],分别称取5个叶圆片(鲜重约150～200 mg,无主脉),清洗后放入20 mL的去离子水中,把水的电导率记为P0。轻轻振动3 h后,再测量其电导率,记为P1。然后放入沸水浴加热5 min,在冷却之后测得最大电导率为P2。

式(4)

式中:C-相对电导率,%;P0-初始去离子水电导率,S;P1-轻轻振荡3 h后的电导率,S;P2-振荡3 h后在沸水浴中加热5 min冷却后的电导率,S。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2007软件以及SAS 9.0数据处理系统进行数据差异性分析。

2 结果与分析

2.1 MAP处理对采后菠菜感官评价的影响

感官评价是采后蔬菜商品性的重要指标之一,MAP处理对其感官评价的影响如图 1所示,5组气体比例对菠菜感官品质的影响不同。采后果蔬的呼吸作用与果蔬的成熟度、品质的变化以及贮藏寿命有密切关系,是影响果蔬贮运效果的重要因素[14]。

图1 MAP处理对采后菠菜感官评价的影响Fig.1 The effects of MAP processing on the sensory evaluation of spinach after extraction

前6 d,5个实验组下降趋势相近,是因为贮藏初期,菠菜采后的呼吸作用较强,包装环境的气体成分对其影响较小[15];6～14 d时,菠菜感官下降速率减缓,其中MA4处理对菠菜保鲜效果最好。14 d开始,感官指标下降趋势变大,原因是高等植物中还原型抗坏血酸(AsA)的生物合成和代谢途径揭示了由AsA合成的L-半乳糖途径和再生的抗坏血酸——谷肌甘肤循环,此相关的酶活性变化与AsA含量密切相关,当AsA再生能力随叶片的衰老而下降,菠菜细胞组织活性功能随着下降[16],受包装气体环境影响作用变小。同时,菠菜采后各种酶的活性也发生变化,随着时间的延长,抗氧化酶系中的几种酶活性先增加后下降[17]。

第18 d,感官评价最好的实验组为MA4,得分为5.5,MA5接近商品界限值5,其余3组均失去商品价值。根据MAP处理对采后菠菜的感官评价影响,得分由高到低依次为:MA4>MA5>MA3>MA1>MA2。

2.2 MAP处理对采后菠菜失重率的影响

由图 2可知,蔬菜的蒸发强度与其比表面积有着密切的关系[18],菠菜的失重率因其叶片面积较大而蒸腾作用明显,呈先快后慢的上升趋势。因为包装袋(聚丙烯/聚乙烯(BOPP/PE))为高阻隔性材料,所以失重率在较低的范围内改变,贮藏前10 d,失重率上升较快,因为随着贮藏时间的延长,菠菜中自由水的含量在逐渐降低[19],其中MA2组失重率增加幅度最大,达到0.47%,MA4组失重率增加幅度最小,达到0.24%。贮藏期内,MA2组失重率增加幅度最大,达到0.52%,MA1组失重率增加幅度最小,为0.29%。MAP处理对采后菠菜失重率影响顺序从低到高为:MA1>MA4>MA3>MA5>MA2。

图2 MAP处理对采后菠菜失重率的影响Fig.2 The effects of MAP processing on the Weightlessness rate of spinach after extraction

2.3 MAP处理对采后菠菜VC含量的影响

VC是蔬菜组织中的一种天然抗氧化剂,可有效清除活性氧[20],MAP处理对采后菠菜VC含量的影响如图3所示,贮藏期内均呈下降趋势。前6 d,MA4和MA1组下降较慢,其余3组下降较快；6～18 d期间下降速度平缓,是由于VC的下降与失水呈正相关,在贮藏前期失水较快[21]。第18 d,MA4组VC含量最高(1.25 mg/100 g),占贮藏初期含量的57.10%;MA2组VC含量最低(0.18 mg/100 g),占贮藏初期含量的7.47%。MAP处理对采后菠菜VC含量影响排序为:MA4>MA1>MA5>MA3>MA2。

图3 MAP处理对采后菠菜维生素C含量的影响Fig.3 The effects of MAP processing on the vitamin C of spinach after extraction

2.4 MAP处理对采后菠菜叶绿素含量的影响

由图4可知,在贮藏期内,叶绿素含量整体呈下降趋势。MA4组叶绿素含量下降速度缓慢,且高于其他实验组;贮藏至第6 d,MA2、MA3和MA5组的叶绿素含量下降较快,其中MA2组下降至413.30 mg/kg,下降量占贮藏初期含量的16.48%,MA4组的叶绿素含量为524.35 mg/kg,下降量占贮藏初期含量的2.64%;贮藏至第18 d,MA3组叶绿素含量最低(259.57 mg/kg),MA4组的叶绿素含量最高(445.70 mg/kg)。MAP处理对采后菠菜叶绿素含量减少量绝对值的大小由小到大排序为:MA4>MA1>MA2>MA5>MA3。

图4 MAP处理对采后菠菜叶绿素含量的影响Fig.4 The effects of MAP processing on the chlorophyll content of spinach after extraction

2.5 MAP处理对采后菠菜相对电导率的影响

蔬菜细胞内膜结构损伤会导致其透性增强,细胞组织液外渗,因此相对电导率和细胞完整性成正相关。由图5可知,相对电导率整体呈由慢到快的上升趋势。贮藏至第6 d,MAP处理对采后菠菜呼吸作用抑制,有效地减缓组织细胞衰老[22],5个实验组的相对电导率上升均较慢,说明菠菜的组织细胞保持较高活性,细胞完整性较好,蔬菜新鲜度良好。贮藏6 d后,菠菜相对电导率上升加快,细胞的腐烂程度加剧;第18 d时,MA4组的相对电导率最小(8.30%),MA3组的相对电导率最大(12.12%)。MAP处理对采后菠菜相对电导率的影响排序为:MA4>MA5>MA2>MA1>MA3。

图5 MAP处理对采后菠菜相对电导率的影响Fig.5 The effects of MAP processing on the relative electrolytic leakage of spinach after extraction

3 结论

通过MAP保鲜技术对采后菠菜进行处理,测定失重率、VC含量、叶绿素含量、相对电导率等生理生化指标以及感官评价,综合分析不同包装气体比例对菠菜理化指标的影响。结果表明:贮藏期内,不同MAP的气体比例均有助于菠菜贮藏,综合菠菜的各项理化指标,不同组别保鲜效果降序排列为:MA4>MA5>MA3>MA1>MA2。

菠菜的不同理化指标在贮藏期内的变化趋势显示,MAP保鲜技术采用不同比例气体对采后菠菜的贮藏效果也不同。高浓度O2,低浓度CO2有利于采后菠菜进行后熟的有氧呼吸,对其采后贮藏效果较好,MA4组(10% O2+2% CO2)较MA5组(10% O2+10% CO2)保鲜效果更佳;低浓度O2,高浓度CO2促进了采后菠菜贮藏初期的无氧呼吸过程,对其感官品质影响较大;贮藏后期细胞组织衰败较快,如:贮藏第18 d,MA1和MA2组的相对电导率分别为11.45%,11.74%,均处于较高水平。由此得出,菠菜MAP保鲜选用的气体成分需提高O2的比例,降低CO2的比例。

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