不同厚度聚乙烯袋包装对茭白采后品质和木质化的影响

张翰卿，郜海燕，刘瑞玲，韩延超，房祥军，陈杭君

（浙江省农业科学院食品科学研究所/农业农村部果品产后处理重点实验室/浙江省果蔬保鲜与加工技术研究重点实验室/中国轻工业果蔬保鲜与加工重点实验室，杭州310021）

茭白（Zizania caduciflora L.），又名菰笋、茭笋、茭瓜，属禾本科宿根性水生草本植物[1]，是我国南方种植面积仅次于莲藕的第二大特色水生蔬菜[2]；茭白肉质脆嫩，味道鲜美，营养价值高[3]，还被认为是一种具有抗氧化能力的功能性食品[4]。但是，茭白成熟期相对集中，新鲜茭白采后易失水萎蔫、腐烂变质而失去商品价值[5-6]。目前，常用的茭白保鲜技术主要有低温贮藏[7]、减压贮藏[8]、涂膜保鲜[9]和气调保鲜[10]等。

茭白采后木质化严重影响其贮藏品质，是茭白采后品质劣变较为突出的问题，造成巨大的经济损失。木质化代谢是一个非常复杂的过程，受到茭白生理状态、贮藏温度、贮藏湿度等多种因素的影响[11-12]。木质化使茭白组织硬度增加，影响其贮藏寿命和商品价值。因此，减轻木质化程度有助于茭白贮藏期的延长、销售半径的扩大。房祥军等[8]研究发现，减压贮藏可以较好地保持茭白壳的绿色，降低其失水率，并减轻木纤化，以70～80 kPa 压力的保鲜效果最好。宋丽丽等[13]等研究表明，1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene,1-MCP）处理能抑制木质素和纤维素含量的上升，从而延长茭白贮藏时间。总之，茭白采后贮藏过程中木质化的发生问题已成为该领域的研究热点。

自发气调包装（modified atmosphere packaging,MAP）是保持果蔬品质和延长货架期的重要保鲜方式之一[14]。它是通过果蔬自身呼吸作用消耗O2，同时产生CO2，形成一定的气体环境来调节新陈代谢，从而延长贮藏期[15]。谢静等[16]研究表明，与网格塑料袋相比，MAP 包装能够抑制茭白黄化和木质化。而MAP形成的气体渗透平衡与包装薄膜的材质、厚度等因素密切相关[17]。然而，有关在自发气调包装中聚乙烯（polyethylene,PE）包装袋的厚度对茭白品质及其木质化的影响尚未见报道。因此，本试验采用4 种不同厚度的PE 包装袋，结合低温贮藏，研究其对茭白采后贮藏品质及木质化的影响，以期为茭白产地贮藏包装材料的筛选提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

试验用‘龙茭2号’茭白购于浙江省桐乡市董家村茭白基地，2 h 时内运回实验室，在8～10 ℃条件下预冷12 h后，选取成熟度适中、大小均匀、新鲜且无明显机械损伤和病虫害的茭白作为试验材料。不同厚度的聚乙烯（PE）保鲜袋采购自浙江省嘉兴市民虹塑料彩印厂。试验所用化学试剂均为分析纯。

主要仪器包括：TA.XT_plus 物性测定质构仪（英国Stable Micro System公司）；PAL-BX/ACID F5糖酸度计（日本ATAGO公司）；CR-400手持色差仪（日本KONICA MINOLTA 公司）；WFZ UV-2802 型紫外可见分光光度计[UNICO（上海）仪器有限公司]；ME103E电子天平[梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司]；OXYBABY O2/CO2手持式气体分析仪（德国WITT公司）。

1.2 样品处理

将预冷后的新鲜带壳茭白分装于4种不同厚度（0.02、0.04、0.06、0.08 mm）的PE 包装袋（大小为60 cm×45 cm）内，每袋约750 g（设置3个平行试验），扎紧袋口并于（2±1）℃环境下贮藏，相对湿度为80%～85%，每隔10 d取一次样，实验周期为60 d。

1.3 检测方法

1.3.1 色泽测定

使用手持色差仪对茭肉中段部位进行测定，获得明度指数L*、色品指数a*和b*值，每个处理测定10根茭白。综合L*、a*、b*值，计算亨特白度（WH）[17]，公式如下：

1.3.2 硬度测试

采用TA.XT_plus物性测定质构仪进行测定，选取P6探头（直径为6 mm），测定深度为10 mm，速度为1 mm/s。表皮硬度为取中段茭肉测得的外表面硬度；横切面硬度为取中段茭肉测得的切面中部硬度。每个处理测定10根茭白。

1.3.3 气体成分测定

采用OXYBABY O2/CO2手持式气体分析仪进行测定。

1.3.4 木质素含量测定

参照CAO 等[18]的方法：称取5 g 茭肉样品于250 mL 锥形瓶中，加入50 mL 蒸馏水，再缓慢加入25 mL 浓硫酸，搅拌均匀，水解4 h 后，加入250 mL蒸馏水，煮沸1 h。冷却后，用预先烘至恒量的G4砂芯漏斗抽滤至滤液用10%BaCl2滴至无絮状沉淀为止，然后烘干漏斗至恒量。根据抽滤前后漏斗质量计算木质素含量。

1.3.5 纤维素含量测定

采用酸洗涤法[19]：称取1 g 茭肉样品于锥形瓶中，加入100 mL酸性洗涤剂（2%十六烷三甲基溴化铵）和2 mL消泡剂（十氢化萘），经沸水浴2 h后，用预先烘至恒量的G3 砂芯漏斗进行抽滤，并用适量丙酮溶液和蒸馏水洗涤沉淀，最后烘干漏斗至恒量。根据抽滤前后漏斗质量计算纤维素含量。

1.3.6 原果胶和可溶性果胶含量测定

称取5 g茭肉样品，置于150 mL锥形瓶中，加入25 mL 95%乙醇，在沸水浴中加热10 min，重复3次。过滤后将沉淀放入原锥形瓶中，加水20 mL，于50 ℃水浴中加热30 min以溶解可溶性果胶。过滤，用少量水洗涤沉淀，将滤液移入25 mL容量瓶中，加水至刻度，即为可溶性果胶。将沉淀放入原锥形瓶中，加入50 mL 0.5 mol/L 硫酸，在沸水浴中加热1 h以水解原果胶，待冷却后转移至100 mL 容量瓶中，加水至刻度，即为原果胶。

原果胶和可溶性果胶含量测定均采用咔唑比色法[20]：吸取1 mL待测溶液到25 mL试管中，加入6 mL浓硫酸，摇匀，冷却至室温后于沸水浴中加热20 min，取出并冷却至室温后，加入0.2 mL 0.15%咔唑-乙醇溶液，摇匀。在暗处放置2 h后测定在波长530 nm处的吸光度值。根据吸光度值，在标准曲线上查出对应的半乳糖醛酸值，计算茭白中果胶含量。

1.3.7 多聚半乳糖醛酸酶活性测定

参照曹建康等[20]的方法提取果胶酶粗酶液后，采用3，5-二硝基水杨酸（3,5-dinitrosalicylic acid,DNS）比色法测定。反应系统：1 mL 0.05 mol/L磷酸缓冲液（pH 6.8），0.5 mL 1%多聚半乳糖醛酸溶液，0.5 mL粗酶提取液。定义每小时催化多聚半乳糖醛酸水解生成1 μg多聚半乳糖为一个酶活单位，U/mg。

1.3.8 Cx 纤维素酶活性测定

采用吴炼[21]的方法提取Cx纤维素酶粗酶液后，采用DNS 比色法测定。取1.5 mL l%羧甲基纤维素，加入0.5 mL粗酶液，于37 ℃条件下保温1 h。定义每小时催化羧甲基纤维素水解生成1 μg 还原糖为一个酶活单位，U/mg。

1.4 数据处理与统计分析

采用Excel 2016 软件进行数据处理，并用Origin 2017 绘图软件进行数据图表制作。采用SPSS 24.0软件进行数据统计分析，其中，P＜0.05表示差异有统计学意义。

2 结果与分析

2.1 不同厚度PE 包装袋内气体成分的变化

由图1A～B 可知：在贮藏前10 d，各处理组O2体积分数呈下降趋势，CO2体积分数呈上升趋势，随后O2和CO2体积分数基本趋于稳定。0.02 mm PE包装袋由于其透气性能好，气体交换较快，相对其他处理组，O2体积分数一直保持在最高水平，而CO2体积分数一直保持在较低水平。随着薄膜厚度增加，袋内O2体积分数下降，而CO2体积分数升高。贮藏末期，各处理组O2体积分数出现显著性差异（P＜0.05）；0.06 mm PE 包装袋内CO2体积分数与0.02、0.04 mm PE 包装袋处理间出现显著性差异（P＜0.05），但与0.08 mm PE 包装袋处理间无显著性差异（P＞0.05）。

2.2 不同厚度PE 包装袋内茭肉色泽的变化

图1 贮藏期间不同厚度PE包装袋内O2（A）和CO2（B）体积分数变化Fig.1 Changes of O2(A)and CO2(B)concentrations in PE packaging bags with different thicknesses during storage

在贮藏过程中，茭肉会发生一定的黄化，进而导致色泽劣变。L*为亮白度，以L*值变化来表示茭肉颜色变化[22]。如图2A 所示，在贮藏期间，不同厚度PE 袋包装的茭白L*值均呈逐渐下降的趋势。贮藏60 d 时，0.02 mm PE 袋包装处理组与其余3 组间均存在显著差异（P＜0.05），在0.02～0.06 mm 厚度间，L*值随着厚度的增加而增加，而且在贮藏后期，0.08 mm PE 袋包装的茭白L*值低于0.06 mm PE 袋包装组。WH值为亨特白度值，WH值越小表明茭肉越白，反之则表明茭肉黄化越严重[23]。从图2B可以看出，在贮藏期间，不同厚度包装袋中茭肉的WH值均呈下降趋势。0.02 mm PE 袋包装处理组显著低于其他组（P＜0.05），其余3组之间无显著差异（P＜0.05）。贮藏60 d时，0.06 mm PE袋包装的茭肉L*和WH值均较其他组大，下降幅度较低，表明用该厚度PE袋包装能保持茭白贮藏期间较好的色泽。

2.3 不同厚度PE 包装袋内茭白硬度的变化

硬度是衡量茭白质地的一个重要标准，能反映茭白的新鲜程度[24]，且与茭白的木质化相关。由图3A～B可知，茭白在贮藏过程中表皮硬度和横切面硬度均呈现逐渐降低的趋势。贮藏20 d 时，0.02 和0.04 mm PE袋包装处理的茭白表皮硬度下降迅速；贮藏40 d时，不同厚度包装处理组间出现显著性差异（P＜0.05）；贮藏60 d 时0.06 mm PE 包装袋内茭白表皮硬度最大。此外，贮藏10 d 时，0.06 mm PE袋包装处理组较其他处理组能较好地维持横切面硬度，40 d时各组间茭白横切面硬度出现显著性差异（P＜0.05）；贮藏末期，0.02 mm PE 袋包装处理组横切面硬度最小。

图2 不同厚度PE 包装袋对茭白L*值（A）和白度值（B）的影响Fig.2 Effect of PE packaging bags with different thicknesses on the L*(A)and WH(B)values of water bamboo

2.4 不同厚度PE 包装袋内茭白木质素和纤维素含量的变化

在贮藏期间，茭白易积累木质素而发生木质化[25]，从而会发生质地劣变，影响食用口感。如图4A所示，茭白在贮藏期间木质素含量呈现上升的趋势，贮藏前期，木质素上升较为平缓，贮藏30 d后木质素含量上升加快，贮藏至60 d时，0.02、0.04、0.06、0.08 mm PE 袋包装各处理组木质素含量分别为3.2%、2.7%、1.8%和2.3%，且0.02 mm PE 袋包装处理组的茭白木质素含量显著高于其他组（P＜0.05），0.06 mm PE袋包装处理组茭白木质素含量最低。

图3 不同厚度PE包装袋对茭白硬度的影响Fig.3 Effect of PE packaging bags with different thicknesses on the firmness of water bamboo

纤维素是植物细胞壁的主要结构物质[26]，果蔬的纤维素含量会影响其品质。从图4B可知，各处理组茭白纤维素含量均呈上升趋势，0.02 mm PE袋包装组上升迅速，在整个贮藏期间，其纤维素含量显著高于其他处理组，而其他处理组纤维素含量的升高相对缓慢。贮藏末期，0.06 mm PE袋包装的茭白中纤维素含量为2.0%，是0.02 mm PE袋包装茭白中纤维素含量的62.8%。

2.5 不同厚度PE 包装袋内茭白原果胶和可溶性果胶含量的变化

果胶是植物细胞壁的组成成分之一，通常与木质素、纤维素结合在一起。随着贮藏时间的延长，果实细胞壁代谢发生异常[27]。如图5A所示：原果胶含量持续上升；贮藏至30 d 时，0.02 mm PE 袋包装处理组原果胶含量出现了小幅度的上升，与其他处理组间存在显著性差异（P＜0.05）；贮藏末期，0.06 mm PE 袋包装的原果胶含量保持较低水平。如图5B 所示，贮藏期间，各处理组可溶性果胶含量均呈下降趋势。贮藏至50 d时，各组可溶性果胶含量开始出现显著性差异（P＜0.05），贮藏60 d 时，0.02、0.04、0.06、0.08 mm PE袋包装处理组的可溶性果胶含量分别下降至0.15、0.18、0.24、0.21 mg/g。0.06 mm PE 袋包装处理组一直保持较高的可溶性果胶含量，表明适宜厚度的包装处理能较好地维持可溶性果胶含量。

图4 不同厚度PE包装袋对茭白木质素（A）和纤维素（B）含量的影响Fig.4 Effect of PE packaging bags with different thicknesses on the lignin(A)and cellulose(B)contents of water bamboo

2.6 不同厚度PE 包装袋内茭白多聚半乳糖醛酸酶和Cx 纤维素酶活性的变化

图5 不同厚度PE包装袋对茭白果胶含量的影响Fig.5 Effect of PE packaging bags with different thicknesses on the pectin content of water bamboo

多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase,PG）参与果胶的分解，而Cx 纤维素酶则能降解纤维素[28-29]。如图6 所示，在贮藏期间，PG 活性和Cx 纤维素酶活性都呈现下降趋势。贮藏前期，0.02 和0.04 mm PE 袋包装处理组PG 活性下降迅速，而0.06和0.08 mm PE袋包装处理组PG活性下降较为缓慢。贮藏至40 d 时，各处理组PG 活性出现显著性差异（P＜0.05）；贮藏至60 d 时，0.06 mm 包装处理组PG 活性最高，为3.89 U/mg，是0.02 mm PE 袋包装处理组的2.08倍。贮藏期间，0.06 mm PE袋包装处理组Cx纤维素酶活性一直高于其他组，且贮藏60 d时Cx纤维素酶活性是0.02 mm PE袋包装处理组的2.46 倍，为1.97 U/mg，且各处理组间存在显著性差异（P＜0.05）。综上所述，0.06 mm PE 袋包装处理能够抑制茭白纤维素的合成，对减轻茭白贮藏过程中木质化进程有很大作用。

3 讨论

图6 不同厚度PE 包装袋对茭白多聚半乳糖醛酸酶（A）和Cx纤维素酶（B）活性的影响Fig.6 Effect of PE packaging bags with different thicknesses on the activities of polygalacturonase(PG)(A)and Cx cellulase(B)of water bamboo

采用4 种不同厚度（0.02、0.04、0.06、0.08 mm）PE材料包装带壳新鲜茭白，各材料之间贮藏效果不同，其中0.06 mm PE包装袋的保鲜效果最好。这是由于包装袋内茭白呼吸消耗O2和释放CO2的速率大于它们透过PE 包装袋的速率，从而形成低O2和高CO2的环境，且包装袋的厚度越大，最终导致袋内O2的体积分数越低，CO2体积分数越高，这与PE 包装袋透气系数随厚度增加而下降的特性一致，符合薄膜气体扩散理论[30]。茭白在贮藏期间易发生黄化，采用0.06和0.08 mm PE袋包装的茭白色泽显著优于0.02 和0.04 mm 厚度的PE 袋包装（P＜0.05），说明高CO2浓度有利于色泽的保持。在贮藏后期，0.06 mm PE 袋包装的茭白硬度显著高于0.02、0.04和0.08 mm PE 袋包装，这可能是因为茭白含水量高，在贮藏期间易失水，而0.06 mm PE 包装袋内相对湿度较高，可以有效减少茭白因蒸腾作用引起的水分损失，但包装过厚（0.08 mm）可能会使袋内“结露”现象严重[31]，导致其易受微生物的侵染而腐烂，反而降低茭白的硬度。

果蔬质地主要取决于果胶、纤维素和木质素等细胞壁物质的组成和含量。在贮藏过程中，带壳茭白的木质素和纤维素含量随贮藏时间延长而逐渐增加，木质化现象加重，影响其品质和口感，这与ZENG 等[32]对竹笋贮藏期间木质化的研究结果一致。果胶是植物细胞壁的主要成分，它与果蔬质地密切相关。茭白贮藏过程中伴随着可溶性果胶含量的不断下降和原果胶的逐渐积累。茭白保鲜的关键在于维持其嫩度，减少木质化的发生。0.06 mm PE袋包装能够较好地保持带壳茭白的新鲜度，显著降低木质素和纤维素的含量，还能够延缓可溶性果胶的降低，抑制原果胶的积累。这一结果与邓云等[33]的研究发现一致。

果蔬木质化的发生与细胞壁物质代谢异常有关[11]。宋丽丽等[13]的研究发现，茭白贮藏期间，由于Cx 纤维素酶、果胶甲基酯酶（pectin methyl esterase,PME）和PG 活性下降，加剧果胶和纤维素、木质素的氧化交联，导致木质化现象发生。芮怀瑾等[34]也研究发现，在枇杷贮藏过程中，伴随着PG 活性下降，可溶性果胶含量降低，原果胶含量不断升高。在贮藏末期，0.06 mm PE袋包装能保持茭白较高的PG和Cx酶活性，维持可溶性果胶的含量，抑制原果胶的积累和纤维素的合成，从而减缓了茭白的木质化进程。这与CHANG 等[35]的研究结果基本一致。但是，也有研究发现其他果蔬的细胞壁代谢变化与上述研究有所不同，如CARVAJAL 等[36]研究表明，西葫芦在贮藏过程中木质素含量不断积累，但是PG、Cx纤维素酶活性呈升高趋势。

4 结论

在（2±1）℃贮藏条件下，采用4 种不同厚度（0.02、0.04、0.06、0.08 mm）PE袋包装处理茭白的结果表明，0.06 mm PE 袋包装对茭白的保鲜效果最佳。该厚度PE 袋包装能保持茭白贮藏期间较好的色泽、硬度，并维持较高的原果胶含量和纤维素酶活性，减缓木质素、纤维素的生成，抑制果胶酶活性，从而保持茭白较好的贮藏品质，并延缓其木质化进程。