包装材质对低需冷量早熟溶质桃冷链运输特性和品质的影响

周慧娟,杜纪红,张夏南,高照亮,苏明申,李雄伟,张明昊,叶正文

(上海市农业科学院林木果树研究所,上海市设施园艺技术重点实验室,上海 201403)

目前,我国桃产业在区域布局上,形成了以华北产区、黄河流域产区、长江流域产区三大产业带为主,华南亚热带产区和东北设施桃产区为必要补充的产业格局[1]。调查表明,2020年度全国桃栽培面积达到100万hm2,产量约1 500万t。目前种植的品种中,3月中下旬至5月底成熟的早熟桃多以促成栽培模式为主,但桃属于喜光树种,促成设施的棚膜使树体接受的光照强度降低,所生产的桃果实品质较露地栽培低。云南省文山州为新兴的、以低需冷量早熟桃品种为主的桃种植优势产区,种植的低需冷量早熟桃品种集中于4月底至5月底成熟,果实皮薄汁多、酸甜可口、香味浓郁深受市场的青睐。

由于低需冷量早熟桃特殊的生理生化特性,采后常温流通极易失水软化、腐烂变质、滋生红色素、加之果实采摘、分级、包装及长期运输过程中产生的振动均会对桃果实造成不可见损伤[2],常规的冷链物流技术不能满足其采后商品化处理及品牌销售的需求。适当的温度管理可以降低果实组织对机械损伤的生理反应,减少瘀伤出现[3],预冷处理和转货架处理正是基于温度调控的重要保鲜方法[4]。包装可以使果实在物流、贮藏过程中不受外部生物、化学和物理因素的影响,显著降低运输过程中水果机械损伤[5],较好地保持果实原有质地特性[6-7]。本研究以低需冷量早熟软溶质桃品种‘京清16’为试材,探讨不同包装处理对低需冷量早熟软溶质桃果实运输特性和品质的影响,以实现减损提质、满足市民对高品质桃的需求。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验分别于2019年5月10日和2020年5月10日在云南省文山州文山市云南正果有限公司桃种植基地进行。以主栽品种低需冷量早熟溶质桃‘京清16号’为试材,树龄3年,树形为主干型,行株距4 m×1 m,果实不套袋,常规栽培管理。随机采摘树冠外围高1.5 m处向阳面果实,共采摘50株,每株随机采摘40个成熟度一致、大小均一、色泽均匀、无病虫害、无机械损伤的果实,采摘后的果实立即运至基地冷库进行分装、预冷处理。

1.2 试验方法

单果泡沫网包装后,放置于内衬保鲜袋和珍珠棉棉垫的塑料筐内,三层摆放,每层之间垫一层珍珠棉棉垫,敞口放置于预冷库中预冷。保鲜袋类型设置以下3种处理:Ⅰ无纺布包装;ⅡPE保鲜袋包装;Ⅲ防雾保鲜袋包装。每处理2箱,每箱60个果实,每箱果品净重6 kg,设3次重复。

处理完毕后,立即放置于温度为(5±1)℃、相对湿度为80%—85%的预冷库中(5月11日上午9点入库预冷,5月12日下午1点打板装车,共计预冷28 h);之后放置于温度为(12±2)℃、相对湿度为85%—90%的成品库,对样品进行打板装车(5月12日下午1点至下午3点,共计2 h);之后进行冷链运输(5月12日下午3点发车,5月14日下午5点到达目的地,共计50 h),运输温度为(1±1)℃、相对湿度80%—85%;最后于5月14日下午5点于北京新发地市场接收试验果品,并及时进行货架期研究(4 d)。对预冷、运输和货架期间果实果心温度的变化进行全程检测,每天对货架期间果实的腐烂率、带皮硬度、果肉组织硬度、可溶性固形物含量、果实色差、糖酸含量进行测定,同时对果实外观和横切内部组织状态进行跟踪拍摄。

1.3 测定方法

果心温度:用APRESYS智能温湿度记录仪(美国)对果实果心温度进行跟踪记录,以探头插入果肉1 cm深为标准。共计检测5箱,每箱对同一箱体位置的果实进行检测。

失重率:失重率=(初始质量-调查时质量)/初始质量×100%,每处理15个果实,设3次重复。

腐烂率:腐烂率=(初始果数-好果数)/初始果数×100%,每处理15个果实,设3次重复。

果实硬度:用FTA自动型果实硬度计(美国)测定果实带皮硬度和果肉组织硬度,每次随机取20个果实进行测定。

可溶性固形物:取果实缝合线左右赤道部位对称部位果肉,用手持阿贝折光仪测定未经稀释的汁液可溶性固形物含量,每次随机取20个果实进行测定。

果实色差:使用CR-400色差自动检测计(日本美能达公司)测定果实缝合线对称两侧的果皮和果肉色差,每处理每次测定10个果实,设3次重复。从色差仪L(从黑到白,0—100)、a(从绿到红,-a—+a)、b(从蓝到黄,-b—+b)3个方面评价果实颜色。Hue确定红黄绿蓝紫等颜色以及这些基本色之间的颜色,180°表示纯绿色,90°表示黄色,45°表示橘红色,0°表示纯红色。Chroma反映色素的浓度。

糖酸测定:参照严娟等[8]的方法并加以优化。取样品20 g,用液氮研磨仪磨成粉末。取0.5 g粉末于离心管中,加入5 mL提取液(无水乙醇和0.4%偏磷酸,体积比4∶1),浸提24 h,10 000 r/min离心10 min。取上清液进行浓缩,超纯水溶解后,过0.22μm的滤膜,待测。用e2695高效液相色谱仪(美国Waters公司)对样品进行糖酸测定,重复3次。

1.4 数据处理

采用SPSS18.0、Excel和Pegasus软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 流通期间‘京清16号’果心温度的变化

整个流通期间,‘京清16号’果心温度变化如图1所示,伤预冷期间,防雾保鲜袋和PE保鲜袋包装的果实果心温度呈直线下降趋势,无纺布包装的果实果心温度波动较大;冷链运输期间,不同包装材质包装的果实果心温度均呈直线下降趋势,其中防雾保鲜袋包装的果实果心温度低于PE保鲜袋和无纺布包装的果实;货架期间,无纺布包装的果实果心温度上升较快。

2.2 流通期间‘京清16号’失重率的变化

由图2可知,伤预冷和冷链运输期间,无纺布包装的果实失重率高达1.37%,PE保鲜袋和防雾保鲜袋包装的果实失重率均低于0.05%,且果实表面较鲜艳;整个货架期间,无纺布包装的果实失重率急剧增加,货架期第2天和第4天,失重率分别高达3.80%和5.86%,且果实颜色转暗红色,色泽暗淡,严重影响了果实的外观和经济价值(附图1,附图2);货架期第4天,PE保鲜袋和防雾保鲜袋包装的果实失重率均低于0.5%,较好地保持了果实的固有鲜艳度。PE保鲜袋包装的果实结露严重,影响了销售期包装的美观度,防雾保鲜袋包装既可防止袋内结露,又可显著抑制果实失水(附图3),货架期间果实失重率率低于1%,腐烂率低于2%。

附图1 果实初始色泽Attached fig.1 Initial color of fruit

图1 预冷、冷链物流和货架期间‘京清16号’果心温度的变化Fig.1 Changes of core temperature of‘Jingqing No.16’during pre-cooling,logistics and shelf-life

附图2 果实颜色转暗红色Attached fig.2 Fruit color turns dark red

图2 不同包装方式对预冷、冷链物流和货架期间失重率的影响Fig.2 Effects of different packaging on weight loss rate during pre-cooling,logistics and shelf-life

附图3 防雾保鲜袋包装Attached fig.3 Packaging of anti-fog fresh-keeping bags

2.3 流通期间‘京清16号’带皮硬度、果肉组织硬度的变化

由图3可知,伤预冷和冷链运输期间(-3—0 d),无纺布包装的果实带皮硬度和果肉组织硬度均呈急剧下降趋势,PE保鲜袋和防雾保鲜袋包装处理可显著抑制果实硬度的下降;到达目的地时,无纺布包装的果实带皮硬度和果肉组织硬度分别由最初的6.06 kg/cm2和3.90 kg/cm2,下降至3.93 kg/cm2和1.92 kg/cm2,贮运性大大降低;PE保鲜袋和防雾保鲜袋包装的果实带皮硬度和果肉组织硬度仍保持在5.3—6.0 kg/cm2和3.5—3.6 kg/cm2。

图3 不同包装方式对预冷、冷链物流和货架期间果实硬度的影响Fig.3 Effects of different packaging on fruit firmness during pre-cooling,logistics and shelf-life

整个货架期间(0—4 d),不同包装的果实带皮硬度和果肉组织硬度均呈急剧下降趋势。货架期0—2 d,无纺布包装的果实带皮硬度和果肉组织硬度显著低于PE保鲜袋和防雾保鲜袋包装的果实,这与无纺布包装的果实失水率高导致果实加速软化有关;货架期2—4 d,不同包装处理的果实带皮硬度和果肉组织硬度无显著性差异。

2.4 流通期间‘京清16号’果皮色差的变化

由图4可知,伤预冷和冷链运输期间(-3—0 d),不同包装处理的果实果皮色差L值、H值均呈上升趋势,果皮色差C值呈下降趋势,果皮色差a值无显著性变化,与不同包装处理结合低温可使微环境保持较高的相对湿度、使果实表面保持水分饱和状态,从而增加了表皮亮度和色调饱和度有关。

整个货架期间(0—4 d),不同包装处理的果实果皮色差L值整体呈上升趋势、色差C值整体呈下降趋势、色差H值和a值无显著性变化。防雾保鲜袋包装的果实果皮色差a值显著低于PE保鲜袋和无纺布包装的果实,与无纺布包装的果实货架期间果皮由鲜红色变暗红色的现象一致(附图4C)。

附图4 货架期期间不同包装方式果实果皮色泽Attached fig.4 Color diagram of fruit peel with different packaging during shelf life

图4 不同包装方式对预冷、冷链物流和货架期间果皮色差的影响Fig.4 Effects of different pacskaging on peel color during pre-cooling,logistics and shelf-life

2.5 流通期间‘京清16号’果肉色差的变化

由图5可知,整个冷链运输和货架期间,不同包装处理的果实果肉色差L值整体呈下降趋势、果肉色差a值呈上升趋势。无妨布包装的果实果肉色差a值显著高于防雾保鲜袋和PE保鲜袋包装的果实,与无纺布包装的果实果肉红色素严重的现象一致,是一种衰老的表现。防雾保鲜袋包装可显著抑制货架期间果肉亮度的下降和果肉红色素的产生,PE保鲜袋包装抑制果实果肉红色素产生的效果好于防雾保鲜袋。

图5 不同包装方式对预冷、冷链物流和货架期间果肉色差的影响Fig.5 Effects of different packaging on pulp color during pre-cooling,logistics and shelf-life

2.6 流通期间‘京清16号’可溶性固形物含量的变化

由图6可知,伤预冷和冷链运输期间,PE保鲜袋包装的果实可溶性固形物含量低于无纺布和防雾保鲜袋包装的果实。整个货架期间,不同包装的果实可溶性固形物含量无显著性差异。

图6 不同包装方式对预冷、冷链物流和货架期间可溶性固形物含量的影响Fig.6 Effects of different packaging on soluble solids content during pre-cooling,logistics and shelf-life

2.7 流通期间‘京清16号’果实糖含量的变化

由图7可知,伤预冷和冷链运输期间,不同包装处理果实糖含量无显著性变化。到达目的时(0 d),无纺布和防雾保鲜袋包装的果实蔗糖和果糖含量分别为67.23、70.89 mg/kg和33.21、34.84 mg/kg,显著高于PE保鲜袋包装的果实(59.87 mg/kg和29.38 mg/kg),不同包装处理组果实葡萄糖含量无显著性差异。

图7 不同包装方式对预冷、冷链物流和货架期间果实糖含量的影响Fig.7 Effects of different packaging on sugar content in fruits during pre-cooling,logistics and shelf-life

货架期0—2 d,不同包装处理果实蔗糖、果糖、葡萄糖含量均呈下降趋势,可能与果实的温度应激反应有关。无纺布和防雾保鲜袋包装的果实蔗糖、葡萄糖和果糖含量分别为59.29—63.32 mg/kg、32.76—35.23 mg/kg、27.91—30.16 mg/kg,显著高于PE保鲜袋包装的果实,显著抑制了货架期间果实蔗糖、葡萄糖和果糖含量的下降;货架期第4天,不同包装处理间无显著性差异。

2.8 流通期间‘京清16号’果实酸含量的变化

由图8可知,伤预冷和冷链运输期间,不同包装处理的果实苹果酸含量呈急剧下降趋势。到达目的地(0 d)时,不同包装处理的果实苹果酸含量由最初的2.91 mg/kg下降至1.86—2.45 mg/kg,防雾保鲜袋包装的果实苹果酸含量显著高于无纺布包装的果实;无纺布、PE保鲜袋和防雾保鲜袋包装的果实柠檬酸含量分别为1.00 mg/kg、0.81 mg/kg和0.94 mg/kg,PE保鲜袋包装的果实柠檬酸含量的下降速率显著高于无纺布包装的果实。

图8 不同包装方式对预冷、冷链物流和货架期间果实酸含量的影响Fig.8 Effects of different packaging on acid content in fruits during pre-cooling,logistics and shelf-life

货架期0—2 d,PE保鲜袋包装的果实苹果酸含量急剧下降,下降速率显著高于防雾保鲜袋和无纺布包装的果实;无纺布包装的果实柠檬酸含量显著高于PE保鲜袋包装的果实。随着货架期时间的延长,不同包装处理的果实柠檬酸含量差异变小。

3 讨论

桃果实尤其是软溶质桃质地柔软,在采后物流过程中易遭受机械伤,被病原菌侵染,采后物流过程中易发生品质劣变及腐烂损耗[9],需要对果实进行伤愈合处理[2]。适当的温度管理和包装方式可以降低果实组织对机械伤的生理反应,并减少瘀伤症状的出现[3]。

果心温度是评价果实预冷特性和蓄冷特性的重要参数,相对环境温度的变化而言,果心温度的变化有一定的滞后效应[4,10]。本研究表明,伤预冷和低温冷链运输复合技术可显著降低果实组织对机械伤的生理反应,降低果实腐烂率和失水率,较好地保持果实固有品质,这与郜海燕等[11]和吴琼等[3]结论一致。包装可以保护果实在物流、贮藏过程中不受外部生物、化学和物理因素的影响。目前与果蔬直接接触的包装主要由聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)等石油基高分子材料制成。适宜的PEP材质的内衬包装可降低箱内苹果的振动频率,减少腐烂果和机械损伤,较好的保持果实固有品质[12]。Bulent等[13]报道,30μm聚丙烯塑料袋对‘Flavorcrest’和‘Red Top’毛桃贮藏的效果较好,并可降低果实的真菌发生率;5μm聚乙烯塑料袋对‘Fantasia’和‘Fairlane’油桃的贮藏效果较好。长期冷藏期间(210 d),用厚度为0.04 mm的PVC保鲜袋包装‘砀山酥梨’可导致果实中乙醇积累,加剧货架期虎皮病和果心褐变,引起风味劣变[14]。本研究表明,防雾保鲜袋包装既可防止袋内结露,又可显著抑制果实失水,使整个流通和货架期间果实失重率低于1%,腐烂率低于2%。到达目的地时,防雾保鲜袋包装的果实带皮硬度和果肉组织硬度可保持在6.0 kg/cm2和3.6 kg/cm2,与Mahajan等[15]结论一致。但包装材质对不同果品的耐受性有一定的差异,需进行系统研究和筛选,不可盲目使用。

目前,物流的成功与否以腐烂率、机械损伤率等为主因素进行评判,鲜有涉及果实果皮和果肉色泽、果实糖酸等指标。‘京清16号’为低温蓄冷量早熟软溶质桃,采后极易失水、腐烂变质;果实失水易使果皮色泽暗淡、颜色由鲜红色转暗红色、果肉出现红色素;低温条件下易使果实出现糖酸比例失调等品质劣变症状,这与桃果实在低温期间会出现抗逆反应导致果实膜结构被破坏有关[16]。本研究结果表明,伤预冷和冷链运输期间,不同包装处理结合低温处理可使果实微环境保持较高的相对湿度、使果实表面保持水分饱和状态,从而增加表皮亮度和色调饱和度;货架期间,防雾保鲜袋包装的果实果皮色差a值显著低于PE保鲜袋和无纺布包装,与无纺布包装的果实货架期间果皮由鲜红色变暗红色的现象一致,表明防雾保鲜袋包装可显著抑制果实流通期间和货架期期间果皮色素浓度的降解、抑制果皮因失水而导致的果皮色泽变暗。

市场销售的商品桃果实由于出现糖酸比失调、芳香物质丧失、汁液减少等品质劣变症状而降低了市民的消费意愿[8]。水果风味是水果品质最重要的特征之一,主要由糖的浓度决定[17-18],其中果糖、葡萄糖和蔗糖是桃果实品质成分和风味物质合成的基底[19]。本研究表明,到达目的地(0 d)时,无纺布和防雾保鲜袋包装的果实蔗糖和果糖含量分别为67.23、70.89 mg/kg和33.21、34.84 mg/kg,显著高于PE保鲜袋包装的果实(59.87 mg/kg和29.38 mg/kg);货架期0—2 d,无纺布和防雾保鲜袋包装的果实蔗糖、葡萄糖和果糖含量分别为59.29—63.32 mg/kg、32.76—35.23 mg/kg、27.91—30.16 mg/kg,显著高于PE保鲜袋包装的果实,防雾保鲜袋和无纺布包装显著抑制了货架期间果实蔗糖、葡萄糖和果糖含量的下降。

苹果酸含量与桃果实的甜风味呈极显著负相关[20],桃果实中有机酸的代谢主要是苹果酸的合成与降解[21],Etienne等[22]报道,桃果实的酸度由苹果酸和柠檬酸等主要有机酸含量共同决定。到达目的地时,防雾保鲜袋包装的果实苹果酸含量显著高于无纺布包装的果实,PE保鲜袋包装的果实柠檬酸含量的下降速率显著高于无纺布包装的果实。货架期间,防雾保鲜袋和无纺布包装显著抑制了果实苹果酸含量下降速率。

4 结论

伤预冷[温度设定为(5±1)℃,伤预冷28 h]、亚低温打板装车缓冲预冷[温度设定为(12±2)℃,预冷2 h]、冷链运输[温度设定为(1±1)℃,运输50 h]和货架期(温度设定为25℃,货架期4 d)结合防雾保鲜袋包装,既可防止袋内结露,又能抑制果实失水,较好地保持果实果皮亮度和色调饱和度,抑制果肉红色素的产生,使果实失水率低于1%,腐烂率低于2%。到达目的地后,防雾保鲜袋包装的果实带皮硬度和果肉组织硬度可保持在6.0 kg/cm2和3.6 kg/cm2,蔗糖、果糖、苹果酸和柠檬酸含量分别为70.89 mg/kg、34.84 mg/kg、2.45 mg/kg和0.94 mg/kg;防雾保鲜袋包装可抑制货架期间(0—2 d)果实带皮硬度和果肉组织硬度的下降速率以及果实蔗糖、葡萄糖、果糖和苹果酸含量的下降。