一种自发气调包装袋对杨梅果实采后品质的影响

郑鹏蕊，李东立，付亚波，廖瑞娟，石佳子

（北京印刷学院印刷与包装工程学院，北京 102600）

杨梅（Myrica rubra）属常绿乔木，主要生长在我国南方丘陵或沿海地区，其果实富含VC、核黄素、杨梅素、没食子酸等植物化学成分，具有良好的抗癌、降血压等功效，被广泛应用于预防癌症、心血管疾病等[1-2]。同时，杨梅果实具有较高的酸甜度，蔗糖占总可溶性糖含量的60%以上，柠檬酸占总有机酸含量的80%以上[3]。

杨梅果实是一种非呼吸跃变型果实，但其被采摘后呼吸强度依旧很高，因此会导致果实快速衰老[4]。同时，高环境温度、高含水量和高呼吸强度导致杨梅果实大量失水，加速细胞膜解体以及细胞内容物渗漏，造成果实干枯、失去硬度和肉质感[5]。此外，杨梅果实容易被果蝇、真菌以及酵母菌感染，从而快速腐烂变质[6]。

关于延长杨梅果实货架期的研究，国内外文献所提出的方法主要包括：可食用涂料或者植物提取物涂膜处理[7-8]，化学试剂涂膜处理[9-11]，气调贮藏[12-13]，减压处理[14-15]，低温处理[16-19]，超声波雾化弱有机酸处理[20]，低温等离子活化水处理[21]，保鲜剂处理[22]，低压静电处理[23]，等。 这些处理方法从抑制呼吸、诱导拮抗性和抵御微生物繁殖等方面发挥有效作用，但都需要配合低温贮藏，这增加了杨梅果实的保鲜成本。

根据杨梅果实的生理特性，使用对某种气体具有选择透过性的功能膜设计而成的自发气调包装，该包装能够在环境温度下依靠功能膜调控包装内部顶空气体的比例，抑制果实呼吸作用、霉变等生理变化，达到延长货架期的目的。这种设计理念已经在莲雾[24]、无花果[25]和草莓[26]等水果上得到验证。为此，采用一种对水蒸气具有选择透过功能的薄膜制作成自发气调包装袋包装杨梅果实，探究其在环境温度下对该果实品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 材料与试剂

杨梅果实：7 月初产自浙江省台州市仙居县，已完全成熟。顶部打孔聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料保鲜盒：购自北京市物美超市。

氢氧化钠、抗坏血酸、草酸，均为分析纯，购于北京化工厂；淀粉指示剂（质量分数为1%）、I2标准溶液（浓度为0.000 866 8 mol/L），实验室自行配制并标定；微晶纤维素，苏州友邦生物科技有限公司；EVA 水性乳液，北京东方石油有机化工厂。

1.1.2 仪器与设备

LYWSD03MMC 电子温湿度计，小米科技有限责任公司；JM-B1003 电子天平，余姚市纪铭称重校验设备有限公司；QSJ-B03E1 小熊切碎机，中国小熊电器股份有限公司；DZKW-0-2 电热恒温水浴锅，北京市永光明医疗仪器有限公司；PAC CHECK 650 顶空分析仪，美国膜康公司；PR-101α 手持折射仪，日本爱拓公司；5565A 高低温电子拉力机，美国INSTRON公司；不锈钢滚筒流延机，瑞安林杰制辊厂。

1.2 方法

1.2.1 自发气调包装袋的设计与制作

将微晶纤维素与EVA 水溶液按质量比20∶80 混合60 min，然后使用不锈钢滚筒流延机流延制膜，滚筒温度为95 ℃，线速度为0.1 m/min[27]。制成的薄膜的透氧率为100 cm3/（m2·24 h·0.1 MPa），透水率为45 g/（m2·24 h），厚度为20 μm。沿三个边缘使用热熔胶将两片尺寸为26.5 cm×20.3 cm 的水蒸气选择性透过膜粘接成一个自发气调包装袋。

1.2.2 果实处理和分组

将采摘后杨梅果实用PET/PE 复合装袋密封包装，并放入带有冰块的泡沫箱内，经快递运输，2 d 后到达实验室。取出配合冰袋密封贮藏的杨梅果实并静置2 h，避免低温时清洗导致果实损坏[28]。使用去离子水清洗杨梅果实两遍，用无纺布轻轻吸附果实表面水分后继续在室温下晾干1 h。去除有机械损伤及病害的果实，并挑选外观和规格相同的杨梅果实样品。每份样品质量为（80±5）g，每个试验组每天取出3 个重复样本进行测试，试验共进行6 d。

将顶部打孔塑料保鲜盒剪开，保留没有孔洞的下半部分作为托盘。①将杨梅果实放在托盘中，裸放在空气中作为对照组，记为CK 组；②将果实放置在顶部打孔塑料保鲜盒内作为试验组1，记为DK 组；③将果实连同托盘整体放入自发气调包装袋中，并用扎带将袋口密封作为试验组2，记为TW 组。环境温度为（26±1）℃每个包装中都放置一个电子温湿度计，CK组的电子温湿度计置于托盘外部。

1.2.3 测定项目与方法

1.2.3.1 顶空气体体积分数和相对湿度

使用顶空分析仪分析顶空气体中氧气和二氧化碳的体积分数；使用电子温湿度计监测顶空相对湿度，并观察包装内部是否有水蒸气凝结。

1.2.3.2 坏果率

杨梅果实出现腐烂、白色菌丝、果蝇幼虫、严重开裂时视为坏果。各试验组每天随机取出3 份样本，统计样本中坏果的个数，坏果率计算公式为：

1.2.3.3 失重率

使用电子天平称量果实的质量，失重率公式如下：

式中：mi为第i 天的果实质量，g；m0为果实初始质量，g。

1.2.3.4 硬度

使用电子拉力机测量杨梅果实的硬度。选用“压缩、穿刺”模式，压缩速度为10 mm/min。当模具位移为10 mm（相当于单侧下压5 mm）时，记录显示器上显示的最大载荷，单位为N。

1.2.3.5 VC 含量

采用碘滴定法[28]测定。

1.2.3.6 可滴定酸含量

采用碱滴定法[29]测定。

1.2.3.7 总可溶性固形物含量

使用手持折光仪测定。

1.2.3.8 感官评价

由5 名未经过训练和5 名经过专业训练的人员组成感官评价小组。使用9 分法进行感官可接受性评价[30]，评价内容包括货架0、3、6 d 时杨梅果实的外观、风味和质地。具体感官评价标准见表1，评分中1 分表示极不满意，9 分表示非常满意，5 分为最低可接受程度。

表1 杨梅果实感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standards of bayberry fruits

1.2.4 数据处理

使用OriginPro 2017 对数据进行统计分析并绘图。

2 结果与分析

2.1 顶空气体的体积分数

2.1.1 顶空氧气体积分数

杨梅果实是非呼吸跃变型水果，因此包装内的氧气体积分数的变化趋势应该是单一的。但由图1 可知：货架1~3 d，TW 组中杨梅果实的耗氧量先急剧增加，后耗氧量放缓，而包装的透氧量不变，导致顶空氧气体积分数出现先下降后上升的情况。表明杨梅果实在（26±1）℃货架期间中出现了类似呼吸跃变的特征[4]。货架3 d 后，TW 组氧气体积分数的持续下降可能与杨梅果实上霉菌的生长有关[31]。与其他两组对比，TW组顶空氧气体积分数显著降低（P＜0.05）。CK 组和DK 组中杨梅果实分别在货架第3 天和第5 天腐烂严重，此后失去分析意义。

图1 氧气体积分数随货架时间的变化Fig.1 Variations of oxygen volume fractions with storage time

2.1.2 顶空二氧化碳体积分数

由图2 可以看出：TW 组中顶空二氧化碳体积分数变化分为3 个阶段，即：货架1~3 d 快速增长，4~5 d稳定在8%左右，5 d 后再次增长。结合顶空氧气体积分数变化分析，第1 天顶空二氧化碳体积分数快速增长是由于薄膜的二氧化碳阻隔性强，导致杨梅果实呼吸作用产生的二氧化碳迅速富集。2~3 d 时快速增长则是由于呼吸强度增加，导致二氧化碳继续富集。4~5 d 的稳定状态表明TW 组顶空二氧化碳体积分数达到平衡状态；而5~6 d 二氧化碳体积分数再次增加明显，可能是霉菌生长所致。与其他两组相比，TW 组可以维持较高的顶空二氧化碳体积分数（P＜0.05）。因此，在杨梅果实的呼吸作用和薄膜的选择透过性共同作用的条件下，TW 组包装中形成了低氧气、高二氧化碳的贮藏条件，有效抑制了杨梅的呼吸作用，延缓衰老和变质。

图2 二氧化碳体积分数随货架时间的变化Fig.2 Variations of carbon dioxide volume fractions with storage time

2.1.3 顶空相对湿度

由图3 可知：DK 组中顶空相对湿度在货架1 d时就达到了99%，此后快速上升到100%。同时在保鲜盒的内壁出现水蒸气凝结，并且随着货架时间的延长而加剧。TW 组中顶空相对湿度在货架1 d 时也上升到99%，但随着外部环境湿度的降低而降低，3 d后稳定在95%±1%，并且没有水蒸汽凝结。导致顶空相对湿度发生变化的主要原因是杨梅果实的呼吸作用和蒸腾作用会产生水蒸气。由于环境温度高，杨梅的呼吸作用和蒸腾作用都比较强烈，导致包装体系内部产生大量的水蒸气。此外，DK 组保鲜盒内壁有水蒸气凝结说明过量的水蒸气无法通过气孔及时排出。相比之下，TW 包装可以有效地将水蒸气排出（P＜0.05），这得益于本研究中所用薄膜具有良好的透水性。

图3 相对湿度随货架时间的变化Fig.3 Variations of relative humidity with storage time

2.2 坏果率

由图4 可知：CK 组中杨梅果实的坏果率在货架3 d 时就达到了100%，表明在该环境条件下杨梅果实衰老迅速。DK 组出现坏果的时间较CK 组延迟1 d，主要原因是DK 组中相对湿度高，没有观察到杨梅果实开裂，货架3 d 坏果率迅速升高，并在5 d 时达到100%，此阶段杨梅果实呼吸强度高导致衰老加速，并且果实表面霉菌大量生长导致果实的腐烂程度迅速增大。TW 组在货架前3 天没有出现坏果，货架6 d 时坏果率为41.7%，这得益于TW 组中的水蒸气选择透过性膜能够适当降低包装内部的相对湿度，延缓由于杨梅果实成熟度高易受高湿度影响导致腐烂变质的速度[23]。结合TW 组包装中的顶空气体体积分数变化，认为适量的二氧化碳气体具有抑菌性[32]和抑制酶活性[33]的作用。与其他组相比，较低的氧气体积分数和较高的二氧化碳体积分数既降低了杨梅果实的呼吸强度，又抑制了霉菌的生长，有效降低了坏果率（P＜0.05）。

图4 杨梅果实坏果率随货架时间的变化Fig.4 Variations of bayberry fruits’bad fruit rates with storage time

2.3 失重率

由图5 可以看出：货架1~3 d 内CK 组的失重率最高，TW 组其次，DK 组最低。对于高含水量的果蔬来说，当质量损失很大时，蒸腾作用引起的失水是导致失重的主要原因，由于呼吸作用产生二氧化碳导致的底物碳损失量一般占质量损失的3%~5%[5]。因此，在（26±1）℃下，杨梅果实的失重主要是高蒸腾作用所致。货架4 d 后，TW 组失重率低于DK 组，这是由于货架后期，DK 组中可以观察到霉菌和果蝇幼虫大量繁殖，导致底物被大量消耗。

图5 杨梅果实失重率随货架时间的变化Fig.5 Variations of bayberry fruits’weight loss rates with storage time

2.4 硬度

由图6 可以看出：货架1~2 d，TW 组中杨梅果实的硬度低于DK 组，但此后DK 组中杨梅果实的硬度快速下降，并在货架5 d 时较初值下降了75%。而TW组中杨梅果实的硬度在货架6 d 时下降了42.4%。CK组杨梅果实在货架3 d 就下降了44.8%。货架前2天，硬度的下降主要是果实失水所致[4]。此后硬度的下降包含3 个主要影响因素：持续失水；果胶酶分解细胞壁中的果胶导致果实硬度下降[34]；霉菌、果蝇幼虫的生长繁殖加剧杨梅果实细胞的裂解。试验结果证明，TW 组中低氧、高二氧化碳和较低的相对湿度的环境能够降低果胶酶活性，抑制霉菌生长，从而抑制果实硬度的下降。

图6 杨梅果实硬度随货架时间的变化Fig.6 Variations of bayberry fruits’firmness with storage time

2.5 营养物质

2.5.1 VC 含量

由图7 可知：在（26±1）℃温度下，杨梅果实中VC的分解非常迅速。TW 组在维持VC 含量方面效果最显著（P＜0.05）。VC 的分解与抗坏血酸氧化酶的活性有关，说明TW 组所维持的环境能够降低这种酶的活性，抑制VC 的分解。

图7 杨梅果实VC 含量随货架时间的变化Fig.7 Variations of bayberry fruits’vitamin C contents with storage time

2.5.2 可滴定酸含量

果实中有机酸的含量一般会随着时间的延长而被分解转化为糖分，因此随着果实成熟度的增加，可滴定酸含量会下降[35]。但图8 显示所有组中可滴定酸含量都在上升，这是由于运输过程中的密封环境导致杨梅果实产生无氧呼吸，引起果肉酸化，货架过程中随着失水程度不断增加，导致产生的酸性物质富集。同时，在货架过程中，由于杨梅果实的成熟度高，霉菌的繁殖会加剧酸化，所以在使用氢氧化钠标准溶液滴定时，消耗的氢氧化钠溶液的量也相应增加。

图8 杨梅果实可滴定酸含量随货架时间的变化Fig.8 Variations of bayberry fruits’titratable acid content with storage time

2.5.3 可溶性固形物含量

由图9 可知：在货架1~2 d，所有试验组中可溶性固形物含量呈先上升后下降的趋势。CK 组中的可溶性固形物含量最高，主要原因是CK 组中杨梅果实的大量失水导致可溶性固形物的富集[25]。DK 组的可溶性固形物含量最低，且上升和下降的幅度较大。TW组的可溶性固形物含量显著高于DK 组（P＜0.05）。杨梅果实可溶性固形物含量的上升主要是有机酸、果胶等物质转化为糖分的量高于呼吸消耗的量，而下降则是由是呼吸代谢持续消耗可溶性固形物所致[36]。

图9 杨梅果实可溶性固形物含量随货架时间的变化Fig.9 Variations of bayberry fruits’total soluble solid contents with storage time

2.6 感官评价

由表2 可以看出：CK 组在货架3 d 就完全失去了商品价值，评价人员发现杨梅果实表面出现大量白色霉菌、开裂严重，质地非常软，并且严重发酸发臭。DK 组在货架5 d 时完全失去商业外观，评价人员发现杨梅果实腐烂严重，果实表面出现大量果蝇幼虫，并有大量汁液流到包装盒上，果实质地很软，严重发酸发臭。TW 组虽然在货架5 d 时得分低于5 分，但远高于DK 组，评价人员发现部分杨梅果实出现白色霉菌，果实开裂，质地较软，并且气味发酸。

表2 杨梅果实感官评价结果Table 2 Bayberry fruits’sensory evaluation results单位：分

3 结论

上述试验结果表明：在环境温度为（26±1）℃条件下，TW 组所维持的氧气体积分数13%±3%、二氧化碳体积分数8%±1%、相对湿度95%±1%的环境可以有效降低杨梅果实呼吸强度，抑制霉菌生长和果蝇幼虫的寄生，同时这种自发气调包装袋可以有效地保留杨梅果实的VC 和可溶性固形物含量，降低坏果率，减缓硬度下降。该研究为环境温度下贮藏杨梅果实提供了一种参考途径。

本研究中关于霉菌和果蝇对杨梅果实的感染程度是通过感官评价得出的，未来需要进一步通过相关试验，研究该自发气调包装袋对杨梅果实易感染的不同种类的霉菌或果蝇的具体影响效果。