黃金梨MA貯藏保鮮袋的設(shè)計

葉興華，姜齊永，劉 萌，周衛(wèi)寧，王美蘭*，周志才

(煙臺大學(xué)食品科學(xué)與工程研究所，山東 煙臺 264005)

黃金梨MA貯藏保鮮袋的設(shè)計

葉興華，姜齊永，劉 萌，周衛(wèi)寧，王美蘭*，周志才

(煙臺大學(xué)食品科學(xué)與工程研究所，山東 煙臺 264005)

為了延長黃金梨的貯藏期，用正交試驗和多元回歸方法，設(shè)計用于黃金梨長期貯藏的MA貯藏保鮮袋。在貯藏溫度為(1±0.5)℃，用該保鮮袋保藏黃金梨的氣體平衡組成為1.5%～2.4% CO2、14%～15.9% O2，貯藏期可以達到210d以上，較好地保持了黃金梨的品質(zhì)。

黃金梨；MA貯藏；適宜氣體組成；回歸方程

黃金梨(Pyrus pyrifolia Nakai. cv.Whangkeumbae) 是中熟優(yōu)良砂梨品種，肉質(zhì)脆嫩，深受廣大消費者歡迎，但貯運過程中易失水，表皮和果心易褐變、腐爛，常溫下，采后10d即開始軟化和腐爛[1]，失去商品價值。冷藏是黃金梨常用的保鮮方法，可將梨果貯藏期延長至60d以上，但并不能抑制果實的失水和表皮、果心褐變[2]。氣調(diào)貯藏法(controlled atmosphere storage，CA)是當(dāng)今最先進的貯藏技術(shù)，已廣泛應(yīng)用于蘋果、梨、葡萄、桃子、櫻桃等果品的貯藏[3-4]。薄膜限氣貯藏(modified atmosphere storage，MA)是在冷藏庫內(nèi)，通過調(diào)節(jié)貯藏包裝內(nèi)的氣體組成來達到氣調(diào)貯藏的目的，具有成本低廉、操作簡單和保鮮效果好的優(yōu)點[5]。在MA貯藏過程中，適宜氣體組成是影響果蔬氣調(diào)貯藏質(zhì)量的主要因素之一，也是MAP設(shè)計的重要依據(jù)。閆根柱等[6]將黃金梨置于玻璃瓶內(nèi)，通過空氣壓縮機和CO2鋼瓶調(diào)節(jié)來控制瓶內(nèi)氣體成分，認為黃金梨在此貯藏環(huán)境的適宜氣體組成是CO2體積分數(shù)小于1%、O25%左右。田龍[7]將塑料大帳置于冷庫內(nèi)，利用制氮機和二氧化碳脫除機調(diào)節(jié)帳內(nèi)氣體組成，確定了黃金梨適宜氣體組成為0～0.5% CO2、5%～6% O2。李湘利[8]進行塑料大帳和打孔自發(fā)氣調(diào)保鮮袋(modified atmosphere package，MAP)貯藏黃金梨的研究，并利用制氮機調(diào)節(jié)帳內(nèi)氣體組成，發(fā)現(xiàn)當(dāng)CO2體積分數(shù)小于1%、3%～5% O2時，梨果貯藏效果最佳。確定滿足黃金梨MA貯藏的適宜氣體組成具有重要生產(chǎn)實踐意義。

本研究利用黃金梨的呼吸作用和薄膜袋的滲氣作用在一定條件下達到動態(tài)平衡的原理，研究影響MAP內(nèi)氣體組成的因素，并依據(jù)貯藏結(jié)束后果實的品質(zhì)，確定黃金梨MA貯藏的適宜氣體組成(CO2%，O2%)，用多元回歸的方法設(shè)計出用于黃金梨長期貯藏的氣調(diào)保鮮袋。該研究與生產(chǎn)實踐充分結(jié)合，其結(jié)果對黃金梨的MAP貯藏具有指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗用黃金梨，于2008年8月12日定點采收自山東省煙臺市牟平梨園，采購后2h運回?zé)熍_大學(xué)。挑選無機械損傷、無病蟲害、優(yōu)質(zhì)的果實為試材，置于溫

度(1±0.5)℃，相對濕度90%～95%的機械冷庫中預(yù)冷24h后裝袋，并在該溫度條件下貯藏。

草酸(AR)、抗壞血酸(AR) 齊魯石化工司研究院試劑廠；愈創(chuàng)木酚(CR) 國藥集團化學(xué)試劑有限公司；鄰苯二酚(CR) 亨達精細化學(xué)品有限公司；焦性沒食子酸(AR) 天津市九茂化學(xué)儀器供應(yīng)站；磷酸氫二鈉(AR)、磷酸二氫鉀(AR)、重鉻酸鉀(AR)、2,4-二硝基苯肼(AR)上海試劑三廠；鹽酸、硫酸、活性炭、氫氧化鈉、氯化鋇、硫脲(均為AR級)。

1.2 儀器與設(shè)備

TU-1901紫外分光光度計、GC1100氣相色譜 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司；HSJ-05B頂空進樣器 北京雷德科技發(fā)展有限公司；電熱恒溫水浴鍋(雙列四孔)、可調(diào)萬用電爐(220V，1000W)、CAV213C分析天平 龍口市先科儀器公司；SHB-III循環(huán)水式多用真空泵鄭州長城科工貿(mào)易有限公司；TGL-16G離心機 上海安亭科學(xué)儀器廠；ZK-82A真空干燥箱 江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠；WYT(0～80%)手持糖度計 成都光學(xué)儀器廠；GY-1硬度計 牡丹江機械研究所；SL230-A4榨汁機 中山市好媽咪電器廠；QF-190奧式氣體分析儀 上海華巖儀器公司；DS-1組織搗碎機 上海標(biāo)本模型廠。

1.3 方法

1.3.1 正交試驗方案

為研究MAP的厚度、面積、貯藏量對袋內(nèi)氣體的關(guān)系，根據(jù)之前試驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗，本研究采用三因素三水平正交試驗方案，如表1所示。其中每個試驗編號的MAP設(shè)3個重復(fù)。

表1 不同規(guī)格MAP的正交試驗方案Table1 Design of orthogonal experiments for MAP

1.3.2 氣體測試方法

黃金梨經(jīng)預(yù)冷后，按表1貯藏量分別裝入不同面積(m2)、不同厚度(μm)的聚乙烯薄膜氣調(diào)袋。安裝由玻璃管、乳膠管和止水夾組成的抽氣裝置，用聚丙烯繩扎緊袋口，定期用氣體分析儀測定袋內(nèi)O2和CO2的含量，分別取每組三個平行測定的平均值[9]。

1.3.3 生理及品質(zhì)指標(biāo)測試方法

硬度：用硬度計(探頭直徑3mm)測定[10]。每次隨機取果5個，去皮測果實胴部，單果重復(fù)3次，取平均值；可溶性固形物含量用手持折光儀測定[10]；相對膜透性用電導(dǎo)儀測定[11]，以黃金梨煮沸前后電導(dǎo)率的比值為細胞的膜透性；腐爛指數(shù)：參照王大平等[12]的方法，根據(jù)黃金梨表面腐爛程度劃分腐爛級別：0級：果面無腐爛現(xiàn)象，l級：果面腐爛面積為0～1/10，2級：果面腐爛面積為1/10～1/4，3級：果面腐爛面積為l/4～1/2，4級：果面腐爛面積為1/2～1。

1.3.4 褐變指數(shù)測定

參照霍君生等[13]方法，分別和果心切面褐變面積對梨果分級：0級：果面無褐變現(xiàn)象；l級：果面褐變面積為0～1/4；2級：果面褐變面積在(1/4～1/3)；3級：果面褐變面積為l/3～2/3；4級：果面褐變面積為2/3～1。

1.3.5 鮮食品質(zhì)評定

采用田世平的方法[14]，但略有改進，按分數(shù)由高到低分為五個等級，其中鮮食品質(zhì)越好則分數(shù)越高：風(fēng)味濃，與采時口感相當(dāng)，50～40分；風(fēng)味正常，接近采收時口感，40～30分；風(fēng)味較正常，比采收時口感稍差，30～20分；風(fēng)味淡，與采收時口感差異較大，20～10分；分為很淡或異味，10～0分，按以上標(biāo)準(zhǔn)由4名訓(xùn)練有素的食品感官質(zhì)量考評員對黃金梨進行打分。

1.4 統(tǒng)計分析

應(yīng)用SPSS 13.0軟件試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理，并采用ANOVA進行鄧肯式多差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 MA貯藏過程氣體組成的變化規(guī)律

圖1、2分別是試驗2和試驗5的黃金梨在MA貯藏過程氣體組成的變化規(guī)律。當(dāng)MAP封口后，袋內(nèi)O2體積分數(shù)由21%逐漸降低，CO2體積分數(shù)由0.03%逐漸升高，在一定時間達到相對穩(wěn)定的狀態(tài)。這是在一定的包裝和貯藏條件下，產(chǎn)品呼吸和薄膜滲氣相互平衡的結(jié)果。可以看出，試驗2的MAP內(nèi)氣體的平衡時間約30d，平衡后二氧化碳的體積分數(shù)為1.6%～2.3%，O213.2%～15.6%；試驗5的MAP內(nèi)氣體的平衡時間約20d，平衡后二氧化碳的體積分數(shù)為1.8%～3.0%范圍內(nèi)

波動，O210.2%～12.8%。由于試驗2和試驗5的MAP的面積和貯藏量是相同的，可以斷定，平衡時間和氣體組成的差別是由于保鮮袋的厚度不同所致。其它實驗編號的MAP的氣體變化規(guī)律與試驗2、5類似，都有特定的平衡時間和相對穩(wěn)定氣體組成，在此就不一一列出。各編號的平衡濃度如表1所示。

圖1 試驗2的氣體組成測定結(jié)果Fig.1 Determination of gas content in Test 2

圖2 試驗5的氣體組成測定結(jié)果Fig.2 Determination of gas content in Test 5

2.2 適宜氣體組成的確定

適宜氣體組成是指果蔬在該氣體組分下進行氣調(diào)貯藏，能保持良好的外觀、風(fēng)味及品質(zhì)指標(biāo)，貯藏期長，鮮食品質(zhì)高。適宜氣體組成的確定，應(yīng)以大量的實驗數(shù)據(jù)為依據(jù)。表2是黃金梨在MAP冷藏210d后的各項生理指標(biāo)。氣體成分為平衡后袋內(nèi)O2和CO2體積分數(shù)的平均值?？梢钥闯鲈囼?、4、5的三組MAP內(nèi)梨果的鮮食品質(zhì)得分最高(P＜0.05)，在此范圍內(nèi)得氣體組成可很好的保持了黃金梨的硬度和可溶性固型物的含量，有效地抑制梨果腐爛指數(shù)和果心褐變指數(shù)的升高(P＜0.05)。相比之下6、8和9號袋貯藏質(zhì)量最劣，袋內(nèi)CO2體積分數(shù)分別高達3.7%、3.5%和5.5%，有CO2中毒的跡象，袋內(nèi)果實的硬度和可溶性固形物含量顯著低于其他袋內(nèi)梨果，果心褐變嚴重，個別梨果出現(xiàn)絮敗的現(xiàn)象。試驗1袋內(nèi)O2體積分數(shù)高達16.4%，與貯藏前相比，袋內(nèi)梨果可溶性固形物降低了5 6.4%，膜透性上升了22%，腐爛指數(shù)和褐變指數(shù)高達8.92%和4.82%，鮮食品質(zhì)極低(P＜0.05)，喪失了食用價值。試驗3、7袋內(nèi)梨果的味道變淡，已不具有脆嫩的口感，失去了商業(yè)價值。

MAP內(nèi)的氣體組成是影響貯藏質(zhì)量的重要因素。在自發(fā)氣調(diào)保鮮袋內(nèi)，低O2和高CO2的氣體組成有利于降低導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降的各種生理生化及物質(zhì)轉(zhuǎn)變的速度，延緩成熟衰老和生理失調(diào)的發(fā)生，控制微生物的活動及由病原微生物引起的病害，達到延長新鮮果蔬產(chǎn)品貯藏期的目的[5]。不過當(dāng)O2體積分數(shù)低過閾值或CO2體積分數(shù)高過閾值會造成果蔬產(chǎn)品的氣體傷害，低O2傷害主要癥狀為表皮組織局部塌陷、褐變，產(chǎn)生酒精味和異味；高CO2傷害，主要表現(xiàn)為表面或內(nèi)部組織或兩者都發(fā)生褐變，出現(xiàn)褐斑，凹陷或組織脫水萎蔫甚至形成空腔[15]。本實驗中的6、8和9號袋梨果貯藏品質(zhì)最劣，而對應(yīng)的CO2含量最高，其中9號袋高達5.5%，說明已經(jīng)產(chǎn)生了高CO2傷害，這與以上結(jié)論相符。通過對比正交試驗中各組梨果理化指標(biāo)及感官指標(biāo)的測定結(jié)果，確定出黃金梨的適宜氣體組成為CO21.5%～2.4%、O214%～15.9%，對黃金梨的MAP貯藏具有重要的參考價值。

表2 貯藏210d時各氣調(diào)袋內(nèi)黃金梨生理指標(biāo)Table2 Physiological index of Whangkeumbae pears after 210 days of storage

2.3 黃金梨MA貯藏保鮮袋的設(shè)計

利用三元二次回歸分析，建立MAP氣體含量與薄膜厚度、薄膜面積、貯藏重量的回歸模型。設(shè)M A P內(nèi)CO2含量為Y(CO2)，O2含量為Y(O2)，薄膜厚度(D)為X1、薄膜面積(W)為X2、貯藏量(S)為X3，其回歸設(shè)計為：

Y=b0＋b1X1＋b2X2＋b3X3＋b4X12＋b5X22＋b6X32＋b7X1X2＋b8X1X3＋b9X2X3

式中：b0、b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9為回歸系數(shù)。

由表1數(shù)據(jù)可得到：

利用F值檢驗和相關(guān)系數(shù)分析，檢驗該回歸方程的

可靠性。分析得到P(CO2)= 0.0223＜0.05說明回歸方程顯著，方程成立。由于R(相關(guān)系數(shù))=0.99988＞R0.01(相關(guān)系數(shù)臨界值)=0.827，說明袋內(nèi)CO2體積分數(shù)與薄膜厚度、薄膜面積、貯藏量高度相關(guān)。

由表1數(shù)據(jù)同樣可得到：

利用F值檢驗和相關(guān)系數(shù)分析，檢驗該回歸方程的可靠性。由于P=0.044＜0.05，說明回歸方程顯著，方程成立。由于R(相關(guān)系數(shù))=0.99953＞R0.01(相關(guān)系數(shù)臨界值)=0.827，說明O2體積分數(shù)也與三個因素高度相關(guān)。

2.4 用回歸方程設(shè)計MAP舉例

以設(shè)計貯藏5kg川中島桃的MAP為例，設(shè)保鮮袋的面積為0.3m2(0.5m×0.6m)為例。

由方程(1)、(2)解得：

當(dāng)Y(CO2)=1.5%時，解得D=21μm，此時Y(O2)=15.9%；

當(dāng)Y(CO2)=2.4%時，解得D=25μm，此時Y(O2)=14%。

所以應(yīng)選用薄膜厚度為21～25μm的保鮮袋，此時袋內(nèi)O2體積分數(shù)，由方程(2)得為14%～15.9%。

綜上，利用回歸方程能夠設(shè)計出滿足黃金梨適宜氣體組成的MAP。

3 討論與結(jié)論

本研究表明，黃金梨裝入MAP內(nèi)封口后，袋內(nèi)氣體組成的變化有著共同的變化規(guī)律，即袋內(nèi)O2體積分數(shù)逐漸降低，CO2體積分數(shù)逐漸升高，在特定時間內(nèi)達到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。這是果實呼吸和薄膜滲氣在一定條件下達到動態(tài)平衡的結(jié)果。呼吸作用是果實采后的重要生理作用，可用R(CO2)或R(O2)表示。滲氣作用是聚乙烯薄膜本身具有的性質(zhì)，當(dāng)袋內(nèi)O2的分壓低于袋外O2的分壓，袋內(nèi)CO2的分壓高于袋外貯藏環(huán)境大氣中CO2的分壓，即可產(chǎn)生MAP的內(nèi)外氣體交換——薄膜滲氣[16]。

當(dāng)果實的呼吸作用和薄膜得滲氣作用達到動態(tài)平衡時，果實吸入(O2)或放出(CO2)的總量=薄膜滲進或滲出氣體的總量[17]，

當(dāng)溫度、濕度、環(huán)境氣體分壓(P內(nèi)o2、P內(nèi)co2)一定時，同時貯藏品種(R(CO2)或R(O2))、薄膜種類(Pg)一定時，影響自發(fā)氣調(diào)袋內(nèi)氣體分壓的因素只有薄膜厚度(D)、薄膜面積(S)、貯藏質(zhì)量(W)三個因素[9]。對蒜薹、綠蘆筍、櫻桃等的MA貯藏研究也充分證明了這一點[9,18-19]。

因此，本研究對MAP內(nèi)的氧氣、二氧化碳體積分數(shù)分別與薄膜面積、薄膜厚度、貯藏量關(guān)系進行了研究，計算出了用來描述三因素對袋內(nèi)氣體組成影響的三元二次回歸方程。在已知三因素中任意兩因素的條件下，可利用適宜氣體組成和三元二次方程(1)、(2)預(yù)測出所需的第三個保鮮參數(shù)。保證實驗準(zhǔn)確的前提下，提高了實驗效率，豐富了自發(fā)氣調(diào)保鮮袋的設(shè)計方法。

本研究根據(jù)黃金梨的貯藏特性(呼吸強度、適宜氣體組成、耐儲性)和果實呼吸——薄膜滲氣在一定條件下達到平衡的原理，在大量實驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，用計算機回歸的方法，設(shè)計出適合黃金梨保鮮的自發(fā)氣調(diào)貯藏保鮮袋(MAP)，利用MAP＋冷藏保鮮技術(shù)，成功地應(yīng)用于黃金梨的貯運保鮮，具有使用成本低、貯藏期長、保鮮效果好、便于推廣應(yīng)用的優(yōu)點。使用該技術(shù)，可大大降低果實的腐爛，較好的保持黃金梨的原有營養(yǎng)成分和食用價值，延長貯藏期，深受消費者歡迎。

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Design and Application of Modified Atmosphere Package for Whangkeumbae Pears

YE Xing-hua，JIANG Qi-yong，LIU Meng，ZHOU Wei-ning，WANG Mei-lan*，ZHOU Zhi-cai
(Food Science and Engineering Research Institute, Yantai University, Yantai 264005, China)

In order to improve the storage period of Whangkeumbae pears, the modified atmosphere package (MAP) was designed through orthogonal experiments and multiple regressions. The optimal atmosphere compositions of MAP were composed of 1.5%－2.4% CO2and 14%－15.9% O2. The storage period of Whangkeumbae pears can be improved to 210 days with satisfactory quality.

Whangkeumbae pear；modified atmosphere package；optimal atmosphere composition；regression equation

TS206.2；TS255.3

A

1002-6630(2010)22-0480-04

2010-03-22

山東省科技攻關(guān)項目(2005GG1109002)

葉興華(1983—)，男，碩士研究生，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程。E-mail：yexinghua007@163.com

*通信作者：王美蘭(1958—)，女，教授，本科，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程。E-mail：zzc555@ytu.edu.cn