超高氧高阻隔膜氣調包裝對鮮切胡蘿卜品質的影響

王 成， 陳于隴， 徐玉娟， 吳繼軍， 張 雁， 劉忠義， 姚錫鎮(zhèn)

(1．廣東省農業(yè)科學院蠶業(yè)與農產品加工研究所/廣東省農產品加工公共實驗室，廣東廣州 510610;2．湘潭大學化工學院，湖南湘潭 411105)

超高氧高阻隔膜氣調包裝對鮮切胡蘿卜品質的影響

王 成1，2， 陳于隴1， 徐玉娟1， 吳繼軍1， 張 雁1， 劉忠義2， 姚錫鎮(zhèn)1

(1．廣東省農業(yè)科學院蠶業(yè)與農產品加工研究所/廣東省農產品加工公共實驗室，廣東廣州 510610;2．湘潭大學化工學院，湖南湘潭 411105)

高氧氣調包裝是近年來研究較多的氣調包裝方式之一．研究了在不同儲藏溫度(4，15，25℃)下，高阻隔膜超高氧氣調包裝的鮮切胡蘿卜品質變化規(guī)律(對照空氣包裝)．結果表明，超高氧氣調包裝顯著增加了鮮切胡蘿卜的失重率、呼吸強度，同時加速了維生素C、總胡蘿卜素含量的損失，但能提高多酚類物質含量．總之，高阻隔膜超氧氣調包裝不能有效地維持鮮切胡蘿卜的品質．

超高氧;氣調包裝;鮮切;胡蘿卜品質

鮮切果蔬，又叫最小加工果蔬，輕度加工果蔬等，是指生產的新鮮水果蔬菜，經過采摘、分揀、清洗、切割、防腐保鮮、包裝等處理后，直接運輸到市場銷售，到達消費者手中即可食用的果蔬加工產品，它最大限度地保持了產品新鮮的口感、風味和營養(yǎng)物質［1］．鮮切果蔬的出現(xiàn)滿足了現(xiàn)代人們追求方便、新鮮和高營養(yǎng)食品的需求，順應了現(xiàn)代社會快速、環(huán)保、健康的生活方式，具有很大的發(fā)展前景．包裝是鮮切果蔬加工的關鍵技術之一，包裝技術直接關系到鮮切產品的品質．氣調包裝是指通過改變包裝袋內的氣體組成，使鮮切產品的呼吸作用和生理活動受到抑制，從而延長儲藏期的一種包裝方式．常用的氣調包裝膜有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯及各種復合膜等，各種膜之間有不同的氧氣和二氧化碳透過率，適合于不同的包裝方式和產品，而這其中對氧氣和二氧化碳有高阻隔性的包裝膜則鮮有應用報道．高阻隔性膜一般常用于真空包裝的蔬菜制品和肉制品，其在鮮切蔬菜上的應用效果還是未知．目前主要的氣調包裝形式為低氧高二氧化碳，但這容易引起果蔬產品無氧呼吸，褐變加重等一系列問題．而大量文獻報道，初始氧氣含量大于70%的高氧氣調包裝能有效地解決上述問題;同時高氧狀態(tài)能有效地抑制呼吸，延長產品貨架期［2］．但是，超高氧氣調包裝(初始氧氣含量大于95%)的研究則鮮有報道．本文以鮮切胡蘿卜為實驗材料，選用對氧氣和二氧化碳均為高阻隔的復合膜進行包裝，在儲藏條件下，研究包裝袋內初始氣體條件為超高氧狀態(tài)時，包裝袋內氧氣變化規(guī)律，以及高阻隔膜氣調包裝對鮮切胡蘿卜品質影響的規(guī)律，為后續(xù)研究提供參考．

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

胡蘿卜購于廣州市天河區(qū)長湴農貿市場．

維生素C標準品、β-胡蘿卜素標準品、沒食子酸標準品，美國Sigma公司;丙酮、Na2CO3、甲醇、鹽酸、福林-酚試劑、鄰苯二胺、草酸、硼酸、乙酸鈉、活性炭，均為分析純．

1.2 儀器與設備

氣調包裝機，包裝盒，高阻隔復合包裝膜［二氧化碳和氧氣的透過率分別為46.243和6.917 0 mL/(24 h·m2·kPa)(25 ℃，0%RH);透濕度為20 g/(24 h·m2)(30 ℃，90%RH)］，上海炬鋼機械制造有限公司;電子天平;Checkmate 9900型頂空氣體分析儀，丹麥PBI公司;TN-375型手持式紅外線二氧化碳分析儀，廣州泰納電子科技有限公司;熒光分光光度計;島津UV-1800型紫外-可見分光光度計，日本島津公司;離心機;真空泵;脫水機等．

1.3 實驗方法

1.3.1 原材料預處理

選擇粗細均勻、表面光滑、無外傷的新鮮胡蘿卜(品種為新黑田)，清洗后切分成厚度約5 mm的胡蘿卜片，再次清洗至洗滌水無色;將清洗后的胡蘿卜片用質量濃度為200 mg/L的維果靈溶液殺菌5 min，然后用脫水機去掉表面水分，在無菌條件下分裝到包裝盒中(150 g/盒)，用氣調包裝機包裝;實驗組包裝氣體為超高氧氣(氧氣含量大于95%)．對照組(空氣包裝)初始包裝氣體為空氣，其他條件與實驗組完全相同．將包裝好的鮮切胡蘿卜分別放入4，15，25℃條件下儲藏，每個處理設3個重復，定期測定相關指標的變化．

1.3.2 包裝袋內O2/CO2含量的測定

利用頂空氣體分析儀測定不同氣調包裝條件下包裝盒內O2/CO2含量，需將包裝盒充分振蕩，使盒內氣體分布均勻，每個樣品測量5次取平均值．

1.3.3 失重率的測定

采用稱量法:用初始重量減去每次稱得的重量，兩者之差與原始重量的比值即為產品的失重率．

式(1)中:M1為樣品原始重量，g;Mi為樣品真空預冷處理后或儲藏期間的重量，g．

1.3.4 呼吸強度的測定

呼吸強度測定參考Kader的封閉法［3］，并做適當修改．用手持式紅外線二氧化碳分析儀測定空白的1 000 mL三角瓶中的CO2含量V0，然后將50 g鮮切胡蘿卜樣品密封放入已知體積的三角瓶，放置于儲藏條件下，1 h后將三角瓶充分混搖，立即測量三角瓶中CO2含量V1，則 V1－V0為增加的CO2含量．呼吸強度用CO2的增量表示，單位是mg/(kg·h)．

1.3.5 維生素C含量的測定

維生素C含量的測定參考 AOAC［4］的方法，并加以修改．取樣時，將50 g鮮切胡蘿卜與50 mL濃度為1%的草酸充分勻漿，抽濾后取濾液10 mL加入0.8 g處理后的活性炭，充分振蕩氧化，10 min后過濾，分別取1 mL濾液加入A管(樣品)、B管(空白)．在A、B管中分別加入1 mL的乙酸鈉溶液和1 mL的硼酸-乙酸鈉溶液，混勻后避光放置20 min，然后向A、B管各加入1 mL的鄰苯二胺溶液，混勻后避光反應40 min，然后用熒光分光光度計分別測量A、B管的熒光強度(激發(fā)波長355 nm、發(fā)射波長455 nm，狹縫寬度5 nm)，A管減B管的熒光強度即為樣品的熒光強度．用維生素C標準品繪制標準曲線，維生素C含量用mg/100 g表示．

1.3.6 總胡蘿卜素和總酚含量的測定

總胡蘿卜素和總酚的測定分別參考耿三省等［5］和 Julkunen-titto［6］的方法，并加以修改．總胡蘿卜素含量測定方法為:將50 g新鮮胡蘿卜加50 mL蒸餾水充分勻漿，取4 g勻漿加入50 mL丙酮中，避光充分震蕩提取3h至胡蘿卜完全脫色，取5 mL丙酮提取液離心，測量452 nm處吸光度變化，用β-胡蘿卜素標準品繪制標準曲線，單位為mg/100 g．總酚的測定為:取上述勻漿5 g加入到15 mL酸化甲醇中超聲提取1h，取5 mL上清液離心后用福林-酚試劑測定總酚的含量，總酚含量用mg/100 g表示．

2 結果與分析

2.1 包裝袋內O2/CO2含量的變化

胡蘿卜切分后其生理活動加強，新陳代謝加快，包裝盒內氣體成分處在不斷變化之中，包裝盒內O2/CO2含量的變化見圖1．結果表明，無論是空氣包裝還是超高氧氣調包裝，O2含量都被迅速消耗，而CO2含量迅速增加;且在4℃下儲藏8 d和15℃下儲藏6 d時，超高氧包裝袋內的CO2含量均已經超過90%，而O2含量極低．說明包裝盒內氧氣消耗迅速，且得不到有效補充，鮮切胡蘿卜已完全處在無氧呼吸狀態(tài)．氣調包裝的理想狀態(tài)應該是在儲藏期內達到一種平衡，即被包裝產品本身的呼吸速率和包裝膜與外界氣體交換的速率相似，使產品處于一種低呼吸強度的狀態(tài)，包裝袋內氣體成分變化緩慢．在5℃高氧包裝條件下，Odriozola-Serrano等［7］發(fā)現(xiàn)，鮮切草莓在儲藏后期(11～21 d)基本達到了平衡的狀態(tài)，氧氣含量恒定在40%左右，二氧化碳則僅從42%增加到46%．本實驗對照組和實驗組均未能達到平衡狀態(tài)，可能是由于所選用的高阻隔性膜的氧氣和二氧化碳透過率較差，導致包裝盒內氣體不能及時與外界氣體進行交換，氧氣得不到外界的補充，二氧化碳不能及時排出．因此，選擇氧氣和二氧化碳透氣率合適的包裝膜十分必要．

圖1 不同儲藏溫度下鮮切胡蘿卜包裝盒內O2和CO2含量變化Fig．1 Change of O2and CO2contents in different storage temperatures

2.2 超高氧氣調包裝對鮮切胡蘿卜失重率影響

胡蘿卜切分后表面積增大，呼吸增強，不處理容易失重變軟．氣調包裝是有效控制鮮切胡蘿卜失重率的方法．不同處理下鮮切胡蘿卜失重率見圖2．從圖2知，隨著儲藏期的增加，失重率也在不斷增加，但在氣調包裝情況下，25℃儲藏8 d，失重率不會超過2%，但超高氧包裝的失重率會大于普通空氣包裝，說明超高氧包裝的鮮切胡蘿卜比空氣對照組新陳代謝更旺盛，呼吸消耗更大．本結果與梁小玲［8］研究結果類似，她發(fā)現(xiàn)用ONY/LLDPE復合膜在80%的高氧氣調包裝條件下，鮮切土豆的失重率高于普通空氣包裝．但與此相反，涂寶軍等［9］發(fā)現(xiàn)綠蘆筍用聚丙烯膜在80%～100%的高氧氣調包裝下失重率最低．說明不同鮮切產品和不同包裝膜對失重率影響不同．

圖2 不同溫度下儲藏8 d時鮮切胡蘿卜的失重率變化Fig．2 Change of weight loss ratios in fresh-cut carrot at day 8 of storage at different temperatures

2.3 超高氧氣調包裝對鮮切胡蘿卜呼吸強度影響

不同處理條件下鮮切胡蘿卜的呼吸速率變化見圖3．有關高氧氣調包裝對鮮切果蔬產品呼吸強度影響的文獻報道很多，且結論各不相同．Choudhury［10］發(fā)現(xiàn)采用氣調貯藏胡蘿卜，呼吸強度隨著氧氣濃度上升而提高，但高氧氣調包裝對鮮切胡蘿卜呼吸強度影響的報道很少．本實驗結果與Choudhury結果一致，在不同儲藏溫度下，超氧氣調包裝鮮切胡蘿卜呼吸強度均高于空氣組，說明高氧氣調包裝不但未能抑制鮮切胡蘿卜呼吸作用，反而使其進一步增強．這可能由于胡蘿卜對于高氧比較敏感，且高氧條件下活性氧自由基大量產生，對胡蘿卜產生傷害，誘導了呼吸作用的增強［11］．Liu等［12］在蘑菇高氧包裝中也發(fā)現(xiàn)，高氧和純氧包裝的POD活性均顯著大于空氣組，說明包裝中產生大量H2O2，誘導了POD活性的上升．另外，Limbo［13］和 Kader［14］等的研究也表明，鮮切土豆和葡萄柚的呼吸強度隨氣調包裝中氧分壓增大而增大．但是 Kader等［14］發(fā)現(xiàn)，高氧處理的鮮切梨和番茄呼吸強度減小，且在30，50 kPa的氧分壓下番茄的呼吸強度增強，而在80，100 kPa的氧分壓下呼吸強度減?。虼耍⒎撬絮r切果蔬產品都適合于高氧氣調包裝，且不同的高氧氣調包裝氣體比例對產品呼吸強度有較大影響．

2.4 超高氧氣調包裝對鮮切胡蘿卜維C含量影響

Vc的含量是評價鮮切胡蘿卜營養(yǎng)品質變化的重要指標之一．不同處理條件下鮮切胡蘿卜總Vc含量變化見圖4．結果表明，在儲藏期間Vc含量呈下降趨勢，且在超高氧包裝條件下，鮮切胡蘿卜Vc含量下降明顯快于對照組，說明該條件下，超氧包裝加速Vc損失．本結果和梁小玲鮮切梨產品的研究結果類似［8］，她發(fā)現(xiàn)90%的高氧包裝在儲藏的前7 d明顯加快了鮮切梨Vc含量的降低．Oms-Oliu等［15］也發(fā)現(xiàn)，在高氧氣調包裝下，鮮切“Flor de Invierno”梨其Vc含量明顯低于空氣包裝和低氧包裝．在高氧包裝鮮切草莓研究中，Odriozola-Serrano［16］得出了類似結果．這可能由于儲藏過程中高氧氣和高二氧化碳提高了鮮切胡蘿卜的氧化性應激反應，導致生理活動加快［11］．另外，可能是高氧狀態(tài)產生過多的氧自由基，從而產生了氧化傷害，而植物體本身為了應對這種傷害，便會利用Vc等抗氧化物質來對抗這種氧化傷害，使Vc含量減?。?7］．相反，Day［18］和陳學紅［19］等發(fā)現(xiàn)，高氧氣調有利于萵苣Vc含量的維持．因此，不同蔬菜種類對高氧包裝的反應不同，高氧包裝對鮮切產品Vc含量的影響還有待進一步研究．

圖3 不同處理條件下鮮切胡蘿卜呼吸速率的變化Fig．3 Change of respiratory rates of fresh-cut carrot at different treatments

2.5 超高氧氣調包裝對鮮切胡蘿卜總胡蘿卜素含量的影響

胡蘿卜含有豐富的類胡蘿卜素，如β-胡蘿卜素、α-胡蘿卜素、葉黃素等，是胡蘿卜的主要呈色物質，也是胡蘿卜營養(yǎng)品質的主要評價指標之一．在不同處理條件下，鮮切胡蘿卜總胡蘿卜素含量變化見圖5．圖5表明，在超高氧包裝條件下，類胡蘿卜素總量呈現(xiàn)下降趨勢，特別在儲藏后期，下降明顯．在25℃條件下，超高氧包裝鮮切胡蘿卜的類胡蘿卜素總量比對照組含量要低．原因可能是，超高氧包裝產生過量的氧自由基對胡蘿卜產生氧化傷害，從而刺激鮮切胡蘿卜大量消耗類胡蘿卜素等抗氧化物質以減小傷害，從而導致類胡蘿卜素總量過快下降［17］．Alasalvar等［20］研究發(fā)現(xiàn)，鮮切胡蘿卜總類胡蘿卜素在儲藏期間會不斷下降，且高氧包裝樣品其總胡蘿卜素含量下降更快．在鮮切萵苣的研究中，陳學紅等［21］也發(fā)現(xiàn)了類似結果．但在4℃低溫儲藏條件下，鮮切胡蘿卜的類胡蘿卜素總量呈現(xiàn)先上升后下降趨勢，且純氧包裝的總胡蘿卜素含量高于對照組(見圖5)．這可能由于在低溫的儲藏條件下，鮮切胡蘿卜自身會繼續(xù)合成胡蘿卜素，而高氧刺激又加快了類胡蘿卜素的生成．在研究鮮切番茄的過程中，Odriozola-Serrano等［22］也發(fā)現(xiàn)，高氧包裝條件下鮮切番茄的總胡蘿卜素含量呈上升趨勢．

圖4 不同處理條件下鮮切胡蘿卜維生素C含量的變化Fig．4 Change of vitamin C contents in fresh-cut carrot at different treatments

2.6 超高氧氣調包裝對鮮切胡蘿卜總酚含量的影響

多酚類物質的分子結構中含有多個酚羥基，易于氧化，因此呈現(xiàn)出很強的抗氧化能力，是植物體內重要的抗氧化物質之一．在不同處理條件下，鮮切胡蘿卜總酚含量變化見圖6，在不同的儲藏溫度下，鮮切胡蘿卜總酚含量整體呈現(xiàn)出一種先升后降的趨勢，且溫度越高后期總酚的含量下降越快．另外，超氧包裝的鮮切胡蘿卜其總酚含量要高于對照組，但在儲藏后期高氧包裝組的總酚含量下降迅速．這說明前期高氧氣調包裝能刺激鮮切胡蘿卜多酚類物質的合成;而后期總酚含量下降則可能由于過度氧化致使多酚類物質被迅速消耗［23］．Alasalvar等［20］人的研究結果和本文相符，他發(fā)現(xiàn)，在高氧氣調下，紫色和橙色鮮切胡蘿卜總酚的含量不斷增加．Dixon和Paiva［24］研究發(fā)現(xiàn)，植物體受到外界傷害刺激時會產生應激反應，多酚類物質會大量合成，來修復受損部位，同時抵御微生物入侵．鮮切胡蘿卜由于受到切割傷害，刺激了自身多酚類物質的生物合成，而超氧氣調環(huán)境可能加深了這種刺激，因此引起多酚類物質的生成量多于空氣組［23］．

圖5 不同處理條件下鮮切胡蘿卜總胡蘿卜素含量的變化Fig．5 Change of total carotene contents of fresh-cut carrot at different treatments

圖6 不同處理條件下鮮切胡蘿卜總酚含量的變化Fig．6 Change of total polyphenol contents of fresh-cut carrot at different treatments

3 結論

在研究的超氧高阻隔膜氣調包裝條件下，包裝袋內的氧氣被迅速消耗，且鮮切胡蘿卜的失重率、呼吸強度、維生素C損失率、總胡蘿卜素損失率均大于普通空氣包裝對照組．可見，超高氧高阻隔膜氣調包裝不適合作為鮮切胡蘿卜的包裝方式．因此對于不同的鮮切果蔬產品，膜材料的選擇和高氧氣調氣體比例是篩選鮮切產品氣調包裝的關鍵因素．

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(責任編輯:檀彩蓮)

Effects of Superatmospheric Oxygen Modified Atmosphere Combined with High Barrier Film Packaging on Quality of Fresh-cut Carrots

WANG Cheng1，2， CHEN Yu-long1， XU Yu-juan1， WU Ji-jun1，ZHANG Yan1， LIU Zhong-yi2， YAO Xi-zhen1
(1．Sericulture＆ Agro-food Product Processing Research Institute/Guangdong Open Access Laboratory of Agricultural Product Processing，Guangdong Academy of Agricultural Science，Guangzhou 510610，China;2．College of Chemical Engineering，Xiangtan University，Xiangtan 411105，China)

High oxygen modified atmosphere packaging was one of the hottest packaging techniques on fresh-cut fruit and vegetables in recent years．The aim of this study was to investigate the effects of superatmospheric oxygen modified atmosphere combined with high barrier film packaging on the quality of fresh-cut carrot during storage at different temperature(4℃，15℃，and 25℃)．Using the packaging box filled with air as control，the results showed that the loss of weight，loss of vitamin C and total carotene and the respiratory intensity of fresh-cut carrot packaged by superatmospheric oxygen were significantly increased than the control．But the content of phenol compounds in fresh-cut carrot was higher than the samples packaged with air．In general，the quality of fresh-cut carrot was not effectively maintained by superatmospheric oxygen modified atmosphere combined with high barrier film packaging．

superatmospheric oxygen;modified atmosphere packaging;fresh-cut;carrot quality

TS206.6

A

1671-1513(2012)03-0059-06

2011-11-08

2009粵港招標關鍵領域重點突破招標項目(2009498D23);廣東省科技計劃項目(2009B020311008);廣州市科技計劃項目(2010Z1-E201);廣東省現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系“特色蔬菜產業(yè)創(chuàng)新團隊崗位專家及綜合示范與培訓站長建設任務”．

王 成，男，碩士研究生，研究方向為農產品加工與保鮮;

姚錫鎮(zhèn)，男，研究員，主要從事農產品加工方面的研究．通訊作者．