牛至精油保鮮紙的制備及在杏保鮮中的應(yīng)用

林曉雨，王玉峰，王建清，王猛，許亞寧

（天津科技大學(xué)包裝與印刷工程學(xué)院，天津300222）

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牛至精油保鮮紙的制備及在杏保鮮中的應(yīng)用

林曉雨，王玉峰，王建清，王猛，許亞寧

（天津科技大學(xué)包裝與印刷工程學(xué)院，天津300222）

以PVA涂層為阻隔層，以牛至精油為保鮮劑制備牛至精油保鮮紙。并采用GC-MS對(duì)保鮮紙中抑菌成分的釋放規(guī)律進(jìn)行研究，最后以杏為供試水果，考察了保鮮紙中牛至精油用量對(duì)杏感官評(píng)價(jià)、失重率、呼吸強(qiáng)度及可溶性固形物等指標(biāo)的影響。結(jié)果表明：牛至精油保鮮紙能夠有效延緩精油成分的釋放，達(dá)到長(zhǎng)期貯存果蔬的目的。保鮮實(shí)驗(yàn)表明牛至精油保鮮紙中牛至精油的最佳用量為60μL/L。

牛至精油；保鮮紙；杏保鮮

我國(guó)果蔬產(chǎn)品產(chǎn)量豐富，2014年我國(guó)水果、蔬菜總產(chǎn)量分別達(dá)到2.6億t和7億t，成為世界第一果蔬生產(chǎn)大國(guó)。然而新鮮的果蔬采摘后不及時(shí)進(jìn)行保鮮處理就會(huì)出現(xiàn)失水萎蔫、品質(zhì)惡化和腐爛等現(xiàn)象。我國(guó)果蔬流通腐損率為25% ～30%，而發(fā)達(dá)國(guó)家的果蔬損失率為5%左右。為減少采后損失，人們進(jìn)行了各種保鮮方法及保鮮包裝的研究。目前，常用的果蔬保鮮包裝有保鮮膜、保鮮紙、功能型瓦楞紙箱等［1-4］，其中功能型保鮮紙不僅制作方法簡(jiǎn)單、成本相對(duì)低廉，而且有利于長(zhǎng)途運(yùn)輸。牛至精油具有一定的抑菌效果，主要從牛至植物中提取出來，而牛至可作為草藥以及烹飪調(diào)料使用，因此，使用牛至精油作為杏的保鮮劑是十分安全的，國(guó)內(nèi)也有很多將牛至精油應(yīng)用到保鮮領(lǐng)域的研究［5-7］。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1材料與設(shè)備

1.1.1試驗(yàn)材料

杏，購(gòu)自于天津市東淀天天樂生態(tài)農(nóng)莊，使用瓦楞紙箱包裝，并用自制蓄冷冰袋進(jìn)行預(yù)冷處理，去除田間熱和呼吸熱，并在采后2h之內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室；

牛至精油，長(zhǎng)沙格綠生物科技有限公司；PE袋（厚度50μm，300mm×200mm，包裝袋容積：2L），實(shí)驗(yàn)室自制。

1.1.2儀器

HY34電子天平，奧豪斯儀器有限公司產(chǎn)；

AR2130千分之一電子天平，梅特勒-托利多儀器有限公司生產(chǎn)；

透氣實(shí)驗(yàn)儀GDP-C，德國(guó)BRUGGER公司生產(chǎn)；

氣相色譜儀GC-2010，日本島津儀器公司產(chǎn)；

氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀Varian4000MS，美國(guó)瓦里安公司產(chǎn)；

O2/CO2檢測(cè)儀Checkmate9900，丹麥拔萃公司產(chǎn)；

WS114手持式折射儀，上海測(cè)維光電技術(shù)有限公司產(chǎn)。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1精油保鮮紙的制備

將配置好的PVA溶液用60目的涂布輥涂覆到保鮮紙的面紙上，懸掛晾干，如需多次涂覆則在晾干后再進(jìn)行后續(xù)的涂覆；將完成最后一次PVA涂覆后的面紙放置在水平桌面上，使用60目的涂布輥將精油涂覆到保鮮紙的芯紙上；并將處理后的面紙和芯紙貼合壓平后自然干燥。

1.2.2保鮮紙的處理

根據(jù)試驗(yàn)所測(cè)得的精油保鮮紙單位面積載油量與牛至精油的密度，包裝袋容積為2L，設(shè)計(jì)精油保鮮紙保鮮實(shí)驗(yàn)的濃度梯度與保鮮紙用量的對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1　精油保鮮紙用量Table 1　The amount of essential oil paper

在使用過程中，根據(jù)所需濃度將精油保鮮紙裁剪成對(duì)應(yīng)的面積，分類放置并在背面沿對(duì)角線方向貼雙面膠備用。

1.2.3精油保鮮紙保鮮成分釋放實(shí)驗(yàn)

將經(jīng)過篩選的杏放入實(shí)驗(yàn)室自制的PE包裝袋中，在包裝袋外側(cè)正面中間位置進(jìn)行硅窗處理以方便取氣。含精油保鮮紙、直接放置精油的杏包裝袋以及未放置任何精油的保鮮紙CK組，分別在對(duì)應(yīng)的包裝袋外側(cè)做標(biāo)記，往包裝袋內(nèi)充入足量空氣并封口。在常溫條件下進(jìn)行貯藏，每天固定時(shí)間抽取包裝袋的氣體使用GC-MS進(jìn)行成分測(cè)定，GC-MS設(shè)置條件如下：

氣相條件：色譜柱型號(hào)為VF-5ms（30m×0.25mm× 0.25μm），進(jìn)樣口溫度為250℃，載氣為氦氣。初始溫度為50℃，然后以4℃/min升至290℃，保持30min。

質(zhì)譜條件：離子源為EI，質(zhì)量分析器為離子阱，離子阱溫度為230℃，傳輸線溫度280℃；掃描方式：全掃描；掃描范圍：50～1000m/z。檢索譜庫(kù)：NIST05。

1.2.4精油保鮮紙的水果保鮮實(shí)驗(yàn)及效果評(píng)價(jià)

1.2.4.1保鮮試驗(yàn)

將經(jīng)過篩選的杏放入經(jīng)過消毒處理的塑料托盤中，每個(gè)托盤放置水果的重量控制在200±15g的范圍內(nèi)，分別向托盤中放入五種不同精油含量的保鮮紙，以不加任何保鮮劑的為空白組。然后將托盤放入實(shí)驗(yàn)室自制的PE包裝袋內(nèi)（PE膜厚：50μm；包裝袋內(nèi)尺寸：300mm×200mm；包裝袋容積：2L），封口，在室溫下避光放置。

1.2.4.2保鮮效果評(píng)價(jià)

1）感官評(píng)價(jià)

選擇10人作為評(píng)判人員，對(duì)水果的色澤、外觀、氣味三方面進(jìn)行整體評(píng)判。評(píng)判結(jié)果用打分形式表現(xiàn)，采取5分制，最后根據(jù)評(píng)判分?jǐn)?shù)判定測(cè)試結(jié)果。評(píng)分見表2。

表2　水果的感官評(píng)價(jià)Table 2　Sensory evaluation of the fruit

2）失重率

兩組患者治療前的各項(xiàng)指標(biāo)無顯著差異(P<0.05),而在治療后組間差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),詳情見表2。

以最初果實(shí)重量（W）與每次測(cè)定果實(shí)重量（Wi）之差占最初果實(shí)重量的百分比表示。

式（1）中：W—失重百分比，%；

W—樣品的原始質(zhì)量，g；

Wi—每次測(cè)定時(shí)樣品的質(zhì)量，g。

3）呼吸強(qiáng)度

采用Checkmate 9900 O2/CO2檢測(cè)儀測(cè)定包裝袋內(nèi)CO2氣體濃度，單位mg·FW/kg·h。

4）可溶性固形物

用手持折光儀測(cè)定。

2　結(jié)果與分析

2.1保鮮紙的組成及其基材的性質(zhì)

牛至精油保鮮紙的結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，中間芯紙層為吸水紙，因其吸附性良好可以增大保鮮紙的載油量；黏合劑層同時(shí)充當(dāng)阻隔層為雙層PVA涂層；外層面紙為復(fù)印紙，因其不需要很高的機(jī)械強(qiáng)度，而復(fù)印紙良好的表面性能非常適合印刷。選擇涂布的方式將精油轉(zhuǎn)移到芯紙上。

圖1　牛至精油保鮮紙結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1　Schematic diagram of the structure of oregano oil preservation paper

牛至精油保鮮紙的面紙使用的是復(fù)印紙，其規(guī)格如表3所示。

表3　面紙的性能Table 3　Property of the copy paper

牛至精油保鮮紙的芯紙使用的是吸水紙，其主要性能如表4所示。

表4　吸水紙的性能Table 4　Property of the absorbent paper

牛至精油保鮮紙的黏合層使用的是自制PVA溶液，其成分如表5所示。

表5　PVA黏合層的主要成分Table 5　Main ingredients of PVA adhesive layer

PVA濃度低的溶液所成的膜極薄且易拉斷，而濃度大于13%后，PVA不能完全溶解，成膜發(fā)脆；丙三醇含量較大時(shí)，成膜非常柔軟，有少量甘油析出，影響保鮮紙外觀，丙三醇含量較小時(shí)，成膜發(fā)脆，易斷裂；吐溫-80可改善成膜的水溶性，吐溫-80含量過大時(shí)，膜表面有大量小顆粒，含量過小時(shí)，膜水溶性較差；可溶性玉米淀粉可增加膜的強(qiáng)度，濃度過大時(shí)會(huì)造成膜表面出現(xiàn)大量小顆粒，影響表面性能。

2.2牛至精油保鮮紙抑菌成分釋放分析

通過GC-MS對(duì)包裝袋內(nèi)牛至精油主要抑菌成分的檢測(cè)，可以直觀地反映出牛至精油保鮮紙?jiān)诒ｕr實(shí)驗(yàn)中的釋放規(guī)律。實(shí)驗(yàn)樣品處理如圖2所示，牛至精油組和精油保鮮紙組分別將等量的牛至精油和精油保鮮紙分別放置在裝有杏的包裝袋中，CK組將保鮮紙放置在空包裝袋中，分別在常溫和低溫條件下貯存，每天從硅窗處抽取10μL氣體進(jìn)行測(cè)試，記錄峰面積。

圖2（見下頁）為常溫條件下牛至精油保鮮紙中抑菌成分的釋放曲線。從圖中可以看出，牛至精油在常溫下分子活動(dòng)較為活躍，迅速擴(kuò)散至整個(gè)包裝袋，袋內(nèi)精油濃度第1d即達(dá)到峰值，之后隨著包裝袋內(nèi)致病菌的繁殖加速了對(duì)牛至精油的消耗，使得牛至精油的峰面積呈現(xiàn)出緩慢下降的趨勢(shì)。而保鮮紙組的精油濃度則在第7d才達(dá)到峰值，這主要是因?yàn)椋谫A存前期杏的生理活性較小，包裝袋內(nèi)的濕度不高，因此保鮮紙中的PVA涂層仍然保持著較好的氣體阻隔性；隨著杏生理活動(dòng)逐漸增強(qiáng)，呼吸強(qiáng)度和蒸騰作用釋放的水分使得袋內(nèi)濕度急劇攀升，形成高濕環(huán)境，PVA涂層溶解不再對(duì)精油的釋放產(chǎn)生抑制作用，袋內(nèi)精油濃度達(dá)到峰值，但因?yàn)樵诰歪尫诺倪^程中伴隨著抑制致病菌生長(zhǎng)對(duì)精油的損耗，因此保鮮紙組在第7d的峰值要小于精油組在第1d的峰值；而保鮮紙組的精油濃度在釋放過程中由于PVA涂層的保護(hù)上升平緩，避免了濃度急劇升高對(duì)杏果實(shí)產(chǎn)生的藥害作用，維持了杏的生理品質(zhì)。

圖2　常溫條件下牛至精油和精油保鮮紙的釋放曲線Fig.2　Release curve of oregano essential oil and essential oil paper at normal temperature

2.3牛至精油保鮮紙對(duì)杏的保鮮效果

2.3.1牛至精油用量對(duì)杏的感官評(píng)價(jià)的影響

表6　對(duì)杏感官評(píng)價(jià)的影響Table 6　The influence on sensory evaluation of apricot

表6為常溫條件下不同精油紙用量對(duì)杏果實(shí)感官評(píng)價(jià)的影響，從表中可以看出，杏果實(shí)的感官評(píng)價(jià)值總體呈下降趨勢(shì)，CK組在第6d之后就失去了貯存價(jià)值，而保鮮紙60和75處理組在第9d仍保持在12分以上，具有保鮮價(jià)值，說明不同用量的精油保鮮紙均對(duì)杏果實(shí)具有一定的保鮮作用；但使用劑量不同，效果也會(huì)有所差別。在貯存后期（7d后）由于包裝袋內(nèi)精油濃度較低導(dǎo)致15組、30組、45組出現(xiàn)大面積腐爛情況，從而引起感官分?jǐn)?shù)下降明顯；60組和75組在第9d仍未出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象，但75組在貯存后期其精油氣味較大掩蓋了杏果實(shí)本來的果香，也在一定程度上影響了其感官表達(dá)。

2.3.2牛至精油用量對(duì)杏失重率的影響

圖3為常溫條件下不同精油保鮮紙用量對(duì)杏果實(shí)失重率的影響，失重率受自身呼吸作用和蒸騰作用的影響，從圖中可以看出，杏果實(shí)失重率整體呈上升趨勢(shì)，CK組上升最快，隨著保鮮紙用量的增加上升有所減緩，說明保鮮紙?zhí)幚砟軌蛞种菩庸麑?shí)的失重，且抑制效果與保鮮紙用量呈正相關(guān)；由于在第7d時(shí)15組、30組、45組均出現(xiàn)大面積腐爛現(xiàn)象，果皮完整性遭到破壞，大大加劇了蒸騰作用，表現(xiàn)為失重率急劇上升；60組和75組良好的抑菌表現(xiàn)，使其失重率沒有受到影響。

圖3　對(duì)杏失重率的影響Fig.3　The influence on weightlessness rate of apricot

2.3.3牛至精油用量對(duì)杏的對(duì)呼吸強(qiáng)度的影響

圖4　對(duì)杏呼吸強(qiáng)度的影響Fig.4　The influence on respiratory intensity of apricot

圖4為常溫條件下不同用量精油保鮮紙對(duì)杏果實(shí)呼吸強(qiáng)度的影響。

由圖4可以看出，隨著貯藏時(shí)間的增加，包裝袋內(nèi)CO2濃度不斷上升，呼吸強(qiáng)度逐漸放緩；但貯存后期15組、30組、45組發(fā)生大面積腐爛導(dǎo)致包裝袋內(nèi)CO2濃度急劇上升，這也符合其對(duì)杏失重率的影響。

2.3.4牛至精油用量對(duì)杏可溶性固形物的影響

圖5為常溫條件下不同精油保鮮紙用量對(duì)杏果實(shí)可溶性固形物含量的影響，從圖中可以看出可溶性固形物總體呈下降的趨勢(shì)，說明在整個(gè)貯藏過程中果實(shí)內(nèi)糖分的生成速率小于分解速率；CK組下降最快，精油處理主要是通過抑制果實(shí)呼吸作用來降低對(duì)糖分的消耗；隨著包裝袋內(nèi)CO2濃度的升高，呼吸作用被進(jìn)一步抑制，可溶性固形物含量的下降逐漸變慢，在第7d時(shí)由于15組、30組、45組呼吸作用的加劇導(dǎo)致對(duì)糖分的消耗增加，而抑菌效果良好的60組和75組則不受影響。

圖5　對(duì)杏可溶性固形物含量的影響Fig.5　The influence on TSS content of apricot

3　結(jié)論

從牛至精油和精油保鮮紙的釋放曲線我們可以明顯看出精油保鮮紙可有效減緩牛至精油釋放的功能，從而采用保鮮紙進(jìn)行對(duì)精油的緩釋作用，同時(shí)對(duì)比其他緩釋方式，保鮮紙具有成本低、制作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)，利于后期生產(chǎn)廠商的規(guī)模性生產(chǎn)。同時(shí)綜合比較涂布不同濃度的精油保鮮紙，隨著精油添加濃度的增大，通過五種指標(biāo)可以看出保鮮效果逐步上升，且添加牛至精油要明顯優(yōu)于未添加精油。然而當(dāng)濃度增到一定值，保鮮效果差異逐漸縮小，從各指標(biāo)可以看出，75組保鮮效果增長(zhǎng)的趨勢(shì)較60組有所降低，在感官評(píng)價(jià)以及可溶性固形物評(píng)價(jià)中，75組的保鮮效果要低于60組，且75組濃度較大，精油的氣味將影響到杏的香味，因此將精油紙的最佳使用濃度確定為60μL/L。

［1］王建清，趙亞珠，金政偉，等.牛至精油涂膜瓦楞紙箱對(duì)草莓保鮮效果的研究［J］.食品科技，2011，02:26-30.

［2］李鳳清.植物精油的抑菌評(píng)價(jià)及其應(yīng)用 ［D］.南京:南京師范大學(xué)，2014.

［3］馮可，胡文忠，姜愛麗，等.殼聚糖涂膜與牛至精油復(fù)配對(duì)鮮切菠蘿的保鮮作用 ［J］.食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào)，2015，07: 2475-2481.

［4］方健.殼聚糖基膜材料的制備、性能與結(jié)構(gòu)表征［D］.北京:北京林業(yè)大學(xué)，2013.

［5］黃海雄，黃育強(qiáng).新型果蔬保鮮膜包裝對(duì)砂糖橘貯藏效果的研究［J］.保鮮與加工，2016，01:21-26.

［6］劉銀鑫，肖生苓，姚培培，等.活性炭基保鮮紙的研制及其保鮮效果研究［J］.食品工業(yè)科技，2014，21:337-340+350.

［7］文思奇.瓦楞紙箱:果蔬保鮮新選擇 ［J］.包裝財(cái)智，2012，03: 63-64.

Preparation and Application of Oregano Essential Oil Preservative Paper

LIN Xiao-yu，WANG Yu-feng，WANG Jian-qing，WANG Meng，XU Ya-ning
（School of Packaging and Printing Engineering，Tianjin University of Science&Technology，Tianjin 300222，China）

In the paper，the author used a PVA layer as barrier layer，Oregano essential oil as preservative to prepare preservative paper.The release regularity of the essential oil's antimicrobial components was studied by using the GC-MS. The dosage of Oregano essential oil effecting on apricot were tested by sensory quality，weight loss rate，respiratory intensity，Total Soluble Solid（TSS）content.The experimental results showed that the preservative paper could put off the release of essential oil effectively.The Oregano essential oil preservative paper got a better preservative effect when the concentration of Oregano essential oil was 60μL/L.

Oregano essential oil；preservative paper；apricot fresh

S662.2

A

1008-1038（2016）08-0001-05

2015-12-09

國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2015BAD16B05），天津食品安全低碳制造協(xié)同創(chuàng)新中心資助項(xiàng)目

林曉雨（1990—），女，碩士，研究方向?yàn)榭山到獍b材料的開發(fā)與應(yīng)用

王玉峰（1982—），男，漢族，河北人，博士，副教授，主要研究方向?yàn)榘b材料與技術(shù)