鮮切菠菜和香菜專用自發(fā)氣調(diào)包袋的研制

馮巖巖,王慶國

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院,山東泰安 271000;2.山東營養(yǎng)源食品科技有限公司,山東濟(jì)南 250000)

鮮切蔬菜又稱為切割蔬菜或輕度加工蔬菜,是在冷鏈條件下,將新鮮的蔬菜進(jìn)行篩選挑選、分揀、整理清洗、去皮、切分、殺菌消毒、包裝后,供消費(fèi)者直接烹調(diào)或食用的一種生鮮蔬菜產(chǎn)品[1-3]。鮮切蔬菜具有100%可食、方便、新鮮、營養(yǎng)、衛(wèi)生等特點(diǎn),越來越受餐飲部門和消費(fèi)者的關(guān)注與喜愛,具有廣闊的市場前景[4-6]。

菠菜(SpinaciaoleraceaL.)又稱鸚鵡菜、赤根菜等,在我國廣泛種植。菠菜外觀呈濃綠、味道鮮美,葉和莖都可食用,富含類胡蘿卜素和多種維生素及礦物質(zhì)等,具有促進(jìn)人體新陳代謝、延緩衰老等多種功效[7],深受國內(nèi)外消費(fèi)者歡迎。香菜,俗稱芫荽(CoriandrumsativumL),屬傘形科一年或兩年生草本植物[8],其莖和葉富含多種人體必需的營養(yǎng)物質(zhì),其中VC含量高達(dá)48 mg/100 g,是名副其實(shí)的抗氧化蔬菜,此外香菜還具有祛風(fēng)除濕、利尿、降血壓和助于消化的功效[9-10]。它雖非主菜,因其味道獨(dú)特,卻是家庭烹飪和宴請賓客不可或缺的香料,越來越受人們的青睞。在中國人的飲食習(xí)慣中,通常是將菠菜和香菜切分后直接食用或再加工[11],但在原料進(jìn)行加工時(shí)由于清洗、切分等操作使完整組織遭到破壞,很容易出現(xiàn)營養(yǎng)流失、失水、軟化、變色等品質(zhì)劣變[12],外露的組織和汁液也更容易受到微生物的侵染[13]。因此為解決這些問題,延長鮮切菠菜和香菜的貨架期,成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。

包裝作為鮮切蔬菜流通中的一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié),目前鮮切蔬菜多采用真空包裝[14]、充氣包裝[15]、涂膜包裝[16]、打孔膜包裝[17]等方式進(jìn)行包裝,但有的保鮮效果不好,有的成本較高或者操作繁瑣,因此尋求一種更加簡單、安全、成本較低的保鮮技術(shù)尤為重要。氣調(diào)窗保鮮屬于自發(fā)氣調(diào)包裝保鮮方法,具有操作簡單、無毒無害、成本低的特點(diǎn)[18],能在一定程度上調(diào)控包裝袋內(nèi)的氣體成分,以保證包裝袋內(nèi)產(chǎn)品處于適宜環(huán)境中,避免無氧呼吸,從而延長貨架期[19-20]。目前,氣調(diào)窗保鮮在白蘆筍[20]、蒜薹[21]、青椒[22]、黃秋葵[23]等蔬菜上得到應(yīng)用,但尚未見氣調(diào)窗包裝對鮮切菠菜和香菜保鮮的報(bào)道。

本試驗(yàn)研制適于鮮切菠菜和香菜的自發(fā)氣調(diào)包裝袋,其中包括氣調(diào)窗類型及面積的篩選,進(jìn)而確定自發(fā)氣調(diào)包裝袋的O2、CO2透過量指標(biāo),以及包裝袋的保鮮效果,旨在為氣調(diào)窗包裝應(yīng)用于鮮切菠菜和香菜貯藏保鮮提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

菠菜和香菜 購于山東泰安農(nóng)貿(mào)市場,原料要求新鮮、無黃化、無腐爛、無機(jī)械傷;包裝袋 尺寸為25 cm×35 cm,材料為透明復(fù)合薄膜,O2和CO2透過速率分別為1.42×102和6.70×102cm3/m2·d·atm,山東營養(yǎng)源食品科技有限公司提供;氣調(diào)窗1(O2和CO2透過速率分別為5.0×105和5.0×105cm3/m2·d·atm,記為MA 1)、氣調(diào)窗2(O2和CO2透過速率分別為4.0×105和1.6×106cm3/m2·d·atm,記為MA 2) 山東營養(yǎng)源食品科技有限公司提供。

ML-204型分析天平 梅特勒-托利多有限公司;DK-4100型手持式氣體成分測定儀 丹麥丹圣PBI-Dansensor集團(tuán);SF-400型塑料薄膜封口機(jī) 永康市凱豐工貿(mào)有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 蔬菜的氣調(diào)處理 菠菜和香菜分別于4 ℃清水清洗后,用0.2 mL/L NaClO溶液浸泡3～5 min,切段,長約3～5 cm,清洗后用0.05 mL/L NaClO溶液浸泡3～5 min[24-25],瀝水甩干后4 ℃條件下分別裝入對照(無氣調(diào)窗)、鑲嵌面積分別為1、2、3 cm2的氣調(diào)窗1和2的包裝袋中,每袋裝量400 g,每個(gè)處理7個(gè)重復(fù),分別用熱封機(jī)封口,4 ℃貯藏。

1.2.2 鮮切蔬菜感官評定 鮮切蔬菜感官評定表參考劉紅艷等[26]和錢驊等[27]的方法并進(jìn)行修改,見表1。由6名食品專業(yè)人員組成感官品質(zhì)評定小組,取其中任意3袋,在未開袋的情況下,以每整袋樣品為個(gè)體,每天對其進(jìn)行總體感觀質(zhì)量、顏色、失水、腐爛4方面進(jìn)行感官評定;每隔2 d分別取2袋樣品,在第3、6、9 d開袋進(jìn)行氣味和異味的評定。

表1 鮮切蔬菜感官評定表Table 1 Sensory evaluation table for fresh-cut vegetables

1.2.3 氣體成分測定 任意取3袋樣品,每天用PBI氣體分析儀測定包裝內(nèi)的O2和CO2濃度,迅速將測試探針和排氣針插入包裝袋內(nèi)進(jìn)行氣體測定。每個(gè)樣品測定2次,記錄所得數(shù)值,即為各包裝袋內(nèi)的O2和CO2濃度百分比(%)[23]。測定前分別在包裝上粘兩個(gè)硅膠密封墊,測定針和排氣針分別從密封墊扎入,防止外部空氣進(jìn)入影響測試結(jié)果;測定后再用透明膠帶封住針孔。

1.2.4 單位重量蔬菜的自發(fā)氣調(diào)包裝氣體透過量的計(jì)算

1.2.4.1 單位重量蔬菜包裝膜面積的計(jì)算 計(jì)算公式為:

式(1)

式中,S1:單位重量蔬菜包裝膜面積,m2/kg;l為包裝袋的長,m;d:包裝袋的寬,m;m:樣品重量,kg;2:為雙面面積。

1.2.4.2 單位重量蔬菜氣調(diào)窗面積的計(jì)算 計(jì)算公式為:

式(2)

式中,S2:單位重量蔬菜氣調(diào)窗面積,m2/kg;m:樣品重量,kg;S3:氣調(diào)窗面積,m2。

1.2.4.3 單位重量果實(shí)單位時(shí)間的氧氣透過量的計(jì)算 計(jì)算公式為:

式(3)

式中,Q1:單位重量果實(shí)單位時(shí)間的氧氣透過量,cm3/kg·d·atm;l為包裝袋的長,m;d:包裝袋的寬,m;m:樣品重量,kg;2:為雙面面積;Qa1:包裝膜的氧氣透過率,cm3/m2·d·atm;Qa2:氣調(diào)窗的氧氣透過率,cm3/m2·d·atm;S1:單位重量蔬菜包裝膜面積,m2/kg;S2:單位重量蔬菜氣調(diào)窗面積,m2/kg。

1.2.4.4 單位重量果實(shí)單位時(shí)間的二氧化碳透過量Q2(cm3/kg·d·atm)的計(jì)算 計(jì)算公式為:

式(4)

式中,Q2:單位重量果實(shí)單位時(shí)間的二氧化碳透過量,cm3/kg·d·atm;l為包裝袋的長,m;d:包裝袋的寬,m;m:樣品重量,kg;2:為雙面面積;S1:單位重量蔬菜包裝膜面積,m2/kg;S2:單位重量蔬菜氣調(diào)窗面積,m2/kg;Qb1:包裝膜的二氧化碳透過率,cm3/m2·d·atm;Qb2:氣調(diào)窗的二氧化碳透過率,cm3/m2·d·atm。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2007和Sigma Plot 12.0統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并作圖,實(shí)驗(yàn)結(jié)果為多次重復(fù)的平均值,以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。使用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析,P<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與討論

2.1 氣調(diào)窗對鮮切蔬菜感官質(zhì)量的影響

2.1.1 氣調(diào)窗對鮮切菠菜感官質(zhì)量的影響 如圖1所示,隨著貯藏時(shí)間的延長,鮮切菠菜總體質(zhì)量評價(jià)逐漸下降,各處理間變化基本一致,貯藏第9 d,對照總體質(zhì)量評價(jià)分值為4.44分,失去商品價(jià)值,而各處理分值均大于6.00分,其中MA2的2和3 cm2的總體質(zhì)量評價(jià)顯著高于其他處理(P<0.05);對照在第2 d出現(xiàn)部分葉片輕微變黃的現(xiàn)象,處理組從第5 d出現(xiàn)輕微變色,貯藏至第9 d,對照顏色變化顯著高于各處理組(P<0.05),各處理組間差異不顯著(P>0.05);對照和各處理第5 d左右均出現(xiàn)輕微失水現(xiàn)象,貯藏前6 d差異不顯著(P>0.05),在整個(gè)貯藏過程中各處理失水分值均小于1.50分,差異不顯著(P>0.05),而對照第7 d后失水分值為2.00分,顯著高于各處理組(P<0.05);對照第4 d有輕微腐爛,各處理組在整個(gè)貯藏過程中均未出現(xiàn)腐爛。氣味和異味是影響鮮切菠菜包裝袋內(nèi)品質(zhì)的關(guān)鍵因素。貯藏第3 d,對照袋內(nèi)鮮切菠菜氣味極輕微,氣味分值為2.00分,顯著低于各處理組(P<0.05),各處理具有較清香的菠菜氣味,氣味分值均大于4.00分;貯藏過程中,MA2的2和3 cm2袋內(nèi)菠菜氣味較大,顯著高于其他處理(P<0.05),貯藏第9 d氣味分值分別為3.78分和3.67分,其他處理氣味較淡,氣味分值均低于2.50分。貯藏第3 d,對照袋內(nèi)出現(xiàn)無氧呼吸異味,隨著貯藏時(shí)間的延長,袋內(nèi)異味加重;除MA2的1 cm2在第9 d有極輕微的無氧呼吸異味外,其他處理在整個(gè)貯藏過程中均無出現(xiàn)異味現(xiàn)象。結(jié)果表明MA2的2和3 cm2氣調(diào)包裝袋可保持袋內(nèi)鮮切菠菜較好的感官品質(zhì),在一定程度上能減緩變色、失水和腐爛程度,尤其是能最大程度地保持袋內(nèi)鮮切菠菜原有的清香氣味,避免異味的產(chǎn)生。

圖1 不同氣調(diào)窗對鮮切菠菜感官質(zhì)量的影響Fig.1 Effect of different MA window on sensory quality of fresh-cut spinach

2.1.2 氣調(diào)窗對鮮切香菜感官質(zhì)量的影響 由圖2可知,隨著貯藏時(shí)間的延長,包裝袋內(nèi)鮮切香菜總體質(zhì)量評價(jià)逐漸降低,貯藏第5 d,對照品質(zhì)下降,總體質(zhì)量評價(jià)分值為5.00分,顯著低于各處理組(P<0.05);而處理組仍保留較好的感官品質(zhì);貯藏第9 d,MA2感官總體評價(jià)顯著高于MA1(P<0.05),其中MA1各處理間差異不顯著(P>0.05),MA2的2和3 cm2總體質(zhì)量評價(jià)顯著高于MA2的1 cm2(P<0.05)。對照第2 d個(gè)別葉子出現(xiàn)輕微發(fā)黃現(xiàn)象,各處理組從第6 d開始輕微發(fā)黃,貯藏第9 d各處理組顯著高于對照(P<0.05);對照貯藏第3 d開始失水,失水分值為1.22分,MA1的1 cm2第5 d開始失水,貯藏至第7 d所有包裝袋內(nèi)均有不同程度的失水,但失水不嚴(yán)重,差異不顯著(P>0.05);貯藏第4 d,對照袋內(nèi)個(gè)別地方出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象,各處理組在貯藏過程中均未出現(xiàn)腐爛。氣味和異味也是影響鮮切香菜品質(zhì)的關(guān)鍵因素。對照第3 d袋內(nèi)鮮切香菜原有氣味極輕微,氣味分值為2.00分,并出現(xiàn)輕微異味,可能是O2濃度較低導(dǎo)致無氧呼吸所致;隨著貯藏時(shí)間的延長,包裝袋內(nèi)鮮切香菜氣味逐漸降低,MA2的2和3 cm2在貯藏第9 d袋內(nèi)具有較清香的鮮切香菜氣味,氣味分值均為3.67分,顯著高于其他處理(P<0.05),其他處理袋內(nèi)氣味較淡,均低于2.50分;除MA2的1 cm2袋內(nèi)有異味,其他處理均無異味產(chǎn)生。結(jié)果表明鮮切香菜在裝量為400 g時(shí),適宜選用MA2的2和3 cm2的包裝,此包裝在一定程度上可以保持鮮切香菜較好的感官質(zhì)量,抑制其變色和失水,并較好的保持袋內(nèi)鮮切香菜原有的氣味,且無異味產(chǎn)生。

圖2 氣調(diào)窗對鮮切香菜感官質(zhì)量的影響Fig.2 Effect of different MA window on sensory quality of fresh-cut coriander

2.2 氣調(diào)窗對鮮切蔬菜包裝袋內(nèi)氣體成分的影響

包裝袋內(nèi)氣體成分的變化影響鮮切蔬菜的品質(zhì),O2或CO2含量過低或過高都會對產(chǎn)品產(chǎn)生不良的影響[28]。通常情況下,菠菜的最適氣體濃度O2為7%～10%,CO2為5%～10%,香菜的最適氣體濃度O2為4%～10%,CO2為4%～6%[29]。

2.2.1 氣調(diào)窗對鮮切菠菜包裝袋內(nèi)氣體成分的影響 如圖3所示,氣調(diào)窗面積的大小會影響鮮切菠菜袋內(nèi)的氣體成分,相同類型的氣調(diào)窗,面積越大,袋內(nèi)O2含量越高,CO2含量越低;相同面積的氣調(diào)窗,MA1袋內(nèi)O2含量要高于MA2。貯藏至第3 d,對照(無氣調(diào)窗)袋內(nèi)O2含量以快速下降至0.60%,之后含量基本不變,各處理組O2含量基本呈先下降后趨于平穩(wěn);對照和MA1的3個(gè)處理袋內(nèi)CO2含量呈先上升后趨于平穩(wěn)趨勢,而MA2的三個(gè)處理呈先上升后下降再趨于平穩(wěn)趨勢。相比,MA1的3 cm2在整個(gè)貯藏過程中O2含量最高,顯著高于其他處理(P<0.05),貯藏后期含量約為11.98%;MA2的1 cm2袋內(nèi)O2含量較低,后期穩(wěn)定在3.37%附近;MA1的1 cm2與MA2的3 cm2在整個(gè)貯藏過程中變化基本一致,且差異不顯著(P>0.05);貯藏后期MA1的1、2 cm2和MA2的2、3 cm2袋內(nèi)O2含量為7.00%～8.50%,在菠菜適宜O2濃度范圍內(nèi)。在整個(gè)貯藏過程中,對照袋內(nèi)CO2含量最高,貯藏后期高達(dá)21.49%,顯著高于處理組(P<0.05);其次為MA1的1 cm2、MA2的1 cm2,其他四個(gè)處理含量最低,在5.00%～6.00%左右,且差異不顯著(P>0.05),在菠菜適宜CO2濃度范圍內(nèi)。由此可知,MA1的3 cm2和MA2的2、3 cm2袋內(nèi)O2和CO2的氣體成分均在目標(biāo)范圍內(nèi)。

圖3 不同氣調(diào)窗對鮮切菠菜包裝內(nèi)氣體成分影響Fig.3 Effect of MA window on gas compositionin fresh-cut spinach packaging

2.2.2 氣調(diào)窗對鮮切香菜包裝袋內(nèi)氣體成分的影響 由圖4可知,隨著貯藏時(shí)間的延長,對照包裝袋內(nèi)O2含量呈先下降后平穩(wěn)趨勢,CO2含量呈不斷上升趨勢。各處理組O2含量基本呈緩慢下降趨勢,CO2含量呈先上升后基本不變趨勢。相同類型的氣調(diào)窗,面積越大,袋內(nèi)O2含量越高,CO2含量越低;相同面積的氣調(diào)窗,MA1袋內(nèi)O2和CO2含量要高于MA2。其中MA1的3 cm2袋內(nèi)O2含量最高,穩(wěn)定后約為11.85%,顯著高于其他處理組(P<0.05);MA2的1 cm2貯藏后期袋內(nèi)O2含量與對照差異不顯著(P>0.05),開袋后有輕微無氧呼吸氣味;其他處理(MA1的1、2 cm2和MA2的2、3 cm2)貯藏后期袋內(nèi)O2含量在4.00%～10.00%間,滿足香菜貯藏適宜O2濃度。各處理組貯藏后期袋內(nèi)CO2含量介于5.00%～10.00%間,其中MA2的2和3 cm2袋內(nèi)含量稍低,分別為6.52%和4.89%,較接近香菜貯藏適宜CO2濃度。由此可知,MA2的3 cm2袋內(nèi)氣體含量均在目標(biāo)范圍內(nèi),此外,MA2的2 cm2袋內(nèi)氣體含量較接近目標(biāo)范圍,其中CO2含量稍高于目標(biāo)值。

圖4 不同氣調(diào)窗對鮮切香菜包裝內(nèi)氣體成分影響Fig.4 Effect of MA window on gas compositionin fresh-cut coriander packaging

2.3 適于鮮切菠菜和香菜包裝袋透氣量計(jì)算

綜合分析感官評定和氣體成分,鮮切菠菜和香菜在裝量為400 g時(shí),均適宜采用面積為2和3 cm2的氣調(diào)窗2的包裝,即所需氣調(diào)窗2(O2和CO2透過速率分別為4.0×105和1.6×106cm3/m2·d·atm)的面積為5×10-4～7.5×10-4m2/kg;包裝薄膜(O2和CO2透過速率分別為1.42×102和6.70×102cm3/m2·d·atm)面積為2×25 cm×35 cm,即0.44 m2/kg。其中鮮切菠菜袋內(nèi)O2含量在第3～5 d開始趨于穩(wěn)定,CO2含量在第4～5 d開始趨于穩(wěn)定(見圖3),鮮切香菜袋內(nèi)O2含量在第7～8 d開始趨于穩(wěn)定,CO2在第4～5 d開始趨于穩(wěn)定(見圖4)。

表2為鮮切菠菜和香菜適宜氣調(diào)包裝袋的透氣性及袋內(nèi)氣體含量穩(wěn)定后的氣體濃度。由表2可知,其鮮切菠菜和香菜包裝袋單位重量、單位時(shí)間O2透過量為3.17×103～3.74×103cm3/kg·d·atm,CO2透過量為1.42×104～1.65×104cm3/kg·d·atm;貯藏后期,鮮切菠菜袋內(nèi)O2穩(wěn)定在7.34%～8.30%,CO2穩(wěn)定在5.31%～5.49%,鮮切香菜O2穩(wěn)定在3.96%～7.16%,CO2穩(wěn)定在4.89%～6.52%;此類型包裝均可延長鮮切菠菜和香菜貨架期6 d以上。

表2 鮮切菠菜和香菜適宜氣調(diào)包裝袋的透氣率及袋內(nèi)氣體含量穩(wěn)定后的氣體濃度Table 2 The transmittance rates and the concentrations of the gases in the bags after thecontent stabled of optimum MAP bags of fresh-cut spinach and coriander

3 討論

本試驗(yàn)從總體感官質(zhì)量評價(jià)分析,適宜的氣調(diào)包裝袋對鮮切菠菜和香菜貨架期品質(zhì)影響顯著(P<0.05),尤其是對包裝中氣味和異味的影響較大,原因可能是氣調(diào)窗對包裝袋內(nèi)氣體含量進(jìn)行內(nèi)外調(diào)節(jié)所致。班兆軍等[30]研究表明,硅窗MAP包裝具有較好的氣體通過率,較好地維持了貯藏期間袋內(nèi)氣體的動態(tài)平衡,并可保持果實(shí)較好的感官品質(zhì)。而各處理組間差異,可能是不同類型和面積的氣調(diào)窗調(diào)節(jié)氣體程度不同所致,造成貯藏品質(zhì)的差異,這一結(jié)果與Mansouri等[31]的研究結(jié)果一致。

從包裝袋內(nèi)氣體成分的變化分析,適宜的氣調(diào)窗包裝可提高袋內(nèi)O2含量并降低CO2含量;使包裝袋內(nèi)產(chǎn)品處于適宜的氣體環(huán)境中,并實(shí)現(xiàn)動態(tài)平衡,這一結(jié)果與Li等[32]的結(jié)果一致;Jiang等[33]研究表明不同包裝的透氣性不同,包裝袋內(nèi)的CO2與O2氣體含量也不同,尤其是貯藏后期,原因可能是不同類型和面積的氣調(diào)窗對O2和CO2的擴(kuò)散能力差異所致。其中本試驗(yàn)中篩選的鮮切香菜專用氣調(diào)包裝袋內(nèi)CO2含量為4.89%～6.52%,稍高于香菜適宜貯藏CO2濃度(4%～6%),原因可能是品種、成熟度等有所差異所致。

4 結(jié)論

適宜的自發(fā)氣調(diào)包裝袋可較好的保持袋內(nèi)鮮切菠菜和香菜感官品質(zhì),最大程度的保持原有的氣味,無異味產(chǎn)生。鮮切菠菜和香菜均適宜選用O2和CO2的透過量分別為3.17×103～3.74×103和1.42×104～1.65×104cm3/kg·d·atm的包裝袋,其中所需氣調(diào)窗的類型為O2和CO2透過速率分別為4×105和1.6×106cm3/m2·d·atm,面積為5～7.5 cm2/kg。此包裝內(nèi)氣體成分穩(wěn)定時(shí),鮮切菠菜袋內(nèi)O2含量為7.34%～8.30%,CO2含量為5.31%～5.49%,鮮切香菜袋內(nèi)O2含量為3.96%～7.16%,CO2含量為4.89%～6.52%,在4 ℃條件下均可延長貨架期6 d以上。