一種自發(fā)氣調(diào)包裝袋對楊梅果實采后品質(zhì)的影響

鄭鵬蕊，李東立，付亞波，廖瑞娟，石佳子

（北京印刷學院印刷與包裝工程學院，北京 102600）

楊梅（Myrica rubra）屬常綠喬木，主要生長在我國南方丘陵或沿海地區(qū)，其果實富含VC、核黃素、楊梅素、沒食子酸等植物化學成分，具有良好的抗癌、降血壓等功效，被廣泛應用于預防癌癥、心血管疾病等[1-2]。同時，楊梅果實具有較高的酸甜度，蔗糖占總可溶性糖含量的60%以上，檸檬酸占總有機酸含量的80%以上[3]。

楊梅果實是一種非呼吸躍變型果實，但其被采摘后呼吸強度依舊很高，因此會導致果實快速衰老[4]。同時，高環(huán)境溫度、高含水量和高呼吸強度導致楊梅果實大量失水，加速細胞膜解體以及細胞內(nèi)容物滲漏，造成果實干枯、失去硬度和肉質(zhì)感[5]。此外，楊梅果實容易被果蠅、真菌以及酵母菌感染，從而快速腐爛變質(zhì)[6]。

關于延長楊梅果實貨架期的研究，國內(nèi)外文獻所提出的方法主要包括：可食用涂料或者植物提取物涂膜處理[7-8]，化學試劑涂膜處理[9-11]，氣調(diào)貯藏[12-13]，減壓處理[14-15]，低溫處理[16-19]，超聲波霧化弱有機酸處理[20]，低溫等離子活化水處理[21]，保鮮劑處理[22]，低壓靜電處理[23]，等。 這些處理方法從抑制呼吸、誘導拮抗性和抵御微生物繁殖等方面發(fā)揮有效作用，但都需要配合低溫貯藏，這增加了楊梅果實的保鮮成本。

根據(jù)楊梅果實的生理特性，使用對某種氣體具有選擇透過性的功能膜設計而成的自發(fā)氣調(diào)包裝，該包裝能夠在環(huán)境溫度下依靠功能膜調(diào)控包裝內(nèi)部頂空氣體的比例，抑制果實呼吸作用、霉變等生理變化，達到延長貨架期的目的。這種設計理念已經(jīng)在蓮霧[24]、無花果[25]和草莓[26]等水果上得到驗證。為此，采用一種對水蒸氣具有選擇透過功能的薄膜制作成自發(fā)氣調(diào)包裝袋包裝楊梅果實，探究其在環(huán)境溫度下對該果實品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

1.1.1 材料與試劑

楊梅果實：7 月初產(chǎn)自浙江省臺州市仙居縣，已完全成熟。頂部打孔聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料保鮮盒：購自北京市物美超市。

氫氧化鈉、抗壞血酸、草酸，均為分析純，購于北京化工廠；淀粉指示劑（質(zhì)量分數(shù)為1%）、I2標準溶液（濃度為0.000 866 8 mol/L），實驗室自行配制并標定；微晶纖維素，蘇州友邦生物科技有限公司；EVA 水性乳液，北京東方石油有機化工廠。

1.1.2 儀器與設備

LYWSD03MMC 電子溫濕度計，小米科技有限責任公司；JM-B1003 電子天平，余姚市紀銘稱重校驗設備有限公司；QSJ-B03E1 小熊切碎機，中國小熊電器股份有限公司；DZKW-0-2 電熱恒溫水浴鍋，北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司；PAC CHECK 650 頂空分析儀，美國膜康公司；PR-101α 手持折射儀，日本愛拓公司；5565A 高低溫電子拉力機，美國INSTRON公司；不銹鋼滾筒流延機，瑞安林杰制輥廠。

1.2 方法

1.2.1 自發(fā)氣調(diào)包裝袋的設計與制作

將微晶纖維素與EVA 水溶液按質(zhì)量比20∶80 混合60 min，然后使用不銹鋼滾筒流延機流延制膜，滾筒溫度為95 ℃，線速度為0.1 m/min[27]。制成的薄膜的透氧率為100 cm3/（m2·24 h·0.1 MPa），透水率為45 g/（m2·24 h），厚度為20 μm。沿三個邊緣使用熱熔膠將兩片尺寸為26.5 cm×20.3 cm 的水蒸氣選擇性透過膜粘接成一個自發(fā)氣調(diào)包裝袋。

1.2.2 果實處理和分組

將采摘后楊梅果實用PET/PE 復合裝袋密封包裝，并放入帶有冰塊的泡沫箱內(nèi)，經(jīng)快遞運輸，2 d 后到達實驗室。取出配合冰袋密封貯藏的楊梅果實并靜置2 h，避免低溫時清洗導致果實損壞[28]。使用去離子水清洗楊梅果實兩遍，用無紡布輕輕吸附果實表面水分后繼續(xù)在室溫下晾干1 h。去除有機械損傷及病害的果實，并挑選外觀和規(guī)格相同的楊梅果實樣品。每份樣品質(zhì)量為（80±5）g，每個試驗組每天取出3 個重復樣本進行測試，試驗共進行6 d。

將頂部打孔塑料保鮮盒剪開，保留沒有孔洞的下半部分作為托盤。①將楊梅果實放在托盤中，裸放在空氣中作為對照組，記為CK 組；②將果實放置在頂部打孔塑料保鮮盒內(nèi)作為試驗組1，記為DK 組；③將果實連同托盤整體放入自發(fā)氣調(diào)包裝袋中，并用扎帶將袋口密封作為試驗組2，記為TW 組。環(huán)境溫度為（26±1）℃每個包裝中都放置一個電子溫濕度計，CK組的電子溫濕度計置于托盤外部。

1.2.3 測定項目與方法

1.2.3.1 頂空氣體體積分數(shù)和相對濕度

使用頂空分析儀分析頂空氣體中氧氣和二氧化碳的體積分數(shù)；使用電子溫濕度計監(jiān)測頂空相對濕度，并觀察包裝內(nèi)部是否有水蒸氣凝結。

1.2.3.2 壞果率

楊梅果實出現(xiàn)腐爛、白色菌絲、果蠅幼蟲、嚴重開裂時視為壞果。各試驗組每天隨機取出3 份樣本，統(tǒng)計樣本中壞果的個數(shù)，壞果率計算公式為：

1.2.3.3 失重率

使用電子天平稱量果實的質(zhì)量，失重率公式如下：

式中：mi為第i 天的果實質(zhì)量，g；m0為果實初始質(zhì)量，g。

1.2.3.4 硬度

使用電子拉力機測量楊梅果實的硬度。選用“壓縮、穿刺”模式，壓縮速度為10 mm/min。當模具位移為10 mm（相當于單側下壓5 mm）時，記錄顯示器上顯示的最大載荷，單位為N。

1.2.3.5 VC 含量

采用碘滴定法[28]測定。

1.2.3.6 可滴定酸含量

采用堿滴定法[29]測定。

1.2.3.7 總可溶性固形物含量

使用手持折光儀測定。

1.2.3.8 感官評價

由5 名未經(jīng)過訓練和5 名經(jīng)過專業(yè)訓練的人員組成感官評價小組。使用9 分法進行感官可接受性評價[30]，評價內(nèi)容包括貨架0、3、6 d 時楊梅果實的外觀、風味和質(zhì)地。具體感官評價標準見表1，評分中1 分表示極不滿意，9 分表示非常滿意，5 分為最低可接受程度。

表1 楊梅果實感官評價標準Table 1 Sensory evaluation standards of bayberry fruits

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

使用OriginPro 2017 對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析并繪圖。

2 結果與分析

2.1 頂空氣體的體積分數(shù)

2.1.1 頂空氧氣體積分數(shù)

楊梅果實是非呼吸躍變型水果，因此包裝內(nèi)的氧氣體積分數(shù)的變化趨勢應該是單一的。但由圖1 可知：貨架1~3 d，TW 組中楊梅果實的耗氧量先急劇增加，后耗氧量放緩，而包裝的透氧量不變，導致頂空氧氣體積分數(shù)出現(xiàn)先下降后上升的情況。表明楊梅果實在（26±1）℃貨架期間中出現(xiàn)了類似呼吸躍變的特征[4]。貨架3 d 后，TW 組氧氣體積分數(shù)的持續(xù)下降可能與楊梅果實上霉菌的生長有關[31]。與其他兩組對比，TW組頂空氧氣體積分數(shù)顯著降低（P＜0.05）。CK 組和DK 組中楊梅果實分別在貨架第3 天和第5 天腐爛嚴重，此后失去分析意義。

圖1 氧氣體積分數(shù)隨貨架時間的變化Fig.1 Variations of oxygen volume fractions with storage time

2.1.2 頂空二氧化碳體積分數(shù)

由圖2 可以看出：TW 組中頂空二氧化碳體積分數(shù)變化分為3 個階段，即：貨架1~3 d 快速增長，4~5 d穩(wěn)定在8%左右，5 d 后再次增長。結合頂空氧氣體積分數(shù)變化分析，第1 天頂空二氧化碳體積分數(shù)快速增長是由于薄膜的二氧化碳阻隔性強，導致楊梅果實呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳迅速富集。2~3 d 時快速增長則是由于呼吸強度增加，導致二氧化碳繼續(xù)富集。4~5 d 的穩(wěn)定狀態(tài)表明TW 組頂空二氧化碳體積分數(shù)達到平衡狀態(tài)；而5~6 d 二氧化碳體積分數(shù)再次增加明顯，可能是霉菌生長所致。與其他兩組相比，TW 組可以維持較高的頂空二氧化碳體積分數(shù)（P＜0.05）。因此，在楊梅果實的呼吸作用和薄膜的選擇透過性共同作用的條件下，TW 組包裝中形成了低氧氣、高二氧化碳的貯藏條件，有效抑制了楊梅的呼吸作用，延緩衰老和變質(zhì)。

圖2 二氧化碳體積分數(shù)隨貨架時間的變化Fig.2 Variations of carbon dioxide volume fractions with storage time

2.1.3 頂空相對濕度

由圖3 可知：DK 組中頂空相對濕度在貨架1 d時就達到了99%，此后快速上升到100%。同時在保鮮盒的內(nèi)壁出現(xiàn)水蒸氣凝結，并且隨著貨架時間的延長而加劇。TW 組中頂空相對濕度在貨架1 d 時也上升到99%，但隨著外部環(huán)境濕度的降低而降低，3 d后穩(wěn)定在95%±1%，并且沒有水蒸汽凝結。導致頂空相對濕度發(fā)生變化的主要原因是楊梅果實的呼吸作用和蒸騰作用會產(chǎn)生水蒸氣。由于環(huán)境溫度高，楊梅的呼吸作用和蒸騰作用都比較強烈，導致包裝體系內(nèi)部產(chǎn)生大量的水蒸氣。此外，DK 組保鮮盒內(nèi)壁有水蒸氣凝結說明過量的水蒸氣無法通過氣孔及時排出。相比之下，TW 包裝可以有效地將水蒸氣排出（P＜0.05），這得益于本研究中所用薄膜具有良好的透水性。

圖3 相對濕度隨貨架時間的變化Fig.3 Variations of relative humidity with storage time

2.2 壞果率

由圖4 可知：CK 組中楊梅果實的壞果率在貨架3 d 時就達到了100%，表明在該環(huán)境條件下楊梅果實衰老迅速。DK 組出現(xiàn)壞果的時間較CK 組延遲1 d，主要原因是DK 組中相對濕度高，沒有觀察到楊梅果實開裂，貨架3 d 壞果率迅速升高，并在5 d 時達到100%，此階段楊梅果實呼吸強度高導致衰老加速，并且果實表面霉菌大量生長導致果實的腐爛程度迅速增大。TW 組在貨架前3 天沒有出現(xiàn)壞果，貨架6 d 時壞果率為41.7%，這得益于TW 組中的水蒸氣選擇透過性膜能夠適當降低包裝內(nèi)部的相對濕度，延緩由于楊梅果實成熟度高易受高濕度影響導致腐爛變質(zhì)的速度[23]。結合TW 組包裝中的頂空氣體體積分數(shù)變化，認為適量的二氧化碳氣體具有抑菌性[32]和抑制酶活性[33]的作用。與其他組相比，較低的氧氣體積分數(shù)和較高的二氧化碳體積分數(shù)既降低了楊梅果實的呼吸強度，又抑制了霉菌的生長，有效降低了壞果率（P＜0.05）。

圖4 楊梅果實壞果率隨貨架時間的變化Fig.4 Variations of bayberry fruits’bad fruit rates with storage time

2.3 失重率

由圖5 可以看出：貨架1~3 d 內(nèi)CK 組的失重率最高，TW 組其次，DK 組最低。對于高含水量的果蔬來說，當質(zhì)量損失很大時，蒸騰作用引起的失水是導致失重的主要原因，由于呼吸作用產(chǎn)生二氧化碳導致的底物碳損失量一般占質(zhì)量損失的3%~5%[5]。因此，在（26±1）℃下，楊梅果實的失重主要是高蒸騰作用所致。貨架4 d 后，TW 組失重率低于DK 組，這是由于貨架后期，DK 組中可以觀察到霉菌和果蠅幼蟲大量繁殖，導致底物被大量消耗。

圖5 楊梅果實失重率隨貨架時間的變化Fig.5 Variations of bayberry fruits’weight loss rates with storage time

2.4 硬度

由圖6 可以看出：貨架1~2 d，TW 組中楊梅果實的硬度低于DK 組，但此后DK 組中楊梅果實的硬度快速下降，并在貨架5 d 時較初值下降了75%。而TW組中楊梅果實的硬度在貨架6 d 時下降了42.4%。CK組楊梅果實在貨架3 d 就下降了44.8%。貨架前2天，硬度的下降主要是果實失水所致[4]。此后硬度的下降包含3 個主要影響因素：持續(xù)失水；果膠酶分解細胞壁中的果膠導致果實硬度下降[34]；霉菌、果蠅幼蟲的生長繁殖加劇楊梅果實細胞的裂解。試驗結果證明，TW 組中低氧、高二氧化碳和較低的相對濕度的環(huán)境能夠降低果膠酶活性，抑制霉菌生長，從而抑制果實硬度的下降。

圖6 楊梅果實硬度隨貨架時間的變化Fig.6 Variations of bayberry fruits’firmness with storage time

2.5 營養(yǎng)物質(zhì)

2.5.1 VC 含量

由圖7 可知：在（26±1）℃溫度下，楊梅果實中VC的分解非常迅速。TW 組在維持VC 含量方面效果最顯著（P＜0.05）。VC 的分解與抗壞血酸氧化酶的活性有關，說明TW 組所維持的環(huán)境能夠降低這種酶的活性，抑制VC 的分解。

圖7 楊梅果實VC 含量隨貨架時間的變化Fig.7 Variations of bayberry fruits’vitamin C contents with storage time

2.5.2 可滴定酸含量

果實中有機酸的含量一般會隨著時間的延長而被分解轉化為糖分，因此隨著果實成熟度的增加，可滴定酸含量會下降[35]。但圖8 顯示所有組中可滴定酸含量都在上升，這是由于運輸過程中的密封環(huán)境導致楊梅果實產(chǎn)生無氧呼吸，引起果肉酸化，貨架過程中隨著失水程度不斷增加，導致產(chǎn)生的酸性物質(zhì)富集。同時，在貨架過程中，由于楊梅果實的成熟度高，霉菌的繁殖會加劇酸化，所以在使用氫氧化鈉標準溶液滴定時，消耗的氫氧化鈉溶液的量也相應增加。

圖8 楊梅果實可滴定酸含量隨貨架時間的變化Fig.8 Variations of bayberry fruits’titratable acid content with storage time

2.5.3 可溶性固形物含量

由圖9 可知：在貨架1~2 d，所有試驗組中可溶性固形物含量呈先上升后下降的趨勢。CK 組中的可溶性固形物含量最高，主要原因是CK 組中楊梅果實的大量失水導致可溶性固形物的富集[25]。DK 組的可溶性固形物含量最低，且上升和下降的幅度較大。TW組的可溶性固形物含量顯著高于DK 組（P＜0.05）。楊梅果實可溶性固形物含量的上升主要是有機酸、果膠等物質(zhì)轉化為糖分的量高于呼吸消耗的量，而下降則是由是呼吸代謝持續(xù)消耗可溶性固形物所致[36]。

圖9 楊梅果實可溶性固形物含量隨貨架時間的變化Fig.9 Variations of bayberry fruits’total soluble solid contents with storage time

2.6 感官評價

由表2 可以看出：CK 組在貨架3 d 就完全失去了商品價值，評價人員發(fā)現(xiàn)楊梅果實表面出現(xiàn)大量白色霉菌、開裂嚴重，質(zhì)地非常軟，并且嚴重發(fā)酸發(fā)臭。DK 組在貨架5 d 時完全失去商業(yè)外觀，評價人員發(fā)現(xiàn)楊梅果實腐爛嚴重，果實表面出現(xiàn)大量果蠅幼蟲，并有大量汁液流到包裝盒上，果實質(zhì)地很軟，嚴重發(fā)酸發(fā)臭。TW 組雖然在貨架5 d 時得分低于5 分，但遠高于DK 組，評價人員發(fā)現(xiàn)部分楊梅果實出現(xiàn)白色霉菌，果實開裂，質(zhì)地較軟，并且氣味發(fā)酸。

表2 楊梅果實感官評價結果Table 2 Bayberry fruits’sensory evaluation results單位：分

3 結論

上述試驗結果表明：在環(huán)境溫度為（26±1）℃條件下，TW 組所維持的氧氣體積分數(shù)13%±3%、二氧化碳體積分數(shù)8%±1%、相對濕度95%±1%的環(huán)境可以有效降低楊梅果實呼吸強度，抑制霉菌生長和果蠅幼蟲的寄生，同時這種自發(fā)氣調(diào)包裝袋可以有效地保留楊梅果實的VC 和可溶性固形物含量，降低壞果率，減緩硬度下降。該研究為環(huán)境溫度下貯藏楊梅果實提供了一種參考途徑。

本研究中關于霉菌和果蠅對楊梅果實的感染程度是通過感官評價得出的，未來需要進一步通過相關試驗，研究該自發(fā)氣調(diào)包裝袋對楊梅果實易感染的不同種類的霉菌或果蠅的具體影響效果。