BioSuee膜對葡萄品質(zhì)的影響及其降解性能研究

劉清竹，路帆，田全明，杜雨星，魏佳，馬會師，吳斌

農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工

BioSuee膜對葡萄品質(zhì)的影響及其降解性能研究

劉清竹1，路帆1，田全明2，杜雨星1，魏佳2，馬會師3，吳斌2

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，烏魯木齊 830001；2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工所，烏魯木齊 830001；3.常州百利基生物材料科技有限公司，江蘇 常州 213200）

探究BioSuee可降解膜對鮮食葡萄采后的保鮮作用，以及在貯藏過程中的降解性能，篩選出保鮮及降解效果較好的BioSuee膜材料。以新疆無核白葡萄為實(shí)驗(yàn)材料，采用3種不同厚度的BioSuee膜（B4、B5、B6）及PE保鮮膜進(jìn)行包裝，在（15±1）℃條件下貯藏14 d；將膜分別放置在自然條件和土壤中140 d進(jìn)行觀察。通過分析葡萄的生理品質(zhì)、包裝膜內(nèi)的氣體成分和降解情況，探討B(tài)ioSuee膜對葡萄貯藏品質(zhì)的影響，以及其自身的降解情況。采用BioSuee膜處理均可較好地保持果實(shí)的采后品質(zhì)，且具有較好的降解效果，B4膜的降解率為84.7%，B5膜的降解率為81.22%，B6膜的降解率為92.8%。在貯藏結(jié)束時(shí)，B6膜處理組葡萄果實(shí)的質(zhì)量損失率為7.62%，腐爛率為8.8%，分別為PE貯藏組果實(shí)的75.37%和28.33%；無核白葡萄果實(shí)的可溶性固形物含量為18.8%，硬度為4.94 N，與PE貯藏組相比分別提高了20.44%和10.46%。在貯藏中后期，B6膜包裝中CO2的體積分?jǐn)?shù)為3.5%～4%，O2的體積分?jǐn)?shù)在16.6%～16.7%間波動。在降解結(jié)束時(shí)，土壤環(huán)境中B6膜的質(zhì)量損失率和斷裂伸長率分別為12.64%和6.84%，表面形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)均出現(xiàn)了明顯的破碎和崩裂。與其他處理組相比，采用B6膜能較好地保持無核白葡萄的貯藏品質(zhì)，且具有較好的降解效果。

BioSuee膜；無核白葡萄；貯運(yùn)；降解

農(nóng)產(chǎn)品是食品的主要來源，由于大部分農(nóng)產(chǎn)品的水分含量較高，因此易遭受微生物的侵害。我國每年有20%～30%的農(nóng)產(chǎn)品腐爛，這造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。為了減小農(nóng)產(chǎn)品的腐爛率，常使用薄膜包裝作為農(nóng)產(chǎn)品保鮮的一種方式，它具有一定的選擇透過性，具有延長貨架期等作用[2-3]。由于聚乙烯（PE）膜和聚偏二氯乙烯膜（PVDC）的吹膜工藝較成熟、價(jià)格低廉，因此它們成為市面應(yīng)用較廣泛的保鮮膜[4-6]。這2種保鮮薄膜材料雖然具有一定的保鮮效果，但都不具備抗菌性和生物可降解性，隨意丟棄會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，直接威脅人們的身體健康[7]。中國作為世界最大的塑料生產(chǎn)國，截至2019年，我國的塑料薄膜年生產(chǎn)量達(dá)到115萬t，使用量達(dá)到70萬t，約占生產(chǎn)總量的61%[8-9]。目前，關(guān)于可降解又具有保鮮功能的包裝膜的報(bào)道較少，因此急需研制一種安全、高效、環(huán)保的保鮮包裝材料。

BioSuee 膜是一種可調(diào)控的淀粉基生物降解包裝材料，在可降解的基礎(chǔ)上添加等比例的硅酸鹽材料，使BioSuee膜具有適宜的透氣性，以及抑菌保鮮的效果[10-11]。許耀輝等[12]采用不同厚度、材質(zhì)的BioSuee膜對庫爾勒香梨貨架期品質(zhì)的研究表明，BioSuee膜能較好地抑制香梨的腐爛進(jìn)程，維持其感官品質(zhì)。將香芹酚、肉桂酸甲酯和草莓漿果組合制備可降解膜，在相同環(huán)境和時(shí)間下儲存，使用該膜包裝的草莓的外觀顏色鮮艷，能夠明顯地抑制草莓硬度的下降，降低腐爛率[13]。將Nisin、納他霉素和溶菌酶添加到乳清蛋白中制得可降解膜，該膜對乳酸鏈球菌和溶菌酶有很好的抑制效果[14]。

目前，鮮有BioSuee膜應(yīng)用于葡萄保鮮及其可降解性能等方面的研究。文中以無核白葡萄為實(shí)驗(yàn)材料，采用不同厚度的BioSuee膜包裝，以模擬電商物流運(yùn)輸，研究貯運(yùn)過程中BioSuee膜對無核白葡萄品質(zhì)的影響，及其貯藏后期的降解性能，旨在探索一種綠色、高效、環(huán)保的保鮮包裝材料。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料與試劑

用于保鮮實(shí)驗(yàn)的無核白葡萄于2021年8月采于烏魯木齊市北城果嶺星火都市農(nóng)業(yè)示范基地，采后立即運(yùn)回烏魯木齊市格瑞德保鮮科技公司冷庫中，置于4 ℃下預(yù)冷24 h，選擇果梗翠綠、無機(jī)械損傷、無病蟲害的葡萄進(jìn)行不同包裝處理。

用于降解實(shí)驗(yàn)的無核白葡萄于2021年4月購于烏魯木齊市九鼎農(nóng)貿(mào)市場，購買后立即運(yùn)回新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院，選擇成熟度一致、無機(jī)械損傷、無病蟲害的葡萄進(jìn)行不同包裝處理。實(shí)驗(yàn)用土壤采購于烏魯木齊市明珠花卉市場。

BioSuee膜由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院與常州百利基生物科技有限公司共同研發(fā)生產(chǎn)。PE保鮮膜購于烏魯木齊市海鴻國際農(nóng)貿(mào)批發(fā)市場。按厚度將BioSuee膜分為3種：厚度為40 μm，記為B4；厚度為50 μm，記為B5；厚度為60 μm，記為B6。3種BioSuee膜均具有保鮮和降解功能。

1.2 儀器設(shè)備

主要儀器設(shè)備：GY–4硬度計(jì)，艾德堡儀器有限公司；PAL–1數(shù)顯糖度計(jì)，日本Atago公司；CR–10色差儀，柯尼卡美能達(dá)控股公司；DELTA 分析天平，梅特勒–托利多儀器（上海）有限公司；JSM–7610FPLus場發(fā)射掃描電鏡顯微鏡，捷歐路（北京）科貿(mào)有限公司；Acs–Jx型萬能試驗(yàn)機(jī)，濟(jì)南辰鑫試驗(yàn)機(jī)制造有限公司。

1.3 處理方法

1）保鮮試驗(yàn)。挑選果梗翠綠、無病蟲害、無機(jī)械損傷的葡萄，分別采用PE膜、B4膜、B5膜、B6膜等對葡萄進(jìn)行包裝，每個(gè)包裝袋葡萄的質(zhì)量約為0.5 kg，每組進(jìn)行3個(gè)平行實(shí)驗(yàn)，將包裝好的葡萄置于（15±1）℃環(huán)境下貯藏14 d，每2 d取一次樣。

2）降解試驗(yàn)。分別采用PE膜、B4膜、B5膜、B6膜等對葡萄進(jìn)行包裝，每個(gè)包裝袋葡萄質(zhì)量約為 0.5 kg，每個(gè)處理組進(jìn)行3個(gè)平行實(shí)驗(yàn)。重復(fù)上述操作，將已經(jīng)包裝葡萄的包裝袋一部分放置于土壤中，另一部分置于自然環(huán)境下貯藏140 d，每14 d取一次樣。

1.4 相關(guān)指標(biāo)測定

1.4.1 O2、CO2濃度的測定

利用Check Point Ⅲ便攜式頂空分析儀，測定不同處理組包裝袋內(nèi)CO2和O2的含量，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.4.2 果實(shí)質(zhì)量損失率的測定

采用稱量法測定果實(shí)的質(zhì)量損失率。包裝前后的質(zhì)量差與包裝前的質(zhì)量之比，即為葡萄的質(zhì)量損失率，以百分率表示。每個(gè)處理組進(jìn)行3次平行測量。

1.4.3 果實(shí)腐爛率的測定

包裝前腐爛果實(shí)的質(zhì)量與貯藏之前果實(shí)的總質(zhì)量之比，即為葡萄的腐爛率，以百分率表示。每個(gè)處理組進(jìn)行3次平行測量。

1.4.4 果實(shí)硬度測定

果實(shí)硬度的測定參考彭新媛等[14]的方法，略有改動。每袋隨機(jī)選擇15個(gè)鮮食葡萄，圍繞果實(shí)的赤道部位，測量果肉的硬度。

1.4.5 果實(shí)可溶性固形物含量的測定

果實(shí)可溶性固形物含量的測定參考顏廷才等[15]的方法，略有改動。將鮮食葡萄榨汁、搖勻，取部分汁液測定其可溶性固形物（TSS）含量，單位為%。

1.4.6 果實(shí)可滴定酸含量的測定

參照曹建康等[16]的方法，測定果實(shí)的可滴定酸（TA）含量。

1.4.7 果實(shí)色度的測定

果實(shí)色度采用CR–10色差儀進(jìn)行測定。每次隨機(jī)選取5粒果實(shí)，對果實(shí)陰陽面的色度進(jìn)行測定，記錄*，*，*值。

1.4.8 不同包裝膜質(zhì)量損失率測定

將薄膜裁剪為長度50 mm、寬度40 mm的樣品，用蒸餾水洗凈，經(jīng)真空干燥后進(jìn)行稱量。重復(fù)該操作，按式（3）計(jì)算不同降解處理后樣品的質(zhì)量損失率。

1.4.9 膜形態(tài)分析

用場發(fā)射掃描電鏡顯微鏡觀察在土壤和自然環(huán)境中降解前后不同種類包裝膜的微觀結(jié)構(gòu)變化情況，操作條件：加速電壓為40 kV，放大倍數(shù)為1 000。

1.4.10 膜的斷裂伸長率

利用Acs–Jx型萬能試驗(yàn)機(jī)對B4膜、B5膜、B6膜、PE膜的力學(xué)性能進(jìn)行表征，參照GB 1040.3— 2006測試。將樣品固定在試驗(yàn)機(jī)上，初始距離為 50 mm，拉伸速度為50 mm/min，每種樣品測試3次，取其平均值，并計(jì)算斷裂伸長率[17]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用GraphPad 8.0軟件作圖，采用SPSS 23.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，<0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同包裝材料對氣體成分的影響

由圖1—2可知，不同包裝膜均有一定的氣調(diào)作用，且氣體成分差異較大，具有不同的氣調(diào)水平。隨著貯藏時(shí)間的增加，PE膜中O2的體積分?jǐn)?shù)在20.6%～18.4%間上下波動，低于空氣中O2的體積分?jǐn)?shù)；在貯藏0～4 d時(shí)，PE膜中CO2的體積分?jǐn)?shù)呈緩慢上升趨勢，在貯藏第4 d至貯藏結(jié)束時(shí)二氧化碳含量處于平衡狀態(tài)。B4膜在貯藏0～6 d時(shí)，O2含量出現(xiàn)緩慢下降趨勢；在貯藏6～8 d時(shí)，O2含量出現(xiàn)快速下降趨勢；在貯藏8 d后，處于平衡狀態(tài)，O2的體積分?jǐn)?shù)維持在18.3%～17.9%間；CO2整體呈現(xiàn)上升趨勢，在貯藏10 d后達(dá)到平衡狀態(tài)。B5膜在貯藏0～12 d時(shí)，O2含量呈現(xiàn)快速下降的趨勢，在貯藏12 d時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)，在17.2%～17.3%間波動；CO2含量呈現(xiàn)上升趨勢，在貯藏4 d時(shí)達(dá)到平衡，在3%～3.5%間波動。B6膜中O2的含量呈現(xiàn)下降的趨勢，在貯藏10 d后達(dá)到平衡，在16.6%～16.7%間波動；CO2含量呈現(xiàn)上升趨勢，在貯藏4 d時(shí)達(dá)到平衡，在3.5%～4%間波動。

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注：a—d表示顯著性差異程度。

圖2 不同包裝膜內(nèi)CO2濃度的變化情況

注：a—d表示顯著性差異程度。

2.2 不同包裝材料對無核白葡萄質(zhì)量損失率及腐爛率的影響

質(zhì)量損失率是評價(jià)葡萄品質(zhì)變化的重要指標(biāo)之一[18]。由圖3可知，各處理組無核白葡萄果實(shí)的質(zhì)量損失率均呈現(xiàn)上升趨勢；在貯藏2 d時(shí)，處理組之間無明顯差異；在貯藏4～8 d時(shí)，各處理組果實(shí)出現(xiàn)了顯著性差異（＜0.05）；在貯藏8 d至結(jié)束時(shí)，B6組葡萄果實(shí)的質(zhì)量損失率相較于PE膜出現(xiàn)顯著性差異（＜0.05），B4、B5組葡萄果實(shí)的質(zhì)量損失率無明顯差異（＜0.05）；在貯藏結(jié)束時(shí)，B6組果實(shí)的質(zhì)量損失率相較于PE組果實(shí)下降了24.62%。由此可知，采用B6包裝可以有效降低無核白葡萄果實(shí)的質(zhì)量損失率。

圖3 不同包裝膜對無核白葡萄質(zhì)量損失率的影響

注：a—d表示顯著性差異程度。

果實(shí)的腐爛率是影響其商業(yè)價(jià)值的重要指標(biāo)之一。由圖4可知，在貯藏2 d時(shí)，各處理組果實(shí)均未出現(xiàn)明顯的腐爛現(xiàn)象；隨著貯藏時(shí)間的增加，各處理組葡萄果實(shí)出現(xiàn)明顯的腐爛現(xiàn)象，且整體呈上升趨勢；B6組果實(shí)腐爛率的上升趨勢相對較緩慢，PE組果實(shí)腐爛率的上升速率較快，B4組、B5組次之；在整個(gè)貯藏期間，各處理組葡萄果實(shí)的腐爛率均呈現(xiàn)顯著性差異（<0.05）；在貯藏結(jié)束時(shí)，B6組葡萄果實(shí)的腐爛率相較于PE組降低了71.82%（<0.05）。結(jié)果表明，B6組可以有效維持葡萄的采后品質(zhì)，抑制果實(shí)腐爛率的上升。

圖4 不同包裝膜對無核白葡萄腐爛率的影響

注：a—d表示顯著性差異程度。

2.3 不同包裝材料對無核白葡萄硬度、可溶性固形物及可滴定酸的影響

硬度是評價(jià)葡萄果實(shí)衰老程度及品質(zhì)變化的重要指標(biāo)之一[19]。葡萄果實(shí)的硬度隨著貯藏時(shí)間的延長逐漸降低（圖5），這是由果實(shí)的蒸騰作用和呼吸作用，營養(yǎng)物質(zhì)和細(xì)胞壁發(fā)生降解，細(xì)胞膨壓不斷下降所致[20]。在整個(gè)貯藏期間，BioSuee膜包裝處理組葡萄的硬度均高于PE組葡萄的硬度。在貯藏0～10 d期間，各處理組果實(shí)的硬度均出現(xiàn)下降的趨勢，且無顯著性差異（<0.05）。在貯藏10 d至結(jié)束時(shí)，PE組果實(shí)的硬度出現(xiàn)了快速下降的現(xiàn)象，而B6組果實(shí)的下降速度相對最慢。這是由于B6中添加了硅酸鹽等材料，且B6膜的厚度比其他膜厚，使其具有更好的保水性，延緩了葡萄果實(shí)的衰老速度。由此可見，B6膜可以更有效地延緩葡萄果實(shí)硬度的下降。

可溶性固形物（TSS）是評價(jià)果實(shí)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。由圖6可知，在貯藏0～10 d時(shí)，不同包裝處理組葡萄果實(shí)的可溶性固形物均出現(xiàn)快速下降趨勢，其中B6組果實(shí)的可溶性固形物含量下降得較慢。這是由于葡萄在貯藏過程中通過呼吸作用吸收了果實(shí)中的糖類等營養(yǎng)物質(zhì)，從而導(dǎo)致TSS含量下降[21-22]。PE組葡萄果實(shí)的TSS含量下降得最快。在貯藏8 d至結(jié)束時(shí)，PE組果實(shí)的TSS含量呈現(xiàn)相對平緩的狀態(tài)，B4、B5和B6組在貯藏12 d后同樣出現(xiàn)此現(xiàn)象。在貯藏結(jié)束時(shí)，B6組果實(shí)的TSS含量相較于貯藏前下降了21.7%，PE組果實(shí)的TSS含量下降了31.58%。由此可見，B6膜可延緩葡萄果實(shí)TSS的下降，較好地維持葡萄果實(shí)的品質(zhì)。

可滴定酸含量指果實(shí)中游離的酸含量?？傻味ㄋ岬闹饕煞譃榫剖醄23]，酸是葡萄風(fēng)味中不可缺少的物質(zhì)。由圖7可知，隨著貯藏時(shí)間的增加，葡萄果實(shí)的TA含量呈下降趨勢。這是由于葡萄果實(shí)在貯藏過程中，果實(shí)中的有機(jī)酸通過代謝轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)。在貯藏前期（0～6 d），不同包裝處理組無核葡萄果實(shí)的TA含量均出現(xiàn)快速下降趨勢。其中，B6組果實(shí)的TA含量明顯高于其他處理組；在貯藏6 d至結(jié)束時(shí)，不同包裝處理組果實(shí)TA含量的下降趨勢相對變緩，B6組果實(shí)的TA含量仍顯著高于PE貯藏組（<0.05）。在貯藏結(jié)束時(shí)，B6組果實(shí)的TA含量比PE組果實(shí)的TA含量高53.63%。由此可見，BioSuee膜能有效抑制無核白葡萄中TA含量的下降，其中B6膜的效果最好。

圖5 包裝膜對無核白葡萄硬度的影響

注：a—d表示顯著性差異程度。

圖6 包裝膜對無核白葡萄可溶性固形物含量的影響

注：a—d表示顯著性差異程度。

圖7 包裝膜對無核白葡萄可滴定酸含量的影響

注：a—d表示顯著性差異程度。

2.4 不同包裝材料對無核白葡萄色澤的影響

葡萄的色澤是評價(jià)果實(shí)成熟程度的重要指標(biāo)[24]，常采用色空間*、*、*表示。其中，*代表紅綠值，*值從負(fù)值到正值表示果實(shí)由綠到紅。由表1可知，無核白葡萄的*值在貯藏過程中整體呈上升趨勢，不同包裝處理對*值的影響有所差異；與PE組相比，采用BioSuee膜包裝均能抑制果實(shí)*值的上升。其中，B6組果實(shí)的*值在貯藏前6 d呈緩慢上升趨勢，在貯藏6 d時(shí)*值僅約為?4.5；在貯藏6～14 d時(shí)，*值迅速上升；在貯藏結(jié)束時(shí)，B6組葡萄果實(shí)的*值與PE組果實(shí)相比下降了85.35%。B4和B5組葡萄果實(shí)在整個(gè)貯藏期內(nèi)的*值均呈現(xiàn)快速上升趨勢；在貯藏結(jié)束時(shí)，B4和B5組葡萄的*值相較于PE組分別下降了75.26%和81.64%。綜上所述，BioSuee膜對延緩葡萄果實(shí)的轉(zhuǎn)色效果比較顯著，且B6膜的效果最佳。

采用*表示葡萄果實(shí)表面色澤的亮度。*由大到小表示果實(shí)由亮變暗。由表1可知，隨著貯藏時(shí)間的增加，無核白葡萄果實(shí)的*呈平緩下降的趨勢，整體上無顯著差異（<0.05）。由此可見，不同包裝膜對無核白葡萄*值的影響不大。

采用*值表示葡萄果實(shí)表面的黃藍(lán)程度，*由負(fù)值到正值表示果實(shí)轉(zhuǎn)黃的程度。由表1可知，不同包裝處理組的葡萄果實(shí)在貯藏過程中的*值均呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢，其中B5和B6組葡萄的*明顯小于B4和PE組的，B4組和PE組的*值變化不大。在貯藏結(jié)束時(shí)，B6組葡萄的*值比B4和PE組葡萄的*值分別減少了6.93%和9.35%。由此可見，采用B5和B6可以有效抑制葡萄果實(shí)表面轉(zhuǎn)黃，且B6包裝材料的效果最好。

表1 包裝膜對無核白葡萄色澤的影響

Tab.1 Effect of packaging film on color of Thompson seedless grape

注：a—d表示顯著性差異程度。

2.5 不同包裝材料降解后質(zhì)量損失率的變化

包裝材料的質(zhì)量損失率是評價(jià)降解性能指標(biāo)之一。由圖8—9可知，BioSuee膜在土壤和自然等2個(gè)降解環(huán)境中，包裝膜的質(zhì)量損失率總體呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。這是由于BioSuee膜的原料為淀粉基，在降解過程中吸收了空氣、土壤中的水分，導(dǎo)致其內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，使膜降解[25]。其中，由于B4膜較薄，因此在土壤和自然環(huán)境中與同時(shí)期其他處理組相比吸水量更大。在降解42 d后，B4膜出現(xiàn)了質(zhì)量下降的情況，但降解140 d時(shí)，在土壤環(huán)境和自然環(huán)境中B4膜的質(zhì)量均比原始質(zhì)量大。B6組、B5組與B4組一樣，同樣是在42 d后出現(xiàn)了質(zhì)量下降的情況，其中B6組的質(zhì)量損失率變化較大。在140 d時(shí)，在土壤環(huán)境和自然環(huán)境中B6組的質(zhì)量損失率相較于PE組分別提高了15.34%和10%。在整個(gè)降解過程中，PE膜在2個(gè)降解環(huán)境下的質(zhì)量損失率均無明顯變化（<0.05）。與PE膜相比，BioSuee膜有明顯的降解效果，且B6膜在土壤環(huán)境下的降解效果最好。

注：a—d表示顯著性差異程度。

圖9 包裝膜在自然環(huán)境降解中質(zhì)量損失率的變化情況

注：a—d表示顯著性差異程度。

2.6 不同包裝材料降解后形態(tài)結(jié)構(gòu)分析

包裝膜的表面形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)是直觀反映包裝膜降解程度的重要指標(biāo)之一。由圖10—11可知，PE膜在土壤和自然環(huán)境中的表面形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)完好，基本未發(fā)生明顯的崩解和破損情況。不同厚度的BioSuee膜在整個(gè)降解過程中，表面形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)隨著降解時(shí)間的增加均出現(xiàn)了明顯的破損現(xiàn)象。在降解42 d時(shí)，B4、B6膜表面在土壤環(huán)境和自然環(huán)境中均出現(xiàn)了明顯的破損現(xiàn)象，而B5膜的微觀結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境中未出現(xiàn)明顯的破損現(xiàn)象。其中，B6膜的表面形態(tài)在土壤環(huán)境中比其他BioSuee膜的破損現(xiàn)象更明顯，且微觀結(jié)構(gòu)顯示其出現(xiàn)了約7.75 μm的裂縫。在降解140 d時(shí)，在土壤環(huán)境中BioSuee膜的表面形態(tài)均已破損，且變成大片不規(guī)則形狀，部分土壤中仍有殘存的膜樣品。在包裝膜的微觀結(jié)構(gòu)中，各處理組薄膜均出現(xiàn)了明顯的破損現(xiàn)象，且B6膜的撕裂程度較大，裂縫數(shù)量較多，結(jié)構(gòu)組織被完全破壞。在自然環(huán)境中，各處理組薄膜的微觀結(jié)構(gòu)均出現(xiàn)不同程度的破裂現(xiàn)象，但表面形態(tài)與土壤環(huán)境相比破碎程度不明顯，隨著降解時(shí)間的增加，BioSuee膜變得更薄、更脆、易撕爛。綜上所述，BioSuee膜在土壤環(huán)境中的降解效果較好，且B6組的降解效果相對最佳。

圖10 包裝膜在土壤環(huán)境中降解后表面形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)的變化

圖11 包裝膜在自然環(huán)境中降解后表面形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)的變化

2.7 不同包裝材料降解后對斷裂伸長率的影響

包裝膜的斷裂伸長率是直觀反映膜的韌性和力學(xué)性能最重要的指標(biāo)[26]。由圖12—13可知，不同包裝膜在降解前的斷裂伸長率不同。在整個(gè)降解過程中，在土壤環(huán)境和自然環(huán)境中的PE膜和BioSuee膜的斷裂伸長率均呈現(xiàn)下降趨勢；B6組在降解前42 d，斷裂伸長率下降得最快，在降解第42天時(shí)，土壤環(huán)境和自然環(huán)境中B6膜的斷裂伸長率分別比降解前下降了90.55%和85.48%。在貯藏42 d至結(jié)束時(shí)，B6膜的斷裂伸長率的下降趨勢較為緩慢。在貯藏結(jié)束時(shí)， B6膜的斷裂伸長率在土壤環(huán)境和自然環(huán)境中比PE膜的斷裂伸長率分別下降了82.28%和81.87%。由此可見，相較于PE膜，BioSuee膜無論在土壤環(huán)境還是在自然環(huán)境中都有很好的降解效果，其中在土壤環(huán)境中B6膜的降解效果相對最好。

圖12 不同包裝膜在土壤環(huán)境中斷裂伸長率的變化情況

注：a—d表示顯著性差異程度。

圖13 包裝膜在自然環(huán)境中斷裂伸長率的變化情況

注：a—d表示顯著性差異程度。

3 討論

通過對比不同厚度BioSuee膜與普通市售PE膜對無核白葡萄品質(zhì)的影響及其降解性能，篩選出一種適合農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮及其降解性能較好的包裝膜。結(jié)果表明，B6膜不僅能較好地維持無核白葡萄果實(shí)的品質(zhì)，它還具有較好的降解性能。這是由于B6膜添加了等比例的硅酸鹽等材料，且厚度較大，具有一定的抑菌、抗菌作用，從而抑制葡萄出現(xiàn)病蟲害和腐敗菌，延緩了果實(shí)的腐爛。這與孟玉昆等[27]研究BioSuee膜對“賽買提”杏采后貯運(yùn)品質(zhì)的結(jié)論一致。B6膜可有效抑制葡萄果實(shí)a值的上升，延緩果實(shí)的轉(zhuǎn)色速率。同時(shí)，由于在貯藏期間無核白葡萄為了維持自身的生命活動，會消耗果實(shí)中的水分和營養(yǎng)物質(zhì)，導(dǎo)致無核白葡萄果實(shí)中的TSS含量快速下降。B6膜可以有效維持無核白葡萄的TSS含量，減少果實(shí)營養(yǎng)物質(zhì)的流失。那廣寧等[28]在無核白葡萄果實(shí)采后品質(zhì)研究中發(fā)現(xiàn)，葡萄果實(shí)的TSS含量變化情況與文中一致。由于PE膜的透氣性較差，易形成低濃度O2環(huán)境，從而導(dǎo)致無核白葡萄進(jìn)行無氧呼吸，產(chǎn)生大量的乙醇，影響葡萄原有的口感，降低了葡萄的商品價(jià)值。B6膜能夠更好地自發(fā)調(diào)節(jié)包裝內(nèi)的氣體成分，包裝內(nèi)的O2和CO2的體積分?jǐn)?shù)維持在16.6%～16.7%和3.5%～4%，此包裝環(huán)境對葡萄的保鮮效果較好，能有效維持葡萄的商品性及食用安全性。張昭等[29]利用氣調(diào)微孔膜包裝鮮食葡萄，通過微孔調(diào)節(jié)包裝內(nèi)的氧氣，維持一個(gè)適宜葡萄貯藏的環(huán)境，有效提高了鮮食葡萄的貯藏品質(zhì)。

由于BioSuee膜以淀粉基為原料，通過改變其熱塑性、極性和疏水性，與烷烴結(jié)合成嵌入式合金；淀粉具有很強(qiáng)的吸水性[30]，導(dǎo)致降解前期保鮮膜的質(zhì)量變大，質(zhì)量損失率出現(xiàn)負(fù)值現(xiàn)象，這與胡慧[31]等關(guān)于淀粉基可降解材料質(zhì)量損失率的結(jié)論基本相似。實(shí)驗(yàn)后期，由于B6膜中的淀粉吸水，且土壤和葡萄腐爛后產(chǎn)生的微生物對淀粉合金進(jìn)行水解和吞噬，造成淀粉合金結(jié)構(gòu)直接瓦解，從而導(dǎo)致其質(zhì)量損失率上升，且表面形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大面積破裂和不規(guī)則的碎片，使其更容易撕裂，失去了原有的力學(xué)性能。由于土壤環(huán)境的濕度和溫度相對恒定，且含有大量微生物，B6膜在土壤環(huán)境中比在自然環(huán)境中的降解效果更好。張研等[32]探究了土壤微生物對淀粉的分解作用，結(jié)果表明，埋入土壤中淀粉糊的分解速度比放置于自然環(huán)境中的分解速度更快。PE膜的主要基材為聚乙烯，其穩(wěn)定性較好，長期埋入地下難以分解腐爛，其降解效果較差。

4 結(jié)語

通過研究發(fā)現(xiàn)，相較于普通市售PE膜，BioSuee膜可以明顯地延緩葡萄果實(shí)的轉(zhuǎn)色進(jìn)程，降低果實(shí)的腐爛率，延緩果實(shí)硬度的下降和水分散失，保持果實(shí)的TSS含量和TA含量。通過研究膜的質(zhì)量損失率、表面微觀形態(tài)及斷裂伸長率可知，在土壤環(huán)境中BioSuee膜的降解性能較好。B6膜可以更好地起到延長葡萄貯藏時(shí)間的作用，而且其降解速度相對最快。此研究結(jié)果可為高效環(huán)保的農(nóng)產(chǎn)品采后貯運(yùn)保鮮材料的研究提供理論依據(jù)。

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Effect of BioSuee Film on Grape Quality and Its Degradation Performance

LIU Qing-zhu1, LU Fan1, TIAN Quan-ming2, DU Yu-xing1, WEI Jia2, MA Hui-shi3, WU Bin2

(1. College of Food Science and Pharmacy, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830001, China; 2. Institute of Storage and Processing of Agricultural Products, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830001, China; 3. Changzhou Blikey Biomaterials Technology Co., Ltd., Jiangsu Changzhou 213200, China)

The work aims to explore the preservation effects of BioSuee film on postharvest quality of fresh grape and the degradation property of the film during storage, and screen out BioSuee film of good preservation and degradation effects. Thompson seedless grapes of Xinjiang were packed with BioSuee films (B4, B5, B6) and PE film, and stored at (15±1)oC for 14 days. All kinds of films were placed in natural condition and soil for 140 days for observation. By analyzing physiological quality of grapes, gas composition in packaging film and degradation of packaging film, the effects of BioSuee film on grape storage quality and its degradation were discussed. The postharvest quality of grape could be maintained well by all BioSuee films. The degradation rates of B4, B5 and B6 packaging film groups were 84.7%, 81.22% and 92.8%, respectively. At the end of storage, the weight loss rate and decay rate of B6 film group were 7.62% and 8.8%, respectively, which were only 75.37% and 28.33% of PE storage group. The soluble solid content and hardness of the Thompson seedless grape were 18.8% and 4.94 N, which were 20.44% and 10.46% higher than those of PE storage group, respectively. In the middle and late period, the CO2content (volume fraction) of grade packaged with B6 film remained in the range of 3.5%-4%, and the O2content (volume fraction) fluctuated in the range of 16.6%-16.7%. At the end of degradation, the weight loss rate and elongation at break of B6 film in soil were 12.64% and 6.84%, respectively. The surface of B6 film was obviously broken and cracked from the observation of morphology and microstructure studies. Compared with other treatment groups, B6 film can better maintain the storage quality of Thompson seedless grape and has more excellent degradation effect.

BioSuee film; Thompson seedless grape; storage and transportation; degradation

TS206.4

A

1001-3563(2022)15-0077-11

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.15.009

2021–11–15

國家自然科學(xué)基金（31860460）；國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFD0401302）

劉清竹（1998—），男，碩士生，主攻食品加工與安全。

吳斌（1973—），男，博士，研究員，主要研究方向?yàn)楣麑?shí)采后生理與分子生物學(xué)。

責(zé)任編輯：彭颋