基于電子鼻分析包裝材料對(duì)即食水竹筍冷藏品質(zhì)的影響

湯滌洛，聶沫宇，涂修亮，王少華，丁坤明，何建軍，陳學(xué)玲*

（1.咸寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北 咸寧 437100；2.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工與核農(nóng)技術(shù)研究所，湖北 武漢 430064）

水竹（Phyllostachys heteroclada）是禾本科、竹亞科、剛竹屬竹種，其筍呈黃白色或黃綠色，不僅脆嫩爽口，而且營(yíng)養(yǎng)豐富[1-2]。水竹筍富含蛋白質(zhì)和無機(jī)元素，蛋白質(zhì)含量高達(dá)4.00%，無機(jī)元素含量為1.12%～1.21%，其中磷含量為920 mg/kg，高于大部分筍用竹和蔬菜[3]。湖北咸寧竹海的竹筍資源豐富，其中以水竹筍深受當(dāng)?shù)厝讼矏?。每? 月底至5 月初為水竹筍收獲初期，歷時(shí)40 d 左右，鮮筍可貯藏3～4 d[4-5]。目前，水竹筍多以菜肴烹飪或腌制或曬干，加工方式簡(jiǎn)單，產(chǎn)品種類單一，產(chǎn)品附加值低，因此急需新型加工產(chǎn)品提高其附加值。

本實(shí)驗(yàn)室前期采用真空冷凍干燥技術(shù)將水竹筍加工成一種新型休閑食品，其特點(diǎn)是口感酥脆、開袋即食。但是在貯藏期間，發(fā)現(xiàn)常見的聚乙烯包裝袋易引起其品質(zhì)劣變。不同種類食品通常因其自身特點(diǎn)需要不同的包裝條件，尤其是果蔬干制品受包裝材料和方式的影響較大。王輝等[6]研究了7 種包裝材料、2 種包裝方式對(duì)脫水馬鈴薯片品質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)真空或充氮包裝對(duì)水分含量、色度、硬度和脆度的保持效果最好。胡霞等[7]將凍干楊梅置于鋁箔袋、聚對(duì)苯二甲酸類（polyethylene terephthalate，PET）塑料瓶和玻璃瓶中，避光貯存90 d 后，發(fā)現(xiàn)鋁箔包裝更適于包裝凍干楊梅，水分含量最低、色澤最紅，維生素C、總酚和花色苷保持最好。景娜娜[8]采用保鮮袋、真空袋及玻璃瓶包裝干燥花椒，以真空包裝花椒貯藏品質(zhì)較好。王丹等[9]采用鋁箔真空、鋁箔非真空、塑料真空、塑料非真空包裝脫水青椒，發(fā)現(xiàn)鋁箔包裝的脫水青椒外觀品質(zhì)、水分活度、復(fù)水性保持優(yōu)于塑料包裝。前述研究關(guān)注了包裝材料、包裝方式對(duì)干制果蔬水分、色澤、質(zhì)構(gòu)等品質(zhì)的影響，而對(duì)干制果蔬風(fēng)味的影響鮮見報(bào)道。

風(fēng)味是食品品質(zhì)的主要組成部分，其中揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)其品質(zhì)的影響至關(guān)重要。電子鼻是一種針對(duì)揮發(fā)性物質(zhì)的快速、無損檢測(cè)技術(shù)[10]。利用電子鼻技術(shù)，可以將不同品種、成熟度的果蔬區(qū)分開[11-13]，還可以鑒定不同食品的特征風(fēng)味、風(fēng)味變化規(guī)律[14-15]。

本試驗(yàn)以凍干水竹筍為試材，研究真空包裝袋、高溫蒸煮袋、復(fù)合鋁箔袋對(duì)其貯藏期間的水分含量、水分活度等指標(biāo)的影響規(guī)律，結(jié)合電子鼻分析揮發(fā)性物質(zhì)的變化，以期獲得適宜的包裝材料，為即食水竹筍新食品的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

水竹筍采于湖北省咸寧市咸安區(qū)白云山，采摘4 h之內(nèi)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，4 ℃冷藏。挑選長(zhǎng)約30 cm、直徑約0.8 cm、無蛀蟲、無腐爛的水竹筍備用。

復(fù)合鋁箔袋（尼龍+聚丙烯）、高溫蒸煮袋（尼龍+聚乙烯）、真空包裝袋（聚對(duì)苯二甲酸乙二酯+鋁箔+聚乙烯）（26 cm×38 cm）：廈門天益包裝材料有限公司。

大豆油：中糧福臨門食品營(yíng)銷有限公司；石油醚、三氯甲烷、冰醋酸、碘化鉀、硫代硫酸鈉（均為分析純）：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Delta 1-24 真空冷凍干燥機(jī)：德國(guó)Christ 公司；BS-210 分析天平：德國(guó)賽多利斯公司；Labmaste-aw 水分活度測(cè)定儀：瑞士Novasina 公司；PEN-3 電子鼻：德國(guó)Airsense 公司。

1.3 方法

1.3.1 即食水竹筍的制備

工藝流程：水竹筍剝殼→清洗→切分→漂燙（100 ℃，30 s）→冷卻→調(diào)味（糖漬、噴油）→預(yù)凍（-40 ℃，12 h）→真空冷凍干燥（20 h）→包裝→貯藏。

包裝：凍干后出倉(cāng)的即食水竹筍，分別用復(fù)合鋁箔袋、真空包裝袋、高溫蒸煮袋包裝，封口。

貯藏：上述制備的樣品于4 ℃貯藏，每5 d 測(cè)1 次指標(biāo)，水分含量、水分活度、脂肪含量及過氧化值。

1.3.2 水分含量的測(cè)定

稱取試樣2～3 g，根據(jù)GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》[16]中直接干燥法測(cè)定試樣中的水分含量。

1.3.3 水分活度的測(cè)定

試樣切成約3 mm×3 mm×3 mm 小塊，迅速放入樣品皿中，參照GB 5009.238—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品水分活度的測(cè)定》[17]測(cè)定試樣的水分活度。

1.3.4 脂肪含量的測(cè)定

根據(jù)GB 5009.6—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中脂肪的測(cè)定》[18]中索氏提取法測(cè)定試樣中的脂肪含量。

1.3.5 過氧化值的測(cè)定

根據(jù)GB 5009.227—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中過氧化值的測(cè)定》[19]中滴定法測(cè)定試樣的過氧化值。

1.3.6 風(fēng)味物質(zhì)的測(cè)定

稱取2 g 試樣，加入頂空瓶?jī)?nèi)密封，25 ℃水浴10 min。利用直接頂空吸氣法將測(cè)試針、補(bǔ)氣針針頭插入頂空瓶中，測(cè)試120 s，每個(gè)樣品重復(fù)3 次平行。采用電子鼻系統(tǒng)對(duì)揮發(fā)性成分進(jìn)行測(cè)定。PEN 3 型電子鼻各傳感器的響應(yīng)特性如表1 所示。

表1 PEN 3 型電子鼻各傳感器的響應(yīng)特性Table 1 Response characteristics of sensors in PEN 3 electronic nose

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

所測(cè)指標(biāo)均重復(fù)3 次，采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Excel 2013 及SPSS 17.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及分析。利用PEN 3 型傳感器配套的Winmuster 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）[20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 即食水竹筍水分含量的變化

水分含量是影響食品品質(zhì)的一個(gè)重要因素，較低水分含量有利于維持食品品質(zhì)，延長(zhǎng)貨架期。貯藏期間即食水竹筍水分含量的變化見表2。

表2 貯藏期間即食水竹筍水分含量的變化Table 2 Changes of water content of ready-to-eat Phyllostachys heteroclada bamboo shoots during storage

由表2 可知，隨著貯藏期的延長(zhǎng)，3 種包裝材料包裝的樣品水分含量均呈上升趨勢(shì)，不同的包裝材料對(duì)即食水竹筍水分含量的影響不一樣，這與胡霞等[7]研究不同材料儲(chǔ)存凍干楊梅中水分含量變化的結(jié)果一致；復(fù)合鋁箔袋即食水竹筍的水分含量相較于其他2種包裝材料的水分含量增加較少。貯藏30 d 時(shí)，真空包裝袋、高溫蒸煮袋、復(fù)合鋁箔袋的水分含量分別上升34.8%、50.0%、33.3%，此時(shí)，復(fù)合鋁箔袋水分含量（2.8 g/100 g）比其他2 種包裝低，與真空包裝袋、高溫蒸煮袋包裝的水竹筍水分含量之間差異顯著（P＜0.05）。貯藏期間，3 種材料包裝的即食水竹筍水分含量的上升情況有差異，這與材料本身的阻隔性有關(guān)[21]，復(fù)合鋁箔袋很好地阻隔了水分的進(jìn)入，而高溫蒸煮袋防潮的效果較差。可見，復(fù)合鋁箔袋能更好地減緩袋內(nèi)即食水竹筍食品的水分含量上升，有助于提高產(chǎn)品貯藏期的穩(wěn)定性。

2.2 即食水竹筍水分活度的變化

食品的水分活度描述的是食品中的自由水，自由水是參與化學(xué)反應(yīng)和微生物生長(zhǎng)的溶劑，是食品質(zhì)量控制中的一個(gè)重要指標(biāo)[22]?？刂扑只疃饶芴岣呤称菲焚|(zhì)和延長(zhǎng)保藏期[23]。不同包裝材料與貯藏溫度對(duì)水竹筍休閑食品水分活度的影響如表3 所示。

表3 貯藏期間即食水竹筍水分活度的變化Table 3 Changes of water activity of ready-to-eat Phyllostachys heteroclada bamboo shoots during storage

由表3 可知，在貯藏期內(nèi)，雖然3 種包裝材料包裝的樣品水分活度整體上均呈緩慢上升趨勢(shì)，但是不同包裝材料對(duì)即食水竹筍的影響表現(xiàn)有差異，這與Henriquez 等[24]研究不同包裝材料對(duì)蘋果皮粉的品質(zhì)影響中得出水分活度變化結(jié)論相一致。貯藏30 d 時(shí)，復(fù)合鋁箔袋樣品的水分活度明顯低于高溫蒸煮袋和真空包裝袋，達(dá)到顯著性差異（P＜0.05）。比較分析貯藏0 d和30 d，水分活度增量由小到大排序?yàn)閺?fù)合鋁箔袋（0.04）、真空包裝袋（0.08）、高溫蒸煮袋（0.09）。可見復(fù)合鋁箔袋包裝能更好地控制食品水分活度上升，保證即食水竹筍貯藏期的穩(wěn)定性。

2.3 即食水竹筍脂肪含量的變化

油脂不僅能使食品變松脆，有助于產(chǎn)生食品香味，而且還利于開胃，調(diào)理很多食品的組織及口感，讓食品風(fēng)味更加豐富[25-27]。即食水竹筍在加工過程中噴灑了大豆油，賦予了產(chǎn)品酥性質(zhì)感和獨(dú)特風(fēng)味。貯藏期間即食水竹筍脂肪含量的變化見表4。

表4 貯藏期間即食水竹筍脂肪含量的變化Table 4 Changes of fat content of ready-to-eat Phyllostachys heteroclada bamboo shoots during storage

由表4 可知，不同包裝材料與脂肪的含量有一定的關(guān)系，這與包裝材料的阻隔性有關(guān)。材料的透氣性與透濕性容易使得空氣中的氣體進(jìn)入包裝袋中從而導(dǎo)致食品中的脂肪氧化，而使脂肪含量下降[28]。隨著貯藏期的延長(zhǎng)，3 種包裝材料包裝的即食水竹筍脂肪含量不斷減少，同一包裝材料0 d 與30 d 的樣品脂肪含量都達(dá)到了顯著性差異（P＜0.05）；貯藏30 d 時(shí)，真空包裝袋、高溫蒸煮袋、復(fù)合鋁箔袋的脂肪含量分別下降16%、18%、10%，其中高溫蒸煮袋脂肪損失最多為4.6%，復(fù)合鋁箔袋脂肪損失最少為2.6%，說明復(fù)合鋁箔袋能減緩即食水竹筍中脂肪的氧化，包裝效果更好。

2.4 即食水竹筍過氧化值的變化

食品在貯存初始階段，脂肪氧化生成氫過氧化物，氫過氧化物非常不穩(wěn)定，易裂解成小分子的醛、酮、酸等物質(zhì)，氫過氧化物的量可用過氧化值來衡量[29-32]。不同包裝材料對(duì)水竹筍過氧化值的影響如表5 所示。

表5 貯藏期間即食水竹筍過氧化值的變化Table 5 Changes of peroxide value of ready-to-eat Phyllostachys heteroclada bamboo shoots during storage

由表5 可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，水竹筍的過氧化值逐漸升高，氧化程度逐漸加深，并隨時(shí)間增加而不斷累積，這與戢得蓉等[33]研究不同包裝材料對(duì)怪味雞絲品質(zhì)的影響中過氧化值隨著時(shí)間變化的結(jié)果一致。貯藏20、25、30 d 時(shí)，3 種包裝的水竹筍過氧化值含量間均差異顯著（P＜0.05）。貯藏期30 d 內(nèi)，高溫蒸煮袋包裝的水竹筍的過氧化值增加最多（10.2 g/100 g），其次是真空包袋裝（8.9 g/100 g），最少為復(fù)合鋁箔袋包裝（5.2 g/100 g）?？梢姡蜏貜?fù)合鋁箔袋包裝更適合休閑食品即食水竹筍的貯藏。

2.5 電子鼻檢測(cè)即食水竹筍的揮發(fā)性物質(zhì)

2.5.1 電子鼻RADAR 分析

電子鼻測(cè)定貯藏0、15 d 和30 d 的不同包裝水竹筍揮發(fā)性物質(zhì)的響應(yīng)值如圖1 所示。

圖1 貯藏期間不同包裝的水竹筍揮發(fā)性物質(zhì)雷達(dá)圖Fig.1 Radar map of volatile compounds in Phyllostachys heteroclada bamboo shoots during storage

由圖1 可知，貯藏0 d，3 組樣品的W1C、W3C、W5C、W1W 和W2W 響應(yīng)值高于其他傳感器的響應(yīng)值。貯藏15 d 時(shí)，3 組樣品的傳感器W5S、W1W 和W2W 響應(yīng)值明顯高于其他傳感器的響應(yīng)值，且高于貯藏0 d，其余7 個(gè)傳感器響應(yīng)值較低，且變化程度小。貯藏30 d 時(shí)，3 組樣品的傳感器W5S、W1W 和W2W 響應(yīng)值明顯高于其他傳感器的響應(yīng)值；與貯藏0 d 的響應(yīng)值相比，高溫蒸煮袋（組1）樣品傳感器W5S、W1W和W2W 的響應(yīng)值分別提高了2.6 倍、3.8 倍和2.2 倍，高溫蒸煮袋（組2）樣品傳感器W5S、W1W 和W2W 的響應(yīng)值分別提高了2.8 倍、3.3 倍和1.8 倍，復(fù)合鋁箔袋（組3）樣品傳感器W5S、W1W 和W2W 的響應(yīng)值分別提高了1.9 倍、2.7 倍和1.6 倍。由此可見，在貯藏期間，氮氧化合物、萜烯類、含硫化物和芳香族化合物是即食水竹筍主要的揮發(fā)性成分，且隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)，其釋放量不斷增加，W5S、W1W 和W2W 的響應(yīng)值顯著提高。

2.5.2 電子鼻PCA 分析

將貯藏0、15、30 d 的3 組樣品的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行PCA 分析，結(jié)果見圖2。

圖2 貯藏期間不同包裝的水竹筍揮發(fā)性物質(zhì)PCA 分析Fig.2 PCA analysis of volatile compounds in Phyllostachys heteroclada bamboo shoots in different packages during storage

由圖2 可知，第一主成分（PC1）貢獻(xiàn)率是96.52%，第二主成分（PC2）貢獻(xiàn)率2.48%，總貢獻(xiàn)率大于95%，說明PC1 和PC2 包含了主要的信息。從PC1 來看，貯藏0 d，3 組樣品間的揮發(fā)性物質(zhì)區(qū)域交叉多，氣味成分區(qū)域相近；貯藏15 d，3 組間的揮發(fā)性物質(zhì)區(qū)域交叉較少，氣味成分區(qū)域相差較大；貯藏30 d，3 組組間的揮發(fā)性物質(zhì)區(qū)域的交叉更少，氣味成分區(qū)域不相同。因此，包裝材料對(duì)即食水竹筍的氣味物質(zhì)的影響較大，且不同的貯藏期的氣味物質(zhì)差異較大。王福成等[34]采用電子鼻分析不同包裝對(duì)黃瓜風(fēng)味的影響，發(fā)現(xiàn)在不同的貯藏時(shí)間，3 種包裝的黃瓜基本分布在不同區(qū)域，表明樣品之間的揮發(fā)性物質(zhì)存在差異。

從圖2 中可明顯看出，在橫坐標(biāo)上，3 組組內(nèi)樣品的揮發(fā)性物質(zhì)無任何交叉，說明電子鼻能夠準(zhǔn)確區(qū)分不同貯藏階段樣品的氣味物質(zhì)。不同貯藏時(shí)間的復(fù)合鋁箔袋（組3）樣品在橫坐標(biāo)上的距離相對(duì)最近，其次是真空包裝袋（組1），高溫蒸煮袋（組2）距離最遠(yuǎn)。樣品間在橫坐標(biāo)上的間距越大則表明樣品間的差異越大。在電子鼻分析鱘魚氣味物質(zhì)的研究中，發(fā)現(xiàn)不同處理階段鱘魚樣品在橫坐標(biāo)上的距離相對(duì)較大，說明3 個(gè)處理階段樣品的揮發(fā)性物質(zhì)差異較大[35]。由此推論，在貯藏期間，復(fù)合鋁箔袋（組3）樣品的氣味物質(zhì)變化最小，說明復(fù)合鋁箔袋更利于凍干水竹筍的風(fēng)味保持。

3 結(jié)論

4 ℃條件下，采用真空包裝袋、高溫蒸煮袋、復(fù)合鋁箔袋3 種不同包裝材料包裝即食水竹筍，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，3 種包裝材料包裝的即食水竹筍的水分含量、水分活度和過氧化值均逐漸上升，揮發(fā)性成分的釋放量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸提高，而脂肪含量隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)不斷減少。4 ℃貯藏30 d 內(nèi)，與真空包裝袋、高溫蒸煮袋相比，復(fù)合鋁箔袋包裝的水竹筍的水分含量、水分活度和過氧化值上升較小，脂肪損失最少，揮發(fā)性物質(zhì)的變化量最小。綜上所述，4 ℃條件下采用復(fù)合鋁箔袋包裝能夠更好地保持即食水竹筍品質(zhì)的穩(wěn)定，能更好地解決即食水竹筍在貯藏期間的變質(zhì)問題。