潘夢垚，盧立新，2，*，唐亞麗，2，盧蘇越

（1.江南大學(xué)，江蘇無錫214122；2.中國包裝總公司食品包裝技術(shù)與安全重點實驗室，江蘇無錫214122）

蒸煮袋真空包裝水煮筍貨架期長，方便銷售和食用，受到越來越多消費者的青睞。這種竹筍加工制品是解決鮮筍難于長期儲藏、長途運輸問題的有效手段。將采收后的鮮竹筍蒸煮后放置于18L馬口鐵罐中，經(jīng)排氣密封、殺菌后，可保存2 ～3年，將其用于蒸煮袋包裝水煮筍制品的生產(chǎn)，能夠滿足一年四季的銷售和出口需求。為確保產(chǎn)品的可視性，市場上的水煮筍基本采用透明軟包裝材料，產(chǎn)品于貨架上直接接受光線輻射，因此，光照對筍的品質(zhì)有著不可忽視的影響。水煮筍色澤鮮亮，富含蛋白質(zhì)和維生素C[1]，這些成分在貨架期內(nèi)的變化最終導(dǎo)致水煮筍的變質(zhì)。然而，關(guān)于真空包裝水煮筍色澤、蛋白質(zhì)和維生素C的相關(guān)反應(yīng)與環(huán)境光照的關(guān)系，至今尚未得到答案。Yen等[2]提出，食品色澤在儲藏過程中發(fā)生褪色是由自然光中的紫外線引起的，屬于光化學(xué)反應(yīng)，光照能夠促進(jìn)色素分解。關(guān)于食品色澤劣變的動力學(xué)，李卓思等[3]證明番茄汁的色差值變化符合一級動力學(xué)規(guī)律；Lalit等[4]對竹筍切片的研究表明L*和b*值的下降符合一級動力學(xué)模型，而a*值和ΔE的增加則符合零級動力學(xué)模型。Dalsgaard等[5]提出蛋白質(zhì)是除了維生素和脂肪之外的另一主要光致氧化物質(zhì)。水煮筍的蛋白質(zhì)中含有大量光敏氨基酸，如色氨酸、組氨酸和酪氨酸等，它們極易吸收光能量，造成肽鏈斷裂，使蛋白質(zhì)失去活性。此外，國內(nèi)外眾多研究者[6-8]關(guān)注了維生素C的光降解反應(yīng)，表明光照對維生素C的損失有影響。在此基礎(chǔ)上，本文研究不同光照強度下真空包裝水煮筍色澤、可溶性蛋白質(zhì)和維生素C的反應(yīng)動力學(xué)，確定光照對各指標(biāo)反應(yīng)速率的影響，為包裝材料透過照度的選擇以及水煮筍制品保質(zhì)包裝技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

水煮筍 浙江省某企業(yè)提供的18L馬口鐵罐裝水煮毛竹筍，于實驗當(dāng)天開罐取筍，用于蒸煮袋真空包裝筍制的制備；包裝材料 耐高溫復(fù)合薄膜蒸煮袋（KPA/PE），氧氣透過系數(shù)為0.67×10-15cm3·cm/cm2·s·Pa，厚度為85μm。

DZQ400-2D單室真空包裝機 三聯(lián)包裝（無錫）有限公司；DSX-280A手提式壓力蒸汽滅菌器 上海申安醫(yī)療器械廠；PRX-450C智能人工氣候箱 常州諾基儀器有限公司；TES-1332A數(shù)字測光儀 上海嘉定學(xué)聯(lián)儀表廠；WSC-S測色色差計 上海精密科學(xué)儀器有限公司；UV-2802紫外可見分光光度計 龍尼柯（上海）儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 試樣制備 將水煮毛竹筍從鐵罐中取出，于60℃左右的熱水中浸泡6min，洗去表面白色沉淀物，取出晾干，利用蒸煮袋KPA/PE進(jìn)行包裝（每袋70g），然后抽真空封口，真空時間為9s，真空度達(dá)到-0.1MPa。將包裝好的樣品進(jìn)行高壓蒸汽滅菌，殺菌溫度為115℃，保壓時間為15min，殺菌完畢后立即用流動水冷卻至室溫35℃以下，擦干包裝袋表面水跡后于30℃下保溫一周，未出現(xiàn)脹袋現(xiàn)象即為試樣成品。

1.2.2 不同光照強度儲存實驗 將制得的樣品分為3組，分別放置于人工氣候箱中進(jìn)行加速實驗儲藏，設(shè)置光照強度分別為0（無光）、1800、3000lx，儲藏溫濕度為33℃，75%RH。樣品擺放在試樣架中間位置均勻接受來自左右兩側(cè)的燈光照射，使用測光儀測量透過包裝材料內(nèi)部的光照強度，得到水煮筍表面實際接受的光照分別為0、1400、2800lx。每隔4 ～5d取出不同光照強度下的三組樣品進(jìn)行各指標(biāo)的檢測。

1.2.3 色澤的檢測 采用WSC-S測色色差計檢測筍肉的色度指數(shù)亮度L*值、紅度a*值和黃度b*值，每次選取筍的赤道部位進(jìn)行檢測，每個樣檢測3次，舍去離群值后取平均值。利用測得的L*值、a*值和b*值計算色差ΔE，計算公式[9]如下：

式中，Lt*、at*、bt*分別為實驗期第t天的亮度值、紅度值和黃度值；L0*、a0*、b0*分別為亮度、紅度和黃度的初始值。

1.2.4 可溶性蛋白質(zhì)的檢測 參照Bradford的考馬斯亮藍(lán)染色法[10]。首先繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，利用牛血清白蛋白配制濃度為250μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后取6支試管，依次加入0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL的蛋白質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)溶液，并補加蒸餾水至總體積為1mL，用刻度吸管加入5mL考馬斯亮藍(lán)G-250試劑，搖勻后靜置10min，用1cm比色皿于595nm波長下測定吸光值。以吸光值為縱坐標(biāo)，以蛋白質(zhì)含量（μg）為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲。得到標(biāo)準(zhǔn)曲線的方程為：y=0.00304x+0.03086，R2=0.993。

稱取2g水煮筍樣品，混合18mL蒸餾水，于多功能食品加工機中搗成勻漿，過濾，取上清液0.5mL加入試管中，再加入0.5mL蒸餾水和5mL考馬斯亮藍(lán)G-250試劑，充分混合，放置10min，待溶液轉(zhuǎn)變?yōu)榱了{(lán)色后于595nm波長下測定其吸光值，以空白液調(diào)零。每個樣品重復(fù)3次。由測出的吸光值根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線算出樣品中蛋白質(zhì)的含量，單位以mg/g表示，計算公式為：

式中，P為可溶性蛋白質(zhì)含量（mg/g）；V1為樣液總體積（mL）；V2為測定時加樣量（mL）；W為樣品質(zhì)量（g）。

1.2.5 維生素C的檢測 維生素C的檢測采用2，6-二氯靛酚滴定法。每次稱取40g樣品，混合40mL草酸于食品加工機中搗成勻漿，過濾后取漿狀樣品40g進(jìn)行檢測，每個樣品檢測3次，具體方法參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 6195-86[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 光照影響下水煮筍色澤的變化規(guī)律及動力學(xué)方程

水煮筍中含有胡蘿卜素和類黃酮等有機色素，所以水煮筍的色澤表現(xiàn)為骨黃色。這些有機色素帶有發(fā)色團和助色團結(jié)構(gòu)，屬于食品光敏劑，極易吸收光能而產(chǎn)生單線態(tài)氧1O2，單線態(tài)氧作用于發(fā)色團上的-C=C-鍵，使雙碳鍵斷裂，從而導(dǎo)致色素發(fā)生不可逆的分解破壞[12]，因此水煮筍在儲藏過程中色澤逐漸褪去，由原本的鮮亮骨黃色轉(zhuǎn)變?yōu)榛薨档幕野咨?。實驗結(jié)果如圖1所示，無論有無光照，水煮筍亮度L*值、紅度a*值和黃度b*值在儲藏期間的變化規(guī)律一致，均為亮度下降，紅度提高，黃度減小。同時，光照強度的變化會引起水煮筍三個色度指數(shù)變化速率的差異。無光照的情況下，筍肉亮度L*值下降緩慢，給予光照處理后，光強度越大，L*值衰減的速率越大；與L*值相比，水煮筍a*值和b*值受光照強度的影響較小，但其變化速率也隨光強度的增加而加快。因此，光照強度對水煮筍的三個色度指數(shù)L*、a*和b*值有影響。

圖2為光照對水煮筍色差值ΔE的影響。由圖2可以看出，無光照條件下（0lx），樣品的色差值在32d內(nèi)僅增長至8.084，而1400lx和2800lx光照下，水煮筍的色差值在實驗周期內(nèi)的增長幅度顯著增大。光照與緩慢滲入包裝材料內(nèi)的氧氣共同作用于產(chǎn)品，促使水煮筍色素分解與氧化[13]，同時，光照強度的提高加速了筍內(nèi)營養(yǎng)成分的化學(xué)反應(yīng)，例如蛋白質(zhì)的輻射破壞和維生素C的光降解，這一系列的反應(yīng)會導(dǎo)致含有色素的成分損失，進(jìn)而造成筍體色澤的改變。

為研究真空包裝水煮筍在光照影響下色差值變化的動力學(xué)規(guī)律，現(xiàn)分別用零級和一級反應(yīng)模型對其進(jìn)行擬合，得到圖3所示擬合曲線，由圖3可以看出，各光照強度下，水煮筍色差的實驗檢測值更加符合零級模型擬合線。各反應(yīng)擬合方程與速率常數(shù)見表1。零級模型擬合相關(guān)系數(shù)的R2均在0.98以上，而一級模型擬合的R2較小。顯然，光照影響下真空包裝水煮筍的色差變化符合零級動力學(xué)反應(yīng)規(guī)律，隨著光照強度的提高，反應(yīng)速率常數(shù)也相應(yīng)增大。

2.2 光照影響下水煮筍可溶性蛋白質(zhì)的損失及動力學(xué)方程

圖1 不同光照強度下水煮筍亮度L*值、紅度a*值和黃度b*值的變化Fig.1 ChangesinbrightnessL*value、rednessa*valueandyellowness b*value of boiled bamboo shoots under different intensity of light

圖2 不同光照強度下水煮筍色差值ΔE的變化Fig.2 Changes in chromatism value ΔE of boiled bamboo shoots under different intensity of light

圖3 水煮筍色差值ΔE的增長動力學(xué)模型擬合曲線Fig.3 Fitting curves using kinetics model for chromatism value ΔE of boiled bamboo shoots

光照對水煮筍蛋白質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在兩方面：一是蛋白質(zhì)受光輻射作用導(dǎo)致其物理結(jié)構(gòu)的破壞；二是水煮筍中含有大量光敏物質(zhì)，光敏氨基酸吸收光能后導(dǎo)致蛋白質(zhì)肽鏈斷裂，造成蛋白質(zhì)總量的減少，另外，水煮筍中的核黃素發(fā)生光氧化后產(chǎn)生單線態(tài)氧1O2，進(jìn)而將蛋白質(zhì)中的氨基氧化，造成蛋白質(zhì)總量以及基礎(chǔ)氨基酸的損失[14]。

關(guān)于蛋白質(zhì)的反應(yīng)動力學(xué)，研究顯示，食品蛋白質(zhì)的損失符合指數(shù)規(guī)律[15-16]，因此使用一級動力學(xué)方程對各組樣品檢測值進(jìn)行擬合，如圖4所示。由圖4可知，光照對水煮筍蛋白質(zhì)含量有影響，無光條件下，筍內(nèi)蛋白質(zhì)含量緩慢減少，在第32d時還剩余10.442mg/g，但水煮筍經(jīng)光照處理后，蛋白質(zhì)大量損失，反應(yīng)速率顯著加快。表2為各光照強度下蛋白質(zhì)損失的動力學(xué)方程和反應(yīng)速率常數(shù)，R2均在0.99以上，表明一級反應(yīng)方程擬合精度極高。

表1 不同光照強度下水煮筍色差值ΔE增長動力學(xué)方程擬合結(jié)果Table 1 Kinetics equations for chromatism value ΔE of boiled bamboo shoots under different intensity of light

圖4 水煮筍光照蛋白質(zhì)損失與一級動力學(xué)模型擬合Fig.4 Protein loss of boiled bamboo shoots storaged under different intensity of light and fitting curves with first-order kinetic model

表2 不同光照強度下水煮筍蛋白質(zhì)反應(yīng)動力學(xué)方程和速率常數(shù)Table 2 Kinetics equations and rate constants for protein loss of boiled bamboo shoots under different intensity of light

2.3 光照影響下水煮筍維生素C的降解及動力學(xué)方程

由于水煮筍中含有光敏劑，如核黃素、蛋氨酸等，當(dāng)產(chǎn)品暴露于可見光下時，維生素C的降解將會加劇。原因是這些光敏物質(zhì)吸收光能后產(chǎn)生單線態(tài)氧1O2，1O2作用于維生素C分子上的-C=C-，造成維生素C的氧化破壞，生成抗壞血酸自由基[7]。

大量研究已證明，光照在VC的降解過程中起重要作用[17]，且VC的降解符合一級動力學(xué)反應(yīng)規(guī)律[18]。因此使用一級動力學(xué)方程對不同光照強度下VC含量的變化進(jìn)行擬合，求得各組樣品的反應(yīng)速率常數(shù)k，結(jié)果見圖5和表3。結(jié)果表明，三種光照強度下，水煮筍VC降解反應(yīng)均符合一級動力學(xué)模型，擬合相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.98以上。無光照時，水煮筍維生素C氧化降解緩慢，給予光照處理后維生素C損失速率大大提高，此結(jié)果明確反映了光照對水煮筍VC的降解速率有影響。

圖5 水煮筍光照VC損失與一級動力學(xué)模型擬合Fig.5 VCdegradation of boiled bamboo shoots storaged under different intensity of light and fitting curves with first-order kinetic model

表3 光照影響下水煮筍維生素C降解的動力學(xué)方程及速率常數(shù)Table 3 Kinetics equations and rate constants for VCloss of boiled bamboo shoots under influence of illumination

3 結(jié)論

無論有無光照，真空包裝水煮筍的變質(zhì)都表現(xiàn)為筍肉褪色、蛋白質(zhì)含量和維生素C含量減少。其中，色差值ΔE的增長遵循零級動力學(xué)規(guī)律，可溶性蛋白質(zhì)和維生素C的損失均符合一級動力學(xué)規(guī)律，且各指標(biāo)反應(yīng)速率隨光照強度的提高而增大，光照對水煮筍的品質(zhì)劣變影響顯著。因此，應(yīng)選擇光阻隔性優(yōu)的透明軟包裝材料進(jìn)行水煮筍制品的包裝，同時，在儲運過程中應(yīng)盡量避免水煮筍直射日光。

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