趙瑞雪,陳湘寧,許　麗,常希光,楊肖飛,郭巖松

(北京農(nóng)學院食品科學與工程學院,農(nóng)產(chǎn)品有害微生物及農(nóng)殘安全檢測與控制北京市重點實驗室,北京 102206)

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鮮切馬鈴薯片在四種包裝材料下的保鮮效果

趙瑞雪,陳湘寧*,許麗,常希光,楊肖飛,郭巖松

(北京農(nóng)學院食品科學與工程學院,農(nóng)產(chǎn)品有害微生物及農(nóng)殘安全檢測與控制北京市重點實驗室,北京 102206)

以品質(zhì)優(yōu)良的馬鈴薯為試材,經(jīng)清洗消毒、切分成片,分為4組,分別用4種不同材質(zhì)及透性的保鮮材料包裝,貯藏于4 ℃下,每隔1 d對其褐變度、酶活性(PPO、POD)、酚類物質(zhì)(總酚含量)、細胞破壞程度(相對電導率)、有害物質(zhì)(MDA)及營養(yǎng)物質(zhì)(VC含量)進行檢測。研究表明:CO2、O2、水蒸氣透過量分別為601.86 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)、295.92 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)、12.98 g/(m2·24 h)的OPP/CPP包裝材料應用于鮮切馬鈴薯片保鮮中,能有效的改善其品質(zhì),降低酶活性及酚類物質(zhì)的含量,使相對電導率在貯藏期內(nèi)僅從0.02%上升至0.15%、丙二醛(MDA)僅從0.03 mmol/g上升至0.04 mmol/g,減少了營養(yǎng)物質(zhì)的流失。

鮮切,馬鈴薯,包裝材料,保鮮,貯藏

鮮切蔬菜(Fresh-cut vegetables)是指以新鮮蔬菜為原料,經(jīng)挑選、清洗、整理、切分、保鮮、包裝等一系列處理后,使產(chǎn)品在較長的貨架期內(nèi)仍保持新鮮狀態(tài),可以即刻食用或使用的蔬菜半加工產(chǎn)品。馬鈴薯是世界四大主要糧食作物之一,它以豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、VC、微量元素及氨基酸等著稱。馬鈴薯的鮮切加工能夠使其更廣泛的應用于家庭、快餐、賓館、飯店或進一步加工,節(jié)省了時間,降低了產(chǎn)品運輸費用及垃圾處理費用,符合現(xiàn)代消費趨勢,具有廣闊的發(fā)展前景。但由于鮮切馬鈴薯片在貯藏期間極易發(fā)生褐變、MDA積累及營養(yǎng)物質(zhì)流失等問題,嚴重影響了其工業(yè)化生產(chǎn)。目前鮮切馬鈴薯的保鮮研究主要集中在化學褐變抑制劑及物理處理方法,但物理處理方法會導致其質(zhì)地與風味的改變,化學方法也容易引起食品安全問題。研究表明,在貯藏期間使用適宜的包裝材料不僅可以保證貯藏期間鮮切果蔬的質(zhì)地與風味品質(zhì),也可以規(guī)避添加劑所產(chǎn)生的食品安全問題,同時還能效地抑制鮮切果蔬的酶促褐變、降低有害物質(zhì)的生成及營養(yǎng)物質(zhì)的流失。覃海元[1]等研究表明透氣性差的PE/PP袋較PE膜和HDPE袋更有利于抑制鮮切菠蘿的褐變、VC的損失及相對電導率的增加。范春玲[2]等人研究發(fā)現(xiàn)HDPE薄膜袋在抑制榴蓮VC、褐變、失重率等方面明顯優(yōu)于LDPE薄膜和LDPE/PP復合膜。因此,篩選適宜的保鮮材料對鮮切馬鈴薯片進行包裝可以有效保持產(chǎn)品的品質(zhì),延長貨架期,對鮮切馬鈴薯片工業(yè)化發(fā)展具有重要意義。

本研究將探討4種不同材質(zhì)及透性的保鮮包裝材料對鮮切馬鈴薯片品質(zhì)指標和生理生化指標的影響,以比較鮮切馬鈴薯片在不同包裝材料下保鮮效果的差異,以期發(fā)現(xiàn)一種適宜于鮮切馬鈴薯片保鮮的包裝材料,為鮮切果蔬保鮮提供研究依據(jù)和技術支撐。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

馬鈴薯產(chǎn)自河北玉田荷蘭15號馬鈴薯,采購自北京市昌平區(qū)城北交易市場;結晶氯化鈣、檸檬酸、乙二胺四乙酸二鈉(EDTA-2Na)、L-半胱酰胺(L-Cys)均為食品級,天津市光復精細化工研究所;磷酸、氫氧化鈉、鄰苯二酚、愈創(chuàng)木酚、雙氧水、2,6-二氯靛酚、標準抗壞血酸、草酸、甲醇、鹽酸、三氯乙酸、硫代巴比妥酸均為分析純級,北京化學試劑公司。

N530氣體透過率測定儀廣州標際包裝設備有限公司;W303水汽透過率測定儀廣州標際包裝設備有限公司;DGN-06多功能保鮮封口機寧波象山綠緣輕工機械制造廠;HIK7蔬菜瀝水機廣州九盈機械有限公司;H1850R臺式高速冷凍離心機湘儀離心機儀器有限公司;ISO9001天平賽多利斯科學儀器有限公司;T6新世紀分光光度計北京譜析通用儀器有限責任公司;JYL-C022料理機九陽股份有限公司;DDS-11A電導儀上海雷滋新涇儀器有限公司;HH-S數(shù)顯恒溫水浴鍋常州翔天實驗儀器廠;BCD-288WSL冰箱青島海爾股份有限公司。

1.2實驗方法

1.2.1包裝材料透性的測定透氣量采用壓差法測定[3];透水量采用稱重法測定[3]。

1.2.2鮮切馬鈴薯片的制備與預處理

1.2.2.1清洗劑的配制次氯酸鈉80 ppm,0.45%氯化鈣,0.1% EDTA-2Na,0.15% L-半胱酰胺,0.8%檸檬酸。

1.2.2.2馬鈴薯切片選用大小均勻,表皮無芽無霉、無病蟲害及機械損傷、個體完整肉質(zhì)潔白的新鮮馬鈴薯,經(jīng)水洗后縱切分為長10～15 cm、寬7～9 cm、厚0.3～0.5 cm大小均勻的馬鈴薯片。

1.2.2.3馬鈴薯切片預處理將切好的馬鈴薯片置于0 ℃清洗劑中浸泡5 min,用蔬菜甩干機600 r/min常溫下離心脫水20 s后,用4種不同材質(zhì)及透性的包裝袋將鮮切馬鈴薯片每包分裝150 g進行包裝,于4 ℃冷藏貯存。

1.2.3鮮切馬鈴薯片褐變度的測定參照消光值法[4],略作修改。將冷庫中備用的待測樣品按1∶10加入預冷的蒸餾水,于低溫(0～4 ℃)下研磨勻漿2 min,8000 r/min,20 ℃離心5 min,在吸光值410 nm處測定上清液的吸光值A410,結果以10×A410表示。

1.2.4鮮切馬鈴薯片生理指標的測定

1.2.4.1多酚氧化酶(PPO)活力的測定參照周文萍等[5]方法。

1.2.4.2過氧化物酶(POD)活力的測定參照孫程旭等[6]方法。

1.2.4.3總酚的測定參考文獻[7]的方法稱取1.0 g果肉組織,加入5 mL 1% HCl-甲醇溶液,研磨呈勻漿后,轉(zhuǎn)入20 mL比色管中。用1% HCl-甲醇溶液反復沖洗研缽,轉(zhuǎn)移至刻度定容混勻。于3 ℃冰箱冷藏,每隔5 min混勻一次,20 min過濾收集濾液于波長280 nm處測定溶液的吸光度值,重復三次。結果以OD280/g表示。

1.2.4.4相對電導率的測定參照文獻[8]的方法。

1.2.4.5丙二醛(MAD)測定參考文獻[9]。稱取1 g果蔬樣品,加入2 mL 100 g/L TCA溶液溶解研磨勻漿后,在加入3 mL TCA溶液充分研磨,然后于4 ℃、4000 r/min離心20 min,取2.0 mL上清液,加入2.0 mL TBA,混勻后在沸水浴中20 min,取出后冷卻于4 ℃、4000 r/min離心20 min。分別以吸光值450、532、600 nm波長的測定樣品吸光度。結果以式(1)進行計算:

MDA(mol/g·FW)=[6.452×(OD652-OD600)-0.559×OD450]×Vt×(VS×FW)-1

式(1)

式中:Vt-提取液總體積(mL);VS-測定用提取液體積(mL);FW-樣品鮮重(g)。

1.2.4.6VC含量的測定參照國標(GB 6195-86)的方法進行。

1.2.5數(shù)據(jù)處理采用Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理及標準差分析,結果均取三次平行結果的均值表示。

2　結果與分析

2.1四種包裝材料的阻隔性能比較

4種包裝透性測試結果如表1所示。HDPE阻隔性較強,其透氣量與透水量在四種材料中均為最低,O2透過量、CO2透過量與水蒸氣透過量分別為117.92 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)、135.32 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)和3.54 g/m2·24 h。PE與PD961材料分別為中度阻隔性和低阻隔性保鮮薄膜,O2與CO2透過量均較高。OPP/CPP材料O2透過量較低為295.92 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa)、CO2透過量較高為601.86 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa),水蒸氣透過量較高為12.98 g/m2·24 h。

2.2鮮切馬鈴薯片在不同包裝材料下褐變度的變化

去皮切分等加工過程會使細胞破裂,打破酶和底物的區(qū)域化分布,在氧氣參與的情況下會發(fā)生酶促褐變。根據(jù)圖1所示,鮮切馬鈴薯片在4種包裝材料下褐變度的變化均呈上升趨勢,其中OPP/CPP材料在保鮮期內(nèi)上升趨勢始終較緩,HDPE、PE、PD961材料均在4～6 d開始呈現(xiàn)急劇上升趨勢。在第10 d時,OPP/CPP材料包裝的鮮切馬鈴薯片褐變度僅為1.5,明顯低于其它三種材料。

表1　不同包裝材料詳細參數(shù)

圖1　鮮切馬鈴薯片在不同包裝材料下褐變度的變化Fig.1　The change in the quality of freshcut potato chips under different packaging materials

2.3鮮切馬鈴薯片在不同包裝材料下酶活性的變化

多酚氧化酶(PPO)活性可間接反應物質(zhì)褐變程度,是檢驗物質(zhì)抗褐變度的重要指標之一[10]。由圖2可知,4種材料包裝的鮮切馬鈴薯片PPO酶活性在保鮮期內(nèi)變化均呈先增加后下降的趨勢。OPP/CPP材料在4 d達到最高值0.5 U/min·g,之后緩慢下降,其它3種材料4 d以后均高于OPP/CPP材料峰值。在貯藏期結束時OPP/CPP材料PPO酶活性僅為0.47 U/min·g,遠低于其它3種包裝材料。

圖2　鮮切馬鈴薯片在不同包裝材料下PPO活性的變化Fig.2　Changes in the PPO activity of freshcut potato chips in different packaging materials

過氧化物(POD)酶在細胞代謝過程中,消解H2O2釋放出的氧去氧化酚類物質(zhì)生成醌,在進行一系列脫水、聚合反應,最后形成黑褐色物質(zhì)[11]。因此,降低鮮切馬鈴薯中POD酶活性可以有效抑制褐變的產(chǎn)生。由圖3所示,OPP/CPP材料包裝的鮮切馬鈴薯片POD酶活性在保鮮期內(nèi)一直處于1以內(nèi)的低活性狀態(tài),而HDPE、PE、PD961三種材從4 d開始急劇上升,并一直處于高活躍狀態(tài),該結果表明OPP/CPP材料可以有效降低鮮切馬鈴薯片中PPO、POD酶活性,抑制褐變的生成。

圖3　鮮切馬鈴薯片在不同包裝材料下POD活性的變化Fig.3　Changes in the PPO activity of freshcut potato chips in different packaging materials

2.4鮮切馬鈴薯片在不同包裝材料下酚類物質(zhì)含量的變化

酚類物質(zhì)是酶促褐變的底物,鮮切馬鈴薯片在保鮮期間酚類物質(zhì)的積累會增加褐變的敏感度,導致產(chǎn)品貨架期的縮短。如圖4所示,0～6 d期間,4種材料包裝的鮮切馬鈴薯片總酚含量均呈先上升后下降趨勢。6～10 d期間,使用PE與PD961材料包裝的鮮切馬鈴薯片總酚含量呈現(xiàn)急劇上升趨勢,OPP/CPP與HDPE趨于平緩。10 d的時候,OPP/CPP材料總酚含量為1.4 DO280/g,而HDPE、PE、PD961分別為1.7、2.3和3.9 DO280/g。該結果表明,使用OPP/CPP材料在貯藏期間對鮮切馬鈴薯片進行包裝可以有效的抑制酚類物質(zhì)的積累。

圖4　鮮切馬鈴薯片在不同包裝材料下酚類物質(zhì)含量的變化Fig.4　Changes in the phenols content of fresh cut potato chips in different packaging materials

2.5鮮切馬鈴薯片在不同包裝材料下電導率及MDA的變化

鮮切馬鈴薯特殊的加工工藝會導致植物組織的破壞。植物細胞內(nèi)的膜結構受損傷后,細胞膜透性增加導致細胞組織液滲出,導致相對電導率升高,同時細胞體內(nèi)自由基含量不斷增加,細胞膜的不飽和脂肪酸發(fā)生過氧化或脫脂化形成MDA[12],保持鮮切馬鈴薯片在保鮮期內(nèi)的細胞完整性可以有效地抑制相對電導率及MDA含量的增加。如圖5所示,不同包裝材料的鮮切馬鈴薯片在貯藏期間相對電導率變化均呈上升趨勢。OPP/CPP在保鮮期內(nèi)上升趨勢較為平緩,而HDPE在第0～2 d急劇上升,之后一直保持較高值,PE和PD961材料在6 d后上升趨勢增加。在保鮮期內(nèi),OPP/CPP電導率僅從0.02%上升至0.15%,而HDPE、PE、PD961則分別上升至0.23%、0.25%和0.25%。

圖5　鮮切馬鈴薯片在不同包裝材料下相對電導率含量的變化Fig.5　Changes in the relative electrical conductivity of fresh cut potato chips in different packaging materials

如圖6所示,4種材料包裝的鮮切馬鈴薯片MDA含量變化均隨時間延長呈上升趨勢,其中OPP/CPP上升趨勢明顯緩于其他3種。OPP/CPP包裝材料包裝的鮮切馬鈴薯片在貯藏期內(nèi)MDA含量在10 d時僅上升至0.04 mmol/g,而HDPE、PE和PD961從第4 d開始高于OPP/CPP的最高值,且此后一直呈急劇上升趨勢。到第10 d HDPE、PE和PD961三種包裝材料MDA含量均高出OPP/CPP的2倍多。結果表明,OPP/CPP材料可以有效的延緩鮮切馬鈴薯片組織內(nèi)MDA的積累,降低細胞膜的損傷。

圖6　鮮切馬鈴薯片在不同包裝材料下MDA含量的變化Fig.6　Changes in the MDA of fresh cut potato chips in different packaging materials

2.6鮮切馬鈴薯片在不同包裝材料下VC含量的變化

VC又稱還原抗壞血酸,是一種易溶于水且不穩(wěn)定的營養(yǎng)物質(zhì),遇氣體、熱、光容易損壞,受貯藏條件影響。馬鈴薯VC含量是番茄的1.4倍,是芹菜的3.4倍。歐美國家更是將馬鈴薯作為VC攝入的主要來源之一[13]。因此鮮切馬鈴薯片貯藏期間VC含量的變化可作為其營養(yǎng)品質(zhì)與貯藏效果的評價指標之一。如圖7所示,4種材料包裝的鮮切馬鈴薯片在貯藏期內(nèi)VC變化均呈現(xiàn)下降趨勢。其中OPP/CPP材質(zhì)包裝的鮮切馬鈴薯片VC含量的下降趨勢明顯緩于其他三種。在第10 d時,OPP/CPP材料包裝的鮮切馬鈴薯片VC含量為1.2 mg/g,而HDPE、PE、PD961分別為0.9、0.99、0.74 mg/g。該結果表明,OPP/CPP包裝材料對鮮切馬鈴薯片貯藏期間VC的流失有明顯抑制作用。

圖7　鮮切馬鈴薯片在不同包裝材料下VC含量的變化Fig.7　The change of potato ascorbic acid in different packaging materials under fresh cut

3　討論

酶促褐變是鮮切馬鈴薯片在貯藏過程中褐變的主要原因,其中酶活性的激發(fā)需要氧的參與,PPO酶在O2的作用下將酚類底物氧化,同時誘導POD酶與之發(fā)生協(xié)同作用產(chǎn)生有色物質(zhì),從而使切口表面發(fā)生褐變。酚類物質(zhì)是苯丙氨酸裂解酶(PAL)催化反應的產(chǎn)物,PAL酶的活性與氧有關,因此降低環(huán)境中的O2含量可以降低PAL活性,從而減少酶促褐變中底物的含量。因此,降低包裝材料O2的透過量不僅可以減少酶促褐變中酶的活性,還可以降低其底物的合成,有效的抑制鮮切馬鈴薯片貯藏期間酶促褐變的產(chǎn)生。同時,VC在貯藏過程中極易被氧化,因此,降低包裝材料的透氣量,可以有效抑制VC的氧化,降低營養(yǎng)物質(zhì)的流失。鮮切馬鈴薯片在貯藏過程的呼吸作用產(chǎn)生水蒸氣,導致包裝內(nèi)產(chǎn)品的腐爛變質(zhì),細胞膜受損,造成電導率的增加及有害物質(zhì)的積累,因此,減少貯藏環(huán)境中水汽的積存,可以有效的抑制鮮切馬鈴薯片電導率及MDA的增加。

在四種包裝材料中,HDPE材料包裝的鮮切馬鈴薯片保鮮效果較差,產(chǎn)品易發(fā)生腐爛變質(zhì),這可能是由于HDPE材料阻隔性較強,在保鮮過程中的呼吸作用會消耗大量O2生成CO2,易導致包裝內(nèi)O2濃度過低CO2濃度過高,產(chǎn)生無氧呼吸,引起產(chǎn)品的品質(zhì)劣變,同時較低透水率易導致水汽在包裝袋內(nèi)積存,導致植物組織腐爛,細胞膜受損,造成電導率與MDA含量升高。PE與PD961材料包裝的鮮切馬鈴薯片褐變抑制效果較差,可能是由于O2與CO2透過量均較高,易導致鮮切馬鈴薯片在貯藏過程中的酶促褐變,并造成營養(yǎng)成分的大量流失,因此PE與PD961包裝的鮮切馬鈴薯片在貯藏保鮮期內(nèi)褐變度、酶類物質(zhì)與酚類物質(zhì)上升速度較快,VC含量也隨時間的延長而急劇降低。而OPP/CPP材料透氣量適中,鮮切馬鈴薯片在貯藏保鮮期間形成一定的自發(fā)氣調(diào)環(huán)境,有效的減少了環(huán)境中的O2含量,抑制了鮮切馬鈴薯片貯藏保鮮期間的褐變,延緩了馬鈴薯的成熟衰老,從而達到延長保鮮期的效果。Bastrash[14]等也在研究中發(fā)現(xiàn)在低O2條件下鮮切果蔬的褐變受到抑制。由于OPP/CPP材料透氣量較低,可以有效抑制VC的氧化,從而有利于鮮切馬鈴薯VC含量的保持。同時,OPP/CPP包裝材料由于其較高的水蒸氣透過有效抑制包裝內(nèi)水汽的存積,防止鮮切馬鈴薯片在貯藏期間腐敗變質(zhì),降低電導率的增加及MDA的積累。因此,OPP/CPP材料的適宜的O2,CO2及水汽透過量可以有效的抑制鮮切馬鈴薯片貯藏期間的褐變,降低酶活性及酚類物質(zhì)的合成,抑制電導率及MDA等有害物質(zhì)的積累,減少營養(yǎng)物質(zhì)的流失。

4　結論

在貯存期間使用不同的材料包裝鮮切馬鈴薯片,會形成不同的自發(fā)氣調(diào)包裝環(huán)境[1],進而會影響鮮切馬鈴薯片的褐變度、PPO和POD酶活性、酚類物質(zhì)含量、電導率、MDA及VC含量的變化,從而影響鮮切馬鈴薯片在貯藏期內(nèi)的保鮮效果。研究結果表明使用適宜的材料對鮮切馬鈴薯片進行包裝貯藏,可以有效的延長保鮮期,并改善保鮮期內(nèi)的保鮮效果。使用OPP/CPP包裝材料可以有效地延緩鮮切馬鈴薯片酶促的褐變,降低PPO、POD酶活性,減少酚類物質(zhì)的合成,抑制電導率、MDA等有害物質(zhì)的增加和VC的流失,從而延長鮮切馬鈴薯片貨架期,改善產(chǎn)品品質(zhì)。

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Effects of four kinds of packaging materials on the preservation of fresh-cut potatoes chips

ZHAO Rui-xue,CHEN Xiang-ning*,XU Li,CHANG Xi-guang,YANG Xiao-fei,GUO Yan-song

(Food Science and Engineering College at Beijing University of Agriculture,Beijing Key Laboratory of Agricultural Product Detection and Control of Spoilage Organisms and Pesticide Residue,Beijing 102206)

The excellent quality of potato were cleaned cut into the film and divided into 4 groups. They were paked with 4 kinds of different materials and storaged at 4 ℃ PPO and POD enzyme activity,phenolic substances(total phenolics content),cell damage degree(relative conductivity)and harmful substances(MDA)and nutrients(ascorbic acid)content were detected. It was showed that OPP/CPP packaging materials,which carbon dioxide,oxygen,steam,permeance respectively 601.86 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa),295.92 cm3/(m2·24 h·0.1 MPa),12.98 g/(m2·24 h),used in the preservation of fresh cut potato chips,could effectively improved the quality,reduce the content of enzyme activity and phenolic substances. It could also reduce the relative electric conductivity from 0.02% rise to 0.15%,MDA only from 0.03 mmol/g up to 0.04 mmol/g,keep the nutrients.

fresh cut;potato;packaging materials;preservation;storage

2015-12-29

趙瑞雪(1991-),女,碩士研究生,研究方向:食品加工與安全,E-mail:zrx911122@163.com。

陳湘寧(1972-),女,博士,研究方向:果蔬包裝及貯運保鮮技術研究,E-mail:cxn@bua.edu.cn。

北京市農(nóng)業(yè)科技項目(20150120)。

TS255.36

A

1002-0306(2016)18-0336-05

10.13386/j.issn1002-0306.2016.18.055