黃金梨MA貯藏保鮮袋的設計

葉興華，姜齊永，劉 萌，周衛寧，王美蘭*，周志才

(煙臺大學食品科學與工程研究所，山東 煙臺 264005)

黃金梨MA貯藏保鮮袋的設計

葉興華，姜齊永，劉 萌，周衛寧，王美蘭*，周志才

(煙臺大學食品科學與工程研究所，山東 煙臺 264005)

為了延長黃金梨的貯藏期，用正交試驗和多元回歸方法，設計用于黃金梨長期貯藏的MA貯藏保鮮袋。在貯藏溫度為(1±0.5)℃，用該保鮮袋保藏黃金梨的氣體平衡組成為1.5%～2.4% CO2、14%～15.9% O2，貯藏期可以達到210d以上，較好地保持了黃金梨的品質。

黃金梨；MA貯藏；適宜氣體組成；回歸方程

黃金梨(Pyrus pyrifolia Nakai. cv.Whangkeumbae) 是中熟優良砂梨品種，肉質脆嫩，深受廣大消費者歡迎，但貯運過程中易失水，表皮和果心易褐變、腐爛，常溫下，采后10d即開始軟化和腐爛[1]，失去商品價值。冷藏是黃金梨常用的保鮮方法，可將梨果貯藏期延長至60d以上，但并不能抑制果實的失水和表皮、果心褐變[2]。氣調貯藏法(controlled atmosphere storage，CA)是當今最先進的貯藏技術，已廣泛應用于蘋果、梨、葡萄、桃子、櫻桃等果品的貯藏[3-4]。薄膜限氣貯藏(modified atmosphere storage，MA)是在冷藏庫內，通過調節貯藏包裝內的氣體組成來達到氣調貯藏的目的，具有成本低廉、操作簡單和保鮮效果好的優點[5]。在MA貯藏過程中，適宜氣體組成是影響果蔬氣調貯藏質量的主要因素之一，也是MAP設計的重要依據。閆根柱等[6]將黃金梨置于玻璃瓶內，通過空氣壓縮機和CO2鋼瓶調節來控制瓶內氣體成分，認為黃金梨在此貯藏環境的適宜氣體組成是CO2體積分數小于1%、O25%左右。田龍[7]將塑料大帳置于冷庫內，利用制氮機和二氧化碳脫除機調節帳內氣體組成，確定了黃金梨適宜氣體組成為0～0.5% CO2、5%～6% O2。李湘利[8]進行塑料大帳和打孔自發氣調保鮮袋(modified atmosphere package，MAP)貯藏黃金梨的研究，并利用制氮機調節帳內氣體組成，發現當CO2體積分數小于1%、3%～5% O2時，梨果貯藏效果最佳。確定滿足黃金梨MA貯藏的適宜氣體組成具有重要生產實踐意義。

本研究利用黃金梨的呼吸作用和薄膜袋的滲氣作用在一定條件下達到動態平衡的原理，研究影響MAP內氣體組成的因素，并依據貯藏結束后果實的品質，確定黃金梨MA貯藏的適宜氣體組成(CO2%，O2%)，用多元回歸的方法設計出用于黃金梨長期貯藏的氣調保鮮袋。該研究與生產實踐充分結合，其結果對黃金梨的MAP貯藏具有指導意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

實驗用黃金梨，于2008年8月12日定點采收自山東省煙臺市牟平梨園，采購后2h運回煙臺大學。挑選無機械損傷、無病蟲害、優質的果實為試材，置于溫

度(1±0.5)℃，相對濕度90%～95%的機械冷庫中預冷24h后裝袋，并在該溫度條件下貯藏。

草酸(AR)、抗壞血酸(AR) 齊魯石化工司研究院試劑廠；愈創木酚(CR) 國藥集團化學試劑有限公司；鄰苯二酚(CR) 亨達精細化學品有限公司；焦性沒食子酸(AR) 天津市九茂化學儀器供應站；磷酸氫二鈉(AR)、磷酸二氫鉀(AR)、重鉻酸鉀(AR)、2,4-二硝基苯肼(AR)上海試劑三廠；鹽酸、硫酸、活性炭、氫氧化鈉、氯化鋇、硫脲(均為AR級)。

1.2 儀器與設備

TU-1901紫外分光光度計、GC1100氣相色譜 北京普析通用儀器有限責任公司；HSJ-05B頂空進樣器 北京雷德科技發展有限公司；電熱恒溫水浴鍋(雙列四孔)、可調萬用電爐(220V，1000W)、CAV213C分析天平 龍口市先科儀器公司；SHB-III循環水式多用真空泵鄭州長城科工貿易有限公司；TGL-16G離心機 上海安亭科學儀器廠；ZK-82A真空干燥箱 江蘇省金壇市醫療儀器廠；WYT(0～80%)手持糖度計 成都光學儀器廠；GY-1硬度計 牡丹江機械研究所；SL230-A4榨汁機 中山市好媽咪電器廠；QF-190奧式氣體分析儀 上海華巖儀器公司；DS-1組織搗碎機 上海標本模型廠。

1.3 方法

1.3.1 正交試驗方案

為研究MAP的厚度、面積、貯藏量對袋內氣體的關系，根據之前試驗數據和經驗，本研究采用三因素三水平正交試驗方案，如表1所示。其中每個試驗編號的MAP設3個重復。

表1 不同規格MAP的正交試驗方案Table1 Design of orthogonal experiments for MAP

1.3.2 氣體測試方法

黃金梨經預冷后，按表1貯藏量分別裝入不同面積(m2)、不同厚度(μm)的聚乙烯薄膜氣調袋。安裝由玻璃管、乳膠管和止水夾組成的抽氣裝置，用聚丙烯繩扎緊袋口，定期用氣體分析儀測定袋內O2和CO2的含量，分別取每組三個平行測定的平均值[9]。

1.3.3 生理及品質指標測試方法

硬度：用硬度計(探頭直徑3mm)測定[10]。每次隨機取果5個，去皮測果實胴部，單果重復3次，取平均值；可溶性固形物含量用手持折光儀測定[10]；相對膜透性用電導儀測定[11]，以黃金梨煮沸前后電導率的比值為細胞的膜透性；腐爛指數：參照王大平等[12]的方法，根據黃金梨表面腐爛程度劃分腐爛級別：0級：果面無腐爛現象，l級：果面腐爛面積為0～1/10，2級：果面腐爛面積為1/10～1/4，3級：果面腐爛面積為l/4～1/2，4級：果面腐爛面積為1/2～1。

1.3.4 褐變指數測定

參照霍君生等[13]方法，分別和果心切面褐變面積對梨果分級：0級：果面無褐變現象；l級：果面褐變面積為0～1/4；2級：果面褐變面積在(1/4～1/3)；3級：果面褐變面積為l/3～2/3；4級：果面褐變面積為2/3～1。

1.3.5 鮮食品質評定

采用田世平的方法[14]，但略有改進，按分數由高到低分為五個等級，其中鮮食品質越好則分數越高：風味濃，與采時口感相當，50～40分；風味正常，接近采收時口感，40～30分；風味較正常，比采收時口感稍差，30～20分；風味淡，與采收時口感差異較大，20～10分；分為很淡或異味，10～0分，按以上標準由4名訓練有素的食品感官質量考評員對黃金梨進行打分。

1.4 統計分析

應用SPSS 13.0軟件試驗數據進行統計處理，并采用ANOVA進行鄧肯式多差異分析。

2 結果與分析

2.1 MA貯藏過程氣體組成的變化規律

圖1、2分別是試驗2和試驗5的黃金梨在MA貯藏過程氣體組成的變化規律。當MAP封口后，袋內O2體積分數由21%逐漸降低，CO2體積分數由0.03%逐漸升高，在一定時間達到相對穩定的狀態。這是在一定的包裝和貯藏條件下，產品呼吸和薄膜滲氣相互平衡的結果。可以看出，試驗2的MAP內氣體的平衡時間約30d，平衡后二氧化碳的體積分數為1.6%～2.3%，O213.2%～15.6%；試驗5的MAP內氣體的平衡時間約20d，平衡后二氧化碳的體積分數為1.8%～3.0%范圍內

波動，O210.2%～12.8%。由于試驗2和試驗5的MAP的面積和貯藏量是相同的，可以斷定，平衡時間和氣體組成的差別是由于保鮮袋的厚度不同所致。其它實驗編號的MAP的氣體變化規律與試驗2、5類似，都有特定的平衡時間和相對穩定氣體組成，在此就不一一列出。各編號的平衡濃度如表1所示。

圖1 試驗2的氣體組成測定結果Fig.1 Determination of gas content in Test 2

圖2 試驗5的氣體組成測定結果Fig.2 Determination of gas content in Test 5

2.2 適宜氣體組成的確定

適宜氣體組成是指果蔬在該氣體組分下進行氣調貯藏，能保持良好的外觀、風味及品質指標，貯藏期長，鮮食品質高。適宜氣體組成的確定，應以大量的實驗數據為依據。表2是黃金梨在MAP冷藏210d后的各項生理指標。氣體成分為平衡后袋內O2和CO2體積分數的平均值。可以看出試驗2、4、5的三組MAP內梨果的鮮食品質得分最高(P＜0.05)，在此范圍內得氣體組成可很好的保持了黃金梨的硬度和可溶性固型物的含量，有效地抑制梨果腐爛指數和果心褐變指數的升高(P＜0.05)。相比之下6、8和9號袋貯藏質量最劣，袋內CO2體積分數分別高達3.7%、3.5%和5.5%，有CO2中毒的跡象，袋內果實的硬度和可溶性固形物含量顯著低于其他袋內梨果，果心褐變嚴重，個別梨果出現絮敗的現象。試驗1袋內O2體積分數高達16.4%，與貯藏前相比，袋內梨果可溶性固形物降低了5 6.4%，膜透性上升了22%，腐爛指數和褐變指數高達8.92%和4.82%，鮮食品質極低(P＜0.05)，喪失了食用價值。試驗3、7袋內梨果的味道變淡，已不具有脆嫩的口感，失去了商業價值。

MAP內的氣體組成是影響貯藏質量的重要因素。在自發氣調保鮮袋內，低O2和高CO2的氣體組成有利于降低導致產品質量下降的各種生理生化及物質轉變的速度，延緩成熟衰老和生理失調的發生，控制微生物的活動及由病原微生物引起的病害，達到延長新鮮果蔬產品貯藏期的目的[5]。不過當O2體積分數低過閾值或CO2體積分數高過閾值會造成果蔬產品的氣體傷害，低O2傷害主要癥狀為表皮組織局部塌陷、褐變，產生酒精味和異味；高CO2傷害，主要表現為表面或內部組織或兩者都發生褐變，出現褐斑，凹陷或組織脫水萎蔫甚至形成空腔[15]。本實驗中的6、8和9號袋梨果貯藏品質最劣，而對應的CO2含量最高，其中9號袋高達5.5%，說明已經產生了高CO2傷害，這與以上結論相符。通過對比正交試驗中各組梨果理化指標及感官指標的測定結果，確定出黃金梨的適宜氣體組成為CO21.5%～2.4%、O214%～15.9%，對黃金梨的MAP貯藏具有重要的參考價值。

表2 貯藏210d時各氣調袋內黃金梨生理指標Table2 Physiological index of Whangkeumbae pears after 210 days of storage

2.3 黃金梨MA貯藏保鮮袋的設計

利用三元二次回歸分析，建立MAP氣體含量與薄膜厚度、薄膜面積、貯藏重量的回歸模型。設M A P內CO2含量為Y(CO2)，O2含量為Y(O2)，薄膜厚度(D)為X1、薄膜面積(W)為X2、貯藏量(S)為X3，其回歸設計為：

Y=b0＋b1X1＋b2X2＋b3X3＋b4X12＋b5X22＋b6X32＋b7X1X2＋b8X1X3＋b9X2X3

式中：b0、b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9為回歸系數。

由表1數據可得到：

利用F值檢驗和相關系數分析，檢驗該回歸方程的

可靠性。分析得到P(CO2)= 0.0223＜0.05說明回歸方程顯著，方程成立。由于R(相關系數)=0.99988＞R0.01(相關系數臨界值)=0.827，說明袋內CO2體積分數與薄膜厚度、薄膜面積、貯藏量高度相關。

由表1數據同樣可得到：

利用F值檢驗和相關系數分析，檢驗該回歸方程的可靠性。由于P=0.044＜0.05，說明回歸方程顯著，方程成立。由于R(相關系數)=0.99953＞R0.01(相關系數臨界值)=0.827，說明O2體積分數也與三個因素高度相關。

2.4 用回歸方程設計MAP舉例

以設計貯藏5kg川中島桃的MAP為例，設保鮮袋的面積為0.3m2(0.5m×0.6m)為例。

由方程(1)、(2)解得：

當Y(CO2)=1.5%時，解得D=21μm，此時Y(O2)=15.9%；

當Y(CO2)=2.4%時，解得D=25μm，此時Y(O2)=14%。

所以應選用薄膜厚度為21～25μm的保鮮袋，此時袋內O2體積分數，由方程(2)得為14%～15.9%。

綜上，利用回歸方程能夠設計出滿足黃金梨適宜氣體組成的MAP。

3 討論與結論

本研究表明，黃金梨裝入MAP內封口后，袋內氣體組成的變化有著共同的變化規律，即袋內O2體積分數逐漸降低，CO2體積分數逐漸升高，在特定時間內達到一個相對穩定的狀態。這是果實呼吸和薄膜滲氣在一定條件下達到動態平衡的結果。呼吸作用是果實采后的重要生理作用，可用R(CO2)或R(O2)表示。滲氣作用是聚乙烯薄膜本身具有的性質，當袋內O2的分壓低于袋外O2的分壓，袋內CO2的分壓高于袋外貯藏環境大氣中CO2的分壓，即可產生MAP的內外氣體交換——薄膜滲氣[16]。

當果實的呼吸作用和薄膜得滲氣作用達到動態平衡時，果實吸入(O2)或放出(CO2)的總量=薄膜滲進或滲出氣體的總量[17]，

當溫度、濕度、環境氣體分壓(P內o2、P內co2)一定時，同時貯藏品種(R(CO2)或R(O2))、薄膜種類(Pg)一定時，影響自發氣調袋內氣體分壓的因素只有薄膜厚度(D)、薄膜面積(S)、貯藏質量(W)三個因素[9]。對蒜薹、綠蘆筍、櫻桃等的MA貯藏研究也充分證明了這一點[9,18-19]。

因此，本研究對MAP內的氧氣、二氧化碳體積分數分別與薄膜面積、薄膜厚度、貯藏量關系進行了研究，計算出了用來描述三因素對袋內氣體組成影響的三元二次回歸方程。在已知三因素中任意兩因素的條件下，可利用適宜氣體組成和三元二次方程(1)、(2)預測出所需的第三個保鮮參數。保證實驗準確的前提下，提高了實驗效率，豐富了自發氣調保鮮袋的設計方法。

本研究根據黃金梨的貯藏特性(呼吸強度、適宜氣體組成、耐儲性)和果實呼吸——薄膜滲氣在一定條件下達到平衡的原理，在大量實驗數據的基礎上，用計算機回歸的方法，設計出適合黃金梨保鮮的自發氣調貯藏保鮮袋(MAP)，利用MAP＋冷藏保鮮技術，成功地應用于黃金梨的貯運保鮮，具有使用成本低、貯藏期長、保鮮效果好、便于推廣應用的優點。使用該技術，可大大降低果實的腐爛，較好的保持黃金梨的原有營養成分和食用價值，延長貯藏期，深受消費者歡迎。

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Design and Application of Modified Atmosphere Package for Whangkeumbae Pears

YE Xing-hua，JIANG Qi-yong，LIU Meng，ZHOU Wei-ning，WANG Mei-lan*，ZHOU Zhi-cai
(Food Science and Engineering Research Institute, Yantai University, Yantai 264005, China)

In order to improve the storage period of Whangkeumbae pears, the modified atmosphere package (MAP) was designed through orthogonal experiments and multiple regressions. The optimal atmosphere compositions of MAP were composed of 1.5%－2.4% CO2and 14%－15.9% O2. The storage period of Whangkeumbae pears can be improved to 210 days with satisfactory quality.

Whangkeumbae pear；modified atmosphere package；optimal atmosphere composition；regression equation

TS206.2；TS255.3

A

1002-6630(2010)22-0480-04

2010-03-22

山東省科技攻關項目(2005GG1109002)

葉興華(1983—)，男，碩士研究生，研究方向為農產品加工及貯藏工程。E-mail：yexinghua007@163.com

*通信作者：王美蘭(1958—)，女，教授，本科，研究方向為農產品加工及貯藏工程。E-mail：zzc555@ytu.edu.cn