菠菜貯藏過程中水分蒸發損失

李 娟，陶樂仁，董小亮，譚萬里，張慶剛

(上海理工大學低溫技術與食品冷凍研究所，上海 200093)

菠菜貯藏過程中水分蒸發損失

李 娟，陶樂仁，董小亮，譚萬里，張慶剛

(上海理工大學低溫技術與食品冷凍研究所，上海 200093)

研究不同相對濕度對菠菜水分損失的影響。菠菜在貯藏溫度5℃、相對濕度99%條件下貯藏44h，不同堆放方式單棵菠菜和捆綁菠菜的失水率分別為41.32%和23.32%；相同溫度下，貯藏44h，99%、80%、40%相對濕度條件下，單棵菠菜失水率分別為66.70%、54.60%和41.32%。利用圖像處理軟件測量得一般市售菠菜的比表面積為48.05cm2/g。建立了菠菜貯藏過程中失水速率和相對濕度的關系，結果表明：儲存前期，相對濕度越高，失水速率越慢，隨著時間的延長，各相對濕度下的失水速率趨于一致，受相對濕度的影響不大。

菠菜；相對濕度；比表面積；失水率

菠菜是一種常見蔬菜，屬于葉菜類，采后代謝旺盛，呼吸速率很高，極易失水萎蔫，葉片皺縮衰變，影響了食用品質和商品價值[1]。濕度控制是果蔬貯藏保鮮的關鍵環節[2]，果蔬貯藏過程中，常由于低溫貯藏環境中較低的相對濕度造成失水，一方面引起組織萎蔫，導致細胞膨壓下降，造成機械結構特性改變；另一方面，萎蔫又會引起果蔬代謝失調，刺激呼吸作用加快和乙烯的合成，破壞果蔬正常的代謝作用，使果蔬的營養成分下降[3-6]。賈夏等[7]發現4℃水分含量和葉綠素的含量表現出一定的相關關系。劉敏等[8]對菠菜復合氣調包裝(modified atmosphere packing，MAP)保鮮及低溫貯藏進行了研究篩選出了一組最佳的MAP氣體組合(O210%＋CO210%)。郭玉花等[9]以LDPE/LLDPE(80:20，V/ V)為基材，選擇CaCO3為無機填充劑，研制PE/CaCO3功能性保鮮膜。并利用該保鮮膜對菠菜進行保鮮包裝，考察該保鮮膜對菠菜保鮮的影響。Allende等[10]發現當CO2體積分數小于等于20%時，能有效抑制菠菜儲存過程中微生物的生長并延長貨架期。在Babic等[11]對切割菠菜MAP的研究表明，只要貯藏溫度不超過5℃，就會保證菠菜的有效保鮮期不受影響。Kim等[12]用具有不同透氣和透水蒸氣特性的密閉冰箱冷藏室在3℃下保存新鮮菠菜，研究了密閉冷藏室內的氣體成分對菠菜的失水率、VC和葉綠素的影響，比較了不同冷藏室的冷藏效果。Huang等[13]研究了用霧化食品防腐劑及雙氧水對菠菜儲存過程中大腸桿菌的抑制效果。以上研究大多是針對氣調保鮮、低溫保鮮、保鮮膜保鮮及保鮮劑保鮮對菠菜保鮮效果的研究，沒有涉及到相對濕度對菠菜保鮮的影響。目前，對菠菜儲存過程中相對濕度對其蒸發強度的影響程度及其失水機理的研究較少，對菠菜在流通環節-消費環節保鮮的研究報道也很少[14]。本實驗對研究菠菜售后的貯藏中不同相對濕度對其失水率的影響程度，結合菠菜的表面積，找出菠菜在儲存過程中失水速率與相對濕度的關系，旨在為菠菜的冰箱用保鮮膜系統提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

菠菜、變色硅膠 市售。

DFY-5/20低溫恒溫反應浴(槽)存 上海丞明儀器設備有限公司； BP3100S電子天平 上海朗平儀器表有限公司；溫濕度數據記錄儀 蘇州松下電器研發公司；螺旋鐵架 自制。

1.2 指標測定

捆綁菠菜失水率：采用差重法測定，用皮筋將新鮮菠菜6棵扎成一束放于5℃恒溫箱內的電子天平上，每隔1h讀取1次數；單棵菠菜失水率：采用差重法，將新鮮菠菜放在自制的螺旋鐵架上，使其每片葉子不重疊暴露在空氣中，放于5℃恒溫箱內的電子天平上，每隔1h讀取1次數據。每種相對濕度做3次重復，失水率計算取平均值。

比表面積：隨機取10棵菠菜，測量每棵菠菜的質量和對應的表面積，將每棵菠菜的葉和莖完全展開平鋪在一張白紙上，在上面放上標尺，拍照，照片用Photoshop轉換成單色，然后用Motic Images Advanced 3.0軟件測出其表面積。

濕度控制：硅膠控制恒溫箱內的相對濕度分別為99%、80%、40%。溫濕度測量及采集采用溫濕度數據記錄儀(溫度量程在－40～80℃，精度為±0.1℃，相對濕度(RH)量程在0～100%，精度在±1.5%)實時監控，并利用T＆D Recorder for Windows Ver 2.10數據轉換及自動采集系統對數據進行采集和自動生成溫濕度圖。

2 結果與分析

圖1 單棵菠菜的比表面積Fig.1 Surface area per unit weight of single spinach

2.1 菠菜的比表面積測定由于菠菜屬葉菜類蔬菜，表面積對其失水率影響很大，所以本實驗測定了單棵菠菜的比表面積。由圖1可知，除了質量較小的菠菜，其他的比表面積比較接近，因此，菠菜的初始質量對失水率影響不大。對于大多數市售菠菜，采集到的質量在4～8g之間，故可判斷菠菜的比表面積一般為48.05cm2/g。

2.2 不同堆放方式對菠菜失水率的影響

圖2 不同堆放方式下菠菜的失水率Fig.2 Water loss rates of single spinach and bound spinach during storage

由圖2可知，捆綁菠菜失水曲線前24h內斜率較大，即失水速率較快，24h之后斜率趨于平緩，失水速率較慢，因為開始菠菜新鮮含水量高，蒸騰速率較快，隨著時間延長含水量下降，蒸騰作用相應下降。菠菜為葉菜類蔬菜，含水量極高，采后代謝旺盛，呼吸速率很高，蒸騰作用快，很容易脫水萎蔫，貯存到第5天失水率已經高達42.05%，與陳向明[15]的結論基本吻合。

測定條件下單棵菠菜失水率的平均標準偏差是2.83%。說明菠菜失水率的波動不大。由曲線可以看出，開始階段曲線斜率較大，失水速率較快，隨著時間的延長，斜率變小，失水速率變慢，失水率曲線趨于平緩。

單棵菠菜的失水速率明顯高于捆綁菠菜的失水速率，且失水率也高于捆綁菠菜，儲存44h，失水率已經高達41.32%，相當于捆綁菠菜儲存5d的失水率。44h時捆綁菠菜的失水率是22.99%，遠遠低于單棵菠菜的失水率。因為捆綁菠菜的葉和莖沒有完全暴露在空氣中，所以捆綁菠菜存在暴露率問題。售后菠菜的冰箱儲存一般是捆綁存放，如果知道其暴露率就可以根據99%相對濕度下單棵菠菜的失水率計算出捆綁菠菜的失水率。捆綁菠菜的暴露率可以通過大量的市場調研獲得。因此，99%相對濕度下單棵菠菜的失水率為菠菜的冰箱儲存研究提供了一定依據。

2.3 不同相對濕度對單棵菠菜儲存過程中失水率的影響

3種相對濕度下單棵菠菜失水率的比較見圖3。相對濕度80%條件下單棵菠菜的平均質量為7.25g，平均失水率為54.60%，明顯地高于99%的失水率，80%相對濕度下菠菜失水率的平均標準偏差為4.868%；相對濕度40%條件下，單棵菠菜的平均質量為6.09g，平均失水率為66.70%，高于80%的失水率，40%相對濕度下菠菜失水率的平均標準偏差為10.554%。由此可見，隨著濕度的減小，菠菜失水率增大。其標準偏差也隨之增大。

圖3 不同相對濕度下單棵菠菜的失水率Fig.3 Water loss rates of single spinach during storage under different relative humidity levels

在菠菜的保鮮過程中，水分蒸發主要是由外部環境的驅動力造成的。濕度是影響外部環境驅動力的主要因素，濕度越小驅動力越大，失水率也越大。實驗過程中菠菜表面的殘余水分不同，造成不同濕度下前幾小時的失水率有一定的波動。表面殘余水分越多，前幾小時失水量越大。隨著時間的增加，失水量主要受環境相對濕度的影響。

表1 3種相對濕度下單棵菠菜失水率曲線的擬合公式及擬合度Table 1 Fitting equations and goodness of fit for water loss rates of spinach under the conditions of three relative humidity

由表1可以看出，3種相對濕度下，單棵菠菜失水率曲線的擬合度都很高，因此可采用此3個擬合公式估算單棵菠菜在溫度為5℃的貯藏環境中，相應濕度下的失水率。

2.4 不同相對濕度下單棵菠菜的單位面積每小時失水量由圖4可知，在溫度5℃條件，前幾小時內，由于菠菜表面尚存部分自由水，造成3種相對濕度下菠菜單位面積每小時失水量較大，即蒸發速率較大。隨著表面自由水蒸發完全，菠菜自身的游離水開始蒸發，蒸發速率變慢。開始菠菜內部的擴散阻力相對環境濕度的驅動力較小，濕度越小，驅動力越大，蒸發速率越快。由圖4可以看出，在前4h中，99%相對濕度下菠菜的蒸發速率的波動明顯比80%和40%的大。實驗數據采集前，在恒溫室內相對濕度的平衡控制中， 80%或40%相對濕度控制需要一定時間，所以80%和40%相對濕度下數據是在放入后濕度達到穩定時開始記錄的，此時菠菜表面的自由水較少，致使這兩種濕度下在實驗前期蒸發速率波動較小。99%相對濕度無需濕度調節，實驗前2h菠菜表面自由水較多，99%相對濕度下蒸發速率比80%和40%相對濕度下蒸發速率大。2h后，99%相對濕度下菠菜的蒸發速率小于80%和40%相對濕度下的蒸發速率，此實驗階段菠菜蒸發水分為自身自由水，蒸發速率主要受環境濕度的影響。隨著菠菜失水率增加，菠菜內部結合水開始蒸發，菠菜內部的擴散阻力成為主要的蒸發阻力，外部環境濕度對蒸發速率的影響不大。由圖4可以看出，隨著時間的增加，各濕度下單位面積單位時間的蒸發量趨于一致。80%和40%相對濕度下的蒸發速率在第23小時達到相等，它們與99%相對濕度下的蒸發速率在第44小時達到相等。

圖4 三種相對濕度下菠菜單位面積每小時失水量Fig.4 Water loss per unit area per hour of spinach during storage under different relative humidity levels

由此可見，濕度是影響菠菜保鮮過程中水分蒸發速率的一個重要因素。菠菜本身含水量極高，占總質量的90%[16]。因此失水率是衡量菠菜保鮮的重要因素，失水率過高使菠菜失去食用價值。在菠菜的保鮮過程中，本實驗通過提高儲存環境中的濕度來減緩其失水速率，從而延長保鮮時間。

3 結論與討論

通過測量菠菜的表面積，得出一般市售菠菜的比表面積在48.05cm2/g左右。通過大量重復實驗研究了菠菜相對濕度99%、80%和40%水分蒸發特性。結果表明：隨著濕度的增加，單棵菠菜的失水率減少，失水速率也隨之減小，儲存一定時間時，各濕度的失水速率趨于一致。可見，相對濕度對低溫貯藏下菠菜的蒸發強度影響很大。但菠菜的蒸騰作用同時受內因(如比表面積、組織結構、細胞的持水力和成熟度等)和外因(溫度、濕度、空氣流動、光照及氣壓等)的影響[17]，故其失水機理有待進一步研究。

[1] 李鵬霞. 兩種植物精油對采后水果的保鮮作用研究[D]. 楊凌: 西北農林科技大學, 2006.

[2] PAULL R E. Effect of temperature and relative humidity on fresh commodity quality[J]. Postharvest Biology and Technology, 1999, 15(3): 263-277.

[3] 王群, 江明能. 濕冷系統運行特性及其在果蔬預冷保鮮中的應用研究[J]. 農業工程學報, 1996, 12(3): 181-185.

[4] 楊文領, 王群, 李碧晴, 等. 濕冷系統在楊桃保鮮中的應用[J]. 保鮮與加工, 2001(4): 22-23.

[5] 關文強, 陳麗, 李喜宏, 等. 紅富士蘋果自發氣調保鮮技術研究[J].農業工程學報, 2004, 20(5): 218-222.

[6] ZAGOY D, KADER A A. Modified atmosphere packaging of fresh produce [J]. Food Technology, 1998, 42(9): 70-74; 76-77.

[7] 賈夏, 李棟, 魏阿寶. 溫度和水分對存儲菠菜葉綠素a、b 含量的影響[J]. 湖北農業科學, 2010(13): 106-109.

[8] 劉敏, 謝晶. 菠菜MAP保鮮及低溫貯藏研究[J]. 湖北農業科學, 2008, 47(9): 1073-1076.

[9] 郭玉花, 滕立軍. PE/CaCO3功能性保鮮膜研制及其在菠菜保鮮中的應用[J]. 食品科技, 2007, 32(8): 245-247.

[10] ALLENDE A, LUO Y G, MCEVOY J L, et al. Microbial and quality changes in minimally processed baby spinach leaves stored under super atmospheric oxygen and modified atmosphere conditions[J]. Postharvest Biology and Technology, 2004, 33(6): 51-59.

[11] BABIC S, WATADA A E. Microbial populations of fresh-cut spinach leaves affected by controlled atmospheres[J]. Postharvest Biology and Technology, 1996, 31(9): 187-193.

[12] KIM S, AN D S, KIM J Y, et al. Effect of gas tightness-controlled compartment system on quality keeping of fresh produce stored in household refrigerator[J]. Food Sci Biotechnol, 2010, 19(6): 1587-1592.

[13] HUANG Yaoxin, YE Mu, CHEN Haiqiang. Efficacy of washing with hydrogen peroxide followed by aerosolized antimicrobials as a novel sanitizing process to inactivate Escherichia coli O157:H7 on baby spinach[J]. International Journal of Food Microbiology, 2005, 27(7): 8-16.

[14] 關文強, 陶曉彥, 張娜, 等. 高濕度冰箱對青菜和西芹的保鮮效果[J].農業工程學報, 2009, 25(4): 265-269.

[15] 陳向明. 采后菠菜在特定條件下幾種生理指標的變化[J]. 安徽大學學報, 2001, 25(4): 89-93.

[16] 李方, 盧立新. 菠菜微孔膜氣調保鮮包裝的試驗研究[J]. 包裝工程, 2009, 30(8): 22-24.

[17] 王艷紅. 新鮮果蔬低溫貯藏失水機理研究[D]. 天津: 天津商業大學, 2010.

Water Evaporation Loss of Spinach during Storage

LI Juan，TAO Le-ren，DONG Xiao-liang，TAN Wan-li，ZHANG Qing-gang
(Institute of Cryogenic Technology and Food Freezing, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

In this study, the effect of relative humidity on water evaporation loss of spinach during storage period was investigated. During 44 h of storage at 5 ℃ and a relative humidity of 99%, the water loss rates of single spinach and bound spinach were 41.32% and 23.32%, respectively. In addition, under the same temperature and storage period and different relative humidity levels: 99%, 80% and 40%, the water loss rates of single spinach were 66.70%, 54.60% and 41.32%, respectively. Moreover, a correlation between water loss rate and relative humidity was established. These results showed that during the early part of the storage period, spinach revealed higher relative humidity and lower water loss rate. However, with increasing storage time, water loss rates were basically the same under various relative humidity levels.

spinach；relative humidity；surface area；water loss rate

TS255.36

A

1002-6630(2012)08-0285-04

2011-03-15

李娟(1984—)，女，碩士研究生，研究方向為果蔬保鮮。E-mail：lijuan860617@126.com