納米保鮮包裝對柑橘果實貯藏品質的影響

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(寧波大學食品科學與工程系,浙江寧波 315211)

納米保鮮包裝對柑橘果實貯藏品質的影響

解淑慧,邵興鋒*,王鴻飛,許鳳

(寧波大學食品科學與工程系,浙江寧波 315211)

在前期預實驗的基礎上,制備含有1%納米抗菌劑的納米保鮮包裝袋,并分析其物理性能；同時,以“宮川”柑橘為實驗對象,研究該納米包裝對柑橘采后貯藏品質的影響及其對人工接種真菌(Penicilliumdigitatum)病害的影響。結果表明,1%納米抗菌劑的納米保鮮包裝袋可以降低透氧率和透濕率、提高撕裂強度,對保鮮有利；雖然該納米材料包裝對柑橘果實貯期顏色沒有產生顯著影響,但是顯著的抑制柑橘果實硬度和可滴定酸的下降和失重率的上升,減緩柑橘人工接種病害的發生及發展,降低采后損失。

納米抗菌劑,包裝,柑橘,貯藏

柑橘為我國第二大類水果,2010年我國柑橘種植面積達221.1萬公頃(3316.5萬畝),產量2645.24萬t。但是,柑橘采后由于真菌病害導致的腐爛損失嚴重,腐爛率可達到20%。化學殺菌劑抑霉唑等是目前國內外防治柑橘真菌病害的有效藥劑,但是隨著此類藥物的長期使用導致抗性菌株的出現,同時威脅食品和環境安全。因此,尋找安全有效的采后保鮮技術方法顯得日趨迫切。納米材料是指材料的幾何尺寸達到納米級(1～100nm)尺度水平,并且具有特殊性能的材料。納米包裝材料即是指以分子水平的形式將納米級粒子分散在柔性高分子聚合物中而形成的復合材料,常用納米材料有金屬(Ag、Zn等)、金屬氧化物(TiO2等)和無機聚合物,常用高分子聚合物有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)等[1]。添加了納米粒子的包裝材料的物理性能、力學性能和透氣、透濕性、穩定性、抗菌性、保鮮性等有大幅提高[2]。目前,納米保鮮包裝在水果[3-4]、蔬菜[5]、菌菇[6]、茶葉[7]、醬牛肉[8]等多種生鮮或加工食品中加以研究應用,可以起到抑制生理代謝、減少腐爛變質、延緩品質劣變和延長貯藏期的作用；尤其是納米抗菌劑,如Ag能很好的抑制細菌和真菌的增殖,起到保鮮防腐的作用。水果采后的腐爛多是由于病原真菌的侵染而導致的,指狀青霉(Penicilliumdigitatum)導致的綠霉病是柑橘采后的主要病害。本課題組在前期預研中發現,含有1%納米抗菌劑的保鮮包裝適合于“宮川”柑橘的保鮮。本文著重分析該保鮮包裝材料的物理性能,研究納米保鮮包裝對柑橘果實品質和病害的影響,為這一新型保鮮包裝技術的應用做基礎研究。

1 材料與方法

1.1材料與儀器

柑橘 品種為宮川,4月盛花期,10月成熟,采摘于浙江省寧海縣萬畝桔園,采后立即運回實驗室進行處理。選擇無病蟲害,無機械損傷,大小、成熟度基本一致的果實用于實驗；從發病癥狀明顯的“宮川”上分離、純化和鑒定出最主要致病菌為指狀青霉(P.digitatum)[9],實驗分離鑒定所得菌種在寧波大學果蔬保鮮實驗室保藏,使用前在馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基(PDA)上25℃活化培養7d,用無菌水沖洗孢子,借助血球計數板計數,用無菌水調整至105個/mL的孢子懸浮液備用；納米級無機抗菌劑(主要成分為納米Ag、納米Zn和高嶺土) 購自山東省正元納米材料有限公司。

PL403分析天平、梅特勒FE-20 pH計 梅特勒托利儀器有限公司；TA-XT Plus物性測試儀 英國Stable MicroSystem公司；UV-3000紫外可見分光光度計 上海美譜達儀器有限公司；WYH型手持糖度計 泉州光學儀器廠；FE20K酸度計 梅特勒托利多；HWS-250恒溫恒濕培養箱 寧波新芝儀器公司；CR400色彩色差計 日本柯尼卡美能達公司；封口機 永康市特力包裝機械有限公司。

1.2納米保鮮袋的制備

納米包裝材料在江蘇省常州市恒業塑料有限公司制作。以低密度聚乙烯(Low density polyethylene,LDPE)為基礎材料,添加質量分數為1%的納米無機抗菌劑(主要成分為納米Ag、納米Zn和高嶺土),老化劑和潤滑劑適量,高速混合15min,采用單螺桿擠出機,吹塑制成寬200mm,單層厚度0.03mm的筒膜,再采用封口機制成長300mm的保鮮袋。

1.3實驗分組、處理及測定指標

1.3.1 模擬人工接種病害 將柑橘洗凈浸泡在2% NaClO溶液2min后,晾干,用消毒鐵釘在赤道處刺一個直徑3mm、深3mm的傷口。在傷口處接種20μL 105個/mL的P.digitatum孢子懸浮液,晾干后,每5個果實置于一個納米包裝袋中,以相同厚度的普通聚乙烯保鮮袋為對照(CK)。扎口放于5℃貯藏,定期觀察測定。每個平行包含5個果實,實驗平行3次,重復2批次。

1.3.2 貯期自然品質變化 柑橘果實不做任何處理直接放于納米包裝袋中。以相同厚度的普通聚乙烯保鮮袋為對照(CK),扎口放于5℃貯藏,每隔10d取樣測定品質指標。每個袋子中裝5個果實,每次取樣時,每5個果實為一個平行,實驗平行3次,重復2批次。

1.3.3 測定指標 納米保鮮袋的性能測試：由國家輕工業包裝制品質量監督檢測中心(江南大學)測試,并出具檢測報告。厚度、透濕量、透氧量、拉伸強度(縱)測試標準分別依據GB/T6672-2001[10]、GB/T1037-1988[11]、GB/T1038-2000[12]、GB/T1040.3-2006[13]。

病害指標：發病率(%)=發病個數/總個數×100；病斑直徑,采用十字交叉法測量[14]。

品質指標：失重率,采用稱重法；果實硬度的測定采用TA-TX Plus物性測試儀測定,P/2(直徑2mm)探頭做穿刺測試,測試速度1mm/s,測試距離6mm。可溶性固形物(soluble solid content,SSC)含量采用手持糖量儀測定；可滴定酸度(titratable acid,TA)采用0.1mol/L 氫氧化鈉標準溶液進行電位滴定,以pH8.1為滴定終點,結果以檸檬酸的含量表示[10]。

1.4數據分析

采用EXCEL 2003軟件進行數據統計,所有數據均為3次重復的平均值,計算標準偏差。并應用SPSS17.0 One-Way ANOVA(α=0.05)進行方差分析,比較測試因素間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1納米保鮮袋的性能分析

含1%納米無機抗菌劑保鮮袋的物理性能測試結果如表1。由表可知,含有納米材料的保鮮袋的透氧率僅為2.85×10-13cm3·cm/(m2·s·Pa),透濕率為8.02×10-15g·cm/(m2·s·Pa),與普通PE膜相比[15],上述2個指標顯著降低；普通PE膜撕裂強度(橫、縱)<30kN/m,而含有納米材料的保鮮袋撕裂強度明顯提高,達到91.9、67.5kN/m。結果表明,含1%納米可以降低無機抗菌劑保鮮袋的透氧率,提高其撕裂強度,為果蔬保鮮提供低氧環境,并能減少水分的蒸發。

表1 納米保鮮袋的物理性能分析

注：由國家輕工業包裝制品質量監督檢測中心檢驗報告,國輕檢認字第2011094號,編號：2012049；檢測環境條件：溫度23℃,濕度50%。

2.2納米包裝對柑橘顏色的影響

如圖1A所示,表征果實底色亮度的L*在柑橘的貯藏過程中無明顯的變化,納米包裝和對照組的果實L*也無明顯的差異。在顏色指標中,a*值和b*值的上升表示果實綠色的消退和黃色的增加。在柑橘貯藏的前10d,a*值(圖1B)和b*值(圖1C)迅速上升,隨后保持穩定,這表示柑橘果實在貯藏前期就迅速褪綠變黃,后期顏色保持穩定。但是,納米包裝并沒有能減緩果實顏色的變化。

圖1 納米包裝對柑橘果皮顏色的影響

2.3納米包裝對柑橘硬度和失重率的影響

柑橘果實的硬度在貯藏期間總體上呈現下降趨勢(圖2A),納米包裝組果實的硬度一直高于對照組果實,尤其是在貯藏的中后期差異更明顯。由圖2B可見,柑橘果實的失重率隨著貯藏時間的延長逐漸增加。對照組果實的失重率始終保持最高,納米保鮮包裝的柑橘果實失重率上升緩慢且保持在較低的水平。可見,該納米包裝能有效的抑制柑橘果實硬度的下降和失重率的上升,保持柑橘果實品質。這可能與該包裝材料較低的透氧率和透濕率有關,減低了果實的呼吸作用和水分的蒸騰作用,從而有利于減低果實失重率的上升。

圖2 納米包裝對柑橘硬度(A)和失重率(B)的影響

2.4納米包裝對柑橘SSC和TA含量的影響

從如圖3A,柑橘的SSC含量在貯藏期間呈先上升后下降的趨勢,且2組果實的變化趨勢一致。納米包裝組在保藏前期的SSC含量較高,但在30d時低于對照組。在貯藏末期,2組間無差異(p>0.05)。圖3B顯示,柑橘果實的TA含量呈現明顯的下降趨勢。在貯藏前期,2組的TA含量無顯著差異；但是貯藏后期,納米包裝組的TA含量顯著高于對照組(p<0.05)。可見,該納米包裝可以延緩柑橘果實TA含量的下降。納米包裝對柑橘果實的有利影響可能與該納米包裝材料所具備的低氧氣透過率有關。低氧氣通透率能減少包裝中的氧氣的進入,減低氧氣濃度,抑制果實的呼吸作用,從而減少糖類和有機酸被作為呼吸底物而消耗。

圖3 納米包裝對柑橘果實SSC(A)和TA(B)含量的影響

2.5納米包裝對柑橘人工接種病害發病率和病斑直徑的影響

如圖4可知,人工接種P.digitatum后的柑橘果實在冷藏到15d時能觀察到傷口處出現的水漬狀,記為腐爛發生,2組果實的發病率均記為40%。隨后,對照組果實病害發生率快速上升,到第19d時達到70%左右,而納米包裝組還保持在原始的發病狀態。在貯藏25d時,2組果實的發病率均為100%,但是納米保鮮組的病斑直徑顯著小于對照組(p<0.05)。由此可見,納米保鮮包裝能減緩柑橘病害的發生及發展,能減少或降低采后腐爛損失。這主要是由于包裝材料中含有的納米級抗菌劑,尤其是其中的Ag能有效地抑制食品表面微生物的生長繁殖,減低食品腐爛變質的速度。

圖4 納米包裝對柑橘人工接種病害發病率(A) 和病斑直徑(B)的影響

3 結論

本實驗主要研究含有1%納米抗菌劑的納米保鮮包裝袋的物理性能及其在柑橘上的保鮮作用效果。研究發現,添加了1%納米抗菌劑的LDPE包裝材料能降低透氧率和透濕率、提高撕裂強度,這有利于減少氧氣和水分的通透,降低果實的呼吸作用和水分蒸發,對果蔬保鮮有利。貯藏實驗研究表明,該納米材料包裝對柑橘果實的顏色沒有產生顯著影響(p>0.05),但是能使柑橘果實維持較高的硬度和可滴定酸含量,降低失重率；模擬人工接種病害的實驗發現,該包裝能減緩柑橘病害的發生及發展。可見,該包裝材料適合柑橘的采后保鮮包裝,降低采后損失。

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Effect of nanocomposite-based packaging on the postharvest quality of citrus fruit

XIEShu-hui,SHAOXing-feng*,WANGHong-fei,XUFeng

(Department of Food Science and Engineering,Ningbo University,Ningbo 315211,China)

Based on the pre-test results,LDPE bags contained 1% inorganic antimicrobial agent(the main component of the nano-Ag,nano-Zn and kaolin)was suitable for the package of citrus fruit. The physical properties of the bag were analyzed. Meanwhile,the changes of quality and artificial inoculated disease on citrus fruit were studied. The results showed that the oxygen permeability and water vapor transmission rate of the nano-packaging material were reduced,and the tear strength was increased. The nano packaging could not influence the color of fruits,however,it could significantly inhibited the declining of fruit firmness and titratable acid and the increasing of weight loss,reduced the development of the artificial disease and postharvest loss.

nanometer antibacterial agent;packaging;citrus;storage

2013-07-01 *通訊聯系人

解淑慧(1986-)，女，碩士研究生，研究方向：農產品貯藏與加工。

浙江省公益性技術應用研究計劃項目( 2013C32094)；寧波市農業攻關項目(2010C10021)。

TS206.4

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：1002-0306(2014)01-0326-04