超聲波處理結合納米包裝對鮮切生菜品質的影響

尹曉婷，趙葵兒，蔣星儀，潘磊慶，屠 康*

（南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京 210095）

超聲波處理結合納米包裝對鮮切生菜品質的影響

尹曉婷，趙葵兒，蔣星儀，潘磊慶，屠 康*

（南京農業大學食品科技學院，江蘇 南京 210095）

運用超聲波清洗結合納米包裝技術對鮮切生菜進行保鮮貯藏，通過測定貯藏期間生菜的主要品質、生理和微生物指標以探討 其保鮮作用。結果表明，納米包裝在抑制生菜質量損失，保持葉綠素、還原糖、VC含量方面效果都要優于超聲波作用，而超聲波處理（240 W、10 min、20 ℃）在抑制生菜酶活和表面微生物上的作用要較納米包裝好；超聲波處理結合納米包裝對生菜的保鮮效果最佳，能夠降低質量損失率，較好地保葉綠素和還原糖含量，控制微生物的生長，抑制多酚氧化酶和過氧化物酶活性，從而延緩衰老和褐變。經感官評定發現，超聲波處理結合納米包裝的鮮切生菜在（4±0.5）℃、相對濕度85%～95%的貯藏環境中貯藏15 d后仍有商品價值。

鮮切生菜；超聲波處理；納米包裝；生理；品質

鮮切果蔬是一種供消費者或餐飲業即食即用的新型果蔬加工產品，由于其口感新鮮、風味美妙以及具有較高的天然營養價值，逐漸受到廣大消費者的青睞。鮮切果蔬在北美食品服務業及零售市場中的銷售額約為150億 美元，占到市場份額的15%左右，國際農產品協會2007的報告也指出，在美國鮮切產品中占最大比例的是鮮切沙拉，每年有27億 美元的銷售額[1]。生菜（Lactuca sativa var. capitata L.）作為沙拉中最主要的一種配菜，口感好，營養價值高，在過去的幾年中，其市場份額比例為鮮切蔬菜總量的80%。然而，鮮切生菜由于其含水量高達90%～95%，再加上切割之后造成較大的損傷表面，極易受到病原微生物的侵染[2]，導致腐爛、萎蔫并失去商品價值。

超聲波主要利用其空化作用破壞果蔬表面污染物，使其溶解在清洗液中達到清洗目的。作為一種新型非熱加工技術，近幾年，學者們對超聲波清洗技術在果蔬防腐保鮮中的應用進行了大量的研究，Sagong等[3]研究了超聲波結合有機酸在降低生菜表面上食源性致病菌的作用，結果發現超聲波結合有機酸在殺滅病原微生物、維持生菜品質方面表現出較大潛力。Birmpa等[4]研究了超聲波和紫外照射對鮮切生菜上微生物的抑制作用，結果發現用超聲波清洗后的生菜在維持其顏色等品質不變的情況下，大腸桿菌和沙門氏菌數量都下降了2（lg（CFU/g））。納米包裝材料是指通過納米技術改進包裝材料的性能，使其具備低透濕性、低透氧率和抗菌等特殊功能，能夠使果蔬形成自發氣調貯藏，延緩其后熟衰老，在果蔬保鮮領域有十分廣闊的應用前景[5-7]。

目前國外在用超聲波對生菜進行殺菌方面進行了大量的研究[3,8-9]，國內也有對納米包裝應用于生菜保鮮的文獻報道[10-11]，但都未見將超聲波結合納米包裝的復合保鮮技術應用于生菜上的研究。本實驗以鮮切生菜為原料，研究了超聲波處理、納米包裝以及二者結合處理時，對鮮切生菜貯藏過程中表面自然污染的微生物以及相關品質和生理指標的影響，探討超聲波處理結合納米包裝對生菜保鮮效果的影響。

1 材料與方法

1.1 材料及預處理

生菜（Lactuca sativa L.）采購于南京六合蔬菜基地，采收后立即運送至南京農業大學食品科技學院實驗室，并進行預冷。挑選新鮮完整、顏色翠綠、無病蟲害和機械損傷的葉片作為實驗材料，用自來水清洗后，在通風處晾干至無明水。

納米包裝材料是21%納米母粒加入聚乙烯后吹制而成，其中母粒由納米銀、納米TiO2、凹凸棒土等經高速混勻捏合擠出冷卻而成。普通包裝材料為聚乙烯。包裝袋大小均為長300 mm×寬200 mm，厚度為80 μm。

1.2 試劑與儀器

草酸 上海凌峰化學試劑有限公司；3,5-二硝基水楊酸、抗壞血酸、葡萄糖 國藥集團化學試劑有限公司；2,6-二氯靛酚 北京中生瑞泰科技有限公司；無水乙醇南京化學試劑有限公司；過氧化氫（H2O2） 西隴化工股份有限公司；鄰苯二酚、愈創木酚（均為化學純） 上海新高化學試劑有限公司。

KQ-3000E型數控超聲波清洗器 昆山超聲儀器有限公司；UV1102型紫外分光光度計 上海天美科學儀器有限公司；3K15型高速冷凍離心機 德國Sigma公司；TDL-40B型低速臺式離心機 上海安亭科學儀器廠；塑料薄膜封口機 永康市特力包裝機械公司；YXQ-LS-30SⅡ型立式壓力蒸汽滅菌器 上海博迅實業醫療設備廠；CTHI-250B恒溫恒濕箱 施都凱儀器設備有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

用經過紫外滅菌的不銹鋼鋒利刀將葉片切成5 cm×5 cm左右的小塊，然后隨機分成4 組，每組20 袋，每袋150 g，進行處理。實驗分組如下，處理組1：超聲波清洗后用納米包裝袋包裝；處理組2：超聲波清洗后用普通包裝袋包裝；處理組3：清水清洗后用納米包裝袋包裝；對照組：清水清洗后用普通包裝袋包裝。其中超聲條件由預實驗結果確定為：超聲頻率40 kHz、超聲功率240 W、時間10 min、溫度（20±2）℃（溫控）；清水清洗時間10 min、溫度（20±2）℃（溫控）。

上述所有處理均置于相對濕度85%～95%、（4±0.5）℃條件下保存，每隔2 d取樣測定其各項指標。取樣時，每次分別從每個處理的3 個包裝袋中取50 g，各自磨碎、混勻、取樣進行指標測定。

1.3.2 指標檢測

1.3.2.1 質量損失率的測定

采用稱量法進行測定，計算見下式。

1.3.2.2 葉綠素、VC和還原糖含量的測定

葉綠素含量的測定：采用分光光度法[12]進行測定；VC含量的測定：采用GB/T 6195—1986《2,6-二氯靛酚滴定法》測定，結果表示為mg/100 g；還原糖含量的測定：采用3,5-二硝基水楊酸法[13]進行測定。

1.3.2.3 多酚氧化酶（polyphenoloxidase，PPO）和過氧化物酶（peroxidases，POD）活性的測定

PPO活性的測定：參照馬寧等[10]方法進行測定；POD活性的測定：參照Liu Fengjuan等[14]方法進行測定。

1.3.2.4 菌落總數的測定

菌落總數的測定：按照GB 4789.2—2010《食品微生物檢驗：菌落總數測定》。以無菌操作稱取樣品25 g，并放入含有225 mL無菌磷酸鹽緩沖液的無菌均質袋中，經充分振蕩、搖勻后，作為樣品勻液，并稀釋到相應倍數。根據樣品情況，取2 個不同稀釋度的稀釋液各1 mL注入含有營養瓊脂培養基的培養皿中，涂布，于（36±1） ℃條件下培養（48±2） h后計數。

1.3.3 感官評定

參照King等[15]對鮮切生菜的感官評分標準評定（1～9 分）：9 分為極好，葉片翠綠新鮮，無缺陷；7 分為較好，葉片較為新鮮，稍有缺陷；5 分為尚好，葉片顏色微黃（為商品界限）；3 分為葉片顏色較黃，不可食用；1 分為極差，葉片輕度腐爛，不可食用。

1.4 數據分析

采用SAS 8.2分析軟件對試驗數據進行方差分析，利用鄧肯氏多重比較法在P=0.05的水平下進行檢驗。

2 結果與分析

2.1 超聲波處理結合納米包裝對鮮切生菜質量損失率的影響

圖 1 超聲波結合納米包裝對鮮切生菜質量損失率的影響Fig.1 Effects of ultrasonic treatment, nano-packaging or combinatorial treatment on weight loss in fresh-cut lettuce

新鮮生菜中水分含量很高，一般在90%～95%。而采摘后由于其進行呼吸作用和蒸騰作用等生理活動，水分很容易散失，且切割之后葉片受到損傷，更容易失水，外在表現為萎蔫、皺縮、質量下降。由圖1可以看出，隨著貯藏時間延長，生菜質量損失率在逐漸上升，對照組質量損失最嚴重，貯藏15 d時，質量損失率達到2.63%。超聲波結合普通包裝組的質量損失率為2.25%，與對照組差異顯著（P＜0.05），表明超聲波在抑制生菜質量損失方面可能有一定作用。超聲波結合納米包裝組和清水處理納米包裝組在貯藏15 d時，質量損失率分別為1.17%和1.36%，較另外兩組顯著降低，這表明納米包裝對生菜質量損失具有良好的抑制作用，且超聲波和納米包裝具有協同作用，能夠使生菜的質量損失率達到最低水平。

2.2 超聲波處理結合納米包裝對鮮切生菜葉綠素含量影響

圖 2 超聲波結合納米包裝對鮮切生菜葉綠素含量的影響Fig.2 Effects of ultrasonic treatment, nano-packaging or combinatorial treatment on chlorophyll content in fresh-cut lettuce

葉綠素含量是評價生菜是否衰老及具有商品價值的重要指標。圖2表明，隨著貯藏時間的延長，各組的葉綠素含量都呈下降趨勢。其中，超聲波處理結合納米包裝組的葉綠素含量下降最慢，而對照組中葉綠素含量下降最快，第6天開始對照組與其他3 組開始出現顯著性差異。貯藏9 d后，3 個處理組之間無顯著性差異，說明3 種處理在貯藏中期都可以維持葉綠素含量，減緩其下降。第15天時，超聲波結合納米包裝組與其他各組之間差異顯著，其葉綠素含量下降了30.1%，對照組中下降了45.7%，說明在貯藏結束時超聲波處理結合納米包裝對生菜保綠效果最好。

2.3 超聲波處理結合納米包裝對鮮切生菜還原糖含量的影響

圖 3 超聲波結合納米包裝對鮮切生菜還原糖含量的影響Fig.3 Effects of ultrasonic treatment, nano-packaging or combinatorial treatment on reducing sugar content in fresh-cut lettuce

生菜中還原糖含量與生菜的口感和貨架期有緊密聯系。由圖3可看出，隨著貯藏中生菜進行呼吸作用，還原糖的含量逐漸降低。貯藏15 d時，超聲波處理結合納米包裝組的還原糖含量仍然有4.5 mg/g，比開始時下降了41.1%，清水加納米包裝組次之，下降了46.3%，其次是超聲波處理結合普通包裝組，下降了51.8%，而對照組中還原糖含量下降的最多，下降了63.6%，4 組之間差異顯著（P＜0.05），說明超聲波處理結合納米包裝組能有效維持生菜中還原糖的含量，且納米包裝材料較超聲波在減緩還原糖含量下降方面有更好的作用。這可能是由于納米包裝材料具有一定的氣調作用，有效抑制了生菜的呼吸作用，減少了還原糖消耗。

2.4 超聲波處理結合納米包裝對鮮切生菜VC含量的影響

圖 4 超聲波結合納米包裝對鮮切生菜VC含量的影響Fig.4 Effects of ultrasonic treatment, nano-packaging or combinatorial treatment on vitamin C content in fresh-cut lettuce

VC廣泛存在于蔬菜組織和果皮中，參與人體代謝活動，能加強免疫力，其含量是衡量果蔬營養價值的重要指標之一。由圖4可知，貯藏3 d時對照組中VC含量由19.7 mg/100g下降到10.68 mg/100g，下降了45.7%，與3 個處理組之間差異顯著（P＜0.01）。第6天時，超聲波處理結合納米包裝組的VC含量為15.53 mg/100 g，只下降了21.2%，依然維持在一個相對較高的水平，清水結合納米包裝組次之，各處理組間差異性顯著（P＜0.05），說明各處理在貯藏前期和中期對VC都有較好的維持作用。表明超聲波與納米包裝結合在延緩VC含量的下降方面具有協同作用，而納米包裝對VC的保持效果要優于超聲波處理。

2.5 超聲波處理結合納米包裝對鮮切生菜酶活性的影響

POD會造成果蔬組織中還原性物質的氧化，促進乙烯的合成，加速果蔬組織成熟衰老[15]。圖5A顯示了POD活性在生菜貯藏期間的變化情況，在第6天對照組和清水加納米包裝組出現明顯峰形，另外兩組只在第9天時出現不明顯峰形，但是后期變化不穩定，這表明超聲波可能會抑制生菜中POD活性，使酶活峰值推遲出現。而姚松[16]研究發現超聲波結合水楊酸處理梨，能使其POD活性顯著增強，Songül等[17]研究超聲波對番茄中POD的作用，卻發現其能顯著降低番茄POD活性，研究效果上的差異可能與原料有關。

圖 5 超聲波結合納米包裝對鮮切生菜POD（A）和PPO（B）活性的影響Fig.5 Effects of ultrasonic treatment, nano-packaging or combinatorial treatment on POD (A) and PPO (B) activities in fresh-cut lettuce

PPO是催化果蔬酶促褐變的主要酶類，當果蔬組織細胞受到傷害后，其活性會顯著提高。由圖5B可知，PPO活性波動較大，但各組的PPO活性變化趨勢類似，即在貯藏第6天時其活性達到最大，6～9 d后呈下降趨勢，之后又呈上升趨勢，直到15 d達到幾乎和6 d時的峰值。這種酶活“上升-下降-再上升”的趨勢和鮮切結球萵苣中的PPO變化情況[18]一致。超聲波結合納米包裝組的PPO活力在貯藏過程中始終最低，其次是超聲波結合普通包裝組，這說明超聲波能夠抑制PPO的活力，且納米包裝和超聲波具有協同作用，可控制褐變且延緩生菜衰老。

2.6 超聲波處理結合納米包裝對鮮切生菜菌落總數的影響

圖 6 超聲波結合納米包裝對鮮切生菜貯藏期間微生物數量影響Fig.6 Effects of ultrasonic treatment, nano-packaging or combinatorial treatment on microbial growth in fresh-cut lettuce

如圖6所示，超聲波處理10 min后使生菜表面初始菌落總數顯著下降了0.91（lg（CFU/g））（P＜0.05），隨著貯藏時間的延長，4 組樣品表面微生物基本呈緩慢增長的趨勢，但是超聲波處理組表面微生物數目始終顯著低于對照組（P＜0.05）；在第9天時，超聲結合納米包裝組、超聲結合普通包裝組、清水結合納米包裝組以及對照組表面菌落總數分別為6.09、6.44、6.63、6.88（lg（CFU/g））。結果表明，超聲波處理能降低生菜表面初始微生物數目，而納米包裝能夠抑制貯藏過程中生菜表面微生物的增長，二者結合后能夠使生菜表面微生物數目從貯藏開始到結束一直維持在一個相對較低的水平。

2.7 超聲波處理結合納米包裝對鮮切生菜感官品質的影響

表 1 鮮切生菜感官品質評分Table 1 Sensory evaluation scores of fresh-cut lettuce

由表1可知，超聲波結合納米包裝組的生菜貨架期最長，感官品質最好，至貯藏12 d能夠保持較新鮮的水平，葉片呈鮮綠色，口感較脆；至15 d仍品質良好，剛剛達到商品界限的下限（5 分）。而對照組在6 d已達到商品界限下限，至15 d品質已經變得極差，不可食用（1 分）；葉片萎蔫嚴重，可觀察到斑紋、裂縫，并且脆度很差。這說明超聲波結合納米包裝可以起到保鮮作用，有效地延緩鮮切生菜衰老和褐變，較好地維持其食用品質。

3 討 論

關于鮮切果蔬品質劣變的研究已經有大量報道，并且不同鮮切果蔬的主要品質劣變現象也存在差異，就生菜而言，其主要品質劣變主要是組織褐變和微生物的生長繁殖。

超聲波用于鮮切菜的清洗，是利用低頻高能量的超聲波的空化效應在液體中產生瞬間高溫、高壓，使液體中某些細菌致死，從而延長蔬菜的保鮮期。趙躍萍等[19]研究結果表明超聲波清洗10 min，不僅可以抑制鮮切芹菜中微生物的生長，而且也不會造成樣品的機械損傷，影響其營養價值。李次力等[20]用超聲波處理新鮮豆角20～40 s后，再用0.3%～0.5%的魔芋粉進行涂膜，結果發現兩者結合可降低豆角的失水率，并減少葉綠素的損失，對豆角有明顯的保鮮效果。葛枝等[21]用超聲波處理商熟期草莓10 min，使草莓表面初始菌落降低了0.52（lg（CFU/g））。本實驗結果表明，超聲波清洗10 min能生菜表面總菌落數下降了0.91（lg（CFU/g）），并且在維持生菜中葉綠素、還原糖及VC含量方面都有一定的效果。有研究[22-23]表明，隨著超聲時間的延長，超聲波的殺菌效果大致成正比增加，但進一步延長超聲時間，殺菌效果并沒有明顯增加，而是趨向于一個飽和之值，因此，一般殺菌時間都定在10 min內，這與本實驗中所用時間相符。納米銀廣譜抗菌，殺菌力強，Yang Fangmei等[24]在包裝材料中添加了納米銀，結果證實采用納米包裝材料能夠有效延長草莓的貨架期，馬寧等[10]制備了一種含納米銀、納米TiO2和高嶺土的食品用納米包裝材料，研究該材料在生菜貯藏過程中的保鮮效果，結果表明納米包裝材料能夠較好地保持生菜在貯藏過程中感官品質和營養成分，延緩生菜的品質劣變及延長冷藏期。

將超聲波清洗和納米包裝結合，不僅能夠降低質量損失率，較好地保持葉綠素和還原糖含量，控制微生物的生長，抑制PPO和POD活性，從而延緩衰老和褐變，而且經感官評定發現，該條件下處理的鮮切生菜在（4±0.5）℃、相對濕度85%～95%的環境中貯藏15 d后仍有商品價值。因此，這種新型的鮮切蔬菜保鮮方法，可以較好地延長其貨架期，有進一步推廣至其他水果蔬菜品種的保鮮和貯藏中的前景。

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Effect of Ultrasonic Treatment Combined with Nano-Packaging on the Quality of Fresh-Cut Lettuce

YIN Xiaoting, ZHAO Kuier, JIANG Xingyi, PAN Leiqing, TU Kang*
(College of Food Science and Technology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

The effect of ultrasonic treatment combined with nano-packaging as a novel preservation method for fresh-cut lettuce was studied by measuring quality, physiological and microbial indexes of the treated lettuce during storage. Results indicated that nano-packaging treatment was more effective in inhibiting the increase of weight loss rate and maintaining the contents of chlorophyll, vitamin C and sugar than ultrasonic treatment. However, compared with nano-packaging, ultrasonic treatment showed a better effect on the inhibition of POD and PPO activities and microbial growth. The best preservation effect was achieved when nano-packaging was combined with 240 W ultrasonic treatment for 10 min at 20 ℃. This combinatorial treatment reduced the loss of weight, maintained chlorophyll and sugar contents and controlled bacterial growth. Moreover, the activities of PPO and POD were repressed, and the senescence and browning were delayed. Sensory evaluation showed that lettuce treated with ultrasound and nano-packaging still had commercial value after 15 days of storage at (4 ± 0.5) ℃ and a relative humidity of 85%-95%.

fresh-cut lettuce; ultrasonic treatment; nano-packaging; physiology; quality

TS205.9

A

1002-6630（2015）02-0250-05

10.7506/spkx1002-6630-201502048

2014-07-11

江蘇省農業自主創新項目（CX(12)3081）

尹曉婷（1990—），女，碩士研究生，研究方向為農產品加工與貯藏。E-mail：2012108050@njau.edu.cn

*通信作者：屠康（1968—），男，教授，博士，研究方向為農產品加工與貯藏。E-mail：kangtu@njau.edu.cn