不同包裝方式對1-MCP處理香荷芋貯藏品質的影響

魏秋羽， 李大婧,2， 宋江峰,2， 肖亞冬， 劉春泉,2， 張培通

(1.江蘇省農業科學院農產品加工研究所，江蘇 南京 210014； 2.國家蔬菜加工技術研發分中心，江蘇 南京 210014； 3.江蘇省農業科學院泰州農科所，江蘇 泰州 225300)

芋頭[Colocasiaesculenta(L). Schott]營養豐富，含有人體必需的維生素和礦質養分，肉質柔軟，香糯潤滑、爽口美味，深受消費者喜愛。泰州香荷芋種植面積穩定在2 000 hm2以上，年產量高達45 000 t，已獲得國家地理標志認證，成為泰州市的一塊特色農產品名片。但香荷芋采后呼吸和新陳代謝作用旺盛，貯藏期間極易因微生物的滋長而霉變、皺縮和發芽變質，很難實現中長期保存或周年供應。研究有效的香荷芋保鮮技術，對延長貯藏期，提高其經濟效益具有重要意義。

1-甲基環丙烯(1-Methylcyclopropene, 1-MCP)是一種有效的果蔬保鮮劑，能夠顯著降低果實乙烯釋放量，減緩果蔬衰老速度，并且維持果實質地、色澤和風味等[1-2]。孫志棟等[3]研究發現，1-MCP熏蒸處理可顯著降低芋頭腐爛率和褐變指數。納米包裝材料是一種新型包裝材料，具有抗菌殺毒、低透濕率和阻隔二氧化碳等優良特性[4]，同時納米材料可催化乙烯氧化，加速分解果蔬釋放出的乙稀，阻礙果實的后熟[5]。將納米材料用于果蔬的采后包裝，能夠有效抑制呼吸，減緩膜脂過氧化，延長果蔬貯藏期[6]。納米包裝可較好地保持生菜貯藏過程中營養成分[7]，減少甜柿失重率，抑制可滴定酸的上升[8]，減緩黃瓜色澤的下降[9]，抑制草莓的膜脂過氧化反應，保護膜結構的完整性[10]。納米包裝材料在果蔬保鮮上的應用逐漸增多并取得顯著效果，但在芋頭保鮮上的研究卻鮮見報道。本試驗將1-MCP熏蒸過的香荷芋分別采用不同包裝方式處理，研究香荷芋貯藏過程中營養成分、質地和色澤等指標的變化，以期為提高香荷芋貯藏品質提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料和試劑

供試芋頭采自泰州市，品種為香荷芋。挑選無病蟲害的香荷芋植株，芋葉變黃衰敗后割去地上部，待傷口干燥愈合后選晴天采收。芋頭采后置于田間晾曬3～4 h，翻轉2～3次，然后裝筐運至實驗室。選取無病斑、無機械損傷的子芋作為試驗材料，進行貯藏試驗。

1-MCP 粉劑，有效濃度0.014%，美國 SmartFresh (聰明鮮) 公司產品；40 μm厚納米聚乙烯(PE)保鮮袋和40 μm厚普通PE塑料袋，灌南縣金凱包裝有限公司產品。

1.2 包裝處理

設置3個處理。處理組1(1-MCP)：將香荷芋和裝有蒸餾水的小燒杯置于21 L塑料箱中，稱取1-MCP粉劑0.362 2 g置于小燒杯中，1-MCP濃度為1 μl/L，立即扣緊箱蓋，芋頭在室溫(20 ℃左右)密封熏蒸24 h，開蓋通風12 h進行氣體平衡，然后將芋頭取出置于保鮮庫中，該處理組為對照組。處理組2(1-MCP+PE包裝)：將1-MCP熏蒸后的香荷芋直接裝入40 μm厚普通PE包裝袋。處理組3(1-MCP+納米包裝)：將1-MCP熏蒸后的香荷芋裝入納米聚乙烯包裝袋。每30個芋頭作為1個包裝，5個包裝為1個處理，每處理重復3次。上述所有處理均置于溫度10～12 ℃、濕度80%～90%的保鮮庫中貯藏，每隔20 d測定1次。

1.3 指標測定

1.3.1 芋頭失重率的測定 根據貯藏前質量(m0)和貯藏后質量(m1)計算表失重率(W)：W=[(m0-m1)/m0]×100%。

1.3.2 多酚氧化酶(PPO)活性的測定 參照李利華[11]的方法。

1.3.3 多酚、丙二醛(MDA)含量的測定 多酚含量測定采用福林酚比色法。MDA含量測定采用硫代巴比妥酸比色法[12]。

1.3.4 硬度、內聚性、咀嚼性的測定 采用CT3質構儀測定，選用TA10圓柱型探頭、TA-BT-KIT夾具。目標類型TPA，目標值1.0 mm，觸發點負荷10 g,測試速度0.5 mm/s，循環次數2次。在此條件下測定香荷芋的硬度、內聚性、咀嚼性。硬度為第一次擠壓循環的最大力量峰值，表示果實越過生物屈服點后，外界繼續施加一定程度的壓力，果實所受力大小，反映了試樣對變形抵抗的性質。內聚性為第二次擠壓循環的正峰面積同第一次擠壓循環的正峰面積的比值，反映咀嚼果肉時，果實抵抗受損并緊密連接，使果實保持完整的性質。咀嚼性用于描述固態測試樣品的特性，是硬度、內聚性、彈性三者的乘積，反映果實對咀嚼的持續抵抗性。

1.3.5 色澤的測定 采用手持分光測色計，以儀器白板色澤為標準，測定芋頭橫切面的色澤。L*值(Lightness，亮度)在 0～100之間，0表示黑色，100表示白色，其值越大，表示色澤越好。

1.4 統計分析

每次試驗重復3次，取平均值，并計算標準偏差，用Origin8.5作圖。單因素試驗指標的差異采用SAS統計軟件中ANOVA方差分析，由Tukey分析均值差異的顯著性，顯著水平P<0.05。

2 結果與分析

2.1 不同包裝方式對香荷芋失重率的影響

芋頭塊莖在貯藏過程因生理呼吸作用等，使其質量減輕而失重，這種以失水為主的失重導致塊莖表面皺縮，新鮮度下降。由圖1可知，不同包裝處理的香荷芋在貯藏前期(0～40 d)失重率差異不顯著，貯藏后期(41～80 d)失重率差別較大。3個不同處理中，對照組的香荷芋失重率較高，80 d時失重率高達7.2 %。采用PE袋包裝后，香荷芋的失重率略有降低，且在貯藏后期效果極為顯著。而經納米包裝處理的香荷芋在貯藏40 d、80 d時，失重率分別為4.6 %和5.0 %，顯著低于PE包裝處理(P<0.05)。由此可以看出，相比于PE包裝和對照組，納米包裝可降低芋頭的呼吸作用，有效減緩貯藏期間香荷芋水分的損失。

圖1 不同包裝方式對香荷芋失重率的影響Fig.1 Effect of different packing methods on the weight loss rate of Xianghe taro

2.2 不同包裝方式對香荷芋多酚含量的影響

由圖2可知，新鮮香荷芋的多酚含量約為690 mg/kg，貯藏前期多酚含量快速下降，貯藏后期其含量下降較為緩慢。在貯藏第80 d時，對照組的香荷芋多酚含量最低，PE包裝的香荷芋多酚含量略高于對照，但差異不顯著，納米包裝處理的芋頭多酚保留率較高，在貯藏60 d、80 d時多酚含量分別為499 mg/kg、443 mg/kg，顯著高于其他2個處理(P<0.05)。由此可知，1-MCP結合納米包裝處理可有效減緩香荷芋中多酚的損失。

圖2 不同包裝方式對香荷芋多酚含量的影響Fig.2 Effect of different packing methods on the polyphenol content of Xianghe taro

2.3 不同包裝方式對香荷芋PPO活性的影響

芋頭組織中含有PPO，在貯藏加工過程中易發生酶促褐變，這不僅會減低多酚類物質含量，還直接影響產品的色澤。由圖3可知，在0 d時PPO活性為26.67 U/(min·g)，隨著貯藏時間的延長，不同處理的香荷芋PPO活性呈現先升高后降低的趨勢。其中對照組和PE包裝處理的芋頭在貯藏40 d時PPO活性最高，其值分別為151.3 U/(min·g)和125.3 U/(min·g),納米包裝的香荷芋PPO活性在第60 d時最高，其值為86.2 U/(min·g)，顯著低于其他2個處理(P<0.05)。說明納米包裝材料對香荷芋PPO活性有一定的抑制作用，可減緩貯藏過程中芋頭酶促褐變反應。

圖3 不同包裝方式對香荷芋PPO活性的影響Fig.3 Effect of different packing methods on the PPO activity of Xianghe taro

2.4 不同包裝方式對香荷芋MDA含量的影響

膜脂過氧化終產物MDA積累可導致膜結構及生理完整性的破壞，其含量高低可評價果實衰老的程度[13]。不同包裝方式下香荷芋MDA 含量變化見圖4，在整個貯藏過程中，納米包裝處理組的香荷芋MDA含量始終處于較低水平，其中在貯藏第40 d、60 d、80 d時MDA含量顯著低于PE包裝處理和對照組(P<0.05)。說明納米包裝材料能夠有效抑制貯藏過程中香荷芋細胞膜脂的氧化損傷，減少MDA積累，減緩芋頭的自身衰老進程。

圖4 不同包裝方式對香荷芋MDA含量的影響Fig.4 Effect of different packing methods on MDA content of Xianghe taro

2.5 不同包裝方式對香荷芋硬度的影響

對于香荷芋而言，采后MDA的積累導致細胞膜結構的破壞，細胞間聚合力逐漸下降[14],且貯藏期間芋頭自身的呼吸作用和蒸騰作用導致水分的損失，塊莖逐漸萎蔫，這些生理生化變化均導致香荷芋硬度的下降。從圖5可以看出，在整個貯藏過程中，納米包裝處理的香荷芋硬度值均高于同期PE包裝處理和對照組，在貯藏60 d、80 d時，納米包裝處理的芋頭硬度值分別為3 099 g、3 038 g，顯著高于對照(P<0.05)。說明納米包裝處理阻礙細胞聚合力的下降，減緩塊莖的水分散失，有利于香荷芋塊莖硬度的保持，這與貯藏期間MDA含量和失重率的試驗結果一致。

2.6 不同包裝方式對香荷芋內聚性、咀嚼性的影響

由圖6可知，3個不同處理的芋頭在貯藏初期內聚性迅速下降，貯藏20 d時，對照、PE包裝和納米包裝處理的芋頭內聚性分別降低了30.43%、21.73%和17.39%。在貯藏20～80 d時內聚性下降趨勢較為緩慢，且在這一時期，納米包裝處理的香荷芋內聚性顯著高于對照(P<0.05)，可見納米包裝可使香荷芋保持較高的內聚性。從圖6可以看出，與內聚性的變化趨勢基本一致，香荷芋的咀嚼性在貯藏初期下降趨勢較為明顯，貯藏中后期變化趨勢緩慢。相同貯藏時間下，納米包裝處理的香荷芋咀嚼性顯著高于對照組(P<0.05)，表明納米包裝處理對貯藏期間咀嚼性的維持具有積極作用，能較好地減緩香荷芋質地的下降。

同一貯藏時間不同小寫字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。圖5 不同包裝方式下香荷芋硬度的變化Fig.5 The change of hardness for Xianghe taro with different packing treatments

同一貯藏時間不同小寫字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。圖6 不同包裝方式下香荷芋內聚性、咀嚼性的變化Fig.6 The changes of cohesiveness and chewiness for Xianghe taro with different packing treatments

2.7 不同包裝方式對香荷芋色澤的影響

Martinez-Romero等[15]研究發現，果蔬采后應激反應、微生物侵染以及果實自身的酶促反應是造成果蔬褐變的重要原因。在香荷芋貯藏過程中，組織細胞膜脂的氧化導致膜的通透性增加，加速了PPO與酚類底物的接觸，從而導致芋頭L*值下降。由表1可知，在整個貯藏期間，各處理的芋頭L*值持續下降，納米包裝處理的芋頭L*值始終高于PE包裝處理和對照組，且在貯藏第80 d時，納米包裝處理的芋頭L*值高達85.2，顯著高于其他2個處理(P<0.05)。結合圖3和圖4結果分析可知，納米包裝可抑制香荷芋的膜脂過氧化和PPO活性，減緩芋頭貯藏過程中酶促褐變反應，從而維持香荷芋的良好色澤。

表1不同包裝方式下香荷芋L*值的變化

Table1ThechangeofL*valueforXianghetarowithdifferentpackingtreatments

貯藏時間(d)L*值1-MCP處理(對照)1-MCP+PE包裝處理1-MCP+納米包裝處理088.3±1.59a88.3±1.59a88.3±1.59a2086.1±1.02a87.5±2.03a87.6±0.81a4084.9±1.65a85.6±1.84a86.6±1.45a6083.2±1.71b84.4±1.50ab86.4±1.21a8082.3±1.16b83.0±0.91b85.2±1.18a

同一行中不同小寫字母表示差異達顯著水平(P<0.05)。

3 討 論

芋頭屬于非呼吸躍變型蔬菜。田方[16]研究發現，1-MCP對芋頭這種非呼吸躍變型蔬菜能夠起到抑制呼吸、延緩衰老的作用。這是因為1-MCP能抑制塊莖中誘導呼吸作用的相關酶類的合成，提高活性氧代謝防御酶系統活性，從而抑制芋頭塊莖在貯藏期間活性氧代謝產物和MDA生成[17-18]。孫志棟等[3]也證實1-MCP 處理能明顯抑制乙烯生理效應的發揮，推遲芋頭呼吸高峰的到來，延緩塊莖的衰老進程。

此外，納米包裝處理的芋頭PPO活性顯著低于同時期的PE包裝處理和對照，且芋頭L*值和多酚含量始終高于其他2個處理，這是由于納米包裝有效減緩了果蔬貯藏過程中的逆境脅迫，抑制了PPO的活性，減緩了自身代謝和多酚的氧化[19]，從而提高了多酚的保留率，維持了香荷芋的良好色澤。綜上所述，納米包裝處理可以減緩香荷芋的失水和衰老，抑制色澤和質地的下降，提高香荷芋的貯藏品質。

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