包裝膜特性對菠菜品質的影響

王旭 ，王丹，馬越，張敏，趙煜偉，趙曉燕*

1. 北京市農林科學院蔬菜研究中心、北京市果蔬農產品保鮮與加工重點實驗室，農業部蔬菜產后處理重點實驗室（北京 100097）；2. 河北工程大學（邯鄲 056006）；3. 龍大食品集團有限公司（萊陽 265231）

菠菜（Spinacia oleracea L.）又稱波斯菜、鸚鵡菜，屬于耐寒綠葉蔬菜[1-3]。菠菜含有大量的β胡蘿卜素，也是維生素B6、葉酸、鐵和鉀的極佳來源[4]。此外，菠菜中含有豐富的抗氧化劑如維生素E和硒元素，具有抗衰老、促進細胞增殖作用，能激活大腦功能，有助于防止大腦老化、防止老年癡呆[5-6]。

由于菠菜葉片面積較大，含有較高的水分，組織細嫩，呼吸蒸騰作用旺盛[7]，極易發生失水萎蔫，黃化腐爛等現象，不利于采后的貯運保鮮，降低了商品價值。目前，國內外菠菜的貯藏保鮮技術主要有低溫冷藏、氣調貯藏[8]、靜電場貯藏[9]以及輻照貯藏[10]等方法。但由于氣調等貯藏方法的前期基礎投資較大，運行成本較高等因素均不同程度地限制了菠菜貯藏業的發展。

包裝可以減少果蔬的損失，延長貯藏時間，增加銷售貨架期。不同蔬菜由于自身生理特性以及貯、運、銷環節要求的條件不同對包裝要求也不同[10]。菠菜極易受損腐爛，因此對包裝要求特別嚴格，以保證菠菜在貯運過程中完整無損[11]。薄膜包裝是果蔬常見包裝形式，保鮮袋包裝是通過薄膜滲透性及果蔬呼吸速率之間的相互作用來改變周圍的氣體成分，最終達到一個理想的氣體環境，從而減緩果蔬的腐爛變質，延長其貯藏期[12]。因此，具有保濕作用和一定透氣性能的聚乙烯（PE）保鮮袋[11]在采后流通中被廣泛應用。試驗通過研究不同特性PE袋包裝對菠菜采后貯藏品質及生理變化的影響，探究其貯藏保鮮效果。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

菠菜，市售，成熟度為商業成熟度，購買當天立即運回實驗室，選擇無機械損傷，無生物病害的完整菠菜作為試驗原料。

PE1、PE4購買于北京華盾雪花塑料有限公司，PE2、PE3購買于北京鑫雄紙塑包裝材料有限公司。

丙酮，草酸-EDTA溶液，抗壞血酸，偏磷酸-乙酸溶液，體積分數5%的硫酸，鉬酸銨溶液：所用試劑均為分析純，購于北京化工廠。

1.2 儀器與設備

便攜式CO2紅外線分析器 GXH-3051型號；UV-1800紫外分光光度儀，日本島津；CM-3700臺式分光測色儀，KONICAMINOLTA公司；氣體分析儀，OXYBABYM+，上海眾林機電設備有限公司；CM-3700臺式分光測色儀；折射儀，PAL-1；恒溫磁力攪拌器，Titroline esay；分析天平，梅特勒-托利多儀器有限公司；飛利浦手持式攪拌機，飛利浦香港電子有限公司；CHY-C2厚度儀，濟南蘭光機電技術有限公司；水蒸氣透過率測試儀，壓差法氣體滲透儀，濟南蘭光機電技術有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 原材料處理

采用不同膜特性的PE包裝膜對菠菜進行包裝，每袋200.00 g，置于4 ℃冰箱中貯存，每隔3 d取樣測定指標。以第0天樣品為對照組。

1.3.2 膜特性試驗

透水率采用MOCON PERMATRAN-W 1/50G進行測試，測試面積50 cm2，相對濕度差為75%，溫度為25 ℃。O2和CO2透過率采用蘭光VAC-V1氣體滲透儀進行測試，測試面積為38.48 cm2，溫度為室溫，氣源壓力0.5 MPa。每個樣品平行3次取品均值。

1.3.3 包裝袋內頂空組分

利用便攜式CO2紅外線分析器，對包裝袋內O2和CO2組分進行測試，每隔3 d測試1次，每組樣品測定3次取平均值。

1.3.4 呼吸速率

采用氣體分析儀測定呼吸速率。

預熱15 min，預熱過程中氣泵開關應處在關的位置上。進行零點校準、跨度標準待顯示值穩定以后，調節跨度電位器使顯示值與標準氣濃度一致。用橡膠軟管將取樣手柄與儀器進口連接上，打開氣泵，氣體分析儀即可對樣品中的氣體進行測量。

測量完畢以后，關上電源開關及泵開關，拔下電，將儀器前面板的樣品入口和出口短接，并且把切換閥旋到左側調零狀態，可防止灰塵進入氣路系統。此儀器量程為0.001%～1%。

式中：Q為呼吸強度，mg·CO2·kg-1·h-1；F為500氣體流速，mL/min；C為CO2的濃度，μL/L；W為試樣質量，kg；T為測試溫度，℃。

1.3.5 失重率

失重率采用差量法[13]進行測定：

1.3.6 腐爛率

腐爛率采用稱重法測量：設保鮮袋加貯藏0 d菠菜質量為M1，貯藏n d以后的質量（保鮮袋加貯藏n d的腐爛菠菜）為M2，失重率為貯藏前和貯藏后的質量差占貯藏前袋裝的質量比（%）。

式中：X為腐爛率，%；M1為保鮮袋加貯藏0 d菠菜質量，g；M2為保鮮袋加貯藏n d的腐爛菠菜，g。

1.3.7 顏色測定

取適量菠菜打漿，打漿后取漿液置于比色皿中，用CM-3700分光測色儀（SCE反射模式）測定樣品L*、a*、b*值。重復取樣3次測量取平均值。

1.3.8 葉綠素含量的測定

取菠菜樣品適量，用手持打漿機勻漿，準確稱取0.5 g勻漿的樣品，于25 mL具塞比色管中，加入25 mL丙酮溶液，將提取液倒入漏斗中過濾到50 mL棕色容量瓶中，取濾液用分光光度計分別于645 nm（葉綠素a）、663 nm（葉綠素b）、652 nm（總葉綠素）波長下，測定其吸光度。丙酮作空白對照試驗。

1.3.9 VC含量的測定

標準曲線：準確稱60 ℃真空干燥2 h的抗壞血酸0.050 0 g，用草酸-EDTA溶液定容50 mL配成1 mg/mL標準溶液，分別吸取0.2，0.3，0.4，0.5，0.6和0.7 mL的標準溶液于25 mL比色管。然后加入草酸-EDTA，使總體積為5 mL，再加入偏磷酸-乙酸溶液0.5 mL，硫酸1 mL，搖勻后加入2 mL鉬酸銨溶液，之后蒸餾水定容25 mL。15 min后在705 nm處測吸光度，以mg為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制曲線。

樣品測定：稱取10 g樣品，用草酸-EDTA溶液定容至25 mL，過濾后。吸取1 mL于25 mL比色管中，再加入0.5 mL的偏磷酸-乙酸溶液，體積分數5%的硫酸1 mL，搖勻后加入2 mL鉬酸銨溶液，蒸餾水定容至25 mL。15 min后測定吸光度，根據標準曲線公式及式（6）計算樣品中VC含量。

式中：M為抗壞血酸含量，mg/100 g；C為所測樣品濃度，mg；V1為所測樣品體積，mL。

1.4 統計分析

每次試驗重復3次，結果表示為（平均值±SD）。圖像繪制采用Origin 8.0軟件，采用SPSS 17.0對所測試的指標（除膜特性）進行主成分分析。

2 結果與分析

2.1 膜特性

膜特性測試結果列于表1。膜厚度比較結果為：PE1＜PE2＜PE3＜PE4。PE1、PE2、PE3及PE4的透氣性存在顯著差異。膜的O2，CO2和水分的滲透能力比較結果為：PE3＜PE2＜PE4＜PE1。

表1 膜特性

2.2 不同特性PE膜包裝對菠菜包裝袋內頂空組分的影響

圖1反映了菠菜包裝袋內頂空組分隨貯藏時間的變化情況。隨著貯藏時間的延長，O2濃度先降低后升高（圖1a），CO2濃度逐漸上升再降低（圖1b）。貯藏0～6 d，O2消耗較快，容易誘發菠菜的無氧呼吸，在貯藏6 d后，PE3袋中的CO2積累量達到8.7%。高濃度的CO2會抑制菠菜的呼吸作用，促進菠菜進行光合作用，在貯藏9 d后，光合作用產生的氧氣多于呼吸作用消耗的氧氣，導致不同膜特性PE包裝袋內O2濃度逐漸升高，CO2濃度逐漸降低。在貯藏12 d后，PE2包裝袋內CO2濃度高于其余3種包裝，PE1、PE3、PE4包裝袋內CO2濃度無明顯區別，這可能由于菠菜自身的呼吸特性所致。

圖1 不同膜特性PE包裝對菠菜包裝袋內頂空組分的影響

2.3 不同特性PE膜包裝對菠菜呼吸速率的影響

圖2 反映了貯存期呼吸速率的變化。從圖中看出，隨著貯藏期延長，呼吸速率逐漸降低。貯藏0～3 d時，菠菜呼吸速率下降速度較快，由于菠菜的呼吸作用產生大量CO2，導致袋內二氧化碳濃度變大，CO2濃度過高進一步抑制了菠菜呼吸作用（與圖1b結果一致）。隨著貯藏期延長，菠菜新陳代謝緩慢，導致貯藏3～12 d時呼吸速率趨于平緩，貯藏12 d后所有處理的呼吸速率并沒有顯著差異。

圖2 貯存期呼吸速率的變化

2.4 不同特性PE膜包裝對菠菜貯藏期內失重率的影響

圖3 反映了貯藏期內失重率的變化，0～12 d時由于菠菜葉片面積較大，蒸騰作用和呼吸作用旺盛，發生失水萎蔫，失重率明顯；貯藏12 d后PE4、PE2的失重率無明顯差異，高于PE1，PE3失重率最低。PE3包裝可以以延緩菠菜貯藏期間水分的流失，維持較好的品質。

圖3 貯存期失重率的變化

2.5 不同特性PE膜包裝對菠菜貯藏期內腐爛率的影響

由圖4可知，貯藏0～12 d腐爛率呈上升趨勢，在貯藏0～6 d由于菠菜呼吸作用旺盛產生大量水蒸氣，引發菠菜較快腐爛（同圖1b結果一致），在貯藏6～12 d由于菠菜呼吸作用降低（同圖2結果一致），PE2，PE3，PE4在腐爛速度趨于平緩。貯藏12 d后PE1的腐爛率最高，PE2、PE3、PE4沒有明顯差異。

圖4 貯存期腐爛率的變化

2.6 不同特性PE膜包裝對菠菜貯藏期內顏色變化的影響

菠菜在貯藏過程中除出現萎蔫、腐爛等現象外，色澤變化也是其感官品質變化的直接指標之一。表2中L*值反映了菠菜亮度變化，a*值反應了菠菜紅綠變化情況（綠（-）紅（+）），b*值反應了黃藍變化（黃（-）藍（+）），由圖5可知，四種不同特性膜包裝的菠菜在貯藏期內亮度沒有明顯差異。由于隨著貯藏期延長菠菜中葉綠素降解，b*值（即黃綠變化）與空白對照差異顯著，菠菜在貯藏期內顏色慢慢變黃。

表2 菠菜在不同包裝中貯藏過程中的顏色變化

2.7 不同特性PE膜包裝對菠菜貯藏期內葉綠素含量的影響

綠葉蔬菜的黃化及衰老與葉綠素的降解有密切的關系，葉綠素降解，會出現變黃的現象，因此葉綠素含量是保持蔬菜采后商品性的重要因素[14]。由圖5可知，在貯藏12 d后由于PE1貯藏的菠菜腐爛引發葉綠素降解（同圖4結果一致），導致PE1葉綠素含量降低，而PE2、PE3、PE4的葉綠素含量無明顯差異，這3種包裝能減緩葉綠素的降解速度，提高菠菜的商品價值。

圖5 貯存期葉綠素的變化

2.8 不同特性PE膜包裝對菠菜貯藏期內VC含量的影響

維生素C（VC）是菠菜中所富含的一種重要營養物質，可作為評判菠菜品質及耐貯性的重要指標[15]。圖6反映了貯存期VC含量的變化。在貯藏0～3 d由于呼吸作用釋放熱量促進了氧化酶的催化反應導致不同特性膜處理的VC含量迅速下降（同圖1a結果一致）。PE4在貯藏0～9 d VC含量呈現下降趨勢，在貯藏9～12 d呈上升趨勢。除PE2，其余3種不同特性膜包裝處理的VC含量均呈現先降低再升高，PE1、PE2的VC含量最低點出現在第6天，PE3、PE4的VC含量最低點出現在第9天。貯藏12 d后PE3的VC含量最高，PE2的VC含量最低，說明PE3包裝可以延緩VC含量降低，抑制菠菜中營養物質的降解，維持較好的營養價值。

圖6 貯存期VC含量的變化

2.9 主成分分析

由于測試指標較多，結果差異不顯著，無法直觀的得到哪一種膜是菠菜貯藏的最佳選擇，因此，對試驗末期測定的指標進行主成分分析[14]，用SPSS 17.0軟件處理得出的得分矩陣見表3。

表3 成分矩陣

由公式系數可知，根據特征值計算由第一、第二及第三主成分構造的綜合主成分F值，并對F值進行排序，進而對不同特性PE膜包裝的菠菜進行綜合評價，結果如表4所示，由PE3材料包裝的菠菜綜合質量最好。

表4 膜綜合得分

3 結論

合適的包裝是延長果蔬貨架期的重要手段，4種不同特性的PE膜對菠菜的保鮮效果有較大的影響。其中頂空氣體組分、呼吸速率、以及葉綠素含量方面四種膜無顯著差異，失重率和VC含量變化上PE3明顯優于其余3種膜，結合主成分分析得出的綜合主成分值可以得出不同特性PE3膜對菠菜貯藏中維持品質的效果最好，即透水率、氧氣透過率和二氧化碳透過率分別為1.7 g/（m2·24 h），1 076.8 cm3/（m2·24 h·0.1 MPa），4 796.5 cm3/（m2·24 h·0.1 MPa），貯藏效果最佳。