基于主成分分析法評價薄膜結合ε-聚賴氨酸對采后上海青保鮮效果的影響

安容慧，王馨渝,2，韓 穎,2，趙安琪,2，胡花麗,2*，李鵬霞,2*

（ 1.江蘇省農業科學院 農業設施與裝備研究所，江蘇 南京 210014；2.沈陽農業大學 食品學院，遼寧 沈陽 110866）

上海青（Brassica rapa L subsp. chinensis），屬十字花科蕓薹屬，富含多種營養成分。采后易黃化萎蔫，導致其貯藏期極短，在20～25 ℃的常溫貯藏條件下，貨架期僅1～2 d［1］。適宜的保鮮方式如低溫［1］、氣調［2］、保鮮劑［3］等對有效延緩其品質劣變過程、延長市場供應時間，具有十分重要的意義。

薄膜氣調包裝屬于自發氣調包裝（modified atmosphere packaging，MAP），其依靠果蔬的自身呼吸與薄膜材料的透氣性建立動態平衡，維持袋內低氧和高二氧化碳的微環境，進而抑制果蔬的呼吸作用，減緩組織營養物質的消耗，從而延長貯藏期，有較好的保鮮效果［4］。薄膜包裝因具有經濟、便捷和安全等特點，被廣泛應用于菜心［5］、娃娃菜［6］和西蘭花［7］等蔬菜的保鮮。有研究指出薄膜包裝結合保鮮劑處理可以進一步提升果蔬的品質，如1-MCP［8］、臭氧［9］和ClO2［10］等保鮮劑與薄膜包裝的聯合處理，顯著提高了產品的保鮮效果。ε-聚賴氨酸（ε-Polylysine）是白色鏈霉菌以葡萄糖作為碳源發酵得到的新型天然保鮮劑［11］，具有安全、無毒、抑菌性強等優勢，被廣泛應用于果蔬保鮮［12］。劉璐等［13］研究表明，500 mg/L ε-聚賴氨酸可以延緩櫻桃的衰敗進程。同樣，ε-聚賴氨酸處理可以延長鮮切杭白菜的貨架期［14］；郁杰等［15］研究指出，ε-聚賴氨酸和L-抗壞血酸溶液聯合處理可以改善鮮切菠菜活性氧代謝從而延長鮮切菠菜的貨架期，具有協同增效的作用。上海青的生長過程易發生病害，尤其是在夏季栽培的上海青，采后攜菌量非常大，導致上海青容易發生黃化腐爛，進而影響其品質。然而ε-聚賴氨酸結合薄膜對上海青采后的衰敗是否有影響仍不清楚。

因此，本試驗研究了食品袋、P0薄膜及薄膜包裝結合ε-聚賴氨酸對采后上海青品質的影響，并利用主成分分析法評價了不同處理對上海青的保鮮效果，以期為上海青采后品質的控制提供理論與技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

上海青購買于江蘇省溧水蔬菜基地，采購后1 h內運送至江蘇省農業科學院農產品保鮮研究室。挑選大小一致、色澤鮮艷、無病蟲害及黃葉的上海青作為試驗材料。

試驗分為4組處理，CK0：帶孔的超市普通食品袋[厚 度 為10 μm，O2滲 透 系 數 為2785 mL/（m2·d），CO2滲透系數為20327 mL/（m2·d）]；CK1：無孔的超市普通食品袋；P0薄膜[厚度為40 μm，O2滲透系數為3252 mL/（m2·d），CO2滲透系數為59681 mL/（m2·d），實驗室前期研發的上海青專性保鮮膜]；P1：上海青經0.6 g/L的ε-聚賴氨酸噴淋瀝干后用P0薄膜包裝。薄膜的滲透系數由國家農產品保鮮中心測定。薄膜規格為36 cm×23 cm，每袋裝4顆上海青，每個處理設置3次重復，置于20±1 ℃條件下貯藏。每1 d取樣一次，先測定袋內氣體成分，隨后取上海青外部葉片4片，避開主葉脈，即用液氮速凍，置于-80 ℃冰箱中冷藏，用于相關指標的測定。

1.2 試驗方法

1.2.1 氣體含量的測定 采用Danbell氣體分析儀測定包裝袋內O2和CO2的體積分數。

1.2.2 葉綠素、類胡蘿卜素和葉黃素含量的測定參照李合生［16］的方法，略有改動。稱取0.2 g樣品，加入10 mL 95%的乙醇，避光常溫浸提8 h，過濾后取上清液，分別測定上清液在470、474、485、642和665 nm處的吸光度，重復3次測定，按下式計算結果：

葉綠素a（mg/L）=9.99 A665-0.087 A642

葉綠素b（mg/L）=17.7 A642-3.04 A665

類胡蘿卜素（mg/L）=4.92 A474-0.0255 ［a］-0.225 ［b］

葉黃素（mg/L）=10.2 A470-11.5 A485-0.0036 ［a］-0.652 ［b］

式中，［a］、［b］分別表示葉綠素a和葉綠素b的濃度。

1.2.3 維生素C（VC）含量的測定 VC含量參考國標（GB 5009.86—2016），2，6-二氯靛酚滴定法［17］測定。

1.2.4 可滴定酸含量的測定 可滴定酸含量采用氫氧化鈉滴定法［18］測定。稱取0.5 g樣品，加8 mL水，75～80 ℃水浴加熱30 min并不斷搖晃，之后取出冷卻，吸取濾液至錐形瓶，加入酚酞指示劑，用0.001 mol/L NaOH滴定，直至溶液成淡紅色，以30 s內不褪色為終點。記錄NaOH用量，重復滴定3次，取平均值。空白試驗：用蒸餾水代替上清液。

1.2.5 可溶性蛋白含量的測定 可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍法［19］測定。稱取0.5 g樣品，加入5 mL 0.1 mol/L磷酸緩沖液（pH值為7.2）勻漿，離心（10000×g，15 min，4 ℃），取上清液0.1 mL，加入0.9 mL蒸餾水和5 mL考馬斯亮藍G-250，混勻用于測定。標準曲線：0.5 mg/mL牛血清蛋白，分別取0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0 mL于595 nm處比色，計算可溶性蛋白含量并用g/kg表示。

1.2.6 可溶性糖含量的測定 可溶性糖含量采用蒽酮法［20］測定。稱取0.5 g樣品，加5 mL 80%乙醇勻漿，80 ℃水浴中浸提20 min并不斷攪拌，冷卻，離心（10000×g，20 min，4 ℃），重復浸提一次，離心20 min合并以上離心后的上清液。取0.1 mL上清液，沿管壁緩緩加入5 mL蒽酮，待全部加完后，再混勻。將以上標準管和樣品管同時在100 ℃水浴中加熱10 min。標準曲線：0.05%葡萄糖，分別取0、0.1、0.2、0.3、0.4和0.5 mL于620 nm處測定，結果以g/kg表示。

1.2.7 亞硝酸鹽含量的測定 亞硝酸鹽含量參照國標（GB 5009.33—2016）,鹽酸萘乙二胺法［21］測定。

1.3 數據處理

所有數據均平行測定3次，數據采用平均值±標準誤差，采用SPSS 24軟件進行顯著性分析（P ＜0.05）和主成分分析，采用Origin 2021軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 外觀品質

圖1顯示了隨著貯藏時間的延長，各處理組上海青的黃化進程。CK0和CK1在貯藏的第3天出現輕微的黃化現象，在第4天葉片出現大面積黃化，失去商品價值；而P0和P1處理組的上海青在第4天才出現輕微黃化現象，與P0相比，P1處理組維持了更好的色澤。可見，與CK1薄膜相比，P0薄膜對上海青的保鮮效果更好，相比而言，P0薄膜結合ε-聚賴氨酸處理可以更好地延緩上海青的黃化衰敗進程。

圖1 不同處理對上海青外觀品質的影響

2.2 氣體成分

由圖2A和2B可以看出，采后上海青經薄膜包裝后，袋內氧氣含量呈逐漸下降的趨勢，二氧化碳含量呈逐漸升高的趨勢。在貯藏期間，氧氣含量：CK0＞CK1＞P0＞P1，二氧化碳含量：P1＞P0＞CK1＞CK0。在貯藏的第4天，P1、P0和CK1處理組氧氣含量分別比CK0低14.19%、12.28%和5.40%，二氧化碳含量分別比對照組高4.17%、3.84%和1.47%。綜上，P0薄膜結合ε-聚賴氨酸維持了袋內低氧（6.82%～10.63%）和高二氧化碳（4.40%～4.50%）的微環境，進而延緩了上海青的衰敗進程。

圖2 不同處理對袋內氧氣（A）和二氧化碳（B）含量的影響

2.3 主成分分析結果

主成分分析是通過降維的方式將原始的多個變量簡化為幾個主要的彼此獨立的新變量，代替原來所有變量的一種多元統計方法。利用SPSS統計軟件對在不同處理下上海青葉綠素a（X1）、葉綠素b（X2）、總葉綠素（X3）、類胡蘿卜素（X4）、葉黃素（X5）、VC（X6）、可滴定酸（X7）、可溶性蛋白（X8）、可溶性糖（X9）和亞硝酸鹽（X10）的含量進行主成分分析。

2.3.1 各指標的標準化處理 由于各指標的數量級和量綱不同會對結果產生影響，因而利用SPSS將原始數據（表1）進行標準化處理（表2），使數據具有可比性。

表1 各指標的原始數據

表2 標準化處理結果

2.3.2 KMO和Bartlett球形度檢驗 由表3 KMO和Bartlett球形度檢驗的結果可知，KMO取樣適切性量數為0.776，在0.7～0.8之間，說明這10個品質指標相關性較強，適合采用主成分分析法；Bartlett球形檢驗顯著性小于0.05，亦說明數據適合采用主成分分析法。

表3 KMO和Bartlett球形度檢驗

2.3.3 確定主成分個數 主成分分析得到的特征值和貢獻率如表4所示。第1和第2成分的特征值λ1=7.726，λ2=1.275均大于1，貢獻率分別為77.56%和12.745%，累積貢獻率達90.001%，即涵蓋了大部分數據，滿足主成分分析的要求。故取前2個成分來分析不同處理對采后上海青保鮮效果的影響。

表4 主成分的特征值和貢獻率

2.3.4 構建綜合評價函數 利用SPSS軟件的Analyze菜單中Dimensionality reduction里的Factor過程進行主成分分析得到載荷矩陣A（表5）。載荷量A表示主成分與對應變量的相關系數，載荷量大于0.5可以認為相關性較強，系數符號表示正負相關性。第1主成分與X1（葉綠素a）、X2（葉綠素b）、X3（總葉綠素）、X4（類胡蘿卜素）、X5（葉黃素）、X6（VC）、X7（可滴定酸）和X8（可溶性蛋白）呈較強的正相關性，與X10（亞硝酸鹽）呈較強的負相關性。第2主成分只與X9（可溶性糖）呈較強的正相關性。可見，較優的處理方式可以維持采后上海青較高的葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素、類胡蘿卜素、葉黃素、抗壞血酸、可滴定酸、可溶性蛋白和可溶性糖等含量，并可以抑制亞硝酸鹽含量的升高。

表5 主成分載荷矩陣

特征向量Ui是通過將載荷矩陣Ai除以對應的主成分特征值λi的平方根求得（表6）。通過特征向量進一步求得2個主成分F1和F2的表達式，計算結果見表7。

表6 主成分的特征向量

選取第1和第2主成分的方差貢獻率0.77256和0.12745作為權數，構建綜合評價函數：F=0.77256 F1+0.12745 F2。

2.3.5 綜合評價得分 圖3顯示了不同處理對采后上海青綜合評價得分F值的影響。隨著貯藏時間的延長，F值逐漸減小，說明各處理對上海青的保鮮效果逐漸減弱。CK0和CK1處理組貯藏約2 d時，F值就達到負值，此時上海青衰敗嚴重，綜合品質較差。而P0處理組F值在貯藏的第3天達到負值，P1處理組在貯藏的最后一天才達到負值。在整個貯藏階段的F值比較：P1＞P0＞CK1＞CK0。可見，與CK1薄膜相比，P0薄膜的保鮮效果更好，而與P0薄膜單獨處理，ε-聚賴氨酸結合薄膜包裝的上海青綜合品質最佳，保鮮效果提高了50%。

圖3 不同處理對采后上海青綜合評價F值的影響

3 討論

由于上海青葉面積大，呼吸旺盛，導致其葉片采后極易黃化，這直接影響了消費者的購買意愿。薄膜包裝可以通過改變貯藏空間的微環境，調控果蔬采后的新陳代謝，減緩組織營養品質的下降，延緩其衰老進程［22］。本研究結果發現，在20±1 ℃貯藏條件下，相比于帶孔食品袋CK0和無孔食品袋CK1，P0薄膜可以維持袋內相對較低的氧氣和較高的二氧化碳濃度，并能減緩葉片的退綠程度；與P0薄膜相比，P0結合ε-聚賴氨酸處理可以更有效地維持低氧（6.82%～10.63%）和高二氧化碳（4.40%～4.50%）的環境，且上海青在貯藏的第4天還能維持較好的色澤，這與P0薄膜具有較高的滲透系數有關。合適的氧氣與二氧化碳比例會降低蔬菜的呼吸速率，減緩衰老進程［7］。類似的研究也證實，薄膜包裝通過在袋內形成穩定的低氧（8.31%～12.57%）、高二氧化碳（3.17%～5.70%）的氣體微環境，有效延緩了娃娃菜采后的衰敗進程［6］。

通過對不同處理條件下上海青的葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素、類胡蘿卜素、葉黃素、VC、可滴定酸、可溶性蛋白、可溶性糖和亞硝酸鹽等品質指標進行主成分分析，提取出2個主成分。綜合評價得分顯示，在貯藏期間，P0薄膜在綜合評價得分高于食品袋和帶孔食品袋，維持組織較高的綜合品質；而與P0薄膜相比，P0結合ε-聚賴氨酸的綜合得分始終處于較高水平，保鮮效果最佳。陳學玲等［5］研究發現，薄膜包裝可以減緩菜心的葉綠素降解，提升其品質；Uadal等［23］研究指出，薄膜包裝對葉菜有很好的保鮮效果；Ozkaya等［24］研究認為薄膜結合保鮮劑處理可以更好地提升果蔬的品質。

4 結論

綜上，與帶孔食品袋CK0和食品袋CK1相比，P0薄膜可以減緩上海青的黃化進程，并維持包裝袋內較低的氧氣和較高的二氧化碳含量；與P0薄膜相比，P0結合ε-聚賴氨酸處理可以顯著減緩上海青外觀品質的劣變進程，并維持袋內低氧和高二氧化碳的微環境。根據貯藏期間的各類品質指標對不同處理的上海青保鮮效果進行主成分分析，結果表明，P0薄膜結合ε-聚賴氨酸的保鮮方式綜合得分最高，保鮮效果最佳，其次為P0薄膜。