1-MCP 結合PE 包裝處理對帶殼茭白貯藏品質的影響

楊松，朱倩，王灼琛，杜京京，郭家剛，伍玉菡，俞飛飛，江艦*

（1.安徽省農業科學院 農產品加工研究所，安徽 合肥 230031；2.安徽省食品微生物與功能應用工程實驗室，安徽 合肥 230031；3.安徽省農業科學院 園藝研究所，安徽 合肥 230031；4.岳西縣生態型蔬菜產業研究院，安徽 安慶 246000）

茭白（Zizania latifolia Griseb.）又名菰、茭筍、茭瓜，為禾本科菰屬多年生淺水草本植物。茭白是我國特有的水生蔬菜，栽培面積較為廣泛，已成為僅次于蓮藕的第二大水生蔬菜[1]，其中以浙江省種植面積最大，種植面積已經達到2 萬hm2以上[2]。茭白質地脆嫩、營養豐富，富含膳食纖維、蛋白質、多糖等多種營養物質，能較好地促進人體腸道健康[3]。由于茭白含水量較高，采后呼吸作用旺盛，在貯藏期極易發生變黃、腐爛、纖維化等現象，導致茭白銷售周期短、銷售半徑小，嚴重制約了茭白產業發展，影響茭農的經濟收入[4]。因此，研究采后保鮮方法以延長茭白貯藏期、改善貯藏品質對我國各地的茭白產業發展具有重要的意義。

目前，低溫冷藏是果蔬類原料貯藏普遍采用的方法。隨著冷藏基礎設施和冷鏈物流平臺的不斷完善，我國果蔬采后損失率大幅度下降，貯藏時間也得到延長[5]。但是，僅僅依靠低溫冷藏手段，無法使果蔬在長期貯藏中保持較好的口感和風味。因此，多種保鮮手段協同延長果蔬保鮮期，以改善其貯藏期品質，逐漸成為研究學者關注的熱點。自發氣調包裝（modified atmosphere package，MAP）能通過果蔬自身呼吸作用來調節微環境氣體，從而保持果蔬品質和延長貯藏期[6]。包裝袋的材質、厚度等因素會影響MAP 形成的氣體滲透平衡環境[7]。因此不同的果蔬需要選擇適合的包裝袋貯藏才能達到理想的保鮮效果。其中，聚乙烯（polyethylene，PE） 袋是目前使用最多的一種自發氣調袋，在多種果蔬貯藏保鮮中得到了廣泛的應用[8]。1-甲基環丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）作為乙烯抑制劑，能夠明顯減弱果實的乙烯釋放量、降低其呼吸強度、延緩果蔬衰老[9]。1-MCP 結合保鮮包裝能夠有效抑制1-MCP 氣體的流失，對水蜜桃[10]、油杏[11]、紅苕尖[12]等果蔬的保鮮效果已經得到了證實。目前將保鮮劑與包裝材料結合處理新鮮帶殼茭白的對比研究鮮見報道。本研究以新鮮帶殼茭白為原料，研究低溫貯藏條件下1-MCP 保鮮劑與PE 包裝袋結合處理對帶殼茭白采后貯藏品質和木質化進程的影響，以期為延長帶殼茭白的貯藏保鮮期、改善其貯藏品質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮帶殼茭白：岳西縣民意茭白專業合作社。0.07 mm PE 保鮮袋、0.14 mm PE 保鮮袋、0.07 mm 納米復合PE 保鮮袋：濰坊錦瑞保鮮包裝有限公司。

1-MCP：美國AgroFresh 公司；丙二醛試劑盒、過氧化物酶試劑盒：南京建成生物工程研究所；葡萄糖、3，5-二硝基水楊酸（dinitrosalicylic acid，DNS）、酒石酸鉀鈉（均為分析純）：上海源葉生物科技有限公司；濃硫酸、濃鹽酸、苯酚、冰乙酸、重鉻酸鉀、氯化鋇、十六烷基三甲基溴化銨（cetyltrimethylammonium bromide，CTAB）、石油醚（均為分析純）：上海麥克林生化科技有限公司。

1.2 儀器與設備

紫外可見分光光度計（UV-5200）：上海元析儀器有限公司；低速離心機（SC-3610）：安徽中科中佳科學儀器有限公司；電子天平（JA5003B）：上海越平科學儀器有限公司；色差分析儀（CR-400）：柯尼卡美能達控股公司；質構儀（TA.XT Plus）：英國Stable Micro System 公司。

1.3 方法

1.3.1 貯藏方法

挑選成熟度適宜、大小均勻、無損傷的新鮮帶殼茭白，分別用0.07 mm PE 袋（PE7）、0.14 mm PE 袋（PE14）、0.07 mm 納米復合PE 袋（NCPE7）、1-MCP 結合0.07 mm PE 袋（PE7+1-MCP）、1-MCP 結合0.14 mm PE 袋（PE14+1-MCP）進行包裝處理，其中包裝袋大小均為100 cm×60 cm，每袋包裝中帶殼茭白約2.5 kg，1-MCP 保鮮劑為0.625 g（有效含量為0.014%）。樣品包裝后扎緊封口，于（1±1）℃冷庫內貯藏60 d，每隔10 d取樣進行指標測定。

1.3.2 色澤測定

色澤采用手持色差儀測定。茭白去殼后，取茭白肉從中間縱向剖開，測定切面的L* 值，每組各取4 根茭白重復測定，取平均值。

1.3.3 硬度測定

硬度采用質構儀（探頭直徑6 mm）測定，測定深度為10 mm。取縱向剖開的茭白肉測其切面中部硬度，每組各取4 根茭白重復測定，取平均值。

1.3.4 總糖含量測定

參照GB/T 15672—2009《食用菌中總糖含量的測定》中酸水解苯酚-硫酸比色法測定茭白中總糖含量[13]。準確稱取干燥粉碎后的茭白樣品0.1 g，加入10 mL 蒸餾水和3 mL 濃鹽酸，100 ℃水浴中水解3 h，冷卻后過濾，用蒸餾水洗滌濾渣，合并濾液及洗液并定容至50 mL，得到提取液。吸取1 mL 提取液于10 mL 具塞試管中，加入1 mL 苯酚溶液，然后迅速加入5 mL 濃硫酸，反應液靜置10 min，振蕩混合，然后將試管置于30 ℃水浴反應20 min，測定反應液在490 nm 處吸光度。以葡萄糖為標準品繪制標準曲線，并計算總糖含量，結果表示為mg/g DW（以干重計）。

1.3.5 還原糖含量測定

采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定茭白中還原糖含量[14]。準確稱取干燥粉碎后的茭白樣品0.2 g 于試管中，加入10 mL 蒸餾水，50 ℃水浴提取20 min 后過濾，合并濾液及洗液，用蒸餾水定容至25 mL，得到還原糖待測液。吸取0.2 mL 待測液于試管中，用蒸餾水補至2 mL，加入DNS 試劑1.5 mL，沸水浴中保溫5 min，取出后立即冷卻至室溫，用蒸餾水定容至25 mL，在540 nm 波長下測其吸光度。以葡萄糖為標準品繪制標準曲線，并計算還原糖含量，結果表示為mg/g DW。

1.3.6 纖維素含量測定

參考張翰卿等[7]的方法，采用酸性洗滌法測定茭白中纖維素的含量，結果以% DW 表示。

1.3.7 木質素含量測定

參考熊素敏等[15]的方法，準確稱取0.1 g 干燥粉碎后的茭白試樣于離心管中，加入10 mL 質量分數1%的醋酸溶液搖勻后離心、洗滌沉淀，然后加入4 mL 乙醇和乙醚混合液（體積比1∶1）浸泡3 min，棄去上清液，洗滌沉淀，并在沸水浴中蒸干。向沉淀中加入3 mL 質量分數72%的硫酸，搖勻后靜置16 h，加入10 mL 蒸餾水，搖勻后置沸水浴5 min，冷卻后加入5 mL 蒸餾水和0.5 mL 10%的氯化鋇溶液，搖勻，離心。沉淀用蒸餾水洗滌2 次，向沉淀中加入10 mL 質量分數10%的硫酸和10 mL 0.1 mol/L 的重鉻酸鉀溶液，沸水浴中放置15 min，冷卻至室溫后進行滴定。加入5 mL 質量分數20%的KI 溶液和1 mL 質量分數0.5%的淀粉溶液，用0.2 mol/L 硫代硫酸鈉滴定。木質素含量的計算公式如下。

X=K（a-b）/（n×48）

式中：X 為木質素含量，% DW；48 為1 mol C11H12O4相當于硫代硫酸鈉的當量數；K 為硫代硫酸鈉濃度，mol/L；a 為空白滴定所耗硫代硫酸鈉體積，mL；b 為滴定溶液所耗硫代硫酸鈉體積，mL；n 為樣品質量，g。

1.3.8 丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量測定

MDA 含量采用丙二醛測定試劑盒進行測定，結果以nmol/mg 表示。

1.3.9 過氧化物酶（peroxidase，POD）活性測定

POD 活性采用過氧化物酶試劑盒進行測定，以每毫克組織每分鐘催化1 μg 底物所需的酶量為一個POD 活力單位，結果以U/mg 表示。

1.4 數據處理

每個指標均重復測定3 次，試驗數據以平均值±標準差形式表示。采用Excel 2016 軟件進行數據處理和圖表繪制，采用SPSS 25 軟件進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同包裝處理對茭白色澤和硬度的影響

茭白采后顏色和硬度的變化會影響其感官質量和消費者接受度。茭白在貯藏期間顏色極易變黃，色澤變暗。L* 值表示果肉的明亮度，L* 值越小說明其亮度越低。不同包裝處理對帶殼茭白色澤和硬度的影響如圖1 所示。

圖1 不同包裝處理對帶殼茭白色澤和硬度的影響Fig.1 Effect of different packaging treatments on color and hardness of shelled Zizania latifolia

由圖1A 可知，貯藏期間茭肉的L* 值整體上呈現下降的趨勢。貯藏10 d 內，不同包裝處理的茭白L* 值相差不大；貯藏50 d 后，PE7、NCPE7、PE7+1-MCP 組的L* 值與PE14、PE14+1-MCP 組之間差異顯著。貯藏20 d 后，PE7、NCPE7、PE7+1-MCP 組的L* 值顯著低于貯藏0 d 的茭白。PE14+1-MCP 組的L* 值在貯藏前50 d 無顯著性差異。貯藏60 d 時，PE7、PE14、NCPE7、PE7+1-MCP、PE14+1-MCP 組的L* 值相比貯藏0 d 分別下降了2.33%、1.51%、2.76%、1.99%、1.03%。由此可見，PE 保鮮袋厚度增加能夠有效保持茭白色澤，且1-MCP 結合PE 保鮮袋可以不同程度地延緩茭白L* 值的降低，其中厚度較高的0.14 mm PE 袋保鮮效果更好，這可能與其低透濕性和低透氣性有關[16]。

由圖1B 可知，貯藏過程中，各組茭白的硬度均呈現逐漸下降的趨勢。貯藏前10 d，各組茭白的硬度下降迅速，這可能是由于PE 包裝透濕性較高，導致茭白水分流失速度快[17]。除NCPE7 組外，不同厚度包裝處理組間無顯著差異，可能是因為厚度較高的PE14 袋透氧率和透濕率雖然較低，但其袋內“結露”現象嚴重，導致微生物感染極易腐爛，降低了茭白硬度[7]。除40 d 外，其他貯藏時間內，PE7+1-MCP 和PE14+1-MCP 組茭白的硬度均高于其他處理組，說明1-MCP 結合PE 包裝處理能夠有效抑制茭白軟化。而NCPE7 的包裝袋具有一定直徑的微孔，導致茭白水分迅速流失，其色澤和硬度均顯著低于其他處理組。

2.2 不同包裝處理對茭白還原糖和總糖含量的影響

還原糖和總糖是評價茭白新鮮程度的重要品質指標之一。果蔬在采后貯藏過程中，自身呼吸作用會促使總糖分解產生還原糖并進行能量供給[18]。不同包裝處理對帶殼茭白還原糖和總糖含量的影響如圖2 所示。

圖2 不同包裝處理對帶殼茭白還原糖和總糖含量的影響Fig.2 Effect of different packaging treatments on reducing sugar and total sugar contents of shelled Zizania latifolia

由圖2 可知，各組茭白在貯藏期間還原糖和總糖含量均呈現逐漸下降的趨勢。其中，NCPE7 組茭白的還原糖和總糖含量在貯藏前40 d 迅速降低，且整個貯藏期間顯著低于其他各處理組，這是由于復合PE 袋的高透氧性使得果實呼吸消耗或代謝其營養成分[17]。貯藏前20 d，PE7+1-MCP、PE14+1-MCP 組茭白的總糖含量低于PE7、PE14 組，之后高于其他處理組，可能是因為貯藏前期茭白內的淀粉等大分子化合物在酶的作用下轉化為糖、有機酸等可溶性物質，但總糖分解速度大于轉化速度[11]。后期PE 袋的低透濕性有利于微生物的繁殖，造成了營養物質的大量消耗，而1-MCP 結合PE 袋處理組發揮抑制果實呼吸代謝作用，延緩了微生物繁殖速度和營養物質消耗，使茭白中的總糖含量呈現緩慢下降的趨勢[17，19]。除30 d 和40 d 外，PE7 和PE7+1-MCP 組、PE14 和PE14+1-MCP 組間的還原糖含量下降程度無顯著性差異，厚度高的PE 袋中茭白還原糖更高，可能是因為PE 袋越厚，其透氣性越低，更有利于帶殼茭白的貯存[20]。PE 袋內形成的低O2高CO2氣體環境對降低茭白呼吸強度，減少還原糖消耗代謝效果顯著[16-17]。

2.3 不同包裝處理對茭白纖維素和木質素含量的影響

茭白采后衰老進程加快，在貯藏期間易積累木質素，導致茭肉發生木質化現象，從而使茭白質地變差，影響其品質與食用口感[7]。纖維素是茭白細胞壁的主要結構物質，對維持細胞組織特性具有重要作用，但過量的纖維素會影響茭白品質[19]。不同包裝處理對帶殼茭白纖維素和木質素含量的影響如圖3 所示。

圖3 不同包裝處理對帶殼茭白纖維素和木質素含量的影響Fig.3 Effect of different packaging treatments on cellulose and lignin contents of shelled Zizania latifolia

如圖3A 所示，貯藏期間帶殼茭白中的木質素含量呈現上升的趨勢。貯藏10 d 時，NCPE7 組茭白的木質素含量迅速升高，且顯著高于其他處理組，說明該復合PE 袋的微孔結構無法有效抑制木質素的合成，不能滿足茭白的保鮮需求。貯藏前20 d，除NCPE7 外，其他各組的木質素含量增加程度相似，均呈現緩慢升高的趨勢；貯藏30 d 時，PE7、PE14 組茭白的木質素含量顯著升高。1-MCP 結合PE 包裝袋處理的帶殼茭白保鮮效果更好，且PE 袋越厚越能有效抑制茭白中木質素的合成和積累。

由圖3B 可知，各組帶殼茭白的纖維素含量均呈現上升的趨勢。貯藏期間，PE7+1-MCP 組纖維素含量的升高在貯藏前20 d 相對緩慢，20 d 后迅速升高。而PE14+1-MCP 組的纖維素含量增長較為緩慢，且在整個貯藏期內，其纖維素含量均低于其他處理組。結果表明，1-MCP 結合厚度較高的PE 袋能夠顯著降低茭白采后的呼吸強度，對抑制帶殼茭白中纖維素合成效果更好。朱銳等[21]研究發現采用100% CO2氣調包裝能夠有效抑制微生物生長，更好地延長茭白貨架期。厚度較高的PE 袋能夠提供低O2高CO2的氣體環境，同時1-MCP 能夠持續發揮降低茭白呼吸強度、抑制乙烯合成及釋放的作用[22]，有效延緩了茭白的衰老和木質化進程。

2.4 不同包裝處理對茭白MDA 含量的影響

MDA 是細胞膜脂質過氧化的產物之一，其含量是判斷果實產生的活性氧自由基對細胞膜損傷的程度的重要指標，因此，測定MDA 含量可以判斷果實衰老程度[17，23]。不同包裝處理對帶殼茭白MDA 含量的影響如圖4 所示。

圖4 不同包裝處理對帶殼茭白MDA 含量的影響Fig.4 Effect of different packaging treatments on MDA content of shelled Zizania latifolia

如圖4 所示，各組茭白的MDA 含量隨著貯藏時間的延長不斷增加。貯藏前10 d，PE7、PE14 組MDA含量增加顯著，而其他各組茭白MDA 含量維持在較低水平；貯藏20～60 d 期間，NCPE7 組茭白MDA 含量迅速積累，說明茭白在貯藏期間膜脂不飽和度不斷降低，細胞膜完整性被破壞[17]。整個貯藏期間，PE7+1-MCP、PE14+1-MCP 組茭白的MDA 含量均較低，貯藏50 d 時，其MDA 含量分別為0.379、0.367 nmol/mg。其中，1-MCP 結合0.14 mm 的PE 袋保鮮效果更好，能夠有效抑制茭白中MDA 含量積累，維持細胞正常代謝，減緩果實后熟衰老[24]，這與高芳等[16]的研究結果一致。

2.5 不同包裝處理對茭白POD 活性的影響

POD 是影響木質素聚合的關鍵酶，它的活性變化與果實衰老密切相關[25]。不同包裝處理對帶殼茭白POD 活性的影響如圖5 所示。

圖5 不同包裝處理對帶殼茭白POD 活性的影響Fig.5 Effect of different packaging treatments on POD activity of shelled Zizania latifolia

由圖5 可知，各組茭白POD 活性在貯藏期間均呈現上升趨勢。貯藏10 d 時，各組茭白的POD 活性從貯藏前的433.64 U/mg 迅速升高至478.41～496.05 U/mg。POD 能催化過氧化氫分解，催化木質素單體氧化聚合形成木質素大分子[26]。因此，抑制POD 活性可以減少木質素合成，減緩茭白木質化進程。貯藏后期，PE7+1-MCP、PE14+1-MCP 組的茭白POD 活性增長較為緩慢，顯著低于其他各處理組，且PE14+1-MCP 組茭白的POD 活性始終低于PE7+1-MCP 組，PE14+1-MCP組在貯藏60 d 時茭白的POD 活性僅為513.57 U/mg。結果表明，1-MCP 結合PE 袋處理能夠有效抑制茭白在貯藏期間POD 活性，減緩木質素的合成。LIU 等[27]研究發現1-MCP 處理能夠通過抑制萊陽梨中POD 活性的增加來減少木質素的積累，這與本研究結果一致。

3 結論

本研究以新鮮帶殼茭白為原料，對比分析了低溫貯藏條件下不同包裝處理對帶殼茭白采后貯藏品質和木質化進程的影響。研究結果表明，在（1±1）℃貯藏溫度下，與單一PE 袋包裝相比，1-MCP 結合PE 袋包裝處理更有利于帶殼茭白的保鮮，且PE 袋越厚，保鮮效果越好。厚度較高的PE 袋能顯著降低袋內O2體積分數和提高CO2體積分數，同時1-MCP 能夠持續發揮降低茭白呼吸強度和抑制乙烯合成及釋放的作用。在60 d 的貯藏期內，1-MCP 結合0.14 mm PE 袋處理較好地保持了帶殼茭白的貯藏品質和營養成分及細胞膜的完整性，延緩了果實衰老和降低其木質化程度，對延長帶殼茭白的貯藏期及改善其貯藏品質起到了良好的效果。