聚乙烯醇/維生素C復合保鮮膜制備及其對白玉菇品質的影響

黃若男，劉陳夢，呂俊閣，譚之磊

（天津科技大學生物工程學院，天津 300457）

白玉菇（whiteHypsizygusmarmoreus）又稱白色蟹味菇或白玉蕈，擔子菌亞門、層菌綱、傘菌目、白蘑科、玉蕈屬[1]，是一種含高蛋白、高維生素、低脂肪的功能性食用菌[2]。白玉菇質地鮮美、口感細膩，富含多種礦物質元素（錳、鉀、鈣、鈉、鎂、銫、磷、銅、鐵、鋅等），也同時含有維生素A、維生素B 等多種維生素[3?4]，營養成分種類多、含量豐富，對提高人體免疫力、抗衰老有一定的效果[5?6]，深受消費者的喜愛。但由于鮮白玉菇在采摘過程中極易受到物理損傷，并且采摘后生理生化活動仍然非常旺盛，因此在儲運過程中組織脆嫩，極易發生褐變、減重、物理損傷和營養物質流失等現象，嚴重影響白玉菇的品質和貨架期[7]。

目前，為了延緩白玉菇采后劣變速度，研究者們開發了一系列保鮮方法，常見的食用菌保鮮方法有冷藏保鮮法[8]、輻射保鮮法[9]、化學保鮮法[10]、涂膜保鮮法[11]、氣調保鮮法[12]等。但是單一保鮮劑或保鮮技術無法滿足市場的需求，保鮮效果較差。如化學保鮮法雖然處理時間短、保鮮效果明顯，但是如果處理不當，食用菌中就會殘留危險的化學物質。

近年來，為了保證食用菌新鮮度和銷售品質，保鮮包裝材料越來越受到研究者的關注。但是目前市場上常見的保鮮膜具有一定的缺陷，如聚乙烯（polyethyl?ene，PE）保鮮膜對水蒸氣的透過性較差、成本較高；聚氯乙烯（polyvinyl chloride，PVC）保鮮膜力學性能差，需要外源添加化學輔助劑來改善性能，而且難以降解，填埋或焚燒會對土地和大氣環境造成污染[13]；聚偏二氯乙烯保鮮膜成本較高、生產工藝復雜、透氣性差；聚丙烯保鮮膜拉伸強度低、低溫時易變脆、不耐磨、易老化；低密度聚乙烯保鮮膜透氣性較高，不利于易氧化食品的長時間貯存，受熱或紫外線輻射時易老化，耐油脂性較差[14]。隨著可持續發展理念和食品安全觀點的普及，研究人員致力于開發新型綠色、無異味、無污染、來源廣、價格低的環保材料以代替傳統包裝材料。

聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）是一種外觀為片狀、絮狀或粉末狀的有機化合物，不僅在生物相容性和降解性方面表現出優異的特性，而且具有優異的透氣性、透濕性、透光性、柔韌性和安全性[15?16]，因而在果蔬包裝領域受到廣泛的關注。維生素C（vitamin C ，VC）又稱L?抗壞血酸，具有很強的還原性，因此可以保護重要的生物分子（蛋白質、脂質、碳水化合物和核酸）免受正常細胞代謝過程中產生的氧化劑及外界和污染物的損害[17]。

本研究制備不同含量PVA/VC保鮮膜并作為白玉菇的包裝材料，研究在（4±1）℃、相對濕度為90%的條件下，PVA/VC保鮮膜對白玉菇感官品質和營養成分含量及貯存時間的影響，以期為延長白玉菇貨架期提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

白玉菇：天津濱海德盛農業科技有限公司。貯存于（4±1）℃、相對濕度90%的避光環境備用。PE 保鮮膜：市售。

PVA、維生素C：上海源葉生物科技有限公司；沒食子酸標準品（分析純）：上海麥克林生化科技有限公司；1，1?二苯基?2?三硝基苯肼（1，1?diphenyl?2?picrylhy?drazyl，DPPH）、2，2′?聯氮?二（3?乙基?苯并噻唑?6?磺酸）二銨鹽[（2，2′?azinobis?（3?ethylbenzthiazoline?6?sul?phonate），ABTS]：西格瑪奧德里奇（上海）有限公司；考馬斯亮藍250：上海碧云天生物技術有限公司；吐溫80、甘油：天津市福晨化學試劑廠。以上化學試劑均為分析純。

1.2 儀器與設備

UVmini?1280 紫外?可見分光光度計：日本島津公司；CH?1?BT 千分臺式薄膜測厚儀：上海六菱儀器廠；CMT4503 微型控制電子萬能試驗機：美特斯工業系統（中國）有限公司；VCA?V2 壓差法氣體滲透測試儀：濟南蘭光機電技術有限公司；SU1510 掃描電子顯微鏡：日本日立公司；IS50 紅外光譜分析儀：美國Thermo Fisher Scientific 公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 PVA/VC保鮮膜的制備

參考Sedlarik 等[18]和Limpan 等[19]的方法，稱取60 g的PVA，分別加入5 g 吐溫80 擴散劑、10 g 甘油增塑劑和一定量的VC（VC的最終質量濃度比以VC質量和PVA 總質量計）作為抗氧化劑，攪拌溶解用蒸餾水定容至1 L，然后進行超聲脫氣12 h，以除去PVA 溶液中的氣泡，然后取適量PVA/VC混合液在表面光滑的PVC 硬質塑料板上均勻鋪開，置于通風櫥中過夜風干，最終獲得不同VC含量的PVA/VC保鮮膜。

1.3.2 PVA/VC保鮮膜的性能分析檢測

采用掃描電子顯微鏡（scanning electron micros?copy，SEM）觀察VC含量對PVA/VC保鮮膜表面形貌的影響。參照GB/T 1037—2021《塑料薄膜與薄片水蒸氣透過性能測定杯式增重與減重法》中的方法測定PVA/VC保鮮膜的透氧性水蒸氣透過性[20]。參照GB/T 1038.1—2022《塑料制品薄膜和薄片氣體透過性試驗方法第1 部分：差壓法》中的方法測定PVA/VC保鮮膜的透氧性[21]。參照GB/T 1040.1—2018《塑料拉伸性能的測定第1 部分：總則》中的方法測定保鮮膜的拉伸強度和斷裂伸長率[22]。每個樣品重復3 次。

1.3.3 白玉菇的包裝處理

挑選無損傷、菇體完整、直徑大小均一、表面光潔、無病蟲害、長度大致相同的白玉菇，每組樣品（100.0±0.50）g，分別以300 mm×300 mm 的PVA/VC保鮮膜和市售PE 保鮮膜密封包裝，在（4±1）℃、相對濕度90%的環境中貯存。

1.3.4 抗氧化能力的測定

參照Re 等[23]的方法測定PVA/VC保鮮膜的ABTS+自由基清除能力；參照Thaipong 等[24]的方法測定PVA/VC保鮮膜DPPH 自由基清除能力。

1.3.5 白玉菇保鮮效果評價

按照Lukasse 等[25]的研究方法對白玉菇樣品進行感官評定，主要評定白玉菇的色澤（加權系數為0.4）、萎蔫程度（加權系數為0.3）和腐爛程度（加權系數為0.3），各項指標的分值為1～6（從低到高）。感官評價指標見表1，感官評分X計算公式如下。

表1 白玉菇的感官評定等級指標Table 1 Sensory rating index of white Hypsizygus marmoreus

X=0.4C+0.3W+0.3D

式中：C為白玉菇貨架期的色澤；W為白玉菇貨架期的萎蔫程度；D為白玉菇貨架期的腐爛程度。

1.3.6 失重率測定

參考陶菲等[26]的方法測定白玉菇的失重率，白玉菇的失重率（Y，%）計算公式如下。

Y=（m-mn）/m×100

式中：m為白玉菇初始質量，g；mn為白玉菇貯存第n天時的質量，g。

1.3.7 總酚類物質含量測定

參考Singleton 等[27]的方法，對白玉菇樣品的總酚類物質含量進行測定。

1.3.8 蛋白質含量測定

參考黃華藝等[28]的方法測定蛋白含量。

1.4 數據處理

各組試驗樣品平行測試3 次，數據處理采用SPSS Statistic 17.0 軟件對數據進行平均值、標準偏差及顯著性差異分析，p＜0.05 表示差異顯著，采用Origin 9.0 軟件進行數據分析及作圖。

2 結果與分析

2.1 PVA/VC 保鮮膜的SEM 形貌觀察

保鮮膜的外觀對保鮮膜的實際應用具有較大的影響，PVA/VC保鮮膜的SEM 形貌觀察結果見圖1。

圖1 PVA/VC 保鮮膜的掃描電鏡圖Fig.1 SEM image of PVA/VC composite films

由圖1 可知，隨著VC含量增大，保鮮膜表面的凸起和褶皺逐漸增多。當VC含量不超過0.10%時，保鮮膜的表面相對平滑，沒有較大或較明顯的褶皺或凸起。當VC含量超過0.20%時，褶皺或凸起十分明顯。說明過多的VC會破壞PVA 保鮮膜的表面結構。

2.2 VC 含量對PVA/VC 保鮮膜拉伸強度及斷裂伸長率的影響

薄膜的力學性能對保鮮膜的實際應用有極大的影響，其拉伸強度和斷裂伸長率是兩個重要的指標。不同VC含量對PVA/VC保鮮膜的拉伸強度及斷裂伸長率影響見圖2 及圖3。

圖2 VC 含量對PVA/VC 保鮮膜拉伸強度的影響Fig.2 Effect of VC content on tensile strength of PVA/VC compos?ite films

圖3 VC 含量對PVA/VC 保鮮膜斷裂伸長率的影響Fig.3 Effect of VC content on elongation at break of PVA/VC com?posite films

由圖2 和圖3 可知，當VC含量為0% 時，保鮮膜的拉伸強度為32.60 MPa，斷裂伸長率為237.30%。隨著VC含量的增加，PVA/VC保鮮膜的拉伸強度逐漸減小，斷裂伸長率逐漸增大。當VC含量增加到1.00%時，PVA/VC保鮮膜的拉伸強度為27.70 MPa，斷裂伸長率為395.90%。由此可見，VC含量的增加會減小PVA/VC保鮮膜的拉伸強度，斷裂伸長率逐漸增大。

2.3 VC 含量對PVA/VC 保鮮膜透氧性和透濕性的影響

VC含量對PVA/VC保鮮膜透氧性和透濕性的影響分別見圖4 和圖5。

圖4 VC 含量對PVA/VC 保鮮膜透氧性的影響Fig.4 Effect of VC content on oxygen permeability of PVA/VC composite films

圖5 VC 含量對PVA/VC 保鮮膜透濕性的影響Fig.5 Effect of VC content on moisture permeability of PVA/VC composite films

由圖4 和圖5 可知，以市售PE 保鮮膜作為對照組，其水蒸氣透過率和透氧系數均過低，分別為90.40 g/（m2·24 h）、0.09 cm3/（m2·24 h·0.1 MPa）。在食用菌貯存期間，其自身的代謝和貯存環境條件均會影響食用菌的營養及商用價值。如食用菌的呼吸作用和蒸騰作用產生的水蒸氣會在凝聚在保鮮膜表面，會出現結霧、結露、積水等現象。當環境相對濕度過高時，果蔬表面也會出現發黏的現象，也會影響食用菌的新鮮度和感官品質[29]。同樣，貯存環境中的O2濃度也會影響白玉菇的保鮮，當O2濃度過低時，白玉菇無氧呼吸的強度會增大，生成有害物質加速白玉菇變質[7]，因此改善貯存環境及降低自身代謝產生的水蒸氣有利于白玉菇的保鮮。

從圖4 和圖5 可以看出，VC含量直接影響PVA/VC保鮮膜的水蒸氣透過率和透氧性系數。隨著VC含量的增加，PVA/VC保鮮膜的水蒸氣透過率和透氧系數逐漸增大。當VC的含量超過0.20% 時，PVA/VC保鮮膜的水蒸氣透過率和透氧系數明顯增大。但是當保鮮膜的透氧性過高時，有氧呼吸強度會增大，這會加速果蔬的后熟速度，會導致營養成分的加速分解[30]。從掃描電鏡圖（圖1）也可看出，當VC的含量超過0.20%時會使保鮮膜表面出現明顯的褶皺和凸起，這可能會影響PVA/VC保鮮膜對水蒸氣及O2的阻攔性能。

2.4 PVA/VC保鮮膜對ABTS+、DPPH 自由基的清除能力

果蔬的成熟和衰老過程與自由基的積累有關[31]，過量的自由基會引起果蔬細胞發生氧化應激、老化、蛋白質變性和脂質過氧化以及DNA 損傷等不良反應[32?33]。因此提高抗氧化劑含量，清除自由基是改善果蔬的貯存品質并延長貯存時間的保鮮途徑之一。貯存時間對不同VC含量的PVA/VC保鮮膜ABTS+自由基清除率和DPPH 自由基清除率的影響見圖6。

圖6 貯存時間對不同VC 含量的PVA/VC 保鮮膜ABTS+/DPPH 自由基清除率的影響Fig.6 Effect of storage time on ABTS+/DPPH free radical scav?enging ability of PVA/VC composite films with different VC content

由圖6 可知，PVA 本身并不具備DPPH、ABTS+自由基清除能力，而VC具有抗氧化、清除自由基的能力，有助于保持果蔬良好的感官品質。隨著PVA/VC保鮮膜中VC含量越高，保鮮膜的ABTS+、DPPH 自由基清除率也逐漸升高。但隨著白玉菇貯存時間的延長，PVA/VC保鮮膜的ABTS+、DPPH 自由基清除能力逐漸降低，可能由于VC會隨著貯存時間的延長而被氧化分解。當貯存時間延長至第25 天，PVA/VC保鮮膜中VC含量小于0.10% 時，保鮮膜對DPPH、ABTS+自由基的清除能力分別降低為0%和8.40%；而當PVA/VC保鮮膜中VC的含量超過0.10%時，保鮮膜對DPPH、ABTS+自由基清除能力仍維持在50%以上。

2.5 不同處理對白玉菇貨架期間感官品質與外觀的影響

圖7 為白玉菇貯存過程中感官評分的變化規律。

圖7 白玉菇貨架期感官品質的變化Fig.7 Changes in sensory quality of white Hypsizygus marmoreus during shelf life

由圖7 可知，隨著貯存時間的延長，各組白玉菇樣品的感官品質逐漸下降。其中PVA（0.10%VC）組的保鮮效果明顯高于其他組，貯存第18 天和第21 天時，感官評分分別為3.40 和2.60，約在貯存19～20 d 時下降為3。而PE 組在貯存第15 天和第18 天時，感官評分分別為3.17 和2.37，約在貯存16 d 時下降為3，因此PVA（0.10%VC）組保鮮效果相對于PE 組大約延長了4 d。

圖8 為白玉菇貨架期間外觀變化。

圖8 白玉菇貨架期外觀變化Fig.8 Changes in appearance of white Hypsizygus marmoreus during shelf life

由圖8 可知，當貯存時間延長至第12 天和第21 天時，白玉菇相繼出現了褐斑和發黃現象。在白玉菇貨架期第21 天時，PE 保鮮膜包裝處理的白玉菇發生極嚴重褐變，出現大面積黃黑褐斑，皺縮嚴重且嚴重腐爛，失去繼續測定價值。PVA（0.05%VC）保鮮膜包裝處理的白玉菇樣品則整體發黃，菌蓋往下2 cm 部位出現黃黑褐斑且傘蓋位置發生腐爛和褐變現象，根部嚴重萎蔫；PVA（0.20%VC）保鮮膜處理的白玉菇樣品整體發黃，出現黃黑褐斑，傘蓋腐爛褐變，根部嚴重萎蔫；PVA（0.10%VC）保鮮膜包裝處理的白玉菇樣品出現發黃現象，但整體無腐爛現象、無黃黑褐斑。通過感官評價初步證明了PVA（0.10%VC）保鮮膜的保鮮效果優于市售PE 保鮮膜和其他VC含量的PVA/VC保鮮膜。

2.6 不同處理對白玉菇貨架期失重率的影響

白玉菇貨架期失重率的變化見圖9。

圖9 白玉菇貨架期失重率的變化Fig.9 Changes in weight loss of white Hypsizygus marmoreus dur?ing shelf life

白玉菇在儲藏保鮮過程中，仍然有著較大的呼吸作用和蒸騰作用，致使出現萎蔫、失重和失鮮現象而失去商品價值。當失重率超過10% 時，白玉菇嚴重萎蔫，產品失去新鮮度。因此，失重率是評價金針菇品質的重要指標。

由圖9 可知，隨著貨架期的延長，各組白玉菇樣品的失重率逐漸增大。當貨架期延長至第21 天時，PE、PVA、PVA（0.05%VC）和PVA（0.20%VC）組的失重率分別為12.10%、9.50%、9.90%、10.80%，而PVA（0.10%VC）保鮮膜包裝處理的白玉菇樣品的失重率僅為9.20%，明顯低于同期的其他組。說明PVA（0.10%VC）保鮮膜可以有效降低白玉菇的失重率，可能是其適宜的透濕性保證了保鮮膜內環境的相對濕度，防止白玉菇在儲藏過程中過度失水，同時適中的透氧性也維持了白玉菇適宜的呼吸作用強度和自我調節能力，降低了菇體營養成分的消耗速率。而PVA（0.20%VC）保鮮膜可能由于透水性較大，無法維持膜內部環境的相對濕度，因而該保鮮膜包裝處理的白玉菇樣品失重率大于其他VC含量的PVA/VC保鮮膜。

2.7 不同處理對白玉菇貨架期總酚類物質含量的影響

新鮮果蔬中的總酚類物質具有抗腫瘤、抗氧化等作用?？偡宇愇镔|是影響白玉菇貯存期褐變現象的重要因素之一，也是白玉菇中抗氧化能力的主要貢獻者[34]。圖10 為各組白玉菇在貨架期間總酚類物質含量的變化。

圖10 白玉菇貨架期總酚類物質的變化Fig.10 Changes in total phenolic substances of white Hypsizygus marmoreus during shelf life

由圖10 可知，總酚類物質含量隨著貨架期延長呈下降趨勢。貯存時間為第12 天時，PE 保鮮膜包裝處理的白玉菇樣品出現較嚴重褐變的現象，其總酚含量為48%，含量低于其他組，這可能是PE 組保鮮膜的透氧性[12，35]和透濕性低[36]所導致的。當貨架期延長至21d 時，PE、PVA、PVA（0.05%VC）、PVA（0.10%VC）和PVA（0.20%VC）保鮮膜包裝處理的白玉菇樣品總酚類物質含量分別降低至37.10%、41.40%、47.80%、54.00%和44.50%。由于果蔬貯存期間總酚類物質含量越高，褐變程度越小，果蔬的品質也越高[11]，所以從上述結果可以明顯看出PVA（0.10%VC）與其他組相比，其保鮮效果更佳。主要是因為PVA（0.10%VC）保鮮膜大小適中的透濕性和透氧性，可以調節膜內部濕度環境和氧氣與二氧化碳濃度比例，以及VC的抗氧化作用也為抑制酚類物質的分解做出了貢獻，因此總酚類物質的消耗速率較慢，這一研究結果與圖4 和圖5 相一致。

2.8 不同處理對白玉菇貨架期蛋白質含量的影響

白玉菇中含有較豐富的蛋白質，其含量高低是衡量白玉菇營養價值的關鍵指標之一，也是反應衰老程度的指標之一[37]。圖11 為各組白玉菇蛋白質含量隨貯存時間的變化。

圖11 白玉菇貨架期蛋白質含量的變化Fig.11 Changes in protein content of white Hypsizygus mar?moreus during shelf life

由圖11 可知，蛋白質含量隨貯存時間延長整體呈下降的趨勢。貯存第12 天時，PE 保鮮膜包裝處理的白玉菇樣品出現較嚴重萎蔫以及腐爛的現象，蛋白質含量降為76.10%，明顯低于其他組。這可能是由于PE 保鮮膜透氧性較差，當O2耗盡時，無氧呼吸開始將蛋白質類物質轉化成醇類和醛類物質[34]，破壞白玉菇自身的調節機制，以及高濕的環境加速了酶的催化作用以及蛋白質的消耗和分解[37]。當貯存時間延長至第21 天時，PE 保鮮膜包裝處理的白玉菇蛋白質含量降至初始含量的66.40%，PVA、PVA（0.05%VC）、PVA（0.10%VC）和PVA（0.20%VC）保鮮膜包裝處理的白玉菇蛋白質含量分別降至初始含量的69.00%、70.40%，75.50% 和70.10%。其中，PVA（0.10%VC）保鮮膜組相比于其他組具有更好的保鮮效果。這可能是保鮮膜合適的透氧性和透濕性，為白玉菇提供了適宜的濃度環境，可以減緩呼吸代謝速率，同時VC的存在能在一定程度上減緩白玉菇氧化和減少DPPH、ABTS+自由基對白玉菇的破壞作用，因而在蛋白質含量保留方面更具有優勢。

3 結論

本研究制備不同VC含量的PVA/VC保鮮膜。研究表明，在低溫貯藏條件下，其透濕性和透氧性以及清除DPPH、ABTS+自由基能力均高于聚乙烯（PE）薄膜組。其中PVA（0.10%VC）保鮮膜對白玉菇具有良好的保鮮效果，在21 d 貨架期期間白玉菇外觀無腐爛現象、無黃黑褐斑，其感官品質得分高于其它組，而且可以減緩白玉菇失重率和蛋白質以及總酚物質的消耗，與聚乙烯（PE）薄膜組相比，其貨架期延長了4 d。PVA（0.10%VC）保鮮膜在抑制白玉菇腐爛、提高貨架期品質方面均表現了較好的優勢，因此可以作為一種安全長效的保鮮膜用于白玉菇等食用菌的保鮮，也為今后果蔬貯藏保鮮實際應用提供理論參考。