真空包装结合低温处理对鲜切菠萝贮藏品质的影响

方宗壮,段宙位,窦志浩,何 艾,谢 辉

(海南省农业科学院农产品加工设计研究所,海南省热带果蔬冷链研究重点实验室,海南海口 571100)

菠萝(Ananascomosus)原名凤梨,属凤梨科凤梨属,是我国非常重要的经济作物。因鲜切处理去除了菠萝外表覆盖的坚实表皮,既保持了菠萝的营养、风味和鲜度,又具有可直接食用等优点,鲜切产业具有非常广阔的发展前景[1],但是,鲜切菠萝经一系列鲜切处理后,会损害菠萝的组织结构,使菠萝失去真皮层的保护作用,容易导致微生物污染和繁殖,并导致一些营养物质的流失,给鲜切菠萝的贮藏保鲜造成了极大困难[2],这严重制约了鲜切菠萝产业的发展,因此对鲜切菠萝保鲜进行全面、深入的技术研究,保证鲜切菠萝贮藏品质并延长其货架期至关重要。

低温是鲜切果蔬品质保持的重要条件之一,能有效减弱果蔬的呼吸强度,延缓代谢,并抑制病原菌等微生物的繁殖,减缓果蔬的氧化和腐败速度,从而达到保鲜效果[34]。而真空包装处理由于降低空气的压力,就等于降低空气中氧气的含量,从而能够降低果蔬的呼吸强度,并抑制乙烯的生物合成,延缓果蔬的成熟和衰老,达到保鲜的目的[5]。在国外,对香蕉、桃、杏、梨、苹果、西红柿等进行减压贮藏,其贮藏寿命成倍延长[6]。目前对鲜切菠萝的贮藏保鲜研究,基本还停留于用单一的化学试剂处理、低温保鲜处理进行保鲜,不能较好的保持鲜切菠萝的贮藏品质,并且保质期大多不超过9 d,真空包装处理对鲜切菠萝进行保鲜的研究尚未见报道。本实验结合真空、低温贮藏技术,研究其对鲜切菠萝贮藏期间品质变化,为提高鲜切菠萝品质、延长其货架期提供技术支撑。

表1 鲜切菠萝感官评分标准Table 1 Standard and scores of sensory evaluation of freshcut pineapple

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

菠萝 海南省海口市南北水果市场,统一挑选八成熟,果实质量大小一致,无病虫害,无机械损伤的巴厘菠萝;草酸(≥99.5%) 分析纯(AR),西陇化工股份有限公司;抗坏血酸标准品(≥99.7%) 分析纯(AR),广州化学试剂厂;NaOH(≥96.0%)、石英砂、酚酞 分析纯(AR),均购于广州化学试剂厂;愈创木酚(≥99.0%)、邻苯二酚(≥98.0%)、乙酸钠溶液(≥99.0%)、2,6二氯酚靛酚(≥97.0%)、硼酸硼砂缓冲液 均为分析纯,上海源叶生物科技有限公司。

TMSPRO型质构分析仪 北京盈盛恒泰科技有限责任公司;CPA2202S型电子分析天平 赛多利斯科学仪器有限公司;2WAJ型阿贝斯折光仪 上海精密仪器仪表公司;TU1810型紫外可见分光光度计 北京普析通用仪器有限公司;K3 Series型高速冷冻离心机 英国Centurion Scientific;PHS3C型酸度计 上海精密科学仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 鲜切菠萝保鲜处理 将菠萝清洗干净,晾干。用菠萝去皮专用的锋利不锈钢刀将菠萝皮和菠萝眼去掉,沿轴心平均切成两半,再分别切成10 mm厚的半圆形菠萝片。切片后用200 mg/L次氯酸钠浸泡5 min进行杀菌，沥干后装入250 mL的聚乙烯塑料盒内(将大小厚度一致的半圆形菠萝切片6片装1盒,每盒为一个处理,质量为(159.24±2.00)g,每个处理组做三个重复),用保鲜膜做常压密封包装进行不同温度处理的贮藏感官评定实验,即将包装后的鲜切菠萝置于不同贮藏温度(1、3、5、7、9 ℃)下贮藏,进行感官评定,选出最佳贮藏温度。

1.2.2 真空包装结合低温处理进行保鲜处理 按1.2.1进行保鲜处理后的新切菠萝片杀菌进行真空包装,进行真空包装时注意减少鲜切菠萝片的接触面积,并只包装一层,避免鲜切菠萝片的堆叠和挤压,然后,将真空包装好的鲜切菠萝置于最佳贮藏温度3 ℃下贮藏,另外对照组(用200 mg/L次氯酸钠浸泡5 min后,常压包装,25 ℃室温下贮藏),每个处理做3个重复,在鲜切菠萝开始贮藏当天按1.2.3进行所有样品的测定,之后每隔4 d取样测定,20 d后进行最后一次测定。过程中刀具、托盘等所有的切分工具均用75%的乙醇消毒,避免菠萝片被微生物污染。

1.2.3 指标测定

1.2.3.1 感官评价 参考GonzálezAguilar G A[7]的方法对腐败度、褐变率、可接受性方面进行感官评定,可接受性指鲜切菠萝作为商品价值的可接受性,5分是其具备商品价值的最低分。感官评分时,以三项指标的得分之和算出总评分。

1.2.3.2 失重率测定 贮藏前称取样品重量m0,每隔4 d取样品称重m1,做3次重复实验,按下式计算失重率。

失重率(%)=(m0m1)/m0×100

1.2.3.3 褐变度测定 采用消光值法[8]测定,随机称取鲜切菠萝样品10 g与0 ℃冷藏蒸馏水按1∶10 (w∶w)混合后,于打浆机中匀浆30 s后,取出3000 r/min离心10 min,然后取上清液于25 ℃保温5 min,在波长410 nm处测定其吸光值A410。结果以10×A410表示褐变度。

1.2.3.4 总可溶性固形物测定 采用阿贝斯折光仪测定,折光仪先用蒸馏水校正,之后准确称取20.00 g鲜切菠萝片用打浆机打浆搅匀,取一滴浆液,用折光仪观察、读数,测定3次,取平均值,单位为%。

1.2.3.5 有机酸测定 有机酸采用酸碱中和滴定法[9]测定,准确称取3～5 g样品于100 mL的烧杯中,用蒸馏水稀释至60 mL,摇匀后将烧杯放置于磁力搅拌器上加入2滴1%酚酞指示剂,用0.1 mol/L NaOH标准溶液滴定至淡粉色,持续30 s不退色,记下NaOH溶液的体积(或pH显示8.10保持30 s不变为终点)。平行3次,取其平均值V。

有机酸TA(%)=(V×C×0.064)/m×100

式中:TA:总酸含量(%);V为样品消耗NaOH溶液滴定的体积(mL);C为NaOH溶液的浓度(mol/L);m为鲜切菠萝的质量(g)。以柠檬酸的系数进行计算,单位为%。

1.2.3.6 维生素C测定 参考赵晓梅[10]的方法,采用2,6二氯酚靛酚滴定法测定,具体操作如下:

2,6二氯酚靛酚溶液的标定:准确吸取标准抗坏血酸溶液5 mL置于锥形瓶中,加入5 mL 2%草酸,以2,6二氯酚靛酚溶液滴定至淡红色,并保持30 s不褪色,即达到滴定终点(平行三次)。由所用染料的体积计算出1 mL染料相当于多少毫克抗坏血酸。准确吸取10 mL 2%草酸作空白对照,按上述方法滴定。

样品提取:称取5 g果肉于研钵中,加入20 mL 2%草酸,研磨成匀浆。用四层纱布过滤,纱布可用少量2%草酸洗涤几次,取其滤液,并定容至50 mL。

样品滴定:准确吸取滤液三份,每份10 mL,分别放入3个锥形瓶内,滴定方法同上。

式中:T为1 mL染料样相当于维生素C的量(mg/mL);c为抗坏血酸的浓度(0.2 mg/mL);v0为抗坏血酸的体积(5 mL);v1为滴定抗坏血酸所用染料的体积(mL);v2为空白滴定所用染料的体积(mL)。

维生素C含量(mg/100 g样品)=[(VAVB)×C×T×100]/(D×W)

式中:VA为滴定样品所耗用的染料的平均毫升数;VB为滴定空白对照所耗用的染料的平均毫升数;C为样品提取液的总毫升数;D为滴定时所取的样品提取液毫升数;T为1 mL染料样相当于维生素C的量(mg/mL);W为待测样品的重量(g)。

1.2.3.7 硬度测定 采用CT34500质构分析仪测定,将菠萝切片置于探头正下方中心位置,选取测试参数:预压速率2.0 mm/s,下压速率0.5 mm/s,压后上行速率0.5 mm/s,触发点负载6.8 g,探头测试距离4.0 mm,然后点击进行测定。

1.2.3.8 多酚氧化酶(PPO)活性测定 采用消光值法测定[8],随机取样品2 g,加入磷酸缓冲液(PBS:pH6.4)5 mL,冰浴研磨,低温离心(6000 r/min,4 ℃)30 min,取上清液得PPO粗酶液。在比色皿中顺序加入pH5.4的醋酸缓冲液2.0 mL,1.0 mL的0.04 mol/L儿茶酚溶液为底物,再加入0.05 mL粗酶液,迅速摇匀并测定,每隔30 s记录吸光值A410,连续记录3 min,一个活力单位(U)定义为在测定条件下每分钟引起吸光值改变0.001所需的酶量,结果以U·min-1·g-1FW表示。

1.2.3.9 过氧化物酶(POD)活性测定 采用愈创木酚氧化法测定[8],随机取样品2 g,硼酸硼砂缓冲液(pH8.7)6 mL,冰浴研磨,低温离心(6000 r/min,4 ℃)30 min,取上清液得POD粗酶液。在比色皿中顺次加入pH5.4的醋酸缓冲液2.0 mL,1.0 mL愈创木酚溶液(0.25%)溶液、0.01 mL上述粗酶液、0.1 mL H2O2(0.75%)溶液,摇匀后迅速测定并记录A460值,每30 s记录一次,连续记录3 min,一个活力单位(U)定义为在测定条件下每分钟引起吸光值改变0.01所需的酶量,结果以U·min-1·g-1FW表示。

1.3 数据处理

实验数据以Microsoft Office Excel 2007软件进行处理,以Origin 7.5作图。

2 结果与分析

2.1 不同贮藏温度对鲜切菠萝感官评定的影响

感官评分是反映鲜切菠萝品质最直观的指标,当鲜切菠萝的腐败度和褐变度的感官评定得分在4以上,并且可接受度评定得分和总评分分别在5和15以上时,鲜切菠萝还有较好的品质,可判定为具有商品价值,否则品质较差,已不具备商品价值。由表2可以看出,鲜切菠萝常压包装贮藏至4 d时,1、3、5 ℃下贮藏的鲜切菠萝商品价值较好。贮藏至8 d时，只有3 ℃下贮藏的鲜切菠萝具有商品价值。3 ℃下贮藏的鲜切菠萝品质最好,贮藏至8 d时,鲜切菠萝的腐败度、褐变率、可接受性得分和总评分分别为4.66、4.00、7.00和15.67,鲜切菠萝依然具有较好的商品品质。贮藏至12 d时,所有实验温度下的样品皆已不具备商品价值,3 ℃下贮藏对于保持鲜切菠萝的感官品质最好,1 ℃下贮藏,可能鲜切菠萝产生了冷害,保存效果比3 ℃下的保存效果差。

表2 不同温度下鲜切菠萝感官评定得分Table 2 Score of the sensory evaluation of freshcut pineapple at different treatments

2.2 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝失重率的影响

如图1所示,在贮藏的过程中,鲜切菠萝的失重率均呈现不断上升的趋势,这是因为鲜切处理造成的机械损伤会极大的促进鲜切菠萝的呼吸作用,加速其生命代谢活动,使鲜切菠萝很快的衰老与腐败,同时使水分大量溢出,失重率不断的上升[11],真空包装结合低温处理可将鲜切菠萝与外界空气隔绝,避免鲜切菠萝受微生物的污染,3 ℃的低温亦有效的抑制其新陈代谢活动,减少其表面微生物的生命活动,进而减少因新陈代谢活动造成的水分流失,相比对照组,处理组整个贮藏期间鲜切菠萝的失重率减少了4.31%～7.22%,明显的抑制鲜切菠萝失重率的上升。

图1 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝失重率的影响Fig.1 Effect of vacuum packaging treatment with low temperature on weightloss ratio of freshcut pineapple

2.3 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝褐变度的影响

在果蔬贮藏过程中,果蔬组织中的酚类物质在酚酶的催化下,会被不断氧化产生黑色色素,使果蔬发生褐变,使其色泽外观变差,这不仅会影响其风味和营养价值,而且会严重的降低其商品价值[12]。如图2所示,鲜切菠萝在贮藏期间,刚开始贮藏时,可能由于鲜切菠萝酚酶的活性较高,并且其组织中氧气残留量较高,使其褐变度呈直线性上升,后呈缓慢上升的趋势。相比对照组,采用真空包装结合低温贮藏,因可降低酚酶的活性并将鲜切菠萝与氧气隔绝开,贮藏期间褐变度降低了1.4～2.6,明显的减少鲜切菠萝的褐变,是一种能有效的防止鲜切菠萝产生褐变的手段。

图2 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝褐变度的影响Fig.2 Effect of vacuum packaging treatment with low temperature on browning degree of freshcut pineapple

2.4 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝可溶性固形物的影响

可溶性固形物主要是指可溶性糖类。如图3所示,鲜切菠萝在贮藏期间因进行新陈代谢消耗糖分,可溶性固形物的含量随贮藏时间的延长而下降,相比对照组,真空包装结合低温贮藏可减少鲜切菠萝的有氧代谢反应,抑制其生命代谢活动,降低糖分物质的消耗速率,从而减少可溶性固形物的下降幅度,可保持鲜切菠萝的可溶性固形物在9.65%的一个较高的含量,20 d时处理组的总可溶性固定物比对照组高1.48倍。

图3 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝可溶性固形物的影响Fig.3 Effect of vacuum packaging treatment with low temperature on soluble solids of freshcut pineapple

2.5 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝有机酸的影响

如图4所示,在鲜切菠萝的贮藏期间,对照组的有机酸呈现不断升高的趋势,而处理组先升高,后下降,然后再升高后一直下降的趋势,这可能是由于对照组在贮藏的过程中,受杂菌污染,由于杂菌的代谢产酸而导致了其酸度不断升高。相比对照组,在真空包装处理过程中,鲜切菠萝的有机酸呈现上下浮动的趋势,但维持在0.56～0.66的较稳定的范围内,这可能是由于鲜切菠萝在真空包装的状态下,避免了微生物的污染并和氧气隔绝开,3 ℃的低温亦有效的抑制了鲜切菠萝本身和微生物代谢产酸的活动,所以在贮藏的过程中有机酸虽有产酸上升的趋势,但幅度比较小。另外,由于鲜切菠萝在贮藏过程中有机酸会溶于水分,随水分的流失而降低,故有机酸会有下降的波动。

图4 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝有机酸的影响Fig.4 Effect of vacuum packaging treatment with low temperature on organic acid of freshcut pineapple

2.6 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝维生素C含量的影响

如图5所示,在鲜切菠萝贮藏过程中,维生素C呈下降的趋势,这是因为维生素C是一种水溶性维生素,菠萝因鲜切处理导致组织结构被破坏,失去了真皮层的保护,维生素C就容易被氧化和随水分流失而不断下降。经真空包装处理后,因将鲜切菠萝和氧气隔绝开,抑制菠萝的各种生理生化反应,减少了维生素C的氧化和流失,故真空包装相对对照组可显著的保持鲜切菠萝的维生素C含量,16 d时只减少了29.61%,而对照组16 d时维生素C已减少了56.93%;20 d时处理组维生素C的含量比对照组高8.44 mg/100 g。

图5 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝维生素C含量的影响Fig.5 Effect of vacuum packaging treatment with low temperature on vitamin C of freshcut pineapple

2.7 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝硬度的影响

如图6所示,相比对照组,采用真空包装贮藏,虽然鲜切菠萝在贮藏期间的硬度一直呈现下降的趋势,但还是较好的保持了其硬度,这是由于真空包装结合低温处理有效的抑制了鲜切菠萝组织进行的有氧代谢活动,延缓其衰老和腐败,保持鲜切菠萝所含有的营养物质和水分流失,从而减缓其硬度的下降,在整个贮藏期间,处理组相比对照组,果实硬度提高了4.07～7.51 N。

图6 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝硬度的影响Fig.6 Effect of vacuum packaging treatment with low temperature on hardness of freshcut pineapple

2.8 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝多酚氧化酶(PPO)活性的影响

多酚氧化酶(PPO)是植物中广泛存在的一种酶,该酶催化内源性多酚酶物质氧化成醌,再聚合成黑色素[13],是引起果蔬产品褐变的重要原因之一,。如图7所示,在鲜切菠萝贮藏期间,PPO活性在前12 d呈直线上升的趋势,12 d后,活性略微有所下降。和对照组相比,真空包装结合3 ℃低温处理可防止多酚酶物质接触氧气被氧化,低温条件也可降低多酚氧化酶的活性,对鲜切菠萝的PPO活性有明显的抑制作用,经处理组处理后,相比对照组PPO活性降低了10.33～44.52 U·min-1·g-1FW,有效的降低PPO的活性,减缓鲜切菠萝褐变的发生。

图7 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝多酚氧化酶(PPO)活性的影响Fig.7 Effect of vacuum packaging treatment with low temperature on PPO activity of freshcut pineapple

2.9 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝过氧化物酶(POD)活性的影响

过氧化物酶(POD)是与果蔬组织褐变密切相关的酶类。如图8所示,POD活性在贮藏前期有直线下降趋势,12 d后,真空包装处理组POD活性有明显的上升,而对照组在16 d之后才有明显的上升。这可能是菠萝在鲜切处理时,菠萝的组织被破坏,导致了POD的活性在一个比较高的状态,而在进行贮藏处理后,隔绝氧气和低温条件使鲜切菠萝的生命活动下降,迅速的降低了POD的活性,而后期由于在贮藏过程中,鲜切菠萝不断的在进行代谢活动,组织败坏严重,又使POD活性上升,褐变加重。真空包装处理相比对照组,POD活性前8 d降低了19.36～27.25 U·min-1·g-1FW,有效的降低了POD酶活性。

图8 真空包装结合低温处理对鲜切菠萝过氧化物酶(POD)活性的影响Fig.8 Effect of vacuum packaging treatment with low temperature on POD activity of freshcut pineapple

3 结论与讨论

现有文献中,运用诺福水[14]、抗坏血酸[1516]、臭氧水[17]、壳聚糖及其他涂膜剂和褐变抑制剂[1822]处理对鲜切菠萝进行贮藏保鲜,这些处理方法虽对鲜切菠萝起到减少褐变和保持其品质的作用,但效果有限,贮藏期都未超过9 d。

低温贮藏能有效的减缓鲜切菠萝营养物质的流失,综合感官评定分析得出常压密封包装时，3 ℃下贮藏保鲜效果最好,3 ℃下贮藏至8 d时,鲜切菠萝具有商品品质,但贮藏至12 d时,也已完全失去了商品价值。

用真空包装贮藏的方式,有效的减少了微生物污染造成的腐败和隔绝氧气,抑制有氧代谢而达到保存鲜切菠萝良好品质的效果。但鲜切菠萝本质上是一个活体,单纯通过真空包装处理的方式,鲜切菠萝后期在缺氧的情况下,会进行无氧呼吸产生酒精,而真空包装结合低温贮藏的方式,因低温有效的抑制了鲜切菠萝的无氧呼吸等生命代谢活动,将酒精产生的时间点延后,达到保存品质,延长鲜切菠萝保质期的目的。

本实验研究运用真空包装结合3 ℃低温贮藏的方法对鲜切菠萝进行贮藏研究发现,贮藏至11 d时,进行感官评定得出,此时菠萝的腐败度和褐变度的感官评定得分在4以上,可接受度评定得分和总评分分别在5和15以上,鲜切菠萝具有较好的商品价值,贮藏至12 d时,鲜切菠萝还依然具有商品品质,但品质已相对较差,可将真空包装结合3 ℃低温贮藏下鲜切菠萝的保质期确定为11 d。和对照组相比,真空包装结合3 ℃低温贮藏能将鲜切菠萝的保质期从4 d延长到11 d。

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