气调包装技术在鲜切肉苁蓉保鲜中的应用

路帆1,李宏业2,殷贝贝1,刘清竹1,梁佳睿1,过利敏3,4,杨帆5,吴斌3,4*

1(新疆农业大学 食品科学与药学学院,新疆 乌鲁木齐,830052) 2(石河子工程职业技术学院 食品化学系,新疆 石河子,832000) 3(新疆农业科学院农产品贮藏加工研究所,新疆 乌鲁木齐,830091)4(新疆农产品加工与保鲜重点实验室,新疆 乌鲁木齐,830091) 5(新疆颂春维药生态农业有限公司,新疆 吐鲁番,838000)

摘 要 针对鲜切肉苁蓉易出现褐变和品质劣变的问题,该研究以新疆荒漠肉苁蓉为研究试材,在(4±0.5) ℃条件下,采用气调包装(4%O2+2%CO2+94%N2、4%O2+4%CO2+92%N2、4%O2+6%CO2+90%N2)进行处理,采用L*值、ΔE、褐变度、硬度、水分含量、呼吸强度、维生素C含量、总酚含量和菌落总数等指标评价气调包装对鲜切肉苁蓉褐变及品质的影响。结果表明,气调包装处理能有效抑制鲜切肉苁蓉在贮藏过程中褐变和品质劣变,且以4%O2+6%CO2+90%N2气调包装保鲜效果最佳。该处理能有效抑制贮藏期间鲜切肉苁蓉多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)、过氧化物酶(peroxidase,POD)活性(P<0.05)、延缓其褐变过程。此外,该条件可显著抑制鲜切肉苁蓉呼吸强度,延缓水分、维生素C及总酚含量的下降(P<0.05),并有效抑制了失重率和菌落总数的上升,较好地维持了鲜切肉苁蓉的感官品质,贮藏期延长至8 d。该研究说明,在低温条件下,4%O2+6%CO2+90%N2处理能有效保持鲜切肉苁蓉贮藏品质,该实验结果可为鲜切肉苁蓉采后贮运技术的研究提供理论依据。

关键词 气调包装;鲜切;肉苁蓉;品质;褐变

肉苁蓉(Cistanche deserticolam, Ma)作为一种药食同源植物,含有苯乙醇苷、多糖和多酚等功能活性物质,具有补肾阳、益精血、缓解疲劳和提高免疫力等多种保健功效[1]。新疆是我国肉苁蓉主要的种植产区之一,其中以荒漠肉苁蓉和管花肉苁蓉为主。据统计,2016年新疆荒漠肉苁蓉种植面积为1 438 km2,年产量为366 t,管花肉苁蓉种植面积为805 km2,年产量为673 t[2]。目前,工业化生产中,肉苁蓉绝大多数用于干制成中药饮片,在干制加工过程中会出现营养成分流失和褐变等问题。同时,鲜肉苁蓉也可以作为一种营养丰富的滋补食品,深受消费者喜爱。鲜切肉苁蓉具有绿色环保、即食即用和高度保持原有的新鲜品质等优点,逐渐走进消费者的视野[3]。鲜切肉苁蓉不仅为消费者提供了食用便捷性,还较大程度保留功能成分,提高商业价值。但在机械切割过程中,组织细胞的破坏会加速水分及内溶物质的流失,造成鲜切肉苁蓉褐变、衰老及腐烂[4],导致货架期较短,不利于市场流通[5]。因此,亟需寻求一种高效的保鲜方式,提高鲜切肉苁蓉的贮藏品质,满足市场和消费者需求。

气调包装技术(modified atmosphere packaging,MAP)是一种无污染、无残留的保鲜技术,在食品保鲜中广泛应用。采用气调包装处理毛竹笋[6],2%O2+5%CO2+93%N2不仅有效抑制毛竹笋的腐烂、硬度上升及多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)、过氧化物酶(peroxidase,POD)活性下降,还有效地抑制呼吸速率、褐变度和微生物的生长代谢速率。在鲜切紫甘蓝[7]研究中发现,95%Ar+3%O2+2%CO2气调包装能有效抑制鲜切紫甘蓝的呼吸强度,减缓维生素C和可溶性固形物(total soluble solids,TSS)的下降,抑制了褐变相关酶的活性,较好地保持鲜切紫甘蓝的品质。以上研究表明,气调包装技术可以显著降低鲜切果蔬的褐变发生,但关于气调包装技术在鲜切肉苁蓉保鲜中的应用研究较少,气调包装技术能否延缓鲜切肉苁蓉的品质劣变,减少褐变的发生,仍需要进一步证实。

目前,国内外对肉苁蓉的药用价值方面研究较广,在鲜切保鲜方面的研究鲜有报道,随着消费者和市场对鲜切肉苁蓉需求的日益增加,鲜切保鲜技术已成为制约肉苁蓉产业链增长的技术瓶颈。因此,本实验采用气调包装技术对鲜切肉苁蓉进行处理,通过对其品质和褐变指标的测定,探究不同气调比例对鲜切肉苁蓉品质的影响,以期为鲜切肉苁蓉保鲜手段及物流包装技术提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

肉苁蓉:采购于新疆吐鲁番地区并运输至冷库10 ℃ 预冷24 h,挑选新鲜无机械损伤、无病虫害、大小粗细均一(直径约为4 cm)的肉苁蓉备后续试验研究。

氯化钠、柠檬酸、亚硫酸氢钠、L-半胱氨酸、氯化钙、次氯酸钠、三氯酸钾、硫代巴比妥酸、氢氧化钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾,天津市光复精细化工研究所;聚乙二醇、愈创木酚、邻苯二酚,天津市致远化学试剂有限公司;以上试剂均为分析纯。

1.2 仪器与设备

GY-4型数显果实硬度计,艾德堡仪器有限公司;P902型电导仪,上海佑科仪器仪表有限公司;UV-2600型紫外分光光度计,日本岛津公司;A11型研磨机,广州IKA实验室技术有限公司;GD1913型气调包装机,广州行远包装机械有限公司;水分测定仪,上海浦春计量仪器有限公司;Check Point 3型便携式顶空分析仪,阿美特克商贸(上海)有限公司;CM-700D色差仪,杭州柯盛行仪器有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

将10 ℃预冷24 h后的鲜肉苁蓉进行脱皮处理,清洗后切分为直径为(3.8±0.1) cm,厚度为2 cm的肉苁蓉圆块,将其放入护色液[8](2.5% NaCl、0.6%柠檬酸、0.1%亚硫酸氢钠、0.06% L-半胱氨酸,质量分数)中浸泡30 min,30 mg/L NaClO3中浸泡20 min,捞出至表面无水滴下,放入包装盒中(长×宽×高=180 mm× 140 mm×5 mm,每盒200 g),使用聚乙烯(polyethylene,PE)膜[透氧量为300 cm3/(m2·d)]进行气调包装(热封温度为140 ℃,热封时间为2 s)。

实验设计分为4个处理:(1)CK组。(2)包装盒内充有4%O2+2%CO2+94%N2。(3)包装盒内充有4%O2+4%CO2+92%N2。(4)包装盒内充有4%O2+6%CO2+90%N2,分别表示为CK、2%CO2、4%CO2、6%CO2。处理后立即贮藏于温度为(4±0.5) ℃、相对湿度为(90±1) ℃恒温培养箱中,每个处理重复3次,每1 d取样1次,共贮藏8 d。样品经过冷冻用粉样机粉碎后用液氮处理,贮存于-40 ℃冰箱内,用于后续指标的测定。

1.4 指标测定方法

1.4.1 L*和ΔE的测定

采用CR-10色差仪测定L*a*b*,每个处理随机选取6块肉苁蓉,对肉苁蓉块周围(柱体侧面中心周长位置)均匀测定3个点,每个处理重复3次。ΔE的计算如公式(1)所示:

(1)

式中:L0为第0天时的L*值;a0为第0天时的a*值;b0为第0天时的b*值。L*为亮度的大小;ΔE为与原始值之间的差距;L*值越大,ΔE值越小,表明褐变程度越小,反之,则表示越大。

1.4.2 褐变度的测定

采用消光值法[9]测定,略有修改。精确称取2.0 g肉苁蓉样品,匀浆后放入50 mL离心管中,按照1∶10(g∶mL)加入蒸馏水,于4 ℃、10 000×g下离心5 min,取上清液于25 ℃水浴锅中恒温浸泡5 min,在410 nm下测定上清液的吸光度值,结果用A410nm进行表示。

1.4.3 维生素C含量和总酚含量的测定

维生素C含量测定:采用分光光度法[9]进行测定。

总酚含量测定参照刘容等[10]的方法,稍作修改。称取2.0 g肉苁蓉样品,加入10 mL 1% HCl-甲醇溶液(体积分数),冰浴匀浆后转入15 mL试管中,定容至刻度,于4 ℃避光提取20 min,过滤收集滤液。以1% HCl-甲醇溶液做空白参比,于280 nm处测定溶液吸光值。以不同浓度没食子酸为标准品制作标准曲线,总酚含量以mg/100g表示。

1.4.4 过氧化物酶和多酚氧化酶活性的测定

POD和PPO活性测定参考曹建康等[9]和SHAO等[11]的方法,略有修改。

分别向试管中加入5 mL磷酸缓冲溶液(pH 5.5,100 mmol/L),200 μL 0.3%(体积分数)愈创木酚,取0.5 mL酶提取液加入,在加入0.5 mol/L H2O2后迅速启动反应,每20 s时测定470 nm处吸光度的变化。以1单位POD酶活性定义为1 min内吸光度值增加0.01,POD活性表示为U/g。

取5.0 g冻样加入缓冲液5 mL[1 mmol/L聚乙二醇,4%(质量分数)聚乙烯吡咯烷酮,1%(体积分数)Triton X-100],在冰浴条件下匀浆,于4 ℃,10 000×g离心5 min,收集上清液,用于测定PPO的活性。在试管中分别加入4 mL乙酸-乙酸钠缓冲液(50 mmol/L,pH 5.5)、50 mmol/L的邻苯二酚溶液1 mL和100 μL的混合酶提取液,吸光度为420 nm。PPO的活性结果以U/g为单位表示。

1.4.5 相对电导率和丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量的测定

相对电导率的测定:用打孔器在肉苁蓉样品中取20片相同大小的圆片(直径为5 mm,厚度为2 mm),用去离子水冲洗3次后放入100 mL烧杯中浸泡1 h,轻轻晃动后进行第1次测定,加热煮沸5 min,冷却后进行第2次测定。计算如公式(2)所示:

相对电导率

(2)

式中:C0为第1次测定值;C1为第2次测定值。

MDA含量的测定:参照硫代巴比妥酸法[9],略有修改。取5.0 g肉苁蓉样品,加入5.0 mL 100 g/L 三氯乙酸(trichloroacetic acid,TCA)溶液,冰浴匀浆,于4 ℃、10 000×g离心5 min,取上清液加入2.0 mL 0.67%(体积分数)硫代巴比妥酸(thiobarbituric acid,TBA),混合后在沸水中煮沸0.5 min,冷却后450、532、600 nm处测定吸光值。计算如公式(3)、公式(4)所示:

c/(μmol·L-1) =6.45×(OD532-OD600)-0.56×OD450

(3)

式中:c为反应混合液中MDA浓度,μmol/L;OD450为450 nm处的吸光度值;OD532为532 nm处的吸光度值;OD600为600 nm处的吸光度值。

MDA含量

(4)

式中:c为反应混合液中MDA浓度,μmol/L;V为样品提取液总体积,mL;Vs为测定时所需样品提取液体积,mL;m为样品质量,g。

1.4.6 硬度、失重率和水分含量的测定

硬度的测定:参照曹建康等[9]方法。每盒随机选取10块,围绕肉苁蓉块周围(柱体侧面中心周长位置)等间距选取3个位置,用GY-4型数显果实硬度计(3 mm 探头)测定各个位置的肉苁蓉块硬度,做3个重复,最终结果以平均值计,单位为N。

失重率的测定:采用称重法测定。包装中贮藏前后质量差与贮藏前质量的比值,即肉苁蓉的失重率,用百分比来表示。计算如公式(5)所示:

失重率

(5)

水分含量的测定:随机取6块肉苁蓉进行剪碎,混匀后称取5.0 g样品置于水分含量测定仪中进行测定,重复3次。

1.4.7 呼吸强度的测定

采用Check Point 3 便携式顶空分析仪测定密封包装盒内的CO2体积分数(φ1),用胶带密封并于2 h后再次测定密封包装盒内的CO2体积分数(φ2),记录样品质量(m0),做3个重复,用mg/(kg·h)来表示。计算如公式(6)所示:

呼吸强度[mg·(kg·h)-1]

(6)

式中:V为密封包装盒中的总体积,mL;M为CO2的摩尔质量,44 g/mol;V0为CO2的摩尔体积,22.4 L/mol;t为测定时间,h。

1.4.8 菌落总数的测定

采用GB 4789.2—2022《菌落总数测定》标准测定。计算如公式(7)所示:

(7)

式中:N为样品中菌落数;∑C为平板(含适宜范围菌落数的平板)菌落数之和;n1为第一稀释度(低稀释倍数)平板个数;n2为第二稀释度(高稀释倍数)平板个数;d为稀释因子(第一稀释度)。

1.4.9 感官评价

对鲜切肉苁蓉的色泽形态、气味滋味和质地口感进行综合评价。评分标准见表1。

表1 感官评价表
Table 1 Sensory evaluation table

分数项目15~20分10~15分5~10分0~5分外观色泽鲜亮,无褐变,无霉变,整体外观一致色泽较亮,无霉变,无褐变无霉变,略微发生褐变失去光泽,无霉变,褐变较严重风味有甜味,略带苦味,无异味略有苦味,无异味苦味较重,无异味苦味较重,略带异味口感汁液丰富,组织饱满,脆嫩,适合鲜食汁液较多,组织饱满,适合鲜食组织较软,适合鲜食组织变软,口感较差,不可食用整体可接受度很好,非常喜欢好,比较喜欢中等,喜爱一般较差,不喜欢

1.5 数据统计与分析

使用Excel 2010进行数据处理,使用SPSS 20.0进行单因素方差分析,使用GraphPad Prism 8.0 软件作图,P ≤ 0.05 表示差异显著,P ≤ 0.01 表示差异极显著。

2 结果与分析

2.1 不同处理对L*和ΔE值的影响

L*值和ΔE值是反映果蔬贮藏品质的重要指标。不同处理对鲜切肉苁蓉的L*值和ΔE值的影响如表2所示,在贮藏期间,气调包装处理组中L*值和ΔE值的变化程度均低于CK组。L*值总体呈现下降的趋势,其中CK组下降最快,6%CO2组下降最慢,表明6%CO2处理可有效减缓鲜切肉苁蓉的亮度变化。贮藏第8天时,6%CO2L*值最大,分别是CK、2%CO2、4%CO2处理组的1.48倍、1.22倍、1.01倍。贮藏过程中,ΔE值总体呈逐渐上升趋势,其中CK组上升最快,6%CO2组上升最慢,在第8天时,6%CO2组中ΔE值为44.93,且显著低于其他处理组(P<0.05),结果表明,6%CO2处理能有效地抑制ΔE值的上升,减缓鲜切肉苁蓉表皮色泽变化,较好地维持鲜切肉苁蓉在贮藏期间的品质。

表2 不同处理对鲜切肉苁蓉L*、ΔE值的影响
Table 2 Effects of different treatments on L* and ΔE values of fresh-cut Cistanche deserticola

贮藏时间/d不同处理L∗ΔECK63.25±0.9736.76±0.4602%CO263.25±0.9736.76±0.464%CO263.25±0.9736.76±0.466%CO263.25±0.9736.76±0.46CK54.21±1.01c38.60±0.86a12%CO255.33±1.03bc38.01±0.99a4%CO257.27±1.24ab3 757.00±0.54a6%CO258.02±0.81a37.47±0.52aCK49.44±1.01b39.83±0.38a22%CO251.09±0.89b38.16±0.65b4%CO254.84±0.54a38.03±0.67b6%CO255.27±0.69a37.95±0.53bCK47.94±0.72c40.42±0.81a32%CO252.38±0.49b38.46±0.75b4%CO255.87±0.77b38.24±0.40b6%CO257.67±0.87a38.11±0.32bCK46.70±1.28d40.79±0.57a42%CO249.20±0.93c39.05±0.80b4%CO255.30±1.14b38.45±0.58b6%CO257.59±1.12a38.34±0.57bCK44.55±0.74d42.06±0.60a52%CO248.32±0.89c39.95±0.73b4%CO253.60±0.68b39.08±0.64b6%CO256.76±1.02a39.03±0.80bCK39.10±0.97d43.25±0.79a62%CO247.33±0.65c40.67±0.54b4%CO252.32±0.66b39.42±0.45b6%CO254.31±0.94a39.19±0.46bCK37.32±0.49d44.02±0.91a72%CO245.67±0.76c41.20±0.39b4%CO250.59±0.61b40.38±0.81bc6%CO252.52±0.83a39.54±0.54cCK34.70±0.86d46.59±0.76a82%CO241.96±0.54c45.87±0.41b4%CO247.77±0.98b45.79±0.68bc6%CO251.24±0.97a44.93±0.94d

注:不同小写字母表示同一贮藏时间两组间差异显著(P<0.05)

2.2 不同处理对褐变度的影响

鲜切肉苁蓉在贮藏期间容易发生褐变,影响商品价值。褐变度能直观地反映果蔬褐变程度。由图1可知,鲜切肉苁蓉在贮藏过程中总体褐变度呈现上升趋势,其中CK组上升最快,颜色变化程度较为明显,气调包装处理组褐变度上升较缓慢。其中,6% CO2组上升最慢,颜色变化较小,这与贮藏期间鲜切肉苁蓉L*值和ΔE值的结论一致。贮藏第8天时,CK组褐变度分别是2%CO2、4%CO2、6%CO2处理组的1.28、1.30、1.47倍,其中6%CO2处理组的褐变度显著低于其他处理组(P<0.05),说明6%CO2能有效的缓解鲜切肉苁蓉的褐变程度,保持色泽鲜亮。

图1 不同处理对鲜切肉苁蓉褐变度的影响
Fig.1 Effects of different treatments on browning degree of fresh-cut Cistanche deserticola
注:同组数据间小写字母不同表示差异性显著(P<0.05)(下同)

2.3 不同处理对维生素C含量和总酚含量的影响

维生素C含量是果蔬中的一种重要的营养成分,随着贮藏期的延长,果蔬内部的维生素C会被分解。如图2-A所示,在整个贮藏期间,鲜切肉苁蓉中维生素C含量呈现逐渐下降的趋势,贮藏第2天后其含量下降明显,气调包装处理后,包装盒中的气体逐渐到达平衡状态,能够减缓维生素C的氧化和分解。其中6%CO2处理组维生素C含量始终高于CK组,且贮藏前3 d下降速率小于CK组。表明6%CO2处理能有效减缓鲜切肉苁蓉维生素C含量的流失。

总酚物质含量与褐变程度密切相关。如图2-B所示,贮藏期间不同处理的总酚含量总体呈现出先上升后下降的趋势,其中气调包装处理组中总酚含量均高于CK组,在第2天达到峰值,6%CO2处理组在第4天时达到峰值,且CK组始终低于6%CO2处理组。表明6%CO2处理能有效减缓总酚含量的下降,较好的保持抗氧化性。

A-维生素C含量;B-总酚含量
图2 不同处理对鲜切肉苁蓉维生素C含量和总酚含量的影响
Fig.2 Effects of different treatments on vitamin C and total phenol content of fresh-cut Cistanche deserticola

2.4 不同处理对POD、PPO活性的影响

POD和PPO在果蔬贮藏中参与反应,是影响果蔬褐变产生的重要因素。由图3-A可知,在整个贮藏期间,不同处理组中POD活性均呈现出上升趋势,说明6%CO2处理显著抑制POD活性(P<0.05),且始终低于CK组,在整个贮藏期间POD活性都相对稳定,并处于较低的活性水平。在贮藏后期POD活性上升,这可能与鲜切肉苁蓉贮藏期间生命活动有关。

由图3-B可知,在整个贮藏期间,PPO活性整体呈现出先上升后下降的趋势。其中,气调包装处理能显著抑制鲜切肉苁蓉中的PPO活性。在贮藏初期,PPO活性呈现上升趋势,在贮藏2~5 d时,其活性又缓慢下降。在贮藏第8天时,6%CO2处理中PPO活性低于CK组0.25 U/g,说明6%CO2处理能有效抑制PPO活性的上升,降低与酚类物质的结合能力。

A-POD活性;B-PPO活性
图3 不同处理对鲜切肉苁蓉POD、PPO活性的影响
Fig.3 Effects of different treatments on POD and PPO activities of fresh-cut Cistanche deserticola

2.5 不同处理对相对电导率和MDA含量的影响

相对电导率是反映采后果蔬的细胞膜受损伤程度和植物组织的衰老程度,也是反映采后果蔬品质的生理指标之一,当果蔬处于逆境中时,植物组织会受到破坏,从而导致内溶物质外渗使得相对电导率增加。由图4-A可知,在整个贮藏期间,不同处理组的相对电导率总体呈上升趋势,其中CK组上升最快,由第0天的16.02%上升到第8天的32.89%,升高了16.87%。在第8天时,6%CO2处理组的最低且低于CK组6.50%,表明6%CO2处理能有效抑制鲜切肉苁蓉的相对电导率上升。

MDA与细胞膜完整性相关,反映果蔬膜脂过氧化和细胞结构的破坏程度。由图4-B可知,在贮藏过程中,不同处理的MDA含量呈现上升趋势,2%CO2、4%CO2、6%CO2处理组中MDA含量始终低于CK组,贮藏至第8天时,CK组中MDA含量分别是2%CO2、4%CO2、6%CO2处理组的1.16倍、1.28倍、1.39倍,表明6%CO2处理能有效抑制鲜切肉苁蓉MDA含量的上升,减缓膜脂过氧化程度。

A-相对电导率;B-MDA
图4 不同处理对鲜切肉苁蓉相对电导率和MDA的影响
Fig.4 Effects of different treatments on relative electrical conductivity and malondialdehyde of fresh-cut Cistanche deserticola

2.6 不同处理对硬度、水分含量、失重率和呼吸强度的影响

如图5-A所示,在8 d的贮藏期中,硬度总体呈下降的趋势,其中气调包装处理组中硬度均高于CK组。贮藏第8天时,2%CO2、4%CO2、6%CO2处理组的硬度分别比CK组高1.04 N、1.43 N、2.10 N,其中6%CO2处理组的硬度是CK组的0.26倍,说明6%CO2处理组硬度显著高于其他处理组(P<0.05)。结果表明,6%CO2处理对缓解鲜切肉苁蓉硬度下降效果优于其他处理组。

水分含量是评价鲜切肉苁蓉贮藏品质的重要指标。由图5-B可知,气调包装能较好的保持鲜切肉苁蓉的水分含量。随着贮藏时间的延长,在第0天~第2天鲜切肉苁蓉的水分含量下降较快,第2天~第8天下降缓慢。在整个贮藏期间分别下降了6.06%、5.93%、5.10%、4.15%。表明6% CO2处理能够延缓鲜切肉苁蓉水分含量下降,能有效地维持鲜切肉苁蓉的品质。

鲜切肉苁蓉在脱皮后极易发生失水导致失去商品价值。如图5-C所示,在贮藏过程中鲜切肉苁蓉的失重率不断上升,其中CK组的失重率上升最快,显著高于气调包装处理组。6%CO2处理组的失重率上升较缓慢,贮藏至第8天时,6%CO2处理组的失重率为1.05%,分别比CK、2%CO2、4%CO2处理组低0.68%、0.43%、0.23%,显著降低了鲜切肉苁蓉的失重率(P<0.05)。说明6%CO2处理可以有效降低鲜切肉苁蓉的水分散失速率,保持组织中水分含量。

呼吸强度可以反映鲜切肉苁蓉在不同气体环境中的生理活动变化,降低呼吸强度能有效的保持果蔬的品质。由图5-D可知,与CK组相比,气调包装处理组均能有效降低鲜切肉苁蓉的呼吸强度。在整个贮藏期间,由于PE膜的透气性较差,故不同处理组中呼吸强度总体呈现先上升后下降的趋势,贮藏前期,不同处理组中呼吸强度上升幅度较大,第1天时,CK处理组呼吸强度分别是2%CO2、4%CO2、6%CO2处理组的1.16倍、1.30倍、1.34倍。其中6%CO2处理组的呼吸强度显著低于其他处理组。贮藏第8天时,6%CO2处理组的呼吸强度比CK处理组低20%,结果表明6%CO2处理组能都较好的减缓包装内的气体成分变化,抑制呼吸作用,减缓代谢速率。

A-硬度;B-水分含量;C-失重率;D-呼吸强度
图5 不同处理对鲜切肉苁蓉硬度、水分含量、失重率和呼吸强度的影响
Fig.5 Effects of different treatments on hardness,water content,weight loss rate, and respiration intensity of fresh-cut Cistanche deserticola

2.7 不同处理对菌落总数的影响

鲜切果蔬中的微生物数量影响品质的安全。由图6可知,在整个贮藏期间,不同处理组中的菌落总数呈上升趋势,气调包装处理组中菌落总数始终低于CK组,其中6%CO2组菌落总数上升速率最慢。贮藏至第8天时,6%CO2处理组的菌落总数仍小于106 CFU/g,说明6%CO2处理能较好的抑制微生物的生长繁殖,延缓鲜切肉苁蓉品质的劣变。

2.8 感官评价

感官评价也是一个评价鲜切果蔬的重要指标,从外观、色泽、风味及口感方面综合评价其保鲜品质(图7、图8)。根据每个项目的评分,分数越高说明保鲜效果越好。不同气调处理在鲜切肉苁蓉贮藏后期外观、风味及口感方面的评价,其中6% CO2处理后的外观、风味、口感及可接受度方面分数最高,说明6% CO2处理效果最好。

图6 不同处理对鲜切肉苁蓉菌落总数的影响
Fig.6 Effects of different treatments on the total bacterial count of fresh-cut Cistanche deserticola

图7 不同处理对鲜切肉苁蓉感官评价的影响
Fig.7 Effects of different treatments on sensory evaluation of fresh-cut Cistanche deserticola

图8 不同处理对鲜切肉苁蓉感官的影响
Fig.8 Sensory effects of different treatments on fresh-cut Cistanche deserticola

3 讨论

肉苁蓉在鲜切加工后会出现褐变萎蔫、汁液流失和微生物侵染等劣变现象,导致产品感官品质下降。因此,包装保鲜手段在维持鲜切肉苁蓉品质中发挥着十分重要的作用。本文采用气调包装(2%CO2、4%CO2、6%CO2)对鲜切肉苁蓉进行处理,探究不同处理对肉苁蓉品质的影响。

色泽是鲜切产品最为关键的品质参数之一。鲜切产品的切口极易发生酶促褐变,这限制了鲜切产业的发展。本实验研究了不同气调包装参数对鲜切肉苁蓉褐变的影响,L*值和ΔE值是表示酶促褐变反应的指标。2%CO2、4%CO2和6%CO2处理均延缓了L*值的上升和ΔE值的下降。同时,气调包装处理的鲜切肉苁蓉中可观察到较低的褐变度,这表明气调包装处理能在8 d内有效延缓鲜切肉苁蓉褐变的发生。雷昊等[12]表明在O2浓度相同的条件下,CO2浓度较高时能有效保持鲜切白菜的营养品质。在本实验中,气调包装处理对鲜切肉苁蓉褐变的延缓也存在CO2浓度依赖效应。6%CO2处理效果要显著优于2%CO2和4%CO2

酶促褐变是鲜切果蔬发生褐变的主要因素之一,涉及酚类化合物、POD和PPO的多种相互作用[13]。肉苁蓉在鲜切过程中,细胞遭受机械破坏,不仅加大了组织与O2的接触面,还将分布于液泡和细胞质中酚类物质和POD、PPO等酶类物质流出,加速酶与酚类物质发生接触反应[14],促进酚类物质氧化生成醌类物质,导致鲜切肉苁蓉产生褐变[15]。OGUZ-KORKUT等[16]在研究气调包装对鲜切梨的理化特性中,气调包装隔绝与更多O2的接触面,能较好地保持梨片的硬度和色度,降低鲜切梨片的呼吸强度和代谢活性。PPO和POD活性的抑制是控制鲜切产品褐变的有效手段。采用气调包装处理鲜切莲藕,可以抑制PPO和POD的活性,减缓了酶促反应,延缓了鲜切莲藕贮藏过程中的褐变程度[17]。在本实验中,6%CO2处理使POD和PPO的活性保持较低水平,较好地抑制鲜切肉苁蓉中酶促褐变的发生。保持较高的维生素C含量和总酚含量能提高抗氧化能力,减缓其他过氧化物自由基对鲜切肉苁蓉的伤害。

膜损伤是鲜切蔬菜衰老的早期典型标志,导致酶促褐变、氧化应激和活性氧(reactive oxygen species, ROS)积累。膜脂损伤会产生有毒化合物,如多不饱和脂肪酸氧化产生的 MDA[18]。3%O2+7%CO2+90%N2处理可以延缓鲜切黄瓜的相对电导率和MDA含量的增加,较好维持其色泽,保持了鲜切黄瓜的鲜味丰度[19]。本实验中,6%CO2处理抑制了鲜切肉苁蓉相对电导率和MDA含量的上升,提高抗胁迫能力,从而减缓了细胞膜结构的损伤和过氧化产物的积累,延缓细胞的衰老,减缓酶促褐变的发生,较好的保持鲜切肉苁蓉品质。

硬度和水分含量是衡量果蔬品质的重要因素,并与自身呼吸作用密切相关。呼吸旺盛会导致鲜切果蔬的代谢加速,加速水分流失和营养物质的消耗,水分的流失会直接导致果蔬硬度的下降[20]。在本实验中,发现不同处理组中鲜切肉苁蓉在贮藏前期呼吸作用较强,水分含量和硬度下降较快。随着包装盒中CO2含量的升高,与低温协同抑制了呼吸作用,导致贮藏后期呼吸强度下降。6%CO2处理能够通过降低鲜切肉苁蓉的呼吸强度,减缓细胞代谢速率和营养物质消耗,减少水分流失,减缓失重率上升,较好的保持鲜切肉苁蓉的硬度。此外,CO2作为一种酸性气体,能够与微生物细胞膜接触并溶入磷脂中,以形式与磷脂层蛋白相互作用,影响微生物膜的通透性。随着细胞膜通透性增加,CO2进入细胞质中并引起细胞内pH下降,破坏细胞质pH稳态,进而引起各类酶活性降低或失活,抑制微生物的代谢活动[21]。CO2还具有较高的萃取能力,能够抽取细胞中的磷脂和疏水化合物,诱导微生物死亡,从而抑制好氧微生物的活性[22]。同时,水分散失的减少,导致包装盒中相对湿度下降,使得菌落的黏附能力降低,导致菌落总数的降低[23],延长保质期。低温结合5%O2+10%CO2+85%N2气调处理鲜切胡萝卜能较好的保持水分,延缓TSS和胡萝卜素等物质含量的下降,抑制菌落总数的增加,能够有效的维持鲜切胡萝卜的品质并延长其贮藏期[24]。贮藏结束,6%CO2处理显著抑制了菌落总数的上升,延缓鲜切肉苁蓉的品质劣变,处理组鲜切肉苁蓉色泽鲜亮,无异味,组织饱满,脆嫩多汁,在色泽、风味、口感和可接受度方面评分最高,感官品质最好。

4 结论

本文研究了气调包装处理对鲜切肉苁蓉品质的影响,采用4%O2+6%CO2+90%N2气调包装可以显著抑制鲜切肉苁蓉的呼吸强度,减缓水分的流失,延缓了ΔE值、褐变度、失重率、相对电导率和MDA含量的上升,延缓L*值、硬度、维生素C含量和总酚含量的下降,抑制了菌落总数升高,使POD和PPO活性维持在较低水平,较好地保持了鲜切肉苁蓉的感官品质,可为消费者提供色味俱佳的产品。本研究为气调保鲜技术在鲜切肉苁蓉中的应用提供了理论支持。

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Application of modified atmosphere packaging technology on fresh-cut Cistanche deserticolam preservation

LU Fan1,LI Hongye2,YIN Beibei1,LIU Qingzhu1,LIANG Jiarui1, GUO Limin3,4,YANG Fan5,WU Bin3,4*

1(College of Food Science and Pharmacy, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, China)2(Department of Food Chemistry, Shihezi Engineering Vocational Technical College, Shihezi 832000, China) 3(Institute of Agro-Products Storage and Processing, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, China) 4(Xinjiang Key Laboratory of agricultural products processing and preservation, Urumqi 830091, China)5(Xinjiang Songchun Medicine Ecological Agriculture Co.Ltd., Turpan 838000, China)

ABSTRACT For the problems of browning and quality deterioration of fresh cut Cistanche deserticola, in this research, Cistanche deserticola of Xinjiang was used as experimental material and treated with modified atmosphere packaging (4%O2+2%CO2+94%N2, 4%O2+4%CO2+92%N2, and 4%O2+6%CO2+90%N2) at (4±0.5) ℃. The parameters, including the L* value, ΔE, browning degree, hardness, moisture content, respiratory intensity, vitamin C content, total phenol content, and total bacterial count were used to evaluate the effects of modified atmosphere packaging on browning and storage quality of fresh-cut Cistanche deserticola. Results showed that all the modified atmosphere packaging could effectively inhibit browning and quality deterioration of Cistanche deserticola during storage. The optimal modified atmosphere packaging was the 4%O2+6%CO2+90%N2, which could effectively inhibit the activities of polyphenol oxidase (PPO) and peroxidase (POD) and delay the browning of Cistanche deserticola during storage (P<0.05). In addition, the respiratory intensity was inhibited and the decreases in water content, vitamin C, as well as total phenol contents, were significantly delayed (P<0.05). Furthermore, the weightlessness rate and total bacterial count were effectively inhibited by 4%O2+6%CO2+90%N2 modified atmosphere packaging, the storage period was extended to 8 days using this method. In conclusion, these results demonstrated that the storage quality of fresh-cut Cistanche deserticola could be effectively maintained by the treatment of 4%O2+6%CO2+90%N2 under low-temperature conditions. This study could provide a theoretical basis for the study of postharvest storage and transportation technology of fresh-cut Cistanche deserticola.

Key words modified atmosphere packaging; fresh-cut; Cistanche deserticola; storage quality; browning

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.030702

引用格式:路帆,李宏业,殷贝贝,等.气调包装技术在鲜切肉苁蓉保鲜中的应用[J].食品与发酵工业,2023,49(6):170-178.LU Fan,LI Hongye,YIN Beibei, et al.Application of modified atmosphere packaging technology on fresh-cut Cistanche deserticolam preservation[J].Food and Fermentation Industries,2023,49(6):170-178.

第一作者:硕士研究生(吴斌研究员为通信作者,E-mail:42042615@qq.com)

基金项目:自治区区域协同创新专项(2020E01048)

收稿日期:2022-01-10,改回日期:2022-02-21