微孔氣調包裝對鮮切菠蘿蜜保鮮效果的影響

趙文匯，劉欣瑤，梁金甜，樊愛萍,2，潘艷南，唐莉，曾麗萍,2*

微孔氣調包裝對鮮切菠蘿蜜保鮮效果的影響

趙文匯1，劉欣瑤1，梁金甜1，樊愛萍1,2，潘艷南1，唐莉1，曾麗萍1,2*

（1.紅河學院 化學與資源工程學院，云南 蒙自 661199； 2.云南省綠色食品中越雙邊國際聯合實驗室，云南 蒙自 661199）

為探究微孔氣調包裝（MMAP）對鮮切菠蘿蜜的保鮮效果，明確O2體積分數、CO2體積分數和打孔數的最佳處理條件。本研究以菠蘿蜜為原料，通過單因素和正交-模糊綜合評價法，研究冷藏期間MMAP對鮮切菠蘿蜜品質（菌落總數、質量損失率、可溶性固形物（TSS）、色差、可滴定酸（TA）、硬度、VC含量和丙二醛（MDA）質量摩爾濃度）的影響。與對照相比，MMAP抑制了微生物生長，維持了較高TSS、TA和VC含量，減少了MDA的積累，提高了鮮切菠蘿蜜的整體品質，延長貨架期至少6 d。篩選出MMAP最佳處理條件：O2體積分數為5%，CO2體積分數為6%，216 cm2的打孔數為15個。MMAP是一種安全、低廉、簡單的保鮮技術，可有效抑制鮮切菠蘿蜜在貯藏過程中組織軟化、營養損失、風味變化等品質裂變問題，具有很大的工業應用潛力。

鮮切菠蘿蜜；微孔氣調包裝；優化；保鮮

菠蘿蜜（Lam.）是一種典型的熱帶水果，廣泛種植于我國海南、云南、廣西等熱帶和亞熱帶地區[1]。因其香味濃郁，爽脆清甜，深受消費者的喜愛。此外，菠蘿蜜不僅含有豐富糖類、維生素、礦物質等營養物質，還富含多酚、黃酮和甾醇等活性成分，具有抗氧化功能和藥用價值[2-3]。近年來，屏邊縣在政府和企業的推動下，大力發展菠蘿蜜種植產業，已建成云南省最大的專業菠蘿蜜種植生產基地。然而，菠蘿蜜是一種大型水果且外皮堅硬難剝離，給銷售、運輸和食用帶來極大不便，制約了該產業的發展。鮮切是解決菠蘿蜜銷售的有效途徑。盡管鮮切果蔬的便利性深受消費者歡迎，然而機械傷會加速鮮切果蔬的一系列的生理生化反應，出現組織軟化、呼吸失調、營養損失、酶促褐變、微生物生長和對環境敏感高等問題[4-6]。國內外研究學者采用物理保鮮技術（如低溫[7]、氣調保鮮[8]、冷殺菌[9]等）、化學保鮮技術（如涂膜[10]、1-甲基環丙烯（1-MCP）[11]、外源褪黑素[12]等）和生物保鮮技術（溶菌酶[13]、拮抗微生物[14]、天然提取物[15]等）以及復合保鮮技術[16-17]對各類鮮切果蔬進行保鮮處理，提高鮮切果蔬貯藏期間的貨架期和品質。

氣調包裝是一種價格低廉、安全性高、應用廣泛的保鮮技術，微孔氣調包裝（Microporous Modified Atmosphere Packaging，MMAP）屬于氣調包裝的一種，微孔氣調包裝的微孔膜可以在氣調的基礎上結合果蔬生理特點自行設計微孔膜的孔徑大小和數量，從而改善薄膜的透氣性，以達到低成本保鮮的效果[18]。果蔬品種、產地、成熟度、貯藏條件等多種因素均會影響氣調保鮮的效果，針對不同果蔬的生理特性需要調整氣調包裝中O2和CO2的比例才能達到抑制果蔬生理代謝和延緩品質衰老的效果[19]。本文以屏邊菠蘿蜜為原料，通過單因素試驗、正交設計-模糊綜合評價法分析O2體積分數、CO2體積分數和打孔數對鮮切菠蘿蜜品質的影響，擬解決鮮切菠蘿蜜在貯藏、運輸和銷售過程中出現品質劣變和安全性問題，以期滿足市場的多元化需求，從而推動屏邊菠蘿蜜產業鏈的發展。

1 實驗

1.1 材料與試劑

實驗材料：菠蘿蜜采摘于云南紅河州屏邊縣實驗基地，品種為“馬來西亞一號”，采摘當天運回實驗室。選用無病蟲害、無機械傷、果型端正、大小均一、7～8成熟度的菠蘿蜜于10 ℃條件下預冷24 h。在相對潔凈的空間（20 ℃）的條件下，用消毒的不銹鋼刀沿著主軸切開菠蘿蜜，去除果莖后取出完整的果苞，分裝稱量后用于后續微孔氣調保鮮。

主要試劑：孟加拉紅瓊脂培養基、平板計數瓊脂培養基，北京奧博生物技術有限責任公司；氫氧化鈉、乙醇（體積分數為95%）、鹽酸、三氯乙酸、硫代巴比妥酸等均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 儀器與設備

實驗儀器：T6新世紀紫外-可見分光光度計，北京普析通用儀器有限責任公司；SW-CJ-1F潔凈工作臺，蘇凈集團蘇州安泰空氣技術有限公司；LDZX-50KBS型立式壓力蒸汽滅菌器，上海申安醫療器械廠；250HL恒溫恒濕培養箱，江蘇金怡儀器科技有限公司；H3-20KR臺式高速冷凍離心機，湖南可成儀器設備有限公司；HWS26型電熱恒溫水浴鍋，上海一恒科技儀器有限公司；TA.new plus型質構儀，上海瑞玢國際貿易有限公司；LB90A型糖度計，廣州市明睿電子科技有限公司；WSC-S測色色差計，上海精密儀器儀表有限公司；BC/BD-200HEP型冰箱，青島海爾特種電冰柜有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 原料處理

采用聚乙烯盒（長×寬×高為18 cm×12 cm×5.5 cm），每盒裝入上述處理好的菠蘿蜜后以聚丙烯膜（膜面積為216 cm2，厚度為70 μm）進行氣調封裝，根據實驗方案設置相應的打孔數（孔徑為30 μm）。每盒樣品質量為（200±10）g，置于（10±1）℃條件下進行貯藏。

1.3.2 試驗設計

1.3.2.1 單因素試驗

通過文獻查閱及預試驗，固定O2體積分數、CO2體積分數、打孔數3個因子的水平分別為7%、9%和15個，采用單因素試驗研究O2體積分數（3%、5%、7%、9%和11%）、CO2體積分數（3%、6%、9%、12%和15 %）、打孔數（后文均指在216 cm2中的打孔數，5、10、15、20和25個）3個因素對冷藏至第10天鮮切菠蘿蜜的硬度、可溶性固形物（TSS）含量、可滴定酸（TA）含量的影響。

1.3.2.2 正交試驗設計

在單因素試驗基礎上，以O2體積分數（）、CO2體積分數（）、打孔數（）為自變量，測定貯藏10 d后鮮切菠蘿蜜的各項指標，并進行正交設計。試驗自變量因素及水平如表1所示。

表1 正交試驗因素水平

Tab.1 Orthogonal test factor level

1.3.2.3 模糊綜合評價法

采用模糊綜合評價法，可用于實驗中多個指標評價MMAP對鮮切菠蘿蜜的保鮮效果，引入隸屬度函數，正效應公式見式（1），負效應公式見式（2）。

(2)

式中：X為分析點數據值；max和min為各試驗組的最大值和最小值。

綜合評價系數（）的計算見式（3）。

式中：M為隸屬度；λ為加權權重。

需考慮的保鮮指標中硬度、TSS、TA、VC含量為正效應；質量損失率、色差（Δ）、丙二醛（MDA）為負效應，其綜合評價的權重子集為{0.20, 0.20, 0.20, 0.10, 0.10, 0.10, 0.10}。后續通過正交-模糊綜合評價法篩選出微孔氣調包裝的最佳參數（命名為MMAP），與不做的任何處理（命名為CK）的鮮切菠蘿蜜進行保鮮效果的比較。

1.4 指標測定

1.4.1 菌落總數的測定

菌落總數參照GB 4789.2—2022的方法測定。

1.4.2 色差的測定

選取赤道附近的菠蘿蜜置于色差儀上，測定鮮切菠蘿蜜的*、*和*值，儀器用標準白板（0=94.31，0=0.04，0=0.42）矯正，通過比較Δ值反映鮮切菠蘿蜜色澤的改變，其公式見式（4）。

式中：*、*和*分別為樣品的色澤值

1.4.3 硬度的測定

參考文獻[20]的方法并稍加修改。硬度的測定采用TA. new plus質構儀進行測試，使用TA/2探頭，測前速度為2 mm/s，測試速度、測后速度為1 mm/s，測試距離為3 mm。每組隨機抽取3 個菠蘿蜜果苞，選取赤道附近且取樣點間隔大于5 mm，平行6 次取平均值。

1.4.4 質量損失率的測定

質量損失率的測定參照Wang等[21]的方法，準確稱取每個取樣點的初始質量和取樣終點質量，計算式見式（5）。

式中：1為質量損失率，%；1為樣品初始質量，g；2為樣品取樣終點質量，g。

1.4.5 TSS含量的測定

將菠蘿蜜果肉擠壓后取其汁液，并用手持糖度計測定其TSS含量，平行3次取平均值，結果以%表示。

1.4.6 TA含量的測定

TA含量的測定采用酸堿滴定法進行測定，稱取5.00 g菠蘿蜜果肉研磨成勻漿，并移至100 mL容量瓶中定容，然后進行過濾，吸取20 mL濾液用0.01 mol/L的NaOH標準溶液滴定。根據NaOH消耗量計算鮮切菠蘿蜜貯藏過程中的TA含量，結果以%表示。

1.4.7 VC含量的測定

VC含量采用分光光度法[22]進行測定。稱取2.00 g樣品，加入5 mL體積分數為1%的鹽酸研磨勻漿并轉移至10 mL棕色離心管中，離心20 min （4 ℃、10 000 r/min）；取1 mL上清液，加入盛有0.2 mL體積分數為10%鹽酸的10 mL容量瓶中，定容后以蒸餾水為空白，于243 nm處測定其吸光值，結果用mg/100 g表示。

1.4.8 MDA含量的測定

采用硫代巴比妥酸法[23]進行測定。稱取1.00 g樣品，加入5 mL質量濃度為100 g/L的三氯乙酸冰浴研磨后，離心20 min（4 ℃、10 000 r/min）。取2 mL粗提液與2 mL質量濃度為6.7 g/L的硫代巴比妥酸中混合，沸水浴20 min，然后冷卻再次進行離心獲得上清液。在450、532和600 nm處的測定其吸光度值，結果用nmol/g表示。

1.5 數據分析

使用SPSS22.0（IBM）軟件進行實驗數據的顯著性分析（＜0.05為顯著性差異，標注“*”；＜0.01為極顯著性差異，標注“**”），采用Origin 2021軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 O2體積分數對鮮切菠蘿蜜品質的影響

貯藏至第10天時，O2體積分數對鮮切菠蘿蜜品質的影響見表2。初始O2體積分數超過5%時，樣品的硬度、TSS和TA含量逐漸下降。當初始O2體積分數為11%時，鮮切菠蘿蜜的各項品質指標下降明顯（<0.05）。有學者研究表明高的CO2體積分數或過低的O2體積分數均可誘發厭氧（發酵）代謝，引發生理損傷或腐爛，并可能誘發由厭氧（發酵）代謝引發的異味[24]。因此各項品質指標下降可能是由于O2濃度過高，呼吸作用強，營養物質消耗大，影響其風味和質地。綜合來看，在固定CO2體積分數9%和打孔數15個的條件下，O2體積分數5%的鮮切菠蘿蜜的硬度最大，TSS、TA含量最高。因此，選擇O2體積分數3%～7%作為進一步試驗分析的依據。

表2 O2體積分數對鮮切菠蘿蜜品質的影響

Tab.2 Effect of O2 volume fraction on quality of fresh-cut jackfruit

2.2 CO2體積分數對鮮切菠蘿蜜品質的影響

貯藏至第10天時，CO2體積分數對鮮切菠蘿蜜品質的影響見表3。CO2體積分數為6%～12%時，鮮切菠蘿蜜硬度、TSS和TA含量維持較高水平且差異不顯著（＞0.05）。當CO2體積分數達到15%時，鮮切菠蘿蜜的各項品質指標下降明顯（<0.05）。有學者研究表明高濃度的CO2可抑制微生物的生長和延緩呼吸作用，還可調節可溶性糖的轉化，維持細胞的完整性，從而保持果實糖酸比和果實硬度，達到延長貯藏期目的，然而過高的CO2濃度反而會加速果實的生理損傷[25]。因此各項品質指標下降可能是由于呼吸代謝促使包裝體系中O2濃度下降，CO2不斷積累，誘導果實無氧呼吸，影響其果實硬度、TSS和TA含量。綜合來看，選擇CO2體積分數6%～12%作為進一步試驗分析的依據。

表3 CO2體積分數對鮮切菠蘿蜜品質的影響

Tab.3 Effect of CO2 volume fraction on quality of fresh-cut jackfruit

2.3 打孔數對鮮切菠蘿蜜品質的影響

氣調包裝的打孔數會影響包裝的滲透性，薄膜上打微孔可調節包裝內的O2與CO2的比例，防止O2過低導致無氧呼吸的發生[26]。貯藏至第10天時，打孔數對鮮切菠蘿蜜品質的影響見表4。打孔數為5個時，鮮切菠蘿蜜的硬度最低，這可能是薄膜滲透性低，導致包裝體系中O2過低，而CO2過高，發生無氧呼吸損傷細胞結構，從而導致硬度下降明顯。當打孔數為25個時，鮮切菠蘿蜜的品質指標最差（<0.05），這可能歸因于打孔數增多，薄膜的滲透性增強，包裝內的CO2逸出，袋內O2含量逐漸升高，導致鮮切菠蘿蜜呼吸速率升高，營養物質不斷消耗。與其他處理組相比，打孔數為15個時，TA含量最高，打孔數為10個時，硬度最大和TSS含量最高。因此，選擇打孔數5～15個作為進一步試驗分析的依據。

表4 打孔數對鮮切菠蘿蜜品質的影響

Tab.4 Effect of hole number on quality of fresh-cut jackfruit

2.4 正交試驗優化結果分析

根據單因素，采用L9（34）正交試驗進行微孔氣調包裝參數優化，結果如表5所示。通過模糊綜合評價法，對微孔氣調包裝的保鮮效果進行評價，9組數據中，綜合評價系數的范圍為0.32～0.82。結果表明，3個變量因素對鮮切菠蘿蜜保鮮效果影響程度從大到小依次為O2體積分數（）、打孔數（）、CO2體積分數（）。得到微孔氣調包裝對鮮切菠蘿蜜保鮮效果的影響的最佳工藝條件為213，即O2體積分數為5%、CO2體積分數為6 %、打孔數為15個。

2.5 微孔氣調包裝對鮮切菠蘿蜜保鮮效果的影響

2.5.1 菌落總數

菌落總數是用來評價鮮切果蔬安全性及貨架期的重要指標。如圖1所示，所有樣品的菌落總數均呈增長趨勢，且整個貯藏期內MMAP的菌落總數顯著低于CK的（<0.05）。貯藏至第6天時，CK表面出現肉眼可見的菌落，組織軟化并伴有少量黏液，感官性狀表明已無法食用，后續則不再測定其菌落總數。而MMAP的菌落總數在整個貯藏期內未出現明顯的霉變，且貯藏至第10天時，菌落總數為5.19 lg（CFU/g）。相比于CK，MMAP處理可有效抑制菌落總數的增加，這可能歸因于微孔氣調包裝中適宜的氣體比例和微孔薄膜的透氣性，從而抑制了表面微生物的生長及改善水蒸氣凝結現象，起到了良好的保鮮效果。

表5 正交試驗測定結果

Tab.5 Results determined by orthogonal test

圖1 微孔氣調包裝對鮮切菠蘿蜜菌落總數的影響

2.5.2 色差

顏色是能直接反映果蔬品質的指標之一。*值代表明亮度、*值代表紅綠、*值代表黃藍。通過測定*值、*值和*值分析貯藏過程中果皮的顏色變化。如圖2所示，隨著貯藏時間的延長，*值和?逐漸下降，*值和*值不斷上升。整個貯藏期內，MMAP對鮮切菠蘿蜜顏色的影響均優于CK，這說明MMAP可以保持鮮切菠蘿蜜貯藏期間的光澤度。同時延緩菠蘿蜜向紅黃顏色方向發展的趨勢，延緩果實的成熟與衰老。

2.5.3 硬度和質量損失率

硬度是果蔬成熟、貯藏和銷售過程中由于代謝和水分損失而發生的一種可見變化[27]。如圖3a所示，在整個貯藏期間，所有樣品的硬度逐漸降低。貯藏至第2天時，2種處理的硬度明顯下降但差異不顯著（＞0.05），隨著貯藏時間延長，MMAP的硬度顯著高于CK的（<0.05）。貯藏至第6天時，CK的硬度下降速率快，這可能是微生物作用加速了果膠及其他細胞壁成分的降解，以及呼吸代謝和水分的蒸發，使得果肉加速軟化。

質量損失主要包括水分損失和干物質的損耗。如圖3b所示，隨著貯藏時間的延長，質量損失逐漸增加，MMAP在延緩質量損失率上升的效果優于CK的。這可能是MMAP加強了內外的氣體交換，抑制了菠蘿蜜呼吸作用的同時避免了無氧呼吸，從而減緩其新陳代謝，減少營養物質的消耗和質量損失。

圖2 微孔氣調包裝對鮮切菠蘿蜜色差的影響

圖3 微孔氣調包裝對鮮切菠蘿蜜硬度（a）和質量損失率（b）的影響

2.5.4 TSS和TA含量

TSS和TA可反映果蔬的風味、可接受度及貯藏品質。從圖4a可以看出，TSS含量隨著時間的變化，呈現上升的趨勢，隨著果實的不斷后熟，淀粉逐漸轉化為小分子的糖，導致果實甜度和TSS含量增加。貯藏0～6 d時，CK的TSS含量高于MMAP的，而貯藏8～10 d時，MMAP的TSS含量高于CK的。前期CK的生理代謝旺盛加速了淀粉的轉化速率，使得CK高于MMAP；后期由于呼吸作用不斷消耗糖等營養物質，而微孔氣調包裝抑制呼吸等生理生化活動，從而使得CK低于MMAP。TA含量的變化見圖4b，隨著貯藏時間的延長，TA含量先上升后下降，CK的TA含量在第2天達到峰值，而MMAP則在第4天。鮮切菠蘿蜜在后熟期間不斷積累有機酸，而MMAP可以延緩鮮菠蘿蜜的后熟。貯藏6 d以后MMAP的TA含量顯著高于CK的（＞0.05），由此可看出，MMAP延緩了TA下降的速度。

圖4 微孔氣調包裝對鮮切菠蘿蜜TSS（a）和TA（b）含量的影響

2.5.5 VC含量

VC是菠蘿蜜的營養成分之一，同時也是重要的非酶抗氧化物質，貯藏過程中當含量過低會造成活性氧損傷，因此可以根據其含量變化評價菠蘿蜜的保鮮效果。如圖5所示，在整個貯藏期間，所有樣品的VC含量均呈現逐漸的下降趨勢，且MMAP處理顯著高于CK（<0.05）。貯藏至第10天時，MMAP和CK的VC含量分別為18.76 mg/100 g和16.24 mg/100 g，MMAP比CK高出了16.19%，這說明MMAP可以維持較高的VC含量。其原因可能是氣調微孔包裝內氣體通過微孔交換快速達到平衡，抑制了鮮切菠蘿蜜的生理代謝速率，較好地保持鮮切菠蘿蜜的抗氧化性，有效地延緩了果實衰老。大量的研究也證實了氣調包裝延緩了靈武長棗[28]、拉薩刺梨[29]和鮮切梨[30]果實中VC含量的下降。

圖5 微孔氣調包裝對鮮切菠蘿蜜 VC含量的影響

2.5.6 MDA質量摩爾濃度

MDA質量摩爾濃度的變化與細胞組織的衰老和膜系統脂質氧化密切相關，可用于反映果實老化損傷后組織或細胞膜的脂質過氧化的程度。如圖6所示，隨著貯藏時間的延長，MDA質量摩爾濃度總體呈上升趨勢，CK的MDA質量摩爾濃度始終高于MMAP的（<0.05）。貯藏前期丙二醛的初始質量摩爾濃度為0.46 nmol/g，貯藏至第10天時，CK和MMAP的MDA質量摩爾濃度分別為8.70 nmol/g和6.41 nmol/g，CK的MDA質量摩爾濃度上升明顯（<0.05）。以上數據表明，MMAP可以顯著抑制鮮切菠蘿蜜中MDA的上升。這可能是微孔氣調包裝通過調節包裝內氣體的體積分數變化來降低果蔬呼吸強度，更好地維持了細胞膜的透性。同時能維持較高的抗氧化成分，延緩自由基積累對細胞的損傷，更好地保護細胞的完整性，從而降低了MDA的積累[31-32]。

圖6 微孔氣調包裝對鮮切菠蘿蜜 MDA質量摩爾濃度的影響

3 結語

通過單因素和正交試驗優化確定微孔氣調包裝鮮切菠蘿蜜的最佳條件：O2體積分數為5%、CO2體積分數為6%、打孔數為15個。與CK進行比較，MMAP抑制了鮮切菠蘿蜜表面微生物的生長，延緩了質量損失率的上升和硬度的下降，保持較高的TSS、TA和VC含量，同時降低了MDA的積累，達到延緩果實的衰老并保持采后品質的保鮮效果。微孔氣調包裝主要是通過改變微孔參數調節包裝體系中的O2和CO2的比例來降低果實的呼吸作用，抑制菠蘿蜜的生理代謝，延緩其生理變化；降低表面微生物的生長，延緩由微生物引起的腐爛變質；同時維持較高營養物質及抗氧化成分以降低細胞損傷和脂質過氧化的程度。通過上述微生物及理化指標分析可知，低溫條件下（10 ℃），鮮切菠蘿蜜的保質期僅有4 d，經過微孔氣調包裝可將鮮切菠蘿蜜的保質期延長至10 d。此外，氣調微孔膜包裝膜具有安全性高、成本低、易實現產業化等優點。文中的研究為鮮切菠蘿蜜的產業化發展提供了一種潛在的方法。

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Effects of Microporous Modified Atmosphere Packaging on Preservation of Fresh-cut Jackfruit

ZHAO Wenhui1, LIU Xinyao1, LIANG Jintian1, FAN Aiping1,2, PAN Yannan1, TANG Li1, ZENG Liping1,2*

(1. College of Chemistry and Resources Engineering, Honghe University, Yunnan Mengzi 661199, China; 2. Yunnan Province Green Food China-Vietnam Bilateral International Joint Laboratory, Yunnan Mengzi 661199, China)

The work aims to explore the preservation performance of microporous modified atmosphere packaging (MMAP) on fresh-cut jackfruit, and define the optimal treatment conditions for O2volume fraction, CO2volume fraction and number of punched holes. With fresh-cut jackfruit as the test material, through single factor and orthogonal-fuzzy comprehensive evaluation method, the effects of MMAP on the qualities (total bacterial count, color difference, firmness, weight loss, total soluble solids (TSS), titratable acidity (TA), vitamin C (VC), and malondialdehyde (MDA) content of fresh-cut jackfruit during cold storage were investigated. Compared with the control, MMAP inhibited the growth of microorganisms, maintained higher contents of TSS, TA, and VC, reduced the accumulation of MDA, improved the overall quality of fresh-cut jackfruit, and extended the shelf life for at least 6 days. The optimal treatment conditions for MMAP were screened as 5% O2volume fraction, 6% CO2volume fraction and 15 holes/216 cm2. MMAP is a safe, cheap, and simple preservation technology and can effectively inhibit tissue softening, nutrient loss and flavor change of fresh-cut jackfruit during storage, which has great potential for industrial application.

fresh-cut jackfruit; microporous modified atmosphere packaging; optimization; preservation

TB489；TS205.7

A

1001-3563(2024)05-0065-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.05.008

2023-08-28

云南省教育廳科學研究基金項目（2023J1113）；云南省大學生創新創業項目（CX2022134）；云南省地方本科高?；A研究聯合專項面上項目（202301BA070001-074）