張沛宇，王帆帆，林瓊，段玉權(quán)

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京100193）

小白菜（Brassica chinesnsis L.）原產(chǎn)于中國(guó)，在我國(guó)廣泛栽培，因其質(zhì)地鮮嫩、可口，營(yíng)養(yǎng)成分豐富，深受廣大消費(fèi)者的喜愛[1]。雖然小白菜生長(zhǎng)周期短，產(chǎn)量高，但在采摘后隨著葉綠素降解葉片很快由綠變黃，同時(shí)，因失水導(dǎo)致葉片萎蔫，使其商品價(jià)值降低。由于小白菜質(zhì)地相對(duì)脆嫩，在采摘及運(yùn)輸過(guò)程中也極易遭受機(jī)械損傷而導(dǎo)致其在貨架期快速腐爛[2-3]，大大降低了經(jīng)濟(jì)效益。因此，亟待尋找一種高效、經(jīng)濟(jì)、便捷的采后保鮮技術(shù)以維持小白菜的品質(zhì)，延長(zhǎng)其貨架期。

保鮮袋包裝是目前維持果蔬采后品質(zhì)和延長(zhǎng)貨架期而廣泛采用的一種方法。保鮮袋因其透明、保濕、透氣的性能，不僅能夠讓消費(fèi)者對(duì)貯藏期間果蔬狀況一目了然，同時(shí)還能防止果蔬采后失水萎蔫[4]。聚乙烯（polyethylene,PE）包裝袋因其價(jià)格低廉，在市場(chǎng)上已廣泛應(yīng)用于果蔬的采后包裝，它不僅能自發(fā)地調(diào)節(jié)氣體成分，還具有較強(qiáng)的防水性和韌性[5]。納米二氧化硅（SiO2）是目前研究較多的納米保鮮材料，相關(guān)研究已證明納米SiO2能改善薄膜的機(jī)械性能、透氣透水性能[6]。經(jīng)過(guò)納米SiO2改性后的保鮮膜通常具有抗菌、低透濕、阻隔二氧化碳等性能，并已廣泛應(yīng)用于草莓[7]、楊梅[8]、獼猴桃[9]等農(nóng)產(chǎn)品的采后貯藏保鮮中。

本研究比較了納米SiO2保鮮袋、聚乳酸/己二酸-對(duì)苯二甲酸-丁二酯共聚物[polylactide/poly(butylenes adipate-co-terephthalate),PLA/PBAT]復(fù)合材料和普通聚乙烯包裝袋對(duì)小白菜貨架期品質(zhì)的影響，旨在為延長(zhǎng)小白菜貨架期、提高產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 植物材料與包裝袋

本研究所用小白菜于2019 年3 月12 日購(gòu)自北京市海淀區(qū)某超市。購(gòu)買標(biāo)準(zhǔn)為色澤嫩綠，無(wú)黃葉，無(wú)明顯機(jī)械損傷，無(wú)腐爛，外觀、成熟度基本一致。

普通聚乙烯保鮮袋，厚度為0.010 mm，購(gòu)自北京市海淀區(qū)某超市；聚乳酸/己二酸-對(duì)苯二甲酸-丁二酯共聚物（PLA/PBAT）復(fù)合材料，厚度為0.015 mm，購(gòu)自康潤(rùn)潔股份有限公司；納米SiO2復(fù)合材質(zhì)保鮮袋，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所研制，厚度為0.028 mm。

1.2 主要試劑與儀器設(shè)備

主要試劑：三氯乙酸，硫代巴比妥酸，氫氧化鈉，石英砂，碳酸鈣粉，丙酮，亞鐵氰化鉀，乙酸鋅，硼酸鈉，對(duì)氨基苯磺酸，鹽酸萘乙二胺，冰醋酸，鹽酸，亞硝酸鈉，草酸，抗壞血酸，2，6-二氯酚靛酚鈉鹽，碳酸氫鈉，乙醇。除非另有說(shuō)明，本實(shí)驗(yàn)所有試劑均為分析純。試劑盒：過(guò)氧化氫酶（catalase,CAT）活性檢測(cè)試劑盒、過(guò)氧化物酶（peroxidase,POD）活性檢測(cè)試劑盒、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）活性檢測(cè)試劑盒（北京索萊寶科技有限公司，生產(chǎn)批號(hào)分別為20190508、20190505、20190508）。

儀器設(shè)備：GTH-200 型控制器氣調(diào)箱（天津捷盛東輝保險(xiǎn)科技有限公司）；ASC（6）型電子計(jì)價(jià)秤（中國(guó)凱豐集團(tuán)有限公司）；F-500型便攜式乙烯/O2/CO2分析儀（北京陽(yáng)光億事達(dá)科技有限公司）；恒溫水浴鍋（北京利康達(dá)圣科技發(fā)展公司）；SHZ-D（Ⅲ）實(shí)驗(yàn)室純水制備機(jī)（上海和泰儀器有限公司）；混合振蕩型研磨儀（五洲鼎盛北京科技有限公司）；KQ5200DB 型數(shù)控超聲波清洗器（江蘇省昆山市超聲儀器有限公司）；計(jì)時(shí)器（北京優(yōu)萊博技術(shù)有限公司）；T6新世紀(jì)紫外可見分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）；美菱冷凍冰箱（安徽中科美菱低溫科技股份有限公司）；混勻儀（上海大龍醫(yī)療設(shè)備有限公司）；恒溫干燥箱（湖北科輝環(huán)境檢測(cè)設(shè)備有限公司）。

1.3 包裝貯藏

將挑選好的小白菜隨機(jī)分成3組，每組5棵，分別用普通聚乙烯保鮮袋（對(duì)照組）、聚乳酸/己二酸-對(duì)苯二甲酸-丁二酯共聚物復(fù)合材料（PLA/PBAT組）、納米SiO2復(fù)合材質(zhì)保鮮袋（納米SiO2組）進(jìn)行包裝、密封，置于20 ℃、相對(duì)濕度為85%～100%氣調(diào)箱中貯藏8 d，每種包裝袋重復(fù)3 次，分別在貯藏的第0、2、4、6、8 天觀察小白菜衰老情況，并拍照和取樣凍存，以待進(jìn)一步分析。

1.4 生理品質(zhì)測(cè)定

1.4.1 失重率的測(cè)定

采用稱量法進(jìn)行測(cè)定。稱量小白菜在0 d時(shí)的質(zhì)量（m0）及用3 種包裝袋處理后貨架期2、4、6、8 d時(shí)的質(zhì)量（mt），然后根據(jù)以下公式[10]進(jìn)行計(jì)算：

1.4.2 呼吸速率及乙烯釋放量的測(cè)定

采用便攜式乙烯/O2/CO2分析儀進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)呼吸速率及乙烯釋放速率計(jì)算公式[11]進(jìn)行計(jì)算：

式中：Rr為呼吸速率；Re為乙烯釋放速率；VT為呼吸室容積（1 500 mL）；VS為小白菜體積，mL；C 為CO2測(cè)定值；n為乙烯測(cè)定值；m 為樣品質(zhì)量，g；t為測(cè)定時(shí)間（2 h）。

1.4.3 葉綠素含量的測(cè)定

稱取1.0 g小白菜樣品放入燒杯中，加入少量的石英砂和碳酸鈣粉，再加入10 mL 80%丙酮溶液，混勻，靜置3～5 min后提取。采用雙波長(zhǎng)分光光度法測(cè)定小白菜中葉綠素的含量[12]。

1.4.4 抗壞血酸含量的測(cè)定

采用2，6-二氯酚靛酚滴定法對(duì)還原型抗壞血酸含量進(jìn)行測(cè)定[13]。

1.4.5 丙二醛含量的測(cè)定

根據(jù)GB 5009.181—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中丙二醛的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定。

1.4.6 亞硝酸鹽含量的測(cè)定

稱取1.0 g小白菜樣品置于50 mL燒杯中，加入2.5 mL 飽和硼砂溶液，攪拌均勻，用70 ℃左右的水（約60 mL）將試樣洗入100 mL容量瓶中，沸水浴加熱15 min，取出，置于冷水中冷卻，并放置至室溫。參照鹽酸萘乙二胺分光光度法[14]測(cè)定小白菜中亞硝酸鹽的含量。

1.4.7 酶活性測(cè)定

采用試劑盒法分別測(cè)定過(guò)氧化氫酶（CAT）、過(guò)氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）活性，根據(jù)相應(yīng)的試劑盒說(shuō)明書步驟操作。

1.5 數(shù)據(jù)處理分析

結(jié)果均以3 次重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用Excel 2007 及SPSS 23.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同材料包裝袋對(duì)小白菜外觀的影響

從圖1中可以看出：對(duì)照組小白菜在貨架期2 d時(shí)部分葉片就已經(jīng)開始黃化、失水萎蔫，6 d后，對(duì)照組小白菜葉片幾乎全部變黃，并且腐爛嚴(yán)重。PLA/PBAT 組小白菜在貨架期4 d 后葉片開始變黃、萎蔫，到6 d時(shí)葉片大面積黃化，腐爛情況稍好于對(duì)照組。而納米SiO2組小白菜直至貨架期6 d時(shí)部分葉片邊緣才開始脫綠變黃，幾乎未腐爛。由于貯藏到8 d 時(shí)部分樣品已經(jīng)徹底腐爛進(jìn)而完全失去商品價(jià)值，且無(wú)法取樣，因此無(wú)貯藏8 d 的樣品圖片，且部分后續(xù)相關(guān)分析無(wú)貯藏8 d的數(shù)據(jù)。

圖1 不同包裝袋對(duì)小白菜貨架期外觀品質(zhì)變化的影響Fig.1 Effect of different packaging bags on the variation of external quality of Chinese cabbage during shelf life

2.2 不同材料包裝袋對(duì)小白菜失重率的影響

失重率是判斷蔬菜在貯藏期間是否保持新鮮最直接的指標(biāo)之一。不同包裝處理下小白菜的失重率隨貯藏時(shí)間的變化趨勢(shì)見圖2。從中可以看出，不同處理組小白菜失重率在貨架期都隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)而上升。在貨架期前4 d，納米SiO2包裝對(duì)小白菜失重率變化影響不顯著。在貨架期6 d及8 d時(shí)，納米SiO2組失重率顯著低于PLA/PBAT組和對(duì)照組（P＜0.05）。貨架期8 d 時(shí)，納米SiO2組失重率為10.24%，而PLA/PBAT 組和對(duì)照組分別為18.24%和14.89%?？梢?，相較于PLA/PBAT植物可降解包裝袋，納米SiO2包裝袋抑制小白菜失水失重效果更佳。

圖2 不同包裝袋對(duì)小白菜失重率變化的影響Fig.2 Effect of different packaging bags on the variation of weight loss rate of Chinese cabbage

2.3 不同材料包裝袋對(duì)小白菜呼吸速率和乙烯釋放速率的影響

呼吸作用是貯藏期間植物最基本的生理活動(dòng)，植物采后貯藏期間的呼吸速率是判斷其衰老程度最重要的指標(biāo)之一[15]。由圖3A 可知，小白菜呼吸速率在貨架期呈上升的趨勢(shì)。在貨架期前2 d，不同包裝袋處理組小白菜呼吸速率差異不顯著（P＞0.05）。而在貨架期4 d 后，PLA/PBAT 組和納米SiO2組小白菜呼吸速率顯著低于對(duì)照組（P＜0.05），并且隨著貯藏時(shí)間的增加，納米SiO2包裝袋對(duì)小白菜呼吸作用的抑制效果明顯優(yōu)于PLA/PBAT 植物可降解包裝袋。因此，相較于對(duì)照組，這2 種新型材料包裝袋均能抑制小白菜貨架期呼吸作用，并且納米SiO2包裝袋作用效果優(yōu)于PLA/PBAT 植物可降解包裝袋。

通過(guò)測(cè)定植物乙烯釋放速率可判斷植物衰老程度。由圖3B可知，小白菜在貨架期乙烯釋放速率呈先上升后下降的趨勢(shì)。其中，對(duì)照組和PLA/PBAT組乙烯釋放峰值出現(xiàn)在貨架期4 d時(shí)，而納米SiO2組出現(xiàn)在6 d時(shí)。同時(shí)，從貨架期4 d時(shí)起，對(duì)照組小白菜乙烯釋放速率顯著高于其余2 組（P＜0.05），并且納米SiO2組顯著低于PLA/PBAT組（P＜0.05）。說(shuō)明這2 種新型材料包裝袋均能延緩小白菜貨架期的衰老，并且納米SiO2包裝袋作用效果優(yōu)于PLA/PBAT植物可降解包裝袋。

圖3 不同包裝袋對(duì)小白菜呼吸速率和乙烯釋放速率變化的影響Fig.3 Effect of different packaging bags on the variation of respiration rate and ethylene release rate of Chinese cabbage

2.4 不同材料包裝袋對(duì)小白菜葉綠素及抗壞血酸含量的影響

脫綠是植物衰老最明顯的標(biāo)志，蔬菜是否呈現(xiàn)綠色也是消費(fèi)者判斷蔬菜是否新鮮最直接的指標(biāo)。不同材料包裝袋對(duì)小白菜葉綠素降解的影響如圖4A所示。從中可以看出，小白菜葉綠素含量隨著貯藏時(shí)間的增加而呈現(xiàn)出不同程度的減少。從貨架期2 d 時(shí)起，對(duì)照組葉綠素降解速率顯著高于PLA/PBAT組和納米SiO2組（P＜0.05）。在貯藏6 d時(shí)，納米SiO2組小白菜葉綠素含量顯著高于其余2組（P＜0.05）。說(shuō)明納米SiO2包裝袋和PLA/PBAT 植物可降解包裝袋均能在一定程度上延緩小白菜葉綠素的降解，減緩植物衰老。

抗壞血酸（ascorbic acid,AsA）是人體必需的營(yíng)養(yǎng)素，是決定果蔬營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。從圖4B 中可以看出，貨架期小白菜AsA 含量呈下降趨勢(shì)。而隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，PLA/PBAT 組和納米SiO2組小白菜AsA含量顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），并且貨架期4 d 后，納米SiO2包裝袋對(duì)小白菜中AsA含量的維持效果更佳。

2.5 不同材料包裝袋對(duì)小白菜丙二醛和亞硝酸鹽含量的影響

丙二醛（malondialdehyde,MDA）是一種脂質(zhì)氧化的產(chǎn)物，脂質(zhì)過(guò)氧化水平反映了脂質(zhì)過(guò)氧化程度，直接體現(xiàn)了細(xì)胞膜的損傷程度；MDA 含量越高，代表?yè)p傷程度越大[16]。不同材質(zhì)包裝袋對(duì)小白菜丙二醛含量的影響如圖5A 所示?？梢钥闯?，貨架期小白菜丙二醛含量呈現(xiàn)出上升的趨勢(shì)。貯藏到4 d 及6 d 時(shí)，PLA/PBAT 組和納米SiO2組小白菜丙二醛含量顯著低于對(duì)照組（P＜0.05），但二者之間作用效果差異不顯著（P＞0.05）。貯藏到6 d 時(shí)，納米SiO2組和PLA/PBAT組丙二醛含量相比于貯藏初期分別增加了38.46%和61.20%，而對(duì)照組含量幾乎為0 d時(shí)的2倍?？梢?，這2種包裝袋均可顯著減緩小白菜貨架期脂質(zhì)過(guò)氧化程度，并且納米SiO2材質(zhì)的保鮮袋抑制效果更佳。

蔬菜在采后貯運(yùn)過(guò)程中極易富集亞硝酸鹽，而亞硝酸鹽進(jìn)入人體后毒性很大，不僅會(huì)造成人體缺氧中毒，還可形成具有強(qiáng)致癌作用的亞硝胺[17]。不同材質(zhì)包裝袋對(duì)小白菜亞硝酸鹽含量的影響如圖5B所示。從中可以看出，小白菜在貨架期前4 d時(shí)，亞硝酸鹽含量變化不大。到貯藏6 d 時(shí)，亞硝酸含量大幅度增加，但納米SiO2組顯著低于PLA/PBAT組和對(duì)照組（P＜0.05）。相較于PLA/PBAT 植物可降解包裝袋，納米SiO2包裝袋對(duì)小白菜貨架期亞硝酸鹽累積的抑制作用更佳。

圖4 不同包裝袋對(duì)小白菜葉綠素和抗壞血酸含量變化的影響Fig.4 Effect of different packaging bags on the variation of chlorophyll and ascorbic acid contents of Chinese cabbage

2.6 不同材料包裝袋對(duì)小白菜抗氧化酶活性的影響

植物體內(nèi)過(guò)氧化氫酶（CAT）可以清除體內(nèi)的H2O2，將其分解為水，使活性氧的含量降低，延緩植物衰老[18]。如圖6A 所示，小白菜CAT 活性在貨架期前2 d 時(shí)略微增加，之后迅速降低。貨架期2 d后，納米SiO2組CAT 活性顯著高于另外2 組（P＜0.05），而PLA/PBAT 組和對(duì)照組無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

圖5 不同包裝袋對(duì)小白菜丙二醛和亞硝酸鹽含量變化的影響Fig.5 Effect of different packaging bags on the variation of MDA and nitrite contents of Chinese cabbage

過(guò)氧化物酶（POD）具備催化和消除過(guò)氧化氫、胺類、酚類物質(zhì)毒性的雙重作用，也可以清除組織體內(nèi)H2O2，它的活性變化可以體現(xiàn)出葉片的成熟衰老[19]。如圖6B所示，POD活性也呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)。除了在貨架期2 d時(shí)納米SiO2組POD活性顯著高于PLA/PBAT 組（P＜0.05），貯藏4、6 d 時(shí)二者無(wú)顯著差異（P＞0.05），但均顯著高于對(duì)照組（P＜0.05）。

超氧化物歧化酶（SOD）可以消除陰離子自由基，抑制膜脂過(guò)氧化作用，是植物組織成熟衰老的重要指標(biāo)[20]。與CAT和POD不同的是，SOD在貨架期呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢(shì)，在貯藏2 d 時(shí)活性最低（圖6C）。在貨架期納米SiO2組和PLA/PBAT組SOD活性均高于對(duì)照組，但二者之間作用效果無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

總的來(lái)看，相較于普通聚乙烯包裝袋，貨架期經(jīng)PLA/PBAT植物可降解包裝袋和納米SiO2包裝袋密封包裝后的小白菜抗氧化酶活性更高，并且納米SiO2包裝袋作用效果更佳。

圖6 不同包裝袋對(duì)小白菜CAT、POD 和SOD 活性變化的影響Fig.6 Effect of different packaging bags on the variation of CAT,POD and SOD activities of Chinese cabbage

3 討論

由于小白菜含水量高，葉片面積較大，因此采后損耗較高[21]。目前，已有許多關(guān)于采用不同的采后保鮮方法以維持小白菜采后品質(zhì)的研究。趙昕等發(fā)現(xiàn)，用1.5%橘皮精油處理可降低小白菜貯藏期間水分、葉綠素和維生素C的損失率[22]。呂佳煜等的研究證明了2 mg/kg亞硒酸鈉溶液浸泡處理結(jié)合氣調(diào)包裝貯藏能夠顯著保持小白菜的品質(zhì)，降低其損耗率、失重率及呼吸強(qiáng)度等[23]。而關(guān)于納米SiO2保鮮材料對(duì)小白菜貨架期品質(zhì)變化影響的報(bào)道較少。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相較于普通聚乙烯包裝袋和PLA/PBAT 植物可降解材質(zhì)包裝袋，納米SiO2保鮮袋的保濕效果更顯著，這可能是由于經(jīng)納米SiO2改性后的包裝袋具有更低的透濕性，因此更有利于維持小白菜葉片中的水分。同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)，納米SiO2保鮮袋和PLA/PBAT植物可降解材質(zhì)包裝袋均可降低小白菜的呼吸強(qiáng)度，這是因?yàn)楸ｕr膜可以通過(guò)調(diào)節(jié)O2和CO2的比例來(lái)調(diào)節(jié)包裝袋中的氣體成分和濃度，進(jìn)而調(diào)節(jié)植株表皮氣體交換以減弱細(xì)胞呼吸強(qiáng)度。葉綠素和抗壞血酸是評(píng)價(jià)小白菜商品價(jià)值的重要指標(biāo)。PLA/PBAT植物可降解材質(zhì)包裝袋和納米SiO2保鮮袋均可抑制小白菜貨架期葉綠素和抗壞血酸的降解，這與前人的研究結(jié)果[24]一致。此外，MDA 作為脂質(zhì)過(guò)氧化的產(chǎn)物，在PLA/PBAT植物可降解材質(zhì)包裝袋和納米SiO2保鮮袋包裝后的小白菜體內(nèi)顯著更少，且CAT、POD 和SOD 等抗氧化酶活性更高，表明上述2 種保鮮包裝袋均可抑制小白菜的呼吸作用，進(jìn)而大大減緩了植物的衰老進(jìn)程?？梢姡琍LA/PBAT 植物可降解材質(zhì)包裝袋和納米SiO2保鮮袋均有維持小白菜貨架期品質(zhì)的作用，但納米SiO2保鮮袋的透水、透氣性能要顯著優(yōu)于PLA/PBAT植物可降解材質(zhì)包裝袋。

4 結(jié)論

納米SiO2包裝袋可顯著抑制小白菜的失水、失重。同時(shí)，納米SiO2和PLA/PBAT 植物可降解材質(zhì)包裝袋均能降低小白菜貨架期呼吸速率及乙烯釋放速率，并抑制丙二醛和亞硝酸鹽的累積，還能減緩葉綠素和抗壞血酸的降解，以及抑制CAT、POD、SOD活性的降低。結(jié)果還表明：用普通聚乙烯包裝袋包裝的小白菜貨架期只有2 d，且2 d 后失去商品性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；用PLA/PBAT 植物可降解材質(zhì)包裝袋包裝的小白菜雖然其他品質(zhì)指標(biāo)維持較好，但2 d后開始失水萎蔫，貨架期也只有2 d；而納米SiO2材質(zhì)包裝袋可將小白菜貨架期延長(zhǎng)至4 d，且貨架期前4 d內(nèi)外觀及內(nèi)在品質(zhì)維持較好。