王洋樣，錢玉嬌，劉孟禹，賈利娟，周艷芳，董同力嘎，云雪艷

（內蒙古農業(yè)大學，呼和浩特 010018）

0 引言

圣女果又稱櫻桃番茄，營養(yǎng)豐富含有多種維生素和礦物質［1］，并且含有有機酸、纖維素、番茄紅素等，酸甜可口，受到廣大消費者的青睞。但作為呼吸躍變型果實的圣女果具有采后不耐貯藏的特點，這導致大量營養(yǎng)流失并影響后期銷售［2-3］。

近些年，國內外對果蔬的保鮮做了大量的研究，其中對于櫻桃番茄也有較為深入的研究。例如低溫貯藏、納米新材料包裝及氣調保鮮包裝等。與20 ℃常溫貯藏相比，在4 ℃下低溫貯藏顯著地降低了櫻桃番茄的呼吸作用。低溫貯藏對于維持果蔬的原有優(yōu)良品質有著積極作用。低溫貯藏果實的VC、可滴定酸、可溶性蛋白、還原糖、總糖含量等指標較常溫貯藏的果實變化不明顯，果蔬的失重得到明顯的改善［4］。植物精油，因為其優(yōu)異的抗氧化性和抑菌防腐特性而進行了許多的研究及應用，在果蔬采后貯藏和保鮮方面取得顯著效果［5-8］。另外根據(jù)抑制果蔬采后生理變化的需求，除氧劑、除濕劑、乙烯吸收劑、二氧化碳釋放劑等經常被用在活性包裝中［9-10］。盡管食品活性包裝和智能包裝能夠有效地控制果蔬變質，但是商業(yè)應用和研究還不成熟，特別是化學保鮮方法存在一定危險性。納米包裝應用廣泛，但成分遷移問題以及遷移成分的安全問題受到極大關注［11］。所以利用物理保鮮手段的氣調保鮮方法抑制果蔬的呼吸強度成為目前包裝市場的新趨勢，果蔬的呼吸作用和包裝材料的氣體選擇透過特性相互作用，使得氣調包裝內部CO2與O2的濃度比例可以達到抑制櫻桃番茄呼吸的作用［12］，從而延長保鮮期。但是當O2的濃度過低，無氧呼吸酶的活性會增加以及會產生過多的乙醛和乙醇，對果蔬造成危害，所以要選擇氣體滲透量適宜果蔬包裝的材料［13］。

氣調保鮮技術對于延長果蔬的貨架期有著積極作用，不可降解型材料如聚苯乙烯是應用較為廣泛的包裝材料，但其不可降解導致環(huán)境嚴重污染［14］，因此迫切需要一種可完全降解并且可以達到有效保鮮的膜材料。光降解材料、生物降解材料和光/生物雙降解材料是目前較為有價值的包裝材料［15］。生物可降解材料在不對環(huán)境造成污染的前提下，有效地達到了食品保鮮的效果，但是也存在一定的缺陷，例如成本較高、性能不佳、加工工藝有待完善等，共混改性可以有效解決該問題。將可降解的材料與具有特性的物質進行混合制得具有優(yōu)異性能的可降解共混薄膜［16］，既能使采后的果蔬保持一定時間的新鮮狀態(tài)，也不會對環(huán)境造成壓力。

PBAT是己二酸丁二醇酯和對苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，是優(yōu)良的生物降解材料［17］，耐熱性和沖擊性能優(yōu)良［18-19］，拉伸強度和氣體阻隔性不佳［20］，結晶度較高，成膜后韌性和黏性過高，薄膜易相互黏連，使用極為不便［21］。聚己內酯（PCL）是優(yōu)越的生物可降解性材料，具有良好的生物相容性，并且成膜后力學性能和透濕透氣性優(yōu)越，可以作為氣調包裝的選擇之一，在氣調包裝界中具有廣闊的發(fā)展前景。通過讓兩者共混，PCL改善了PBAT的加工黏性、成膜性和透過性，并且在降低成本的同時改善了共混膜的阻隔性能。

試驗采用共混流延的方法制備PBAT/PCL共混膜，并研究自發(fā)氣調包裝對延長櫻桃番茄保鮮期的影響，找到一種既能抑制果蔬呼吸，又不會對環(huán)境造成負擔的材料來替代不可降解材料，降低由于果實腐爛造成的經濟損失，實現(xiàn)可降解材料在食品包裝中的應用，可以實現(xiàn)環(huán)境保護和經濟價值的雙重要求。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

碧嬌櫻桃番茄：購于畢克齊綠康種植基地，挑選果形、大小、色澤一致的八成熟無機械損傷的鮮果作為試材，當日采摘后于10 ℃條件下預冷3 h后進行包裝；PCL（Mn≈ 8×104，深圳光華偉業(yè)股份有限公司）；PBAT（Mn≈ 1.7×105，杭州鑫富科技有限公司）。

1.2 儀器與設備

PPT-3/SJ2-20-250型雙螺桿擠出流延拉伸機組（廣州市普同實驗分析儀器有限公司）；Permatran-W3/61型透濕儀（美國MOCON公司）；6600頂空氣體分析儀（英國Systech Instruments公司）；CR-20型色差儀（美國Konica Minolta公司）；SC-3610型低速離心機（安徽中科中佳科學儀器有限公司）；UV-2450型紫外分光光度計（日本島津公司）；鼎力牌DBF-900型薄膜封口機。

1.3 方法

1.3.1 PBAT/PCL共混薄膜的制備

將干燥過的PCL與PBAT母料以特定比例進行混合，通過雙螺桿擠出機擠出成膜，得到20 μm厚度的PBAT/PCL共混薄膜，簡記為“20 μm”。

1.3.2 包裝袋的制備及包裝

使用封口機制備13×18 cm的PE膜、采用PLC 占比分別為 20 μm PBAT/PCL（20%）、20 μm PBAT/PCL（50%）、20 μm PBAT/PCL（80%）4 種保鮮袋。每種袋包裝300 g左右的櫻桃番茄并封口，設置空白對照組（CK）。由于10 ℃～13 ℃是圣女果較為適宜的貯藏環(huán)境溫度，低溫容易使其冷害。所以將5組樣品置于冷藏（10 ℃，65%RH）條件下，每隔幾天測量櫻桃番茄的生理變化和包裝內的氣體成分。

1.3.3 測氣體成分

頂空氣體分析儀測定各組包裝內的氣體組分含量（O2和CO2）的變化。

1.3.4 貯藏期間櫻桃番茄的感官評定

由11名經過培訓的評價員對貯藏期間的櫻桃番茄的各項指標進行感官評分，具體評分標準見表1。

1.3.5 貯藏期間櫻桃番茄的失重率計算

稱重法計算貯藏期間樣品的失重率，計算公式為：

失重率=［初始質量（g）-測試當天質量（g）］/初始質量（g）×100%

1.3.6 貯藏期間櫻桃番茄的硬度測定

硬度計對櫻桃番茄的兩個平行樣品進行硬度的測定，并計算平均值。

1.3.7 貯藏期間櫻桃番茄的可溶性固形物含量測定

選取平行樣品中的兩個櫻桃番茄，研磨至粉碎狀態(tài)，用紗布過濾后使用糖度計測定濾液的折光率（取3個值）。

1.3.8 色差

從每個包裝袋內選取兩個樣品，在每個樣品中心部位等距離測試3次，記錄L*、a*、b*值。

1.3.9 VC含量測定

維生素C含量的測定參考文獻［22］，并作稍微改動，計算櫻桃番茄中維生素C的含量（mg/100g）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2007軟件整理數(shù)據(jù)，計算平均值和標準偏差；利用Originpro8.0軟件繪圖。

2 結果統(tǒng)計分析

2.1 感官變化

從圖1中可看出，CK組在第6天時與其他組相比具有顯著差異，其呼吸和蒸騰作用未受到抑制，水分和營養(yǎng)物質代謝旺盛，感官評分最低且下降最快。由PE膜包裝的番茄感官狀態(tài)保持較CK組良好，但到20天左右時由于PE膜水蒸氣透過性不好，及不適宜的濕度環(huán)境導致呼吸代謝失調，產生異味，出現(xiàn)輕微霉變，加速櫻桃番茄的感官品質下降，而失去商品價值。PBAT/PCL共混膜具有良好的氣體透過性，O2和CO2的濃度含量可以維持在比較利于番茄貯藏的濃度范圍，有效抑制呼吸代謝，并且番茄原有的水分得到較好的維持，果實相對飽滿。在28天時，櫻桃番茄的感官評分依然良好。

圖1 櫻桃番茄感官評分Fig.1 Sensory score of cherry tomatoes

2.2 氣體組分的變化

由圖2可知，貯藏初期的櫻桃番茄自身呼吸強度大，O2消耗量大，導致CO2在包裝內迅速富集。在貯藏的前2天，包裝內的O2含量下降速度極快，CO2含量富集速度快。在貯藏的2～31天內，PE和PBAT/PCL（50%）包裝袋中的O2呈上下波動的趨勢，由于O2透過性太大而造成包裝內濃度較高，但始終保持在10%～16%之間，低于空氣中O2濃度。CO2含量在1%～3%范圍內波動。PBAT/PCL（20%）與PBAT/PCL（80%）共混包裝袋中O2含量分別在6%～10%、1%～4%之間，CO2含量分別在1%～2%、3%～5%之間。

圖2 包裝內氣體組分變化Fig.2 Change of gas volume fraction in packaging

適宜的O2和CO2濃度比例可以有效抑制果蔬的呼吸作用，CO2體積分數(shù)為3%～5%、O2體積分數(shù)為2%～5%是櫻桃番茄較為適宜的氣體組分。CK組呼吸不受抑制，營養(yǎng)快速流失，品質急速下降。因此PBAT/PCL（80%）包裝膜對櫻桃番茄能夠提供較為適宜的氣體組分，有助于櫻桃番茄延長貯藏期。

2.3 失重率變化

櫻桃番茄的皺縮和果肉組織在貯藏后期的改變，會造成其銷售下降，損耗嚴重。水分在果實中占比能達到70%，所以水分的流失對于果蔬失重的影響極大。由圖3可以看出，在貯藏過程中，果蔬的蒸騰和呼吸代謝持續(xù)進行，各組分的失重率皆有所增加。未經處理的CK組失重變化最大，11天時就已經失去了商品價值。PBAT/PCL系列薄膜包裝各組失重率在開始階段差異不大，在第11天后差異開始顯著。PE膜失重率極低，低于1%，由于PE膜氣體與水蒸汽的透過性能差，所以PBAT/PCL（50%）的失重率比較高，而薄膜自身的阻隔性阻止了水分的快速散失，所以相應的其失重率也就低。

圖3 櫻桃番茄失重率的變化Fig.3 The change of weight loss rate in cherry tomatoes

2.4 硬度變化

硬度是反應果蔬品質好壞的一個重要指標，抑制采后果實硬度的下降變得尤為重要，但在貯藏過程中果實軟化現(xiàn)象卻無法避免。由圖4可知，隨著貯藏時間的推移，各包裝膜內的櫻桃番茄的硬度均呈下降趨勢，這是因為果膠物質由原果膠轉化為果膠和果膠酸，果實細胞的原有組織發(fā)生改變，果實的硬度下降明顯。貯藏第2天起CK組硬度顯著低于其他包裝組，這是由于自身的蒸騰和呼吸作用，而PBAT/PCL（20%、50%、80%），PE包裝組的硬度則在貯藏第12天起呈緩慢下降的趨勢，仍能維持較好的硬度，在貯藏后期維持在4～5 MPa，但差異不顯著。

圖4 貯藏期間硬度的變化Fig.4 Change of firmness during storage

2.5 可溶性固形物含量變化

測量可溶性固形物含量是判斷櫻桃番茄營養(yǎng)品質高低的重要手段。圖5是貯藏期內櫻桃番茄可溶性固形物含量的變化趨勢圖。在貯藏后期，果實中部分糖經呼吸作用分解，提供自身生理活動的能量，可溶性固形物含量隨之下降?？梢钥闯鯟K組可溶性固形物含量下降最快，這是由于CK組暴露在空氣中，呼吸不受外界控制，代謝相對旺盛，營養(yǎng)物質持續(xù)消耗，可溶性固形物含量也就明顯減少。在貯藏第8天糖度顯著低于其他各包裝組，但在第10到15天內出現(xiàn)了一個上升的波動趨勢，這是因為在貯藏后期的櫻桃番茄失水影響了可溶性固形物含量，此后果實組織細胞開始進入衰老腐敗的狀態(tài)，可溶性固形物含量開始隨貯藏時間的延長而下降。貯藏前期各組差異不顯著，貯藏第11天后PBAT/PCL組顯著高于PE與CK組，其中PBAT/PCL（80%）組在峰值時顯著高于其他組，在貯藏末期可溶性固形物含量仍保持在7.2%左右。

圖5 貯藏期間可溶性固形物含量的變化Fig.5 The change of solids content during storage

2.6 VC含量變化

果蔬新鮮度與其抗壞血酸的含量呈現(xiàn)正比，并在櫻桃番茄的生命代謝中起著重要作用，與果實的成熟衰老密切相關。圖6為櫻桃番茄在貯藏過程中VC濃度變化趨勢。隨著貯藏時間的增長，各組的VC濃度變化趨勢一致，初期呈增長趨勢后期開始衰減。在貯藏過程中，櫻桃番茄內部的VC濃度變化可以體現(xiàn)果實呼吸躍變的出現(xiàn)。呼吸高峰出現(xiàn)時櫻桃番茄VC的濃度增加到最大值，然后濃度開始緩慢降低，果實開始腐敗變質，直到失去商品價值。初期CK組呈現(xiàn)快速上升趨勢，到第5天時，VC濃度達到頂峰，說明此時CK組櫻桃番茄出現(xiàn)呼吸躍變峰，進入衰老階段，果實呼吸作用被一定程度抑制，到15天后徹底失去商品價值。PBAT/PCL組的櫻桃番茄在第3天達到最高峰，且濃度遠遠高于CK組，11天之后濃度出現(xiàn)先上升后下降情況，這可能是因為采摘的櫻桃番茄未達到完全成熟。無包裝情況下，代謝未受到抑制，繼續(xù)成熟過程，VC增加，果實完全成熟后，VC含量逐漸下降，這是因為櫻桃番茄的組織細胞會衰老和死亡。由圖可知，PBAT/PCL（80%）組櫻桃番茄VC濃度顯著高于PE組和CK組，這是因為PBAT/PCL（80%）組包裝中有較高濃度的CO2和較低濃度的O2。

圖6 貯藏期間VC的變化Fig.6 The change of Vc content during storage

結合氣體組分分析結果可以看出，PBAT/PCL復合膜所營造的低O2高CO2氣氛環(huán)境可以有效減少櫻桃番茄的營養(yǎng)物質流失，其中PBAT/PCL（80%）組包裝中的氣氛環(huán)境更加適合延長櫻桃番茄的保鮮期。

2.7 色澤變化

通過對新鮮果蔬色澤的觀察可以判斷果蔬新鮮度和成熟度等。圖7對比了經不同包裝組貯藏櫻桃番茄色澤的變化趨勢。采用L*、a*、b*色度體系，其中L*值表示亮度，a*值反映紅－綠色澤變化，b*值反映黃－藍色澤變化。圖7（a）中各組櫻桃番茄的L*值在貯藏初期3天內迅速下降，第3天各組差異不顯著；貯藏5天后，CK組的值開始迅速降低，第10天顯著低于其他組；貯藏第18天后PE組的L*值開始低于PBAT/PCL組。圖7（b）反應紅綠色澤的a*值變化趨勢，整體上隨著時間的推移，a*值呈現(xiàn)出先增大后緩慢降低的趨勢。貯藏初期各組a*值沒有顯著差異，貯藏8天后PE組、PBAT/PCL（20%）組和CK組的a*值開始加速下降，貯藏第15天PBAT/PCL組與PE組差異顯著。圖7（c）反應黃綠的b*值變化趨勢，CK組的b*值在5天后呈降低趨勢，在貯藏中期的10到32天內，PBAT/PCL（80%）組b*值整體上略高于其他組，葉綠素、胡蘿卜素等決定了櫻桃番茄的色澤。

圖7 貯藏期間櫻桃番茄色澤的變化Fig.7 The change of color of cherry tomatoes during storage

較低的采后貯藏溫度可以較好地抑制番茄紅素的轉化，通過低溫貯藏手段能減緩果實顏色的變化。圣女果從采后到成熟的色差變化很大，褐變和微生物感染等也會加劇果實的顏色變化。此外O2和CO2的濃度也對果實的顏色有一定的影響，O2可以抑制果皮中催化有色物質形成的酶的活性。

適宜的CO2濃度可以提高果皮清除活性氧的能力，維持細胞膜的完整性，但高濃度的CO2會導致果皮組織細胞膜受損，從而降低果蔬自身的抗氧化能力，進而使得果實無法繼續(xù)維持原有的色澤。

包裝內的O2和CO2的濃度對果實的代謝有著非常顯著的影響，未經包裝的CK組的圣女果各項指標均較差，而PE和PBAT/PCL包裝組，在極高CO2、極低O2的貯藏環(huán)境也無法維持櫻桃番茄原有的果肉狀態(tài)。較適宜的低O2、高CO2濃度對櫻桃番茄的呼吸代謝等一系列活動都有著抑制作用?？偠灾?，適宜的氣氛組成可以有效延緩櫻桃番茄內色素積累及組織褐變，色澤能得到較好的保持。

3 結語

共混改性后的PBAT/PCL共混膜O2和CO2的氣體透過性與透濕性都高于PE薄膜，有效控制包裝內的氣氛使其達到較為理想的狀態(tài)，使櫻桃番茄的保鮮期延長至28天，是CK組的4倍多，有效改善了PE膜的結露現(xiàn)象。且可降解減緩了對環(huán)境的壓力，其中PBAT/PCL（80%）效果最佳，由此可見PBAT/PCL氣調包裝膜，能夠達到延長櫻桃番茄保鮮期的目的。