劉博強，郝義，胡文清，盧亞男，李立

水楊酸/LDPE薄膜的制備及其對香蕉品質的影響

劉博強，郝義，胡文清，盧亞男，李立

（上海海洋大學 a.食品學院 b.食品熱加工工程技術研究中心，上海 201306）

研究添加不同濃度水楊酸（Salicylic Acid, SA）的低密度聚乙烯（Low-Density Polyethylene, LDPE）薄膜的基本性能的變化，及對香蕉保鮮效果的影響。通過將不同質量分數(shù)的SA、抗氧化劑245和LDPE共混擠出，采用流延工藝制備SA–LDPE薄膜。以空白LDPE薄膜為對照，在（16±1）℃保鮮條件下對香蕉進行保鮮實驗，通過測定和分析香蕉的質量損失率、硬度、色差、糖度、氣體成分等指標，研究SA–LDPE薄膜對香蕉品質的影響。添加了SA的LDPE薄膜力學性能降低，氣體阻隔性能上升，延緩了香蕉硬度的下降和色差值的上升。添加SA改善了薄膜的阻隔性能，SA–LDPE薄膜可有效抑制香蕉呼吸作用，延緩香蕉軟化過程，抑制香蕉褐變，有助于保持香蕉的生理特征和感官品質。

水楊酸；低密度聚乙烯；薄膜；香蕉；保鮮

香蕉（）屬芭蕉科（Musaceae），芭蕉屬植物，主要產于熱帶地區(qū)，其果實香甜可口，富含大量的微量元素和維生素，深受廣大消費者青睞[1-2]。香蕉是常見的呼吸躍變型水果，在生長和貯藏過程中會不斷釋放乙烯，出現(xiàn)呼吸高峰，隨之果皮由青轉黃，果肉綿軟，并且出現(xiàn)衰老軟化，黑色斑點等問題，影響了香蕉的質地、外觀、香氣和味道[3-6]。

水楊酸（Salicylic Acid, SA）是一種常見的天然小分子植物內源激素，與植物生長發(fā)育、成熟、衰老、呼吸等生理調控息息相關，同時在抗逆和抗病相關代謝過程中起到信號分子的作用[7-8]，SA因其天然低毒，對人體無害等特性，已廣泛應用在醫(yī)藥領域。此外，SA在果蔬保鮮領域也有相關研究，且被證實對香蕉、草莓、蘋果、枸杞、獼猴桃等表現(xiàn)出良好的保鮮效果，具體表現(xiàn)為果實呼吸速率明顯下降，果實后熟延緩，并且果實腐爛率顯著降低，貨架期延長[9-13]。

低密度聚乙烯（Low-Density Polyethylene, LDPE）是無毒無臭外觀呈現(xiàn)乳白色的顆?；蚍勰?。LDPE是一種線性飽和的碳氫化合物，相對分子質量一般在2萬以上，其阻濕性能較好，化學性能穩(wěn)定，熔點較高且耐低溫性能好，絕緣性能優(yōu)良，常用于果蔬貯藏、運輸、保鮮過程中[14]。

文中通過共混流延工藝制備SA–LDPE薄膜，探究添加不同質量分數(shù)的SA對薄膜阻氣阻濕性能的影響，并進一步用于香蕉的保鮮包裝。通過評價保鮮指標的變化，分析SA–LDPE薄膜對香蕉品質的影響，并對其保鮮機理做出了初步探索，以期為香蕉保鮮提供理論依據(jù)和技術支持。

1 實驗

1.1 材料

主要材料：LDPE，中國石化有限公司；SA，國藥控股股份有限公司；抗氧化劑245，德國巴斯夫化工有限公司；香蕉，采購于上海市浦東新區(qū)水果生鮮批發(fā)市場。

主要儀器：XSS–300轉矩流變儀，上?？苿?chuàng)橡膠塑機械設備有限公司；G2–32壓差法氣體滲透測試儀，濟南蘭光機電技術有限公司；PERMATRAN–W MODEL 1/50水蒸氣透過系數(shù)測試儀，美國MOCON公司；GY–4型果實硬度計，上海儀電科學儀器股份有限公司；CR–400美能達色差儀，青島科睿德儀器有限公司；LH–T 32手持式糖度測定儀，上海浦春儀器有限公司；CheckMate 9900頂空氣體分析儀，青島路博建業(yè)環(huán)?？萍加邢薰?。

1.2 方法

1.2.1 SA–LDPE薄膜的制備

將質量分數(shù)為0.5%、1%、2%的SA分別加入到LDPE樹脂顆粒中，再加入質量分數(shù)為0.1%抗氧化劑245，充分混勻后，利用轉矩流變儀實現(xiàn)對SA–LDPE薄膜的制備。轉矩流變儀從一區(qū)到七區(qū)溫度參數(shù)為175、180、185、185、180、180、175 ℃，螺桿轉速為60 r/min。經轉矩流變儀制備得到4種薄膜，即A組為LDPE、B組為0.5%SA–LDPE、C組為1%SA–LDPE、D組為2%SA–LDPE。薄膜的配方參數(shù)見表1。

表1 SA–LDPE薄膜配方

1.2.2 性能測試

1.2.2.1 力學性能

參考GB/T 1040.3—2006[15]，利用拉伸試驗機對薄膜的力學性能進行測定。

1.2.2.2 水蒸氣透過性能

利用水蒸氣透過率測試儀測定薄膜的水蒸氣透過性能，相對濕度設為100%，溫度為37.8 ℃，測定3次，取平均值。

1.2.2.3 氧氣透過性能

參考GB/T 1038—2000[16]，利用氣體滲透儀對薄膜透氧性能進行測定，實驗溫度設為23 ℃，樣品為97 mm圓形樣片，測定3次，取平均值。

1.2.3 樣品制備

所有水果都用去離子水清洗果皮表面殘留的化學物質，并用廚房紙擦干。果實沒有任何疾病或缺陷的視覺癥狀，大小均勻、形狀和成熟度一致，質量為250～350 g。將250根香蕉隨機分成4 組，裝入袋中（尺寸為27 cm× 40 cm，厚度為40 μm±3 μm），每袋放入2根香蕉，每組設置3個平行樣品，在16 ℃環(huán)境下貯藏9 d，在第0、1、3、5、7、9天取樣進行測試。裸露組、空白組、0.5%SA組、1%SA組、2%SA組分別記為CK、A、B、C、D。

1.2.4 保鮮實驗

1.2.4.1 氣體成分測定

參考郝文靜等[17]的方法，對氣體組成進行測定，每隔2 d取包裝袋，利用CheckMate 9900頂空氣體分析儀測量內部氣體組成，每組樣品測量3次，取平均值。

1.2.4.2 質量損失率測定

參考香蕉的質量損失率測定方法[18]，在低溫儲存期間，每2 d測定香蕉質量，測量3次，取平均值，單位為g。

質量損失率使用以下公式計算：

式中：為香蕉的質量損失率，%；1為香蕉貯藏前的質量，g；2為香蕉貯藏后的質量，g。

1.2.4.3 硬度測定

采用果實硬度計測定香蕉的硬度變化。每組隨機抽取3根香蕉，在3個不同位置進行測量，測定其果肉硬度，每組樣品測量3次，取平均值。

1.2.4.4 糖度測定

香蕉的糖度變化通過手持式糖度測定儀進行測定。每隔2 d取香蕉果肉，每組隨機抽取3根香蕉，測量糖度，每組香蕉測量3次，取平均值。

1.2.4.5 色差測定

參考趙松松等[19]的方法，對香蕉果皮的色差進行測定，每組測量3次，根據(jù)式（2）計算色差值。

式中：Δ為亮度差值；為亮度值；為紅綠亮度值；為黃藍亮度值；角標int表示標準色差參照值。

1.2.4.6 感官評定

參考張曉虎等[20]的方法，對香蕉的感官進行評定，每隔2 d取香蕉，根據(jù)表2感官評價標準對香蕉打分。評分低于60，失去商業(yè)價值，低于40分，不可食用。

表2 香蕉感官評價標準

Tab.2 Sensory evaluation criteria for bananas

1.2.5 統(tǒng)計分析

采用SPSS 26.0軟件分析數(shù)據(jù)，結果表示為平均值±標準差。采用單因素方差Duncan法檢驗，<0.05表示差異顯著，使用Origin 2019軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 薄膜的基本性能

由表3可以看出，制備的4種薄膜的厚度基本相同，控制在40 μm左右，4種薄膜的縱向抗拉強度略大于橫向拉伸強度。隨著SA的加入，SA–LDPE薄膜的拉伸強度降低，且隨著添加SA比例的增加，拉伸強度下降也越大，這可能是隨著SA含量的增加，分散效果不好，容易發(fā)生團聚現(xiàn)象，導致應力集中加劇，力學性能有所降低。B、C、D 3組薄膜的斷裂伸長率相較于A組薄膜的明顯降低，表明SA粉末的加入也降低了薄膜抵抗變形的能力。

薄膜的氧氣透過率如表4所示。LDPE薄膜的氧氣透過率最高，隨著SA粉末的加入，薄膜的氧氣透過率均有所下降，且隨著SA添加比例的增加，薄膜的氧氣透過率逐漸下降。B、C、D 3組薄膜的氧氣透過率較A組薄膜的分別下降了1.47%、3.37%、5.72%。這可能是SA粉末的加入，在樹脂基材表面形成一層結晶層，導致樹脂基質和SA孔隙變小，有利于抑制氧氣在薄膜基質的流通，從而導致薄膜的氣體透過性能降低。

薄膜的水蒸氣透過率如表4所示。SA的加入使LDPE薄膜的水蒸氣透過率略有下降。添加SA組的B、C、D組薄膜的水蒸氣透過率值分別為15.62、14.61、12.59 g/(m·Pa·s)，隨著SA加入比例的增加，薄膜的水蒸氣透過率逐漸下降，阻隔性能增強。這可能是由于SA中含有的主體苯環(huán)基團是疏水基團，使附著在薄膜內側的水蒸氣難以透過薄膜。

表3 不同種類的SA–LDPE薄膜力學性能

Tab.3 Mechanical properties of different types of SA-LDPE films

注：同列之間的不同上標字母（a—c）表示顯著差異（＜0.05）。

表4 不同種類的SA–LDPE薄膜的氧氣透過率和水蒸氣透過率

Tab.4 Oxygen transmission rate and water vapor transmission rate of different types of SA-LDPE films

注：同列之間的不同上標字母（a—c）表示顯著差異（＜0.05）。

2.2 薄膜對香蕉呼吸速率的影響

SA–LDPE包裝袋中香蕉的呼吸作用變化見圖1，可以看出，圖1a包裝袋中CO2的體積分數(shù)持續(xù)增加，圖1b包裝袋中O2的體積分數(shù)持續(xù)降低，且都逐漸趨于穩(wěn)定。結果表明，實驗初期，包裝袋內O2充足，香蕉呼吸速率較快，隨著時間推移，CO2體積分數(shù)逐漸增加，O2體積分數(shù)逐漸下降，香蕉的呼吸作用受到抑制，呼吸速率逐漸下降。O2體積分數(shù)的降低和CO2體積分數(shù)的增加是限制呼吸作用的主要因素之一，同時O2體積分數(shù)仍保持較高水平，香蕉無氧呼吸受到抑制，導致香蕉整體的呼吸速率維持在較低的水平。圖1中A組O2體積分數(shù)的消耗速率相較于其他組O2體積分數(shù)的消耗速率稍大，而CO2生成速率沒有明顯差異，且隨著SA在包裝膜中占比增大，氧氣消耗速率呈現(xiàn)下降趨勢。第5天，D組的氧氣體積分數(shù)顯著高于其余3組的，具有顯著性差異（<0.05），表明SA–LDPE能有效抑制香蕉的呼吸作用，同時隨著SA在包裝膜中占比增大，保鮮膜對香蕉呼吸作用的抑制效果越明顯。研究表明[21]，薄膜的透氣性太小或太大都不利于水果的貯藏，透過性適宜的包裝材料可調節(jié)包裝內環(huán)境O2和CO2體積分數(shù)，達到低O2、高CO2的狀態(tài)，可以有效抑制果蔬呼吸作用，減緩衰老變質，從而達到保鮮目的。CO2體積分數(shù)過高、O2體積分數(shù)過低使果蔬呼吸作用由無氧呼吸占主導，導致有毒物質積累，從而對果蔬造成傷害，氣體阻隔性適宜的包裝袋，塑料包裝內外環(huán)境發(fā)生一定程度的氣體交換，使包裝袋內環(huán)境O2和CO2體積分數(shù)達到適合果蔬保鮮所需要的最佳體積分數(shù)。SA–LDPE薄膜對香蕉呼吸作用的抑制效果優(yōu)于LDPE薄膜對香蕉呼吸作用的抑制效果，有更好的保持香蕉品質的作用。

2.3 薄膜對香蕉質量損失率的影響

香蕉質量損失率指貯藏過程中損失的質量和初始質量的比值，其數(shù)值大小與營養(yǎng)成分氧化流失有關，是體現(xiàn)香蕉腐爛程度的關鍵指標[22]。由圖2可以看出，貯藏期間，香蕉的質量損失率逐漸增加，其中CK組的質量損失率顯著高于其他組的（<0.05）。CK組質量損失率在第9天最高，為16.82%，顯著大于其余LDPE薄膜組的，而A組的質量損失率略低于B、C、D組的，特別是在第3天和第9天，A組質量損失率分別為0.48%和1.38%，其余組均在0.65%～0.73%和1.55%～1.95%，這可能是因為隨著SA在薄膜中占比增大，水蒸氣透過率下降，包裝袋積累了少量水汽，抑制香蕉有氧呼吸，同時SA可有效抑制呼吸強度，延緩了香蕉的質量損失。

圖1 不同種類的SA–LDPE薄膜中香蕉呼吸作用的變化

圖2 不同種類的SA–LDPE薄膜對香蕉質量損失率的影響

2.4 薄膜對香蕉硬度的影響

硬度反映了香蕉貯藏過程中的軟化程度，是評價香蕉品質較為直觀的指標之一[23]。從圖3可以看出，貯藏期間，香蕉的硬度逐漸下降，其中CK組下降最快，其主要原因是香蕉的后熟、呼吸及蒸騰作用使香蕉軟化。D組相較于A、B、C組香蕉果實軟化得更慢，且在第7天達到最低點。在貯藏第7天和第9天時，D組和其余組之間呈顯著性差異（<0.05）。第7天，CK組香蕉的硬度下降了89.51%，A組香蕉的硬度下降了82.12%，B組香蕉的硬度下降了83.31%，C組香蕉的硬度下降了83.67%，D組香蕉的硬度下降了70.54%。在第7天和第9天，A、B、C 3組的硬度相較于D組的分別下降39.47%和47.86%，47.37%和57.95%，44.74%和62.5%，結果表明，D組薄膜可有效延緩香蕉軟化。

圖3 不同種類的SA–LDPE薄膜對香蕉硬度的影響

2.5 薄膜對香蕉糖度的影響

從圖4可以看出，貯藏期間，香蕉糖度含量呈上升趨勢，且CK明顯高于其余4組，其主要原因是香蕉的后熟導致大量淀粉轉化為可溶性糖，因此，糖度含量常被看作香蕉后熟程度的指標之一[24]。貯藏過程中，各處理組之間糖度含量差異不顯著（>0.05）。第7天和第9天，C組糖度含量分別為22.6%和23.6%，略低于A、B、D組包裝內的香蕉糖度含量（23.3%～23.5%和24.6%～25.1%），4種薄膜保鮮香蕉后其糖度含量變化趨勢區(qū)分不明顯，說明4種薄膜對香蕉糖度含量影響不大。

圖4 不同種類的SA–LDPE薄膜對香蕉糖度的影響

2.6 薄膜對香蕉色差的影響

香蕉的色差是評估香蕉的一個重要指標，也是香蕉在銷售過程中消費者比較關注的問題[25]。由圖5可知，隨著貯藏時間延長，各組色差值逐漸增大，其中D組變化最小，CK組色差值上升速率最快，且從第7天開始，與處理組相比，產生顯著差異（<0.05）。整個貯藏期間，D組香蕉果皮感官最佳，其原因可能是香蕉顏色與內部物質氧化褐變有關[26]。隨著SA在薄膜中占比增加，其O2透過率少量上升，水蒸氣透過率輕微下降，導致香蕉整體呼吸速率下降，氧化褐變延緩，同時SA是天然植物內源激素，可能參與調控植物呼吸過程和乙烯合成過程[26]，導致香蕉內部營養(yǎng)物質氧化減緩，果皮顏色保存效果更佳。

圖5 不同種類的SA–LDPE薄膜對香蕉色差的影響

2.7 香蕉的感官評定

香蕉的感官評價是通過人的感覺器官（包括味覺、嗅覺和視覺）對果實進行綜合考量的指標，可作為影響其商業(yè)價值最為直觀的因素[27]。通過圖6可以看出，香蕉的感官評價值隨著貯藏時間的推移不斷降低，結合表2感官評分標準，3 d后，CK組已失去商業(yè)價值，且后續(xù)急劇褐變，第5天失去食用價值，而其余組褐變較緩，A組第7天失去商業(yè)價值，第9天無法食用，而C和D組均貯藏至第9天仍保有商業(yè)價值，B、C、D 3組的色澤、香味、口感、褐變程度均優(yōu)于A組的，且D組貯藏效果最優(yōu)。結合圖7 可知，CK組第3天出現(xiàn)局部褐變，失去商業(yè)價值，第5天出現(xiàn)大面積褐變，無法食用，而A組第7天出現(xiàn)局部褐變，第9天出現(xiàn)大批褐變，與圖6結論相符，這說明添加了SA的LDPE薄膜能有效維持香蕉貯藏過程中的感官品質。

圖6 不同種類的SA–LDPE薄膜對香蕉感官評價的影響

圖7 香蕉貯藏期間形貌變化

3 結語

通過向LDPE中添加不同質量分數(shù)的SA制備薄膜，并在16 ℃下對香蕉進行保鮮，貯藏期間，對香蕉各項指標分析可知，SA–LDPE薄膜對香蕉具有一定的保鮮效果，在SA–LDPE薄膜調控下能夠有效抑制香蕉水分損失，提高香蕉感官品質、表皮硬度和光澤度，延緩香蕉的褐變和軟化，從而保證了其商業(yè)價值。SA通過熔融方式分散在薄膜中，改善了薄膜透氣性和透濕性，并且增加了SA與果實接觸面積，從而有效抑制了香蕉的呼吸作用，提高其抗逆性，降低內部營養(yǎng)物質的氧化速率，能很好地應用于食品保鮮中。結果表明，在（16±1）℃時，含質量分數(shù)為2% SA的LDPE薄膜對新鮮香蕉具有最佳的保鮮效果，極大程度地維持了香蕉的硬度，提高了香蕉的貯藏質量，降低了其營養(yǎng)價值的損失，可延長其貨架期6 d。

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Preparation of Salicylic Acid/LDPE Film and Its Effect on Banana Quality

LIU Bo-qiang, HAO Yi, HU Wen-qing, LU Ya-nan, LI Li

(a. College of Food Sciences and Technology b. Engineering Research Center of Food Thermal-Processing Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

The work aims to study the changes in the basic properties of low-density polyethylene (LDPE) films with different concentrations of salicylic acid (SA) and its effects on the preservation of bananas. The blend of the different proportions of SA antioxidant 245 and LDPE were used to prepare SA-LDPE films by blending extrusion and flow casting process. With blank LDPE films as the control, the preservation of bananas was tested at (16±1) ℃, and the effects of SA-LDPE films on the quality of bananas were investigated by measuring and analyzing the weight loss rate, hardness, color difference, brix, gas composition and other indexes of bananas. The mechanical property of LDPE films with the addition of SA decreased, the gas barrier properties increased, the hardness decreased and the color difference value increased. The addition of SA improves the barrier properties of the films. The SA-LDPE films could effectively inhibit the respiration of bananas, delay the softening process of bananas, inhibit the browning of bananas, and help maintain the physiological characteristics and sensory quality of bananas.

salicylic acid; LDPE; film; banana; preservation

TS255.3；TS206.4

A

1001-3563(2023)05-0075-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.05.010

2022–10–21

上海市地方能力建設專項項目（19050502000）

劉博強（1998—），男，碩士生，主攻食品加工與貯藏。

李立（1977—），男，博士，教授，主要研究方向為食品加工與貯藏。

責任編輯：曾鈺嬋