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静电场结合自发气调包装对马铃薯贮藏期间的保鲜效果

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-08-21
核心提示:马铃薯营养丰富,素有“地下苹果”和“第二面包”的美称。在世界人口急剧增长的当今,粮食危机不容小觑,作为全球的重要主粮,马铃薯的贮藏保鲜在保障粮食安全和营养安全方面意义重大。
   马铃薯营养丰富,素有“地下苹果”和“第二面包”的美称。在世界人口急剧增长的当今,粮食危机不容小觑,作为全球的重要主粮,马铃薯的贮藏保鲜在保障粮食安全和营养安全方面意义重大。自发气调包装是一种新型的气调保鲜技术,其优势是无需充入特定气体,只需选用具有一定气体阻隔性的薄膜封入空气制成密封包装即可,利用包装材料的气体选择透过性与果蔬呼吸速率之间的相互作用自行调节气体保藏环境。聚乳酸(PLLA)薄膜是一种有较高阻隔性的完全可降解材料,原料为乳酸,PLLA薄膜无毒无刺激且生物相容性良好,具有作为生鲜类包装材料的巨大潜力。
 
  来自内蒙古农业大学食品科学与工程学院的张敏欢、王莉梅、王治洲和董同力嘎*选用静电场结合低温冷藏、PLLA自发气调包装对采后马铃薯进行保鲜,以期达到最佳的协同保鲜效果,以支持加快马铃薯贮藏技术的研究和开发,对推动和完善马铃薯主粮化战略、促进马铃薯的产业化发展给予借鉴和启示。
 
  1、贮藏期间马铃薯气调包装组气体组分的变化
 
  无论是否施加电场处理,两组气调包装的CO2和O2变化趋势相似,包装内CO2体积分数由初始的0.03%(充入空气中所含)逐渐升高,然后较平稳地维持在4.2%~8.0%范围内,后期平缓下降。O2体积分数由初始空气中的21%逐渐下降,然后持续处于7.7%~12.3%的范围内波动,贮藏90 d后,O2体积分数又开始下降。而相比非电场-气调组,电场-气调组O2体积分数的下降速度稍平缓,这与两组马铃薯后期的生理状态有关,电场-气调组马铃薯块茎休眠期维持时间较长,发芽受到抑制,生理代谢较为缓慢;而非电场-气调组的马铃薯在90 d左右休眠期结束,迅速萌芽,呼吸作用较电场-气调组更为活跃,因此O2体积分数下降更为迅速。纵观所有果蔬类,马铃薯属于呼吸较弱的类型,本实验选用40 μm厚度的PLLA薄膜做自发气调包装材料,达到了降低O2体积分数和提高CO2体积分数的效果,有利于马铃薯的贮藏保鲜。
 
  2、不同处理组马铃薯贮藏期间感官评分的变化
 
  不同处理方式下马铃薯贮藏期间感官评分不同,但整体均呈下降趋势。贮藏0~30 d,各组感官评分差异不显着(P>0.05);贮藏70~150 d,电场-气调组感官评分显着优于同期其他3 组(P<0.05)。贮藏50~90 d期间,马铃薯的感官品质发生了较大的变化,主要原因是马铃薯的生理休眠期逐渐结束,非电场环境下的两组马铃薯表皮出现部分变绿现象,芽眼处开始萌发。与此同时,电场环境下的马铃薯无此现象出现,随后直至保藏期结束,这种不同现象在两种保藏环境下愈发明显,贮藏后期,非电场环境下的马铃薯逐渐生芽,芽体伸长,表皮变绿的面积由局部小部分蔓延至表皮的绝大部分。而至贮藏期结束,静电场贮藏环境下的马铃薯仍没有出现表皮变绿的现象,且只有个别芽眼萌发生芽,芽体生长缓慢、短小。
 
  3、不同处理组马铃薯贮藏期间质量损失率的变化
 
  马铃薯在贮藏过程中质量损失率逐渐升高,整体而言,气调组的质量损失小于非气调组,电场组小于非电场组,其中,电场-气调组质量损失率同一时间始终低于其他处理组。贮藏120 d开始,电场-气调组质量损失率显着小于同期其他3 组(P<0.05)。尽管电场-CK组与非电场-气调组的数据较为接近,但与非电场-CK相比,其延缓马铃薯贮藏过程中质量损失的原因截然不同,电场-CK主要是静电场的保水功能,非电场-气调主要由于密封包装能抑制水分散失;而非电场-CK组既无包装也无电场保鲜,加之冷鲜柜内空气流速较大,自身水分较易被携带散失,质量损失率最大。贮藏的第150天时,电场-气调组的质量损失率比电场-CK、非电场-气调、非电场-CK组分别低23.0%、21.1%、29.6%,表明此贮藏方式起到了很好的抑制失水的效果。
 
  4、不同处理组马铃薯贮藏期间色度a*值的变化
 
  电场-气调组马铃薯在贮藏过程中a*值无明显下降,其余3 组整体均呈现不同程度的下降趋势,电场-CK组下降较为平缓,而非电场环境下的两组a*值相对下降较为迅速。贮藏前10 d,不同贮藏方式下的4 组马铃薯间a*值差异不显着(P>0.05),20 d后,不同处理下a*值逐渐出现差异,30~50 d时电场-CK与非电场-气调组a*值差异不显着(P>0.05),其余组间差异显着(P<0.05);贮藏后期(70~150 d)时,各组a*值变化幅度较大,无电场贮藏环境下的两组a*值下降剧烈,所有处理组之间均差异显着(P<0.05)。本实验中,静电场保鲜技术和气调包装均可以在一定程度上形成一个不利于马铃薯休眠苏醒的环境条件,不利于马铃薯芽的萌发和生长。因此从贮藏第70天开始,a*值表现为:相同包装条件下,气调组大于非气调(CK)组,电场组大于非电场组。直到贮藏结束,非电场组表皮已呈现大面积变绿,而电场组表皮几乎无变绿现象发生,且表皮仍保持着新鲜土豆所有的黄色;因此也可证明静电场能很好地起到抑制马铃薯表皮变绿的效果。与未应用薄膜的马铃薯(CK)相比,应用薄膜的气调包装条件下,a*值均有所保持,表明气调包装能一定程度减缓表皮变绿。由于电场-CK组a*值大于非电场-气调组,可以初步判断,仅就抑制表皮变绿效果而言,静电场技术比气调包装效果更理想。静电场保鲜技术辅以气调包装的共同作用下,电场-气调组表皮颜色保持最好,在贮藏期内始终处于极小幅度波动的状态,贮藏达到150 d时a*值为9.32,与贮藏初始(9.56)差异不显着(P>0.05),说明电场-气调起到了明显地抑制表皮变绿效果,有利于马铃薯表皮色泽的保持。
 
  5、不同处理组马铃薯贮藏期间干物质质量分数的变化
 
  随着贮藏时间延长,各组干物质质量分数整体呈现下降趋势。贮藏初期(0~20 d),干物质质量分数下降较为迅速,20 d后下降较为平缓。90 d后非电场组相对于电场组干物质质量分数下降较为迅速,可能是静电场起到了延迟马铃薯休眠期结束的效果;而电场环境的两组马铃薯贮藏90 d左右休眠期结束,生理代谢速度恢复,营养物质从营养储蓄器官块茎转移向生长点,为芽的萌发做准备。直至贮藏结束,各组干物质质量分数下降幅度不同,电场-气调、电场-CK、非电场-气调及非电场-CK的干物质质量分数分别降低了15.9%、18.8%、24.6%和26.5%,但各组之间差异不显着(P>0.05)。
 
  6、不同处理组马铃薯贮藏期间TSS质量分数的变化
 
  各组马铃薯贮藏期间TSS质量分数整体均呈先上升后下降的趋势。TSS是果蔬中所有溶解于水的化合物总和,包括糖、酸、维生素、矿物质等,其质量分数是衡量果蔬成熟度的指标之一。贮藏初期,由于马铃薯后熟期间淀粉不断水解转化成单糖和低聚糖,因而TSS质量分数有所上升,70 d后,马铃薯的休眠逐渐解除,尽管淀粉水解为还原糖的量增多,但由于代谢速率提高,呼吸作用消耗大量营养物质,因此TSS质量分数下降。电场-气调组的TSS质量分数始终保持较高水平,贮藏后期的第120~150天,此阶段非电场组表皮出现明显变绿,芽体生长迅速,故而营养物质发生转移,从之前的储蓄器官块茎转移到了生长点,作为芽生长发育的物质支持,因此后期非电场组TSS质量分数低于电场组。
 
  7、不同处理组马铃薯贮藏期间淀粉质量分数的变化
 
  各组马铃薯贮藏期间的淀粉质量分数变化趋势基本一致,均呈先下降后稍有回升,然后持续下降的趋势。贮藏初期,马铃薯刚刚收获,生理代谢较为旺盛,淀粉作为主要的营养物质被呼吸、蒸腾等生理作用所消耗,使各组淀粉质量分数下降;随后有所回升,这可能与块茎的后熟作用有关,块茎的还原糖部分转化为淀粉,且此时逐渐进入休眠期,生理代谢减缓,淀粉消耗变少;随后一阶段处于马铃薯的休眠期,此时生理代谢缓慢,营养物质消耗较少,淀粉质量分数下降较为平缓。90 d后,休眠期逐渐解除,生理代谢恢复,淀粉消耗加快,电场组下降较为平缓,而非电场组下降较为剧烈。结合感官评分、干物质质量分数等指标可以推测,静电场可能起到了延长休眠期的作用,在贮藏后期,马铃薯呼吸仍较为微弱、代谢较为缓慢,因而淀粉质量分数下降较为平缓。贮藏结束时,电场-气调、电场-CK、非电场-气调及非电场-CK组淀粉质量分数分别比初始下降23.8%、26.3%、39.0%和41.0%,电场条件下的两组与非电场条件下的两组组间差异显着(P<0.05),而相同条件下的两组差异不显着(P>0.05),表明电场保鲜方式对马铃薯的淀粉含量下降有抑制作用。
 
  8、不同处理组马铃薯贮藏期间VC含量的变化
 
  各组的VC含量整体均呈下降趋势,空白组贮藏环境氧气含量丰富,自发气调的包装组袋内封入的是空气,贮藏初期,氧气含量非常充足,因此VC含量会部分受到氧化而减少。随后,马铃薯进入到休眠期,此段时期各项生理代谢缓慢,营养物质消耗最少,因而表现为VC含量下降缓慢,贮藏70~90 d,各组VC含量下降趋势的差异开始变大,电场组仍保持缓慢下降,这可能是由于电场环境起到了延缓休眠期结束的作用,使得营养物质消耗维持较为缓慢的速度,有研究表示,静电场处理能够抑制果蔬VC含量的降低。贮藏过程中气调组VC含量整体较非气调组VC含量下降略缓,这与有报道发现适当提高二氧化碳浓度、降低氧气浓度可以抑制VC含量降低的结论一致。贮藏结束时,电场-气调、电场-CK、非电场-气调及非电场-CK的VC含量分别下降了32.1%、36.5%、42.6%和46.4%。
 
  结 论
 
  静电场可以显着抑制马铃薯表皮变绿及发芽;PLLA自发气调包装可形成一个相对高CO2体积分数(4.2%~8.0%)和低O2体积分数(7.7%~12.3%)的气体组分;综合了静电场保鲜与自发气调包装的静电场-气调组保鲜效果最佳,该组水分、感官品质保持最好,各项营养成分损失较慢,贮藏150 d仍具有食用价值。因此,静电场和自发气调包装联合处理有利于马铃薯的保鲜贮藏。
 
 
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