研究表明,添加茶树精油(TTO)的果蔬具有较好的抗菌活性,能有效抑制果蔬表面的微生物,降低其腐败率。生姜精油(GEO)是生姜根茎的提取物。两种天然的植物精油均能够作为食品的保鲜剂,可有效延长果实的贮藏寿命,具有取代化学杀菌剂而成为新型生物保鲜剂的潜力,起到绿色保鲜的效果。聚乳酸(PLA)又称为聚丙交脂,是以小麦、玉米等一些植物中提取的淀粉为原料,再经酶分解、乳酸菌发酵后所得到的高纯度PLA树脂。聚丁二酸-己二酸丁二酯(PBSA)是90年代初开发的一类脂肪族聚酯,是聚丁二酸丁二醇酯的共聚物,在添加了己二酸共聚分子后,其分子链的结晶度降低且柔性增加,从而更加容易实现生物降解。来自上海海洋大学食品学院、食品热加工工程技术研究中心的蒋金勇、唐海兵、栾东磊、李立*等人以PLA/PBSA为基材,加入扩链剂、抗菌成分,调控薄膜的透气量及CO2/O2透气比,加入的PBSA作为改性物质,能够使改性的可降解薄膜既具非生物降解薄膜的机械性能,又具有抗氧化、自发气调的能力,通过自发气调,能使可降解包装内创造出低氧、适宜体积分数的CO2环境,再加入活性成分生姜精油与茶树精油,通过高CO2/ O2透气比与活性成分的协同作用,更好地抑制西兰花的呼吸作用及包装内微生物的生长,延长其货架期。同时考察薄膜包装微环境下O2和CO2体积的变化情况及可降解薄膜抗氧化效果,并以可溶性固形物质量分数、丙二醛(MDA)含量、叶绿素含量等作为衰败指标,辅以感官评定,来评价不同可降解薄膜的保鲜效果。
1.不同薄膜包装的物理性能
GEO-PLA/PBSA薄膜的O2、CO2透过率和水蒸气透过系数最高,其次为PLA/PBSA,TTO-PLA/PBSA最低。生姜精油的加入破坏了PLA分子间的氢键,进而提高了水蒸气透过系数及气体透过率。CO2/ O2透气比为30∶1时,具有较好的气体自主调节能力,既能降低植物的呼吸作用,又能释放包装内的CO2,而GEO-PLA/PBSA薄膜的CO2/ O2的透气比为30∶1。PLA/PBSA薄膜拉伸强度为47.28 MPa,加入生姜精油后,拉伸强度降至29.40 MPa,较好地改善了PLA材料的脆性并提升了其柔韧性。
2.可降解抗氧化薄膜断面微观结构
PLA/PBSA空白基膜的断面中间光滑、平整,但两边较为毛糙,表明PLA与PBSA共混成膜性较好,同时与PBSA的混合也改善了纯PLA树脂加工成型性能。
加入3%茶树精油或3%生姜精油后,可降解薄膜的断面变得更光滑、平整、紧凑,表明加入的活性成分能够较好地分散在树脂分子链中,且降低了大分子间的相互作用,进一步改善了加工成型性能。此外,添加活性成分前、后的PLA/PBSA可降解薄膜断面均未出现网状结构或者出现气泡、分子团簇现象,这也说明PLA与PBSA、生姜精油、茶树精油均有着良好的相容性。
3.可降解抗氧化薄膜的DPPH自由基清除能力
PLA/PBSA、TTO-PLA/PBSA、GEO-PLA/PBSA薄膜的DPPH自由基清除能力分别为36.1%、41.4%和70.0%。GEO-PLA/PBSA薄膜DPPH自由基清除能力最高。未加入精油的PLA/PBSA薄膜具有DPPH自由基清除能力。以上结果说明,生姜精油抗氧化能力突出,能较好地抑制果蔬的氧化反应,延缓西兰花的衰败进程。
4.西兰花贮藏过程中可降解抗氧化薄膜中O2和CO2体积分数的变化
3 组包装袋内CO2体积分数呈不断上升的趋势,O2体积分数不断下降。其中PLA/PBSA组、TTO-PLA/PBSA组在第2天时,其O2体积分数就降至为0%,包装微环境内低氧、高二氧化碳的现象主要可以归结于较低的O2和CO2渗透系数。生姜精油组中,O2体积分数为8.9%~12.7%,CO2体积分数为7.8%~12.6%,和最佳的气调比例相接近,能够更加容易地同外界交换气体。GEO-PLA/PBSA薄膜由于其本身具有较高CO2/O2透气比,使得膜内外CO2和O2含量维持在一个平衡状态,有效抑制了西兰花的呼吸作用,降低了有机物等营养物质的消耗,最终延长了鲜切西兰花的贮藏期。
5.可降解抗氧化薄膜对鲜切西兰花贮藏过程中可溶性固形物质量分数的影响
西兰花的可溶性固形物质量分数呈先上升后下降的趋势,主要原因是开始时包装内相对湿度较低,促进了西兰花的蒸腾作用,使得可溶性固形物质量分数在贮藏初期上升;贮藏3 d后,随包装内相对湿度增加,蒸腾作用被抑制,西兰花的呼吸作用占据主导地位,有机物质开始分解,可溶性固形物质量分数不断下降。其中CK组可溶性固形物质量分数从第1天后就不断下降,第2天降至8.8%,远低于其他组,说明该组大分子物质分解速度较快;GEO-PLA/PBSA组可溶性固形物损失较少,第7天时其质量分数仍为9.8%,说明GEO-PLA/PBSA薄膜能更好地抑制西兰花大分子物质的分解。
6.可降解抗氧化薄膜对鲜切西兰花贮藏过程中VC含量的影响
随着贮藏时间的延长,VC含量呈不断下降的趋势。3 种包装均能不同程度减缓V C含量的下降,在贮藏第4天时,GEO-PLA/PBSA组VC含量为92.49 mg/100 g,PLA/PBSA、TTO-PLA/PBSA组含量分别是78.67、65.83 mg/100 g,而CK组含量为GEO-PLA/PBSA组的57.66%。说明与CK组相比,可降解抗氧化薄膜可有效抑制西兰花贮藏过程中VC的损失。
7.可降解抗氧化薄膜对鲜切西兰花贮藏过程中叶绿素含量的影响
贮藏2 d后,GEO-PLA/PBSA组叶绿素含量均显着高于其余组。在第5 天时,GEO-PLA/PBSA、PLA/PBSA、TTO-PLA/PBSA组叶绿素含量分别为0.233、0.181 mg/g和0.188 mg/g,分别为初始含量的76.33%、59.34%和61.64%,此时PLA/PBSA组和CK组(0.178 mg/g)无显着性差异(P>0.05)。贮藏末期(7 d),GEO-PLA/PBSA组叶绿素含量仍较高,为初始含量的65.85%,主要归功于薄膜高透湿、透气的性能以及薄膜内抗氧化成分的释放,明显延缓了鲜切西兰花内叶绿素的降解,其效果要显着优于其他组阻隔性较高的薄膜。
8.可降解抗氧化薄膜对鲜切西兰花贮藏过程中MDA含量的影响
随着贮藏时间的延长,鲜切西兰花中MDA不断积累,其中CK组MDA含量增长幅度最大,第7天时,CK、PLA/PBSA组和TTO-PLA/PBSA组MDA含量分别达到10.68、7.64 μmol/kg和8.55 μmol/kg,显着高于GEO-PLA/PBSA组(5.82 μmol/kg)(P<0.05)。6 d后,加入生姜精油或茶树精油的薄膜,其MDA含量的折线斜率开始增大,同CK组增长速率较为一致,表明此时GEO-PLA/PBSA组和TTO-PLA/PBSA组脂质过氧化程度和膜系统伤害程度增强。
9.可降解抗氧化薄膜对鲜切西兰花贮藏过程中感官得分的影响
西兰花的感官评分随着贮藏时间的延长不断下降。CK组在贮藏第1天时,由于其空气直接接触,呼吸作用较强且失水较多,感官得分显着低于其他组;到第3天时,由于与空气的长时间接触,花球表面枯萎、氧化发黄,感官得分仅为5.25 分,已经完全失去其商品价值。PLA/PBSA和TTO-PLA/PBSA感官评定得分差异不明显,这两组在第3天时包装内即出现小水珠,西兰花因进行无氧呼吸产酸发臭而产生酸臭味,开始丧失其食用价值。而GEO-PLA/PBSA组西兰花贮藏3 d后,色泽为浅绿且残存清香,依旧存在商品价值,较CK组货架期延长了2~3 d。
结 论
3 种薄膜均能提高鲜切西兰花贮藏品质,抑制丙二醛含量上升,延缓叶绿素、VC含量和可溶性固形物质量分数的下降;其中GEO-PLA/PBSA组薄膜O2、CO2透过率较适宜,抗氧化活性高,能降低西兰花的采后呼吸速率,保鲜效果最佳,与对照组相比能将西兰花的货架期延长2~3 d。