菠菜貯藏過程中水分蒸發(fā)損失

李 娟，陶樂仁，董小亮，譚萬里，張慶剛

(上海理工大學(xué)低溫技術(shù)與食品冷凍研究所，上海 200093)

菠菜貯藏過程中水分蒸發(fā)損失

李 娟，陶樂仁，董小亮，譚萬里，張慶剛

(上海理工大學(xué)低溫技術(shù)與食品冷凍研究所，上海 200093)

研究不同相對濕度對菠菜水分損失的影響。菠菜在貯藏溫度5℃、相對濕度99%條件下貯藏44h，不同堆放方式單棵菠菜和捆綁菠菜的失水率分別為41.32%和23.32%；相同溫度下，貯藏44h，99%、80%、40%相對濕度條件下，單棵菠菜失水率分別為66.70%、54.60%和41.32%。利用圖像處理軟件測量得一般市售菠菜的比表面積為48.05cm2/g。建立了菠菜貯藏過程中失水速率和相對濕度的關(guān)系，結(jié)果表明：儲存前期，相對濕度越高，失水速率越慢，隨著時(shí)間的延長，各相對濕度下的失水速率趨于一致，受相對濕度的影響不大。

菠菜；相對濕度；比表面積；失水率

菠菜是一種常見蔬菜，屬于葉菜類，采后代謝旺盛，呼吸速率很高，極易失水萎蔫，葉片皺縮衰變，影響了食用品質(zhì)和商品價(jià)值[1]。濕度控制是果蔬貯藏保鮮的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[2]，果蔬貯藏過程中，常由于低溫貯藏環(huán)境中較低的相對濕度造成失水，一方面引起組織萎蔫，導(dǎo)致細(xì)胞膨壓下降，造成機(jī)械結(jié)構(gòu)特性改變；另一方面，萎蔫又會引起果蔬代謝失調(diào)，刺激呼吸作用加快和乙烯的合成，破壞果蔬正常的代謝作用，使果蔬的營養(yǎng)成分下降[3-6]。賈夏等[7]發(fā)現(xiàn)4℃水分含量和葉綠素的含量表現(xiàn)出一定的相關(guān)關(guān)系。劉敏等[8]對菠菜復(fù)合氣調(diào)包裝(modified atmosphere packing，MAP)保鮮及低溫貯藏進(jìn)行了研究篩選出了一組最佳的MAP氣體組合(O210%＋CO210%)。郭玉花等[9]以LDPE/LLDPE(80:20，V/ V)為基材，選擇CaCO3為無機(jī)填充劑，研制PE/CaCO3功能性保鮮膜。并利用該保鮮膜對菠菜進(jìn)行保鮮包裝，考察該保鮮膜對菠菜保鮮的影響。Allende等[10]發(fā)現(xiàn)當(dāng)CO2體積分?jǐn)?shù)小于等于20%時(shí)，能有效抑制菠菜儲存過程中微生物的生長并延長貨架期。在Babic等[11]對切割菠菜MAP的研究表明，只要貯藏溫度不超過5℃，就會保證菠菜的有效保鮮期不受影響。Kim等[12]用具有不同透氣和透水蒸氣特性的密閉冰箱冷藏室在3℃下保存新鮮菠菜，研究了密閉冷藏室內(nèi)的氣體成分對菠菜的失水率、VC和葉綠素的影響，比較了不同冷藏室的冷藏效果。Huang等[13]研究了用霧化食品防腐劑及雙氧水對菠菜儲存過程中大腸桿菌的抑制效果。以上研究大多是針對氣調(diào)保鮮、低溫保鮮、保鮮膜保鮮及保鮮劑保鮮對菠菜保鮮效果的研究，沒有涉及到相對濕度對菠菜保鮮的影響。目前，對菠菜儲存過程中相對濕度對其蒸發(fā)強(qiáng)度的影響程度及其失水機(jī)理的研究較少，對菠菜在流通環(huán)節(jié)-消費(fèi)環(huán)節(jié)保鮮的研究報(bào)道也很少[14]。本實(shí)驗(yàn)對研究菠菜售后的貯藏中不同相對濕度對其失水率的影響程度，結(jié)合菠菜的表面積，找出菠菜在儲存過程中失水速率與相對濕度的關(guān)系，旨在為菠菜的冰箱用保鮮膜系統(tǒng)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

菠菜、變色硅膠 市售。

DFY-5/20低溫恒溫反應(yīng)浴(槽)存 上海丞明儀器設(shè)備有限公司； BP3100S電子天平 上海朗平儀器表有限公司；溫濕度數(shù)據(jù)記錄儀 蘇州松下電器研發(fā)公司；螺旋鐵架 自制。

1.2 指標(biāo)測定

捆綁菠菜失水率：采用差重法測定，用皮筋將新鮮菠菜6棵扎成一束放于5℃恒溫箱內(nèi)的電子天平上，每隔1h讀取1次數(shù)；單棵菠菜失水率：采用差重法，將新鮮菠菜放在自制的螺旋鐵架上，使其每片葉子不重疊暴露在空氣中，放于5℃恒溫箱內(nèi)的電子天平上，每隔1h讀取1次數(shù)據(jù)。每種相對濕度做3次重復(fù)，失水率計(jì)算取平均值。

比表面積：隨機(jī)取10棵菠菜，測量每棵菠菜的質(zhì)量和對應(yīng)的表面積，將每棵菠菜的葉和莖完全展開平鋪在一張白紙上，在上面放上標(biāo)尺，拍照，照片用Photoshop轉(zhuǎn)換成單色，然后用Motic Images Advanced 3.0軟件測出其表面積。

濕度控制：硅膠控制恒溫箱內(nèi)的相對濕度分別為99%、80%、40%。溫濕度測量及采集采用溫濕度數(shù)據(jù)記錄儀(溫度量程在－40～80℃，精度為±0.1℃，相對濕度(RH)量程在0～100%，精度在±1.5%)實(shí)時(shí)監(jiān)控，并利用T＆D Recorder for Windows Ver 2.10數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及自動(dòng)采集系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和自動(dòng)生成溫濕度圖。

2 結(jié)果與分析

圖1 單棵菠菜的比表面積Fig.1 Surface area per unit weight of single spinach

2.1 菠菜的比表面積測定由于菠菜屬葉菜類蔬菜，表面積對其失水率影響很大，所以本實(shí)驗(yàn)測定了單棵菠菜的比表面積。由圖1可知，除了質(zhì)量較小的菠菜，其他的比表面積比較接近，因此，菠菜的初始質(zhì)量對失水率影響不大。對于大多數(shù)市售菠菜，采集到的質(zhì)量在4～8g之間，故可判斷菠菜的比表面積一般為48.05cm2/g。

2.2 不同堆放方式對菠菜失水率的影響

圖2 不同堆放方式下菠菜的失水率Fig.2 Water loss rates of single spinach and bound spinach during storage

由圖2可知，捆綁菠菜失水曲線前24h內(nèi)斜率較大，即失水速率較快，24h之后斜率趨于平緩，失水速率較慢，因?yàn)殚_始菠菜新鮮含水量高，蒸騰速率較快，隨著時(shí)間延長含水量下降，蒸騰作用相應(yīng)下降。菠菜為葉菜類蔬菜，含水量極高，采后代謝旺盛，呼吸速率很高，蒸騰作用快，很容易脫水萎蔫，貯存到第5天失水率已經(jīng)高達(dá)42.05%，與陳向明[15]的結(jié)論基本吻合。

測定條件下單棵菠菜失水率的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差是2.83%。說明菠菜失水率的波動(dòng)不大。由曲線可以看出，開始階段曲線斜率較大，失水速率較快，隨著時(shí)間的延長，斜率變小，失水速率變慢，失水率曲線趨于平緩。

單棵菠菜的失水速率明顯高于捆綁菠菜的失水速率，且失水率也高于捆綁菠菜，儲存44h，失水率已經(jīng)高達(dá)41.32%，相當(dāng)于捆綁菠菜儲存5d的失水率。44h時(shí)捆綁菠菜的失水率是22.99%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于單棵菠菜的失水率。因?yàn)槔壊げ说娜~和莖沒有完全暴露在空氣中，所以捆綁菠菜存在暴露率問題。售后菠菜的冰箱儲存一般是捆綁存放，如果知道其暴露率就可以根據(jù)99%相對濕度下單棵菠菜的失水率計(jì)算出捆綁菠菜的失水率。捆綁菠菜的暴露率可以通過大量的市場調(diào)研獲得。因此，99%相對濕度下單棵菠菜的失水率為菠菜的冰箱儲存研究提供了一定依據(jù)。

2.3 不同相對濕度對單棵菠菜儲存過程中失水率的影響

3種相對濕度下單棵菠菜失水率的比較見圖3。相對濕度80%條件下單棵菠菜的平均質(zhì)量為7.25g，平均失水率為54.60%，明顯地高于99%的失水率，80%相對濕度下菠菜失水率的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.868%；相對濕度40%條件下，單棵菠菜的平均質(zhì)量為6.09g，平均失水率為66.70%，高于80%的失水率，40%相對濕度下菠菜失水率的平均標(biāo)準(zhǔn)偏差為10.554%。由此可見，隨著濕度的減小，菠菜失水率增大。其標(biāo)準(zhǔn)偏差也隨之增大。

圖3 不同相對濕度下單棵菠菜的失水率Fig.3 Water loss rates of single spinach during storage under different relative humidity levels

在菠菜的保鮮過程中，水分蒸發(fā)主要是由外部環(huán)境的驅(qū)動(dòng)力造成的。濕度是影響外部環(huán)境驅(qū)動(dòng)力的主要因素，濕度越小驅(qū)動(dòng)力越大，失水率也越大。實(shí)驗(yàn)過程中菠菜表面的殘余水分不同，造成不同濕度下前幾小時(shí)的失水率有一定的波動(dòng)。表面殘余水分越多，前幾小時(shí)失水量越大。隨著時(shí)間的增加，失水量主要受環(huán)境相對濕度的影響。

表1 3種相對濕度下單棵菠菜失水率曲線的擬合公式及擬合度Table 1 Fitting equations and goodness of fit for water loss rates of spinach under the conditions of three relative humidity

由表1可以看出，3種相對濕度下，單棵菠菜失水率曲線的擬合度都很高，因此可采用此3個(gè)擬合公式估算單棵菠菜在溫度為5℃的貯藏環(huán)境中，相應(yīng)濕度下的失水率。

2.4 不同相對濕度下單棵菠菜的單位面積每小時(shí)失水量由圖4可知，在溫度5℃條件，前幾小時(shí)內(nèi)，由于菠菜表面尚存部分自由水，造成3種相對濕度下菠菜單位面積每小時(shí)失水量較大，即蒸發(fā)速率較大。隨著表面自由水蒸發(fā)完全，菠菜自身的游離水開始蒸發(fā)，蒸發(fā)速率變慢。開始菠菜內(nèi)部的擴(kuò)散阻力相對環(huán)境濕度的驅(qū)動(dòng)力較小，濕度越小，驅(qū)動(dòng)力越大，蒸發(fā)速率越快。由圖4可以看出，在前4h中，99%相對濕度下菠菜的蒸發(fā)速率的波動(dòng)明顯比80%和40%的大。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集前，在恒溫室內(nèi)相對濕度的平衡控制中， 80%或40%相對濕度控制需要一定時(shí)間，所以80%和40%相對濕度下數(shù)據(jù)是在放入后濕度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)開始記錄的，此時(shí)菠菜表面的自由水較少，致使這兩種濕度下在實(shí)驗(yàn)前期蒸發(fā)速率波動(dòng)較小。99%相對濕度無需濕度調(diào)節(jié)，實(shí)驗(yàn)前2h菠菜表面自由水較多，99%相對濕度下蒸發(fā)速率比80%和40%相對濕度下蒸發(fā)速率大。2h后，99%相對濕度下菠菜的蒸發(fā)速率小于80%和40%相對濕度下的蒸發(fā)速率，此實(shí)驗(yàn)階段菠菜蒸發(fā)水分為自身自由水，蒸發(fā)速率主要受環(huán)境濕度的影響。隨著菠菜失水率增加，菠菜內(nèi)部結(jié)合水開始蒸發(fā)，菠菜內(nèi)部的擴(kuò)散阻力成為主要的蒸發(fā)阻力，外部環(huán)境濕度對蒸發(fā)速率的影響不大。由圖4可以看出，隨著時(shí)間的增加，各濕度下單位面積單位時(shí)間的蒸發(fā)量趨于一致。80%和40%相對濕度下的蒸發(fā)速率在第23小時(shí)達(dá)到相等，它們與99%相對濕度下的蒸發(fā)速率在第44小時(shí)達(dá)到相等。

圖4 三種相對濕度下菠菜單位面積每小時(shí)失水量Fig.4 Water loss per unit area per hour of spinach during storage under different relative humidity levels

由此可見，濕度是影響菠菜保鮮過程中水分蒸發(fā)速率的一個(gè)重要因素。菠菜本身含水量極高，占總質(zhì)量的90%[16]。因此失水率是衡量菠菜保鮮的重要因素，失水率過高使菠菜失去食用價(jià)值。在菠菜的保鮮過程中，本實(shí)驗(yàn)通過提高儲存環(huán)境中的濕度來減緩其失水速率，從而延長保鮮時(shí)間。

3 結(jié)論與討論

通過測量菠菜的表面積，得出一般市售菠菜的比表面積在48.05cm2/g左右。通過大量重復(fù)實(shí)驗(yàn)研究了菠菜相對濕度99%、80%和40%水分蒸發(fā)特性。結(jié)果表明：隨著濕度的增加，單棵菠菜的失水率減少，失水速率也隨之減小，儲存一定時(shí)間時(shí)，各濕度的失水速率趨于一致?？梢?，相對濕度對低溫貯藏下菠菜的蒸發(fā)強(qiáng)度影響很大。但菠菜的蒸騰作用同時(shí)受內(nèi)因(如比表面積、組織結(jié)構(gòu)、細(xì)胞的持水力和成熟度等)和外因(溫度、濕度、空氣流動(dòng)、光照及氣壓等)的影響[17]，故其失水機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

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Water Evaporation Loss of Spinach during Storage

LI Juan，TAO Le-ren，DONG Xiao-liang，TAN Wan-li，ZHANG Qing-gang
(Institute of Cryogenic Technology and Food Freezing, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

In this study, the effect of relative humidity on water evaporation loss of spinach during storage period was investigated. During 44 h of storage at 5 ℃ and a relative humidity of 99%, the water loss rates of single spinach and bound spinach were 41.32% and 23.32%, respectively. In addition, under the same temperature and storage period and different relative humidity levels: 99%, 80% and 40%, the water loss rates of single spinach were 66.70%, 54.60% and 41.32%, respectively. Moreover, a correlation between water loss rate and relative humidity was established. These results showed that during the early part of the storage period, spinach revealed higher relative humidity and lower water loss rate. However, with increasing storage time, water loss rates were basically the same under various relative humidity levels.

spinach；relative humidity；surface area；water loss rate

TS255.36

A

1002-6630(2012)08-0285-04

2011-03-15

李娟(1984—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)楣弑ｕr。E-mail：lijuan860617@126.com