臭氧結合氣調包裝對毛竹筍的保鮮作用

陳 磊，黃 杰，楊 瑞，周忠雨，畢秀芳,*，劉曉翠

（1.西華大學食品與生物工程學院，四川 成都 610039；2.西華大學宜賓研究院，四川 宜賓 644000）

竹筍，又稱竹芽、鞭筍，即竹子膨大的芽或幼嫩的莖，滋味鮮美、肉質脆嫩、風味獨特，屬我國大宗林副產品，作為我國一種傳統(tǒng)食用蔬菜已有超過2 500 年的歷史，品種多達500多種，可食用的有200多種[1]，在我國浙江、臺灣、江蘇、廣東、云南、廣西、湖北等地均有種植，生長季節(jié)性強[2-4]。鮮竹筍含水量高，富含維生素、黃酮、酚、類固醇、氨基酸和礦物質等營養(yǎng)成分及膳食纖維，營養(yǎng)豐富，素有“蔬菜中第一品”之美稱，有益人體健康[5]。食用竹筍可以有效地改善消化功能，養(yǎng)顏美容，還能預防高血壓、高血糖、高血脂、心腦血管疾病和癌癥的發(fā)生，增強抵抗力，具有十分明顯的保健功能，是公認的“健康食品”[6-7]。因此，竹筍越來越受到大眾的喜愛，然而由于竹筍的產地主要集中在山區(qū)，采收期又多集中在春夏高溫高濕之際。采摘后的竹筍，由于含水量較高，呼吸作用旺盛，大量營養(yǎng)物質被自身代謝消耗，容易失水老化，同時易發(fā)生組織木質化和果肉褐變，一般常溫下放置2～3 d即失去食用價值，導致竹筍貯運困難[7]。因此，關于竹筍保鮮方法研究具有重要意義。

目前竹筍保鮮方法有低溫貯藏、氣調貯藏、臭氧處理、化學藥劑處理、微波處理、涂膜處理、熱燙處理及硫處理等[6,8-9]。低溫能抑制呼吸作用，但單獨的冷藏易使果蔬失水，失去鮮活狀態(tài)，口感變差，難以長時間保持其商品價值[10]。臭氧作為一種安全的強氧化殺菌劑，已在魚類、貝殼[11]以及水果蔬菜的殺菌和保藏[12]等食品加工中被廣泛應用，以延長食品的貯藏期[13-14]。劉維[15]采用臭氧結合低溫的方式對竹筍進行保鮮，結果發(fā)現，在臭氧質量濃度為150 mg/L處理1 h的條件下，竹筍0 ℃貯藏32 d之后，腐爛率為6.19%，質量損失率為7.45%，其外觀品質依然能保持較好。另外，氣調包裝（modified atmosphere packaging，MAP）作為一種保鮮技術，能保持食品的新鮮度、提高食品的安全性并延長食品的貨架期，已成功應用于新鮮果蔬等的保鮮中[16]。王洪霞等[6]對竹筍采用不同氣調處理進行保鮮，結果發(fā)現，竹筍經過O2（80%）+CO2（20%）的氣調比例（體積比，后同）處理后，在4 ℃下貯藏15 d后，仍具有良好的商品品質。

有研究表明，預處理與MAP的結合能有效地延長新鮮果蔬等食品的貨架期，達到一定的保鮮效果[17-18]，同時，臭氧結合MAP也是近年來國內外頗受重視的保鮮技術之一[16]。然而，目前將臭氧和氣調相結合應用于竹筍保鮮的報道較少。因此，本實驗主要研究臭氧預處理結合MAP方法對竹筍保鮮效果的影響，以期為竹筍的保鮮加工提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

毛竹筍（細長（每根長約20～25 cm）、呈圓錐形狀（根部直徑約2～3 cm），竹筍外殼有絲般細小的毛）采自四川宜賓，采后立即運回4 ℃冷庫，并在12 h內進行不同方式的處理。

氫氧化鉀、硫酸、二水磷酸二氫鈉、1%（體積分數）愈創(chuàng)木酚、0.05 mol/L鄰苯二酚、0.15%（體積分數）雙氧水、交聯聚乙烯吡咯烷酮（均為分析純） 成都市科隆化學品有限公司。

1.2 儀器與設備

BPG-9240A恒溫鼓風干燥箱 上海一恒科學儀器有限公司；JA2003電子天平 上海舜宇恒平科學儀器公司；TA.ΧT Plus型質構儀 英國Stable Micro System公司；UV-2008雙光束紫外-可見分光光度計 上海SDPTOP公司；SΧ2-2.5-Ω箱式電阻爐 上海意豐電路有限公司；F800自動粗纖維測定儀 山東海能科學儀器有限公司；5810R臺式冷凍離心機 德國Eppendorf公司；RDL380P立式氣調包裝機 四川成都羅迪波爾機械設備有限公司；YS-MJCB-S17Z智能臭氧二氧化氯滅菌對比保鮮柜 杭州屹石科技有限公司；FL-8A家用活氧解毒機 深圳市飛立電器科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 臭氧處理和氣調包裝

選擇長度約20 cm無蟲害和機械傷害的竹筍，隨機分組：1 組僅進行MAP處理，MAP條件為2% O2+5% CO2+ 93% N2[19]；3 組進行質量濃度1.04 mg/L臭氧水（ozone water，OW）浸泡，處理時間為10、20 min和30 min；6 組進行濃度為5、9 μL/L臭氧氣體（ozone gas，OG）熏蒸，處理時間為20、30 min和40 min；2 組進行濃度為13 μL/L OG熏蒸，處理時間為20、40min，臭氧預處理之后馬上進行MAP處理，即OW+MAP處理和OG+MAP處。包裝采用羅迪波爾聚丙烯材質（polypropylene，PP）氣調包裝盒（190 mm×140 mm×37 mm），封膜采用尼龍膜，每盒10 根竹筍。處理后的竹筍貯藏在4 ℃條件下，每隔7 d測定各項指標。以未進行任何處理、直接放入PP包裝盒中的竹筍作為對照組。所有實驗重復兩次。臭氧水質量濃度的測定參照張麗華等[20]的方法，臭氧氣體質量濃度通過設備進行直接設定。

1.3.2 硬度的測定

竹筍的硬度測定參照Yang Huqing等[21]的方法，并略作 修改。使用裝有36 mm直徑P/36R柱形探頭的質構儀進行竹筍的硬度測定。將每個樣品以1 mm/s的速率壓縮3 mm，并且將整個測量過程中施加的最大力表示為硬度/N。

1.3.3 粗纖維質量分數的測定

粗纖維質量分數測定參照Wang Jiaxing等[22]的方法，并略作修改。將竹筍切成薄片狀，放入55 ℃烘箱中烘干后研磨成粉，稱取1.000～2.000 g（記錄質量為m/g）于坩堝中，再稱取2.000～3.000 g硅藻土于其中，放入自動粗纖維測定儀中進行處理：先用體積分數1.25%硫酸煮沸40 min，用蒸餾水清洗3 次，再用質量分數1.25%的氫氧化鉀溶液煮沸40 min，用蒸餾水清洗3 次。處理完后放入130 ℃的烘箱中烘干至恒質量，稱量質量（m1/g），最后在500 ℃馬弗爐中煅燒完全，冷卻后稱量質量（m2/g），按照公式（1）計算粗纖維質量分數（X/%）。

1.3.4 腐爛率的測定

竹筍腐爛率是指竹筍腐爛數量占所取樣品的百分比，參照文獻[23]觀察外觀，以竹筍表面顏色變?yōu)楹诤稚?，有明顯菌斑、菌絲出現即為腐爛發(fā)生，按公式（2）計算腐爛率[24]。

式中：B為竹筍腐爛數量/根；C為竹筍總數量/根。

1.3.5 酶活力的測定

酶活力的測定參照王琪[25]的方法，并略作修改。粗酶提取液制備：稱取10 g竹筍樣品，置于打漿機中，并立刻加入20 mL經冰浴的磷酸鈉緩沖液（0.1 mol/L，含0.5 g交聯聚乙烯吡咯烷酮），打磨成勻漿后，于4 ℃、4 000 r/min離心15 min，收集上清液，即為粗酶提取液，用于酶活力測定。

過氧化物酶（peroxidase，POD）活力測定：反應體系包括0.2 mL粗酶提取液、2 mL 1%愈創(chuàng)木酚和0.8 mL 0.15% H2O2，混合后立即計時，記錄470 nm波長處2 min內吸光度變化情況。

多酚氧化酶（polyphenol oxidase，PPO）活力測定：反應體系包括0.2 mL粗酶提取液、2 mL磷酸鈉緩沖液和1 mL 0.05 mol/L鄰苯二酚，混合后立即計時，記錄在420 nm波長處2 min內吸光度變化情況。

PPO、POD均以每分鐘吸光度變化為0.01為1 個酶活力單位（U），活力單位為U/g（以鮮質量計）。

1.4 數據統(tǒng)計分析

實驗數據采用Origin 8.5軟件進行統(tǒng)計并繪圖，采用SPSS 25.0軟件進行顯著性分析，通過Duncan事后檢驗進行多重比較，P＜0.05表示差異顯著。

2 結果與分析

2.1 臭氧結合氣調處理對竹筍腐爛率的影響

由圖1可知，在整個貯藏期內（0～28 d）各組的腐爛率隨貯藏時間的延長而明顯增加，貯藏28 d時，對照組竹筍腐爛率高達60%。與對照組相比，MAP和OG+MAP、OW+MAP都能明顯降低竹筍貯藏過程中的腐爛率；貯藏至28 d時，MAP和OW+MAP處理的竹筍腐爛率無明顯差異；結果表明，采用MAP能夠明顯提高竹筍的貯藏性。采用不同濃度OG+MAP處理的竹筍腐爛率均明顯低于MAP和OW+MAP處理組。其中OG+MAP的最佳處理條件為9 μL/L、40 min，該條件處理后，竹筍在4 ℃下貯藏28 d，腐爛率僅為15%。結果表明，采用OG+MAP可以更好地抑制竹筍在貯藏期的腐爛。這可能是由于臭氧具有較強的殺菌作用，并且氣態(tài)臭氧比水相臭氧更加穩(wěn)定，殺菌作用更強[26]。另外，臭氧氣體濃度更高也可能是導致貯存期間腐爛率更低的原因之一。在其他研究中也觀察到類似的結果，顧青等[27]發(fā)現臭氧結合MAP處理竹筍后，在4 ℃貯藏25 d時腐爛率僅為2%，而對照組腐爛率幾乎達到100%，明顯低于對照組；羅自生等[28]研究發(fā)現竹筍經200 μL/L的臭氧處理，1 ℃貯藏30 d后 其腐爛率僅為1.22%，比對照組低84%；劉維[15]研究發(fā)現竹筍在臭氧質量濃度為150 mg/L條件下處理1 h，0 ℃貯藏32 d后，腐爛率僅為6.19 %。采后竹筍受多種微生物的浸染是導致竹筍腐爛的主要原因之一，而臭氧對微生物有明顯的抑制作用，可以極好地減輕竹筍采后因受多種微生物的感染而引起腐爛變質[27]，同時MAP、低溫能有效降低竹筍呼吸強度，抑制POD和PPO活力，延緩了褐變的發(fā)生，從而延長竹筍保質期[29]。

圖1 不同處理方法對竹筍腐爛率的影響Fig.1 Effects of different treatments on decay incidence of bamboo shoots

2.2 臭氧結合氣調處理對竹筍粗纖維質量分數的影響

由圖2可知，在整個貯藏期內（0～28 d）各組的粗纖維質量分數隨著貯藏時間的延長而逐漸增加，貯藏28 d后，對照組粗纖維質量分數增加了116.87%。與對照組相比，MAP和OW+MAP、OG+MAP處理都能明顯延緩竹筍在貯藏期間的粗纖維質量分數的增加，同時發(fā)現OG+ MAP處理后的竹筍在貯藏期間粗纖維質量分數增加更為緩慢。當OG+MAP的處理條件為9 μL/L、40 min時，經處理后的竹筍在4 ℃下貯藏28 d后，粗纖維質量分數僅增加了22.69%，明顯低于MAP 和OW+MAP處理組。將OG濃度提高至13 μL/L時，粗纖維質量分數與9 μL/L處理組未表現出明顯的差異。結果表明OG+MAP對竹筍粗纖維質量分數的增加有更好的抑制效果，這可能是因為OG+ MAP處理降低了竹筍總糖的消耗，從而減緩纖維化作用， 達到抑制粗纖維質量分數增加的效果，同時可能因為氣態(tài)臭氧比液態(tài)臭氧更加穩(wěn)定，從而使OG預處理效果更好[26-27]。羅自生等[28]研究發(fā)現竹筍經200 μL/L臭氧處理30 min，1 ℃冷藏30 d后竹筍粗纖維質量分數比對照組低14%，表明臭氧處理能有效抑制竹筍粗纖維質量分數的增加。在顧青等[27]的研究中也發(fā)現經過臭氧處理后的竹筍，其粗纖維質量分數的增加得到了較好的抑制。

圖2 不同處理方法對竹筍粗纖維質量分數的影響Fig.2 Effects of different treatments on cellulose content of bamboo shoots

2.3 臭氧結合氣調處理對竹筍硬度的影響

如圖3所示，貯藏期間內各組竹筍硬度隨著貯藏時間延長明顯增加。貯藏至28 d時，對照組竹筍硬度增加了118.82%。處理組的竹筍硬度始終低于對照組，但各處理組間未表現出明顯差異。結果表明，MAP處理可能是導致竹筍硬度降低的主要原因，而臭氧對其影響較小。通過延緩竹筍硬度的增加，可以較好地保持竹筍的品質。黃河等[30]采用臭氧質量濃度為20～30 mg/m3、處理時間為20 min/d的條件處理竹筍，較好地抑制了竹筍水分的散失，延緩了竹筍硬度的增加。羅自生等[28]研究發(fā)現竹筍經300 μL/L 臭氧處理30 min，1 ℃冷藏至30 d時硬度比對照組低12%，臭氧處理明顯延緩了竹筍硬度的增加。先前的研究表明臭氧對竹筍硬度有一定的抑制作用，而本研究中臭氧對竹筍硬度未表現出明顯的抑制效果可能和臭氧質量濃度、處理時間以及其他環(huán)境因素等有關。另外，有文獻表明，竹筍組織硬度與木質素和纖維素含量之間存在 極顯著的正相關關系，而采摘后的竹筍木質素含量和纖維素含量仍在不斷增加，因此采后竹筍質地不斷變硬，導致竹筍硬度增加，可食用率下降[6,28]。因此，本研究中OW、OG、MAP處理可能抑制了竹筍木質素和纖維素含量的增加，從而延緩了硬度的增加。

圖3 不同處理方法對竹筍硬度的影響Fig.3 Effects of different treatments on firmness of bamboo shoots

2.4 臭氧結合氣調處理對竹筍PPO和POD活力的影響

PPO是引起果蔬褐變的主要酶類，其活性越高，褐變速度越快，產生的暗褐色黑色素會影響果蔬品質[6]。 如圖4A所示，竹筍PPO活力在貯藏期間呈先上升后下降的趨勢，貯藏至第7天時，各組PPO活力達到峰值，并且在貯藏期內，對照組的PPO活力一直高于其他各處理組，其中經9 μL/L OG處理40 min的竹筍PPO活力在各組中最低，并明顯低于對照組。這種PPO活力的變化趨勢與王洪霞等[6]的研究結果相似。結果表明OW+MAP、OG+MAP和MAP處理沒有改變PPO活力的變化趨勢，但OW+MAP、OG+MAP和MAP處理能明顯抑制PPO活力，從而抑制竹筍的酶促褐變，保持其外觀品質，延長其貨架期。牛銳敏等[31]每隔10 d用7 mg/m3的臭氧處理蘋果，結果發(fā)現蘋果的PPO活力呈先上升后下降的趨勢，且貯藏至180 d后蘋果仍具有較好的食用品質。李杰等[32]用質量濃度1 mg/L臭氧水處理荔枝果實，發(fā)現臭氧水在一定質量濃度范圍內可以抑制PPO活力。

圖4 不同處理方法對竹筍PPO（A）、POD（B）活力的影響Fig.4 Effects of different treatments on PPO (A) and POD (B) activity of bamboo shoots

如圖4B所示，竹筍POD活力隨貯藏時間的延長不斷增加，對照組的POD活力一直高于其他各處理組，同時，各OG+MAP處理組POD活力明顯低于OW+MAP處理組，其中經9 μL/L OG處理40 min的竹筍POD活力最低，貯藏21 d后，該條件下的POD活力僅為對照組的50.99%。結果表明，OW+MAP和OG+MAP處理能有效抑制竹筍POD活力，且OG+MAP處理對竹筍POD活力的抑制效果更好。POD參與酚類物質的氧化和聚合，其活性增加會導致果皮褐變[6]。同時，POD活性增大會促進竹筍木質素和纖維素等物質的合成，導致竹筍粗纖維含量快速增加，而臭氧可通過抑制POD活性來延緩粗纖維含量的增加，保持竹筍品質[28]。

3 討 論

在本研究中，對照組的竹筍易發(fā)生腐爛、纖維化、褐變等現象，這可能因其含水量高、呼吸代謝強、PPO和POD活性高，且表面微生物生長活躍[33]。采用MAP處理時，竹筍腐爛率、粗纖維質量分數、硬度及PPO和POD活性均有所降低。這可能是由于MAP通過抑制PPO、POD活性從而延緩了竹筍的老化，同時，MAP處理一定程度上能防止水分散失，抑制呼吸作用和微生物的生長繁殖，起到了保鮮作用[34-35]。臭氧預處理結合MAP處理表現出了對竹筍更好的保鮮效果，這可能是由于臭氧對表面微生物有殺滅作用，同時能鈍化PPO和POD活性，與MAP處理結合表現出協同保鮮效果。

本實驗主要采用了3 種方式（MAP、OW+MAP和 OG+MAP）處理竹筍，進行竹筍的保鮮研究。結果發(fā)現，在貯藏期間對照組竹筍腐爛率、粗纖維質量分數、硬度明顯增加，在貯藏至28 d時，腐爛率高達60%，粗纖維質量分數和硬度分別增加了116.87%和118.82%。與對照組相比，3 種處理方式均能明顯抑制竹筍腐爛率、 粗纖維質量分數和硬度的增加以及PPO、POD活力，表明3 種處理方式均具有一定的保鮮效果。在4 ℃下貯藏至28 d時，OG（9 μL/L、40 min）+MAP處理后的竹筍腐爛率最低（15%）；粗纖維質量分數比貯藏初始僅增加了22.69%。因此，OG（9 μL/L、40 min）+MAP處理可以有效延長竹筍的貯藏期。