包裝材質對低需冷量早熟溶質桃冷鏈運輸特性和品質的影響

周慧娟,杜紀紅,張夏南,高照亮,蘇明申,李雄偉,張明昊,葉正文

(上海市農業科學院林木果樹研究所,上海市設施園藝技術重點實驗室,上海 201403)

目前,我國桃產業在區域布局上,形成了以華北產區、黃河流域產區、長江流域產區三大產業帶為主,華南亞熱帶產區和東北設施桃產區為必要補充的產業格局[1]。調查表明,2020年度全國桃栽培面積達到100萬hm2,產量約1 500萬t。目前種植的品種中,3月中下旬至5月底成熟的早熟桃多以促成栽培模式為主,但桃屬于喜光樹種,促成設施的棚膜使樹體接受的光照強度降低,所生產的桃果實品質較露地栽培低。云南省文山州為新興的、以低需冷量早熟桃品種為主的桃種植優勢產區,種植的低需冷量早熟桃品種集中于4月底至5月底成熟,果實皮薄汁多、酸甜可口、香味濃郁深受市場的青睞。

由于低需冷量早熟桃特殊的生理生化特性,采后常溫流通極易失水軟化、腐爛變質、滋生紅色素、加之果實采摘、分級、包裝及長期運輸過程中產生的振動均會對桃果實造成不可見損傷[2],常規的冷鏈物流技術不能滿足其采后商品化處理及品牌銷售的需求。適當的溫度管理可以降低果實組織對機械損傷的生理反應,減少瘀傷出現[3],預冷處理和轉貨架處理正是基于溫度調控的重要保鮮方法[4]。包裝可以使果實在物流、貯藏過程中不受外部生物、化學和物理因素的影響,顯著降低運輸過程中水果機械損傷[5],較好地保持果實原有質地特性[6-7]。本研究以低需冷量早熟軟溶質桃品種‘京清16’為試材,探討不同包裝處理對低需冷量早熟軟溶質桃果實運輸特性和品質的影響,以實現減損提質、滿足市民對高品質桃的需求。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗分別于2019年5月10日和2020年5月10日在云南省文山州文山市云南正果有限公司桃種植基地進行。以主栽品種低需冷量早熟溶質桃‘京清16號’為試材,樹齡3年,樹形為主干型,行株距4 m×1 m,果實不套袋,常規栽培管理。隨機采摘樹冠外圍高1.5 m處向陽面果實,共采摘50株,每株隨機采摘40個成熟度一致、大小均一、色澤均勻、無病蟲害、無機械損傷的果實,采摘后的果實立即運至基地冷庫進行分裝、預冷處理。

1.2 試驗方法

單果泡沫網包裝后,放置于內襯保鮮袋和珍珠棉棉墊的塑料筐內,三層擺放,每層之間墊一層珍珠棉棉墊,敞口放置于預冷庫中預冷。保鮮袋類型設置以下3種處理:Ⅰ無紡布包裝;ⅡPE保鮮袋包裝;Ⅲ防霧保鮮袋包裝。每處理2箱,每箱60個果實,每箱果品凈重6 kg,設3次重復。

處理完畢后,立即放置于溫度為(5±1)℃、相對濕度為80%—85%的預冷庫中(5月11日上午9點入庫預冷,5月12日下午1點打板裝車,共計預冷28 h);之后放置于溫度為(12±2)℃、相對濕度為85%—90%的成品庫,對樣品進行打板裝車(5月12日下午1點至下午3點,共計2 h);之后進行冷鏈運輸(5月12日下午3點發車,5月14日下午5點到達目的地,共計50 h),運輸溫度為(1±1)℃、相對濕度80%—85%;最后于5月14日下午5點于北京新發地市場接收試驗果品,并及時進行貨架期研究(4 d)。對預冷、運輸和貨架期間果實果心溫度的變化進行全程檢測,每天對貨架期間果實的腐爛率、帶皮硬度、果肉組織硬度、可溶性固形物含量、果實色差、糖酸含量進行測定,同時對果實外觀和橫切內部組織狀態進行跟蹤拍攝。

1.3 測定方法

果心溫度:用APRESYS智能溫濕度記錄儀(美國)對果實果心溫度進行跟蹤記錄,以探頭插入果肉1 cm深為標準。共計檢測5箱,每箱對同一箱體位置的果實進行檢測。

失重率:失重率=(初始質量-調查時質量)/初始質量×100%,每處理15個果實,設3次重復。

腐爛率:腐爛率=(初始果數-好果數)/初始果數×100%,每處理15個果實,設3次重復。

果實硬度:用FTA自動型果實硬度計(美國)測定果實帶皮硬度和果肉組織硬度,每次隨機取20個果實進行測定。

可溶性固形物:取果實縫合線左右赤道部位對稱部位果肉,用手持阿貝折光儀測定未經稀釋的汁液可溶性固形物含量,每次隨機取20個果實進行測定。

果實色差:使用CR-400色差自動檢測計(日本美能達公司)測定果實縫合線對稱兩側的果皮和果肉色差,每處理每次測定10個果實,設3次重復。從色差儀L(從黑到白,0—100)、a(從綠到紅,-a—+a)、b(從藍到黃,-b—+b)3個方面評價果實顏色。Hue確定紅黃綠藍紫等顏色以及這些基本色之間的顏色,180°表示純綠色,90°表示黃色,45°表示橘紅色,0°表示純紅色。Chroma反映色素的濃度。

糖酸測定:參照嚴娟等[8]的方法并加以優化。取樣品20 g,用液氮研磨儀磨成粉末。取0.5 g粉末于離心管中,加入5 mL提取液(無水乙醇和0.4%偏磷酸,體積比4∶1),浸提24 h,10 000 r/min離心10 min。取上清液進行濃縮,超純水溶解后,過0.22μm的濾膜,待測。用e2695高效液相色譜儀(美國Waters公司)對樣品進行糖酸測定,重復3次。

1.4 數據處理

采用SPSS18.0、Excel和Pegasus軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 流通期間‘京清16號’果心溫度的變化

整個流通期間,‘京清16號’果心溫度變化如圖1所示,傷預冷期間,防霧保鮮袋和PE保鮮袋包裝的果實果心溫度呈直線下降趨勢,無紡布包裝的果實果心溫度波動較大;冷鏈運輸期間,不同包裝材質包裝的果實果心溫度均呈直線下降趨勢,其中防霧保鮮袋包裝的果實果心溫度低于PE保鮮袋和無紡布包裝的果實;貨架期間,無紡布包裝的果實果心溫度上升較快。

2.2 流通期間‘京清16號’失重率的變化

由圖2可知,傷預冷和冷鏈運輸期間,無紡布包裝的果實失重率高達1.37%,PE保鮮袋和防霧保鮮袋包裝的果實失重率均低于0.05%,且果實表面較鮮艷;整個貨架期間,無紡布包裝的果實失重率急劇增加,貨架期第2天和第4天,失重率分別高達3.80%和5.86%,且果實顏色轉暗紅色,色澤暗淡,嚴重影響了果實的外觀和經濟價值(附圖1,附圖2);貨架期第4天,PE保鮮袋和防霧保鮮袋包裝的果實失重率均低于0.5%,較好地保持了果實的固有鮮艷度。PE保鮮袋包裝的果實結露嚴重,影響了銷售期包裝的美觀度,防霧保鮮袋包裝既可防止袋內結露,又可顯著抑制果實失水(附圖3),貨架期間果實失重率率低于1%,腐爛率低于2%。

附圖1 果實初始色澤Attached fig.1 Initial color of fruit

圖1 預冷、冷鏈物流和貨架期間‘京清16號’果心溫度的變化Fig.1 Changes of core temperature of‘Jingqing No.16’during pre-cooling,logistics and shelf-life

附圖2 果實顏色轉暗紅色Attached fig.2 Fruit color turns dark red

圖2 不同包裝方式對預冷、冷鏈物流和貨架期間失重率的影響Fig.2 Effects of different packaging on weight loss rate during pre-cooling,logistics and shelf-life

附圖3 防霧保鮮袋包裝Attached fig.3 Packaging of anti-fog fresh-keeping bags

2.3 流通期間‘京清16號’帶皮硬度、果肉組織硬度的變化

由圖3可知,傷預冷和冷鏈運輸期間(-3—0 d),無紡布包裝的果實帶皮硬度和果肉組織硬度均呈急劇下降趨勢,PE保鮮袋和防霧保鮮袋包裝處理可顯著抑制果實硬度的下降;到達目的地時,無紡布包裝的果實帶皮硬度和果肉組織硬度分別由最初的6.06 kg/cm2和3.90 kg/cm2,下降至3.93 kg/cm2和1.92 kg/cm2,貯運性大大降低;PE保鮮袋和防霧保鮮袋包裝的果實帶皮硬度和果肉組織硬度仍保持在5.3—6.0 kg/cm2和3.5—3.6 kg/cm2。

圖3 不同包裝方式對預冷、冷鏈物流和貨架期間果實硬度的影響Fig.3 Effects of different packaging on fruit firmness during pre-cooling,logistics and shelf-life

整個貨架期間(0—4 d),不同包裝的果實帶皮硬度和果肉組織硬度均呈急劇下降趨勢。貨架期0—2 d,無紡布包裝的果實帶皮硬度和果肉組織硬度顯著低于PE保鮮袋和防霧保鮮袋包裝的果實,這與無紡布包裝的果實失水率高導致果實加速軟化有關;貨架期2—4 d,不同包裝處理的果實帶皮硬度和果肉組織硬度無顯著性差異。

2.4 流通期間‘京清16號’果皮色差的變化

由圖4可知,傷預冷和冷鏈運輸期間(-3—0 d),不同包裝處理的果實果皮色差L值、H值均呈上升趨勢,果皮色差C值呈下降趨勢,果皮色差a值無顯著性變化,與不同包裝處理結合低溫可使微環境保持較高的相對濕度、使果實表面保持水分飽和狀態,從而增加了表皮亮度和色調飽和度有關。

整個貨架期間(0—4 d),不同包裝處理的果實果皮色差L值整體呈上升趨勢、色差C值整體呈下降趨勢、色差H值和a值無顯著性變化。防霧保鮮袋包裝的果實果皮色差a值顯著低于PE保鮮袋和無紡布包裝的果實,與無紡布包裝的果實貨架期間果皮由鮮紅色變暗紅色的現象一致(附圖4C)。

附圖4 貨架期期間不同包裝方式果實果皮色澤Attached fig.4 Color diagram of fruit peel with different packaging during shelf life

圖4 不同包裝方式對預冷、冷鏈物流和貨架期間果皮色差的影響Fig.4 Effects of different pacskaging on peel color during pre-cooling,logistics and shelf-life

2.5 流通期間‘京清16號’果肉色差的變化

由圖5可知,整個冷鏈運輸和貨架期間,不同包裝處理的果實果肉色差L值整體呈下降趨勢、果肉色差a值呈上升趨勢。無妨布包裝的果實果肉色差a值顯著高于防霧保鮮袋和PE保鮮袋包裝的果實,與無紡布包裝的果實果肉紅色素嚴重的現象一致,是一種衰老的表現。防霧保鮮袋包裝可顯著抑制貨架期間果肉亮度的下降和果肉紅色素的產生,PE保鮮袋包裝抑制果實果肉紅色素產生的效果好于防霧保鮮袋。

圖5 不同包裝方式對預冷、冷鏈物流和貨架期間果肉色差的影響Fig.5 Effects of different packaging on pulp color during pre-cooling,logistics and shelf-life

2.6 流通期間‘京清16號’可溶性固形物含量的變化

由圖6可知,傷預冷和冷鏈運輸期間,PE保鮮袋包裝的果實可溶性固形物含量低于無紡布和防霧保鮮袋包裝的果實。整個貨架期間,不同包裝的果實可溶性固形物含量無顯著性差異。

圖6 不同包裝方式對預冷、冷鏈物流和貨架期間可溶性固形物含量的影響Fig.6 Effects of different packaging on soluble solids content during pre-cooling,logistics and shelf-life

2.7 流通期間‘京清16號’果實糖含量的變化

由圖7可知,傷預冷和冷鏈運輸期間,不同包裝處理果實糖含量無顯著性變化。到達目的時(0 d),無紡布和防霧保鮮袋包裝的果實蔗糖和果糖含量分別為67.23、70.89 mg/kg和33.21、34.84 mg/kg,顯著高于PE保鮮袋包裝的果實(59.87 mg/kg和29.38 mg/kg),不同包裝處理組果實葡萄糖含量無顯著性差異。

圖7 不同包裝方式對預冷、冷鏈物流和貨架期間果實糖含量的影響Fig.7 Effects of different packaging on sugar content in fruits during pre-cooling,logistics and shelf-life

貨架期0—2 d,不同包裝處理果實蔗糖、果糖、葡萄糖含量均呈下降趨勢,可能與果實的溫度應激反應有關。無紡布和防霧保鮮袋包裝的果實蔗糖、葡萄糖和果糖含量分別為59.29—63.32 mg/kg、32.76—35.23 mg/kg、27.91—30.16 mg/kg,顯著高于PE保鮮袋包裝的果實,顯著抑制了貨架期間果實蔗糖、葡萄糖和果糖含量的下降;貨架期第4天,不同包裝處理間無顯著性差異。

2.8 流通期間‘京清16號’果實酸含量的變化

由圖8可知,傷預冷和冷鏈運輸期間,不同包裝處理的果實蘋果酸含量呈急劇下降趨勢。到達目的地(0 d)時,不同包裝處理的果實蘋果酸含量由最初的2.91 mg/kg下降至1.86—2.45 mg/kg,防霧保鮮袋包裝的果實蘋果酸含量顯著高于無紡布包裝的果實;無紡布、PE保鮮袋和防霧保鮮袋包裝的果實檸檬酸含量分別為1.00 mg/kg、0.81 mg/kg和0.94 mg/kg,PE保鮮袋包裝的果實檸檬酸含量的下降速率顯著高于無紡布包裝的果實。

圖8 不同包裝方式對預冷、冷鏈物流和貨架期間果實酸含量的影響Fig.8 Effects of different packaging on acid content in fruits during pre-cooling,logistics and shelf-life

貨架期0—2 d,PE保鮮袋包裝的果實蘋果酸含量急劇下降,下降速率顯著高于防霧保鮮袋和無紡布包裝的果實;無紡布包裝的果實檸檬酸含量顯著高于PE保鮮袋包裝的果實。隨著貨架期時間的延長,不同包裝處理的果實檸檬酸含量差異變小。

3 討論

桃果實尤其是軟溶質桃質地柔軟,在采后物流過程中易遭受機械傷,被病原菌侵染,采后物流過程中易發生品質劣變及腐爛損耗[9],需要對果實進行傷愈合處理[2]。適當的溫度管理和包裝方式可以降低果實組織對機械傷的生理反應,并減少瘀傷癥狀的出現[3]。

果心溫度是評價果實預冷特性和蓄冷特性的重要參數,相對環境溫度的變化而言,果心溫度的變化有一定的滯后效應[4,10]。本研究表明,傷預冷和低溫冷鏈運輸復合技術可顯著降低果實組織對機械傷的生理反應,降低果實腐爛率和失水率,較好地保持果實固有品質,這與郜海燕等[11]和吳瓊等[3]結論一致。包裝可以保護果實在物流、貯藏過程中不受外部生物、化學和物理因素的影響。目前與果蔬直接接觸的包裝主要由聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)等石油基高分子材料制成。適宜的PEP材質的內襯包裝可降低箱內蘋果的振動頻率,減少腐爛果和機械損傷,較好的保持果實固有品質[12]。Bulent等[13]報道,30μm聚丙烯塑料袋對‘Flavorcrest’和‘Red Top’毛桃貯藏的效果較好,并可降低果實的真菌發生率;5μm聚乙烯塑料袋對‘Fantasia’和‘Fairlane’油桃的貯藏效果較好。長期冷藏期間(210 d),用厚度為0.04 mm的PVC保鮮袋包裝‘碭山酥梨’可導致果實中乙醇積累,加劇貨架期虎皮病和果心褐變,引起風味劣變[14]。本研究表明,防霧保鮮袋包裝既可防止袋內結露,又可顯著抑制果實失水,使整個流通和貨架期間果實失重率低于1%,腐爛率低于2%。到達目的地時,防霧保鮮袋包裝的果實帶皮硬度和果肉組織硬度可保持在6.0 kg/cm2和3.6 kg/cm2,與Mahajan等[15]結論一致。但包裝材質對不同果品的耐受性有一定的差異,需進行系統研究和篩選,不可盲目使用。

目前,物流的成功與否以腐爛率、機械損傷率等為主因素進行評判,鮮有涉及果實果皮和果肉色澤、果實糖酸等指標?！┣?6號’為低溫蓄冷量早熟軟溶質桃,采后極易失水、腐爛變質;果實失水易使果皮色澤暗淡、顏色由鮮紅色轉暗紅色、果肉出現紅色素;低溫條件下易使果實出現糖酸比例失調等品質劣變癥狀,這與桃果實在低溫期間會出現抗逆反應導致果實膜結構被破壞有關[16]。本研究結果表明,傷預冷和冷鏈運輸期間,不同包裝處理結合低溫處理可使果實微環境保持較高的相對濕度、使果實表面保持水分飽和狀態,從而增加表皮亮度和色調飽和度;貨架期間,防霧保鮮袋包裝的果實果皮色差a值顯著低于PE保鮮袋和無紡布包裝,與無紡布包裝的果實貨架期間果皮由鮮紅色變暗紅色的現象一致,表明防霧保鮮袋包裝可顯著抑制果實流通期間和貨架期期間果皮色素濃度的降解、抑制果皮因失水而導致的果皮色澤變暗。

市場銷售的商品桃果實由于出現糖酸比失調、芳香物質喪失、汁液減少等品質劣變癥狀而降低了市民的消費意愿[8]。水果風味是水果品質最重要的特征之一,主要由糖的濃度決定[17-18],其中果糖、葡萄糖和蔗糖是桃果實品質成分和風味物質合成的基底[19]。本研究表明,到達目的地(0 d)時,無紡布和防霧保鮮袋包裝的果實蔗糖和果糖含量分別為67.23、70.89 mg/kg和33.21、34.84 mg/kg,顯著高于PE保鮮袋包裝的果實(59.87 mg/kg和29.38 mg/kg);貨架期0—2 d,無紡布和防霧保鮮袋包裝的果實蔗糖、葡萄糖和果糖含量分別為59.29—63.32 mg/kg、32.76—35.23 mg/kg、27.91—30.16 mg/kg,顯著高于PE保鮮袋包裝的果實,防霧保鮮袋和無紡布包裝顯著抑制了貨架期間果實蔗糖、葡萄糖和果糖含量的下降。

蘋果酸含量與桃果實的甜風味呈極顯著負相關[20],桃果實中有機酸的代謝主要是蘋果酸的合成與降解[21],Etienne等[22]報道,桃果實的酸度由蘋果酸和檸檬酸等主要有機酸含量共同決定。到達目的地時,防霧保鮮袋包裝的果實蘋果酸含量顯著高于無紡布包裝的果實,PE保鮮袋包裝的果實檸檬酸含量的下降速率顯著高于無紡布包裝的果實。貨架期間,防霧保鮮袋和無紡布包裝顯著抑制了果實蘋果酸含量下降速率。

4 結論

傷預冷[溫度設定為(5±1)℃,傷預冷28 h]、亞低溫打板裝車緩沖預冷[溫度設定為(12±2)℃,預冷2 h]、冷鏈運輸[溫度設定為(1±1)℃,運輸50 h]和貨架期(溫度設定為25℃,貨架期4 d)結合防霧保鮮袋包裝,既可防止袋內結露,又能抑制果實失水,較好地保持果實果皮亮度和色調飽和度,抑制果肉紅色素的產生,使果實失水率低于1%,腐爛率低于2%。到達目的地后,防霧保鮮袋包裝的果實帶皮硬度和果肉組織硬度可保持在6.0 kg/cm2和3.6 kg/cm2,蔗糖、果糖、蘋果酸和檸檬酸含量分別為70.89 mg/kg、34.84 mg/kg、2.45 mg/kg和0.94 mg/kg;防霧保鮮袋包裝可抑制貨架期間(0—2 d)果實帶皮硬度和果肉組織硬度的下降速率以及果實蔗糖、葡萄糖、果糖和蘋果酸含量的下降。