纳米包装材料对金针菇的保鲜作用

纳米包装材料对金针菇的保鲜作用

0纳米包装技术的应用[研究意义]纳米包装能有效利用原子和分子材料的新特性，改变包装的性能，满足特殊包装功能的要求。纳米包装技术在包装行业中具有广阔的应用前景。1材料和方法1.1成品包装与贮藏本研究于2008年春季在南京进行，试材金针菇（Flammulinavelutipes）购自江苏省固城食用菌基地，品种为F3-46。试验当天早晨采摘菇盖未开伞、健壮无病虫害的金针菇，切除不能食用和有机械伤的菌丝和培养物，及时低温预冷6h后进行包装及封口。包装袋材料为纳米PE材料（处理组），普通PE材料（对照组），规格为：20cm×22cm。每袋装金针菇180g，每个处理组和对照组各20袋，置4℃冷藏（4℃为金针菇的理想贮藏温度，并且是冷链和超市货架常用温度）。以下指标均重复测定3次。1.2纳米薄膜的制备纳米粉体30%（银系纳米抗菌材料35%、脱钛型纳米二氧化钛40%、凹凸棒土25%），聚乙烯塑料56%，偶联剂14%经1h的高速混匀后捏合挤出然后冷却1～2min后得纳米母粒。聚乙烯塑料粒子与纳米母粒（质量比77﹕3）混匀0.5h然后用双螺杆挤出成型机吹膜形成厚度为50μm的纳米薄膜。利用以上配方研制的纳米包装材料，用SF-200型手压式塑料封接机制成各种型号纳米PE包装袋。采用相同工艺制作不含纳米粒子的普通PE包装材料。1.3指标测定1.3.1试验方法和试验方法物理性能包括透湿量、透氧量和纵向拉伸强度，测试标准分别依据GB/T1037塑料薄膜和薄片透水蒸汽性试验方法，GB/T1038塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法和GB/T13022塑料薄膜拉伸性能试验方法。包装材料经喷金处理后，在扫描电子显微镜下观察并拍照。1.3.2纳米膜菌测试参照文献1.3.3重量法用于确定重量损失率1.3.4腐烂面积统计性按果实腐烂面积大小将腐烂指数划分为4级：0级，无腐烂；1级，腐烂面积小于子实体面积的10%；2级，腐烂面积占子实体面积的10%～30%；3级，腐烂面积大于子实体面积的30%。1.3.5棕榈树曲线的测量均匀称取5.00g金针菇低温研磨，用0.2mol·L1.3.6相对电导率的测量根据文献1.3.7营养成分的测定可溶性固形物的测定采用WYT型手持折光计测定；可溶性蛋白质的测定采用考马斯亮蓝G-250(Bradford）法测定1.4数据的统计分析采用SAS8.2软件进行方差分析和邓肯氏多重比较差异显著性检验。2结果与分析2.1纳米膜的性能和结构分析2.1.1气性能和机械性能包装材料性能分析是鉴定纳米包装材料保鲜品质的重要依据。本试验测定的物理性能指标包括薄膜的透气性能和机械性能。如表所示，纳米包装的透湿量和透氧量分别较普通包装降低了19.54%和32.86%，纵向拉伸强度则增加了24.14%，结果与前人的研究一致表包装材料的物理性能分析TablePhysicalpropertyofpackagingmaterials2.1.2纳米粒子对聚乙烯片层结构的影响图1分别为纳米材料和没添加纳米粒子的普通聚乙烯薄膜的扫描电镜照片。从两个图中可以看出，背景的聚乙烯片层结构均匀清晰，图1-A中的纳米粒子在膜中分散比较均匀，对膜厚度和均匀度没有影响。由于添加的纳米粒子不同，所以形状也不规则，纳米粒子的形状以方形和圆形为主，粒子的直径大都在300nm范围内，最小的可在100nm以内，这可能是在加工的过程中粒子产生了轻微的团聚现象。2.1.3生长抑菌效果曲霉类在食用菌栽培中既是常见的竞争菌，也是主要的腐败菌，因此试验选用黑曲霉作为研究菌种，通过孢子萌发率这个指标来评判纳米材料的抑菌效果。结果如图2所示，纳米材料处理的孢子液，孢子萌发率仅为19.45%，显著低于对照组的46.25%（P<0.01），因此纳米包装具有抑菌防霉的效果，对于其它类型腐败菌的抑制效果值得进一步研究。2.2薄膜保鲜对金针菇感官品质的影响图3为贮藏15d后采用不同材料包装的金针菇在外观上的变化，不同包装处理的金针菇在外观上差异明显，并且褐变是金针菇品质劣变的首要因子。普通材料包装的金针菇菇体颜色明显发黄变褐，开袋有金针菇腐烂和无氧呼吸产生的轻微异味；其菇盖开伞大，大部分菇盖表面和边缘有水渍状斑块，说明此时该处细胞发生了自溶现象。其次，普通材料包装的金针菇菇柄变软且成纤维丝状，菇柄基部发黏同时褐变也较严重，并且在褐变严重的部位有霉斑产生。与之相比，纳米包装的金针菇菇体颜色未发生明显变化，保持了贮藏前的洁白色泽且菇盖无色斑和自溶斑块；菇柄较硬，色白而表面不发黏。说明纳米材料对金针菇感官品质的劣变有延缓作用。金针菇无表皮组织，含水量在90%左右，水分很容易因蒸腾作用和呼吸作用散失。水分散失最明显的特征是失重和失鲜。薄膜包装可以有效地抑制水分散失，达到保持重量的效果图5反映了纳米包装对采后金针菇腐烂指数的影响，普通包装的金针菇贮藏6d以后出现了腐烂情况，并且在12d以后腐烂指数急剧上升。纳米包装处理的金针菇在贮期结束时仅在菇柄有个别褐斑出现，腐烂指数仅为1.09%，远低于普通材料的38.19%，对抑制金针菇贮藏期间腐烂的效果极显著（P<0.01），结果与感官结果一致。这说明处于密封包装中的金针菇，菇体在贮藏后期机体代谢失调，失水率提高，易出现自溶甚至腐烂，纳米包装有效地缓解了此类情况的发生。2.3纳米包装对金针菇贮藏期间褐变的影响纳米包装材料对金针菇褐变度的影响如图6所示，贮藏时间和包装类型对金针菇的褐变程度皆有影响（P<0.05）。贮藏期间不同处理金针菇的褐变度呈总体上升趋势，金针菇在9d前褐变积累平缓，后期褐变加速。但是对照包装的金针菇的褐变度比处理组的褐变度高，达到显著水平。以上结果说明，纳米包装处理对减缓金针菇贮藏期间褐变具有一定的作用，延长了金针菇的货架期。相对电导率的大小与细胞膜透性的大小呈正相关，随着贮藏期的延长，细胞中电解质（主要是钾离子）向外渗透速度加快，就会加速菇体的衰老和变质。但是有的保鲜方法，如辐照2.4纳米包装对金针菇可溶性固形物的影响不同包装的金针菇在贮藏期间可溶性固形物含量的变化如图8-A所示，对照材料首先在第9天达到峰值，然后迅速下降到第15天的6%；纳米材料在贮藏期间的变化相对平缓，特别是在贮藏后期，金针菇的可溶性固形物含量变化趋势减小，与对照相比达到了显著水平（P<0.05）。因此，纳米包装能稳定金针菇可溶性固形物含量的变化。值得注意的是，低温贮藏3～12d期间金针菇可溶性固形物含量有一个下降再上升的过程，这与陈蔚辉等蛋白质量由蛋白质含量和氨基酸含量来衡量，是食用菌营养价值评价的重要指标。采后金针菇组织内蛋白水解酶依然很活跃，蛋白水解酶将蛋白质分解成为小分子多肽和氨基酸，从而使菇体的风味和颜色发生改变金针菇在采后贮藏期间，氨基酸含量也随着贮藏时间的延长逐渐下降（图8-C）。在整个贮藏期，纳米材料包装的金针菇总是保持较高的氨基酸保留量（P<0.05）。15d后对照组金针菇游离氨基酸含量为20.42mg/100g，而处理组氨基酸保留量达32.00mg/100g，比对照组高56.54%。因此，纳米材料减缓氨基酸降解的效果比普通PE材料好。较高的游离氨基酸含量不仅反映了金针菇较低的代谢速度，而且保留了金针菇更浓郁的滋味，商品性更强3采后金针菇贮藏过程中生理特性导致菇体败坏变质的基本原因有二：一是采后生理变化即鲜食菇本身所含有的各种酶，以及周围环境中的理化因素（如温度、湿度、酸碱度、光和气体成分等）引起的物理、化学和生物变化；二是微生物侵染引起的腐烂和病害。采后金针菇由于异化作用增强，活体所具有的对不良环境和致病微生物的抵抗性逐渐减弱，保鲜的初衷就是要控制贮藏条件于最适宜的水平，保持或提高机体的耐贮性。Li等综上所述，纳米PE包装虽然透气性比普通材料低，但是与普通包装相比并没有产生无氧病害，