GTR-30气体渗透率测试仪为香菇高氧气调包装品质研究赋能

 摘要 

香菇营养丰富、风味独特，是餐桌上的常客，却有着“采后易腐烂、易褐变"的保鲜痛点，大大限制了它的货架期和流通范围。气调包装（MAP）作为延长新鲜果蔬货架期的有效手段，早已在多种农产品中落地应用。而温度作为影响农产品呼吸速率的关键因素，更是气调包装设计时的考量点。可惜的是，气调包装在新鲜香菇中的研究与应用尚未普及，亟待通过系统研究确定包装条件。为此，一项针对香菇气调包装保鲜的专项研究应运而生。

筑波大学生命环境科学研究科的LI Yanjie在SCIE 上发表了一篇题为“Research on modified atmosphere packaging (MAP) with high oxygen concentration of fresh shiitake mushrooms (Lentinus edodes)"的论文。核心围绕温度对香菇呼吸速率的影响及模型建立、气体成分对香菇呼吸代谢、生理特性和营养成分的作用两大方向展开。

该研究介绍了气调包装的基本信息、香菇的生理特性、营养成分及采后贮藏特性，综述了气调包装在部分果蔬中的应用研究以及新鲜香菇的贮藏与包装方法。并对七种不同包装类型的蔬菜进行调查，研究了温度对其氧气消耗率、二氧化碳产生率及呼吸商的影响。结果表明，香菇、舞茸和金针菇的包装因氧气浓度低于1%易引发厌氧发酵，温度对七种蔬菜的二氧化碳产生率均有影响，且薄膜的气体透过率随温度变化符合指数规律。此外，研究还采用不同初始氧气浓度的主动气调包装（高氧、中氧、低氧及空气组）贮藏香菇，发现低氧和空气组易引发厌氧发酵，高氧和中氧组可延缓乙醇积累，所有主动气调包装均能促进游离氨基酸含量增加。在探究80%和100%氧气浓度的高氧包装对香菇呼吸生理和感官品质的影响中，结果显示高氧包装可延缓厌氧代谢，提升香气评分，保持较好的硬度和色泽。并且，在对比了高氧包装与不同穿孔数量的穿孔介导气调包装的保鲜效果后发现高氧包装在贮藏8天以上时仍能有效维持香菇品质。

 研究材料/仪器/过程 

材料

1. 新鲜蔬菜：香菇、舞茸、金针菇、长豆角、青辣椒、毛豆、混合嫩叶

2. 包装材料：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物薄膜、聚丙烯薄膜、低密度聚乙烯薄膜、铝塑复合包装膜、聚苯乙烯托盘；

3. 实验气体：纯氧、50% O₂+50% N₂、3% O₂+15% CO₂+N₂、空气，以及氦气、氢气、空气；

4. 化学试剂：99.5%乙醇、80%乙醇、75%乙醇、6%苯酚溶液、浓硫酸、福林-乔卡梯乌试剂、2.5%碳酸钠溶液、葡萄糖标准品、没食子酸标准品、氨基酸标准混合液等；

5. 辅助材料：去离子水、无菌玻璃样品瓶、干燥器、Millipore 0.2 µm注射器过滤器等。

仪器

傅里叶变换红外光谱仪、数字厚度测试仪、GTR Tec  GTR-30气体渗透率测试仪、气相色谱仪、配备热导检测器、氢火焰离子化检测器、ZY-2填充柱、PEG 20M柱、电导仪、冷冻干燥机、离心机、分光光度计、自动氨基酸分析仪、质构仪、数字折射仪、色差仪、混合显微镜、恒温恒湿贮藏室、3 L密封有机玻璃罐、1 L密封有机玻璃容器、打孔器、恒温水浴锅。

GTR Tec  GTR-30气体渗透率测试仪

过程

商业蔬菜包装分析实验

1. 样品制备：采购七种蔬菜，迅速运回实验室，在10°C、15°C、20°C恒温恒湿贮藏室中放置2小时，直至样品核心温度与贮藏室温度一致；

2. 薄膜鉴定与性能检测：采用傅里叶变换红外光谱仪鉴定包装薄膜类型，数字厚度测试仪测定薄膜厚度，GTR Tec GTR-30气体渗透率测试仪结合气相色谱仪检测不同温度下薄膜的氧气透过率和二氧化碳透过率；

3. 气体浓度与呼吸速率测定：使用气相色谱仪测定包装内氧气和二氧化碳浓度；采用密封系统法，将样品置于3 L密封有机玻璃罐中，定期抽取气体样品，通过气相色谱仪检测并计算氧气消耗率、二氧化碳产生率及呼吸商；

4. 数据分析：所有数据以平均值±标准差表示，采用方差分析进行统计分析。

不同初始气体组成的MAP对香菇生理和营养成分影响实验

1. 样品处理与包装：新鲜香菇采收后24小时内运回实验室，在10°C、90% RH条件下放置2小时，选取大小和色泽均匀的香菇，分别采用高氧、中氧、低氧及空气组进行包装，包装材料为LDPE薄膜，每组设置3个重复；

2. 贮藏条件：所有包装样品在10°C、90% RH环境下贮藏7天；

3. 指标测定：每日测定包装内氧气、二氧化碳和乙醇浓度；贮藏结束后，测定香菇组织的电解质渗漏率；通过冷冻干燥、提取、离心、显色等步骤，分别测定水溶性粗多糖、总酚和游离氨基酸含量；

4. 数据分析：采用方差分析和LSD检验进行差异分析，p≤0.05为差异显著。

高氧包装对香菇呼吸生理和感官品质影响实验

1. 样品处理与包装：选取70±5 g大小均匀的新鲜香菇，采用25cm×15cm×100µm的LDPE薄膜包装，分别注入80% O₂+N₂平衡、100% O₂及空气，真空热封后置于10°C、90% RH环境下贮藏9天；

2. 指标测定：在贮藏0、2、4、7、9天，测定包装内气体成分、呼吸速率；测定香菇的硬度、总可溶性固形物含量和色泽参数；由3名经过训练的评价员对香菇的香气、质地、菌盖颜色、菌褶颜色进行感官评分，并评估可接受性；

3. 数据分析：采用方差分析进行统计分析，p≤0.05为差异明显

高氧包装与穿孔介导气调包装对比实验

1. 样品处理与包装：选取70±5 g新鲜香菇，设置三组包装：高氧组采用铝塑复合膜包装，注入100% O₂；穿孔介导气调包装采用LDPE薄膜，分别设置4个、8个、20个微穿孔；对照组为带4个大穿孔（直径6mm）的LDPE薄膜包装，初始均为空气环境，每组3个重复；

2. 贮藏条件：所有样品在10°C、90% RH环境下贮藏8天；

3. 指标测定：在贮藏0、2、4、6、8天，测定包装内气体成分和乙醇浓度；测定香菇的L*值（亮度）、硬度、TSS含量和质量损失率；在0、4、8天进行感官评价，包括整体视觉品质、香气、质地、菌盖颜色、菌褶颜色和菌褶完整性；

4. 数据分析：采用方差分析和LSD检验进行差异分析，p≤0.05为差异明显。

 结论 

温度对香菇、金针菇和青辣椒的氧气消耗率影响较大，且对七种供试蔬菜的二氧化碳产生率均有作用，呼吸商随温度升高而增大，同时薄膜气体透过率随温度变化呈指数规律，不同蔬菜对商业包装的适用性存在差异，其中香菇、舞茸和金针菇因包装薄膜氧气透过率低、自身呼吸消耗高，易出现氧气浓度过低的问题，需通过提高薄膜气体透过率或初始氧气浓度改善；低氧包装及空气组易引发香菇厌氧发酵，低氧环境还会升高香菇电解质渗漏率、损伤组织，高氧与中氧包装则能有效延缓乙醇积累，所有气调包装虽无法阻止香菇多糖含量下降，但可提升游离氨基酸含量；80%和100%氧气浓度的高氧包装均能延缓香菇厌氧代谢、减少乙醇与乙醛积累，较好保持其硬度、色泽及香气评分，提升产品可接受性，且100% O₂包装保鲜效果更优；穿孔介导气调包装仅能在贮藏4天内维持香菇品质，延长贮藏后易引发厌氧发酵和明显褐变，而高氧包装在贮藏8天以上时，仍可保持较高的亮度、硬度及感官品质，展现出延长香菇货架期的良好潜力。