郭 鑫，崔政偉

（江南大學機械工程學院食品加工技術與裝備研究中心，江蘇無錫214122）

青菜，又名小白菜，富含維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)，深受消費者喜愛[1]。由于青菜含水量高，葉片柔嫩，生理代謝旺盛，在貯運過程中極易褪綠黃化、失水萎蔫和霉變腐爛[2]。目前關于青菜保鮮的研究已有一些報道，主要涉及冷藏保鮮、氣調(diào)貯藏、涂膜保鮮等[3-11]。其中氣調(diào)貯藏被認為是目前使用最普遍、效果最好、最先進的果蔬保鮮技術，其原理是通過冷藏、氣調(diào)和控制濕度等方式改善果蔬貯藏環(huán)境，有效削弱其呼吸強度和抑制其新陳代謝速率，從而極大的延長果蔬的貯存期[12]。但現(xiàn)有的研究報告中關于青菜氣調(diào)保鮮的研究不夠系統(tǒng)和全面，本文通過研究溫度、濕度、O2和CO2濃度等因素對青菜生理變化和貯藏品質(zhì)的影響，得到最優(yōu)的氣調(diào)保鮮工藝參數(shù)，為有效提高青菜貯藏品質(zhì)和工業(yè)化應用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青菜 購于無錫當?shù)夭耸袌觯?～8成熟，清晨采收，當天上午買回并進行實驗；硝酸鎂、氯化鈉、硝酸鉀、丙酮、碳酸鈣、草酸、純抗壞血酸、2，6-二氯靛酚、碳酸氫鈉 均為分析純；白陶土。

自制密封容器（容積1L） PP材質(zhì)，蓋子頂部有直徑約8mm圓孔一個，用硅膠隔膜密封；MA-35型氣體自動混合機、DQB-360W型多功能氣調(diào)包裝機 蘇州德森包裝機械有限公司；6600型O2/CO2頂部空間分析儀 美國Illinois公司；PL3001-S型電子天平 梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；PQX型多段可編程人工氣候箱 寧波東南儀器有限公司；TU-1901型紫外分光光度計 北京普析通用儀器有限責任公司；BW17-FG113型高精度糖度計 北京百萬電子科技中心。

1.2 實驗方法

1.2.1 單因素實驗

1.2.1.1 貯藏溫度的確定 將采收的青菜置于溫度分別為5、15、25℃，相對濕度為75%（氯化鈉的過飽和鹽溶液）的自制密封容器中，每盒裝（35±2）g，每隔一定時間測定一次容器內(nèi)的O2和CO2濃度，計算其呼吸強度。

1.2.1.2 相對濕度的確定 將青菜置于溫度為5℃，相對濕度分別為60%（硝酸鎂的過飽和鹽溶液）、75%（氯化鈉的過飽和鹽溶液）、95%（硝酸鉀的過飽和鹽溶液）的容器中貯藏，每盒裝（35±2）g，每隔一定時間測一次容器內(nèi)的O2和CO2濃度，計算其呼吸強度。

1.2.1.3 O2濃度的確定 將青菜置于O2濃度分別為5%、13%、21%，溫度為5℃，相對濕度為95%的環(huán)境中，每盒裝（35±2）g，每隔一定時間測定一次容器內(nèi)的O2和CO2濃度，計算其呼吸強度。

1.2.1.4 CO2濃度的確定 將青菜置于CO2濃度分別為0%、6%、12%，O2濃度為5%，溫度為5℃，相對濕度為95%的環(huán)境中，每盒裝（35±2）g，每隔一定時間測定一次容器內(nèi)的O2和CO2濃度，計算其呼吸強度。

1.2.2 貯藏工藝參數(shù)優(yōu)化實驗 根據(jù)單因素實驗結果，以溫度、O2濃度、CO2濃度為實驗因素，通過模糊綜合評價體系，進一步研究不同初始氣體成分和溫度對青菜貯藏效果的影響，以期得到最優(yōu)的青菜氣調(diào)貯藏保鮮參數(shù)。

1.2.2.1 青菜最佳初始氣體濃度配比實驗 實驗安排采用二元二次回歸正交組合設計，實驗方案如表1所示。

預處理后的青菜，平均每盒分裝（15±1）g，在盒內(nèi)按表1氣體濃度要求充入O2和CO2，其余用N2補充。貯藏于溫度為5℃、相對濕度為95%的環(huán)境中，一周后測試其各項指標，每個指標測三次取平均值。

表1 青菜氣調(diào)貯藏因素水平表Table 1 Factors and levels of CA for pakchoi

1.2.2.2 青菜最佳貯藏溫度實驗 結合1.2.2.1所得結果，將預處理后的青菜，平均每盒分裝（15±1）g，在盒內(nèi)按優(yōu)化后的氣體濃度要求充入O2和CO2，其余用N2補充，貯藏于溫度分別為1、3、5、7℃，相對濕度為95%的環(huán)境中，一周后測試其各項指標，每個指標測三次取平均值。

1.3 指標測定

1.3.1 呼吸強度 采用密閉系統(tǒng)法測定青菜的呼吸強度[13]。

1.3.2 感官評價指數(shù) 以青菜色澤、組織形態(tài)、有無異臭味等品質(zhì)對青菜進行感官評價，具體平分標準如下：

9～10分：顏色鮮綠、有光澤，質(zhì)地平整光滑，青菜香氣濃；

8～9分：顏色綠色、無光澤，質(zhì)地平整，香氣較濃；

6～8分：外葉黃綠色、內(nèi)葉綠色，葉邊微卷、輕度萎焉，香氣淡；

4～6分：外葉變黃、內(nèi)葉黃綠色，中度萎焉，有異臭味；

0～4分：內(nèi)、外葉均變黃，嚴重萎焉，有惡臭味。

1.3.3 可溶性糖含量 采用折光儀法測定青菜的可溶性糖含量[14]。

1.3.4 葉綠素含量 采用丙酮法測定葉綠素的含量[15]。

1.3.5 維生素C含量 采用2，6-二氯靛酚鈉滴定法測定維生素C的含量[14]。

1.3.6 失重率

式中：m1，m2—分別為貯藏前質(zhì)量，貯藏后質(zhì)量，g。

1.4 青菜貯藏品質(zhì)指標的模糊數(shù)學模型

果蔬在貯藏保鮮過程中的各品質(zhì)指標變化可用來表示果蔬的貯藏效果，但是，任何單一的品質(zhì)指標都不能夠全面準確地反映果蔬的貯藏效果，所以采用模糊綜合評價指標進行評判。

以感官評價指數(shù)、可溶性糖含量、葉綠素含量、維生素C含量和失重率作為青菜貯藏過程中的品質(zhì)評價指標，即

U={u1感官評價指數(shù)，u2含糖量，u3葉綠素含量，u4維C含量，u5失重率}

1.4.1 青菜的模糊權向量 現(xiàn)有四位有關專家分別給出感官評價指數(shù)、糖含量、葉綠素含量、維生素C含量和失重率對青菜貯藏效果評價指標的隸屬度，結果見表2。

表2 青菜評價指標的隸屬度Table 2 Membership of evaluation indexes for pakchoi

按行歸一化可得表3。

表3 青菜評價指標的模糊權向量Table 3 Fuzzy weight vector of evaluation indexes for pakchoi

按列取平均值可得青菜的模糊權向量為：

1.4.2 青菜綜合評價指標的建立 在青菜的品質(zhì)評價指標中，感官評價指數(shù)、含糖量、葉綠素含量和維生素C含量為正效應，取隸屬度函數(shù)為：

失重率為負效應，因此取其隸屬度函數(shù)為：

式（1）和（2）中，ti—表示青菜的指標ui對應等級模糊子集的評價指標值；tmax，tmin—分別表示青菜的指標ui對應等級模糊子集的評價指標最大、最小值。

進而得到青菜評價指標的模糊關系矩陣：

矩陣T中第i行第j列元素tij表示青菜從指標ui來看對其對應等級模糊子集的隸屬度。由于青菜貯藏過程中的品質(zhì)評價指標有五個，二因素三水平二元二次回歸正交組合設計可得到九個模糊子集，故取i=1，2，3，4，5；j=1，2，3，…，9。

用模糊權向量a將不同的行進行綜合就可得到青菜從總體上來看對各等級模糊子集的隸屬程度，即模糊綜合評價結果向量b。其模型為：

2 結果與討論

2.1 單因素實驗

2.1.1 貯藏溫度對青菜采后呼吸速率的影響 圖1表示的是在溫度分別為5、15、25℃條件下，青菜呼吸速率的變化規(guī)律。

圖1 不同貯藏溫度下青菜呼吸速率的變化趨勢Fig.1 Changes of pakchoi respiratory rate in different storage temperatures

由圖1可知，當溫度在5～25℃之間時，隨著溫度的升高，青菜的呼吸速率越來越大。在5℃時，青菜的初始呼吸速率為18.3mL/（kg·h），遠小于15℃條件下的40.6mL/（kg·h）和25℃下的55.7mL/（kg·h），說明溫度對青菜的呼吸速率有著顯著的影響，低溫條件能夠有效的抑制其呼吸速率。因此，選擇5℃進行下一步實驗。

2.1.2 貯藏環(huán)境中相對濕度對青菜采后呼吸速率的影響 圖2表示的是當溫度為5℃時，在相對濕度為60%、75%和95%條件下，青菜呼吸速率的變化趨勢。

圖2 不同濕度對青菜呼吸速率的影響Fig.2 Effect of different relative humidity on pakchoi respiratory rate

由圖2可知，隨著貯藏時間的延長，不同濕度的呼吸速率變化趨勢基本一致，說明相對濕度對青菜呼吸速率的影響不明顯。但總體而言，濕度95%時，CO2呼吸速率最高，因此選擇95%進行下一步實驗。

2.1.3 貯藏環(huán)境中O2濃度對青菜采后呼吸速率的影響 圖3所示的是在溫度為5℃、相對濕度為95%的條件下，不同初始O2濃度對青菜呼吸速率的影響。

圖3 不同O2濃度對青菜呼吸速率的影響Fig.3 Effect of different concentration of O2on pakchoi respiratory rate

由圖3可知，隨著O2濃度的降低，青菜的呼吸速率也有較明顯的降低，由初始O2濃度為21%時的21.6mL/（kg·h）下降至初始O2濃度為5%時的14.5mL/（kg·h）。結果表明：在一定范圍內(nèi)，低濃度的氧能夠有效抑制青菜的呼吸速率，故選擇5%的O2濃度進行下一步實驗。

2.1.4 貯藏環(huán)境中CO2濃度對青菜采后呼吸速率的影響 圖4是青菜貯藏環(huán)境為溫度5℃、相對濕度為95%，氧氣濃度為5%的條件下，不同初始CO2濃度對青菜呼吸速率的影響。

圖4 不同CO2濃度對青菜呼吸速率的影響Fig.4 Effect of different concentration of CO2on pakchoi respiratory rate

由圖4可知，在貯藏36h以后，CO2初始濃度為12%的樣品中CO2的產(chǎn)生速率明顯提高，在108h時呼吸速率由最低時的1.3mL/（kg·h）上升到5.2mL/（kg·h），并有繼續(xù)增大的趨勢。主要是由于O2濃度較低，而CO2濃度過高，對青菜造成生理傷害，進入無氧呼吸，呼吸速率急速上升。由此表明：低氧條件下，適當提高CO2濃度可以降低青菜的呼吸速率，但CO2濃度過高不利于其貯藏保鮮。研究表明，CO2濃度在2%～5%范圍內(nèi)為多數(shù)蔬菜的較佳氣調(diào)保鮮條件，而由本實驗可得6%條件下CO2呼吸速率最低，故綜合他人研究，選擇CO2濃度為5%進行下一步實驗。

2.2 貯藏工藝參數(shù)優(yōu)化

2.2.1 氣調(diào)貯藏初始氣體組成成分優(yōu)化 由式（1）和式（2）可得青菜評價指標的隸屬模糊關系矩陣：

表4 青菜貯藏一周后的各指標值Table 4 The value of each index for pakchoi after a week

表5 回歸模型方差分析表Table 5 Anova of regression model

表6 青菜貯藏一周后的各指標值Table 6 The value of each index for pakchoi after a week

由此可得青菜的綜合評價指標為：

采用SAS軟件對所得數(shù)據(jù)（見表4）進行二次回歸擬合分析，得到綜合評價指標值（y）與O2濃度（x1）和CO2濃度（x2）的二元二次回歸方程模型：

該數(shù)學模型的方差分析結果如表5所示。

由此可以看出，總模型的p為0.0061，是小于0.01的，故總模型對綜合評價指標y的回歸效果極為顯著，并且其R2值為0.9851，說明模型擬合度好。由方差分析表也可看出一次項對y的影響是高度顯著的，二次項和交互項對其影響次之，但影響也是顯著的。

通過SAS軟件分析可知該數(shù)學模型的極大值點為：

即在5℃下，青菜貯藏最佳初始氣體濃度組合約為：O2：2.54%，CO2：4.47%，將x1，x2代入模型可得：y=0.724283。

2.2.2 氣調(diào)貯藏溫度優(yōu)化 由于實驗室氣調(diào)設備精度有限，故在進行貯藏溫度優(yōu)化處理時對上述所優(yōu)化的氣體濃度進行四舍五入處理，得氣體濃度組合為O2：3%，CO2：4%。

由式（1）、式（2）和表3～表4可得青菜在不同溫度下評價指標隸屬模糊關系矩陣：

由此可得青菜的綜合評價指標為：

從上式所得結果可以看出，初始氣體成分（O2：3%，CO2：4%）相同時，在溫度為1℃和3℃條件下，青菜的綜合評價指標比較接近，分別為0.777和0.771，明顯高于5℃時的0.716和7℃時的0.642，考慮到實際生產(chǎn)實踐中溫度波動等因素，建議其貯藏溫度為1～3℃。另外，在5℃時青菜的綜合評價指標0.716，與2.2.1節(jié)采用SAS回歸分析得到的綜合指標預測值0.724吻合較好，說明該模型可以用于實踐。

3 結論

在單因素的基礎上研究了相同溫度和濕度、不同初始氣體濃度對青菜品質(zhì)的影響情況。采用二元二次回歸正交設計實驗方法得出了在溫度為5℃、相對濕度為95%條件下，青菜貯藏最佳初始氣體濃度組合約為：2.54%O2，4.47%CO2，92.99%N2。并進一步研究了相對濕度和初始氣體濃度相同時，不同貯藏溫度條件下青菜品質(zhì)的變化情況，根據(jù)實驗可得：當青菜貯藏溫度為1℃和3℃條件下，青菜的綜合評價指標比較接近，分別為0.777和0.771，高于5℃時的0.716和7℃時的0.642，考慮到實際生產(chǎn)實踐中溫度波動等因素，建議其貯藏溫度為1～3℃。

綜上所述，青菜的最優(yōu)氣調(diào)貯藏保鮮工藝為：溫度1～3℃、相對濕度95%、氣體成分組合3%O2，4%CO2，93%N2。

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