王 凡，胡秋輝，方 勇，曹崇江，楊文建

（南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210023）

納米包裝延緩淮稻5號(hào)大米高溫高濕環(huán)境下的品質(zhì)劣變

王 凡，胡秋輝，方 勇，曹崇江，楊文建*

（南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇省現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇高校糧油質(zhì)量安全控制及深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210023）

目的：研究含納米銀、納米二氧化鈦、納米凹凸棒土和納米二氧化硅的納米聚乙烯包裝袋在高溫（37 ℃）高濕（相對(duì)濕度85%）環(huán)境下對(duì)淮稻5號(hào)大米保鮮品質(zhì)的影響。方法：在納米包裝袋、普通包裝袋和無(wú)包裝3 種處理方式下儲(chǔ)藏淮稻5號(hào)大米10 周，測(cè)定大米色差變化、包裝袋內(nèi)的O2和CO2體積分?jǐn)?shù)、過(guò)氧化值、過(guò)氧化氫酶活力、蛋白質(zhì)羰基、巰基、二硫鍵含量等指標(biāo)和電子鼻分析。結(jié)果：在儲(chǔ)藏期間納米包裝袋內(nèi)形成一個(gè)低O2和高CO2的袋內(nèi)環(huán)境，儲(chǔ)藏至第10周時(shí)O2和CO2體積分?jǐn)?shù)分別達(dá)到16.4%和1.4%，且納米包裝處理能夠較好地保持大米原有的風(fēng)味和色澤；納米包裝材料延緩了大米過(guò)氧化值上升和過(guò)氧化氫酶活力的下降，抑制蛋白質(zhì)羰基和二硫鍵含量的上升以及巰基含量的下降，有效降低了蛋白氧化。結(jié)論：納米包裝通過(guò)其抗菌作用和對(duì)袋內(nèi)O2和CO2的調(diào)控，抑制霉菌的生長(zhǎng)、過(guò)氧化氫酶活力的下降和過(guò)氧化物的產(chǎn)生，從而降低脂肪和蛋白的氧化，有效保持大米的色澤和風(fēng)味。

大米；高溫高濕；儲(chǔ)藏；納米包裝

全球約有一半以上的人口以大米為主食，其中以亞洲人口尤為普遍，2015年中國(guó)稻谷總產(chǎn)量達(dá)2 0824.5萬(wàn) t，是全球稻米產(chǎn)量及消費(fèi)量最高的國(guó)家，約占世界總產(chǎn)量的40%[1-2]。我國(guó)南方稻米產(chǎn)量占全國(guó)50%以上，但是南方如東南沿海及華南地區(qū)，夏季氣溫可達(dá)38～41 ℃、相對(duì)濕度可達(dá)85%～98%[3]，會(huì)加速稻米陳化變質(zhì)，增大稻米產(chǎn)后損失量。因?yàn)榇竺自诰七^(guò)程中，經(jīng)脫殼處理失去了外殼的天然保護(hù)，其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)直接暴露于外界環(huán)境中，易受到溫度、濕度、氧氣等因素的影響，吸濕性強(qiáng)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝速度較快，極易導(dǎo)致大米發(fā)生品質(zhì)劣變，如陳化、黃變、霉變等。因此，研發(fā)出適用于高溫高濕環(huán)境下儲(chǔ)藏大米的新型包裝材料，提高大米儲(chǔ)藏技術(shù)水平，延緩其在儲(chǔ)藏、運(yùn)輸及銷售過(guò)程中的品質(zhì)劣變現(xiàn)象，是目前大米儲(chǔ)藏保鮮的研究熱點(diǎn)及難點(diǎn)之一。

我國(guó)主要運(yùn)用的大米儲(chǔ)藏技術(shù)如低溫儲(chǔ)藏、化學(xué)儲(chǔ)藏、真空儲(chǔ)藏和輻照保鮮儲(chǔ)藏等均有一定的缺陷而難以大規(guī)模普及[4-6]。目前，納米包裝材料緊密而有序的微觀結(jié)構(gòu)，使其具有透氧、透濕率低以及阻隔CO2等優(yōu)秀性能，近年來(lái)逐漸被應(yīng)用到食品貯藏及保鮮領(lǐng)域[7-8]。針對(duì)不同食品的保鮮特性及包裝要求，定制出不同的納米保鮮材料，且都取得了較好的保鮮效果，如飲料、奶制品、果蔬、肉類等的貯藏保鮮[9-11]，但是將納米材料應(yīng)用于大米的儲(chǔ)藏保鮮的報(bào)道較少。研究表明，添加納米復(fù)合粉體（含納米銀、納米二氧化鈦、納米凹凸棒土、納米二氧化硅等）的納米包裝材料透濕、透氧率進(jìn)一步降低，機(jī)械性能得到提高，且引入了優(yōu)良的抗菌功效[12-14]。因此，研發(fā)一種簡(jiǎn)單易行、經(jīng)濟(jì)合理、高效實(shí)用的新型保鮮包裝材料來(lái)防止大米在儲(chǔ)藏過(guò)程中的霉變，延緩大米的陳化及黃變等品質(zhì)劣變現(xiàn)象，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值及意義。

本實(shí)驗(yàn)以納米包裝為研究目標(biāo)，以淮稻5號(hào)大米為研究對(duì)象，將前期制備的含納米復(fù)合粉體的新型復(fù)合納米聚乙烯包裝袋用于淮稻5號(hào)大米在高溫（37 ℃）、高濕（相對(duì)濕度85%）環(huán)境下的儲(chǔ)藏，研究大米色差、包裝袋內(nèi)O2和CO2體積分?jǐn)?shù)、大米過(guò)氧化值和過(guò)氧化氫酶活力等指標(biāo)的變化規(guī)律，并用電子鼻技術(shù)分析大米風(fēng)味，探討納米包裝材料應(yīng)用于大米儲(chǔ)藏中的保鮮效果。通過(guò)納米包裝對(duì)大米的保鮮效果研究，探索和評(píng)估納米包裝材料的保鮮效果和機(jī)理，為納米包裝延緩大米儲(chǔ)藏過(guò)程中的品質(zhì)劣變提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

淮稻5號(hào)大米：由江蘇省農(nóng)墾米業(yè)有限公司提供。

納米包裝袋：以30%納米銀、35%納米二氧化鈦、25%納米凹凸棒土和10%納米二氧化硅為材料制備納米復(fù)合粉體，并以68%聚乙烯、20%納米復(fù)合粉體、9%分散劑、2%偶聯(lián)劑、1%潤(rùn)滑劑的比例捏合制得納米母粒，然后按93%復(fù)合塑料粒子（50%低密度聚乙烯和50%線性低密度聚乙烯）、5%納米母粒、1.5%開口爽滑劑和0.5%防霧劑混勻后吹塑成膜，制成厚度為100 μm的納米薄膜，并用SF-200型手壓式塑料封接機(jī)得到規(guī)格為15 cm×20 cm的納米包裝袋；普通包裝袋：按照50%低密度聚乙烯和50%線性低密度聚乙烯的比例吹塑成膜，經(jīng)同尺寸封接制得普通包裝袋。

1.2 儀器與設(shè)備

FOX型多段編程人工氣候箱 寧波東南儀器有限公司；SF-200型手壓式塑料封接機(jī)、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；CM-5色差儀 日本柯尼卡美能達(dá)公司；M2E多功能酶標(biāo)測(cè)試儀 美谷分子儀器（上海）有限公司；OXYBABY M＋O2/CO2便攜式氣體分析儀 上海眾林機(jī)電設(shè)備有限公司；B-811 索氏抽提器 瑞士Buchi公司；FOX 3000電子鼻系統(tǒng) 法國(guó)Alpha MOS公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

研究設(shè)置納米包裝組、普通包裝組及無(wú)包裝組3 個(gè)實(shí)驗(yàn)組。其中，納米包裝組和普通包裝組每袋盛放大米500 g后進(jìn)行密封（規(guī)格為15 cm×20 cm），無(wú)包裝組按照每份500 g分裝在15 cm×20 cm大小的托盤中，3 個(gè)處理組分別設(shè)置50 份。然后模擬夏季高溫高濕氣候條件（溫度（37±0.5）℃，相對(duì)濕度85%）將樣品放入人工氣候箱中儲(chǔ)藏10 周，每2 周取一次樣品進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3.2 包裝材料的物理性能測(cè)定

透氧率、透二氧化碳率測(cè)定依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1038—1970《塑料薄膜透氣性試驗(yàn)方法》，透濕率測(cè)定依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16928—1997《包裝材料試驗(yàn)方法 透濕率》，包裝材料的橫、縱向拉伸強(qiáng)度測(cè)定依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1040.3—2006《塑料拉伸性能的測(cè)定》[15-16]。

1.3.3 電子鼻檢測(cè)

取6 g大米于20 mL密封樣品瓶，使用配備12 種傳感器類型（MOS傳感器，表1）的電子鼻系統(tǒng)對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)，相關(guān)參數(shù)設(shè)置見表2，做3 次平行實(shí)驗(yàn)。

表 1 FOX 3000型電子鼻MOS傳感器的敏感性和分離性Table 1 Sensitivity and selectivity of MOS sensors used in FOX 3000 electronic nose

表 2 電子鼻測(cè)試相關(guān)參數(shù)設(shè)置Table 2 Parameter settings of electronic nose

1.3.4 指標(biāo)測(cè)定

1.3.4.1 色差測(cè)定

采用CM-5色差儀測(cè)定大米儲(chǔ)藏過(guò)程中的色差變化，比較測(cè)得的不同處理大米的總色差值ΔE變化，每組處理平行測(cè)定10 次。

1.3.4.2 不同包裝袋袋內(nèi)O2和CO2體積分?jǐn)?shù)測(cè)定

用OXYBABY M＋O2/CO2便攜式氣體分析儀測(cè)定不同包裝袋袋內(nèi)的O2和CO2體積分?jǐn)?shù)。

1.3.4.3 過(guò)氧化值的測(cè)定

大米的過(guò)氧化值參照陳煒[17]的方法進(jìn)行測(cè)定。每組處理平行測(cè)定3 次。

1.3.4.4 過(guò)氧化氫酶活力的測(cè)定

采用南京建成生物工程研究所生產(chǎn)的過(guò)氧化氫酶試劑盒測(cè)定。在37 ℃條件下，每毫克組織蛋白每秒鐘分解1 μmol的H2O2的量為一個(gè)酶活力單位。

1.3.4.5 蛋白質(zhì)羰基含量的測(cè)定

參考Wu Wei等[18]的2,4-二硝基苯肼比色法進(jìn)行大米蛋白質(zhì)羰基含量的測(cè)定。以消光系數(shù)22 000 L/（mol·cm）計(jì)算每克蛋白質(zhì)羰基衍生物的摩爾數(shù)。每組處理平行測(cè)定3 次。1.3.4.6 蛋白質(zhì)巰基及二硫鍵含量的測(cè)定

大米蛋白巰基及二硫鍵含量的測(cè)定參照Huang Youru等[19]的方法測(cè)定。每組處理平行測(cè)定3 次。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Origin 8.5.1及JMP 10軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，采用Student t檢驗(yàn)法（P＜0.05）進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同包裝材料的物理性能普通包裝材料和納米包裝材料的相關(guān)物理性能，如表3所示，納米包裝材料的透氧率、透二氧化碳率和透濕率分別較普通包裝材料降低了13.48%、6.33%和17.34%，橫、縱向拉伸強(qiáng)度較普通包裝材料均有所增強(qiáng)，說(shuō)明納米粒子的添加使包裝材料的機(jī)械性能及對(duì)氣體和水的阻隔性得到提高。

表 3 包裝材料的物理性能分析Table 3 Physical properties of packaging materials

2.2 不同包裝處理對(duì)大米感官品質(zhì)的影響

圖 1 不同包裝處理對(duì)大米外觀的影響Fig. 1 Effects of different packaging materials on the appearance of rice

圖1為儲(chǔ)藏前（0 周）和儲(chǔ)藏后（8 周和10 周）采用不同包裝處理的大米在外觀上的變化，結(jié)果顯示，不同包裝處理的大米在外觀上差異顯著。從圖1A3和A5可以明顯地看出，無(wú)包裝處理的大米顏色明顯有發(fā)黃現(xiàn)象，且有霉菌斑的產(chǎn)生，大米透明度低，還有腹白米。觀察普通包裝處理的大米外觀變化（圖1B3和B5）發(fā)現(xiàn)在大米與包裝袋的接觸面有霉菌斑的形成，且也可發(fā)現(xiàn)黃粒米及腹白米的產(chǎn)生，但普通包裝組大米的霉變及黃變現(xiàn)象沒(méi)有無(wú)包裝組大米的嚴(yán)重。納米包裝處理大米儲(chǔ)藏10 周后在大米表面沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的霉菌斑（圖1C3和C5），但仍可發(fā)現(xiàn)有少量的黃粒米和腹白米。通過(guò)比較3 種包裝處理分別在第8 周和第10 周的大米外觀，大米的外觀劣變現(xiàn)象均在第10 周有一定程度的加劇，顯然，無(wú)包裝組和普通包裝組大米的霉變現(xiàn)象均變得更嚴(yán)重。比較無(wú)包裝處理、普通包裝處理及納米包裝處理大米的外觀變化發(fā)現(xiàn)，無(wú)包裝組大米其外觀變化最顯著，品質(zhì)劣變嚴(yán)重，其次是普通包裝組大米，而納米包裝組大米的品劣變現(xiàn)象不顯著，說(shuō)明納米材料對(duì)大米外觀品質(zhì)的劣變有延緩作用。而納米包裝組大米霉菌斑不明顯，一方面是制備納米包裝材料中加入了納米銀粉具有抗菌作用的原因，納米銀從材料中擴(kuò)散至水-空氣體系中形成銀離子，與微生物表面蛋白子結(jié)合干擾微生物膜電位，同時(shí)還可干擾微生物DNA的復(fù)制，從而達(dá)到抑菌效果[20-21]；另一方面，表3顯示的納米包裝材料對(duì)O2的低透性限制了納米包裝袋內(nèi)O2含量，從而對(duì)微生物生長(zhǎng)繁殖起到一定的抑制作用。另外，圖1B2和C2中袋子外形差別明顯，因?yàn)樵趦?chǔ)藏過(guò)程中，大米受到霉菌污染，且霉菌生長(zhǎng)消耗大量O2，整體氣體含量減少，所以導(dǎo)致袋內(nèi)氣壓減小，而納米包裝材料有抑菌作用；此外，納米包裝材料對(duì)氣體有良好的阻隔性能（表3），故圖1B2外形干癟，而圖1C2外形寬松。

2.3 大米風(fēng)味物質(zhì)的電子鼻分析

圖 2 不同包裝處理大米風(fēng)味的雷達(dá)指紋圖（A）及主成分分析圖（B）Fig. 2 Radar fi ngerprint chat (A) and principal component analysis (B) of rice fl avor packaged in different materials

根據(jù)連接各傳感器間的相應(yīng)數(shù)值，建立了不同包裝處理大米分別在第10周的雷達(dá)指紋圖譜（圖2A），并以儲(chǔ)藏前大米樣品的雷達(dá)指紋圖譜為對(duì)照，比較儲(chǔ)藏期間大米在不同包裝處理下的風(fēng)味變化情況。從圖2A可以看出，經(jīng)過(guò)3 種包裝處理大米的雷達(dá)指紋圖譜外形輪廓類似，說(shuō)明3 種包裝大米的揮發(fā)性物質(zhì)相似。與儲(chǔ)藏前樣品的雷達(dá)指紋圖譜比較，無(wú)包裝組大米PA/2、P10/1和T30/1的響應(yīng)值顯著增大（P＜0.05），說(shuō)明大米儲(chǔ)藏過(guò)程中酸類和酮類風(fēng)味物質(zhì)明顯增加，而T70/2的響應(yīng)值降低代表大米芳香類物質(zhì)的減少。普通包裝組大米表現(xiàn)出與無(wú)包裝組大米相似的變化趨勢(shì)，PA/2、P10/1和T30/1的響應(yīng)值增大，T70/2響應(yīng)值減小，但該變化趨勢(shì)與無(wú)包裝組大米相比較小，說(shuō)明普通包裝能夠顯著抑制酸類和酮類風(fēng)味物質(zhì)的增加以及芳香類物質(zhì)的減少。納米包裝組大米與無(wú)包裝組和普通包裝組相比差異顯著（P＜0.05），但與儲(chǔ)藏前樣品相比沒(méi)有顯著差異，這說(shuō)明在大米儲(chǔ)藏過(guò)程中，無(wú)包裝組大米風(fēng)味劣變明顯，其不良?xì)馕段镔|(zhì)顯著增加，而納米包裝組能夠較好地保持大米原有的揮發(fā)性物質(zhì)，且由于納米材料中納米銀的抗菌作用避免了大米因霉變產(chǎn)生不良風(fēng)味[22]。由主成分分析結(jié)果（圖2B）可知，第1主成分貢獻(xiàn)率92.791%，第2主成分的貢獻(xiàn)率3.014%，總貢獻(xiàn)率為95.805%，判定該結(jié)果可以準(zhǔn)確地反映4 種樣品間的主成分差異。無(wú)包裝處理、普通包裝處理和納米包裝處理10 周后樣品的主成分分析圖譜分離在不同的區(qū)域，說(shuō)明3 個(gè)樣品之間的風(fēng)味呈現(xiàn)非常大的差異。與儲(chǔ)藏前樣品相比，納米包裝樣品與儲(chǔ)藏前樣品處于同一區(qū)間范圍，說(shuō)明納米包裝基本維持了大米主要的風(fēng)味特點(diǎn)。而無(wú)包裝樣品和普通包裝樣品與儲(chǔ)藏前樣品分別在不同的區(qū)域范圍，說(shuō)明無(wú)包裝樣品及普通包裝樣品與儲(chǔ)藏前樣品的風(fēng)味差異較大。

2.4 大米色差的變化

圖 3 不同包裝處理對(duì)大米色差（ΔE）變化的影響Fig. 3 Effects of different packaging materials on the color difference (ΔE) of rice

不同包裝處理的大米色差變化如圖3所示，在3 種處理方式下大米的色差均隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)而呈上升趨勢(shì)，無(wú)包裝組、普通包裝組和納米包裝組大米總色差值ΔE在儲(chǔ)藏末期分別達(dá)到1.44、1.32和1.06，且差異顯著（P＜0.05）。這說(shuō)明與無(wú)包裝和普通包裝處理相比，納米包裝能夠顯著的抑制大米在儲(chǔ)藏過(guò)程中顏色的變化。大米失去了外殼的保護(hù)極易受到環(huán)境溫度、濕度及氧氣等因素的影響而發(fā)生脂肪和蛋白的氧化，從而導(dǎo)致外觀顏色改變[20,23]。無(wú)包裝大米由于直接裸露在外界環(huán)境中，高溫高濕和充足氧氣的條件能夠促進(jìn)微生物生長(zhǎng)和脂質(zhì)、蛋白的氧化，從而導(dǎo)致大米表面顏色發(fā)生顯著變化，因此其色差ΔE變化也最大。

2.5 大米不同包裝處理的袋內(nèi)O2和CO2體積分?jǐn)?shù)變化

圖 4 不同包裝袋內(nèi)O2（A）和CO2（B）體積分?jǐn)?shù)的變化Fig. 4 Changes in O2(A) and CO2(B) percentages inside different packaging bags

包裝袋內(nèi)O2和CO2體積分?jǐn)?shù)受到包裝材料厚度、透氣性和大米包裝量等因素的影響[24]。在大米整個(gè)儲(chǔ)藏期間，普通包裝和納米包裝組袋內(nèi)O2和CO2的變化分別如圖4所示，兩種包裝袋內(nèi)O2體積分?jǐn)?shù)逐漸降低，而CO2逐漸升高，說(shuō)明兩種包裝材料處理均能夠通過(guò)自發(fā)氣調(diào)實(shí)現(xiàn)更低的O2和更高的CO2水平。儲(chǔ)藏至8 周，與普通包裝相比，納米包裝袋內(nèi)形成一個(gè)更低O2水平和更高CO2水平（P＜0.05），這可能是由于納米包裝材料中添加的納米二氧化硅對(duì)O2和CO2具有吸附、溶解、擴(kuò)散和釋放作用，從而調(diào)節(jié)了納米包裝材料袋內(nèi)外O2和CO2的交換量[24-25]。本研究使用的納米材料的物理性能（表3）與課題組前期對(duì)納米材料的研究結(jié)果一致，納米包裝材料與普通包裝材料相比，其透氧率和透二氧化碳率都較低，且納米包裝材料有防霉抑菌效果[16,24]。在儲(chǔ)藏10 周，普通包裝組袋內(nèi)O2體積分?jǐn)?shù)反而低于納米包裝組，CO2體積分?jǐn)?shù)也高于納米包裝組，這可能是因?yàn)槠胀òb組大米表面生成大量霉菌斑，圖1結(jié)果表明普通包裝組大米第10周霉菌顯著增多，霉菌屬于好氧型真菌，霉菌的大量生長(zhǎng)需要消耗較多O2并排放CO2，而納米銀的抗菌效果及納米二氧化硅調(diào)控納米包裝袋袋內(nèi)的低氧環(huán)境抑制了納米包裝組大米霉菌的生長(zhǎng)[14]，故在第10周出現(xiàn)普通包裝組袋內(nèi)O2低于納米包裝組而CO2高于納米包裝組的現(xiàn)象。

2.6 大米過(guò)氧化值和過(guò)氧化氫酶活力的變化

大米在儲(chǔ)藏過(guò)程中脂類物質(zhì)易氧化酸敗產(chǎn)生過(guò)氧化物，因此，通過(guò)測(cè)定過(guò)氧化值可以在一定程度上反映大米脂類氧化酸敗的程度[19]。從圖5A可以看出，隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，無(wú)包裝、普通包裝和納米包裝3 種處理大米的過(guò)氧化值均呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)，在第10 周3 組大米的過(guò)氧化值由0.19 meq/kg分別升至1.13、0.75、0.41 meq/kg（P＜0.05），這說(shuō)明普通包裝處理和納米包裝處理均能夠顯著抑制大米儲(chǔ)藏過(guò)程中的脂肪氧化，且納米包裝處理顯著優(yōu)于普通包裝。Zhou等[26]研究發(fā)現(xiàn)，大米在儲(chǔ)藏過(guò)程中醛酮類脂肪氧化產(chǎn)物含量增加，這些化合物是引起大米不良風(fēng)味的主要物質(zhì)。電子鼻結(jié)果中發(fā)現(xiàn)大米儲(chǔ)藏過(guò)程中無(wú)包裝組大米酸類和酮類風(fēng)味物質(zhì)明顯增加，而納米包裝處理顯著抑制酸類和酮類風(fēng)味物質(zhì)的增加，這種風(fēng)味的改變可能與納米包裝抑制過(guò)氧化值的增加有關(guān)。因?yàn)檫^(guò)氧化值高，脂肪氧化嚴(yán)重，納米包裝通過(guò)納米二氧化硅對(duì)O2和CO2的調(diào)控作用[27-28]，進(jìn)一步抑制大米的脂肪氧化，進(jìn)而避免了由脂肪氧化導(dǎo)致的大米風(fēng)味變化。

圖 5 不同包裝處理對(duì)大米過(guò)氧化值（A）及過(guò)氧化氫酶活力（B）的影響Fig. 5 Effects of different packaging materials on peroxide value (A) and catalase activity (B) in rice

過(guò)氧化氫酶可通過(guò)氧化還原作用破壞過(guò)氧化氫從而保護(hù)大米品質(zhì)[29]，所以過(guò)氧化氫酶活力的高低對(duì)大米品質(zhì)的影響很大。不同處理方式對(duì)大米在儲(chǔ)藏期內(nèi)過(guò)氧化氫酶活力的影響如圖5B所示，結(jié)果表明，3 種處理方式的大米中過(guò)氧化氫酶活力都在隨儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。在整個(gè)儲(chǔ)藏期內(nèi)，納米包裝組大米過(guò)氧化氫酶活力與普通包裝組和無(wú)包裝組均有顯著差異（P＜0.05），納米包裝組大米過(guò)氧化氫酶活力由14.12 U/g pro降至2.53 U/g pro，普通包裝組和無(wú)包裝組大米分別降至1.29、1.11 U/g pro。這說(shuō)明納米包裝組大米中過(guò)氧化物酶保持較高的活力是造成其過(guò)氧化值上升緩慢且顯著低于無(wú)包裝組和普通包裝組的一個(gè)原因。

2.7 大米蛋白氧化指標(biāo)的變化

圖 6 不同包裝處理對(duì)大米羰基（A）、巰基（B）和二硫鍵（C）含量的影響Fig. 6 Effects of different packaging materials on the contents of carbonyl groups (A), sulfhydryl groups (B) and disulf i de bonds (C) in rice

蛋白質(zhì)羰基含量是衡量蛋白質(zhì)氧化程度最直接的指標(biāo)[18]，蛋白質(zhì)巰基是對(duì)氧化最敏感的蛋白質(zhì)側(cè)鏈基團(tuán)，通常蛋白質(zhì)氧化程度越大，羰基含量越多，游離巰基含量越少，而巰基氧化形成的二硫鍵含量也就越多[19]。從圖6可以看出，無(wú)包裝處理、普通包裝處理和納米包裝處理樣品的羰基含量和二硫鍵含量均呈上升趨勢(shì)，而巰基含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。無(wú)包裝組大米的羰基含量上升趨勢(shì)最明顯，而納米包裝組大米的上升趨勢(shì)最緩慢。無(wú)包裝組、普通包裝組和納米包裝組分別由最初的羰基含量為0.002 6 μmol/mg pro升高至0.290 5、0.139 3 μmol/mg pro和0.093 9 μmol/mg pro（P＜0.05）。另外，與無(wú)包裝處理相比，普通包裝處理和納米包裝處理均能顯著抑制大米中巰基含量的降低和二硫鍵含量的增加（P＜0.05），納米包裝組大米的二硫鍵含量始終低于普通包裝組和無(wú)包裝組大米。因此，對(duì)于延緩大米蛋白的氧化方面，納米包裝材料優(yōu)于普通包裝材料和無(wú)包裝處理。導(dǎo)致大米蛋白氧化的活性氧主要來(lái)源是脂質(zhì)自由基和活性脂質(zhì)氧化產(chǎn)物[30]，因此，納米包裝處理抑制蛋白的氧化，除了與納米包裝袋內(nèi)維持低氧環(huán)境（圖4）有關(guān)外，還與納米包裝處理能夠抑制了大米脂肪氧化速率（圖5）有關(guān)。隨著納米包裝組大米脂肪氧化速率的降低，引起大米蛋白氧化的脂類氧化產(chǎn)物減少，從而蛋白氧化得到抑制。

3 結(jié) 論

綜合上述結(jié)果表明，納米包裝材料中納米銀粉的抗菌作用以及納米二氧化硅通過(guò)對(duì)O2和CO2的吸附溶解功能調(diào)控袋內(nèi)低O2和高CO2的環(huán)境，可抑制淮稻5號(hào)大米中霉菌的生長(zhǎng)、過(guò)氧化氫酶活力的下降和過(guò)氧化物的產(chǎn)生，從而降低大米中脂肪和蛋白的氧化，抑制黃變米和腹白米的產(chǎn)生，有效保持淮稻5號(hào)大米的色澤和風(fēng)味，該納米包裝材料在高溫、高濕環(huán)境下對(duì)大米的儲(chǔ)藏保鮮作用具有重要的意義。另外，這種納米包裝材料通過(guò)氣體調(diào)節(jié)方式，如何調(diào)控大米儲(chǔ)藏過(guò)程中新陳代謝中一些酶蛋白的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，定向控制大米的儲(chǔ)藏保鮮品質(zhì)，是下一步研究的一個(gè)突破點(diǎn)。

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Nanocomposite Packaging Delays Quality Deterioration of the Rice Cultivar Huaidao 5 at High Temperature and Humidity

WANG Fan, HU Qiuhui, FANG Yong, CAO Chongjiang, YANG Wenjian*
(Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety of Jiangsu Province, Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing of Jiangsu Province, College of Food Science and Engineering, Nanjing University of Finance and Economics, Nanjing 210023, China)

Objective: A nano-packaging material containing nano-silver, nano-titanium dioxide, nano-attapulgite and nano-silica was prepared, and the effect of this material on the preservation of the rice cultivar Huaidao 5 at high temperature (37 ℃) and high humidity (relative humidity 85%) was studied. Methods: The rice was packaged in nanocomposite pouches, polyethylene (PE) pouches and not packaged and then stored for 10 weeks, respectively. The effects of different packaging materials on color difference, O2and CO2percentages inside packages, peroxide value (POV), catalase activity, and the contents of carbonyl groups, sulfhydryl groups and disulfide bonds were investigated. Meanwhile, the flavor of rice was measured by electronic nose during storage. Results: The low O2and high CO2atmosphere was maintained inside nano-packages, and the percentages of O2and CO2were 16.4% and 1.4% after 10 weeks of storage, respectively. The nano-packaging material effectively maintained the original color and flavor of rice at the end of storage. Nano-packaging delayed the increase of peroxide value and the decrease of catalase activity during the storage period. Meanwhile, the increase of carbonyl groups and disulf i de bonds and the decrease of sulfhydryl groups indicated that the oxidation of rice protein was delayed by nano-packaging. Conclusion: The nano-packaging material has antibacterial effects and can maintain low O2content and high CO2content in packages, thereby inhibiting mold growth, decrease catalase activity, and reduce peroxide production. Furthermore, it can also attenuate the oxidation of fat and protein and effectively maintain the original color and f l avor of rice.

rice; high temperature and high humidity; storage; nano-packaging

10.7506/spkx1002-6630-201705044

TS255.1

A

1002-6630（2017）05-0267-07

王凡, 胡秋輝, 方勇, 等. 納米包裝延緩淮稻5號(hào)大米高溫高濕環(huán)境下的品質(zhì)劣變[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(5): 267-273.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201705044. http://www.spkx.net.cn

WANG Fan, HU Qiuhui, FANG Yong, et al. Nanocomposite packaging delays quality deterioration of the rice cultivar Huaidao 5 at high temperature and humidity[J]. Food Science, 2017, 38(5): 267-273. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201705044. http://www.spkx.net.cn

2016-09-12

國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31571901）；江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目（PAPD）；

江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（BE2016386）

王凡（1993—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称焚A藏加工。E-mail：wang_fan06@163.com

*通信作者：楊文建（1982—），男，副教授，博士，研究方向?yàn)檗r(nóng)產(chǎn)品貯藏加工。E-mail：lingwentt@163.com