不同厚度PE膜包装对核桃果实采后生理与鲜贮的效应

冯文煜，蒋柳庆，马惠玲*，马艳萍，朱 旭

(西北农林科技大学生命科学学院，陕西 杨凌 712100)

摘 要：为了获得核桃青果更加确切的自发气调(MA)包装技术参数，以‘西扶二号’核桃青果为材料，采取PE30(30μm)、thk-PE(45μm)、PE50(50μm)3种不同厚度薄膜包装处理，以地膜(6μm)包装为对照，0～1℃贮藏条件下，跟踪测定贮藏过程中袋内气体浓度、果实呼吸速率、乙烯释放量，统计果实保鲜情况，测定贮藏前后果实含水量、核仁品质。结果表明：各包装处理均延缓了第1次呼吸高峰的到来，抑制了第2次呼吸高峰和乙烯释放高峰；袋内气体体积分数均于15d后达到平衡，3种包装处理中PE50自发气调能力最强，达到了4.5%～5.0% O2、5.3%～5.7% CO2。贮藏60d后，3种包装果实青皮和核仁含水量下降率均显著低于对照(P＜0.05)；鲜果腐烂指数、核仁酸价和过氧化值均显著低于对照，并表现为PE50＜thk-PE＜PE30；核仁游离脂肪酸含量为PE50＞PE30＞thk-PE。得出结论：PE50包装较thk-PE更加有效地控制了核桃青果的腐烂，并保持了较高的核仁品质与营养。

关键词：核桃青果；薄膜包装贮藏；采后生理；品质

Effect of Modified Atmosphere Packaging with Different Thicknesses of PE Films on Postharvest Physiology and Preservation of Green Walnut Fruit

FENG Wen-yu，JIANG Liu-qing，MA Hui-ling*，MA Yan-ping，ZHU Xu

(College of Life Science , Northwest A & F University, Yangling 712100, China)

Abstract：The effect of modified atmosphere packaging (MAP) with three different thicknesses of PE films, PE30 (30 μm), thk-PE (45 μm) and PE50 (50 μm), or mulch plastic film (6 μm) as control was examined on the postharvest physiology and preservation of green walnut fruit (cultivar Xifu No. 2) during storage at 0–1 ℃. Gas concentrations in the sealed bags and respiration rate, ethylene production rate and decay index of the fruit were measured at regular intervals. Acid value, peroxide value and free fatty acid content of the kernel as well as water content of the peel and kernel were also determined after 0 and 60 days of storage. Results showed that all three PE films delayed the first respiratory peak and restrained the second one as well as ethylene production peak, and gas concentrations in all the bags reached equilibrium after 15 days. Among them, PE50 had the strongest capability of automatic atmospheric modification, providing 4.5%–5.0% O2 and 5.3%–5.7% CO2. After 60 days of storage, the peel and kernel of walnuts packaged with the three PE bags showed a significantly lower water content than those packaged with the control film (P ＜ 0.05), in addition to a significant decrease in decay index as well as kernel acid value and peroxide, with the increasing order for all these indicators: PE50 ＜ thk-PE ＜ PE30. However, kernel free fatty acid contents followed the decreasing order: PE50 ＞ thk-PE ＞ PE30. From this study, it is concluded that PE50 is more effective at delaying the decay of MAP packaged green walnut fruit than thk-PE and preserving the quality and nutrients of walnut kernel.

Key words：green walnut fruit；film packaging and storage；postharvest physiology；quality traits

中图分类号：S609.3 文献标志码：A 文章编号：1002-6630(2013)18-0295-06

doi:10.7506/spkx1002-6630-201318061

核桃(Juglans regia L.)为胡桃科核桃属植物的果实，是国内外著名经济林果实之一[1]。核桃仁含有丰富的营养物质，测试表明，核桃脂肪含量为65.1%～68.4%，蛋白质含量为13.3%～15.6%[2]。核桃仁中高含量的脂肪主要由不饱和脂肪酸组成，有助于降血压，降低胆固醇，保护血管，预防动脉硬化[1-3]。在亚洲和欧洲核桃也当作治疗癌症的食物[4]。随着其营养价值和药用价值得到越来越多人的认可，核桃的国际贸易量逐年上升，国内亦呈现量价齐升的良好市场态势[5]。鲜食核桃口感脆嫩、风味清淡，自20世纪90年代开始在法国流行[1]。多项指标测定结果表明，鲜食核桃在营养价值上优于干制核桃[6]，因而鲜核桃日益成为新的消费主张。由于核桃是难以鲜贮的果实，新的市场需求与供给能力于是成为一对矛盾。近5年内学者着手于核桃鲜贮的研究并取得了一些进展。如，采取青皮果加普通薄膜包装冷藏，可存40d左右[7]；采取湿鲜坚果加普通薄膜包装冷藏最长可存60d[8]。可是，即使结合二项技术，使核桃鲜贮期达到3个月左右，仍满足不了鲜核桃春节上市的大众需求，核桃鲜贮技术有待进一步提高。本项目组前期开展自发气调(modified atmosphere，MA)薄膜包装下核桃青果冷藏得出，贮期薄膜袋内达到较高CO2和一定低O2体积分数时保鲜效果明显。所试用的薄膜袋中，CO2、O2体积分数改变最多，分别达到4.3%、10.1%的thk-PE袋效果最佳，贮藏66d青果腐烂指数30%[9]，因此确定了MA贮藏是核桃鲜贮的有效途径。为了取得更加有效的MA技术参数，本研究以前期选取的最佳包装袋thk-PE为参照，观测不同厚度薄膜包装处理下青皮果实采后生理、保鲜效果以及核仁品质的变化，以期为生产上大规模贮藏鲜食核桃提供更加准确的实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

‘西扶二号’核桃鲜果，2011年8月29号(盛花145d后)在陕西省扶风县杏林镇核桃示范基地采收。选取青皮完好，没有明显损伤、虫害或病斑，大小基本一致的果实，剪去果柄，装入塑料筐。当天运回西北农林科技大学生命科学学院冷库。

石油醚(分析纯) 天津市科密欧化学试剂开发中心。

1.2 仪器与设备

CheckMate-9900型气体分析仪 丹麦PBI Dansensor公司；GXH-3051型红外CO2果蔬呼吸测定仪 北京均方理化科技研究所；Trace GC Uitra气相色谱仪 北京宏昌科技有限公司；DHG-9070A型电热恒温鼓风干燥箱 上海齐欣科学仪器有限公司；7890A GC System气相色谱仪 美国安捷伦科技公司。

1.3 方法

1.3.1 鲜果处理与贮藏

运回的鲜果首先于冷库(库温设置在0～1℃)中预冷24h，然后采用3种不同的改良聚乙烯膜(天津国家保鲜工程中心提供)袋包装：PE30：厚30μm，O2和CO2透气系数分别为1.01×104、4.82×104mL/(m2•d•atm)；PE50：厚50μm，O2和CO2透气系数分别为6.13×103、2.92×104mL/(m2•d•atm)；thk-PE，厚45μm，O2和CO2透气系数分别为8.9×103、3.62×104mL/(m2•d•atm)；每个处理包装3袋，每袋200个，然后顶部留约1/10的空袋体积密封。以PE地膜包装为对照(CK)，厚6μm，O2和CO2透气系数分别为1.35×104、6.53×104 mL/(m2•d•atm)。统一于温度－1～1℃及相对湿度60%～70%的条件下贮藏。

1.3.2 理化指标的测定

定期取样用于各项生理与品质指标的测定。第1次在预冷后、包装前随机抽取20个果。此后每隔6d取样1次，每次从每个袋内随机隔离取出5个果，放于真空干燥器中密封2h，用排水法收集气体用于乙烯的测定，然后取出果实用于呼吸强度的测定。每个指标都重复测定3次。测完呼吸强度的果实，剥取青皮与核仁，分别经液氮冷冻后存放于－80℃冰箱，用于生理指标测定。

果实呼吸强度与乙烯释放量：采取马惠玲等[9]的相同方法进行；袋内气体浓度：采用气体分析仪测定；酸价(AV)：参照Mexis等[10]的提取方法。根据GB/T 5530—2005《动植物油脂酸值和酸度测定》测定[11]；过氧化值(POV)：精确称取20g剥去种皮的核仁研碎，参照Vanhanen等[12]的方法提取核桃油。根据GB/T 5538—2005《动植物油脂过氧化值测定》测定[13]。游离脂肪酸(FFA)含量：精确称取10g剥去种皮鲜核仁于铝盒中，在70℃烘干8h，然后研碎，参照马艳萍等[8]的方法，采用气相色谱法测定。

1.3.3 含水量下降率、腐烂指数和保鲜率的测定

1.3.3.1 青皮含水量下降率与核仁含水量下降率

贮藏前后分别取10个果实，分开青皮与核仁，杀青并烘干至恒质量，依据式(1)、(2)分别计算青皮和核仁的含水量下降率。

(1)

(2)

1.3.3.2 腐烂指数

分级标准与统计方法同马惠玲等[9]。

1.3.3.3 核仁保鲜率

结束贮藏时，取核仁进行统计，种皮颜色未变深且易剥离，核仁保持洁白或者局部变色面积小于1/10者记为好果，否则与霉变核仁均记为坏果，计算公式见式(3)。

(3)

1.3.3.4 质量损失率

贮藏前后分别称量每个包装袋内青皮核桃的质量，按照式(4)计算质量损失率。

(4)

1.4 数据分析

测定结果采用Excel 2003及SPSS Statistics 17.0数据分析软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 贮期不同厚度薄膜包装袋内气体成分的变化

图 1 不同包装袋内O2(A)和CO2(B)体积分数的变化

Fig.1 Changes of O2 and CO2 concentrations in different packages with storage time

由图1显示，各包装在贮藏过程中，O2体积分数前3d急剧降低，3～6d达到一个低谷值，而后开始上升，9d左右回升到一个峰值，复又下降；CO2体积分数在前3d急剧升高，3～6d达到一个高峰值，而后开始下降，9d左右回落到一个低谷值，复又上升。15d以后，O2和CO2体积分数都趋于平衡，与前期在其他各薄膜包装贮藏过程中袋内气体体积分数的变化趋势一致[9]，只是本实验通过更加密集的观测点发现，前3～6d袋内O2和CO2就分别达到最低值和最高值。15d后达平衡时各种袋内各气体体积分数不同，O2体积分数为PE50＜thk-PE＜PE30＜CK，CO2体积分数为PE50＞thk-PE＞PE30＞CK，其中PE50为4.5%～5.0% O2、5.3%～5.7% CO2，对照袋内始终保持了20.0～20.80% O2、0.30%～0.67% CO2。

可见，供试的3种薄膜包装均较对照地膜具有明显的自发气调作用，而且它们的厚度越大，最终引起袋内O2体积分数越低，CO2体积分数越高，这与它们的透气系数随厚度增加而下降的特性一致，符合薄膜气体扩散理论。

2.2 不同厚度薄膜包装对果实呼吸速率的影响

图 2 不同包装袋内呼吸强度的变化

Fig.2 Respiration intensity changes of fresh walnut in

different packages with storage time

马艳萍等[8]发现脱青皮核桃鲜坚果在冷藏条件下的呼吸代谢水平很低，呼吸强度的降低可以减缓核桃内营养物质的消耗，从而对其贮藏保鲜奠定了有利的生理条件。由图2可知，入贮后各处理果实呼吸强度均急剧下降，可见采收时果实正处于旺盛的呼吸期，采后逐渐适应低温环境而下降。对照在贮期分别于12、36d出现2个呼吸高峰，PE30和thk-PE包装的果实呼吸在12d开始升高，18d左右出现1个呼吸高峰；而PE50包装的果实的呼吸强度在24d时达到最大值；3个处理的峰值均低于对照，但只有PE50包装与对照之间差异显著(P＜0.05)。说明3种包装均推迟了第1个呼吸高峰的到来时间，抑制了第2个呼吸高峰，当O2降低和CO2升高至PE50袋内水平时还可降低第一呼吸峰值。

2.3 不同厚度薄膜包装对果实乙烯释放量的影响

图 3 不同包装乙烯释放量的变化

Fig.3 Ethylene production changes of fresh walnut in

different packages with storage time

张志华等[14]研究了核桃早熟品种元丰，发现果实进入成熟期前乙烯释放量较低，进入成熟期即出现释放高峰，之后随成熟而逐渐下降，至成熟期降至较低水平。低温可以适当的降低呼吸速率，也能减少乙烯的释放量，使果实贮藏期限延长。由图3可以看出，低温条件下对照处理的核桃青果依然出现了乙烯释放高峰，薄膜包装果实的乙烯高峰被抑制，只有在贮藏36d时乙烯释放量有轻微的上升，其余都维持在很低的水平。低O2、高CO2体积分数抑制果实呼吸作用和减少乙烯量是气调贮藏的基本原理，然而，能够实现这种生理作用的O2和CO2体积分数的阈值却因果实种类和品种的不同而不同。图3现象说明，供试3种厚度薄膜对气体成分的控制能力均达到了抑制‘西扶二号’核桃青果乙烯释放高峰的气调水平。

2.4 不同厚度薄膜包装对核桃青果失水与腐烂的影响

2.4.1 贮藏前后果实含水量下降率及质量损失率的变化情况

表 1 不同包装下核桃青果含水量下降率及质量损失率变化情况

Table 1 Water content rate and weight loss rate of fresh walnut in different packages

%

注：同列不同字母表示不同处理间差异达统计学显著水平(P＜0.05)。下同。

水分充足是保持核仁新鲜脆嫩的前提。由表1可知，贮藏60d后，各处理的青皮和核仁含水量均显著高于对照(P＜0.05)。其中PE50包装的青皮比其他两个包装的含水量下降率多，而其核仁含水量下降率却显著小于其他两种包装(P＜0.05)，使其核仁贮后保持了最高的含水量。推测贮藏过程中青皮中的水分部分转移至核仁了，PE50包装下这种转移的能力最强，使核仁水分损失程度降低，鲜度维持最好。

2.4.2 鲜果腐烂指数与核仁保鲜率

表 2 不同包装下核桃鲜果的腐烂指数和核仁保鲜率

Table 2 Decay rate and preservation rate of fresh walnut in different packages

%

由表2可知，贮藏期前21d内对照与不同厚度薄膜包装之间无显著差异；贮藏30d时对照的腐烂指数开始上升，达到了3.73%，显著(P＜0.05)高于3种薄膜包装，PE50和thk-PE包装的鲜果腐烂指数最低，都为0.13%，基本与21d的值没有明显变化，二者之间差异不显著，PE30腐烂指数低于对照，高于PE50、thk-PE；随着贮藏天数的延长，从30d开始各处理之间腐烂指数差异逐渐增大；贮藏达到60d时，对照腐烂指数明显上升，达到了45.8%，PE30和thk-PE分别达到29.4%和17.7%，而PE50包装只有8.40%，各处理之间差异显著(P＜0.05)。对核仁保鲜情况的统计发现，在贮藏60d时，对照的核仁保鲜率只有86.4%，而3种薄膜包装的核仁保鲜率都在97%以上，PE50的核仁仍保持100%新鲜，thk-PE居中，PE30最低。这说明在60d的贮藏期内，PE50包装的核桃鲜果的腐烂指数控制在9%以下，虽然少数果实青皮有不同程度的腐烂，但是其核仁仍新如初，达到了核桃保鲜的目的。

2.5 对核仁品质的影响

2.5.1 酸价

图 4 不同包装果实贮后核仁酸价的变化

Fig.4 Acid value changes of fresh walnut kernel in different packages

核桃含有丰富的不饱和脂肪酸，在贮藏过程中极易发生酸败，使核桃品质下降。油脂酸败实质就是含有较多不饱和脂肪酸的油脂，在贮藏过程中受环境、光照、氧气、水分、金属离子等因素的影响，最终被氧化生成低分子脂肪酸的过程[15]。低分子脂肪酸进一步氧化产生的有机酸是酸价升高的主要原因[16]。因此酸价越小，说明贮藏保鲜的效果越好。由图4显示，贮藏前核仁酸价值很低，为1.18mg/g左右；贮藏达到60d左右时，酸价升高，对照达到了4.49mg/g，PE30和thk-PE分别达到了2.89mg/g和2.57mg/g，PE50为2.16mg/g，3种厚度薄膜包装的酸价值显著低于对照(P＜0.05)。GB 2716—2005《食用植物油卫生标准》规定食用油酸价不得大于4mg/g，说明贮藏后3种薄膜包装的果实核仁所含油脂的酸价均达到了食用油标准，而对照已经超标，其中PE50包装最有效控制了油脂酸价的上升，从而抑制核仁的酸败。3种不同厚度薄膜包装中，PE50维持了袋内最低的O2体积分数及最高的CO2体积分数，可有效减少低分子脂肪酸的氧化，是其核仁酸价上升最少的原因。

2.5.2 过氧化值

与酸价相同，过氧化值也是判断油脂酸败的重要指标[17]。由图5可知，青果果实核仁的起始过氧化值很低，仅为0.05g/100g，经贮藏60d后，处理和对照核仁的过氧化值均大幅度提高，可是，3种包装处理的值显著低于对照(P＜0.05)，其中，PE50的过氧化值最低，为0.15g/100g；thk-PE包装次之，为0.17g/100g；PE30最高，0.20g/100g，而对照达到0.27g/100g。处理和对照间过氧化值大小排序与酸价的一致。油脂过氧化值的升高是因为在温度、氧气等环境因素作用下油脂发生氧化酸败，形成氢过氧化物等所致[18-19]，显然，3种薄膜包装形成的较高CO2和较低O2体积分数的环境有利于减少油脂氧化，从而使过氧化值增幅低于对照。另外，GB 2716—2005规定食用植物油过氧化值不高于0.25g/100g。说明贮后各薄膜包装处理核仁所含油脂的过氧化值完全符合国家标准，而对照的已经劣变。

图 5 不同包装果实贮后核仁过氧化值的变化

Fig.5 Peroxide value changes of fresh walnut kernel in

different packages

2.5.3 游离脂肪酸

表 3 不同包装果实贮后核仁游离脂肪酸含量变化

Table 3 Free fatty acid content changes of fresh walnut kernel in different packages

%

王炜[20]及张永刚[21]等对不饱和脂肪酸的研究中指出，游离脂肪酸中的单不饱和脂肪酸能降血糖及胆固醇，调节血脂，而多不饱和脂肪酸是细胞膜磷脂的重要成分，与激素代谢有关并对许多酶的活性起调控作用，延缓免疫功能衰退，同时对新生儿脑和视力发育也是必要的。因此，核仁不饱和脂肪酸的高低代表着其营养价值的高低。表3中数据为各种脂肪酸占游离脂肪酸的相对质量分数，新鲜核桃核仁的游离脂肪酸主要由含棕榈酸、硬脂酸的饱和脂肪酸和由含油酸、亚油酸和亚麻酸的不饱和脂肪酸组成，这与马艳萍等[8]的测定结果一致。贮藏60d后，对照核仁的饱和脂肪酸含量不变，而3种包装的上升0.26～1.13个百分点，主要由硬脂酸含量上升引起的。贮后对照核仁的不饱和脂肪酸含量下降2.16个百分点，而3种包装中除了PE30下降0.30个百分点之外，其余两种包装上升0.27～0.53个百分点，分别由C18:2(亚油酸)的下降和C18:3(亚麻酸)的上升引起的。最终表现为贮后3种薄膜包装中以PE50不饱和脂肪酸含量最高，相对质量分数达到90.73%，其次是thk-PE，为90.47%，最低的是PE30，为89.90%，对照只有96.76%。

可见，薄膜包装有助于核仁不饱和脂肪酸的保持。另外，在贮藏过程中，C18:2(亚油酸)普遍下降，C18:3(亚麻酸)普遍上升，C18:0稍有上升，说明双不饱和脂肪酸一方面逐渐向三不饱和脂肪酸转化，符合种籽成熟中饱和脂肪酸向不饱和脂肪酸逐渐转化的原理；另一方面，逐渐被氧化为饱和脂肪酸，是油脂种籽采后衰老的表现。贮后各处理均新检出二十碳酸、棕榈油酸，除PE50包装外也都新检测出十六碳二烯酸，说明在青皮保护贮存条件下，核仁的油脂仍在发生少量降解，产生一些新的脂肪酸。

3 讨 论

周然[22]在对黄花梨的研究中发现，当果蔬吸收O2和放出CO2的速度等于膜的渗透速度时，膜内气体分压不再变化。如果O2和CO2体积分数比符合该水果贮藏的适宜气体条件，就起到自发气调作用，推迟果蔬的衰老。王炜等[23]研究表明，干核桃耐高CO2和低O2环境，低O2作用更加灵敏。马惠玲等[9]发现高CO2环境更加适合核桃鲜果贮藏。说明核桃干果和鲜果实均适宜在低O2、高CO2条件下贮藏。在前期以辽核4号为试材选出thk-PE膜袋MA包装对核桃鲜果具有保鲜作用的基础上，本次采用‘西扶二号’核桃品种，新增两种具有MA效应的膜袋PE30和PE50试验，都较对照(不具MA效应的地膜包装)达到了延长保鲜期的效果，并发现较thk-PE自发气调功能更强的50μm厚的PE50袋内的保鲜效果最好，其贮期袋内气体体积分数达到稳定时气体体积分数为4.5%～5.0% O2、5.3%～5.7% CO2。佟伟等[24]采用40μm厚的聚氯乙烯(PVC)袋包装3种西洋梨品种，结果使早红考密斯品种西洋梨袋内CO2体积分数达到了8%～9% CO2，发生了严重CO2伤害现象，并导致果实病果率较高。李富军等[25]进行60μm和90μm厚的PVC袋包装下的长把梨贮藏，发现CO2体积分数远远超过了CO2敏感梨类贮藏中CO2体积分数应小于1%的安全推荐值，达到了8.4%～14.3% CO2，造成了果实货架期间的果心褐变。说明过高的CO2体积分数会对果实造成伤害，本实验虽然得到的CO2体积分数达到了5.3%～5.7% CO2，并且再次证明核桃是耐高CO2体积分数的果实，但是从前期和本次试验都没有得出其耐受的上限，因此核桃保鲜的最佳气调参数尚需进一步研究。

陶菲等[18]发现，PE/A1真空包装能有效减缓山核桃油脂氧化进程。宋丽丽等[19]也得出，香榧坚果在真空包装贮藏过程中酸价和过氧化值增加的幅度较小，脂肪的氧化酸败得以减轻。本实验的研究对象是核桃青果，不同于坚果，为了避免果实厌氧呼吸带来的果肉伤害，不能用真空包装进行保鲜。采用3种不同厚度薄膜包装通过降低环境O2 和提高CO2显著抑制了鲜果核仁酸价和过氧化值的升高，与杨剑婷等[26]、郝利平等[27]在干核桃上得出核桃酸败与氧气体积分数等环境因素有关的结论一致。

以干核桃为试材研究发现，核仁含水量越高，脂肪酶活性越强，因而脂肪水解产生的游离脂肪酸越多，核桃油脂水解酸败程度越严重。但是贮藏期限长的核桃含水量低，抗性也低，易在自身酶、微生物及氧气的作用下，脂肪被氧化或水解而变质，脂肪含量下降，酸价升高，更易发生哈败[26-27]。本实验采用的薄膜包装延缓了核仁含水量下降，使处理果实的核仁较对照保持了较高的含水量，却同时也减少了核仁酸价和过氧化值的升高，说明在环境温度和氧气体积分数得到控制时，鲜核桃中较高的含水量并不会引起脂肪酶活性升高而造成酸败，相反，对保持核仁鲜脆的品质是非常有利的。在供试薄膜袋中，PE50最厚，所以除能产生更低O2和更高CO2外，透水性也最差，其对核仁的保水能力强于PE30和thk-PE，也较它们维持了较高的不饱和脂肪酸的含量，所以，低O2、高CO2伴随着高湿条件有助于核仁营养品质的维持，然而过度低的O2、或过高的CO2同样会使核仁因窒息而加速风味劣变，核仁品质应在下一步气调参数优化研究中作为重要指标。

4 结 论

在0～1℃贮藏温度条件下，用薄膜包装的核桃青果呼吸强度显著降低，呼吸高峰出现明显延迟，乙烯释放高峰被抑制，袋内形成的高CO2、低O2体积分数的微环境适合核桃青果的贮藏保鲜。其中PE50包装的气调能力优越于其他两种包装及地膜包装的果实，极大地抑制了核仁含水量的下降，控制腐烂指数的升高和核仁保鲜率的下降，并能延缓核仁酸值与过氧化值的升高，减少核仁不饱和脂肪酸的转化损失，为本实验3种包装中最优的核桃青果薄膜包装方式。

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