微孔包装材料对鲜切朝鲜蓟的影响：挥发性物质谱与品质保持的见解

《Applied Food Research》：Exploring the Impact of Microperforated Packaging Materials on Fresh-Cut Artichokes: Insights into Volatile Profiles and Quality Maintenance

　　

本研究旨在评估不同微孔包装材料对鲜切朝鲜蓟品质保持和挥发性有机化合物（VOC）谱的影响。将‘Opal’品种的朝鲜蓟四分之一块在主动改良气氛下用微孔聚丙烯（MP-PP）、微孔聚丙烯/聚酰胺（MP-PP/PA）和微孔聚乳酸（MP-PLA）薄膜包装，在5^°C下储存10天，初始气体组成为5% O₂和10% CO₂。额外处理组（MP-S-PLA）在储存3天后（24小时，15^°C）和6天后（60小时，15^°C）暴露于温度胁迫。测定了顶空气体组成、失重、颜色变化、总酚含量、多酚氧化酶（PPO）活性、感官属性和VOC谱。包装材料和储存时间对大多数品质参数有显著影响，而PPO受储存时间影响较大。MP-PP和MP-PP/PA的气体组成在整个储存期间相对恒定，而MP-PLA具有较高的O₂和较低的CO₂浓度。MP-S-PLA在温度胁迫后第4天立即显示出最高的CO₂积累（16.6%），最大失重，第10天颜色变化最大（ΔE?=?22.91），储存结束时感官可接受性最低，低于可销售阈值。VOC谱分析显示，新鲜朝鲜蓟主要以萜烯为特征，特别是β-蛇麻烯（β-selinene）和β-石竹烯（β-caryophyllene），而储存导致萜烯减少，脂氧合酶（LOX）衍生的C5/C6化合物和含硫挥发物增加。MP-PLA包装的朝鲜蓟在储存中期保留了大部分新鲜朝鲜蓟的萜烯，但在储存末期也释放出最高水平的C6和C5化合物以及二甲基硫醚。总之，鲜切朝鲜蓟的包装设计不仅应考虑气体交换特性，还应考虑不同材料影响萜烯保留以及储存过程中氧化和含硫挥发物形成的能力。

鲜切朝鲜蓟（Cynara cardunculus (L.) subsp. scolymus Hayek）由于呼吸速率高、易褐变和水分流失，采后品质劣变严重。现有改良气氛包装（MAP）研究多聚焦于理化参数，而挥发性有机化合物（VOC）演变规律，尤其在不同微孔包装材料下的差异尚不清楚。此外，温度波动（冷链中断）对VOC谱的影响以及可生物降解包装（如聚乳酸PLA）的适用性也缺乏系统评估。基于此，研究人员Jahan Zaib Ashraf等以‘Opal’品种朝鲜蓟为材料，采用微孔聚丙烯（MP-PP）、微孔聚丙烯/聚酰胺（MP-PP/PA）和微孔聚乳酸（MP-PLA）三种薄膜，在主动MAP（初始5% O₂、10% CO₂）下包装，于5^°C储存10天，并设置温度胁迫组（MP-S-PLA，模拟冷链波动）。通过测定顶空气体、失重、颜色、总酚含量（TPC）、多酚氧化酶（PPO）活性、感官评分及VOC谱（HS-SPME-GC-MS），评估包装材料对品质与VOC演化的影响。研究明确了不同包装对气体交换、萜烯保留及氧化/含硫挥发物形成的作用，揭示了VOC分析作为品质监测工具的敏感性，并为可生物降解包装在鲜切朝鲜蓟中的应用提供了依据。论文发表于《Applied Food Research》。

关键技术方法概括：研究人员采用三种微孔包装膜（MP-PP、MP-PP/PA、MP-PLA）对鲜切朝鲜蓟（品种‘Opal’，来源意大利Foggia）进行主动MAP包装，并设置温度胁迫组（MP-S-PLA，储存第3天24小时15^°C、第6天60小时15^°C）。主要技术包括：顶空气体分析（O₂、CO₂）、色差计测色（ΔE）、总酚含量（TPC）测定（Folin-Ciocalteu法）、多酚氧化酶（PPO）活性测定（以4-甲基儿茶酚为底物）、感官评价（7人培训小组，5分制）、以及VOC分析（HS-SPME-GC-MS，采用PDMS/CAR/DVB纤维，INNOWAX色谱柱）。样品制备采用大切片（3×1×0.5 cm）以最小化制备诱导的氧化。

**3.1 气体组成与失重**
通过顶空气体分析发现，MP-PP/PA和MP-PP的O₂稳态值分别约为14%和11%，CO₂约为10.4%和11%；MP-PLA的O₂升至15.2%，CO₂降至6.5%。MP-S-PLA在第4天（温度胁迫后）O₂降至6.45%，CO₂升至16.6%（超安全范围），随后恢复。失重顺序为MP-PP/PA、MP-PP < MP-PLA，MP-S-PLA失重最高。

**3.2 总酚含量（TPC）与多酚氧化酶（PPO）活性**
TPC在第4、6天下降后于第10天回升，MP-PP最终TPC最高。PPO活性主要受储存时间影响，第4天升高后第6天下降，第10天MP-PP、MP-PP/PA、MP-PLA小幅回升，MP-S-PLA持续下降。

**3.3 颜色分析与感官评价**
ΔE值随储存增加，MP-S-PLA最高（第10天ΔE=22.91），MP-PP最低。感官评分（视觉、气味、总体可接受性）随时间下降，MP-S-PLA在储存末期最低（低于可销售阈值3分），非胁迫样品均接近阈值。

**3.4 样品制备方法对VOC谱的影响**
通过比较新鲜样品的大切片、小切片和研磨样品，发现大切片以萜烯（β-石竹烯、β-蛇麻烯）为主，小切片和研磨样品中脂氧合酶（LOX）衍生的C6化合物（己醛、2-己烯醛、1-己醇）显著增加。因此，选择大切片作为标准化低破坏性制备方法。

**3.5 新鲜朝鲜蓟VOC指纹**
新鲜样品中检测到32种化合物，萜烯占16种，主要成分为β-蛇麻烯和β-石竹烯，另有β-榄香烯、α-石竹烯等。C6羰基化合物（如1-己醇、己酸）含量较低，源于切割导致的LOX途径。

**3.6 MAP对朝鲜蓟VOC谱的影响**
通过层次聚类热图分析，MP-PLA和MP-S-PLA在第6天与新鲜样品最接近，保留较多萜烯（簇II-a）。储存导致萜烯普遍下降，LOX衍生的C5/C6化合物和含硫挥发物（二甲基硫醚DMS）增加。MP-S-PLA中DMS积累最高，且C6/C5化合物谱与MP-PLA不同（MP-PLA中化合物23-25更高，MP-S-PLA中20-22和26更高）。MP-PLA在第10天仍保留较多萜烯，但C6/C5和DMS也最高。

讨论部分指出，包装设计需综合考虑气体交换特性与材料对萜烯保留及氧化/含硫挥发物形成的影响。温度波动显著加速了萜烯向氧化产物的转化，并诱导DMS积累，与品质劣化相关。VOC分析是比常规理化参数更敏感的监测工具。

结论（翻译）：总之，本研究强调了微孔包装材料对鲜切朝鲜蓟品质保持和货架期的影响不同，尤其在冷藏储存期间褐变和挥发性物质谱的演变方面。在测试材料中，MP-PLA在储存中期对萜烯的保留更高，而对MP-PLA施加的温度波动与氧化和应激相关挥发物（C5/C6化合物和DMS）的积累相关。尽管储存结束时各处理总体可接受性相似，但非胁迫的MP-PLA包装在第6天表现出良好性能，支持其作为可持续替代传统塑料材料用于中等货架期应用的潜力，但需进一步在商业分销条件下研究。这些发现表明，鲜切朝鲜蓟的包装设计不仅应考虑气体交换特性，还应考虑在分销和零售处理中可能出现的温度波动下保持产品品质的能力。这些结果也强调了样品制备是VOC分析的关键因素，必须在采后研究中严格控制以避免假象，确保挥发性物质谱的准确解读。总体而言，VOC分析是监测品质变化的灵敏方法，能提供超越常规理化参数的更深入理解，并为优化鲜切朝鲜蓟采后处理提供有意义的信息。