水降解聚乳酸保鲜袋对绿叶蔬菜的保鲜性能研究

■ 文/李丹，李中华，金林宇，何思远，孟鲁建

（1、海军特色医学中心；2、上海交通大学；3、解放军31673部队）

蔬菜是天然营养食品，含有人类所需的各种营养物质，是人类生活的必需品。但长久以来，由于我国蔬菜储存力不足、运输设备相对落后以及保鲜技术不完善等因素，使得蔬菜在采摘后有15%～25%的高损失率，与国外的5%左右相差较远，因此开发促进保鲜领域的发展显得尤为重要。[1]在日益注重环境保护的今天，市面上大部分使用的都是非降解保鲜袋，非降解保鲜袋在使用后会对环境造成污染，白色污染如今已经严重危害到我们的健康、生存和发展。[2-3]可降解材料因其诸多优良的特性以及环境友好的特性得到了广泛的应用，也逐渐成为了人们关注的焦点，例如壳聚糖[4-7]，淀粉[8-11]，聚乳酸，PLA，PGLA等[12-14]。

聚乳酸是一种新型的生物可降解材料，其生产过程全程无污染，在使用废弃后在自然界中能完全降解为无害于环境的CO2和H2O，实现在自然界中的绿色循环，是理想的绿色高分子材料。聚乳酸具有优良的物理拉伸延展性、化学稳定性及良好的生物相容性，因此聚乳酸在诸多领域应用广泛，包括服装，医用，电子以及包装等领域[15-16]，其中由聚乳酸制备出的保鲜薄膜具有较高的水蒸气透过率[17]以及良好的气体选择透过性[18]。付正义等[19]进行了生物可降解聚乳酸薄膜对白玉菇保鲜效果研究，聚乳酸薄膜在保鲜白玉菇方面有独特的优势，可以有效延长货架期。还有诸多聚乳酸在保鲜领域的应用实例，这也使得聚乳酸在保鲜袋保鲜膜领域具有良好的应用前景。

本实验用到自主研发的海水聚乳酸可降解保鲜袋，该保鲜袋在达到果蔬保鲜效果的同时，也能在海水中自然降解，减少海上环境的污染。本实验进行了对水降解类保鲜袋对绿叶蔬菜的保鲜性能研究，实验选取了四种保鲜袋包装五种易腐蔬菜进行保鲜贮藏观察实验，观察五种蔬菜在冷藏库贮藏期间，失水率、黄化率和贮藏期的变化情况。

一、实验

（一）材料与设备

1.新鲜蔬菜种类：上海青（采摘后4 ℃，预冷24h）、油麦菜（采摘后4 ℃，预冷24h）、杭白菜（采摘后4 ℃，预冷24h）、菠菜（采摘后4 ℃，预冷24h）、芹菜（采摘后4 ℃，预冷24h）。

2.实验用保鲜袋：水降解聚乳酸保鲜袋（30cm×50cm,单层膜厚度0.03μm）； 生物降解保鲜袋（30cm×50cm,单层膜厚度0.03μm），纳米保鲜袋30cm×50cm,单层膜厚度0.03μm）； 塑料周转箱 。

3.试验耗材及仪器：酒精：国药集团化学试剂有限公司；温控冰箱，天平，真空封装机。

（二）保鲜袋保鲜性能实验

1.试验样品准备

水降解聚乳酸保鲜袋是自行吹制研发的功能性保鲜袋，以聚乳酸为基材通过自主研发的薄膜生产工艺造粒吹膜制袋加工生产而成。购置市面上具有良好保鲜效果的生物降解保鲜袋和纳米保鲜袋作为实验对照组。塑料周转箱来自普通塑料生产厂商。具体的保鲜袋性能如下表1所示。

表1 保鲜袋的主要性能

实验前挑选出无虫害无损坏的蔬菜，准备样品袋水降解聚乳酸保鲜袋第一组（SJJ1）、水降解保鲜袋第二组（SJJ2）、生物降解保鲜袋组（SWJJ）、纳米保鲜袋组（NM）和塑料周转箱组（SLX）各6个进行保鲜实验，同时准备上海青、油麦菜、杭白菜、菠菜和芹菜各30批进行保鲜试验。

2.保鲜试验

将30批上述青菜按照规范的蔬果存放操作分别存放入水降解聚乳酸保鲜袋第一组（SJJ1）、水降解保鲜袋第二组（SJJ2）、生物降解保鲜袋组（SWJJ）、纳米保鲜袋组（NM）和塑料周转箱组（SLX）中进行保鲜实验，每种保鲜袋设置6个相同的对照组以确保实验的准确性和可靠性。具体的蔬菜存放操作如下：

（1）清理冷库，特别是腐败变质的物品一定清理干净，如果必要，做灭菌消毒处理；设定合理的冷藏温度。注意事项：清理冷库，除去冷库的杂物，特别是化学物质类物品，杀菌，每五十立方米可以用30瓦紫外线灯，照射6小时。

（2）清理保鲜蔬菜，拣出有伤口、腐烂的蔬菜；预冷库预冷24h。注意事项：必须选用健康的蔬菜；腐烂变质、有伤口的必须拣出（日常管理氮肥不要过量，否则蔬果容易腐烂），蔬菜成熟度按照商用出售日常采摘标准即可，蔬菜禁止药物处理，禁止水洗。尽量下午采摘，以减少外表面露水。

（3）将保鲜袋放在干净的流转框内，整理好，准备装框，最好在冷库操作。注意事项：袋子底部放吸水垫，四周、上部放吸水纸。

（4）将预冷后蔬菜整齐装袋；编号、称量、记录品种、数量、存货日期等信息，注意事项：称量蔬菜净重，并编号、记录日期，装筐不可以太满，避免压坏果品。

（5）将整理装袋装框的蔬菜用橡皮套扎口，码放到冷库里，确保通风透气。 注意事项：摆放注意认真操作，避免挤压、碰坏蔬菜，摆放便于操作人员走动和操作，便于通风，不同种类蔬菜分不同冷库存放的保鲜效果更佳。

（6）定时抽查保鲜情况，有腐烂的蔬菜，及时清理；冷藏库温度设置为0℃-4℃，每周观察贮藏期蔬菜失水率、黄化率的变化情况，直至贮藏期结束，及时检查蔬菜存放情况，并对蔬菜的外观做出相应的评价并拍照记录，蔬菜如发现有腐烂的要及时检出，并清理出冷库。

（7）试验持续时间为55天，待55天后，对试验的样品进行黄花率和失水率进行计算。

3.感官评价

感官评价方法如下表2所示。

表2 感官评价表

4.失水率

失水率是指蔬菜经过一段时间的存储后损失水分的质量与蔬菜初始鲜重的比值，用来评判蔬菜的水分丢失情况。黄化率与失水率的具体计算公式如下：

失水率计算方法：

S=（m0-mt）/m0×100%

式中S代表蔬菜失水率；m0代表蔬菜初始鲜重；mt代表第t天蔬菜重量。

5.黄化率

黄化率是指蔬菜经过一段时间的储存后蔬菜发黄变质部分的质量与蔬菜初始鲜重的比值，用来鉴定评判蔬菜的损坏变质情况；

黄化率计算方法：

H=Mh/M0×100%

式中H代表黄化率；Mh代表蔬菜保存h天之后蔬菜种变黄部分叶子的质量；M0代表蔬菜初始鲜重。

6.保鲜指标

保鲜指标：蔬菜腐烂率（失水率加黄化率）≤15%

二、结果与讨论

（一）感官评价

SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四种保鲜袋以及SLX周转箱包装五种蔬菜55天后感官评价得分情况如下表3所示。

表2 感官评价表

不同的薄膜对蔬菜的保存品质的影响，感官评价是蔬菜品质的直观反映，通过观察蔬菜外观变化，了解蔬菜的保鲜效果。

上表3为5种保鲜材料保鲜5种绿叶菜的感官评价表，上海青菜在保存55天后，6个周转箱保存的上海青菜均出现大面积变黄变黑现象且出现霉腐味，失去了原有食用价值。SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四种保鲜袋保存的上海青菜颜色正常，色泽略微变暗，只有少许的叶片黄化现象。实验说明SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四种保鲜袋保存上海青菜55天后仍具有食用价值。油麦菜在保存55天后，6个周转箱保存的油麦菜均出现大面积变黄变黑现象且出现霉腐味，失去了原有食用价值。SJJ1、NM、SWJJ三种保鲜袋保存的油麦菜颜色正常，色泽略微变暗，只有少许的叶片黄化现象。而SJJ2对于油麦菜的保存变黄变黑达到10%，色泽暗淡。实验说明水降解保鲜袋保存油麦菜55天效果相对纳米袋和生物降解保鲜袋较差，但仍然远强于普通的塑料周转箱的保鲜效果。杭白菜在保存55天后，6个周转箱保存的杭白菜均出现大面积变黄变黑现象且出现霉腐味，失去了原有食用价值。SJJ1、SJJ2两种保鲜袋保存的杭白菜颜色正常，色泽略微变暗，只有少许的叶片黄化现象。NM、SWJJ对于杭白菜的保存变黄变黑达到10%，色泽暗淡。实验说明水降解保鲜袋保存杭白菜55天效果相对纳米袋和生物降解保鲜袋较好，且具有使用价值，同时远远强于普通的塑料周转箱的保鲜效果。菠菜在保存55天后，6个周转箱保存的菠菜均出现大面积变黄变黑现象且出现霉腐味，失去了原有食用价值。SJJ2和NM两种保鲜袋保存的菠菜颜色正常，色泽略微变暗，只有少许的叶片黄化现象。SJJ1和SWJJ对于菠菜的保存变黄变黑达到10%，色泽暗淡。实验说明。水降解保鲜袋保存菠菜55天效果相对纳米袋较差，相对生物降解保鲜袋较好，同时远远强于普通的塑料周转箱的保鲜效果。芹菜在保存55天后，6个周转箱保存的芹菜均出现大面积变黄变黑现象且出现霉腐味，失去了原有食用价值。SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四种保鲜袋保存的芹菜颜色正常，色泽略微变暗，只有少许的叶片黄化现象。实验说明SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四种保鲜袋保存芹菜55天后仍具有食用价值，保鲜效果远远强于塑料周转箱的保鲜效果。

综上所述，水降解保鲜袋对于绿叶菜的保鲜效果与纳米袋和生物降解保鲜袋对于绿叶菜的保鲜效果相差无几，都有着良好的保鲜效果，保存55天之后具有较好的感官评价。同时，水降解保鲜袋对于绿叶菜的保鲜效果要远强于普通的塑料周转箱。

（二）失水率与黄化率

1.SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四种保鲜袋以及SLX周转箱包装上海青贮藏55d后实验失水率和黄化率结果如图1所示。

上海青用SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ和塑料周转箱保存的实验失水率和黄化率如图1所示，SJJ1、SJJ2、NM和SWJJ保存上海青都有着较低的失水率和黄化率，远远小于塑料周转箱的29.3%的失水率和53.9%的损耗率。在失水率和黄化率显著性差异方面，水降解保鲜袋与纳米袋及生物降解袋显著性差异值P远大于0.05，表明没有明显差异，而水降解保鲜袋与塑料周转箱的显著性差异值远小于0.01，表明有明显差距。周转箱保存的上海青菜黄化变质较为明显，保鲜效果较差。两种水降解保鲜袋与纳米保鲜袋和生物降解保鲜袋都具有良好的保鲜性能，保存55d后上海青菜都只有较低的损耗率，且都具有食用价值。周转箱的水蒸气、氧气和二氧化碳的通透率较低，长时间的保存导致箱内氧气不足和二氧化碳过量，同时箱内及蔬菜表面聚集的水珠为细菌加速增值提供了环境，从而加速了箱内上海青菜的腐烂变质。水降解聚乳酸保鲜袋同纳米保鲜袋和生物降解保鲜袋一样有着独特的纳米结构并复合分子筛，使得保鲜袋都有着较高的水蒸气、氧气和二氧化碳的通透率，加上特殊的分子筛结构，对袋内的气体成分进行调节，使得上海青菜处于最佳的状态，具有较长的保鲜时间。

图1 上海青保存55天

2.SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四种保鲜袋以及SLX周转箱包装油麦菜贮藏55d后实验失水率和黄化率结果如图2所示。

油麦菜用SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ和塑料周转箱保存的实验失水率和黄化率如图2所示，SJJ1、NM和SWJJ保存油麦菜都有着较低的失水率和黄化率，而SJJ2保鲜袋有着较低的2%的失水率和16.2%的较高黄化率，说明第二注的水降解保鲜袋保鲜性能相对较差，同时上述四种保鲜袋失水率和黄化率远远小于塑料周转箱的25.7%的失水率和51.3%的损耗率。在失水率和黄化率显著性差异方面，水降解保鲜袋与纳米袋及生物降解袋显著性差异值P元大于0.05，表明没有明显差异，而水降解保鲜袋与塑料周转箱的显著性差异值远小于0.01，表明有明显差距。由此可见，两种水降解保鲜袋与纳米保鲜袋和生物降解保鲜袋对比无显著的差异，都有着良好的保鲜效果，与塑料周转箱对比具有明显的差异。

图2 油麦菜保存55天

3.SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四种保鲜袋以及SLX周转箱包装杭白菜贮藏55d后实验失水率和黄化率结果如图3所示。

杭白菜用SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ和塑料周转箱保存的实验失水率和黄化率如图3所示，SJJ1、SJJ2保存杭白菜都有着较低的失水率和黄化率，而NM和SWJJ保鲜的失水率和黄化率相对较高，远远小于塑料周转箱的27.8%的失水率和68.3%的损耗率。在失水率和黄化率显著性差异方面，水降解保鲜袋与纳米袋及生物降解袋显著性差异值P元大于0.05，表明没有明显差异，而水降解保鲜袋与塑料周转箱的显著性差异值远小于0.01，表明有明显差距。由此可见，两种水降解保鲜袋与纳米保鲜袋和生物降解保鲜袋对比无显著的差异，都有着良好的保鲜效果，与塑料周转箱对比具有明显的差异。

图3 杭白菜保存55天

4. SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四种保鲜袋以及SLX周转箱包装菠菜贮藏55d后实验失重率和黄化率结果如图4所示。

菠菜用SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ和塑料周转箱保存的实验失水率和黄化率如图4所示，SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ保存菠菜都有着较低的失水率和黄化率，远远小于塑料周转箱的32.5%的失水率和60.2%的损耗率。在失水率和黄化率显著性差异方面，水降解保鲜袋与纳米袋及生物降解袋显著性差异值P元大于0.05，表明没有明显差异，而水降解保鲜袋与塑料周转箱的显著性差异值远小于0.01，表明有明显差距。由此可见，两种水降解保鲜袋与纳米保鲜袋和生物降解保鲜袋对比无显著的差异，都有着良好的保鲜效果，与塑料周转箱对比具有明显的差异。

图4 菠菜保存55天

5. SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ四种保鲜袋以及SLX周转箱包装芹菜贮藏55d后实验失重率和黄化率结果如图5所示。

芹菜用SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ和塑料周转箱保存的实验失水率和黄化率如图5所示，SJJ1、SJJ2、NM、SWJJ保存芹菜都有着较低的失水率和黄化率，远远小于塑料周转箱的39.2%的失水率和61.7%的损耗率。在失水率和黄化率显著性差异方面，水降解保鲜袋与纳米袋及生物降解袋显著性差异值P元大于0.05，表明没有明显差异，而水降解保鲜袋与塑料周转箱的显著性差异值远小于0.01，表明有明显差距。由此可见，两种水降解保鲜袋与纳米保鲜袋和生物降解保鲜袋对比无显著的差异，都有着良好的保鲜效果，与塑料周转箱对比具有明显的差异。

图5 芹菜保存55天

综上所述，水降解保鲜袋、纳米袋和生物降解保鲜袋对绿叶菜都有着良好的保鲜效果，在保存55天之后都有着较低的损失率，保鲜效果远强于普通塑料周转箱。

三、结语

实验为水降解聚乳酸保鲜袋、生物降解保鲜袋、纳米保鲜袋以及周转箱包装上海青、油麦菜、杭白菜、菠菜和芹菜的保鲜效果研究。实验感官评价表明水降解聚乳酸保鲜袋、生物降解保鲜袋和纳米保鲜袋包装蔬菜55天后仍有着较低的腐败变黑发黄率，而周转箱包装的蔬菜55天后腐烂变质已无食用价值。实验后失水率和黄化率结果表明，水降解聚乳酸保鲜袋、生物降解保鲜袋、纳米保鲜袋包装的蔬菜55天后都有着较低的损耗率，绝大部分达到损耗率未超过15%的约束性技术指标，具有较好的保鲜效果，而周转箱在包装蔬菜55天后大量失水和黄化，具有较差的保鲜性能。实验表明水降解聚乳酸保鲜膜对蔬菜有着良好的保鲜效果，再配合其优良的降解性能，在海上有着巨大的应用前景。