今日印刷 2018 10 61 技術(shù)TECHNOLOGY 氣調(diào)包裝延長(zhǎng)果蔬貯存期 的研究進(jìn)展 文 潘玉軍 付秋瑩 果蔬保鮮技術(shù)研究進(jìn)展 如何對(duì)果蔬進(jìn)行保鮮 本質(zhì)在 于調(diào)整果蔬采摘之后自身的生理狀 況 調(diào)節(jié)到休眠狀態(tài)時(shí) 接近或完 全達(dá)到 為最優(yōu) 果蔬的保鮮方法 看似相同卻也各有特性 這是由于 影響貯藏保鮮的因素各有差異 目 前 果蔬的保鮮原理和工藝及其材 料的開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新都取得了顯著進(jìn) 展 許多果蔬保鮮和延長(zhǎng)存儲(chǔ)期的 技術(shù)已經(jīng)在世界各地研發(fā)并加以使 用 其大體可分為物理 化學(xué) 電 子和生物保鮮技術(shù) 1 化學(xué)保鮮技術(shù) 使用符合國(guó)家食品添加劑衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)藥劑對(duì)果蔬進(jìn)行表面處理 從 而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)產(chǎn)品存儲(chǔ)期的技術(shù) 根據(jù)使用方法 還可將保鮮劑分為吸附型 浸泡型 熏蒸型和涂膜型 化學(xué)保鮮技術(shù)法操作方法簡(jiǎn)單 操作成本節(jié)約低 廉 保鮮效果顯著 2 輻射 電子保鮮技術(shù) 通過(guò)伽馬射線或電子射線處理果蔬采摘后產(chǎn)生的生理效應(yīng) 起到殺菌殺 蟲(chóng) 延緩成熟的作用 進(jìn)而增加果蔬貯藏期 3 現(xiàn)代生物保鮮技術(shù) 菌體次生代謝產(chǎn)物保鮮 利用微生物發(fā)酵不受氣候 地域和病蟲(chóng)害限制且生產(chǎn)周期短等特點(diǎn) 通 過(guò)其次生代謝產(chǎn)物制備生物保鮮劑進(jìn)行保鮮的技術(shù) 這種保鮮方法生產(chǎn)效率 高 可以自動(dòng)化控制 并進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn) 是保鮮技術(shù)未來(lái)的曙光 有著遠(yuǎn) 大廣闊的開(kāi)發(fā)前景 水果和蔬菜是人類飲食不可或缺的部分 果蔬在貯存和運(yùn)輸過(guò)程中的保鮮 尤為重要 本文綜述了延長(zhǎng)果蔬貯存期的許多方法 著重介紹了氣調(diào)包裝的保鮮 原理和特點(diǎn)以及國(guó)內(nèi)外保鮮包裝的研究進(jìn)展 新鮮的水果和蔬菜在采摘后仍然進(jìn)行著呼吸作用 在其呼吸過(guò)程中 碳水 化合物作為主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被消耗 因此呼吸作用以氧化反應(yīng)為主 而采摘后的果 蔬由于脫離了母體 其呼吸過(guò)程中碳水化合物被持續(xù)消耗且無(wú)法得到補(bǔ)充 隨著 脫離母體時(shí)間的增加 果蔬不僅在外觀和口感上發(fā)生變化 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也會(huì)隨之流 失 另外 外界環(huán)境也會(huì)對(duì)果蔬品質(zhì)造成影響 當(dāng)外界環(huán)境中有充足的氧氣時(shí) 果蔬將進(jìn)行有氧呼吸 而氧氣一旦供應(yīng)不足 厭氧呼吸會(huì)產(chǎn)生不利于果蔬貯存的 酒精 嚴(yán)重時(shí)果蔬甚至?xí)毖跛劳?最終縮短貨架期 DOI 10 16004 ki pt 2018 10 016 62 Print Today 2018 10 技術(shù)TECHNOLOGY 生物酶保鮮 生物酶保鮮技術(shù)是為食品創(chuàng)造 有利的保存環(huán)境 根據(jù)不同食品中 酶的種類而選擇不同的生物酶 抑 制不利于食品品質(zhì)的酶 最終達(dá)到 食品保鮮的作用 葡萄糖氧化酶與 細(xì)胞壁溶解酶是用于保鮮的生物酶 的主要類別 表1 物理保鮮技術(shù)種類 方法 原理 低溫保鮮 低溫可以抑制病原微生物存活 降低果蔬呼吸強(qiáng)度 達(dá)到延緩 果實(shí)衰老和增加儲(chǔ)存期限的效果 低溫冷藏是貯藏和保鮮果蔬 的主要方式 氣調(diào)保鮮 調(diào)節(jié)包裝內(nèi)氣體成分的比例 通過(guò)降低O 2 含量 增加CO 2 含量 達(dá)到抑制果蔬呼吸強(qiáng)度的作用 進(jìn)而延長(zhǎng)果蔬貯藏期限 調(diào)壓保鮮 減壓貯藏 具有和氣調(diào)保鮮相似的功能 不同之處在于減壓貯藏是在低氧 氣環(huán)境下進(jìn)行的 加壓貯藏 通過(guò)外力作用 使內(nèi)部氣壓低于外部標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 形成足夠的 外壓差 利用壓力差阻止果蔬水分和氣體向外部擴(kuò)散 從而減 緩呼吸速度和成熟度 達(dá)到保鮮效果 臨界低溫高濕保鮮 將臨界點(diǎn)控制在高于0 5 的冷害溫度和90 以上的相對(duì)濕度的 環(huán)境中進(jìn)行貯藏果蔬和保鮮 細(xì)胞間水結(jié)構(gòu)控制保鮮 如將惰性氣體的非極性分子與一定溫度 一定壓力下的游離水 結(jié)合 形成籠狀水合物結(jié)構(gòu)的保鮮技術(shù) 1 果蔬氣調(diào)包裝保鮮技術(shù)進(jìn)展 19世紀(jì)20年代末期 法國(guó)的Facques Berard探究了氣體與果實(shí)成熟的關(guān) 系 首次提出了可有效延緩后熟的氣體環(huán)境 低氧氣和高二氧化碳 60年 代初 美國(guó)的B Byce打造了一座簡(jiǎn)易氣調(diào)庫(kù)用來(lái)存儲(chǔ)蘋(píng)果 成功地延長(zhǎng)了 蘋(píng)果的貯存期限 并意識(shí)到果實(shí)呼吸的基本反應(yīng)是產(chǎn)生CO 2 和H 2 O的過(guò)程 之后 英國(guó)的Franklinkidd和West正式確立了氣調(diào)貯藏理論 到了1929年 英 國(guó)人Pencer首次將氣調(diào)技術(shù)應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域 取得貯藏30噸蘋(píng)果的巨大成 就 此后 各地人們紛紛開(kāi)始使用這種方法貯藏果蔬 貯藏的技術(shù)也在一次 次應(yīng)用中不斷改進(jìn) 更新與完善 貯藏種類也從單一的蘋(píng)果發(fā)展到各種水果 和蔬菜 氣調(diào)包裝保鮮技術(shù)研究進(jìn)展 果蔬氣調(diào)保鮮技術(shù)主要分為氣 調(diào)庫(kù)保鮮和氣調(diào)包裝保鮮 氣調(diào)庫(kù) 要求設(shè)施先進(jìn) 其極高的機(jī)械化程 度和大容量?jī)?chǔ)存能夠良好的適應(yīng)自 動(dòng)化生產(chǎn) 更重要的是具有優(yōu)異的 保鮮效果 然而工程造價(jià)高 技術(shù) 工藝復(fù)雜 如果氣調(diào)不當(dāng)還會(huì)引起 生理失調(diào)和風(fēng)味變化等不良現(xiàn)象 造成嚴(yán)重影響 氣調(diào)包裝 Modified 4 物理保鮮技術(shù) 作為當(dāng)前世界范圍內(nèi)果蔬保鮮公 認(rèn)最安全最有效的方法 物理保鮮技 術(shù)種類眾多 分類和原理見(jiàn)表1 天然提取物質(zhì)保鮮 從天然物質(zhì)的提取中 選擇具有 良好抑菌和補(bǔ)充效果的活性物質(zhì)來(lái)抑 制微生物 進(jìn)而延長(zhǎng)保鮮時(shí)長(zhǎng) 基因工程保鮮技術(shù) 基因工程技術(shù)保鮮是從基因工 程角度出發(fā) 轉(zhuǎn)導(dǎo)農(nóng)產(chǎn)品的衰老調(diào) 控基因以及抗病基因 抗褐變基 因 來(lái)解決產(chǎn)品的貯藏保鮮問(wèn)題 今日印刷 2018 10 63 技術(shù)TECHNOLOGY 2 包裝材料與MAP MAP同時(shí)進(jìn)行果蔬的呼吸作用 水分蒸騰作用 包裝材料內(nèi)外的氣 體滲透作用和熱傳導(dǎo) 包裝膜的氣 體滲透性不僅取決于膜材料本身的 化學(xué)性質(zhì)和薄膜厚度 還受所處環(huán) 境的溫度 濕度以及氣體種類等多 方因素的共同影響 高分子業(yè)的迅猛發(fā)展使聚合膜 在MAP保鮮材料應(yīng)用中占有一席之 地 目前 聚乙烯 PE 聚丙烯 PP 聚氯乙稀 PVC 聚對(duì) 苯二甲酸乙二醇酯 PET 雙向 拉伸聚苯乙烯 B0PS 聚苯乙 烯 PS 收縮膜 聚丁二烯 PB 拉伸膜 乙烯 醋酸乙烯共聚膜 EVA 等都是MAP包裝常用的聚合 膜材料 在生產(chǎn)薄膜的過(guò)程中 可 采用不同的工藝技術(shù)和填充配料為 不同果蔬制造合適的包裝材料 4 貯藏溫度對(duì)果蔬M(jìn)AP的 影響 環(huán)境溫度對(duì)果蔬M(jìn)AP保鮮效果 的影響體現(xiàn)在果蔬的呼吸速率和包 裝材料的氣體滲透性上 呼吸速率 和滲透率與環(huán)境溫度近似于正比關(guān) 系 但上升速率不盡相同 通常情 況下 呼吸速率的增長(zhǎng)速度要略快 于薄膜氣體滲透率的增長(zhǎng)速度 由 滲透作用進(jìn)入包裝內(nèi)的氧氣數(shù)量要 少于果蔬呼吸耗氧量 這種不和諧 的增長(zhǎng)方式會(huì)對(duì)包裝中氣體成分比 例造成影響 包裝內(nèi)O 2 逐漸減少 CO 2 含量逐漸增加 為厭氧呼吸提供 發(fā)生條件 引起果蔬變質(zhì) 在不同 環(huán)境下 合適的參數(shù)設(shè)計(jì) 往往會(huì) 為MAP帶來(lái)更優(yōu)異的保鮮效果 3 初始?xì)怏w濃度對(duì)果蔬 MAP的影響 果蔬發(fā)生的是有氧呼吸還是厭 氧呼吸完全由空氣中的氧氣含量決 定 優(yōu)良的MAP采用高透性的聚合 物薄膜與外界進(jìn)行氣體交換 它能 減緩果蔬的呼吸強(qiáng)度 使果蔬的耗 氧量與薄膜滲透量達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡 包裝內(nèi)氧氣濃度保持穩(wěn)定 抑制果 蔬呼吸的同時(shí)又避免了厭氧呼吸的 發(fā)生 Atmosphere Packaging MAP 則是將 果蔬放入起 氣調(diào)庫(kù) 作用的塑料 包裝內(nèi)密封貯藏 其技術(shù)原理與前 者相似 通過(guò)對(duì)薄膜材料性能的選 擇 控制包裝內(nèi)氣體成分比例 使 果蔬的呼吸強(qiáng)度下降 達(dá)到延緩果 蔬衰老的目的 按照調(diào)節(jié)方式 氣調(diào)包裝分為 自發(fā)氣調(diào)和主動(dòng)氣調(diào) 自發(fā)氣調(diào)即 在具有良好氣體滲透性的包裝中 將果蔬密封保存 通過(guò)果蔬的呼吸 作用和塑料膜的氣體滲透作用共同 控制包裝內(nèi)氣體組成比例 果蔬的 呼吸作用是消耗O 2 的過(guò)程 內(nèi)部O 2 濃度下降 同時(shí)產(chǎn)生的CO 2 使CO 2 濃度不斷升高 一段時(shí)間后 包裝 內(nèi)氣體成分在呼吸率和透氣率間達(dá) 到某種平衡 平衡狀態(tài)下 果蔬呼 吸消耗O 2 產(chǎn)生與通過(guò)滲透膜交換 O 2 相同數(shù)量的CO 2 呼吸作用 滲透 作用和環(huán)境因素共同決定了達(dá)到平 衡狀態(tài)時(shí)包裝內(nèi)氣體成分的比例 主動(dòng)氣調(diào)的原理是預(yù)先在包裝中填 充一定比例的氣體 改變包裝內(nèi)各 氣體成分的比例 一般來(lái)說(shuō) N 2 作為 補(bǔ)充其他氣體達(dá)到所需體積的輔助 氣體 避免包裝薄膜破裂 由于主 動(dòng)氣調(diào)初始狀態(tài)便會(huì)對(duì)氣體環(huán)境產(chǎn) 生影響 所以更利于調(diào)節(jié)果蔬的呼 吸和代謝 合理協(xié)調(diào)環(huán)境溫度和氣 體濃度比是決定氣調(diào)貯藏技術(shù)成敗 的核心所在 MAP具有操作簡(jiǎn)單 成本低廉 儲(chǔ)存效果好 儲(chǔ)存靈活 方便的特點(diǎn) 但貯存效果不穩(wěn)定 當(dāng)二者濃度比過(guò)大時(shí) 缺氧和CO 2 中 毒現(xiàn)象的產(chǎn)生會(huì)引起果實(shí)品質(zhì)的改 變 為了改善這一問(wèn)題 就需要薄 膜具有更好的滲透性和一定的可調(diào) 節(jié)性 來(lái)提高M(jìn)AP的使用效果 64 Print Today 2018 10 技術(shù)TECHNOLOGY 總結(jié) 本文從貯存期間對(duì)采摘后的新 鮮水果和蔬菜的影響因素入手 介 紹了目前國(guó)內(nèi)外效果顯著的果蔬保 鮮技術(shù)及其原理 淺談了MAP的歷 史 原理 特點(diǎn)及國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn) 展 對(duì)于如今氣調(diào)包裝的研究存在 有如下問(wèn)題 如何達(dá)到果蔬呼吸 2 國(guó)外研究現(xiàn)狀 目前 國(guó)外關(guān)于MAP保鮮技術(shù)的研究可以分為如下方向 建立數(shù)學(xué)模型 提供理論依據(jù) Predrag Putnik等人以MAP環(huán)境下 的蘋(píng)果片為研究對(duì)象 建立了自變 量 pH值 顏色值 感官評(píng)估值 細(xì)菌腐敗值 因變量 貯存時(shí) 間 之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型 Zinash A Belay等人討論了若干種MAP參數(shù)設(shè)計(jì) 過(guò)程中的數(shù)學(xué)模型 同時(shí)指出目前并 沒(méi)有一種集成的建模方法以滿足所有 MAP環(huán)境下的參數(shù)設(shè)計(jì)工作 MAP保鮮技術(shù)對(duì)保鮮效果的 影響 這方面研究依然多以實(shí)驗(yàn)為 主 只是簡(jiǎn)單的對(duì)研究對(duì)象的種類 進(jìn)行擴(kuò)展 可以為用于理論分析的 數(shù)學(xué)建模過(guò)程提供數(shù)據(jù)依據(jù)以及修 正依據(jù) MAP保鮮技術(shù)和其他保鮮技術(shù) 結(jié)合 R B Waghmare以番木瓜果為研 究對(duì)象 結(jié)合化學(xué)保鮮技術(shù)和MAP保 鮮技術(shù) 將瓜果的保鮮時(shí)間延長(zhǎng)至 25天 Celale Kirkin Blagoj Mitrevski 等人以澳大利亞當(dāng)?shù)厥吖麨檠芯繉?duì) 象 結(jié)合 射線保鮮技術(shù)和MAP保鮮 技術(shù)以延長(zhǎng)保鮮時(shí)間 1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)目前關(guān)于氣調(diào)包裝技術(shù)的 研究以江南大學(xué)為主 李鐵華通過(guò) 硅窗氣調(diào)包裝 MAPW 技術(shù)貯藏茶 樹(shù)菇 其保鮮期延長(zhǎng)到20天以上 并獲得了MAPW貯藏茶樹(shù)菇的最佳 工藝參數(shù) 胡紅艷通過(guò)硬質(zhì)盒氣體 交換試驗(yàn)驗(yàn)證了基于努森擴(kuò)散機(jī)理 的氣體交換模型 利用計(jì)算流體力 學(xué) 基于CFD軟件對(duì)氣體沖洗式和真 空 充氣式兩種盒式氣調(diào)包裝機(jī)的關(guān) 鍵裝置 氣體置換裝置的流場(chǎng)進(jìn) 行數(shù)值計(jì)算 設(shè)置不同充氣出射角 度建立其分析模型 并分析工藝參 數(shù)對(duì)盒內(nèi)氣體置換率的影響 段華 偉將化學(xué)動(dòng)力學(xué)理論和人工神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)建模方法引入到鮮果呼吸速率預(yù) 測(cè)領(lǐng)域 構(gòu)建了形式簡(jiǎn)單 預(yù)測(cè)精度 高的數(shù)學(xué)呼吸速率模型和可預(yù)測(cè)四元 變量的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)呼吸速率模型 朱永基于JAVA平臺(tái)開(kāi)發(fā)出氣調(diào)包裝 輔助設(shè)計(jì)軟件 該軟件能夠?qū)o定的 果蔬計(jì)算呼吸速率并設(shè)計(jì)出符合條件 的氣調(diào)包裝 材料方面 華南理工大學(xué)的肖 凱軍通過(guò)磺化聚醚醚酮 SPEEK 與 聚偏二氟乙烯 PVDF 的共混 開(kāi) 發(fā)了一種利于收獲西蘭花的氣調(diào)包 裝 MAP 的改性膜 這種膜將西蘭 花貯藏壽命延長(zhǎng)了10天 貯藏期間 樣品的顏色 質(zhì)地和化學(xué)性質(zhì)也產(chǎn) 生了最佳的影響 氣調(diào)包裝保鮮技術(shù)研究現(xiàn)狀 作用與氣體滲透作用的動(dòng)態(tài)平衡 仍然是MAP材料選擇的熱點(diǎn)問(wèn)題 不同產(chǎn)品對(duì)包裝內(nèi)氣體成分的比 例要求也不同 要做到具體問(wèn)題具 體分析 對(duì)于鮮切果蔬的保鮮還 應(yīng)考慮到環(huán)境中氣體成分比例和 溫 濕度對(duì)細(xì)菌滋生的影響 最 后 希望本次綜述可以對(duì)相關(guān)學(xué) 者和企業(yè)提供幫助 作者單位 深圳市裕同包裝科 技股份有限公司 責(zé)任編輯 李倩 liqian