2018-气调包装延长果蔬贮存期的研究进展_潘玉军.pdf

今日印刷 2018 10 61 技术TECHNOLOGY 气调包装延长果蔬贮存期 的研究进展 文 潘玉军 付秋莹 果蔬保鲜技术研究进展 如何对果蔬进行保鲜 本质在 于调整果蔬采摘之后自身的生理状 况 调节到休眠状态时 接近或完 全达到 为最优 果蔬的保鲜方法 看似相同却也各有特性 这是由于 影响贮藏保鲜的因素各有差异 目 前 果蔬的保鲜原理和工艺及其材 料的开发与创新都取得了显著进 展 许多果蔬保鲜和延长存储期的 技术已经在世界各地研发并加以使 用 其大体可分为物理 化学 电 子和生物保鲜技术 1 化学保鲜技术 使用符合国家食品添加剂卫生标准的化学药剂对果蔬进行表面处理 从 而实现延长产品存储期的技术 根据使用方法 还可将保鲜剂分为吸附型 浸泡型 熏蒸型和涂膜型 化学保鲜技术法操作方法简单 操作成本节约低 廉 保鲜效果显著 2 辐射 电子保鲜技术 通过伽马射线或电子射线处理果蔬采摘后产生的生理效应 起到杀菌杀 虫 延缓成熟的作用 进而增加果蔬贮藏期 3 现代生物保鲜技术 菌体次生代谢产物保鲜 利用微生物发酵不受气候 地域和病虫害限制且生产周期短等特点 通 过其次生代谢产物制备生物保鲜剂进行保鲜的技术 这种保鲜方法生产效率 高 可以自动化控制 并进行大规模生产 是保鲜技术未来的曙光 有着远 大广阔的开发前景 水果和蔬菜是人类饮食不可或缺的部分 果蔬在贮存和运输过程中的保鲜 尤为重要 本文综述了延长果蔬贮存期的许多方法 着重介绍了气调包装的保鲜 原理和特点以及国内外保鲜包装的研究进展 新鲜的水果和蔬菜在采摘后仍然进行着呼吸作用 在其呼吸过程中 碳水 化合物作为主要营养物质被消耗 因此呼吸作用以氧化反应为主 而采摘后的果 蔬由于脱离了母体 其呼吸过程中碳水化合物被持续消耗且无法得到补充 随着 脱离母体时间的增加 果蔬不仅在外观和口感上发生变化 营养价值也会随之流 失 另外 外界环境也会对果蔬品质造成影响 当外界环境中有充足的氧气时 果蔬将进行有氧呼吸 而氧气一旦供应不足 厌氧呼吸会产生不利于果蔬贮存的 酒精 严重时果蔬甚至会缺氧死亡 最终缩短货架期 DOI 10 16004 ki pt 2018 10 016 62 Print Today 2018 10 技术TECHNOLOGY 生物酶保鲜 生物酶保鲜技术是为食品创造 有利的保存环境 根据不同食品中 酶的种类而选择不同的生物酶 抑 制不利于食品品质的酶 最终达到 食品保鲜的作用 葡萄糖氧化酶与 细胞壁溶解酶是用于保鲜的生物酶 的主要类别 表1 物理保鲜技术种类 方法 原理 低温保鲜 低温可以抑制病原微生物存活 降低果蔬呼吸强度 达到延缓 果实衰老和增加储存期限的效果 低温冷藏是贮藏和保鲜果蔬 的主要方式 气调保鲜 调节包装内气体成分的比例 通过降低O 2 含量 增加CO 2 含量 达到抑制果蔬呼吸强度的作用 进而延长果蔬贮藏期限 调压保鲜 减压贮藏 具有和气调保鲜相似的功能 不同之处在于减压贮藏是在低氧 气环境下进行的 加压贮藏 通过外力作用 使内部气压低于外部标准大气压 形成足够的 外压差 利用压力差阻止果蔬水分和气体向外部扩散 从而减 缓呼吸速度和成熟度 达到保鲜效果 临界低温高湿保鲜 将临界点控制在高于0 5 的冷害温度和90 以上的相对湿度的 环境中进行贮藏果蔬和保鲜 细胞间水结构控制保鲜 如将惰性气体的非极性分子与一定温度 一定压力下的游离水 结合 形成笼状水合物结构的保鲜技术 1 果蔬气调包装保鲜技术进展 19世纪20年代末期 法国的Facques Berard探究了气体与果实成熟的关 系 首次提出了可有效延缓后熟的气体环境 低氧气和高二氧化碳 60年 代初 美国的B Byce打造了一座简易气调库用来存储苹果 成功地延长了 苹果的贮存期限 并意识到果实呼吸的基本反应是产生CO 2 和H 2 O的过程 之后 英国的Franklinkidd和West正式确立了气调贮藏理论 到了1929年 英 国人Pencer首次将气调技术应用于商业领域 取得贮藏30吨苹果的巨大成 就 此后 各地人们纷纷开始使用这种方法贮藏果蔬 贮藏的技术也在一次 次应用中不断改进 更新与完善 贮藏种类也从单一的苹果发展到各种水果 和蔬菜 气调包装保鲜技术研究进展 果蔬气调保鲜技术主要分为气 调库保鲜和气调包装保鲜 气调库 要求设施先进 其极高的机械化程 度和大容量储存能够良好的适应自 动化生产 更重要的是具有优异的 保鲜效果 然而工程造价高 技术 工艺复杂 如果气调不当还会引起 生理失调和风味变化等不良现象 造成严重影响 气调包装 Modified 4 物理保鲜技术 作为当前世界范围内果蔬保鲜公 认最安全最有效的方法 物理保鲜技 术种类众多 分类和原理见表1 天然提取物质保鲜 从天然物质的提取中 选择具有 良好抑菌和补充效果的活性物质来抑 制微生物 进而延长保鲜时长 基因工程保鲜技术 基因工程技术保鲜是从基因工 程角度出发 转导农产品的衰老调 控基因以及抗病基因 抗褐变基 因 来解决产品的贮藏保鲜问题 今日印刷 2018 10 63 技术TECHNOLOGY 2 包装材料与MAP MAP同时进行果蔬的呼吸作用 水分蒸腾作用 包装材料内外的气 体渗透作用和热传导 包装膜的气 体渗透性不仅取决于膜材料本身的 化学性质和薄膜厚度 还受所处环 境的温度 湿度以及气体种类等多 方因素的共同影响 高分子业的迅猛发展使聚合膜 在MAP保鲜材料应用中占有一席之 地 目前 聚乙烯 PE 聚丙烯 PP 聚氯乙稀 PVC 聚对 苯二甲酸乙二醇酯 PET 双向 拉伸聚苯乙烯 B0PS 聚苯乙 烯 PS 收缩膜 聚丁二烯 PB 拉伸膜 乙烯 醋酸乙烯共聚膜 EVA 等都是MAP包装常用的聚合 膜材料 在生产薄膜的过程中 可 采用不同的工艺技术和填充配料为 不同果蔬制造合适的包装材料 4 贮藏温度对果蔬MAP的 影响 环境温度对果蔬MAP保鲜效果 的影响体现在果蔬的呼吸速率和包 装材料的气体渗透性上 呼吸速率 和渗透率与环境温度近似于正比关 系 但上升速率不尽相同 通常情 况下 呼吸速率的增长速度要略快 于薄膜气体渗透率的增长速度 由 渗透作用进入包装内的氧气数量要 少于果蔬呼吸耗氧量 这种不和谐 的增长方式会对包装中气体成分比 例造成影响 包装内O 2 逐渐减少 CO 2 含量逐渐增加 为厌氧呼吸提供 发生条件 引起果蔬变质 在不同 环境下 合适的参数设计 往往会 为MAP带来更优异的保鲜效果 3 初始气体浓度对果蔬 MAP的影响 果蔬发生的是有氧呼吸还是厌 氧呼吸完全由空气中的氧气含量决 定 优良的MAP采用高透性的聚合 物薄膜与外界进行气体交换 它能 减缓果蔬的呼吸强度 使果蔬的耗 氧量与薄膜渗透量达到动态平衡 包装内氧气浓度保持稳定 抑制果 蔬呼吸的同时又避免了厌氧呼吸的 发生 Atmosphere Packaging MAP 则是将 果蔬放入起 气调库 作用的塑料 包装内密封贮藏 其技术原理与前 者相似 通过对薄膜材料性能的选 择 控制包装内气体成分比例 使 果蔬的呼吸强度下降 达到延缓果 蔬衰老的目的 按照调节方式 气调包装分为 自发气调和主动气调 自发气调即 在具有良好气体渗透性的包装中 将果蔬密封保存 通过果蔬的呼吸 作用和塑料膜的气体渗透作用共同 控制包装内气体组成比例 果蔬的 呼吸作用是消耗O 2 的过程 内部O 2 浓度下降 同时产生的CO 2 使CO 2 浓度不断升高 一段时间后 包装 内气体成分在呼吸率和透气率间达 到某种平衡 平衡状态下 果蔬呼 吸消耗O 2 产生与通过渗透膜交换 O 2 相同数量的CO 2 呼吸作用 渗透 作用和环境因素共同决定了达到平 衡状态时包装内气体成分的比例 主动气调的原理是预先在包装中填 充一定比例的气体 改变包装内各 气体成分的比例 一般来说 N 2 作为 补充其他气体达到所需体积的辅助 气体 避免包装薄膜破裂 由于主 动气调初始状态便会对气体环境产 生影响 所以更利于调节果蔬的呼 吸和代谢 合理协调环境温度和气 体浓度比是决定气调贮藏技术成败 的核心所在 MAP具有操作简单 成本低廉 储存效果好 储存灵活 方便的特点 但贮存效果不稳定 当二者浓度比过大时 缺氧和CO 2 中 毒现象的产生会引起果实品质的改 变 为了改善这一问题 就需要薄 膜具有更好的渗透性和一定的可调 节性 来提高MAP的使用效果 64 Print Today 2018 10 技术TECHNOLOGY 总结 本文从贮存期间对采摘后的新 鲜水果和蔬菜的影响因素入手 介 绍了目前国内外效果显著的果蔬保 鲜技术及其原理 浅谈了MAP的历 史 原理 特点及国内外的研究进 展 对于如今气调包装的研究存在 有如下问题 如何达到果蔬呼吸 2 国外研究现状 目前 国外关于MAP保鲜技术的研究可以分为如下方向 建立数学模型 提供理论依据 Predrag Putnik等人以MAP环境下 的苹果片为研究对象 建立了自变 量 pH值 颜色值 感官评估值 细菌腐败值 因变量 贮存时 间 之间关系的数学模型 Zinash A Belay等人讨论了若干种MAP参数设计 过程中的数学模型 同时指出目前并 没有一种集成的建模方法以满足所有 MAP环境下的参数设计工作 MAP保鲜技术对保鲜效果的 影响 这方面研究依然多以实验为 主 只是简单的对研究对象的种类 进行扩展 可以为用于理论分析的 数学建模过程提供数据依据以及修 正依据 MAP保鲜技术和其他保鲜技术 结合 R B Waghmare以番木瓜果为研 究对象 结合化学保鲜技术和MAP保 鲜技术 将瓜果的保鲜时间延长至 25天 Celale Kirkin Blagoj Mitrevski 等人以澳大利亚当地蔬果为研究对 象 结合 射线保鲜技术和MAP保鲜 技术以延长保鲜时间 1 国内研究现状 国内目前关于气调包装技术的 研究以江南大学为主 李铁华通过 硅窗气调包装 MAPW 技术贮藏茶 树菇 其保鲜期延长到20天以上 并获得了MAPW贮藏茶树菇的最佳 工艺参数 胡红艳通过硬质盒气体 交换试验验证了基于努森扩散机理 的气体交换模型 利用计算流体力 学 基于CFD软件对气体冲洗式和真 空 充气式两种盒式气调包装机的关 键装置 气体置换装置的流场进 行数值计算 设置不同充气出射角 度建立其分析模型 并分析工艺参 数对盒内气体置换率的影响 段华 伟将化学动力学理论和人工神经网 络建模方法引入到鲜果呼吸速率预 测领域 构建了形式简单 预测精度 高的数学呼吸速率模型和可预测四元 变量的人工神经网络呼吸速率模型 朱永基于JAVA平台开发出气调包装 辅助设计软件 该软件能够对给定的 果蔬计算呼吸速率并设计出符合条件 的气调包装 材料方面 华南理工大学的肖 凯军通过磺化聚醚醚酮 SPEEK 与 聚偏二氟乙烯 PVDF 的共混 开 发了一种利于收获西兰花的气调包 装 MAP 的改性膜 这种膜将西兰 花贮藏寿命延长了10天 贮藏期间 样品的颜色 质地和化学性质也产 生了最佳的影响 气调包装保鲜技术研究现状 作用与气体渗透作用的动态平衡 仍然是MAP材料选择的热点问题 不同产品对包装内气体成分的比 例要求也不同 要做到具体问题具 体分析 对于鲜切果蔬的保鲜还 应考虑到环境中气体成分比例和 温 湿度对细菌滋生的影响 最 后 希望本次综述可以对相关学 者和企业提供帮助 作者单位 深圳市裕同包装科 技股份有限公司 责任编辑 李倩 liqian