氣調(diào)包裝對果蔬保鮮效果的影響因素

安文

（黃花灘鎮(zhèn)人民政府，甘肅武威733102）

果蔬是我們生活中必不可少的食物，有著豐富的營養(yǎng)價值，含有多種營養(yǎng)成分，能夠幫助人體補(bǔ)充身體所需的維生素、無機(jī)鹽、生物酶及植物纖維等。果蔬的經(jīng)濟(jì)價值很高，種植區(qū)域主要集中在相對優(yōu)化的區(qū)域布局，對種植的條件和生產(chǎn)技術(shù)要求也很高，果蔬的經(jīng)營規(guī)模越來越大，市場需求量也越來越高，種植前景十分可觀[1]，但是果蔬種植的最大問題就是運輸和儲存，在運輸和販賣的過程中容易受到損傷，導(dǎo)致微生物感染，呼吸作用增強(qiáng)，腐爛變質(zhì)的現(xiàn)象愈演愈烈，導(dǎo)致果蔬的營養(yǎng)價值下降，新鮮感和口感降低，造成果蔬資源的浪費。因此，果蔬的保鮮程度也就成了首要考慮的因素，而氣調(diào)包裝技術(shù)的出現(xiàn)，正解決了這一需求。

1 氣調(diào)包裝的基本原理

氣調(diào)包裝是在不影響食材口感、品質(zhì)、色澤等前提下，抑制細(xì)菌繁殖，盡量延長食物的保鮮期[2]。氣調(diào)包裝的原理是把包裝物內(nèi)的空氣采用特殊氣體進(jìn)行置換的一種包裝方式。氣調(diào)包裝可以根據(jù)食物的種類采用不同的氣體比例進(jìn)行包裝，氣體一般采用N2、O2、CO2等，據(jù)最新的研究也可以適當(dāng)?shù)挠靡恍鍤夂虲O 等氣體做為包裝氣體。果蔬氣調(diào)包裝一般是用透氣性薄膜包裝果蔬，充入低O2與高CO2的混合氣體置換空氣后密封，果蔬的呼吸活動消耗O2并放出CO2，使包裝內(nèi)的O2含量低于空氣中的而CO2高于空氣中的，通過薄膜進(jìn)行氣體交換，達(dá)到一個有利于果蔬保持微弱需氧呼吸的氣調(diào)平衡而起到保鮮效果[3]。

2 影響果蔬氣調(diào)包裝效果的因素

2.1 微生物

根據(jù)微生物代謝對氧的需求量，可分為好氧型、兼性厭氧型和厭氧型微生物。好氧型微生物是指生命體只有在有氧的條件下才能正常生長，包含部分好氧細(xì)菌和霉菌，對于這些微生物，CO2濃度低于10%即可抑制其生長[4]。其中CO2對不同菌屬霉菌的抑制效果也有差異，例如青霉屬比曲霉屬對CO2的耐受性更強(qiáng)。兼性厭氧型微生物是指在有氧和無氧環(huán)境下均可生存的微生物，比如酵母菌，當(dāng)氧氣缺乏時，這類微生物通過將糖類轉(zhuǎn)化為CO2和乙醇來生存，因此CO2對其的抑制作用將有所降低[5]。厭氧型微生物指的是在無氧條件下比在有氧條件下生長好的微生物，比如梭狀芽孢桿菌在無氧條件下繁殖迅速，可分解糖類，引起果蔬等食品的產(chǎn)氣性變質(zhì)和蛋白質(zhì)變質(zhì)。

2.2 貯藏溫度

貯藏溫度是影響果蔬貨架壽命的重要因素，低溫條件能降低果蔬的蒸騰作用、氧化速度、呼吸作用，抑制微生物的生長。在某臨界溫度以下時，微生物的活動會完全停止[6]。以水果為例，隨著溫度的升高，水果果實內(nèi)水分子的運動速度加快，蒸發(fā)速度相應(yīng)加快。呼吸作用產(chǎn)生的熱量由水果表面向包裝內(nèi)自由空間中釋放，造成包裝內(nèi)部環(huán)境中近水果表面和遠(yuǎn)水果表面存在溫度差，形成氣體對流。氣體流動則會加速水果內(nèi)部水分的蒸發(fā)，使水果失水萎蔫。當(dāng)溫度升高時，水果的呼吸速率加快，果實內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)消耗相應(yīng)加快，因而加速了細(xì)胞和組織的分解與衰亡。在果蔬的正常生理溫度范圍內(nèi)，且保證其不會發(fā)生冷害的條件下，溫度越低，貯藏效果越好。

王寶剛等[7]研究了預(yù)冷物流后氣調(diào)處理對“雷尼”甜櫻桃貯藏過程品質(zhì)的影響。研究結(jié)果表明：在0 ℃條件下貯藏60 d 時，以體積分?jǐn)?shù)為10%CO2處理的櫻桃的腐爛率低于1%，在25 ℃條件下貨架3 d 時，其腐爛率低于10%。且采后進(jìn)行5 ℃溫度下預(yù)冷，貯藏期間進(jìn)行體積分?jǐn)?shù)為10%的CO2處理，可以顯著降低甜櫻桃物流和貯藏過程中的品質(zhì)損耗。

2.3 氣體成分

氣體成分對果蔬包裝效果的影響程度很大，通過合理調(diào)配氣體的種類和比例是氣調(diào)包裝的關(guān)鍵，最常見的保護(hù)氣體種類有三種，分別是氧氣、二氧化碳、氮氣。這三種氣體的功能和作用是不同的。

2.3.1 氧氣

氧氣沒有氣味和顏色，是生物生長的必要條件，促進(jìn)生物繁殖，從果蔬儲藏的角度來看，進(jìn)行一定程度的呼吸活動是正常的生理作用，有氧呼吸一定程度上消耗了有機(jī)質(zhì)，縮短微生物侵害速度，儲藏環(huán)境缺乏氧氣時，果蔬的無氧呼吸消耗大量有機(jī)物質(zhì)，無法進(jìn)行正常的無氧呼吸，乙醇的含量增大，導(dǎo)致細(xì)胞中毒，微生物感染和生理病害也由此產(chǎn)生，影響了果蔬的口感和新鮮感，降低果蔬品質(zhì)，降低果蔬的儲藏期限。近年來，高氧氣調(diào)保鮮技術(shù)作為新型果蔬采后處理技術(shù)，有關(guān)其對果蔬采后生理與品質(zhì)變化影響方面的研究逐漸增多[8]。如L. Jacxsens 等[9]以蘑菇為研究對象，發(fā)現(xiàn)高氧氣調(diào)包裝可有效降低其褐變率，延長其貨架期。周秋陽以空氣為對照，研究了不同體積分?jǐn)?shù)的高氧氣調(diào)包裝對綠蘆筍嫩莖Vc、總酚、總黃酮含量及1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、羥基（·OH）自由基清除能力的變化規(guī)律，以探究高氧氣調(diào)包裝對綠蘆筍抗氧化活性的影響。結(jié)果表明，高氧氣調(diào)包裝對綠蘆筍抗氧化活性有顯著影響，能有效抑制綠蘆筍嫩莖低溫貯藏期間總酚、總黃酮含量和DPPH 自由基清除能力的下降[6]。

2.3.2 二氧化碳

抑制細(xì)菌和真菌要充分利用二氧化碳，二氧化碳可以成為微生物繁殖的抑制劑，有著抑制呼吸作用和延緩果蔬生長程度的作用，通過延長成熟速度可以增加保鮮時間，但是過度的二氧化碳通過溶解，對果蔬的口感影響較大，改變果蔬的pH 值[10]，濃度高到一定程度時甚至?xí)?dǎo)致果蔬組織病變，二氧化碳保鮮并不適合所有的果蔬，一些菌類遇到二氧化碳會導(dǎo)致顏色發(fā)生變化，所以二氧化碳的含量控制是非常重要的。

2.3.3 氮氣

氮氣是一種無色無味的氣體，氮氣和氧氣的濃度存在著相互抑制的情況，氮氣濃度提高會導(dǎo)致氧氣濃度降低，果蔬的呼吸作用延緩，微生物不會受到氮氣的影響，但是對細(xì)菌類的微生物會有輕微的抑制作用。氮氣的理化性質(zhì)比較穩(wěn)定，很少進(jìn)行氣體交換，而主要起填充的作用。

通常的氣調(diào)儲藏方法是降低氧氣的濃度和提高二氧化碳的濃度，常見的果蔬保護(hù)氣體為5%氧氣、3%二氧化碳其余為N2。

2.4 主要氣調(diào)包裝材料

氣調(diào)包裝進(jìn)行果蔬保鮮時，不用把果蔬密封起來，避免過度包裝導(dǎo)致果蔬的機(jī)械損傷，要選擇適合果蔬本身包裝，一般來說，用于果蔬保鮮的氣調(diào)包裝材料主要有聚丙烯（PP）、完全可降解性聚碳酸亞酯（PPC）、聚氯乙烯（PVC）、聚偏二氯乙烯（PVDC）等[8]，根據(jù)果蔬呼吸速率選擇恰當(dāng)?shù)臍庹{(diào)包裝材料可以保證氣調(diào)保鮮效果。

2.4.1 塑料薄膜

塑料薄膜可以調(diào)節(jié)包裝膜的透氣性和透濕性，導(dǎo)致包裝內(nèi)的氣體發(fā)生變化。塑料薄膜的化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定，透明透光，性價比高，是一種經(jīng)濟(jì)價值高的保鮮材料，應(yīng)用比較廣泛，塑料薄膜較多的材料主要為聚乙烯和聚偏二氯乙烯。塑料薄膜的種類和厚度不同，其透氣程度和透濕程度也不同，做好透氣工作就會提高氧氣的透入率和二氧化碳的透出率，防止氧氣含量過低，二氧化碳的濃度過高。在塑料薄膜中添加乙烯吸收劑或二氧化碳吸收劑, 可吸收果蔬在貯藏過程中產(chǎn)生的乙烯和二氧化碳,延長貯藏期間。目前，果蔬氣調(diào)包裝材料大多選用聚氯乙烯（PVC）、LDPE 等，但還不能完全滿足市場應(yīng)用需求，所以較多科研工作者對已有保鮮用薄膜進(jìn)行改性處理，以開發(fā)更多的適用包裝材料。張烜[11]采用硅窗袋對水芹菜進(jìn)行了氣調(diào)保鮮包裝研究。實驗中發(fā)現(xiàn)，在15 ℃的貯藏溫度下，硅窗袋氣調(diào)包裝能有效抑制水芹菜的呼吸作用和水分蒸發(fā)作用，進(jìn)而抑制其VC 的降解，從而能使水芹菜保持優(yōu)良的貯藏品質(zhì)。因此，開發(fā)新型高透氣性能的塑料包裝膜是水果氣調(diào)包裝技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.4.2 納米包裝材料

納米包裝材料主要指的是應(yīng)用納米技術(shù)，進(jìn)行納米添加，改變某一材料的特性和功能，納米材料也叫作納米復(fù)合包裝材料、納米改性包裝材料和純納米化包裝材料等，納米材料可以隔絕果蔬中的細(xì)菌病毒，減少乙烯的含量。（如納米銀粉）達(dá)到良好的保鮮效果，降低透氧率[12]，而且納米材料具有抗菌殺毒、低透氧率、低透濕率、阻隔二氧化碳、吸收紫外線以及自潔功效等優(yōu)良特點。李方等[13]采用微孔膜對菠菜進(jìn)行氣調(diào)保鮮包裝，在貯藏過程中通過觀察菠菜外觀、測量其失重率、色差及葉綠素含量等發(fā)現(xiàn)，微孔膜作為氣調(diào)包裝材料有利于菠菜形態(tài)與品質(zhì)的維持。但是納米材料缺乏一定的安全性，其安全性沒有得到充分認(rèn)證。

2.4.3 智能包裝材料

智能包裝材料雖然沒有得到廣泛應(yīng)用，但在某些方面也存在著一定數(shù)量的應(yīng)用，智能包裝指的是在果蔬保護(hù)中加入多種技術(shù)，讓其滿足普通包裝的功能同時，又增加了對果蔬儲存環(huán)境的監(jiān)控和識別，成功判斷環(huán)境的濕度和溫度，通過對壓力和密封成度的檢測第一時間掌握氣調(diào)包裝內(nèi)的各種氣體成分[14]，根據(jù)實際情況采取保護(hù)措施，雖然智能包裝材料適合大部分種類的果蔬，但是其成本高，耗費時間長，投入成本較高，所以在實際果蔬包裝時應(yīng)用并不廣泛。

3 果蔬氣調(diào)包裝保鮮技術(shù)的發(fā)展趨勢

果蔬氣調(diào)包裝作為先進(jìn)的果蔬包裝技術(shù)，有著較大的經(jīng)濟(jì)價值和良好的發(fā)展前景。不同種類的果蔬對氣調(diào)包裝的要求也不同，需要研究每一種果蔬的最佳儲藏條件，針對果蔬的性質(zhì)和儲藏環(huán)境，加強(qiáng)氣調(diào)包裝的質(zhì)量。相關(guān)專家研究指出，隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，氣調(diào)包裝會朝著智能包裝的方向發(fā)展。智能包裝能夠更好地掌控果蔬的儲藏條件，并自動達(dá)到最儲藏效果，檢測包裝內(nèi)氣體成分，有效調(diào)節(jié)包裝內(nèi)濕度和溫度[15]。未來的氣調(diào)包裝主要研究更安全環(huán)保的包裝種類，提高包裝的滲透特性，達(dá)到平衡和調(diào)整包裝內(nèi)氣體的效果。