2018-氣調(diào)包裝延長果蔬貯存期的研究進展_潘玉軍.pdf

今日印刷 2018 10 61 技術(shù)TECHNOLOGY 氣調(diào)包裝延長果蔬貯存期 的研究進展 文 潘玉軍 付秋瑩 果蔬保鮮技術(shù)研究進展 如何對果蔬進行保鮮 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 接近或完 全達到 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 料的開發(fā)與創(chuàng)新都取得了顯著進 展 許多果蔬保鮮和延長存儲期的 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) 使用符合國家食品添加劑衛(wèi)生標準的化學(xué)藥劑對果蔬進行表面處理 從 而實現(xiàn)延長產(chǎn)品存儲期的技術(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 延緩成熟的作用 進而增加果蔬貯藏期 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 地域和病蟲害限制且生產(chǎn)周期短等特點 通 過其次生代謝產(chǎn)物制備生物保鮮劑進行保鮮的技術(shù) 這種保鮮方法生產(chǎn)效率 高 可以自動化控制 并進行大規(guī)模生產(chǎn) 是保鮮技術(shù)未來的曙光 有著遠 大廣闊的開發(fā)前景 水果和蔬菜是人類飲食不可或缺的部分 果蔬在貯存和運輸過程中的保鮮 尤為重要 本文綜述了延長果蔬貯存期的許多方法 著重介紹了氣調(diào)包裝的保鮮 原理和特點以及國內(nèi)外保鮮包裝的研究進展 新鮮的水果和蔬菜在采摘后仍然進行著呼吸作用 在其呼吸過程中 碳水 化合物作為主要營養(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 其呼吸過程中碳水化合物被持續(xù)消耗且無法得到補充 隨著 脫離母體時間的增加 果蔬不僅在外觀和口感上發(fā)生變化 營養(yǎng)價值也會隨之流 失 另外 外界環(huán)境也會對果蔬品質(zhì)造成影響 當(dāng)外界環(huán)境中有充足的氧氣時 果蔬將進行有氧呼吸 而氧氣一旦供應(yīng)不足 厭氧呼吸會產(chǎn)生不利于果蔬貯存的 酒精 嚴重時果蔬甚至?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 最終達到 食品保鮮的作用 葡萄糖氧化酶與 細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 降低果蔬呼吸強度 達到延緩 果實衰老和增加儲存期限的效果 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 通過降低O 2 含量 增加CO 2 含量 達到抑制果蔬呼吸強度的作用 進而延長果蔬貯藏期限 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)境下進行的 加壓貯藏 通過外力作用 使內(nèi)部氣壓低于外部標準大氣壓 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散 從而減 緩呼吸速度和成熟度 達到保鮮效果 臨界低溫高濕保鮮 將臨界點控制在高于0 5 的冷害溫度和90 以上的相對濕度的 環(huán)境中進行貯藏果蔬和保鮮 細胞間水結(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)進展 19世紀20年代末期 法國的Facques Berard探究了氣體與果實成熟的關(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 美國的B Byce打造了一座簡易氣調(diào)庫用來存儲蘋果 成功地延長了 蘋果的貯存期限 并意識到果實呼吸的基本反應(yīng)是產(chǎn)生CO 2 和H 2 O的過程 之后 英國的Franklinkidd和West正式確立了氣調(diào)貯藏理論 到了1929年 英 國人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噸蘋果的巨大成 就 此后 各地人們紛紛開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 更新與完善 貯藏種類也從單一的蘋果發(fā)展到各種水果 和蔬菜 氣調(diào)包裝保鮮技術(shù)研究進展 果蔬氣調(diào)保鮮技術(shù)主要分為氣 調(diào)庫保鮮和氣調(diào)包裝保鮮 氣調(diào)庫 要求設(shè)施先進 其極高的機械化程 度和大容量儲存能夠良好的適應(yīng)自 動化生產(chǎn) 更重要的是具有優(yōu)異的 保鮮效果 然而工程造價高 技術(shù) 工藝復(fù)雜 如果氣調(diào)不當(dāng)還會引起 生理失調(diào)和風(fēng)味變化等不良現(xiàn)象 造成嚴重影響 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 良好抑菌和補充效果的活性物質(zhì)來抑 制微生物 進而延長保鮮時長 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 來解決產(chǎn)品的貯藏保鮮問題 今日印刷 2018 10 63 技術(shù)TECHNOLOGY 2 包裝材料與MAP MAP同時進行果蔬的呼吸作用 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 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 貯藏溫度對果蔬MAP的 影響 環(huán)境溫度對果蔬MAP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 呼吸速率的增長速度要略快 于薄膜氣體滲透率的增長速度 由 滲透作用進入包裝內(nèi)的氧氣數(shù)量要 少于果蔬呼吸耗氧量 這種不和諧 的增長方式會對包裝中氣體成分比 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 往往會 為MAP帶來更優(yōu)異的保鮮效果 3 初始氣體濃度對果蔬 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 物薄膜與外界進行氣體交換 它能 減緩果蔬的呼吸強度 使果蔬的耗 氧量與薄膜滲透量達到動態(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 作用的塑料 包裝內(nèi)密封貯藏 其技術(shù)原理與前 者相似 通過對薄膜材料性能的選 擇 控制包裝內(nèi)氣體成分比例 使 果蔬的呼吸強度下降 達到延緩果 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 的過程 內(nèi)部O 2 濃度下降 同時產(chǎn)生的CO 2 使CO 2 濃度不斷升高 一段時間后 包裝 內(nèi)氣體成分在呼吸率和透氣率間達 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到平 衡狀態(tài)時包裝內(nèi)氣體成分的比例 主動氣調(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 一般來說 N 2 作為 補充其他氣體達到所需體積的輔助 氣體 避免包裝薄膜破裂 由于主 動氣調(diào)初始狀態(tài)便會對氣體環(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具有操作簡單 成本低廉 儲存效果好 儲存靈活 方便的特點 但貯存效果不穩(wěn)定 當(dāng)二者濃度比過大時 缺氧和CO 2 中 毒現(xiàn)象的產(chǎn)生會引起果實品質(zhì)的改 變 為了改善這一問題 就需要薄 膜具有更好的滲透性和一定的可調(diào) 節(jié)性 來提高MAP的使用效果 64 Print Today 2018 10 技術(shù)TECHNOLOGY 總結(jié) 本文從貯存期間對采摘后的新 鮮水果和蔬菜的影響因素入手 介 紹了目前國內(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 特點及國內(nèi)外的研究進 展 對于如今氣調(diào)包裝的研究存在 有如下問題 如何達到果蔬呼吸 2 國外研究現(xiàn)狀 目前 國外關(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 的蘋果片為研究對象 建立了自變 量 pH值 顏色值 感官評估值 細菌腐敗值 因變量 貯存時 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 過程中的數(shù)學(xué)模型 同時指出目前并 沒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)計工作 MAP保鮮技術(shù)對保鮮效果的 影響 這方面研究依然多以實驗為 主 只是簡單的對研究對象的種類 進行擴展 可以為用于理論分析的 數(shù)學(xué)建模過程提供數(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) 將瓜果的保鮮時間延長至 25天 Celale Kirkin Blagoj Mitrevski 等人以澳大利亞當(dāng)?shù)厥吖麨檠芯繉?象 結(jié)合 射線保鮮技術(shù)和MAP保鮮 技術(shù)以延長保鮮時間 1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 國內(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 硅窗氣調(diào)包裝 MAPW 技術(shù)貯藏茶 樹菇 其保鮮期延長到20天以上 并獲得了MAPW貯藏茶樹菇的最佳 工藝參數(shù) 胡紅艷通過硬質(zhì)盒氣體 交換試驗驗證了基于努森擴散機理 的氣體交換模型 利用計算流體力 學(xué) 基于CFD軟件對氣體沖洗式和真 空 充氣式兩種盒式氣調(diào)包裝機的關(guān) 鍵裝置 氣體置換裝置的流場進 行數(shù)值計算 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)對盒內(nèi)氣體置換率的影響 段華 偉將化學(xué)動力學(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) 測領(lǐng)域 構(gòu)建了形式簡單 預(yù)測精度 高的數(shù)學(xué)呼吸速率模型和可預(yù)測四元 變量的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)呼吸速率模型 朱永基于JAVA平臺開發(fā)出氣調(diào)包裝 輔助設(shè)計軟件 該軟件能夠?qū)o定的 果蔬計算呼吸速率并設(shè)計出符合條件 的氣調(diào)包裝 材料方面 華南理工大學(xué)的肖 凱軍通過磺化聚醚醚酮 SPEEK 與 聚偏二氟乙烯 PVDF 的共混 開 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態(tài)平衡 仍然是MAP材料選擇的熱點問題 不同產(chǎn)品對包裝內(nèi)氣體成分的比 例要求也不同 要做到具體問題具 體分析 對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 濕度對細菌滋生的影響 最 后 希望本次綜述可以對相關(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