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果蔬气调包装的理论研究(一)

摘 要: 气调包装是一种可延长新鲜水果货架寿命的重要技术。气调包装的质量主要取决于包装内气体成分、温湿度的调节。建立气调包装的理论模型是保证气调包装质量、进行气调包装系统设计的关键。该文综述了国内外这方面的研究成果,着重论述了果蔬呼吸模型、呼吸速率的测定方法、包装内外气体交换模型、包装内温度与湿度变化数学模型, 并分析了目前研究存在的不足, 为果蔬气调包装的深入研究提供参考。

关键词: 气调包装; 果蔬; 模型; 呼吸速率; 气体交换; 温湿度

0 引 言

自1917 年英国科学与工业研究所食品调查委员会首先观察到更换气体组成可使苹果延长货架寿命这一结果以来, 已促使许多研究者去认识改善气体成分对储存新鲜果蔬产品的机理研究。目前气调包装已成为瓶套新鲜果蔬产品或半成品保鲜包装的有效技术手段而得到国内外学者的高度重视。

气调包装根据不同果蔬产品的生理特性, 用二种或多种气体组成的混合气体取代包装体内的气体, 借助果蔬产品的呼吸作用与包装材料的选择性渗透, 构成一更适合产品保藏的环境气氛, 以有效地降低果蔬的生理消耗, 防止无氧呼吸所引起的发酵、腐烂, 延长果蔬产品的保鲜贮运周期。

气调包装的效果和质量取决于包装容器内气体成分、温湿度的调节。它受多种因素的影响, 主要包括果蔬产品的呼吸速率、产品质量和尺寸、原始气体组成、包装薄膜的特性、包装容量大小以及贮藏温度、湿度等。同时气体成分的调节是一个前者昂贵动态过程, 它包括果蔬的呼吸和气体对薄膜的渗透两个环节,从而到达减少能量损失之目的 气调包装的机理、果蔬包装理论模型的建立和表征是气调包装的关键。本文主要对现已研究建立的果蔬呼吸模型、呼吸速率的测定方法、包装内外气体交换模型、包装内温度与湿度变化数学模型等进行评述。

1 产品呼吸理论模型

在气调包装模型中, 呼吸速率的表征与测定至关重要。它是气调包装技术机理的基础。自从20 世纪60 年代起, 国外开始建立模型来分析气调包装中的微气氛动力过程。但由于果蔬产品整个呼吸过程的复杂性、潜在的实验误差以及实所需的时间等因素, 都限制了理论模型的建立。因此有时人们认为产品的呼吸速率是一个常数, 然而这只能作为一种简化模型被接受。但是实际气调包装建模中要把呼吸过程中所有的因素都考虑进去是很困难的, 甚至是不可能的。因此通常采用的办法是对每一种产品建立经验模型。一些学者针对具体的果蔬产品进行了研究, 并提出了表征这些产品呼吸过程的具体方程。但都只限制在解释产品的呼吸过程, 而缺乏理论基础。直到20 世纪80 年代后期人们应用酶动力理论与L angm u ir 吸收理论来建立果蔬产品的呼吸模型。

1. 1 以酶动力理论为汽车水箱基础建立的模型

1988 年Yang 和Ch innan[ 1 ] 首先提出动力酶锌电池原理可适用于模拟产品呼吸的推想。但未作进一步的研究。1991 年L ee 等[ 2 ] 认为新鲜果蔬可能受到酶反应、allo steric酶的催化作用及反馈抑制的限制, 植物组织中的O 2不含水、酸及其他混合物 和滤网CO 2 的可溶性和扩散性可能限制了呼吸速率。因此推断果蔬呼吸与微生物呼吸具有相似性, 继而提出M ichaelis2M en ten 式方程可用于模拟果蔬的呼吸。在不考虑CO 2 抑制情况下, 依赖O 2 的呼吸速率可表示为:

同时M ak ino 等将此模型应用于切制莴苣、花椰菜、香蕉等的气调包装, 理论计算与实验结果符合的较好。但这一模型未得到其他学者的研究证实。