气调包装对果蔬保鲜效果的影响因素

安文

（黄花滩镇人民政府，甘肃武威733102）

果蔬是我们生活中必不可少的食物，有着丰富的营养价值，含有多种营养成分，能够帮助人体补充身体所需的维生素、无机盐、生物酶及植物纤维等。果蔬的经济价值很高，种植区域主要集中在相对优化的区域布局，对种植的条件和生产技术要求也很高，果蔬的经营规模越来越大，市场需求量也越来越高，种植前景十分可观[1]，但是果蔬种植的最大问题就是运输和储存，在运输和贩卖的过程中容易受到损伤，导致微生物感染，呼吸作用增强，腐烂变质的现象愈演愈烈，导致果蔬的营养价值下降，新鲜感和口感降低，造成果蔬资源的浪费。因此，果蔬的保鲜程度也就成了首要考虑的因素，而气调包装技术的出现，正解决了这一需求。

1 气调包装的基本原理

气调包装是在不影响食材口感、品质、色泽等前提下，抑制细菌繁殖，尽量延长食物的保鲜期[2]。气调包装的原理是把包装物内的空气采用特殊气体进行置换的一种包装方式。气调包装可以根据食物的种类采用不同的气体比例进行包装，气体一般采用N2、O2、CO2等，据最新的研究也可以适当的用一些氩气和CO 等气体做为包装气体。果蔬气调包装一般是用透气性薄膜包装果蔬，充入低O2与高CO2的混合气体置换空气后密封，果蔬的呼吸活动消耗O2并放出CO2，使包装内的O2含量低于空气中的而CO2高于空气中的，通过薄膜进行气体交换，达到一个有利于果蔬保持微弱需氧呼吸的气调平衡而起到保鲜效果[3]。

2 影响果蔬气调包装效果的因素

2.1 微生物

根据微生物代谢对氧的需求量，可分为好氧型、兼性厌氧型和厌氧型微生物。好氧型微生物是指生命体只有在有氧的条件下才能正常生长，包含部分好氧细菌和霉菌，对于这些微生物，CO2浓度低于10%即可抑制其生长[4]。其中CO2对不同菌属霉菌的抑制效果也有差异，例如青霉属比曲霉属对CO2的耐受性更强。兼性厌氧型微生物是指在有氧和无氧环境下均可生存的微生物，比如酵母菌，当氧气缺乏时，这类微生物通过将糖类转化为CO2和乙醇来生存，因此CO2对其的抑制作用将有所降低[5]。厌氧型微生物指的是在无氧条件下比在有氧条件下生长好的微生物，比如梭状芽孢杆菌在无氧条件下繁殖迅速，可分解糖类，引起果蔬等食品的产气性变质和蛋白质变质。

2.2 贮藏温度

贮藏温度是影响果蔬货架寿命的重要因素，低温条件能降低果蔬的蒸腾作用、氧化速度、呼吸作用，抑制微生物的生长。在某临界温度以下时，微生物的活动会完全停止[6]。以水果为例，随着温度的升高，水果果实内水分子的运动速度加快，蒸发速度相应加快。呼吸作用产生的热量由水果表面向包装内自由空间中释放，造成包装内部环境中近水果表面和远水果表面存在温度差，形成气体对流。气体流动则会加速水果内部水分的蒸发，使水果失水萎蔫。当温度升高时，水果的呼吸速率加快，果实内的营养物质消耗相应加快，因而加速了细胞和组织的分解与衰亡。在果蔬的正常生理温度范围内，且保证其不会发生冷害的条件下，温度越低，贮藏效果越好。

王宝刚等[7]研究了预冷物流后气调处理对“雷尼”甜樱桃贮藏过程品质的影响。研究结果表明：在0 ℃条件下贮藏60 d 时，以体积分数为10%CO2处理的樱桃的腐烂率低于1%，在25 ℃条件下货架3 d 时，其腐烂率低于10%。且采后进行5 ℃温度下预冷，贮藏期间进行体积分数为10%的CO2处理，可以显著降低甜樱桃物流和贮藏过程中的品质损耗。

2.3 气体成分

气体成分对果蔬包装效果的影响程度很大，通过合理调配气体的种类和比例是气调包装的关键，最常见的保护气体种类有三种，分别是氧气、二氧化碳、氮气。这三种气体的功能和作用是不同的。

2.3.1 氧气

氧气没有气味和颜色，是生物生长的必要条件，促进生物繁殖，从果蔬储藏的角度来看，进行一定程度的呼吸活动是正常的生理作用，有氧呼吸一定程度上消耗了有机质，缩短微生物侵害速度，储藏环境缺乏氧气时，果蔬的无氧呼吸消耗大量有机物质，无法进行正常的无氧呼吸，乙醇的含量增大，导致细胞中毒，微生物感染和生理病害也由此产生，影响了果蔬的口感和新鲜感，降低果蔬品质，降低果蔬的储藏期限。近年来，高氧气调保鲜技术作为新型果蔬采后处理技术，有关其对果蔬采后生理与品质变化影响方面的研究逐渐增多[8]。如L. Jacxsens 等[9]以蘑菇为研究对象，发现高氧气调包装可有效降低其褐变率，延长其货架期。周秋阳以空气为对照，研究了不同体积分数的高氧气调包装对绿芦笋嫩茎Vc、总酚、总黄酮含量及1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、羟基（·OH）自由基清除能力的变化规律，以探究高氧气调包装对绿芦笋抗氧化活性的影响。结果表明，高氧气调包装对绿芦笋抗氧化活性有显著影响，能有效抑制绿芦笋嫩茎低温贮藏期间总酚、总黄酮含量和DPPH 自由基清除能力的下降[6]。

2.3.2 二氧化碳

抑制细菌和真菌要充分利用二氧化碳，二氧化碳可以成为微生物繁殖的抑制剂，有着抑制呼吸作用和延缓果蔬生长程度的作用，通过延长成熟速度可以增加保鲜时间，但是过度的二氧化碳通过溶解，对果蔬的口感影响较大，改变果蔬的pH 值[10]，浓度高到一定程度时甚至会导致果蔬组织病变，二氧化碳保鲜并不适合所有的果蔬，一些菌类遇到二氧化碳会导致颜色发生变化，所以二氧化碳的含量控制是非常重要的。

2.3.3 氮气

氮气是一种无色无味的气体，氮气和氧气的浓度存在着相互抑制的情况，氮气浓度提高会导致氧气浓度降低，果蔬的呼吸作用延缓，微生物不会受到氮气的影响，但是对细菌类的微生物会有轻微的抑制作用。氮气的理化性质比较稳定，很少进行气体交换，而主要起填充的作用。

通常的气调储藏方法是降低氧气的浓度和提高二氧化碳的浓度，常见的果蔬保护气体为5%氧气、3%二氧化碳其余为N2。

2.4 主要气调包装材料

气调包装进行果蔬保鲜时，不用把果蔬密封起来，避免过度包装导致果蔬的机械损伤，要选择适合果蔬本身包装，一般来说，用于果蔬保鲜的气调包装材料主要有聚丙烯（PP）、完全可降解性聚碳酸亚酯（PPC）、聚氯乙烯（PVC）、聚偏二氯乙烯（PVDC）等[8]，根据果蔬呼吸速率选择恰当的气调包装材料可以保证气调保鲜效果。

2.4.1 塑料薄膜

塑料薄膜可以调节包装膜的透气性和透湿性，导致包装内的气体发生变化。塑料薄膜的化学性质相对稳定，透明透光，性价比高，是一种经济价值高的保鲜材料，应用比较广泛，塑料薄膜较多的材料主要为聚乙烯和聚偏二氯乙烯。塑料薄膜的种类和厚度不同，其透气程度和透湿程度也不同，做好透气工作就会提高氧气的透入率和二氧化碳的透出率，防止氧气含量过低，二氧化碳的浓度过高。在塑料薄膜中添加乙烯吸收剂或二氧化碳吸收剂, 可吸收果蔬在贮藏过程中产生的乙烯和二氧化碳,延长贮藏期间。目前，果蔬气调包装材料大多选用聚氯乙烯（PVC）、LDPE 等，但还不能完全满足市场应用需求，所以较多科研工作者对已有保鲜用薄膜进行改性处理，以开发更多的适用包装材料。张烜[11]采用硅窗袋对水芹菜进行了气调保鲜包装研究。实验中发现，在15 ℃的贮藏温度下，硅窗袋气调包装能有效抑制水芹菜的呼吸作用和水分蒸发作用，进而抑制其VC 的降解，从而能使水芹菜保持优良的贮藏品质。因此，开发新型高透气性能的塑料包装膜是水果气调包装技术的关键环节。

2.4.2 纳米包装材料

纳米包装材料主要指的是应用纳米技术，进行纳米添加，改变某一材料的特性和功能，纳米材料也叫作纳米复合包装材料、纳米改性包装材料和纯纳米化包装材料等，纳米材料可以隔绝果蔬中的细菌病毒，减少乙烯的含量。（如纳米银粉）达到良好的保鲜效果，降低透氧率[12]，而且纳米材料具有抗菌杀毒、低透氧率、低透湿率、阻隔二氧化碳、吸收紫外线以及自洁功效等优良特点。李方等[13]采用微孔膜对菠菜进行气调保鲜包装，在贮藏过程中通过观察菠菜外观、测量其失重率、色差及叶绿素含量等发现，微孔膜作为气调包装材料有利于菠菜形态与品质的维持。但是纳米材料缺乏一定的安全性，其安全性没有得到充分认证。

2.4.3 智能包装材料

智能包装材料虽然没有得到广泛应用，但在某些方面也存在着一定数量的应用，智能包装指的是在果蔬保护中加入多种技术，让其满足普通包装的功能同时，又增加了对果蔬储存环境的监控和识别，成功判断环境的湿度和温度，通过对压力和密封成度的检测第一时间掌握气调包装内的各种气体成分[14]，根据实际情况采取保护措施，虽然智能包装材料适合大部分种类的果蔬，但是其成本高，耗费时间长，投入成本较高，所以在实际果蔬包装时应用并不广泛。

3 果蔬气调包装保鲜技术的发展趋势

果蔬气调包装作为先进的果蔬包装技术，有着较大的经济价值和良好的发展前景。不同种类的果蔬对气调包装的要求也不同，需要研究每一种果蔬的最佳储藏条件，针对果蔬的性质和储藏环境，加强气调包装的质量。相关专家研究指出，随着市场经济的发展，气调包装会朝着智能包装的方向发展。智能包装能够更好地掌控果蔬的储藏条件，并自动达到最储藏效果，检测包装内气体成分，有效调节包装内湿度和温度[15]。未来的气调包装主要研究更安全环保的包装种类，提高包装的渗透特性，达到平衡和调整包装内气体的效果。