电商包装方式对水蜜桃运输缓冲防震及货架品质的影响

程赤云，梁欣，石伟伟，向胡兵，阎瑞香，姚刚

电商包装方式对水蜜桃运输缓冲防震及货架品质的影响

程赤云1，梁欣2，石伟伟1，向胡兵1，阎瑞香1，姚刚2

（1.天津科技大学 轻工科学与工程学院，天津 300222；2.深圳顺丰泰森控股（集团）有限公司，广东 深圳 518000）

研究常规电商包装中不同缓冲材料和包装量对水蜜桃在跌落、随机振动条件下的损伤防护及货架品质的影响。以“华玉”水蜜桃为试材，分别采用瓦楞纸隔板+单盒包装、聚乙烯发泡棉（EPE）内衬+单盒包装、瓦楞纸隔板+两盒包装及EPE内衬+两盒包装等4种形式包装后，依据ISTA 3A标准开展模拟公路运输实验，分析水蜜桃货架期品质变化。瓦楞纸隔板+两盒包装在面跌落时的加速度仅为90.306 m/s2，缓冲性能比单盒包装更好，但其在随机振动中响应较大，而EPE内衬+单盒包装处理受随机振动影响最小，一阶共振响应和二阶共振响应分别为0.012 2 g2/Hz和0.014 3 g2/Hz。模拟运输后在常温货架条件下，瓦楞纸隔板+两盒包装的水蜜桃在货架期内始终保持较低的呼吸强度和乙烯释放量，维持较好的外观品质。相较于单盒包装，两盒包装对维持水蜜桃质地、可溶性固形物、总酸含量及外观品质具有积极作用。综合来看，以瓦楞纸隔板为缓冲材料，两盒包装更有利于水蜜桃电商物流运输中的震动防护，并能较好地保持货架品质，为适宜水蜜桃的电商物流包装方式。

水蜜桃；电商物流；聚乙烯发泡棉（EPE）；瓦楞纸隔板；包装量；货架品质

随着“互联网+”现代农业的兴起，我国生鲜电商蓬勃发展，水果作为重要生鲜产品在物流中存在损耗大的问题日益凸显[1]，采用适宜的缓冲包装材料和包装形式可以减少果实在贮运过程中因挤压、摩擦、冲击等因素而造成的损伤，保持微环境条件，延长货架期[2-3]，因此，开展水果电商物流缓冲包装技术的研究具有重要的现实意义。

水蜜桃（Prunus Persica）皮薄肉厚、汁液丰富，口味鲜美，营养价值高，深受广大消费者喜爱[4]。水蜜桃属于呼吸跃变型果实，后熟作用很快，且大多集中在7、8月份成熟上市，流通温度高，果实采摘后很快软化，贮运中容易受机械损伤[5]。电商物流过程中分拣装箱、包装挤压等也会造成大量损耗，水蜜桃电商物流过程中损失高达30%以上，严重影响了水蜜桃种植业的发展[6]。

不同包装方式对果蔬运输的振动及其损伤有重要影响[7-9]。Lin等[10]采用聚氨酯+瓦楞纸板箱、发泡聚乙烯+瓦楞纸板箱和瓦楞纸板箱等在不同振动温度下模拟运输，研究其对桃机械损伤的防护性能，结果发现聚氨酯+瓦楞纸板箱的缓冲性能最佳。周慧娟等[11]采用4种包装方式：纸箱包装、内衬厚度为0.04 mm聚乙烯保鲜袋的纸箱包装、普通泡沫箱、珍珠棉箱等对“仓方早生”桃果实进行长途冷链物流运输，结果表明珍珠棉包装的果实更适合长距离冷链物流使用。Cigdem等[12]研究了不同振动频率（5、10和15 Hz）对桃的物理机械和物理化学性质的影响，结果表明以15 Hz频率处理的桃子的损伤和霉菌生长水平最高，然而，在实际市场应用中，常受到包装材料成本及生产工序的限制，在满足此前提下，使包装达到最基本的缓冲防护要求，亟须研究出适宜的水蜜桃电商物流包装，而目前关于典型的水蜜桃电商缓冲包装材料、包装量等包装方式对水蜜桃缓冲性能及其货架品质的研究尚未见报道。

本研究将针对水蜜桃运输过程中易出现机械损伤、品质下降等问题，以肉质较致密、汁液中等、纤维少、风味甜浓的“华玉”水蜜桃为试材，在约束包装材料成本及生产工序的前提下，选用实践中最常见的2种缓冲包装材料〔瓦楞纸隔板、聚乙烯发泡棉（Expandable Polyethylene，EPE）内衬〕和包装量（单盒、两盒），研究其在跌落、随机振动条件下对水蜜桃机械损伤、货架品质的影响，从而确定适宜的缓冲材料和包装量，以期为水蜜桃电商物流包装技术的实际应用提供指导。

1 实验

1.1 材料与试剂

主要材料：“华玉”水蜜桃产于天津市武清区；挑选七八成熟果实采摘后，立即置入7～8 ℃冷库中进行预冷，为模拟电商运输过程做准备。

选用实践中典型的包装材料及包装量对水蜜桃进行模拟运输及货架实验。实验中采用的包装材料均由顺丰快递公司提供，具体尺寸如下所示。

缓冲材料：EPE内衬（厚度为10 mm）、瓦楞纸隔板（E楞，厚度为3mm）；内包装箱：礼品盒（E楞天地纸盒，天盒为350 mm×250 mm×80 mm，底盒为345 mm× 245 mm×85 mm）；外包装箱：瓦楞纸箱（BE楞），单盒外包装瓦楞纸箱，尺寸为410 mm×270 mm×140 mm，两盒外包装瓦楞纸箱，尺寸为410 mm×275 mm×235 mm。

1.2 仪器与设备

主要仪器与设备：DC–600–6/K2/SC–0606/ TBVS–800/ETHV–1000–70–3H型温度、湿度振动复合试验系统，苏州苏试试验仪器有限公司；PDT80型精密跌落试验机，美国Lansmont公司；MapScanO2/CO2包装气体分析仪，上海锦川机电技术有限公司；RM200QC便携式色差计，美国爱色丽；TA–XT Plus 型物性测定仪，英国SMS公司；ES100便携式乙烯分析仪，北京阳光亿事达科技有限公司；HTP–312精密型电子天平，上海花潮电器有限公司；PAL–1数显折光仪，南京市海纳仪器设备有限公司。

1.3 实验处理

将预冷后的水蜜桃，用双层EPE网套包裹，装入礼品盒中，每盒摆放6个，果实之间以瓦楞纸隔板或EPE内衬间隔，然后将礼品盒装入瓦楞纸箱中。根据缓冲材料、包装量不同，包装形式分为4种：P1为瓦楞纸隔板+礼品盒（单盒）、P2为EPE内衬+礼品盒（单盒）、P3为瓦楞纸隔板+礼品盒（两盒）、P4为EPE内衬+礼品盒（两盒），详见图1。每种处理均设置5个重复。

1.4 运输包装实验

1.4.1 预处理

根据ISTA 3A标准[13]实验前先进行预处理，将水蜜桃包装件在实验室环境中（温度25 ℃±2 ℃、相对湿度为50%～60%）放置12 h。冲击跌落实验前，在果实、、轴分别贴上传感器；振动实验前在果实负载面正上方贴上传感器（图1）。

1.4.2 冲击跌落实验

按照ISTA 3A标准实验方法，先使用跌落试验机对各组包装件进行跌落实验，纸箱各位置编号见图1，然后利用模拟振动试验台对各组包装箱进行随机振动实验，模拟公路运输条件。

1.5 货架实验

1.5.1 试样处理

模拟运输实验结束后及时将各组水蜜桃在室温条件下（温度为25 ℃±2 ℃，相对湿度为50%～60%）贮藏，开展货架实验，每隔24 h随机选取1盒水蜜桃进行品质指标测定。

1.5.2 水蜜桃货架品质指标的测定

1.5.2.1 呼吸强度

使用MapScan O2/CO2包装气体分析仪测定水蜜桃的呼吸强度。先使用精密型电子天平测定水蜜桃样品的质量，然后将待测的水蜜桃置于真空干燥器内，在室温条件下密闭2 h后，测定积累的CO2浓度，每个处理重复3次。呼吸强度计算见式（1）。

式中：为呼吸强度[5]，mg/(h·kg)；为干燥容器体积，L；为换算系数，=19.64；为CO2的体积分数，%；为样品质量，kg；为测定水蜜桃的呼吸时间，h。

1.5.2.2 乙烯释放量

使用ES100便携式乙烯分析仪进行水蜜桃乙烯释放量的测定。将待测的水蜜桃置于真空干燥器内，在室温条件下密闭2 h后，测定积累的乙烯浓度（μL/L），每个处理重复3次。水蜜桃的乙烯释放速率为每小时释放的乙烯浓度，即μL/(L·h)。

1.5.2.3 褐变指数

沿水蜜桃果实胴部缝合线切开后，使用便携式色差计测量水蜜桃切面上中下部位的L、a、b值，测量3次取平均值。其中，L为亮度值，取值范围从0（黑）到100（白）；a为正值时，说明样品颜色偏向红色，其为负值时，说明样品颜色偏绿；b为正值时，说明样品颜色偏黄，其为负值时，说明样品颜色偏蓝。根据Palou等[14]的方法计算褐变指数（Browning Index，BI）：

1.5.2.4 质构

采用TAXT PLUS物性测定仪对水蜜桃进行全质构分析（TPA），检测果皮硬度、果肉硬度和咀嚼度等指标。果皮硬度的检测采用探头P/2：带皮穿刺，沿果实胴部缝合线两侧果面穿刺；预压速度为2.0 mm/s，下压速度为2.0 mm/s，压后上行速度为1.0 mm/s，触发力值为0.1 N。果肉硬度和咀嚼度的检测采用探头P/50：将果实纵向均匀切分成两瓣，使用内径为14 mm的打孔器取样，然后切成5 mm的小圆柱体试样；预压速度为1.0 mm/s，下压速度为0.5 mm/s，压后上行速度为1.0 mm/s，2次压缩中间停顿5 s，试样受压变形60%，触发力值为0.1 N。实验重复3次取平均值。

图1 不同包装形式的冲击跌落实验示意图

1.5.2.5 总可溶性固形物、总酸、出汁率

随机称取水蜜桃样品100 g，切碎用榨汁机打汁后用4层纱布过滤，称取挤出汁液的质量。采用PAL–1数显折光仪测量水蜜桃总可溶性固形物（Total Soluble Solids，TSS）和总酸（Total Acid，TA）含量，称取一定量（10 g左右）果实样品，用纱布挤出汁液，用滴管吸取液体测定TSS（%），将汁液稀释50倍后测定TA（%），重复测定3次取平均值[11]。

1.5.2.6 数据处理

采用Microsoft Excel 2010和IBM SPSS Statistics 23软件处理数据，计算平均值和标准偏差，采用Duncan多重比较法分析处理结果间的差异显著性，以＜0.05判断各种结果差异是否显著。采用Origin 9软件对数据进行绘图。

2 结果与分析

2.1 运输模拟实验结果分析

2.1.1 跌落实验

跌落实验可以评估包装件在受到垂直方向冲击时对水蜜桃的保护效果[15]。不同包装件跌落的最大加速度见图2，可以发现包装件在棱跌落和角跌落时产生的最大加速度显著低于面跌落，这与张连文等[16]对樱桃番茄运输包装件的跌落试验结果保持一致。棱跌落时，不同包装件最大加速度差异较小，面跌落和角跌落时则产生显著差异（＜0.05）。面跌落时，P3包装件最大冲击加速度仅为90.306 m/s2，显著低于P2和P4组，这可能是由于瓦楞纸隔板的支撑强度比EPE高，对水蜜桃的约束阻力更大[17]。角跌落时，P4包装件比P2包装件最大冲击加速度减小了20%左右，可能是由于瓦楞纸箱内堆码的2个礼盒之间也会产生一定的缓冲减振作用。综合角、棱、面跌落结果可知，P3即瓦楞纸隔板+两盒包装的缓冲性能优于其他3类包装件。

2.1.2 随机振动实验

随机振动模拟实验结果表明4组皆出现两阶共振频率，即一阶共振频率为15 Hz，二阶共振频率为5 Hz。通过4种不同形式的包装件共振响应对比发现（表1），二阶共振响应比一阶共振响应更大，这是由于堆码系统在一阶共振频率的振动是包装件整体的上下振动，而在二阶共振频率附近是水蜜桃在纸箱内部产生较为剧烈的振动[18]；其中两盒包装件比单盒包装件的共振响应更大，可能是由于堆码的两层礼盒之间存在振动传递，引发内部包装件的共振，这同戚德彬[19]对两层苹果堆码包装的随机振动研究结果基本一致。另外，P2的一阶共振响应和二阶共振响应在4组中最小，分别为0.012 2 g2/Hz和0.014 3 g2/Hz，这可能是由于EPE比瓦楞纸隔板弹性更大，具备更好的防震效果，因此在随机振动影响较大的运输环境下，如路况复杂的公路运输时，应选用P2，即EPE内衬+单盒的包装方式。

图2 不同形式的包装件跌落最大加速度

注：图中不同小写字母表示差异显著（<0.05）。

表1 4种不同形式的包装件共振响应对比

Tab.1 Comparison of resonance response of four different forms of packaging

注：同一列中不同小写字母表示差异显著（<0.05）。

2.2 货架实验结果分析

2.2.1 呼吸强度

果实的呼吸强度与其成熟及衰老密切相关，机械损伤会导致果实呼吸强度显著增大[20]。经过模拟运输和跌落实验后，4组水蜜桃均遭受了不同程度的机械损伤，在货架期内呼吸强度呈现出先增后减最后急剧上升的变化趋势（图3），2 d时各组均出现了一个小的呼吸高峰，可能是由于包装箱封闭导致箱内CO2浓度升高，从而抑制了果实呼吸，4 d时水蜜桃由于组织损伤，逐渐腐烂变质，呼吸强度急剧增强。P3组在货架期内呼吸强度始终保持在较低水平，在第6天时达到最低值75.80 mg/(h·kg)，可能是由于EPE内衬+两盒包装的水蜜桃受到机械损伤的程度较低，果实伤呼吸较弱。结果发现，采用不同包装量时，两盒包装的水蜜桃呼吸强度均低于单盒的；采用不同内衬缓冲材料时，选用瓦楞纸隔板处理组的呼吸强度均低于EPE内衬组的。

图3 不同包装处理对水蜜桃在模拟运输后货架期内呼吸强度的影响

2.2.2 乙烯释放量

果实内源性乙烯的释放量是判断果实的成熟度及衰老情况的重要指标之一，果实在受到机械损伤后，乙烯释放量也会显著增大[21]。货架前期各组水蜜桃的乙烯释放量均处于较低水平（图4），第4天后，P1组的乙烯释放量急剧增大，在第6天达到了5.725 μL/(L·h)，显著高于其他组（＜0.05），P3组乙烯释放量最低，仅为1.825 μL/(L·h)，第8天时，各组的乙烯释放量都达到较高的水平。采用不同包装量时，两盒包装的水蜜桃乙烯释放量均低于单盒的；采用不同内衬缓冲材料时，选用瓦楞纸隔板包装的乙烯释放量均低于EPE内衬处理组的。综合来看，采用瓦楞纸隔板+两盒包装能更好地降低水蜜桃在运输过程中的机械损伤，延缓水蜜桃的软化、衰老。

图4 不同包装处理对水蜜桃在模拟运输后货架期内乙烯释放量的影响

2.2.3 果肉L值及褐变指数

L值在色差体系中表示明暗程度，L值越高表明颜色越浅，反之则越深[22]。水蜜桃在运输过程中遭到机械损伤后，果肉会发成不同程度的褐变。水蜜桃果肉在货架期内上中下部位的L值呈逐步下降趋势（图5a），褐变指数BI则不断上升（图5b），说明褐变程度逐渐加深，这与肖丽娟等[23]对水蜜桃受振动胁迫后的褐变指数变化结果基本一致，各组间差异较小，其中P1组在货架期第8天时L值最低，降至70.2，BI值则达到了38.44，而P4组褐变程度较低，BI值为32.02，说明EPE内衬+两盒包装能有效减轻水蜜桃在运输过程中的褐变。

图5 不同包装处理对水蜜桃在模拟运输后货架期内L*值和BI值的影响

注：图中不同小写字母表示差异显著（<0.05）。

2.2.4 质构

果实在受到机械损伤后，细胞结构遭到破坏，底物与酶接触从而促进细胞壁的分解，导致果实逐渐软化，硬度降低[24]。从表2可以看出，货架期第4天，4组水蜜桃的质构指标均有所降低，这可能是由于果实组织失水变绵软，同时受机械损伤导致其硬度降低。其中P4组对维持各项指标的效果最佳，果皮硬度和果肉硬度仅降低了5.08 g/cm2和653.12 g/cm2。货架期第8天，各组质构均下降较快，P1组果皮硬度、果肉硬度和咀嚼度分别降至197.28 g/cm2、487.68 g/cm2和36.79，显著低于两盒包装的2组（<0.05），其中P3组果皮硬度、果肉硬度和咀嚼度分别保持在598.37 g/cm2、3 143.23 g/cm2和261.23，为各组最高值。由此可见，瓦楞纸隔板+两盒包装处理能较高地维持水蜜桃在货架期间的质构。

2.2.5 TSS、TA和出汁率

可溶性固形物和可滴定酸等营养物质会随着果实呼吸逐渐消耗而降低，而果实受到机械损伤会进一步加剧呼吸强度，营养成分消耗加快；同时呼吸作用和蒸腾作用会导致果实失水，出汁率降低[25]。由表2可知，不同包装处理的水蜜桃TSS、TA及出汁率随货架期的延长呈现出逐步下降的趋势，但各组间差异较小（＞0.05），这与杜纪红等[26]在研究常温下贮藏水蜜桃的TSS和TA含量变化趋势一致。货架期4 d时，P1组的TSS、TA和出汁率分别降低了0.95%、0.345%和8.87%，下降速率最快，至第8天，TSS和TA质量分数分别降至8.70%和0.39%，这可能是由于P1组的水蜜桃在跌落振动实验中受到了较大程度的机械损伤。P3组较其他组的TA和出汁率下降较慢，货架期4 d仅下降了0.06%和0.27%，TSS质量分数也仅降低了0.57%。结果发现，采用不同包装量时，两盒包装水蜜桃的TSS均高于单盒包装水蜜桃的；采用不同的内衬缓冲材料时，选用瓦楞纸隔板做内衬材料的TSS均高于EPE内衬处理组的。综合来看，瓦楞纸隔板+两盒的包装方式对水蜜桃的缓冲效果较好，能更好地维持TSS和TA等营养物质含量，减少果实水分流失。

2.2.6 外观品质

各组水蜜桃在模拟运输实验后，总体仍保持了较好的外观品质（图6）。货架期第4天，各组新鲜度有所降低，果皮开始皱缩，组织逐渐软化，色泽变暗，运输中产生不明显损伤的果实能逐渐从外观上看出褐变，其中两盒包装的果实外观较单盒包装组的更好；至第8天时，各组均出现腐烂霉变情况，果实表皮干皱，组织软化，品质劣变较快，P1和P2组出现机械损伤情况更严重，25%的果实组织发生软化，P2的伤果率最高，达到了10%，原因可能在于虽然P2受随机振动的影响较小，但其在跌落冲击实验中受到了较大程度的损伤。综合来看，瓦楞纸隔板+两盒包装对维持水蜜桃外观品质具有更好的效果。

表2 不同包装处理的水蜜桃在模拟运输后货架期内质构、TSS、TA和出汁率的变化

Tab.2 Changes in texture, TSS, TA and juice yield of honey peach subject to different packaging treatments during shelf life after simulated transportation

注：同一列中不同小写字母表示差异显著（<0.05）；“—”表示无法测出。

图6 不同包装处理对水蜜桃在模拟运输后货架期内外观的影响

3 结语

依据ISTA 3A标准开展的模拟公路运输实验结果表明，两盒包装在跌落冲击中具备更好的缓冲性能，但在随机振动中，单盒包装件的振动响应更小；在面跌落中瓦楞纸隔板处理组的缓冲性能明显优于EPE内衬组的（<0.05），P3包装件最大冲击加速度仅为90.306 m/s2，在角、棱跌落时，不同缓冲材料包装件之间差异较小（＞0.05）；在随机振动实验中，EPE内衬的包装件的振动响应小于瓦楞纸隔板作内衬的包装件的，原因可能在于堆码的两层礼盒之间存在振动传递，引发内部包装件的共振。

对水蜜桃货架品质分析结果表明，两盒包装量的货架品质明显优于单盒（<0.05），可能是由于其在跌落和随机振动中受到的机械损伤较轻，能更好地保持果实组织细胞的完整性，从而延缓质构品质的下降，维持外观品质，同时由于果实伤呼吸较弱，代谢速率降低，对TSS和TA等营养物质含量的消耗更慢，货架期8 d后，P3组的TSS和TA质量分数仅下降了1.35%和0.17%；内衬缓冲材料不同时，在货架中后期瓦楞纸隔板包装组的呼吸强度比EPE内衬包装组的更低，经过模拟运输实验后，P1和P3组的果肉硬度分别为5 860.72 g/cm2和4 829.17 g/cm2，显著高于其他2组（<0.05）。综合来看，瓦楞纸隔板+两盒包装是一种较合理的水蜜桃电商物流包装方式。在约束包装材料成本、生产工序的同时，能减少水蜜桃在电商物流过程中的机械损伤，延缓成熟衰老进程，延长货架期，对我国水蜜桃产业发展具有重要的参考意义。后续研究将在此电商包装的基础上，进一步构建缓冲包装动力学模型并进行有限元分析，从而优化运输空间利用率，以期为实际生产应用提供参考。

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Effects of E-commerce Packaging on Transportation Cushioning and Shelf Quality of Honey Peach

CHENG Chi-yun1, LIANG Xin2, SHI Wei-wei1, XIANG Hu-bing1, YAN Rui-xiang1, YAO Gang2

(1. College of Light Industry Science and Engineering, Tianjin University of Science & Technology, Tianjin 300222, China; 2. Shenzhen SF Taisen Holding (Group) Co., Ltd., Guangdong Shenzhen 518000, China)

The work aims to study the effects of different cushioning materials and packaging quantity on the damage protection and shelf quality of honey peach under the conditions of drop and random vibration in conventional E-commerce packaging. With "Huayu" honey peach as the test material, four forms of packaging were adopted: corrugated board partition + single box, expandable polyethylene (EPE) lining + single box, corrugated board partition + two boxes and EPE lining + two boxes. Then, the road transportation experiment was simulated according to ISTA 3A standard to analyze the changes of honey peach shelf quality. The acceleration of corrugated board partition + two boxes packaging when falling on the surface was only 90.306 m/s2, and the cushioning performance was better than that of single box packaging, but its response was larger in random vibration, while EPE lining + single box packaging was least affected by random vibration, and the first-order and second-order resonance responses were 0.012 2 g2·Hz-1and 0.014 3 g2·Hz-1respectively. After simulated transportation, under the normal temperature shelf condition, the honey peach packed in corrugated board partition + two boxes always maintained low respiratory intensity and ethylene release during the shelf life, and had better appearance quality. Compared with single box packaging, two boxes packaging played a positive role in maintaining the texture, SSC, TA content and appearance quality of honey peach. Overall, with corrugated board partition as cushioning material, the packaging of two boxes is conducive to the vibration protection of honey peach in logistics transportation, and can better maintain the shelf quality, which is a suitable packaging method for E-commerce logistics of honey peach.

honey peach; E-commerce logistics; EPE; corrugated board partition; packaging quantity; shelf quality

TB485.3

A

1001-3563(2023)03-0114-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.03.014

2022−05−09

天津市科技支撑重点项目（20YFZCSN00620）；现代农业产业技术体系项目（ITTHRS2021000）

程赤云（1997—），女，硕士生，主攻农产品物流保鲜包装。

阎瑞香（1973—），女，博士，教授，主要研究方向为活性保鲜包装；姚刚（1984—），男，博士，工程师，主要研究方向为农业工程。

责任编辑：曾钰婵