雙功能集成保鮮包裝對鮮切蘋果的影響

李娟萍，楊 達，張 敏，李東立，韋東佃

（北京印刷學院印刷包裝材料與技術北京市重點實驗室，北京 102600）

蘋果素來就享有“水果之王”的美稱，具有極高的營養價值和醫療價值。鮮切果蔬不但符合消費者對自然、新鮮、衛生、環保及健康食品的需求，還可以滿足食品快餐業、團體飲食業等的特殊需要,逐漸成為城市果蔬消費的主流[1]。

雖然鮮切蘋果方便食用，但在加工過程中失去了果實整體和代謝協調性[2]，細胞組織與空氣完全接觸，果品極易變質，大大縮短了貨架期。鑒于鮮切果蔬存在的問題，國內外的專家學者進行廣泛的研究，提出一系列鮮切果蔬的保鮮方法。低溫貯藏可以有效減弱鮮切蘋果的呼吸作用，有利于保證鮮切蘋果的品質，是一種常用的保藏方法[3]。絕大多數報道認為，高濃度CO2和低濃度O2的氣調貯藏能有效延長蘋果的貨架期，但過高濃度的CO2對蘋果有傷害[4]。熱處理可以有效控制鮮切果蔬在貯藏保鮮過程中的腐敗變質，延長貯藏時間[5-6]。吳昊等人[7]研究表明，CTS-GA能有效抑制鮮切蘋果VC損失、酚類物質氧化，以及PPO的活性和表面的微生物生長，對鮮切果蔬具有良好的保鮮效果。許多國內外的研究表明，綜合保鮮技術可有效維持鮮切果蔬的外觀品質，從而延長鮮切果蔬的貨架壽命[8-9]。

盡管國內外已有一些鮮切蘋果保鮮工藝研究報道，但對鮮切蘋果的保鮮效果仍然不夠理想，綜合起來存在以下瓶頸問題：①利用最佳的O2含量和CO2含量來減緩果蔬呼吸速率是目前已知的最主要手段之一，但保鮮頂空內濕度高低對于病原菌滋生速率具有決定性作用；②保鮮包裝薄膜（保鮮袋）制備時所選用的材料種類雖然很多，但保鮮袋多為一種材質的高分子薄膜制備，當滿足了O2透過率（OTR） 和CO2透過率（CO2TR） 的要求后，該薄膜的水蒸氣通過率（WVTR）卻不能滿足，保鮮袋內的濕度增加甚至出現凝露，導致病原菌迅速滋生。

為了從根本上解決保鮮袋凝露問題，利用自制的高透氧功能薄膜E和高透濕性薄膜D，根據鮮切蘋果常溫下的呼吸速率和多功能集成設計理論，將E膜和D膜2種功能薄膜熱拼接成雙功能集成保鮮袋，并與裸放組和普通PE保鮮膜組進行對比，評價雙功能集成保鮮袋對鮮切蘋果的保鮮效果。

1 試驗過程

1.1 功能薄膜的制備

E膜為高透O2與高透CO2功能薄膜，該膜的O2通過率 （OTR） 為 1.7×105mL/m2·day·atm，CO2透過率 （CO2TR） 為 1×106mL/m2·day·atm，水蒸氣的通過率（WVTR） 為9 g/m2·day，該功能薄膜的制備方法參照ZL201210363822.7。

D膜為高透O2與高透濕功能薄膜，該膜的OTR為1×104mL/m2·day·atm，WVTR為80 g/m2·day[10]。

1.2 鮮切蘋果呼吸強度的測試

在25℃的室溫條件下，用容積為V2（mL） 不銹鋼金屬罐密封m（g）鮮切蘋果（鮮切蘋果體積為V1，mL） 10 min后，抽取罐內頂空氣體，用PAC CHECK 450EC（Mocon，Minneapolis，MN，USA） 頂空分析儀測試罐內氣體含量（CO2%和O2%）；25℃室溫條件下鮮切蘋果呼吸速率按照公式（1）計算。

根據上述測試方法測得在25℃的空氣環境下鮮切蘋果的呼吸強度為27 mL CO2/kg·hr。

1.3 基于雙功能集成保鮮包裝設計

根據鮮切蘋果的呼吸強度，考慮選用面積相同、一片具有高透O2與高透CO2功能的E膜與一片具有高透O2與高透濕功能的D膜熱封成一款雙功能集成保鮮包裝，標記為E50D50來保鮮鮮切蘋果，測試保鮮效果，驗證雙功能集成保鮮設計理論是否合理。

1.4 鮮切蘋果品質的測試

1.4.1 失質量率的計算

采用差質量法，即鮮切蘋果保鮮前質量m0和保鮮后質量m1的差值，按照公式（2） 計算：

1.4.2 E50D50中CO2含量和O2含量的測定

使用氣體分析儀[PAC CHECK 450EC（Mocon，Minneapolis，MN，USA） ]對 MAP袋中 CO2含量和O2含量進行監測。

1.4.3 鮮切蘋果外觀評價

從北京市新發地蔬果批發市場購買的蘋果，感官分數為10分；如果有20%失水、口感明顯沒有開始時的清脆，但仍有淡淡的清香味，無腐爛，此時的感官分數為6分，屬于市場接受的品質底線；根據鮮切蘋果的外觀，按照下列標準（表1）進行品質評價。

鮮切蘋果的外觀品質評價及分數見表1。

表1 鮮切蘋果的外觀品質評價及分數

1.4.4 鮮切蘋果營養成分分析

利用勻質機（Beckman J20-2型） 將100 g鮮切蘋果和100 g去離子水的混合物以轉速15 000 r/min剪切20 min，然后利用pH計測試得到水果汁的pH值；利用糖度計（PR-101α型，Japan Atago Company公司產品） 測試蘋果汁的可溶性固形物含量（Brix°）；利用2,6-二氯靛酚滴定蘋果汁內VC的含量 （mg/100 g）。

2 結果與分析

2.1 O2含量與CO2含量

對于E50D50保鮮組，E膜具有高透O2功能，能夠提供足量的O2供鮮切蘋果進行有氧呼吸，O2含量穩定在20.0%～20.4%，接近于外界環境中空氣中O2含量（20.7%），這與保鮮袋集成設計時的設想是一致的。產生的CO2也能通過E膜被迅速移除到保鮮袋之外，保鮮袋內CO2含量維持在0.8%左右，在保鮮袋內裝入鮮切蘋果2 d后，O2含量和CO2含量已經穩定。鮮切蘋果呼吸產生的水蒸氣可以完全被占總面積50%的D膜排除，不同于普通PE保鮮膜，在功能保鮮袋的內側始終沒有發現水蒸氣凝露現象，鮮切蘋果呼吸產生的水蒸氣可以通過D膜完全移除到外界，與集成設計時的設想一致。

存儲期間CO2含量變化見圖1，存儲期間O2含量變化見圖2。

圖1 存儲期間CO2含量變化

圖2 存儲期間O2含量變化

從圖1和圖2可見，功能保鮮組的保鮮袋內頂空O2含量在第2天后趨于穩定，以后一直維持在20%左右；CO2含量也是一樣，在第2天時趨于穩定，維持在0.8%左右，相比于普通PE保鮮膜，由于功能保鮮膜E50D50能有效維持袋內鮮切蘋果的呼吸速率，不會出現隨存儲時間延長鮮切蘋果呼吸強度緩慢提高的現象，故其CO2含量相對較低，O2含量相對較高。而由于低溫能抑制鮮切蘋果的呼吸作用，故相比于常溫下的功能保鮮膜組，低溫保鮮袋中的CO2含量較低，O2含量較高。

2.2 鮮切蘋果的失質量率與外觀品質的變化

存儲期間失質量率的變化見圖3，鮮切蘋果外觀品質的變化見表2。

圖3 存儲期間失質量率的變化

采摘后的蘋果，仍然繼續維持著代謝活動，吸收保鮮袋頂空內的O2，利用機體內的水為代謝介質，氧化機體內的糖類營養成分，釋放出更多的水分。對于常溫下的裸放對照組，在25℃下，鮮切蘋果的呼吸速率會緩慢增加，生成的水氣會通過鮮切蘋果表面的氣孔迅速揮發到周圍環境中，具有很高的傳質速率，鮮切蘋果的水分流失速率很快，第1天時水分流失6.6%，到第2天流失18.7%（圖3），萎蔫嚴重，貨架期已到，但未出現腐爛現象（表2）。而同樣的裸放組，在5℃的環境下低溫顯著降低了鮮切蘋果的呼吸作用，其失質量率在第5天時才達到19.4%，將近其品質底線（表2）。相對于常溫裸放和低溫裸放對照組，存儲于E50D50保鮮袋中的鮮切蘋果的呼吸速率控制得較低，保鮮袋頂空中這個低含量的CO2，會起到抑制鮮切蘋果呼吸的作用，且不會對鮮切蘋果造成CO2傷害，因此該E50D50集成設計有效減少鮮切蘋果的水分損失，在第1天時，常溫與低溫下僅損失2.8%與1.6%，以后隨保鮮時間延長水分損失逐漸上升；到第5天時，分別僅損失14.9%與6.7%（圖3），此時鮮切蘋果保持有淡香甜味，無任何腐爛。而市場上常用的普通PE保鮮膜也保持了較低的失質量率，主要是因為這種保鮮膜的透濕性能極差，鮮切蘋果呼吸所產生的水氣無法及時排出到空氣中，在保鮮袋內側出現凝露現象，這種高濕度的環境大大提高了細菌的滋生速率，造成鮮切蘋果的腐爛，對應表2也可以看到，在第1天就達到了其品質底線，第2天時已經失去了商業價值。因此，PE保鮮膜雖然可以有效防止鮮切蘋果的水分流失，但是也帶來了腐爛的問題。

表2 鮮切蘋果外觀品質的變化

2.3 鮮切蘋果硬度變化

存儲期間鮮切蘋果的硬度變化見圖4。

圖4 存儲期間鮮切蘋果的硬度變化

由于裸放組的鮮切蘋果在第2天失水率達到18%，嚴重萎蔫，其硬度也大幅度下降。而常溫功能保鮮膜組與低溫下的保鮮組，其失水率遠低于常溫下的裸放組，故其硬度相比于常溫裸放組要相對較高，但隨著存儲天數的增加，硬度值呈下降趨勢。

2.4 總可溶性固形物（TSS）和VC含量的變化

存儲期間鮮切蘋果的TSS含量變化見圖5，存儲期間鮮切蘋果的VC含量變化見圖6。

圖5 存儲期間鮮切蘋果的TSS含量變化

圖6 存儲期間鮮切蘋果的VC含量變化

由于常溫普通PE保鮮膜在第2天時已經失去了商業價值，故不再分析其營養成分。裸放組的鮮切蘋果失水嚴重，但不發生腐爛，因此它的營養成分一直能被檢測到，由于在2 d的貨架期內鮮切蘋果失水6%～18%，因此在鮮切蘋果機體內TSS被濃縮，TSS稍有增加，隨后稍有下降，且在整個存儲過程中，TSS含量一直處在較高水平。但VC含量呈降低的趨勢；說明在裸放的情況下，鮮切蘋果體內的糖分和VC被氧化的速率較保鮮組高，營養成分快速流失。而常溫E50D50保鮮膜組、低溫裸放組、低溫E50D50保鮮膜組TSS含量總體上都有一個先上升后下降的趨勢，但因其失水率遠遠低于常溫裸放組，故其最終的TSS含量相對較低。

低溫下的保鮮組由于低溫抑制了鮮切蘋果的呼吸作用，而E50D50保鮮組集成包裝的透氧膜比例能有效協調保鮮袋內與外界空氣中的氧氣濃度，機體內TSS和VC的氧化速率小，因此與常溫裸放組相比，其減緩了營養成分的流失。在保鮮周期的后期，由于低溫裸放組與常溫E50D50組失水率高于低溫E50D50組，這使得VC得到濃縮，因此后期存儲結束后，低溫裸放組與常溫E50D50保鮮膜組的VC含量要高于低溫功能保鮮膜組。

3 結論

（1）裸放對照組與普通PE保鮮膜組相比，無論是常溫還是低溫，E50D50保鮮包裝獨特的雙功能集成設計都有效地減少了氧氣供應，協調了鮮切蘋果的呼吸速率，減緩了TSS，VC營養成分和水分的流失，保證了鮮切蘋果的外觀品質，使鮮切蘋果在常溫下的保鮮期從裸放狀態下的2 d延長到5 d。

（2）低溫下的保鮮組與常溫保鮮組相比較，由于低溫有效抑制了鮮切蘋果的呼吸作用，故低溫保鮮組鮮切蘋果的貨架期相對于常溫組明顯延長。

（3）通過鮮切蘋果的保鮮評價驗證了多功能集成保鮮包裝設計理論的合理性，該設計徹底解決了保鮮袋內側結霧問題，特別適合常溫下躍變性水果和蔬菜的保鮮包裝設計。

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