水果運輸緩沖包裝研究現狀

毛星超

作為我國農業中繼糧食和蔬菜的第三大支柱型產業，水果產業每年能達到2億噸以上的產量且已連續多年位居全球第一，不僅豐富了國民的飲食多樣性，更加助力國家的經濟發展。然而整個產業巨大的產量也因從采收到銷售的各個環節的損耗，帶來了巨量的虧損。流通環節造成的損失占總產量的25%～45%，其中運輸過程中的振動是造成水果機械損傷的主要原因，因此認知水果果實的運輸損傷機理才能更好地設計出具有良好緩沖、減振效果的運輸包裝，降低水果運輸過程中的損耗。

水果運輸過程中的損傷形式及研究現狀

由于未加防護的水果，在運輸過程中容易受到機械力作用而造成損耗，因此目前絕大多數品類的水果都或多或少有著緩沖防振包裝，來降低運輸對水果的不良影響。由于國外對水果緩沖包裝重視得早，從20世紀六七十年代起便有了相當多的研究，這是發達國家保持果蔬運輸損耗很低的原因之一。在積極學習吸取國外先進技術和經驗的同時，努力探索并發展適合我國實際情況的運輸緩沖包裝。

水果在運輸中受到的機械損傷主要分為靜壓損傷、振動損傷和沖擊損傷3類。

靜壓損傷是指果實在靜置時因受到自身或是其他物體的重力或壓力作用，在一定的相對時間內積累而造成的損傷，損傷部位多為接觸區域，反映了果實自身的機械特性。當果實因所受壓力產生的變形值超過自身能承受的極限值時，就會受到損傷。相關研究表明，一些果實在快速加壓時屈服極限會有提高；而緩慢加壓時，則易造成果實損傷，而緩沖材料有助于增加相應果實的屈服極限。而在對蘋果進行準靜態壓縮試驗時提出果品在宏觀角度下的因剪切應力引起的破損等效于微觀角度下細胞的破裂。

振動損傷是指由于振動而產生的低應力循環造成的一種疲勞損傷，是水果在運輸過程中所主要承受的傷害，長時間的運輸尤其容易對水果產生傷害。通過具體的水果實驗，可以得出相關的模型和結論，有研究者提出了果品振動疲勞積累損傷模型，并獲得水晶梨的振動疲勞常數等；當枇杷處于13～25Hz范圍內的事實，損傷從下往上逐漸加強；建立了西瓜在箱中所處位置于其所受振動的時間頻率和加速度對其損傷的三維模型。

沖擊造成的損傷也很常見，且其損傷有時會很嚴重。這是由于作用于果實上的沖擊力，超過其自身所能承受的強度而造成，尤其在運輸路面狀況不良時和搬運過程中，容易發生沖擊損傷。當果品收到沖擊和碰撞時，不僅接觸面的組織細胞結構發生變化進而導致損傷并發生褐變，同時接觸時產生的力會傳遞到果實深處，使果實內部的組織細胞吸收能量造成損傷。

當果實的組織結構因機械力作用發生損壞時，在外界條件及各種酶的催化下，果實從受傷部分開始向周圍逐漸軟化，營養成分氧化減少，造成品質下降。因此，合理巧妙地使用緩沖包裝，有助于減少水果在運輸過程中的機械損傷，避免產品價值流失。

緩沖包裝形式

水果包裝件在運輸過程中所受機械力作用的響應過程，大致可以簡化為：環境負荷（壓力、振動）→外包裝→緩沖襯墊→水果→響應（損傷評價），主要分為兩個階段即環境負荷對外包裝的動力響應和緩沖襯墊對水果的重力動力響應。

1.外包裝

目前市場上常見的水果外包裝形式主要有：瓦楞紙箱、泡沫板箱、發泡塑料箱和木箱等標準化的箱體，有利于搬運和堆放。尤其是塑料板材包裝箱，具有很強的耐磨、抗沖擊性能、很低的磨擦系數、良好的自潤滑性能，優良的耐低溫、耐化學腐蝕，以及重量輕、易于清洗和可重復使用等優點，是一種性能全面的工程塑料；但其緩沖效果不好，不能很好地保護對機械力敏感的產品，且空箱體積大、不能折疊等特點使其應用范圍稍遜于瓦楞紙箱。

瓦楞紙箱價格低廉、環境友好、易于加工和印刷標識，但不耐潮濕、易受損傷、隔熱性差而不適用直接包裝需要保溫的果品。

發泡塑料箱具有密度小、易加工成型、緩沖性能好、耐潮濕、導熱率低和適用溫度范圍大等優點，如EPE、EPP、EPS等材料即可緩沖又可隔熱，是目前水果快遞物流的主要用箱。但發泡塑料箱同時也有一些缺點，如價格較貴，存儲空間較大，不易循環再生，自然降解緩慢，隨意丟棄會污染環境，特別是EPS材料焚燒時，還會產生有毒氣體，主要用于較貴重和易碎產品。因此選擇合適產品的外包裝形式，能更好的保護產品，減少損耗。

2.緩沖襯墊

合適的緩沖襯墊，能夠起到高效的減震防護作用，根據不同的內裝物設計，需要搭配不同材料、不同樣式的緩沖襯墊來達到理想的緩沖效果。目前主要使用的幾種材料分別是：紙制緩沖材料，發泡緩沖材料和氣墊緩沖材料等，以及不同材料的組合使用。

紙制緩沖材料主要有瓦楞紙板，蜂窩紙板和紙漿模塑等幾類。具有原材料易得、成本低廉、加工性好、持有一定的挺度和凈度、重量輕、透氣性好、緩沖性能優良，且對環境友好，易于回收的優點。特別是紙漿模塑，可以根據不同果品的實際形狀需求，進行合理的造型，應用較廣泛。但紙質材料存在不耐潮濕、較易被壓潰，且直接接觸果實時會磨損果皮等一些缺點限制了適用范圍。

發泡緩沖材料常使用的原材料有PP、PS和PVC等。優點是造型多樣、重量輕，具有良好的緩沖減振的效果，且耐潮濕；缺點是廢棄后易污染環境且降解時間長、成本較高，但目前環保型的發泡材料也相繼開發出來，如珍珠棉等各項性能優良，是傳統包裝材料的理想替代品。

氣墊緩沖材料是電商物流常用的緩沖襯墊。款式多樣例如氣泡膜、充氣柱和充氣袋等，它們緩沖性能優良，重量極輕，且能根據產品進行相應的變形包裝方式，隨意靈活，環境友好，是當前普遍使用的緩沖材料。

水果品種多種多樣，特性也是千變萬化，根據不同產品的運輸緩沖要求來有針對性的進行緩沖包裝設計，不同的材料在合適的位置組合起來，發揮各自的優勢，才能更好的減少因運輸造成的振動損耗。

損傷評價

水果在運輸后，果實各方面品質參數會發生變化，如何判斷這些變化是因為損傷造成的，還是果實自身隨時間變化而改變的，就需要相應的損傷評價，同時也為緩沖包裝是否合格有效，哪些方面需要改進提供了理論依據。損傷評價主要分為物理和生化兩方面。

1.物理方面

物理方面主要測量項有：損傷面積或損傷體積、硬度和黏彈性等。

測量損傷面積和損傷體積是常用且重要的方法，可以直接比較得出損傷大小和包裝緩沖是否有效。大多數水果品種損傷后，損傷部位易氧化褐變，與未損傷部位顏色相差較大，易于檢測，通過測量計算出面積和體積的損傷率，可以將損傷量化。

硬度是評價水果成熟度的一個重要指標。一般水果果實的硬度主要受細胞內的果膠和纖維素等影響，當原果膠降解轉化為可溶性果膠，纖維素經過纖維素酶的降解后細胞壁的支撐力下，果實的硬度也隨之降低。通過測量運輸前后的果實硬度變化，可以為損傷程度提供判斷依據。測量硬度時對果實的穿刺深度需要根據果實實際大小而定，常取果實的縱向與橫向直徑差值的一半，并避免接觸到果核。

此外，由于水果損傷部位的結構和物質發生變化還可以根據超聲波、X射線、能量吸收、相對電導率、失重率和色澤等物理方法檢測。也可以對整體的損傷關系進行檢測，在對堆疊放置的蘋果進行振動后，根據每個果實的受損情況繪制空間分布圖，可以得出果實的損傷鏈。

2.生化方面

生化方面主要測量項目有：丙二醇含量、可溶性固形物含量和乙烯釋放量等。

丙二醇含量（MDA）水果果實在受到損傷時，內部細胞的膜脂會過氧化分解產生丙二醛，這種物質尤其在衰老和受損時大量產生，因此丙二醛含量的高低可以直接反映水果受損程度。

可溶性固形物，指的是液體或流性食品中所有糖、酸、維生素和礦物質等可溶于水的化合物總稱，是食品行業常用的一個技術參數。在水果評價中，可直接用于反映果實內含糖量，判斷果實成熟度。測定時需將果實榨汁，用阿貝爾折光儀測量果汁的折射率，根據可溶性固形物含量來評價果實的成熟度和品質，例如機械損傷可使紅富士蘋果果實內可溶性固形物含量下降。

乙烯釋放量，乙烯是植物生長調節劑，也是果實采后成熟所需的重要物質。在果實成熟過程中乙烯產量較大，而當果實遭受機械損傷時果實內會從數倍增加乙烯的產量，稱為應激乙烯或逆境乙烯。同時乙烯也具有自促作用，即乙烯的積累能刺激果實產生更多的乙烯。有研究表明，隨著損傷程度的加深后，富士蘋果等果實的乙烯釋放量增加。

此外還有呼吸速率、VC含量以及相應酶的活性等指標來評價果實受損程度的大小。

研究及發展方向

1.模擬條件更加接近水果實際運輸狀況。很多模擬運輸過程中振動的研究都拘泥于水果在車輛行駛過程中的上下振動對果實造成的損傷，但實際的運輸過程由于路面平整度、行駛速度和彎道等各種因素的影響會產生各個方向的振動，因此多自由度的模擬研究更能接近實際運輸情況，也需根據具體路況信息模擬振動頻率；此外，大量運輸的多層堆疊的果實損傷研究較少，需增加相應實驗。

2.運輸過程中為果實提供更加適宜的環境。這就需要緩沖包裝結合冷鏈等更多技術手段保持果實的優良品質，大部分水果都適宜儲存在0℃～4℃的溫度區間，但像香蕉、芒果等熱帶水果會在低于10℃的環境中發生凍傷現象，大大降低了果實的品質，也更加易于受振動沖擊等機械力損害。在合適的儲運環境中進行有效的緩沖保護才能最大程度地保持果實品質。

3.運輸包裝適用于更多水果品種。目前大多數的研究只針對單一品種的果實，在此基礎上需要進行同種和同類的研究實驗，使得開發出來的產品能夠適宜相同性質水果的緩沖要求，適用面廣能使水果整體的損耗降低，這也要求緩沖包裝能夠根據差別較小的不同產品進行相應調整，但操作更簡便。

4.包裝規格及損傷檢測標準化和精細化。規格標準化能更大程度地提高整體緩沖水平，同時精細化能有針對的對差異較大的果品進行緩沖包裝；損傷檢測的標準化能使設計者對緩沖包裝產品的使用效果有更加清晰的認識，確切表征產品緩沖包裝的適合程度，合理的標準也能簡化檢測步驟提高工作效率。

總結

隨著相關研究的深入，更多樣、更全面的緩沖包裝技術將應用在水果運輸上，愈發精細化和標準化的運輸管理能更好地減少因機械等因素造成的不必要損耗。水果運輸緩沖包裝不斷發展，減少水果損傷，保證品質是最終目的，水果樣式千變萬化，緩沖包裝的材料和結構也多種多樣，在現有的材料改良和新材料研發的努力下使緩沖效果繼續精進的同時，水果運輸緩沖減振包裝也向著環保、精美、便捷、一體化和標準化的方向發展。