果蔬保鮮包裝技術的應用研究

摘 要：保鮮包裝是果蔬在貯運過程中保持優良品質、預防機械損傷的重要手段之一，其作用機制主要是降低果蔬自身的呼吸作用、蒸騰作用，抑制病原微生物的侵害，提高果蔬品質，延長貨架期。本文綜述了氣調包裝、涂膜包裝、活性包裝、納米包裝等不同保鮮包裝對采后果蔬品質和貯藏特性的影響，旨在為采后果蔬的保鮮提供參考。

關鍵詞：果蔬;氣調包裝;涂膜包裝;活性包裝;納米包裝

中圖分類號：TS275.5 文獻標志碼：A 文章編號：1008-1038（2024）03-0010-07

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2024.03.002

Research Progress on Application of Packaging Technology of Fresh Fruits and Vegetables

LIN Zhirong

（Management Academy of China Cooperatives， Beijing 100028， China）

Abstract： Fresh-keeping packaging is one of the essential means to maintain the high quality of fruits and vegetables during storage and transportation， as well as to prevent mechanical damage. Its main mechanism is to reduce the respiration and transpiration of fruits and vegetables， inhibit the invasion of pathogenic microorganisms， improve the quality of fruits and vegetables， and extend the shelf life. This article reviewed the effects of various fresh-keeping packaging methods， including modified atmosphere packaging， film packaging， active packaging and nanotechnology packaging on the quality and storage characteristics of postharvest fruits and vegetables， aiming to provide insights for the preservation of postharvest fruits and vegetables.

Keywords： Fruits and vegetables; modified atmosphere packaging; film packaging; active packaging; nanotechnology packaging

新鮮果蔬營養豐富，市場需求大，隨著人們生活水平提高和健康意識提升，消費者對果蔬新鮮度的要求越來越高。但果蔬采摘后依然是活體，旺盛的呼吸作用和蒸騰作用會導致果蔬失水、軟化和表面收縮，嚴重影響商品價值;另一方面，果蔬在采收及貯運過程中常常會受到機械損傷或病原菌侵染，導致快速腐爛變質，進一步縮短貨架期。相關數據表明，果蔬從產地到消費的整個供應鏈中由腐敗等原因導致的損耗達20%左右，給國家及相關產業造成巨大的經濟損失。

合理的保鮮包裝是阻隔果蔬免受環境污染，保障果蔬安全與品質，降低腐爛率及延長貯藏期的重要手段之一。本文從降低果蔬采后呼吸強度、減少水分流失和乙烯生成、抑制微生物生長繁殖等幾個方面著手，綜述了納米類、可食性涂膜類、氣調類包裝以及活性包裝等不同類型保鮮包裝對采后果蔬品質和貯藏特性的影響，以期為采后果蔬的保鮮提供參考。

1 氣調保鮮包裝

氣調包裝是通過改變果蔬包裝內氣體的成分和含量，抑制果蔬呼吸作用，以達到減少果蔬營養成分損失和延長貨架期的目的，分為主動氣調、被動氣調以及微孔氣調。

1.1 主動氣調

主動氣調是根據不同果蔬呼吸作用的特點，利用機械設備調節包裝內不同氣體的比例，從而建立起果蔬貯藏所需的最佳氣體環境。一些研究者利用機械設備調節包裝內CO2氣體的比例，研究不同濃度的CO2氣調處理對果蔬貯藏品質的影響。舒小芳等[1]認為5% O2+8% CO2的氣調參數較適合新鮮蓮子的貯藏保鮮，其褐變度、失重率、還原糖含量、過氧化物酶和多酚氧化酶活性均顯著低于對照組，而12%以上較高濃度CO2氣調處理，易使蓮子受到生理性傷害。韋雪等[2]發現30% CO2的氣調參數對馬鈴薯保鮮效果最佳，能抑制馬鈴薯內部各種酶的活性，保持鮮切果實的硬度、脆性、可溶性固形物和抗壞血酸含量，有效抑制馬鈴薯褐變。

1.2 被動氣調

被動氣調又稱自發氣調，是將果蔬密封在具有良好氣體滲透性的包裝薄膜中，利用果蔬自身的呼吸作用和薄膜透氣性自發調控包裝內氣體成分，營造低O2、高CO2濃度的貯藏環境，抑制果蔬呼吸和微生物繁殖，延緩果蔬衰老和軟化。被動氣調的關鍵是果蔬的呼吸頻率與包裝材料的氣體滲透率要匹配，協同減緩果蔬有氧呼吸到微弱狀況。羅政等[3-4]研究得出，貯藏30 d以上時，氣調包裝袋內低O2和低CO2的氣體環境更有利于紅心獼猴桃的貯藏;冬棗自發氣調包裝的透氣率和透視率不宜過高。生鮮市場中常用的被動氣調包裝材料有淺盤、塑料保鮮膜和塑料袋等，這些材料的氣體滲透率都較低，易導致包裝內O2濃度過低和CO2濃度過高，造成果蔬生理紊亂，不適合呼吸頻率高或對CO2敏感的果蔬，如花椰菜、蘆筍、蘑菇和草莓等。

1.3 微孔氣調

微孔氣調包裝是在傳統包裝材料上制作具有規定直徑、數量和密度的微孔，實際應用中，能根據果蔬的保鮮特性調節微孔膜的透氣性，降低CO2/O2滲透率的比值，使其接近于1，相比傳統氣調包裝具有更好的保鮮效果。目前，微孔氣調保鮮技術已被廣泛用于果蔬、蘑菇的保存，用于提高包裝膜的滲透性，防止果蔬厭氧呼吸和膜內水蒸氣的凝結。路帆等[5]將主動氣調與微孔膜結合，氣體環境為6% CO2+4% O2+90% N2，透氧量為6 000 cm3/（m2·d），在低溫（4±0.5）℃保鮮鮮切肉蓯蓉7 d后，發現微孔氣調包裝處理能顯著減緩鮮切肉蓯蓉中活性成分的下降，維持其較高的抗氧化能力。潘嘹等[6]根據香菇呼吸速率設計開發合適孔徑和數量的微孔氣調保鮮盒，在取出1/2香菇后能繼續維持包裝內最佳氣體組分，并有效降低香菇失重率、pH值變化量和褐變度，獲得比傳統氣調保鮮盒更長的貨架期。

單一微孔氣調包裝往往不能達到理想保鮮效果，需與其它處理方式協同作用，如微孔氣調包裝與季銨鹽、臭氧、化學保鮮劑、生物保鮮劑等殺菌劑結合能有效抑制微生物入侵。雷婷婷等[7]發現微孔氣調包裝（10% O2+10% CO2+80% N2、微孔膜孔徑100 μm、孔數為2個/243.39 cm2）與18.3 mg/m3臭氧協同處理，能有效減緩楊梅硬度、可溶性固形物含量、可滴定酸含量以及抗壞血酸含量的下降，延長楊梅無霉保質期長達8 d。邢江艷等[8]研究發現1-甲基環丙烯（1-MCP）結合氣調保鮮袋和微孔膜能有效抑制檸檬貯藏過程中乙烯的生成，延緩檸檬果實成熟和老化，延長貨架期。張昭等[9]發現氣調熏蒸微孔包裝（500 μL/L SO2+5% O2+8% CO2）能有效保持‘紅地球葡萄’感官品質，減緩其營養風味的損失。

2 可食性涂膜保鮮包裝

可食性涂膜保鮮包裝技術是將涂膜劑以噴涂、浸泡、包裹等方式均勻地覆蓋在果蔬表面，形成一層半透性保護薄膜，這層薄膜具有良好的通透性、阻斷性以及機械性，能調節果蔬組織與外部環境之間水和氣體交換，抑制果蔬水分流失、呼吸強度和酶促褐變，減輕果蔬采摘后因摩擦、碰撞等物理運動所導致的機械損傷，充分發揮涂膜保鮮的作用。目前，可食性涂膜通常可分為多糖基（淀粉、殼聚糖、海藻酸鈉、魔芋葡甘聚糖、纖維素及其衍生物等）、脂質基（合成蠟質、蜂蠟、動植物脂肪、脂肪酸及其衍生物）、蛋白質基（酪蛋白、乳清蛋白和大豆蛋白等）和復合型四大類。

2.1 多糖基

多糖類可食性膜是以多糖及其衍生物為基材加入可食性增塑劑，在分子間氫鍵的作用下形成的一種薄膜材料。多糖基可食涂膜來源于各種天然樹膠、果膠、淀粉糊精、纖維素及其衍生物、殼聚糖、藻酸鹽等，尤其以殼聚糖、葡甘聚糖、海藻酸鈉等應用較多。大量研究證實，涂膜的黏附力直接影響果蔬保鮮性能的優劣，濃度適宜的高分子聚合物可以更穩定、更均勻地黏附在果蔬表面，形成完整致密的薄膜，更好地發揮涂膜保鮮的作用。龔燕川等[10]發現低濃度（0.1%～1.0%）海藻酸鈉涂膜能有效延緩香椿中花青素、葉綠素和VC的降解速度，延緩香椿失水和腐爛。韓曉磊等[11]認為0.75%以上的魔芋葡甘聚糖涂膜可有效抑制膠狀鱗傘菌水分蒸發和呼吸作用，使菌體保持較好的色澤、形態、氣味和新鮮度。因此，在果蔬保鮮應用中，可以通過控制涂膜液濃度來改變成膜厚度，優化半透性保護屏障的性能，提高可食性涂膜保鮮效果。

可食性涂膜的大分子聚合物能顯著抑制細菌的生長繁殖，但抗真菌活性較差，實際應用中通常根據目標微生物情況添加其它天然抗菌物質以增強對果蔬采后病害的防治效果。目前，可食性涂膜領域關注的天然抑菌成分主要包括來源于芽孢桿菌屬和乳酸菌的細菌素、金屬離子及其復合納米粒子、植物提取物、精油等，這些天然抑菌成分被納米粒子聚合物包埋，降低其擴散速率，長時間在果蔬表面保持高濃度，聚合物與抑菌成分協同抑制微生物侵染。研究表明，殼聚糖與茶多酚、迷迭香精油或丁香提取物等抑菌成分復合制備的可食性涂膜，能延長貢柑[12]、櫻桃番茄[13]等果蔬的保鮮期;海藻酸鈉與葫蘆巴精油或茶多酚等植物提取物復合，能顯著提升貯藏期間油桃[14]、玫瑰香葡萄[15]等果蔬的感官品質;海藻酸鈉復合L-半胱氨酸或檸檬酸涂膜處理，可有效延緩鮮切蓮藕表面褐變和微生物腐敗，較好地維持鮮切蓮藕品質[16]。安徽中醫藥大學根據功能互補，選取殼聚糖、海藻酸鈉和卡拉膠為基材，按照特定的配比制作一種防刮皮生姜褐變的可食性復合涂膜，能有效抑制生姜刮皮后的褐變，保持生姜良好的色澤[17]。

2.2 脂質基

脂質基一種傳統的可食性涂膜方式，通常是蠟、酰基甘油或脂肪酸基的涂層，能吸附在果蔬疏水性表皮上，提高光澤度的同時有效防止水分遷徙。隨著人們對食品安全日益關注，安全性較高的天然蠟質逐漸成為脂質基可食性涂膜領域的研究重點，其中巴西棕櫚蠟、蜂膠和商用蠟等在果蔬采后保鮮及真菌性病害防治領域具有良好的應用效果。薛興穎等[18]在紫膠涂膜液中添加一定量的漆蠟，能提高涂膜對金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌和表皮葡萄球菌的抑菌效果，有效延長柑橘的貯藏保鮮期。劉小霞等[19]研制了一種新型的可食性蜂膠/蜂蠟復合涂膜劑，降低了雙孢蘑菇的失重率、腐爛指數以及呼吸峰值，菇體硬度和可溶性蛋白含量均保持在較高水平。張玲等[20]以蜂蠟和小燭樹蠟為主要原材料研制的涂膜劑，顯著降低了冰糖橙的腐爛率和失重率。

2.3 蛋白質基

蛋白質結構的多樣性決定了蛋白質基涂膜的機械性能優于多糖基和脂質基，這是由于蛋白質通常以纖維蛋白或球狀蛋白的形式出現，酸、堿、熱、有機溶劑和界面作用均可導致蛋白質變性成為涂膜所需要的蛋白質鏈，蛋白質鏈再通過分子中氫鍵、離子鍵和共價鍵形成較強的網絡結構，最終導致蛋白質基可食性涂膜具有較高的機械強度、較低的水蒸氣和氣體滲透性。目前，大豆蛋白、玉米醇溶蛋白和乳清蛋白等不同種類的蛋白質都有成功制備可食性涂膜并有效提高果蔬貯藏品質的相關報道，加入抑菌成分的蛋白質基可食性涂膜更是該領域的研究熱點。劉敏等[21]發現殼聚糖/藜麥蛋白/柑橘精油制作的復合可食性涂膜能有效降低圣女果腐爛率，延緩圣女果可滴定酸、可溶性固形物以及VC含量的下降。Bleoanca等[22]將百里香酚精油和乳清蛋白復配制成納米乳液處理西葫蘆，可延長西葫蘆保質期。

2.4 復合材料

單一類型生物聚合物材料制備的可食性涂膜在實際應用中常受到黏附能力差、水蒸氣阻隔性較差、成本較高等條件的限制。如蛋白質是良好的成膜基材，具有優異的機械性能，但利用蛋白質制備可食性涂膜往往需用乙醇作為溶劑，應用成本較高;多糖類氣體阻隔性較好，可減緩果蔬因采后呼吸作用增強導致的腐敗現象，但多糖具有較多親水基團，水分阻隔效果不理想，加之果蔬表皮通常覆蓋強疏水性蠟質層，故需配置黏稠的高濃度多糖溶液，才能使其黏附在果蔬表面，這不僅增加了糖液的制作成本，涂膜處理后果蔬快速干燥也是亟待解決的技術難題;脂質由于疏水基而具有優良的水蒸氣阻隔性能，且能使果蔬呈現良好的光澤，但往往機械性能較差，無法均勻穩定地保持在果蔬表皮固定位置上。因此，果蔬保鮮中通常將這些具有不同特性的生物大分子和其它功能性材料組合起來，產生具有更好的機械性、阻隔性以及額外生物活性的復合型可食性涂膜。

目前，利用脂質和蛋白質改善多糖阻隔特性和機械特性的復合可食性涂膜存在大量文獻報道。方晨璐等[23]將綠豆淀粉與大豆分離蛋白以2∶1比例復合，改善了涂膜水蒸氣阻隔特性、抗拉強度和斷裂伸長率，用該膜處理的青脆李在硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量等方面均優于空白組。胡海玥等[24]研究認為亞麻籽膠多糖添加量為3%時，亞麻籽膠多糖/大豆分離蛋白復合涂膜的膜厚度、抗拉強度和斷裂伸長率等都得到提升，涂膜的氧氣透過性、水溶性和透光率均降低。常虹等[25]研究發現添加0.10%石蠟，能夠提高殼聚糖基涂膜的水分阻隔特性，降低了貢柑的失重率，有效保持貢柑的感官品質。

3 活性保鮮包裝

活性包裝是一種通過改變包裝內部環境來延長果蔬貨架壽命的包裝技術，通常以包裝材料作為傳送載體，在包裝材料中引入氣體吸收劑或釋放劑，控制包裝內C2H4、CO2和O2等氣體含量;或加入濕度調節劑，控制內部濕度;或加入抑菌劑、抗氧化劑等抑制病原微生物的生長繁殖，延緩采后果蔬的生理過程。活性包裝種類很多，主要有抗菌包裝、氣體調節包裝、控濕包裝等。

3.1 抑菌包裝

抑菌包裝是一種通過熔融共混、溶劑流延、涂布或化學鍵固定等工藝將抑菌劑（如納米金屬粒子、季銨鹽類、植物精油、細菌素等）添加入包裝材料內部或表面;或者直接運用本身具有抗菌功能的聚合物，如殼聚糖、聚L-賴氨酸、普魯蘭多糖、山梨酸等，抑制果蔬被病原微生物侵染。Zhang等[26]研究發現，納米銀粒子（AgNPs）修飾的柔軟彈性纖維素海綿作為草莓包裝材料，不僅能給草莓提供有效的機械損傷防護，還具有良好的抗大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、真菌（匍枝根霉）的能力，用此材料包裝的草莓貯藏時間可延長至12 d。Du等[27]發現納米TiO2/百里香酚/明膠復合膜對乙烯的清除率達到23.1%;納米TiO2顆粒協同百里香酚對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和匍枝根霉的抑菌率達到100%，顯著延長了草莓和番茄的貨架期。

3.2 氣體調節包裝

氣體調節包裝是利用共擠法、涂覆法或共混法等工藝，將氣體調節劑（如氣體吸附或釋放劑、吸濕或釋濕劑等）與包裝基材（如聚乙烯、聚丙烯等）復合，形成氣體調節包裝膜，從而控制果蔬包裝內C2H4、CO2和O2等氣體的濃度，減緩果蔬生理代謝活動。如果蔬呼吸作用會產生少量C2H4，C2H4是一種植物內源激素，能加速果蔬的成熟和腐爛，1-MCP緩釋劑能抑制乙烯合成，從而延緩果蔬的成熟和衰老。賈朝爽等[28]將0.02～0.03 mm PE膜與1-MCP緩釋劑結合制備氣調包裝膜，能有效抑制果蔬質地性狀和可滴定酸含量的下降，降低果皮、果肉褐變發生指數。此外，一些多孔性的礦物質粉末（沸石、硅藻土、方英石等）常被混煉在包裝材料中作為乙烯吸附保鮮薄膜或保鮮紙。李治強等[29]利用硅藻土和沸石的微孔結構以及高錳酸鉀強氧化性，制造具有乙烯吸附-氧化功能的果蔬保鮮包裝紙，該保鮮紙抗張指數和耐破指數均較高，能維持菠菜VC、葉綠素等營養成分含量，延長菠菜貨架期。Kolgesiz等[30]以水性聚氨酯和埃洛石納米管制作納米復合泡沫，具有較強的吸收乙烯和吸濕性能，能較長時間維持番茄和香蕉的果實硬度。

3.3 防霧包裝

果蔬冷藏期間，呼吸作用和蒸騰作用產生的水蒸氣，受溫度波動的影響，易在包裝薄膜內表面形成水霧，不僅影響包裝材料的透明性，降低消費者的體驗感，也為腐敗微生物的生長、繁殖提供有利條件，導致果蔬腐敗變質和貨架期縮短。為了避免這種情況發生，常在包裝聚合物膜中添加防霧劑，降低冷凝水和塑料薄膜之間的界面張力，防止在包裝內表面形成水汽或水滴。防霧劑的化學組成主要是脂肪酸與多元醇的部分酯化物，實際使用時通常是多種酸的混合酯。朱喜成等[31]以SiO2為壁材，采用乳液-聚合法對單硬脂酸甘油酯芯材進行包覆，并將其與線型低密度聚乙烯混合，制備出的防霧薄膜性能優越，在果蔬保鮮領域有廣闊的應用前景。陳基玉等[32]選擇丙酸鈣和脫氫乙酸鈉為抗菌劑，聚甘油脂肪酸酯和實驗室自制的母粒為防霧劑，與聚乙烯混合造粒，通過流延工藝制備得到防霧抗菌活性包裝薄膜，該膜具有良好的抗菌、防霧和物理性能，是良好的果蔬包裝保鮮材料。

防霧抗菌包裝薄膜是一種兼具防霧和抗菌功能的包裝材料，既可以解決包裝內部因起霧導致的包裝透明性下降問題，又能發揮抗菌功能抑制食品腐敗變質。隋思瑤等[33]將吐溫-20和司盤-20兩種防霧劑、納米TiO2與低密度聚乙烯共混并通過擠出流延工藝制得防霧抗菌薄膜，將其應用于草莓包裝，研究表明，該薄膜具備紫外線阻隔性，室溫下可延長草莓貨架期1周。

4 納米保鮮包裝

納米保鮮材料的應用主要有納米涂膜保鮮和納米包裝保鮮。

4.1 納米涂膜保鮮

納米涂膜保鮮是采用納米材料的微氣調理論，將納米材料與涂膜基材復合成納米涂膜液噴覆在果蔬表面形成透明保護層，阻隔果蔬與周圍環境接觸，減少水分流失，降低果蔬呼吸和蒸騰作用，延緩果蔬衰老變質。納米涂膜中添加的納米材料包括納米顆粒、納米乳液等，這些納米粒子比表面積大，具有強吸附性與韌性，能減少果蔬機械損傷;納米粒子還能與微生物細胞膜或細胞內部發生作用，破壞細菌內部蛋白質、核酸等，從而產生更強大的抗菌效果。趙恩靚等[34]研制的改性納米纖維素/玉米醇溶蛋白復合涂膜，機械拉伸強度、以及對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌效果均處于較高水平。研究者發現，將納米乳液加入殼聚糖成膜劑中，可以極大地改善涂膜的力學性能、氣體阻隔性和抗菌性。如將檸檬醛納米乳添加到殼聚糖中，能提高涂膜在蜜桔果皮上的鋪展性，增加水蒸氣和氧氣透過率，同時檸檬醛的釋放也減少了微生物對蜜桔的侵染[35];將改性纖維素納米晶乳液添加到殼聚糖成膜劑中，能極大改善復合涂膜的力學性、抗菌和抗氧化能力以及氣體阻隔性能，延緩黃山楂營養物質流失[36];用甜玉米芯多糖納米乳/殼聚糖涂膜處理千禧果、金錢橘和葡萄，果蔬的營養指標和感官指標均保持在較高水平[37]。

4.2 納米包裝保鮮

納米包裝保鮮材料是通過納米加工工藝將納米填料與包裝基材復合，加工成具有納米尺度、納米結構或特殊功能的納米復合材料。謝駿琦等[38]發現納米抗菌包裝能改變包裝袋內氣體組成，降低O2/CO2的比值，抑制霉菌生長和胚芽米呼吸強度，降低胚芽米劣變速度和延緩陳化。魏娜等[39]采用靜電紡絲工藝制備出外殼為羧甲基殼聚糖，內核為百里香精油的核-殼納米纖維膜，納米纖維膜對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、灰霉、青霉的抑菌效果均較好。目前，納米包裝保鮮常用的包裝基材主要有聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯醇（PVA）、聚乳酸（PLA）、聚丙烯（PP）等，納米填料包括納米Ag、納米TiO2、納米ZnO、納米CuO、納米SiO2以及碳納米管等納米粒子。納米填料的引入能強化包裝材料的機械強度和耐磨性;納米TiO2、納米Ag等具有光催化能力，能將乙烯吸收并氧化成H2O和CO2，提供低O2、高CO2的環境，抑制好氧微生物代謝與果蔬呼吸作用;納米SiO2粒子的透光性也可以大幅提升塑料薄膜的透明度、韌性等性能。馬清華等[40]添加1% SiO2/TiO2納米粒子可以改善聚乙烯醇基納米復合膜的機械性、透光度和保鮮性，較長時間維持雙孢菇開傘程度、顏色、硬度和氣味等感官指標恒定。

5 小結

隨著科技的不斷發展和人們對食品安全與環保的關注增加，果蔬保鮮包裝在未來面臨更多的挑戰和機遇。如今各種果蔬貯藏保鮮技術層出不窮，現有的保鮮技術在一定程度上可以起到較好的保鮮作用，但果蔬貯藏保鮮并不是單一的個體，綜合運用多種技術相結合形成復合型的保鮮模式才能取得更好的效果。未來果蔬包裝應加強綜合型、智能化和可持續包裝技術的研究，深入研究具有產業化通用化的復合產品，改變果蔬保鮮包裝功能單一的現狀;結合物聯網技術、實現對包裝內環境的實時監測，提高包裝的智能化水平;加大開發天然新型、可食用、易降解、無污染包裝材料的開發力度，以促進綠色包裝行業的可持續性發展。

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基金項目： 供銷合作行業標準項目-象山海洋水產品冷鏈物流安全溯源體系建設

第一作者簡介：林志榮（1979—），女，講師，博士，主要從事農產品加工與貯藏方面的工作