摘要：自發(fā)氣調(diào)包裝是果蔬保鮮的重要手段，其中微孔氣調(diào)包裝和硅窗氣調(diào)包裝在調(diào)節(jié)包裝氣氛*。通過試驗(yàn)證明微孔孔徑、微孔數(shù)量、硅窗面積對(duì)兩種氣調(diào)包裝的氣氛調(diào)節(jié)有所影響，在合理控制上述參數(shù)的前提下，微孔氣調(diào)包裝和硅窗氣調(diào)包裝在果蔬保鮮領(lǐng)域具有較大的推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞：微孔氣調(diào)包裝、硅窗氣調(diào)包裝、氣體成分變化、孔徑、硅窗面積
果蔬貯藏銷售中，為了保持新鮮、美觀和便攜需求，一般采用薄膜袋進(jìn)行包裝。但由于薄膜袋的透氣透水性較差，易加速果蔬腐爛變質(zhì)。針對(duì)這一問題，氣調(diào)包裝應(yīng)運(yùn)而生。
氣調(diào)包裝，是通過改變果蔬貯藏小環(huán)境的氣體成分，營(yíng)造低O2和適當(dāng)濃度的CO2環(huán)境的包裝形式。這是基于果蔬的呼吸機(jī)理而設(shè)計(jì)：果蔬采摘后，仍會(huì)進(jìn)行旺盛的呼吸作用，不斷吸入O2，產(chǎn)生CO2，當(dāng)周圍O2含量過低時(shí)蔬果進(jìn)入?yún)捬鹾粑a(chǎn)生具有毒害作用的乙醇，并造成果蔬內(nèi)部消耗，肉質(zhì)軟化、營(yíng)養(yǎng)降低，不利于蔬果保鮮。因此，針對(duì)果蔬，ｚｕｉ好的儲(chǔ)藏系統(tǒng)是將氧氣含量控制在既能維持果蔬自身基本的生理活動(dòng)需求，又不會(huì)引起果蔬厭氧呼吸的低水平。氣調(diào)包裝正是通過人工氣調(diào)或自發(fā)氣調(diào)形式實(shí)現(xiàn)上述儲(chǔ)藏系統(tǒng)，前者根據(jù)果蔬的需要和人的意愿，利用充氣設(shè)備人工調(diào)節(jié)包裝內(nèi)的氣體成分和濃度并保持穩(wěn)定；后者主要依靠包裝材料對(duì)氣體的選擇滲透性來將包裝內(nèi)的各種氣體濃度一直控制在某一恒定的范圍內(nèi)。相比之下，自發(fā)氣調(diào)包裝的效果更為有效，同樣技術(shù)難度也更大。
微孔和硅窗自發(fā)氣調(diào)包裝的的透氣機(jī)理
自發(fā)氣調(diào)包裝的核心在于果蔬吸入O2和呼出CO2的速率與包裝薄膜的氣體滲透速率是否能達(dá)到ｚｕｉ佳平衡濃度，使其保持低的呼吸速率又不會(huì)發(fā)生厭氧呼吸，同時(shí)CO2濃度也不會(huì)過高導(dǎo)致果蔬受到生理損傷。這一ｚｕｉ佳平衡濃度，受不同種類的果蔬呼吸速率與包裝材料對(duì)氣體的選擇滲透速率的共同影響。果蔬的呼吸速率越高，包裝材料的透氣速率也應(yīng)相應(yīng)提高，方能保持ｚｕｉ佳的平衡濃度。就當(dāng)前的塑料原膜來說，其透氣速率大多無法與果蔬的呼吸速率相一致[1]，因此另采用輔助手段增加其成品包裝的透氣性，如制成微孔氣調(diào)包裝或硅窗氣調(diào)包裝，來協(xié)調(diào)包裝的氣體透過率與果蔬的呼吸速率。
微孔氣調(diào)包裝，就是在包裝薄膜上制作規(guī)定孔徑、數(shù)量、密度的微孔，以此增強(qiáng)包裝整體的透氣性。例如，10℃下，25.4μm厚的LDPE材料透氧率約2576cm3/m2·24h，透二氧化碳率約8416 cm3/m2·24h，而微孔薄膜的透氧和透二氧化碳率是前者的35萬倍和10萬倍。微孔膜氣調(diào)包裝除了在透氣方面表現(xiàn)優(yōu)異外，還具有良好的透濕防結(jié)露性，避免了包裝內(nèi)部水分凝聚加速果蔬的腐爛。
硅窗氣調(diào)包裝是利用熱合或粘結(jié)法將一定面積的硅膠膜嵌入原包裝材料制得的包裝。硅橡膠是一種有機(jī)硅高分子化合物，對(duì)O2、CO2、C2H4等不同氣體具有良好的選擇性透氣性能，對(duì)CO2的透氣性比聚乙烯薄膜高200 倍以上，對(duì)CO2、O2、N2的透氣性比值約為12︰2︰1[2]。與微孔氣調(diào)包裝透氣原理相區(qū)別的是，這種包裝形式是利用膜兩側(cè)氣體壓差推動(dòng)氣體分子吸附、溶解、擴(kuò)散至膜另一側(cè)的氣體滲透原理實(shí)現(xiàn)的。果蔬被密封在硅窗氣調(diào)包裝內(nèi)，由于持續(xù)的呼吸作用，O2被不斷消耗含量降低，CO2含量逐漸累加升高。這一過程造成包裝內(nèi)外側(cè)O2和CO2分壓的不同，依靠硅膠膜高透氣性實(shí)現(xiàn)了包裝內(nèi)大量的CO2滲透到外界，同時(shí)少量的O2不斷的補(bǔ)充至包裝內(nèi)部，以維持果蔬呼吸作用的O2低限度。
微孔和硅窗自發(fā)氣調(diào)包裝的內(nèi)部氣體成分變化驗(yàn)證
為了進(jìn)一步驗(yàn)證微孔氣調(diào)包裝和硅窗氣調(diào)包裝對(duì)包裝內(nèi)氣體成分的自主調(diào)節(jié)效果，筆者做了一個(gè)試驗(yàn)。從市場(chǎng)采購(gòu)新鮮的黃瓜，3.5KG一組，置入以下6種樣式的70×110cm的LDPE薄膜袋中于4℃低溫貯藏：1、對(duì)照組，將黃瓜置于袋中密封；2、微孔組A，在薄膜袋打制26個(gè)直徑為72μm的微孔；3、微孔組B，在薄膜袋打制40個(gè)直徑為72μm的微孔；4、微孔組C，在薄膜打制10個(gè)直徑為144μm的微孔；5、硅窗組A，硅窗面積為6×10cm；6、硅窗組B，硅窗面積為10×10cm。所有包裝內(nèi)初始?xì)夥眨w積分?jǐn)?shù)，后同）為3.2%O2、1%CO2、95.8%N2。間隔一定的時(shí)間，利用HGA-02頂空氣體分析儀測(cè)試包裝內(nèi)的O2分?jǐn)?shù)。結(jié)果如表1。
由表1和圖1可以看出，1#對(duì)照組在貯藏期間，O2含量呈逐漸下降趨勢(shì)，12d已經(jīng)趨于0，說明包裝內(nèi)的O2已經(jīng)被黃瓜的呼吸作用消耗殆盡，黃瓜開始進(jìn)行厭氧呼吸，品質(zhì)加速劣變。相比之下，2#~6#微孔組和硅窗組氣調(diào)包裝樣品則有效保持了O2的及時(shí)補(bǔ)充以維持的黃瓜的呼吸作用。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜貯藏的O2含量在5%左右有利于抑制黃瓜的呼吸速率同時(shí)保證不發(fā)生厭氧呼吸[3]。因此，2#和5#包裝的氣調(diào)效果更適宜黃瓜貯藏，而3#、4#和6#包裝因透氧速率偏大導(dǎo)致內(nèi)部O2含量逐漸增大，甚至達(dá)到了空氣中O2組分比例，不利于黃瓜的保鮮。
微孔和硅窗自發(fā)氣調(diào)包裝內(nèi)部氣體成分變化的影響因素
通過上述試驗(yàn)可以看出，兩種形式的氣調(diào)包裝對(duì)于包裝內(nèi)氧含量的調(diào)節(jié)作用有很大差異?？紤]到采用的同種塑料原膜，且原膜的透氣率遠(yuǎn)小于帶有微孔或硅窗的膜材料，因此評(píng)價(jià)這兩類氣調(diào)包裝的氣調(diào)效果時(shí)可不考慮原膜的透氣因素的影響。
微孔氣調(diào)包裝重點(diǎn)依靠微孔進(jìn)行氣體含量調(diào)節(jié)，因此微孔參數(shù)如孔徑、數(shù)量等對(duì)包裝內(nèi)氣體成分變化影響顯著。觀察表1和圖1微孔組A、B、C三組數(shù)據(jù)，同孔徑的微孔組A與B，后者的孔數(shù)比前者多14個(gè)，導(dǎo)致在第8天包裝內(nèi)的O2含量達(dá)到空氣等比例含量，而前者O2含量基本上保持在較為理想的5.9%左右。微孔組C的孔數(shù)雖然不足微孔組A的孔數(shù)的一半，但因孔徑大了一倍，20天后包裝內(nèi)O2含量達(dá)到了10%以上。
硅窗氣調(diào)包裝的氣調(diào)效果主要依賴于硅膠膜的透氣性。硅窗的面積應(yīng)適宜，由果蔬種類、成熟度、呼吸強(qiáng)度、硅橡膠膜的透氣性能等多重因素綜合決定，過大不利于降低O2含量，如試驗(yàn)中硅窗B組氣調(diào)包裝在各時(shí)段的O2含量始終高于硅窗A組氣調(diào)包裝。但也不宜過小，否則無法及時(shí)排出過多的CO2。此外，硅橡膠模無論采用熱合法還是粘結(jié)法嵌入包裝袋體，都必須保證連接處緊密牢固，嚴(yán)禁漏氣，減少氣調(diào)誤差。由于貯藏環(huán)境是動(dòng)態(tài)變化的，單一固定的硅窗面積有時(shí)也難以保持理想氣體成分比例，因此，硅窗面積的可調(diào)性愈發(fā)重要。常見的調(diào)節(jié)方式是在氣調(diào)包裝袋體上制作多個(gè)獨(dú)立的硅窗，根據(jù)貯藏環(huán)境和果蔬種類等因素，人工調(diào)節(jié)硅窗開啟數(shù)量，達(dá)到控制硅窗面積的目的。
結(jié)語
近年來，我國(guó)果蔬產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但相關(guān)保鮮技術(shù)卻較行業(yè)水平相對(duì)滯后。自發(fā)氣調(diào)保鮮技術(shù)依靠包裝材料營(yíng)造適宜果蔬貯藏的環(huán)境氣氛，越來越受到業(yè)內(nèi)重視。微孔氣調(diào)包裝和硅窗氣調(diào)包裝作為自發(fā)氣調(diào)包裝的重要形式，具有顯著的調(diào)節(jié)包裝內(nèi)氣體成分的效果，在合理控制微孔孔徑、微孔數(shù)量、硅窗面積的前提下，具有極大的研究潛力和應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：
[1]徐文達(dá), 程裕東. 食品軟包裝材料與技術(shù)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2003:171 - 198.
[2]關(guān)恒利. 硅窗自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)在果蔬貯藏中的應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)科技與裝備, 2011, 199(01):35-37.
[3]王書智. 硅窗保鮮蔬菜五十問（四）[J]. 蔬菜, 1988, 06:34-36.
