双功能集成保鲜包装对鲜切苹果的影响

李娟萍，杨 达，张 敏，李东立，韦东佃

（北京印刷学院印刷包装材料与技术北京市重点实验室，北京 102600）

苹果素来就享有“水果之王”的美称，具有极高的营养价值和医疗价值。鲜切果蔬不但符合消费者对自然、新鲜、卫生、环保及健康食品的需求，还可以满足食品快餐业、团体饮食业等的特殊需要,逐渐成为城市果蔬消费的主流[1]。

虽然鲜切苹果方便食用，但在加工过程中失去了果实整体和代谢协调性[2]，细胞组织与空气完全接触，果品极易变质，大大缩短了货架期。鉴于鲜切果蔬存在的问题，国内外的专家学者进行广泛的研究，提出一系列鲜切果蔬的保鲜方法。低温贮藏可以有效减弱鲜切苹果的呼吸作用，有利于保证鲜切苹果的品质，是一种常用的保藏方法[3]。绝大多数报道认为，高浓度CO2和低浓度O2的气调贮藏能有效延长苹果的货架期，但过高浓度的CO2对苹果有伤害[4]。热处理可以有效控制鲜切果蔬在贮藏保鲜过程中的腐败变质，延长贮藏时间[5-6]。吴昊等人[7]研究表明，CTS-GA能有效抑制鲜切苹果VC损失、酚类物质氧化，以及PPO的活性和表面的微生物生长，对鲜切果蔬具有良好的保鲜效果。许多国内外的研究表明，综合保鲜技术可有效维持鲜切果蔬的外观品质，从而延长鲜切果蔬的货架寿命[8-9]。

尽管国内外已有一些鲜切苹果保鲜工艺研究报道，但对鲜切苹果的保鲜效果仍然不够理想，综合起来存在以下瓶颈问题：①利用最佳的O2含量和CO2含量来减缓果蔬呼吸速率是目前已知的最主要手段之一，但保鲜顶空内湿度高低对于病原菌滋生速率具有决定性作用；②保鲜包装薄膜（保鲜袋）制备时所选用的材料种类虽然很多，但保鲜袋多为一种材质的高分子薄膜制备，当满足了O2透过率（OTR） 和CO2透过率（CO2TR） 的要求后，该薄膜的水蒸气通过率（WVTR）却不能满足，保鲜袋内的湿度增加甚至出现凝露，导致病原菌迅速滋生。

为了从根本上解决保鲜袋凝露问题，利用自制的高透氧功能薄膜E和高透湿性薄膜D，根据鲜切苹果常温下的呼吸速率和多功能集成设计理论，将E膜和D膜2种功能薄膜热拼接成双功能集成保鲜袋，并与裸放组和普通PE保鲜膜组进行对比，评价双功能集成保鲜袋对鲜切苹果的保鲜效果。

1 试验过程

1.1 功能薄膜的制备

E膜为高透O2与高透CO2功能薄膜，该膜的O2通过率 （OTR） 为 1.7×105mL/m2·day·atm，CO2透过率 （CO2TR） 为 1×106mL/m2·day·atm，水蒸气的通过率（WVTR） 为9 g/m2·day，该功能薄膜的制备方法参照ZL201210363822.7。

D膜为高透O2与高透湿功能薄膜，该膜的OTR为1×104mL/m2·day·atm，WVTR为80 g/m2·day[10]。

1.2 鲜切苹果呼吸强度的测试

在25℃的室温条件下，用容积为V2（mL） 不锈钢金属罐密封m（g）鲜切苹果（鲜切苹果体积为V1，mL） 10 min后，抽取罐内顶空气体，用PAC CHECK 450EC（Mocon，Minneapolis，MN，USA） 顶空分析仪测试罐内气体含量（CO2%和O2%）；25℃室温条件下鲜切苹果呼吸速率按照公式（1）计算。

根据上述测试方法测得在25℃的空气环境下鲜切苹果的呼吸强度为27 mL CO2/kg·hr。

1.3 基于双功能集成保鲜包装设计

根据鲜切苹果的呼吸强度，考虑选用面积相同、一片具有高透O2与高透CO2功能的E膜与一片具有高透O2与高透湿功能的D膜热封成一款双功能集成保鲜包装，标记为E50D50来保鲜鲜切苹果，测试保鲜效果，验证双功能集成保鲜设计理论是否合理。

1.4 鲜切苹果品质的测试

1.4.1 失质量率的计算

采用差质量法，即鲜切苹果保鲜前质量m0和保鲜后质量m1的差值，按照公式（2） 计算：

1.4.2 E50D50中CO2含量和O2含量的测定

使用气体分析仪[PAC CHECK 450EC（Mocon，Minneapolis，MN，USA） ]对 MAP袋中 CO2含量和O2含量进行监测。

1.4.3 鲜切苹果外观评价

从北京市新发地蔬果批发市场购买的苹果，感官分数为10分；如果有20%失水、口感明显没有开始时的清脆，但仍有淡淡的清香味，无腐烂，此时的感官分数为6分，属于市场接受的品质底线；根据鲜切苹果的外观，按照下列标准（表1）进行品质评价。

鲜切苹果的外观品质评价及分数见表1。

表1 鲜切苹果的外观品质评价及分数

1.4.4 鲜切苹果营养成分分析

利用匀质机（Beckman J20-2型） 将100 g鲜切苹果和100 g去离子水的混合物以转速15 000 r/min剪切20 min，然后利用pH计测试得到水果汁的pH值；利用糖度计（PR-101α型，Japan Atago Company公司产品） 测试苹果汁的可溶性固形物含量（Brix°）；利用2,6-二氯靛酚滴定苹果汁内VC的含量 （mg/100 g）。

2 结果与分析

2.1 O2含量与CO2含量

对于E50D50保鲜组，E膜具有高透O2功能，能够提供足量的O2供鲜切苹果进行有氧呼吸，O2含量稳定在20.0%～20.4%，接近于外界环境中空气中O2含量（20.7%），这与保鲜袋集成设计时的设想是一致的。产生的CO2也能通过E膜被迅速移除到保鲜袋之外，保鲜袋内CO2含量维持在0.8%左右，在保鲜袋内装入鲜切苹果2 d后，O2含量和CO2含量已经稳定。鲜切苹果呼吸产生的水蒸气可以完全被占总面积50%的D膜排除，不同于普通PE保鲜膜，在功能保鲜袋的内侧始终没有发现水蒸气凝露现象，鲜切苹果呼吸产生的水蒸气可以通过D膜完全移除到外界，与集成设计时的设想一致。

存储期间CO2含量变化见图1，存储期间O2含量变化见图2。

图1 存储期间CO2含量变化

图2 存储期间O2含量变化

从图1和图2可见，功能保鲜组的保鲜袋内顶空O2含量在第2天后趋于稳定，以后一直维持在20%左右；CO2含量也是一样，在第2天时趋于稳定，维持在0.8%左右，相比于普通PE保鲜膜，由于功能保鲜膜E50D50能有效维持袋内鲜切苹果的呼吸速率，不会出现随存储时间延长鲜切苹果呼吸强度缓慢提高的现象，故其CO2含量相对较低，O2含量相对较高。而由于低温能抑制鲜切苹果的呼吸作用，故相比于常温下的功能保鲜膜组，低温保鲜袋中的CO2含量较低，O2含量较高。

2.2 鲜切苹果的失质量率与外观品质的变化

存储期间失质量率的变化见图3，鲜切苹果外观品质的变化见表2。

图3 存储期间失质量率的变化

采摘后的苹果，仍然继续维持着代谢活动，吸收保鲜袋顶空内的O2，利用机体内的水为代谢介质，氧化机体内的糖类营养成分，释放出更多的水分。对于常温下的裸放对照组，在25℃下，鲜切苹果的呼吸速率会缓慢增加，生成的水气会通过鲜切苹果表面的气孔迅速挥发到周围环境中，具有很高的传质速率，鲜切苹果的水分流失速率很快，第1天时水分流失6.6%，到第2天流失18.7%（图3），萎蔫严重，货架期已到，但未出现腐烂现象（表2）。而同样的裸放组，在5℃的环境下低温显著降低了鲜切苹果的呼吸作用，其失质量率在第5天时才达到19.4%，将近其品质底线（表2）。相对于常温裸放和低温裸放对照组，存储于E50D50保鲜袋中的鲜切苹果的呼吸速率控制得较低，保鲜袋顶空中这个低含量的CO2，会起到抑制鲜切苹果呼吸的作用，且不会对鲜切苹果造成CO2伤害，因此该E50D50集成设计有效减少鲜切苹果的水分损失，在第1天时，常温与低温下仅损失2.8%与1.6%，以后随保鲜时间延长水分损失逐渐上升；到第5天时，分别仅损失14.9%与6.7%（图3），此时鲜切苹果保持有淡香甜味，无任何腐烂。而市场上常用的普通PE保鲜膜也保持了较低的失质量率，主要是因为这种保鲜膜的透湿性能极差，鲜切苹果呼吸所产生的水气无法及时排出到空气中，在保鲜袋内侧出现凝露现象，这种高湿度的环境大大提高了细菌的滋生速率，造成鲜切苹果的腐烂，对应表2也可以看到，在第1天就达到了其品质底线，第2天时已经失去了商业价值。因此，PE保鲜膜虽然可以有效防止鲜切苹果的水分流失，但是也带来了腐烂的问题。

表2 鲜切苹果外观品质的变化

2.3 鲜切苹果硬度变化

存储期间鲜切苹果的硬度变化见图4。

图4 存储期间鲜切苹果的硬度变化

由于裸放组的鲜切苹果在第2天失水率达到18%，严重萎蔫，其硬度也大幅度下降。而常温功能保鲜膜组与低温下的保鲜组，其失水率远低于常温下的裸放组，故其硬度相比于常温裸放组要相对较高，但随着存储天数的增加，硬度值呈下降趋势。

2.4 总可溶性固形物（TSS）和VC含量的变化

存储期间鲜切苹果的TSS含量变化见图5，存储期间鲜切苹果的VC含量变化见图6。

图5 存储期间鲜切苹果的TSS含量变化

图6 存储期间鲜切苹果的VC含量变化

由于常温普通PE保鲜膜在第2天时已经失去了商业价值，故不再分析其营养成分。裸放组的鲜切苹果失水严重，但不发生腐烂，因此它的营养成分一直能被检测到，由于在2 d的货架期内鲜切苹果失水6%～18%，因此在鲜切苹果机体内TSS被浓缩，TSS稍有增加，随后稍有下降，且在整个存储过程中，TSS含量一直处在较高水平。但VC含量呈降低的趋势；说明在裸放的情况下，鲜切苹果体内的糖分和VC被氧化的速率较保鲜组高，营养成分快速流失。而常温E50D50保鲜膜组、低温裸放组、低温E50D50保鲜膜组TSS含量总体上都有一个先上升后下降的趋势，但因其失水率远远低于常温裸放组，故其最终的TSS含量相对较低。

低温下的保鲜组由于低温抑制了鲜切苹果的呼吸作用，而E50D50保鲜组集成包装的透氧膜比例能有效协调保鲜袋内与外界空气中的氧气浓度，机体内TSS和VC的氧化速率小，因此与常温裸放组相比，其减缓了营养成分的流失。在保鲜周期的后期，由于低温裸放组与常温E50D50组失水率高于低温E50D50组，这使得VC得到浓缩，因此后期存储结束后，低温裸放组与常温E50D50保鲜膜组的VC含量要高于低温功能保鲜膜组。

3 结论

（1）裸放对照组与普通PE保鲜膜组相比，无论是常温还是低温，E50D50保鲜包装独特的双功能集成设计都有效地减少了氧气供应，协调了鲜切苹果的呼吸速率，减缓了TSS，VC营养成分和水分的流失，保证了鲜切苹果的外观品质，使鲜切苹果在常温下的保鲜期从裸放状态下的2 d延长到5 d。

（2）低温下的保鲜组与常温保鲜组相比较，由于低温有效抑制了鲜切苹果的呼吸作用，故低温保鲜组鲜切苹果的货架期相对于常温组明显延长。

（3）通过鲜切苹果的保鲜评价验证了多功能集成保鲜包装设计理论的合理性，该设计彻底解决了保鲜袋内侧结雾问题，特别适合常温下跃变性水果和蔬菜的保鲜包装设计。

参考文献：

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[10]许文才，李东立，付亚波，等.一种番茄保鲜包装材料：中国，ZL201210363822.7[P].2013-01-09.◇