典型电商运输包装对猕猴桃运输微环境及贮藏品质的影响

熊金梁，陈爱强*，刘 婧,3，张 蕊4，关文强,*

（1.天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津市食品生物技术重点实验室，天津 300134；2.天津商业大学机械工程学院，天津市制冷技术重点实验室，天津 300134；3.中粮利金（天津）粮油股份有限公司，天津 301600；4.华商国际工程有限公司，北京 100000）

猕猴桃口感酸甜、质地柔软，富含VC、膳食纤维、多种氨基酸和微量元素[1]，是常见的营养保健功能性水果。我国猕猴桃的种植面积和产量均居世界首位，采收期较高的环境温度使其易软化、腐烂，继而造成不必要的经济损失[2-3]。随着人民生活水平的不断提高，猕猴桃的消费需求日益增加，而生鲜电商行业的蓬勃发展正改变着人民的消费模式，对于猕猴桃的小批量长途运输需求日益增加。猕猴桃属于典型的呼吸跃变型浆果，具有果实皮薄肉嫩、含水量高、乙烯敏感等特点，减少其长途运输过程中的品质损失至关重要，运输过程对猕猴桃的影响主要体现在两个方面：一方面是温湿度会影响猕猴桃的生理活动和水分散失；另一方面是运输振动可能会造成猕猴桃组织的机械损伤。

猕猴桃产业涉及栽培、冷链运输和贮藏保鲜[4]等方面，国内外学者进行了诸多研究。Fernandez-Sestelo等[5]对猕猴桃果泥进行了高压处理和冷藏，发现高压处理可以降低其初始微生物、糖类（蔗糖、葡萄糖和果糖）、有机酸含量，与对照组相比感官品质也出现了显著差异。Liu Yanfei等[6]测定了几种红心和绿心猕猴桃的酚类含量和抗氧化能力，结果表明大部分红心猕猴桃含有较高的酚类物质和花青素，其超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性较高。Wei Xiaopeng等[7]研究了猕猴桃运输期间的振动与其水分散失的关系，发现振动可以促使猕猴桃细胞发生质壁分离和膜收缩，增加电解质渗漏和水分的外流。

低温贮藏可降低猕猴桃的新陈代谢速率，减少其营养成分损失和腐烂，继而提高保鲜品质。周林爱等[8]发现4 ℃贮藏的猕猴桃乙烯释放量低、软化速率慢，说明低温贮藏能较好地保持果实品质。Nasiraei等[9]的研究表明，（0.0±0.5） ℃的冷藏温度可使猕猴桃贮藏6 个月后好果率仍大于95%。张浩等[10]发现‘金香’猕猴桃在1 ℃条件下贮藏的品质、贮藏理化指标要优于2 ℃贮藏。通过改变猕猴桃贮藏环境中的气体成分也可有效减少有机物消耗，从而延缓衰老[11]。

除了物理保鲜方法外，保鲜剂也被广泛应用于猕猴桃保鲜。Park等[12]对猕猴桃进行24 h乙烯处理后于20 ℃贮藏，发现乙烯处理能够显著提高猕猴桃的生物活性，且果实中酚类物质含量与抗氧化活性高度相关。Xu Fangxu等[13]研究了溶菌酶涂膜和1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropene，1-MCP）处理对猕猴桃在（4±1）℃、相对湿度90%～95%条件下贮藏过程中的品质影响，发现两种方法均可抑制猕猴桃的乙烯产生和呼吸速率，且两者的复合应用效果更好。其他学者的研究也表明1-MCP处理对猕猴桃可起到良好的保鲜效果[14-15]。Lu Zemian等[16]研究了24-表油菜素内酯处理对猕猴桃品质的影响，发现该处理可以通过调节糖代谢来延缓猕猴桃衰老。该方法还可延缓猕猴桃呼吸速率、果肉颜色和抗坏血酸含量等品质指标的变化，提高抗氧化酶活性，抑制过氧化物的积累[17]。Hua Chenyan等[18]研究了姜黄素对猕猴桃灰霉病的防治作用，结果表明姜黄素对灰霉病菌的孢子萌发、芽管伸长和菌丝生长均有明显的剂量依赖性抑制作用；壳聚糖处理也可显著抑制猕猴桃灰霉病菌的生长[19]。Ali等[20]研究了采前喷淋草酸对猕猴桃的保鲜效果，发现与对照相比，该处理可减缓猕猴桃贮藏过程中可溶性固形物含量增加和可滴定酸含量降低，显著降低乙醛、乙醇含量和相关代谢酶的活性。此外，外源性NO处理可以抑制内源乙烯的合成或降低组织对乙烯的敏感度，从而延缓猕猴桃的成熟衰老[21-22]。

除了上述方面的研究外，许多学者也对电商果蔬运输进行了相应研究。樊梁琪等[23]研究了眉县猕猴桃产业现状，结合互联网技术，构建“从厂商到消费者（factory to customer，F2C）”和“基地+合作社+互联网产业园”两种电商模式，使眉县猕猴桃转型为“互联网+猕猴桃”产业。黄剑平等[24]通过分析电商猕猴桃发展现状，提出了加快猕猴桃产业发展的可行路径。杜兴丹等[25]以周至县猕猴桃为研究对象，探究猕猴桃运输损坏的原因，并对快递企业和包装形式提出针对性意见。吕新刚等[26]研究生鲜电商模式下猕猴桃的品质变化，发现纸箱加保鲜袋包装方式可有效延长果实的口感及品质。王英等[27]研究不同包装对杏贮藏品质的影响，发现聚乙烯塑料网套包装可有效延长杏贮藏期。

总体而言，目前对于猕猴桃的研究侧重于低温贮藏和采后保鲜技术[28]。随着电商产业的快速发展，猕猴桃的运输需求日益增长，然而猕猴桃的冷链运输仍有诸多问题亟待解决：1）猕猴桃属于呼吸跃变型水果，运输过程中的温湿度、振动可能会引起果实快速衰败；2）运输过程中猕猴桃所处环境参数处于动态变化中，品质变化缺乏有效监控和预测手段。为了促进猕猴桃电商产业的快速发展，开发猕猴桃运输过程中的品质监控和预测技术十分必要。由于运输过程中不便进行品质指标测定，采用温度、湿度、振动等间接参数预测其品质变化具有一定的可行性。因此，本实验选择了3 种最常见的果蔬包装形式，研究3 种包装猕猴桃运输过程中所经历的微环境特征及其后续贮藏过程中的品质变化规律，以期为后续猕猴桃运输过程中品质间接预测模型的建立提供初步数据支持，为猕猴桃电商运输方案的制定提供指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

‘徐香’猕猴桃（Actinidia chinensisPlanch.）产于陕西省宝鸡市，六至七成熟时进行采摘，采摘后立即在0～1 ℃冷库进行预冷，为电商运输过程做好准备。

氢氧化钠（分析纯） 天津市赢达稀贵化学试剂场；酚酞（分析纯） 天津市文达稀贵试剂化工厂。

选择目前最典型的3 种包装材料，进行猕猴桃的实际电商运输，包装过程在陕西永红猕猴桃专业合作社保鲜库完成。3 种包装的具体尺寸数据分别如下所示。

纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱（图1A）：外包装尺寸为36 cm×26 cm×21 cm，内包装尺寸为35 cm×24.5 cm×19.5 cm，包装总质量为0.46 kg，泡沫箱刚好嵌入纸箱，包装与果实总质量为3 kg/箱，单果用聚乙烯泡沫网套包裹。

纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料（图1B）：外包装尺寸为45 cm×30 cm×6.5 cm，内包装尺寸为43.5 cm×29.5 cm×5.5 cm，包装总质量为0.343 kg，包装与果实总质量为2.5 kg/箱，网孔内置24 枚果，果实无网套包裹。

单纯纸箱（图1C）：包装尺寸为36 cm×26 cm×21 cm，包装总质量为0.352 kg，包装与果实总质量为3 kg/箱，单果用聚乙烯泡沫网套包裹。

图1 运输期间猕猴桃3 种不同包装方式Fig.1 Three different packaging methods for kiwifruits during transportation

1.2 仪器与设备

EL2044电子天平 梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；FHM-5硬度计 日本竹村仪器公司；CR-400型色彩色差计 日本柯尼卡美能达公司；PAL-BX/ACID1型糖酸折射仪 日本爱拓公司；174H型温湿度记录仪德图仪器国际贸易（上海）有限公司；DT-178A Mini型三维振动记录仪 深圳华盛昌机械公司；冰温实验中试库 日本大青工业株式会社；GQB-700KB冷藏柜天津捷胜东辉保鲜科技有限公司。

1.3 方法

1.3.1 运输过程中微环境指标测定

各包装内分别放置温湿度记录仪记录运输过程中包装箱内空气的温湿度变化；分别放置三维振动记录仪记录运输过程中的振动情况，以5 s/次的采样速率检测全程运输振动（振动记录共计3万余次），其中X、Y、Z三轴向振动数据分别表示运输过程前后、左右、上下方向的振动加速度，计算各个加速度分布区间的频数。两种记录仪置于包装箱正中间，由于小批量电商果蔬往往与普通邮件混合运输，因此使用常规厢式货车由产地运输至天津商业大学食品生物技术重点实验室（运输起止时间：10月3日14∶30—10月5日9∶30（共43 h），8∶00—17∶00车厢温度控制在18～24 ℃，17∶00至次日8∶00温度控制在10～16 ℃）。

1.3.2 猕猴桃冷藏处理

为了仅体现运输包装形式的影响，将运输到实验室的猕猴桃立即分装入提前打孔好的塑料盒后，分别置于保鲜冷藏柜贮藏，温度为（4.0±0.5 ）℃，每隔5 d进行一次品质指标测定。

1.3.2.1 质量损失率测定

贮藏过程中猕猴桃的质量损失率采用称质量法进行测定[29]。各实验组中随机挑选6 个猕猴桃进行编号，采用电子天平测定贮藏前（m0/g）和贮藏过程（m/g）中的质量，采用公式（1）计算贮藏过程中的质量损失率。

1.3.2.2 硬度测定

硬度测定参考郭文川等[30]的方法并稍作修改。在果实赤道附近选取均匀分布的3 个位置，削去果皮后使用安装5.0 mm圆柱探头的硬度计测定果肉硬度。

1.3.2.3 果肉颜色测定

参考黄春辉等[31]的方法测定猕猴桃果肉颜色。选择果实赤道部位削去果皮，使用色彩色差仪测定果肉的亮度L*值、红绿度a*值、黄蓝度b*值，并采用公式（2）计算猕猴桃果肉的颜色鲜艳程度C*值。

1.3.2.4 总可溶性固形物质量分数测定

总可溶性固形物（total soluble solids，TSS）质量分数的测定参考王圣通等[32]的方法并稍作修改。将猕猴桃去皮后在赤道位置切取5 g果肉，使用3 层纱布包裹并挤压出果汁滴入糖酸折射仪，直接读取TSS质量分数。

1.3.2.5 总酸质量分数测定

总酸（total acid，TA）质量分数采用酸碱滴定法[29]测定。将猕猴桃去皮，切取赤道位置组织打成匀浆，称取10 g转入容量瓶后定容到100 mL，静置30 min过滤。吸取20 mL滤液，加酚酞指示剂2 滴，用0.01 mol/L NaOH溶液滴至粉红色，持续1 min不褪色，记录下NaOH溶液用量。总酸质量分数按公式（3）计算。

式中：V为样品提取液总体积（100 mL）；Vs为滴定时所取提取液体积（20 mL）；c为NaOH溶液浓度/（mol/L）；V0为滴定滤液所消耗的NaOH溶液体积/mL；m为样品质量/g；ƒ为折算系数，取0.064（以柠檬酸计）。

1.4 数据处理与分析

采用Excel 2010软件进行数据整理，采用Origin 8.5软件作图。利用SPSS软件对数据进行单因素方差分析及Duncan多重比较，显著性水平为0.05。

2 结果与分析

2.1 运输过程中包装箱内温湿度变化

本次运输历时43 h，期间3 种包装箱内空气（即猕猴桃所处微环境）的温度变化大体可以分为3 个阶段（图2）。第一阶段为降温阶段，该阶段在预冷后猕猴桃散失冷量的作用下使环境温度逐渐降至10～12 ℃；第二阶段为波动上升阶段，在外界环境传入热量和猕猴桃散失冷量的共同作用下，包装箱内空气的温度波动上升；第三阶段为平稳波动阶段，此时猕猴桃通过预冷获得的冷量消耗殆尽，包装箱内的空气温度随外界环境的变化而波动。

图2 运输期间3 种包装箱内微环境温度变化Fig.2 Temperature changes inside three kinds of packaging boxes during transportation

第一阶段单纯纸箱包装箱内空气的温度降幅最大，经1 h后温度降低至10 ℃，而纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱和纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料两实验组箱内空气温度降幅次之，且较为接近，这主要是后两者装载量稍低造成的。到达平衡后，由于聚苯乙烯和聚乙烯发泡棉材料的保温性能明显高于纸箱，两者箱内空气温度受外界环境的影响相对较慢，因此单纯纸箱包装箱内的空气温度上升速率明显高于其他两种包装形式。包装箱内的温度变化受到外界环境周期性变化的影响较大，夜间外界环境温度较低时箱内空气温度上升速率明显降低（10～20 h）。整个运输过程中，单纯纸箱包装内空气温度上升幅度最大，仅需要29 h便达到了21.5 ℃，第二阶段（1～30 h）的平均升温速率为0.39 ℃/h，平均温度为17.96 ℃。纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱内温度上升速率最低，运输35 h达到最高（20.2 ℃），纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料包装箱达到的最高温度和所需时间居于其他两种包装方式之间。

如图3所示，由于猕猴桃对箱内空气的降温作用和猕猴桃的蒸腾作用，包装箱内的空气相对湿度在前2～3 h快速上升至80%。随后3 种包装箱内相对湿度出现了不同的变化趋势，纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱和聚乙烯发泡棉材料包装箱内的相对湿度变化趋势十分相似且逐渐稳定至约95%，而单纯纸箱包装的箱内空气相对湿度在75%～85%范围内周期性波动。由此可见，聚苯乙烯泡沫箱和聚乙烯发泡棉材料较好的隔汽性能可有效减少猕猴桃水分向外界环境的扩散，继而形成了一个高湿的微环境。该高湿微环境可有效减小猕猴桃水分扩散的势差，继而有利于减少猕猴桃水分的散失。总体而言，聚苯乙烯泡沫箱包装对于维持一个较好的运输微环境效果最好。

图3 运输过程中3 种包装箱内微环境湿度变化Fig.3 Humidity changes in three kinds of packaging boxes during transportation

2.2 运输过程中包装箱的振动变化

车辆的加减速、颠簸等都会造成果蔬的振动，从而影响果蔬的品质，猕猴桃的运输过程中不同方向的振动情况如图4所示。X轴方向的振动加速度变化反映了车辆的加减速引起的猕猴桃的振动，纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱、纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料和单纯纸箱包装的振动加速度平均值分别为0.451、0.894 g和0.816 g，振动频数最高的区域分别集中在0.2～0.3、1.1～1.2 g和0.7～0.8 g。采用内衬聚苯乙烯泡沫箱包装可以有效降低车辆前进方向的行驶速度变化造成的对猕猴桃的挤压，内衬聚乙烯发泡棉材料的作用稍差，原因在于猕猴桃和聚乙烯发泡棉材料包装作为一个整体，车辆加减速过程中振动没法逐渐缓冲掉，而是直接传递到整个内部。

图4 3 种包装形式猕猴桃运输期间的振动强度Fig.4 Vibration strength of kiwifruits during transportation in three packaging boxes

纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱、纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料和单纯纸箱包装在Y轴方向的振动加速度平均值分别为0.322、0.231 g和0.435 g，振动频数最高的区域分别为0.3～0.4、0.2～0.3 g和0.5～0.7 g。纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱和纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料包装使Y轴方向的加速度平均值比单纯纸箱包装分别降低了25.98%和46.90%，两者均明显抑制了左右方向的振动，其中聚乙烯发泡棉材料效果最佳。

Z轴方向的加速度反映了猕猴桃受到的上下颠簸情况，纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱、纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料和单纯纸箱Z轴振动加速度平均值分别为0.762、0.256 g和1.142 g，振动频数最高的区域分别为1.2～1.3、0.1～0.2 g和0.6～0.7 g。采用聚乙烯发泡棉材料包装可以明显降低运输车辆上下颠簸对猕猴桃的冲击。

2.3 运输包装形式对猕猴桃后续贮藏过程中品质的影响

2.3.1 运输包装形式对猕猴桃质量损失率和硬度的影响

猕猴桃包含的有机物和水分在贮藏期间会由于新陈代谢和蒸腾作用而逐渐消耗，前期不同包装运输导致贮藏初期的品质存在差异。经过3 种包装运输后的猕猴桃在贮藏过程的质量损失率大致呈线性趋势增长（图5A）。纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱、纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料和单纯纸箱包装的猕猴桃平均每天质量损失速率分别为0.022%、0.020%和0.024%。贮藏结束时，运输过程采用聚乙烯发泡棉材料包装的猕猴桃质量损失率最低，为0.61%，而采用单纯纸箱包装的猕猴桃质量损失率最高。硬度是衡量果实成熟度和品质的重要指标[33]。经过3 种包装形式运输后的猕猴桃在贮藏过程中硬度整体上呈下降趋势（图5B）。纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱、纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料和单纯纸箱包装运输后猕猴桃的初始硬度分别为2.51、2.37 kg/cm2和2.33 kg/cm2，4 ℃贮藏15 d后硬度分别下降了70.12%、59.49%和74.25%，纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料实验组猕猴桃的下降速率低于其他两个实验组。采用纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料包装的猕猴桃贮藏结束时的硬度为0.37 kg/cm2，显著高于其他包装（P＜0.05）。

图5 不同包装运输对随后贮藏过程猕猴桃质量损失率（A）和硬度（B）的影响Fig.5 Effects of different packaging treatments during transportation on percentage mass loss (A) and firmness (B) of kiwifruits during subsequent storage

2.3.2 运输包装形式对猕猴桃颜色的影响

如图6A所示，采用纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱、纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料和单纯纸箱3 种包装运输结束后猕猴桃的初始L*值分别为63.23、63.14和63.07，贮藏初期前两个实验组的L*值降幅明显低于单纯纸箱运输组，贮藏结束时这3 个实验组L*值较贮藏初期分别下降了12.68%、10.98%、11.72%。如图6B所示，采用纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱、纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料和单纯纸箱的初始C*值分别为43.81、42.77、43.78，贮藏第15天时分别较初始值下降了15.52%、10.22%和16.72%，整体而言，采用纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料包装运输的猕猴桃贮藏过程中的L*值下降速度最慢，C*值高于另外两个实验组。

图6 不同包装运输对随后贮藏过程猕猴桃L*值（A）和C*值（B）的影响Fig.6 Effects of different packaging treatments during transportation on L* value (A) and C* value (B) of kiwifruits during subsequent storage

2.3.3 运输包装形式对猕猴桃TSS质量分数和TA质量分数的影响

各实验组猕猴桃贮藏过程中的TSS质量分数均呈先上升后下降的趋势（图7A）。采用单纯纸箱包装运输的猕猴桃TSS质量分数在贮藏15 d时便达到最大值，而采用纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱和纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料包装运输的猕猴桃贮藏至第25天时TSS质量分数才达到最大值；贮藏结束时，后两组的TSS质量分数分别为13.3%和12.47%，均显著高于单纯纸箱包装运输的猕猴桃，说明这两种运输包装对贮藏过程中猕猴桃TSS质量分数的保持效果优于单纯纸箱包装。TA在贮藏过程中作为呼吸代谢的底物而被不断消耗，其质量分数是影响果实风味的重要因素[34]。采用纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱、纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料和单纯纸箱包装的猕猴桃运输结束后的TA质量分数分别为1.00%、0.98%、1.02%，不同包装运输猕猴桃贮藏过程中的TA质量分数均呈不断下降趋势（图7B）。贮藏结束时纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱和纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料包装运输的猕猴桃的TA质量分数显著高于单纯纸箱包装组，但二者之间差异不显著（P＞0.05）。

图7 不同包装运输对随后贮藏过程猕猴桃TSS质量分数（A）和TA质量分数（B）的影响Fig.7 Effects of different packaging treatments during transportation on TSS content (A) and TA content (B) of kiwifruits during subsequent storage

3 讨 论

综合运输过程中3 种包装形式的箱内温度、相对湿度变化可以发现，不同包装形式的猕猴桃所经历的外部环境存在较大的差异。纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料包装和纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱包装能够有效延缓包装箱内温度的上升，减少猕猴桃散失水分向外界环境的扩散，继而形成了一个高湿的微环境，使猕猴桃在运输和贮藏期间的品质维持稳定，王英[27]、杜娟[35]等研究不同包装运输对果蔬贮藏品质的影响也得到类似的结论。猕猴桃运输过程中振动影响主要来自于X轴和Z轴方向，即来自车辆的加减速以及路面不平造成的颠簸，纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料这一包装形式的综合减振效果最佳。然而，运输结束时各实验组的品质差异不大（贮藏第0天），运输包装形式差异造成的影响短期体现不明显。

经纸箱内衬聚乙烯发泡棉材料包装运输的猕猴桃在贮藏过程中的质量损失率上升最缓慢、硬度保持最高、颜色维持最鲜艳，TSS和TA质量分数较高，综合贮藏品质最好。纸箱内衬聚苯乙烯泡沫箱包装运输的猕猴桃贮藏品质稍次之，单纯纸箱包装运输的猕猴桃贮藏品质最差。由于各实验组猕猴桃采摘、预冷和贮藏过程是相同的，因此不同的运输包装形式是影响贮藏品质差异的根本原因。可进一步构建猕猴桃品质预测模型，通过模型为冷链物流运输中货物品质的预测提供实时的监控与预测。