微孔和矽窗自發氣調包裝的（de）內部（bù）氣體（tǐ）成分變化分析

　　果蔬貯藏銷售中，為了（le）保持新鮮、美觀和便（biàn）攜需求，一般采用薄膜袋進行包（bāo）裝。但由於薄膜袋（dài）的透氣透水性較差，易加速果蔬腐爛變質（zhì）。針對這一問題，氣調包裝應運而生。

　　氣調包裝，是（shì）通過改變果蔬貯藏（cáng）小環境的氣體（tǐ）成分，營造低O₂和（hé）適當濃度的CO₂環境的包裝（zhuāng）形式。這是基於果蔬的呼吸機理而設計：果蔬采摘後（hòu），仍會進行旺盛的呼吸作用，不斷吸入O₂，產生CO₂，當周（zhōu）圍O₂含量過（guò）低時蔬果進入厭氧呼吸，產（chǎn）生具有毒害作用的乙醇，並造（zào）成（chéng）果蔬內部消（xiāo）耗，肉質軟化、營養降低，不利於蔬果（guǒ）保鮮。因此，針對果蔬，最好的儲藏係統是將氧氣含量（liàng）控製在既能維（wéi）持果蔬（shū）自身（shēn）基本的生理（lǐ）活動（dòng）需求，又不（bú）會引（yǐn）起果蔬厭氧呼吸的最低水平。氣調包（bāo）裝正是通過人工氣調或自（zì）發氣調形式實現上（shàng）述儲藏係（xì）統，前者（zhě）根據（jù）果蔬的需（xū）要和人的意願（yuàn），利用充氣設備人工調節包裝內的氣體成分和濃度並保持穩定；後者主要依靠包裝材料對氣體的選擇滲透性來將包裝內的各種氣體濃度一直控製（zhì）在某（mǒu）一恒定的範圍內。相比之下，自發氣（qì）調包裝（zhuāng）的效果更為有效（xiào），同樣技術難度也更大。

微孔和矽（guī）窗自發氣調包裝的的透（tòu）氣機理

　　自發氣調包裝的核心在於（yú）果（guǒ）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到最佳平衡濃度，使其保持最低的（de）呼（hū）吸速率又不會發（fā）生厭氧呼吸，同時（shí）CO₂濃度也不（bú）會過高導致果蔬受到生理損傷。這一最佳平衡濃度，受不同種類的（de）果蔬呼吸速率與包裝材料對氣體的選擇（zé）滲透速率的共同影響。果蔬的呼吸（xī）速率越高（gāo），包（bāo）裝材料的透氣速率也應相應（yīng）提高，方能保持最佳的（de）平（píng）衡（héng）濃度。就當前的塑料原膜來說，其透氣速率大多無法與果（guǒ）蔬的呼吸速率相一致（zhì）^[1]，因此另采用輔助手段增加其成品包（bāo）裝的透氣性，如製（zhì）成微孔氣調包（bāo）裝或矽窗氣調包裝，來協調包裝的（de）氣體透過（guò）率與果蔬的呼吸速率。

　　微孔氣調包裝（zhuāng），就是在包裝薄膜上製作規定孔徑、數量、密度的微孔，以此（cǐ）增（zēng）強包裝整體的透氣性。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（tàn）率是前者的35萬倍和10萬倍。微孔膜氣（qì）調包裝（zhuāng）除（chú）了在透氣方麵（miàn）表現優（yōu）異外，還具有良好的透濕防結露性，避免了包裝內部水分凝聚加速果蔬的腐爛。

　　矽窗氣調包裝（zhuāng）是利用熱合或粘結法將一定麵積的矽膠膜嵌入原包裝材料製得的包裝。矽橡膠是一種（zhǒng）有（yǒu）機（jī）矽高分子化合物（wù），對O₂、CO₂、C₂H₄等不同氣（qì）體（tǐ）具有良好的選擇性透氣性能，對CO₂的透氣性（xìng）比聚乙烯薄膜高200 倍以上，對CO₂、O₂、N₂的透氣性比值約為12︰2︰1^[2]。與微孔氣調包裝透氣原理相區別的是，這種包裝形式是利用膜兩側氣體壓（yā）差推動氣體分子吸附、溶解、擴（kuò）散至膜另（lìng）一側的（de）氣體滲透原理實（shí）現的。果蔬被密封在矽窗（chuāng）氣調包裝內，由於持續的呼吸（xī）作用，O₂被不斷消耗含量（liàng）降低，CO₂含量逐漸累加升高。這一過程造成包裝內外側O₂和CO₂分壓的不同，依靠矽（guī）膠膜高透氣性實（shí）現了包裝內大量的CO₂滲透到（dào）外界，同時少量的O₂不（bú）斷（duàn）的補充至包裝內部，以維持果蔬（shū）呼吸作用（yòng）的O₂最低限度。

微孔和矽窗自發氣調包（bāo）裝的內部氣體成分變（biàn）化驗證

　　為了進一步驗證微孔氣調包裝和（hé）矽窗氣調（diào）包裝對包裝內氣體成分的（de）自主調節效果，筆者做了一個試驗。從市（shì）場采購新鮮的黃瓜，3.5KG一（yī）組，置入以下6種樣式的70×110cm的LDPE薄膜（mó）袋中於4℃低溫貯藏：1、對照組（zǔ），將黃瓜置於袋中密（mì）封；2、微（wēi）孔組A，在薄膜袋打（dǎ）製26個直徑為72μm的微孔；3、微孔組B，在薄膜袋打製40個直徑為72μm的微孔；4、微孔組C，在薄膜打製10個直徑為144μm的微孔；5、矽窗組A，矽窗麵積為6×10cm；6、矽窗組（zǔ）B，矽窗麵積為10×10cm。所有包裝內初始氣氛（體積分數，後同）為3.2%O₂、1%CO₂、95.8%N₂。間隔一定的（de）時間，利用HGA-02頂空氣體分析儀測試包裝內的O₂分數。結果如表1。

表1 不同氣調（diào）包裝內氧氣含量的變化

圖1不（bú）同氣調包裝內O₂含量的變化曲線圖

　　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（qū）勢，12d已經趨於0，說（shuō）明包（bāo）裝內的O₂已經被黃瓜的呼吸作用消耗（hào）殆盡，黃瓜開始進行厭氧呼（hū）吸，品質加速劣變（biàn）。相比之下，2#~6#微孔組和矽窗組氣調包裝樣品則有效保（bǎo）持了O₂的及時補充以維（wéi）持的黃瓜（guā）的呼吸作用。據研（yán）究發現，黃瓜貯藏的（de）O₂含量在5%左右有利（lì）於抑製（zhì）黃瓜的呼吸速率同時保證不發生（shēng）厭氧呼吸^[3]。因（yīn）此，2#和5#包裝的氣調效（xiào）果更適宜黃瓜貯藏，而3#、4#和（hé）6#包裝因透氧速率（lǜ）偏大導致（zhì）內部O₂含量逐漸增大，甚至達（dá）到了空氣中O₂組（zǔ）分比例，不（bú）利於黃瓜的保鮮。

微孔和矽窗自發氣調包裝內部（bù）氣體成分變化的影響因素

　　通過上述（shù）試（shì）驗可以（yǐ）看出，兩種形式的氣調包裝對於（yú）包裝內氧含量的調節作（zuò）用有（yǒu）很大差異。考慮到采用的（de）同種塑料原膜（mó），且原膜的透氣率遠小於帶有微孔或矽窗的膜材料，因此評（píng）價這兩類氣調包裝的氣（qì）調效果時可不考慮原膜的透氣因素的影響（xiǎng）。

　　微孔氣調包裝重點依靠微孔進行氣體含量調節，因（yīn）此微孔參數如孔徑、數量等（děng）對（duì）包（bāo）裝內氣（qì）體成分變化影（yǐng）響顯著。觀察表（biǎo）1和圖1微孔組（zǔ）A、B、C三組（zǔ）數據，同（tóng）孔徑的微（wēi）孔組A與B，後者的孔數比前者（zhě）多14個，導致在第8天包裝內的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（kǒng）組C的孔數雖然不足（zú）微孔（kǒng）組A的孔數的一半，但因孔徑大了（le）一倍，20天後包裝內O₂含量（liàng）達到了10%以上（shàng）。

　　矽窗氣調包裝的（de）氣調效果主要依賴於矽膠膜的透氣性。矽窗的麵積應適宜，由果蔬種類、成熟度、呼吸強度、矽橡膠膜的透氣性能等（děng）多重因（yīn）素綜（zōng）合決定，過大不利於降（jiàng）低O₂含量，如試驗中矽窗B組氣調（diào）包裝在各時段的（de）O₂含量始終高於矽窗A組氣調（diào）包（bāo）裝（zhuāng）。但也不宜過小，否則無（wú）法（fǎ）及時（shí）排出過多的CO₂。此（cǐ）外，矽橡膠模無論采用熱合法還（hái）是粘結法嵌（qiàn）入包裝袋體，都必須保證連接處緊密牢固，嚴禁漏氣，減少氣調誤差（chà）。由於貯藏環境是動態變化的，單一固定的矽窗麵積有時也難以保持理想氣體成分比例，因此，矽窗麵積的可調性愈發重要。常見的調節方（fāng）式是在氣調包裝袋體上製（zhì）作多個獨立的矽窗，根據貯藏環境和果蔬種（zhǒng）類等因素，人工調節矽窗開啟數量，達到控製（zhì）矽窗麵積的目的。

結語

　　近年來，我國（guó）果蔬產（chǎn）業發展迅速，但相關保鮮技術卻較國際行業水平相對滯後。自發氣（qì）調保鮮（xiān）技術依（yī）靠包裝材料營造（zào）適宜果蔬貯藏的環境氣（qì）氛，越來越受到業內重視。微孔氣調包裝和矽窗（chuāng）氣調包裝作為自發氣調包裝的重要（yào）形式，具有顯著的調節（jiē）包裝內氣體成分的效果，在合理（lǐ）控製微孔孔徑、微孔數（shù）量、矽窗麵積的前（qián）提下，具有極大的研究潛力（lì）和應用價值。

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