Kader(1987)的研究表明果蔬的呼吸作用是通過由一係列酶參與的生化反應來實現的,它受到底物濃度,溫度等諸多因素的影響。降低O2濃度或升高CO2濃度可以抑製果蔬的呼吸作用。Yang和Chinnan(1988)認為基於果蔬呼吸代謝的生理機製,運用酶動力學方程來描述果蔬的呼吸強度是可行的。早在1984年Stanbury和Whitaker就成功地運用米氏方程描述了工業發酵上微生物的呼吸強度同O2濃度的關係。由於果蔬的呼吸代謝與微生物的呼吸代謝具有相似性,Lee等(1991)正式運用米氏方程描述果蔬呼吸強度與MA包裝中O2、CO2濃度的關係,從此,有關果蔬呼吸強度的酶動力學模型的報道相繼見報(Lee 等,1991;Peppelen-bos等,1996)。
雖然到目前為止尚無哪一個模式可以包攬所有的影響因素,成為理想的MA包裝設計的數學模式,但非常明確的是,用計算機進行MA包裝設計的數學模式,必須首先掌握所用薄膜的透氣性以及在MA條件下果蔬的呼吸強度特性。世界著名的采後技術專家Kader在指出MA包裝技術領域中今後需進一步加強研究的幾個主題時,就把薄膜的透氣性與MA條件下果蔬的呼吸特性的測定和數據積累列為首要的兩條(Kader,1989),說明了這兩個參數在MA包裝設計中的重要地位。
bomodetouqixingshibaozhuangcailiaoxingnengdeyigezhongyaozhibiao,zhunquecedingguoshubaozhuangyongbomodetouqixingshiguoshubaozhuangyanjiudeyigezhongyaolingyu。muqianshishoudeguoshubaozhuangyongbomo,yibanzhitigonghoudu,ermeiyoutouqixingdeshuju。jishiyouyezhixianyudanyiwenduhedixiangduishiduxiacededeshuju,bingbukeguanfanyingshijibaozhuangtiaojianxiadetouqixing。bizhetongguojisuanjiherengongjiansuoxiangguanziliao,jieguobiaoming,youguanMA包裝條件下薄膜透氣性測定這一方麵的研究非常少(主要集中於化學工業領域的研究)。這種現狀增加了MA包裝設計的難度,直接限製了MA包裝技術在果蔬貯藏上的應用。
目前,在化學工業領域,測定薄膜透氣性的方法主要有等壓法(流動法和靜止法)和不等壓法(壓差法和容積法)兩種。美國材料試驗協會標準(ASTM D1432-82)的DOW CELL法(Scorer,1990)和我國國家標準(GB/T1038-1970)的壓差法屬於不等壓法。DOW CELL法fa和he壓ya差cha法fa都dou是shi在zai一yi定ding溫wen度du下xia,使shi被bei測ce薄bo膜mo試shi樣yang兩liang側ce保bao證zheng一yi定ding的de氣qi體ti壓ya差cha,通tong過guo測ce量liang低di壓ya側ce的de氣qi體ti壓ya力li變bian化hua來lai計ji算suan薄bo膜mo的de透tou氣qi係xi數shu。在zai用yong上shang述shu方fang法fa測ce定ding薄bo膜mo的de透tou氣qi性xing時shi,高gao壓ya側ce的de氣qi體ti必bi須xu是shi單dan一yi氣qi體ti。這zhe樣yang測ce定ding出chu的de單dan一yi氣qi體ti的de透tou氣qi性xing,與yu薄bo膜moMA包裝下混合氣體交叉滲透時的透氣性是否一致,仍不清楚。而且該方法隻能測定低相對濕度下薄膜的透氣性(其中DOW CELL法測定的濕度條件為0%)。近年來,葉保平等(1994),李路平(1996)利用不等壓原理設計的測定方法,能夠模擬各種濕度條件來測定薄膜的透氣性,對修訂國家標準具有一定的參考作用。
但(dan)是(shi)在(zai)用(yong)不(bu)等(deng)壓(ya)法(fa)測(ce)定(ding)時(shi),由(you)於(yu)薄(bo)膜(mo)的(de)兩(liang)側(ce)存(cun)在(zai)壓(ya)力(li)差(cha),氣(qi)體(ti)分(fen)子(zi)是(shi)在(zai)氣(qi)壓(ya)差(cha)和(he)濃(nong)度(du)差(cha)的(de)雙(shuang)重(zhong)作(zuo)用(yong)下(xia)透(tou)過(guo)薄(bo)膜(mo)的(de),實(shi)際(ji)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)類(lei)似(si)於(yu)真(zhen)空(kong)包(bao)裝(zhuang)。而(er)MA包裝一般是包裝內外壓力相等的,因此用不等壓法測定的結果不能真實反映薄膜在MA包裝條件下的透氣性。
利用等壓法來測定薄膜透氣性的裝置如美國MOCON公司生產的透O2測試儀。它能在薄膜兩側壓力相等(O2分壓不等)的情況下來測試透O2性能。但是由於其傳感器的原因,隻能測量O2的透氣性(韓雪山,2000)。另外,Merts(1996)采用等壓流動法測定過不同溫度下LDPE的透氣性。
然而,用等壓流動法來測定薄膜的透氣性時,薄膜兩側的氣體均在流動,而在實際MA包裝條件下是無明顯氣流的,當O2透過薄膜後要從薄膜的表麵脫離出來,有無氣流會對被測氣體的脫離速度產生一定的影響(韓雪山,2000),因此用等壓流動法測定的透氣性並不客觀反映實際MA包裝條件下薄膜的透氣性。
侯東明等(1998)提出了一種新方法-等壓靜止法來測定矽橡膠薄膜透氣性。該方法可以實現三種組分(O2、CO2和N2)透tou氣qi性xing的de一yi次ci性xing高gao精jing度du測ce定ding。與yu等deng壓ya流liu動dong法fa相xiang比bi,避bi開kai了le小xiao流liu量liang或huo小xiao濃nong度du差cha的de高gao精jing度du測ce量liang難nan題ti,其qi對dui壓ya力li及ji容rong積ji的de測ce量liang容rong易yi保bao證zheng高gao精jing度du。同tong時shi靠kao控kong製zhi測ce試shi時shi間jian間jian隔ge來lai保bao證zheng濃nong度du的de變bian化hua幅fu度du,從cong而er提ti高gao了le測ce試shi精jing度du。但dan是shi這zhe種zhong方fang法fa目mu前qian還hai隻zhi限xian於yu矽gui膜mo的de透tou氣qi性xing測ce定ding上shang。
薄bo膜mo包bao裝zhuang中zhong果guo蔬shu的de呼hu吸xi強qiang度du是shi進jin行xing薄bo膜mo包bao裝zhuang設she計ji的de一yi個ge重zhong要yao參can數shu。對dui於yu許xu多duo種zhong果guo蔬shu產chan品pin,現xian有you的de呼hu吸xi強qiang度du數shu據ju,往wang往wang是shi在zai空kong氣qi中zhong或huo者zhe某mou一yiCA條件下測得的,用這些數據來進行MA包裝設計,必然會引起不小的偏差。在生產實踐中由於缺乏可靠的依據,因設計失誤引起MA包裝中缺O2或由於CO2濃(nong)度(du)過(guo)高(gao)引(yin)起(qi)果(guo)蔬(shu)傷(shang)害(hai),造(zao)成(cheng)很(hen)大(da)損(sun)失(shi)的(de)事(shi)例(li)屢(lv)見(jian)不(bu)鮮(xian)。在(zai)目(mu)前(qian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),當(dang)用(yong)到(dao)薄(bo)膜(mo)包(bao)裝(zhuang)貯(zhu)藏(zang)的(de)數(shu)學(xue)模(mo)型(xing)或(huo)圖(tu)表(biao)分(fen)析(xi)具(ju)體(ti)的(de)貯(zhu)藏(zang)問(wen)題(ti)時(shi)我(wo)們(men)通(tong)常(chang)將(jiang)果(guo)蔬(shu)的(de)呼(hu)吸(xi)強(qiang)度(du)和(he)呼(hu)吸(xi)商(shang)作(zuo)常(chang)數(shu)處(chu)理(li),這(zhe)在(zai)一(yi)般(ban)情(qing)況(kuang)下(xia)是(shi)可(ke)行(xing)的(de)。但(dan)在(zai)進(jin)行(xing)薄(bo)膜(mo)包(bao)裝(zhuang)設(she)計(ji)時(shi),果(guo)蔬(shu)呼(hu)吸(xi)強(qiang)度(du)和(he)呼(hu)吸(xi)商(shang)取(qu)值(zhi)的(de)準(zhun)確(que)性(xing),將(jiang)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)貯(zhu)藏(zang)體(ti)係(xi)中(zhong)的(de)氣(qi)體(ti)組(zu)成(cheng)的(de)合(he)理(li)性(xing)。
傳統的呼吸強度的測定方法是將包裝在薄膜中的果蔬放在可開閉的密封容器中,密閉一定時間後,根據呼吸罐中O2或CO2濃度的變化來計算其呼吸強度(簡稱密閉法)。由於密閉法是以係統達到平衡狀態為前提,即假設果蔬的呼吸強度與包裝內外O2和CO2氣體的透過速度達到一致後進行測定的,它隻能測定係統達到相對平衡時果蔬的呼吸強度,因此使得該法測定所得值低於真實值(徐步前等,2000)。另外,用密閉法測定果蔬呼吸強度時,密閉時間的長短也是憑研究者的經驗來確定的,密閉時間過長,則改變了MA包裝的貯藏環境條件,密閉時間過短,由於氣體的微量變化而導致試驗儀器無法檢測出氣體濃度的變化。
徐步前等(2000)開發出一種能客觀反映MAbaozhuangzhongguoshuhuxiqiangdudexinfangfa,bingjiangqichenggongdiyingyongyufanqiehuxiqiangdudecedingshang。jijiangyaocesuandeguoshuhuxiqiangduyushejiadingzhi,genjuguoshuhuxiliangyubomotouqiliangzhijiandepinghengguanxi,yongjisuanjisuanchudaineiO2和CO2的(de)氣(qi)體(ti)濃(nong)度(du),再(zai)將(jiang)氣(qi)體(ti)濃(nong)度(du)的(de)計(ji)算(suan)值(zhi)與(yu)實(shi)測(ce)值(zhi)加(jia)以(yi)比(bi)較(jiao),當(dang)它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)的(de)差(cha)值(zhi)的(de)平(ping)方(fang)數(shu)最(zui)小(xiao)時(shi),所(suo)預(yu)測(ce)的(de)呼(hu)吸(xi)強(qiang)度(du)的(de)假(jia)定(ding)值(zhi)即(ji)作(zuo)為(wei)要(yao)求(qiu)的(de)果(guo)蔬(shu)呼(hu)吸(xi)強(qiang)度(du)值(zhi)。由(you)於(yu)該(gai)方(fang)法(fa)可(ke)在(zai)果(guo)蔬(shu)包(bao)裝(zhuang)後(hou)的(de)任(ren)意(yi)時(shi)間(jian)抽(chou)取(qu)氣(qi)樣(yang),因(yin)此(ci)也(ye)實(shi)用(yong)於(yu)包(bao)括(kuo)非(fei)平(ping)衡(heng)狀(zhuang)態(tai)在(zai)內(nei)的(de)任(ren)何(he)階(jie)段(duan)。因(yin)此(ci)該(gai)方(fang)法(fa)的(de)建(jian)立(li)為(wei)完(wan)善(shan)果(guo)蔬(shu)的(de)MA包裝設計及加快MA包裝的商業性推廣應用提供了又一有用的手段。
鑒於目前薄膜透氣性及MA包裝條件下果蔬呼吸強度測定法存在著一定的局限性,本論文首先研究了更接近於MA包裝實際條件下薄膜透氣性新的測定方法。在用新方法測算薄膜透氣性的基礎上,探討了薄膜特性(材料、厚度、表麵積)和外界條件(溫度、濕度和初始氣體濃度)對薄膜透氣性的影響。其次,以香蕉果實為例,用已測得透氣係數的LDPE來進行香蕉的MA包裝設計。根據MA包裝係統物質收支平衡原理,用數理法來測算香蕉MA包裝平衡狀態下的呼吸強度。並將數理法的測定結果與傳統密閉法的測定結果進行比較。同時分析探討了不同溫度、薄膜透氣性對香蕉呼吸強度的影響,為香蕉的MA包裝最適化設計提供理論依據和應用參考。
(待續)
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