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香蕉MA包装条件下的呼吸强度测算研究十三

2021-07-29 来源:盐城机械信息网

香蕉MA包装条件下的呼吸强度测算研究十三

4.5温度对果蔬MA包装达到平衡时间的影响

温度影响果蔬MA包装达到平衡的时间。Chen 等(2000)在辣椒的MA包装中发现,温度越低,包装达到平衡所需要的时间越长。在30、20、12和0℃的温度条件下,包装达到平衡的时间分别为11、14、27和32天不等。Beaudry 等(1992)在越桔的MA包装中发现,在25℃时,包装达到平衡的时间为2天,而在温度为0℃时,包装达到平衡所需要的时间长达14天之久。Joles等(1994)的研究表明,在0、10和20℃,木莓的MA包装达到平衡所需要的时间分别为12、7和3天。在本研究中,香蕉的MA包装在10、15、20、25和30℃五种贮藏温度条件下,达到平衡所需要的时间分别为6、6、4、2、1天。

因此根据环境温度对包装中达到平衡时间的影响规律,我们在实际MA包装设计中,应该充分考虑到这一因素,以提高果蔬MA包装效果。

4.6薄膜的透气性对气体平衡浓度的影响

薄膜对气体的绝对透过量(PA/LW)与薄膜的透气系数(P)和表面积(A)成正比,与薄膜的厚度(L)和果蔬的包装量(W)成反比,它将影响薄膜包装平衡时的气体浓度大小。因此在进行果蔬MA贮藏时,如果包装薄膜材料确定,就可以通过调整薄膜厚度(L),薄膜包装面积(A)和果蔬的包装量(W)来构造具有一系列的不同气体透过量的MA包装,从而实现具有一定梯度的一系列O2和CO2浓度的包装环境,以适应特定果蔬对不同O2和CO2浓度的需要。

Cameron等(1989)通过包装不同重量的(0.25、0.5、0.75、1.0、1.5和2.0Kg)番茄来制得不同的绝对透过量值的MA包装袋,从而实现袋内具有一定梯度的平衡O2浓度。结果表明,随着薄膜对气体的绝对透过量的增加,各包装内的平衡气体浓度呈上升趋势。Gong等(1994)在番茄的MA包装中也有类似的报道。Chen等(2000)在辣椒的研究中通过采用不同薄膜面积来调整LDPE对气体的绝对透过量的大小从而实现袋内具有一定梯度的平衡O2浓度。结果表明,随着薄膜对气体的绝对透过量的增加,各包装内的平衡O2浓度呈上升趋势。

在本研究中通过采用不同厚度(0.02、0.03、0.04、0.05mm)和表面积(2×15×15、2×15×20cm2)来包装一定量的香蕉(平均重量295g),得到五种不同的绝对透过量值的MA包装,从而实现了具有一定梯度的平衡O2浓度。结果表明,当LDPE对气体的透过量由11024m3/s.Kg.Pa升高到36742m3/s.Kg.Pa,平衡O2浓度由2.04%上升到5.52%,而CO2浓度由3.87%下降到2.16%。

由此说明,MA包装设计时,当薄膜选定后,可选用不同的小袋表面积和薄膜厚度,创造具有合适气体浓度组成的气体环境。

4.7香蕉O2吸收速率的酶动力学方程

MA包装平衡时的O2浓度与果蔬呼吸强度的关系可以通过酶动力学方程来进行描述(Kader,1987 ;Yang&Chinnan,1988; Lee等, 1991)。在本研究中,根据不同O2浓度条件下香蕉O2吸收速率的数据(见表10),将O2浓度和O2吸收速率分别取倒数后作图(Linewenver-burk Plot)(图18)。从图中可以看出O2浓度的倒数和O2吸收速率的倒数之间存在显著的线性关系。因此O2浓度和O2吸收速率之间的关系可以用酶动力学方程来描述:

RO=Rm[O2]/(Km+[O2])

其中,Rm表示O2最大吸收速率(mg/Kg.h),Km表示米氏常数。

酶促反应动力学(Kinetics of enzyme-catalyzed reaction)观点认为:Km是酶对特定底物的特征性常数,当温度、pH值和离子强度不变时,Km只与酶的性质有关,而与酶的浓度无关。Km在数值上等于反应速率达到最大反应速率Rm一半时的底物浓度(徐凤彩主编,1999)。对于果蔬的呼吸代谢而言,这里的Rm就是O2吸收的最大速率,Km在数值上等于O2吸收速率达到最大反应速率一半时的O2浓度。在本试验条件下,可以确定香蕉的Km=3.6%,Rm=89.29 mg/Kg.h。不同的果蔬,其Km值不同,其中菊苣的为2.70%,苹果的为3.76%,番茄的为2.32%(Hertog等,1998)。在本试验中,当O2浓度为5.52%(较3.6%偏高)时,香蕉较早的产生呼吸跃变;当O2浓度为2.36%和2.04%(较3.6%偏低)时,RQ大于1。这一结果支持了Hertog等(1998) 果蔬的Km值可以作为确定袋内适宜的O2浓度的依据。

结论

1.用小袋法测定薄膜的透气性,能模拟实际MA包装的各种条件,克服现有化工行业测定方法所存在的局限性。在本试验中,用小袋法测得的薄膜透气性值稍高于文献报道值,分析可能是恒温箱中风扇动作加速了气体的流动的原因。可以设想,如果对试验条件加以改进,则用小袋法测定薄膜透气性能较客观地反映MA包装条件下薄膜透气性的真实值。

2.在已测定的五种薄膜材料中,O2透气系数与CO2透气系数都存在如下的关系:LDPE>CPP>OPP>HDPE>LDPE/PP。在实际的MA包装中,对于呼吸强度较大的果蔬,宜选用LDPE作为包装材料。厚度与透过度之间呈显著的负相关,根据它们之间的直线方程,可以确定不同厚度薄膜的气体透过度。在实际的MA包装中,当薄膜材料确定后,可以通过选用不同的薄膜厚度来调节袋内气体浓度。

3.初始气体的组成与浓度的大小不影响薄膜的透气系数。因此小袋法在初始气体的组成为单一气体的条件下测定的薄膜透气性能够反映实际MA包装条件下(O2、CO2和N2等气体同时存在)薄膜的透气性;随着温度的升高,薄膜的透气系数呈指数曲线上升。根据温度与透气系数之间的阿伦纽斯方程,可以求出不同薄膜在本试验温度范围以外条件下的透气系数。

4.在20℃、25℃、30℃下,数理法测定的香蕉呼吸强度值稍高于密闭法测定的结果。该结果支持了前人关于密闭法测得的果蔬呼吸强度比真实值偏低的观点。同时证明数理法比密闭法更能客观地反映MA包装条件下果蔬呼吸强度。

5.通过调节薄膜厚度和薄膜面积因素可以改变单位时间内薄膜对气体的绝对透过量,从而来调节袋内O2浓度。通过分析O2浓度大小及观察RQ值的大小,可以确定可能产生无氧呼吸的O2浓度临界值。

6.在温度为20℃条件下,算得香蕉O2吸收速率酶动力学参数Km为3.6%。当O2浓度为5.52%时,香蕉较早的出现呼吸高峰;当O2浓度为2.36%和2.04%时, RQ大于1。这一结果支持了前人关于果蔬呼吸强度的Km值可以作为确定袋内适宜O2浓度依据的观点。

(作者/华南农业大学 张长峰)

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