香蕉MA包装条件下的呼吸强度测算研究二高雄茨藻

Kader(1987)的研究表明果蔬的呼吸作用是通过由一系列酶参与的生化反应来实现的，它受到底物浓度，温度等诸多因素的影响。降低O2浓度或升高CO2浓度可以抑制果蔬的呼吸作用。Yang和Chinnan(1988)认为基于果蔬呼吸代谢的生理机制，运用酶动力学方程来描述果蔬的呼吸强度是可行的。早在1984年Stanbury和Whitaker就成功地运用米氏方程描述了工业发酵上微生物的呼吸强度同O2浓度的关系。由于果蔬的呼吸代谢与微生物的呼吸代谢具有相似性，Lee等（1991）正式运用米氏方程描述果蔬呼吸强度与MA包装中O2、CO2浓度的关系，从此，有关果蔬呼吸强度的酶动力学模型的报道相继见报(Lee 等，1991；Peppelen-bos等，1996)。

虽然到目前为止尚无哪一个模式可以包揽所有的影响因素，成为理想的MA包装设计的数学模式，但非常明确的是，用计算机进行MA包装设计的数学模式，必须首先掌握所用薄膜的透气性以及在MA条件下果蔬的呼吸强度特性。世界著名的采后技术专家Kader在指出MA包装技术领域中今后需进一步加强研究的几个主题时，就把薄膜的透气性与MA条件下果蔬的呼吸特性的测定和数据积累列为首要的两条（Kader，1989），说明了这两个参数在MA包装设计中的重要地位。

薄膜的透气性是包装材料性能的一个重要指标，准确测定果蔬包装用薄膜的透气性是果蔬包装研究的一个重要领域。目前市售的果蔬包装用薄膜，一般只提供厚度，而没有透气性的数据。即使有也只限于单一温度和低相对湿度下测得的数据，并不客观反映实际包装条件下的透气性。笔者通过计算机和人工检索相关资料，结果表明，有关MA包装条件下薄膜透气性测定这一方面的研究非常少(主要集中于化学工业领域的研究)。这种现状增加了MA包装设计的难度，直接限制了MA包装技术在果蔬贮藏上的应用。

目前，在化学工业领域，测定薄膜透气性的方法主要有等压法(流动法和静止法)和不等压法(压差法和容积法)两种。美国材料试验协会标准(ASTM D1432－82)的DOW CELL法(Scorer，1990)和我国国家标准(GB/T1038－1970)的压差法属于不等压法。DOW CELL法和压差法都是在一定温度下，使被测薄膜试样两侧保证一定的气体压差，通过测量低压侧的气体压力变化来计算薄膜的透气系数。在用上述方法测定薄膜的透气性时，高压侧的气体必须是单一气体。这样测定出的单一气体的透气性，与薄膜MA包装下混合气体交叉渗透时的透气性是否一致，仍不清楚。而且该方法只能测定低相对湿度下薄膜的透气性（其中DOW CELL法测定的湿度条件为0%）。近年来，叶保平等(1994)，李路平(1996)利用不等压原理设计的测定方法，能够模拟各种湿度条件来测定薄膜的透气性，对修订国家标准具有一定的参考作用。

但是在用不等压法测定时，由于薄膜的两侧存在压力差，气体分子是在气压差和浓度差的双重作用下透过薄膜的，实际这种情况类似于真空包装。而MA包装一般是包装内外压力相等的，因此用不等压法测定的结果不能真实反映薄膜在MA包装条件下的透气性。

利用等压法来测定薄膜透气性的装置如美国MOCON公司生产的透O2测试仪。它能在薄膜两侧压力相等(O2分压不等)的情况下来测试透O2性能。但是由于其传感器的原因，只能测量O2的透气性(韩雪山，2000)。另外，Merts（1996）采用等压流动法测定过不同温度下LDPE的透气福建青冈性。

然而，用等压流动法来测定薄膜的透气性时，薄膜两侧的气体均在流动，而在实际MA包装条件下是无明显气流的，当O2透过薄膜后要从薄膜的表面脱离出来，有无气流会对被测气体的脱离速度产生一定的影响(韩雪山，2000)，因此用等压流动法测定的透气性并不客观反映实际MA包装条件下薄膜的透气性。

侯东明等（1998）提出了一种新方法－等压静止法来测定硅橡胶薄膜透气性。该方法可以实现三种组分(O2、CO2和N2)透气性的一次性高精度测定。与等压流动法相比，避开了小流量或小浓度差的高精度测量难题，其对压力及容积的测量容易保证高精度。同时靠控制测试时间间隔来保证浓度的变化幅度，从而提高了测试精度。但是这种方法目前还只限于硅膜的透气性测定上。

薄膜包装中果蔬的呼吸强度是进行薄膜包装设计的一个重要参数。对于羊胡子花许多种果蔬产品，现有的呼吸强度数据，往往是在空气中或者某一CA条件下测得的，用这些数据来进行MA包装设计，必然会引起不小的偏差。在生产实践中由于缺乏可靠的依据，因设计失误引起MA包装中缺O2或由于CO2浓度过高引起果蔬伤害，造成很大损失的事例屡见不鲜。在目前的情况下，当用到薄膜包装贮藏的数学模型或图表分析具体的贮藏问题时我们通常将果蔬的呼吸强度和呼吸商作常数处理，这在一般情况下是可行的。但在进行薄膜包装设计时，果蔬呼吸强度和呼吸商取值的准确性，将直接影响到贮藏体系中的气体组成的合理性。

传统的呼吸强度的测定方法是将包装在薄膜中的果蔬放在可开闭的密封容器中，密闭一定时间后，根据呼吸罐中O2或CO2浓度的变化来计算其呼吸强度（简称密闭法）。由于密闭法是以系统达到平衡状态为前提，即假设果蔬的呼吸强度与包装内外O2和CO2气体的透过速度达到一致后进行测定的，它只能测定系统达到相对平衡时果蔬的呼吸强度，因此使得该法测定所得值低于真实值(徐步前等，2000)。另外，用密闭法测定果蔬呼吸强度时，密闭时间的长短也是凭研究者的经验来确定的，密闭时间过长，则改变了MA包装的贮藏环境条件，密闭时间过短，由于气体的微量变化而导致试验仪器无法检测出气体浓度的变化。

徐步前等(2000)开发出一种能客观反映MA包装中果蔬呼吸强度的新方法，粗枝杜鹃并将其成功地应用于番茄呼吸强度的测定上。即将要测算的果蔬呼吸强度预设假定值，根据果蔬呼吸量与薄膜透气量之间的平衡关系，用计算机算出袋内O2和CO2的气体浓度，再将气体浓度的计算值与实测值加以比较，当它们之间的差值的平方数最小时，所预测的呼吸强度的假定值即作为要求的果蔬呼吸强度值。由于该方法可在果蔬包装后的任老街剑蕨意时间抽取气样，因此也实用于包括非平衡状态在内的任何阶段。因此该方法的建立为完善果蔬的MA包装设计及加快MA包装的商业性推广应用提供了又一有用的手段。

鉴于目前薄膜透气性及MA包装条件下果蔬呼吸强度测定法存在着一定的局限性，本论文首先研究了更接近于MA包装实际条件下薄膜透气性新的测定方法。在用新方法测算薄膜透气性的基础上，探讨了薄膜特性(材料、厚度、表面积)和外界条件(温度、湿度和初始气体浓度)对薄膜透气性的影响。其次，以香蕉果实为例，用已测得透气系数的LDPE来进行香蕉的MA包装设计。根据MA包装系统物质收支平衡原理，用数理法来测算香蕉MA包装平衡状态下的呼吸强度。并将数理法的测定结果与传统密闭法的测定结果进行比较。同时分析探讨了不同温度、薄膜透气性对香蕉呼吸强度的影响，为香蕉的MA包装最适化设计提供理论依据和应用参考。
（待续）