摘 要    薄膜透氣性和果蔬呼吸強度是關系到MA包裝設計和貯藏效果的兩個重要參數。現有的化工行業的薄膜透氣性測定方法與MA包裝中傳統的果蔬呼吸強度密閉測定法有其局限性。本論文運用MA包裝中O2和CO2等氣體進出包裝系統的物質收支平衡原理，探討了新的薄膜透氣性與MA包裝條件下果蔬呼吸強度的測算方法。

　　薄膜透氣性的測算以五種果蔬包裝用薄膜(LDPE、HDPE、CPP、OPP和LDPE/PP)為材料，分別制成一定大小的封閉薄膜小袋，向薄膜小袋中注入一定體積的待測對象氣體(O2和CO2)。在小袋內外存在氣體分壓差的情況下，被測氣體由里向外透過薄膜，就此通過測定袋內氣體濃度隨時間的變化，計算出薄膜對O2和CO2的透氣系數（簡稱小袋法）。在用小袋法測算薄膜透氣性的基礎上，探討了薄膜特性(材料、厚度、表面積)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。

　　考察薄膜特性對透氣性影響的結果表明：不同的薄膜材料，其透氣系數不同，在溫度為20±0.5℃，濕度為39±4.1%的條件下，LDPE的透氣系數最高，但其CO2透氣系數與O2透氣系數之比（透氣比）較低，而LDPE/PP復合薄膜的透氣系數較低，但具有較高的透氣比。在已測定的五種薄膜材料中，透氣系數的大小存在這樣的關系：LDPE>CPP>OPP>HDPE>LDPE/PP

　　(O2透氣系數與CO2透氣系數的排序規律一致)；薄膜厚度影響薄膜的氣體透過度，厚度與透過度之間呈顯著的負相關；薄膜的表面積差異不影響透氣系數的大小。

　　考察外界條件對薄膜透氣性影響的結果表明：初始氣體濃度不影響薄膜的透氣系數；溫度對薄膜透氣系數的影響可以用阿倫紐斯方程(Arrhenius’ equations)來描述。隨著溫度的升高，薄膜的透氣系數呈指數曲線上升；相對濕度對薄膜透氣性的影響根據不同的薄膜材料有所差異。隨著相對濕度的增加，LDPE、HDPE、CPP和OPP的透氣系數沒有明顯的變化；LDPE/PP復合薄膜的透氣系數隨著相對濕度的上升而上升。

　　MA包裝條件下果蔬呼吸強度的測算以香蕉果實為例，用已測得透氣系數的LDPE密封包裝一定重量的香蕉。在不同的貯藏溫度下，通過測定包裝平衡狀態下的袋內氣體濃度，根據MA包裝系統物質收支平衡原理，計算出香蕉的呼吸強度(簡稱數理法)。并將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。

　　在設定的10℃～30℃的溫度條件下，用傳統的密閉法測定香蕉的呼吸強度時，除10℃和15℃條件下因密閉時間短未能檢測出O2和CO2濃度的變化，因而無法計算出香蕉的呼吸強度外；在20℃、25℃、30℃下，數理法測定的香蕉呼吸強度值稍高于密閉法測定值。

　　MA包裝中香蕉的呼吸強度隨著溫度的升高而上升。溫度與香蕉呼吸強度的關系可以用阿倫紐斯方程(Arrhenius’ equation)來反映。同時，從包裝袋中O2濃度不斷下降和CO2不斷上升的結果可知，溫度對果蔬呼吸強度的影響大于對薄膜透氣性的影響。

　　考察薄膜透氣性對香蕉呼吸強度影響的結果表明：隨著薄膜對氣體絕對透過量的增加，袋內平衡O2濃度呈上升趨勢。平衡狀態下O2的濃度與香蕉的O2吸收速率(Ro)之間的關系可以用酶動力學方程來描述：Ro=Rm[O2]/Km+[O2](其中Km=3.6%，Rm=89.29 mg/Kg.h)。

　　綜上所述，用小袋法測定薄膜透氣性能模擬MA包裝的實際條件，測定結果能較好地反映MA包裝條件下薄膜的透氣性；用數理法測定果蔬呼吸強度，由于其原理建立在MA包裝系統的物質收支平衡的基礎上，同時考慮了薄膜的透氣性、厚度、表面積、果蔬包換量和袋內外氣體分壓差等因素的影響，因此測定的結果比傳統的密閉法更能客觀地反映MA包裝條件下果蔬呼吸強度的真實值。

關鍵詞：薄膜 透氣性 香蕉 呼吸強度 MA包裝

1 前言

　　影響果蔬采后品質的主要因素是果蔬本身的生理代謝與微生物引起的腐敗。為了延長果蔬的貯藏保鮮期，降低損耗率，可采取殺菌防腐和控制環境條件的方法。后者又以控制溫度、濕度及貯藏環境的氣體條件最為有效。一般來說，高CO2濃度，低O2濃度的氣體環境被認為可以抑制果蔬的呼吸作用，從而減少由于生理代謝引起的營養成份消耗，延緩組織衰老，盡可能保持果蔬的鮮度。氣調貯藏就是這樣一門通過控制貯藏環境中的氣體條件來進行果蔬保鮮的技術。

　　氣調貯藏主要包括CA(Controlled Atmosphere)貯藏和MA(Modified Atmosphere)貯藏。CA貯藏就是在適宜的低溫條件下，將果蔬貯藏在密封的容器或庫房內，人工降低環境中的O2濃度和提高CO2濃度，來抑制果蔬的生理代謝活動，從而延緩果蔬成熟和衰老的過程，達到延長果蔬貯藏時間的目的。由于CA貯藏所需設備投資大，日常運行費用高，限制了其大規模使用和商業貯運的優勢(謝晶等，1999)。

　　MA包裝是利用塑料薄膜包裝中果蔬產品的呼吸作用與薄膜透氣性之間的平衡，在包裝中形成一種高CO2濃度，低O2濃度的微環境，由此抑制果蔬產品的代謝作用，從而達到延長其貯藏壽命的一門技術。近年來，MA技術廣泛用于新鮮果蔬的保鮮上，既可以抑制果蔬的代謝生理活性，又可以減少果蔬由于失水帶來的損失和生理傷害。由于MA技術所需設備簡單，成本低廉，具有對貯藏設施適應性強等優點，因此越來越受到人們的重視。

　　但是有關MA技術的研究(沈蓮清等，1998；王向陽等，1999；徐麗霞等，1999；黃光榮等，2000；謝晶等， 2000；Geeson等，1987； Smith等，1987；Aharoni等，1989)大部分局限于從幾種薄膜材料或貯藏條件的組合中篩選對某種果蔬的貯藏效果。由于不同的果蔬具有各自的最佳氣體環境和最適宜的貯藏溫度，目前還沒有一種能按果蔬呼吸強度或溫度變化而自動調節氣體濃度的通用型包裝材料。因此使得在進行MA包裝設計，探索確定包裝參數時耗時多，費用大，而且貯藏效果的重現性差，不具有統一的指導性原則。一旦MA包裝條件的確立偏離了合理的范圍，輕者起不到MA包裝貯藏效果，重者引起果蔬氣體傷害，造成大量損失。針對這種情況，近幾十年來國外利用計算機技術開發了一些MA包裝設計的數學模型，試圖為果蔬MA包裝的最佳設計提供一條更具指導意義的新途徑。

　　關于MA包裝數學模型的研究可以追溯到二十世紀六、七十年代。1962年Jurin等以McIntosh蘋果為試驗材料，采用圖解法預測了其薄膜包裝中平衡時的O2和CO2濃度。1975年，Henig等在西紅柿的MA包裝研究中，將薄膜參數(厚度、表面積、自由體積、透氣系數),西紅柿的重量和呼吸強度值輸入設計的程序，利用計算機的高速運算能力，預測出薄膜包裝系統達到平衡及其之前的任意時刻的O2和CO2濃度。

　　由于用圖解法或計算機技術來預測包裝袋內的氣體濃度，需要事先掌握MA條件下果蔬呼吸強度的數據。為了減少或避免因要獲得這些數據而進行大量的測定試驗，許多研究者嘗試用一般數學方程來描述果蔬呼吸強度與袋內氣體濃度、貯藏時間和貯藏溫度關系模型(Yang&Chinnan，1988；Cameron，1989；Beaudry，1992)，并成功地對番茄、越桔等果蔬進行了MA包裝的計算機模式化預測。用一般數學方程來描述果蔬呼吸強度與袋內氣體濃度關系的模型，是基于某一特定的果蔬而建立起來的，不同的果蔬，其一般數學方程模型就不同。而且這些模型涉及參數多，形式復雜，因此其適用性和預測性受到一定程度的限制。因此，一些研究者將酶促反應動力學方程應用于MA條件下果蔬呼吸強度的模式化上。