33. 包装与果蔬采后生理特点
果蔬的鲜活特性决定了其包装要求与一般的工业产品、大田作物包装有更多的条件和更多的要求,这包括承重要求更高,保水和通风合理,同时还要通过包装适当进行果蔬产品的生理调节,并通过包装来抑制微生物的侵染。
(一)包装保护果蔬免受机械伤害
在我国,果蔬的损耗的最主要的原因之一就是机械伤害,机械伤害不仅直接导致果蔬产品的品质下降,还会引起呼吸强度上升(即所谓的伤呼吸),乙烯释放量增加(伤乙烯);引起果蔬产品的外皮保护组织破坏,使有害微生物的侵染有了通道,腐烂更加严重。
包装的合理设计和应用是减少果蔬产品采后损伤的有效途径。认识这一点,首先需要了解果蔬与之相联系的生理特点。使包装的设计更加合理,材料更经济,流通销售更方便。
1.承受的压力
不同种类果蔬,所承受的压力相差很大,如在包装箱内码放整齐的纽荷尔脐橙,平均单果可以承受10kg的静压,而蓝莓的承重不超过2g。所以,我们经常看到20kg/箱的脐橙,可以在冷藏集装箱中码放8层,而蓝莓即使在塑料小包装盒内,最多的层数也不能超过5层。
水果的压力承受能力,按大类分,由大到小分别是坚果类(栗子,白果,杏仁,核桃,等)、柑橘类(蜜柚,脐橙,甜橙,西柚,柠檬,蜜柑,橘,小果型橘类)、瓜类(厚皮甜瓜,西瓜)、仁果类(苹果,梨)、核果类(油桃,李,水蜜桃,杏等)、热带果类(香蕉,芒果,荔枝,龙眼,榴莲,山竹等)、浆果类(猕猴桃,柿子,草莓,无花果,小浆果类等)。
蔬菜的压力承受能力,按大类分,由大到小分别是根菜类(萝卜,胡萝卜,马铃薯,甘薯,芋头,豆薯,葛等)、球茎菜类(大白菜,甘蓝,包心芥,莴笋等),花菜类(西兰花,花椰菜)、瓜菜类(南瓜,冬瓜,黄瓜,苦瓜等)、豆菜类(菜豆,豇豆,荷兰豆,甜豆等),果菜类(辣椒,茄子,番茄等),叶菜类(菜心,芥兰,小白菜,芹菜,菠菜等)、芽苗菜(黄豆芽,绿豆芽,萝卜苗,豌豆苗等)。
当然,每一大类的果菜,有的非常耐压,有的承压能力却较低,如水果中柑橘类的蜜柚就比砂糖橘耐压10倍以上,同一种类的不同品种也有较大差异,如坚果中的核桃,厚皮品种比薄皮品种耐压;同一品种在不同成熟度也有差异,如浆果类的猕猴桃,未成熟时的抗压能力达8kg/cm2,一旦成熟承重急剧下降,达到完熟时承重能力接近于零。
从果蔬的生理状态分析,耐压能力与其硬度有着紧密的关系,同时也与产品的组织结构有关,保护组织越坚韧,耐压能力越强。
对果蔬产品的承重性的了解,不但可以在包装设计和材料使用上充分考虑到保护免受机械伤,还可以考虑那些有一定耐压能力的果蔬,设计使其自身承重,以减少包装成本。
2.果蔬抗碰撞能力
在转运过程中果蔬的机械损伤不断出现,很多都是碰撞造成的。许多果蔬的抗压能力较强,但一有冲击就会出现淤伤,就好像鸡蛋一样。抗碰撞能力是果蔬产品表皮和内部组织结构所形成的。一般果肉组织纤维较多,且分布合理,抗碰撞能力强。如柑橘类水果,内部的橘瓣表皮含有大量纤维,橘瓣构成了一种特殊的力学结构,即在柔软的橘肉组织中间建立起均匀分布的向外放射状的加强筋,加上厚实却不是弹性的果皮缓冲,构成了柑橘类水果具有极强的抗碰撞能力。
抗碰撞能力与果蔬的硬度关系不大,如刚采收的红富士苹果硬度很高,但是不具备良好的抗碰撞能力。一般而言,外皮含水量较低的果蔬比较高的抗碰撞能力强,纤维多得比肉质细嫩的抗碰撞能力强,果皮厚的比薄的能力强,细胞大的比小的抗性强。
例外的有热带水果——山竹,果皮较厚,纤维较多,但是外皮只要有一点机械伤,就马上影响到果肉变质,进而变成“死竹”,果皮硬化,刀枪不入,完全丧失使用价值。
抗碰撞能力最强的果蔬当属热带水果——成熟的椰子,但是一旦将椰子的外表保护组织椰棕层曲调,里面的脆硬椰壳就很容易因碰撞开裂。其次是蜜柚、未成熟的榴莲、发汗失水后的脐橙等。失水3%左右的叶菜类也有很强的抗冲击能力
对于果蔬产品,即使没有引起明显的机械伤,撞击的结果也会造成生理伤害,表现为呼吸强度和乙烯释放量增加,成熟衰老进程加快,最终导致产品的损耗率增加。
为防止碰撞伤害,我国的果蔬业流行的做法是单果套发泡塑料网套,这种网套技术在1980年由日本和韩国传入我国,并迅速发展,代价是包装成本提高,造成环境污染。奇怪的是进口水果很少见到用网套保护的,但是,产品的碰撞伤害并不严重。究其原因在于国外的包装都以叉车卡板形式将包装箱固定,搬运全部采用机械化,很少单箱人工搬运,我国的劳动力便宜,很多企业不舍得购置设备,网套单果包装的大规模发展也就不奇怪了。
如何学习国外的先进包装方式和技术,结合我国的经营模式和条件特点开创一条我国果蔬包装保鲜的新路子值得我们认真探讨。在本书随后的几章中我们将详细研究这一问题。
3.果蔬抗摩擦能力
果蔬表皮因摩擦引起的损耗在采后流通过程中都会发生,包装箱内的产品会因振动发生摩擦伤害。
摩擦的结果表现为:①脱皮。根菜或块根块茎类蔬菜最为明显,如马铃薯,甘薯等;②表皮出现伤口。这在所有的果蔬产品中均会出现;③表皮褐变。有些果蔬表面的表皮组织十分脆弱,细胞内的酚类物质又很多,一旦摩擦表皮细胞稍有破坏,多酚氧化酶便在外界氧气的配合下使酚类物质转化为黑褐色的醌类,这是植物的自我保护反应,醌类有毒,可以阻止病原微生物的侵染,但是在表皮留下的黑褐斑痕会严重影响产品的外观品质。
果蔬的表皮摩擦结果就是外观品质下降,腐烂率增加。果蔬摩擦的原因既有产品之间的相互摩擦,又有产品与包装箱(筐)内壁的摩擦。同样的抗摩擦能力与果蔬的种类特性有关,也与表皮含水量有关。柑橘类虽然具有较好的抗压能力和抗碰撞能力,但是由于表皮有大量的油胞腺,在清晨或雨后采收的柑橘,果皮充盈,轻微的摩擦就会导致油胞破裂,释放出来的橘皮油还会殃及周围的果皮细胞,造成油胞病,形成果皮的疵瑕,降低了果实的品质和销售等级。板栗表皮坚实,相互摩擦会增加表皮的亮度,提高外观品质。所以在水果中,坚果类的抗摩擦能力最强,其次是仁果类的苹果,而套袋种植的鸭梨、黄金梨、丰水梨、以及香蕉、芒果、枇把、无花果以及莓类浆果果皮十分脆弱,经不起丝毫的磨损。蔬菜中,抗摩擦能力较强的当属茄果类蔬菜,即番茄、茄子、青椒等。在瓜类中,成熟的南瓜、冬瓜抗性较强。就同一种类而言,成熟的比青嫩的抗性强,表皮一定程度失水比表皮充盈的抗性强,表皮角质层厚实的比单纯有木栓层的抗性强。
防治果蔬摩擦方法有:单果(把)绵纸包装、单果(把)塑料袋包装、真空固定包装、小盒内包装、排列紧压包装、分层托盘固定包装和分层分格固定包装等。具体到每一种果蔬需要根据其他要求,如调节微环境,加入保鲜剂等因素综合考虑设计和选材。
4.单果包装
为防止果蔬产品在采后流通过程中出现挤压、碰撞和摩擦机械伤,在包装设计上需要采取多种措施,单果(把)保护是普遍采用的方法之一。这类包装还可以掩盖果蔬产品表面的疵瑕,提高外观商品价值。
单果(把)保护是以单个货单把果蔬为单位,进行包装保护。包括套袋,包纸,包网套等。单果(把)保护,目前在国内应用广泛的有如下形式:
(1)塑料袋单果包装。柑橘类普遍采用,这不但可以保护果皮免受摩擦伤害,还有自发气调的作用,同时也防止青霉菌的交叉感染。在叶菜类蔬菜的消费小包装也采用单把塑料袋包装,以避免失水损耗和货架损耗(消费者挑选引起的机械伤)。
(2)绵纸加网套单果包装。鸭梨和日韩梨类普遍采用绵纸加网套单果包装,绵纸单果包装主要防止摩擦伤害。套袋栽培的梨果皮很薄,轻微的摩擦就会引起褐变。由于梨类对CO2十分敏感,所以透气不佳的塑料袋不能用于梨的包装。为了防止挤压和碰撞,在绵纸外面一般要加包发泡网套。
(3)拷贝纸加网套单果包装。新疆库尔勒香梨普遍采用拷贝纸包装,拷贝纸的价格比绵纸要高,但从原理上它不但有防止摩擦的作用,还兼有塑料袋的保湿和防止病原菌交叉感染作用,也具有绵纸透气防止CO2积累的作用。
(4)纸全包装。很多出口蔬菜用白纸单颗包装,如大白菜,甘蓝,白萝卜,这些包装主要是为了减少运输过程中的外皮外叶损伤造成损耗增加,实际上,包与不包差异不大,但客户为了销售地的外观档次和提高销售价格,有这样的要求,还是应做这一番功夫。为了果蔬外观档次进行的纸包装还有柑橘,番茄等。这些包装往往将包装纸印上公司的专用标记,并根据产品颜色确定纸的背景色彩,使开箱后的产品外观有强烈的视觉冲击。
(5)纸半包装。这种包装也经常见到,作用是根据果蔬种类的特性发挥作用的。
如大白菜、大葱,在叶片部分半包装,一方面保持叶片不宜失水,另一方面将混乱的叶片包起来也是为了遮丑。对于有些热带水果的半包装,确实有其实际意义,如芒果和番木瓜,采后果柄会不断流出乳汁,这些汁液沾附到果面会引起病变和斑点。所以,必须要用纸衬垫吸收。
(6)海棉垫包装。对于极不耐压、极易磨损伤害的产品,用海绵垫包装也会选择。如四川水蜜桃、福建枇把等。这种包装的成本较高,所以,减少包装成本占所有成本的比重,就需要对产品的价值进行选择,价值较高的产品可以承受。
有些礼品包装,也采用色彩鲜艳的海绵包装,其主要功能就由保护转到装饰。这种包装的成本可以高进高出。从环保角度上看,这种过度包装应当摒弃。
5.抽气包装
抽气包装在鲜活果蔬产品中使用的较少,原因是真空状态下的果蔬产,品如果完全在无氧状态下会产生无氧呼吸,进而胀袋和产品发生生理伤害。所以,抽气包装必须配合冷链流通和袋内加保鲜剂。
抽气包装用得比较成熟的是香蕉包装,整箱的香蕉,内衬较厚的塑料袋,蕉穗摆放整齐后,用真空机或吸尘器抽气后将袋口扎紧密闭。抽气包装的香蕉可以使蕉条紧紧的固定,在流通过程中避免震动摩擦,保持其外观品质。
此外,樱桃、草莓、杨梅等小果型也有人采用抽气包装,但是过于挤压会造成果皮破裂,损耗较大。
6.整箱保护
整箱或整个卡板保护是国外常用的方法。整箱保护就是利用包装箱将产品全部固定,成为一体,避免了产品的跳动和摩擦。而整卡板保护是将包装箱整齐摆放在叉车卡板上,并捆扎成为一体的保护方法。
有一定承重能力的产品,均可以用这种保护方法进行包装。包括水果中的坚果类、柑橘类、仁果类、瓜果类和部分热带果类。浆果类的猕猴桃、柿子、石榴,也可以用这种方法进行保护包装。蔬菜包括根菜类、球茎菜类、瓜菜类、茄果类、豆类和部分叶菜类。
如果将包装箱内的支撑物和内包装小盒全部设计到包装中去,整箱保护这个理念可以用于所有的果蔬产品的包装中。如最没有承重能力的小浆果类——桑椹、黑莓、树莓、蓝莓、黑加仑、红加仑,以及无花果、杏子、水蜜桃、枇把和杨梅。
7.承重问题
包装的承重能力是包装设计和选材的前提,所以必须首先对果蔬产品的承重能力进行分析。
包装承重包括以下几方面:
(1)产品自身的承重。依靠产品自身的抗压能力,不但对整箱产品承担重量,还可以部分的承受储运流通过程中堆码的上部重量。依靠产品自身承重的包装,箱壁一般不需要很厚,箱子的俯视截面积可以适当放大,单箱净重可以达到最大极限(一般为20~22kg),维持箱体不变型即可。
自身承重的果蔬包括橙类、苹果、芹菜、大白菜、甘蓝、莴笋、茭白和所有根菜类。
(2)箱内隔板承重。对大多数只能承受箱内重量的产品,堆码重量必须依靠箱体承担,如果单箱重量较大,产品的比重较高的产品,依靠包装箱的四壁或四角承重,对材料的要求很高,这样势必会增加包装成本。箱内的隔板承重不失为一种解决方法。
箱内承重包括分层分隔、中间S或U隔、十字隔、独立隔板等。
①分层分隔。在传统的苹果、鸭梨、水蜜桃、番茄等产品包装上广泛使用,它是按产品的高度将纸箱设计成2~5层的高度,每一层上下均有层垫,每一层上又根据产品单个的尺寸,用纸板横纵相叉,做成单孔,这种结构具有一定的承重能力。但是还有较多缺陷:插板比较费工,纸板开槽后只能包装固定大小的产品,受力发挥得不好等。目前一种新的分层分隔方式已经诞生,分隔纸板不用开槽,交叉粘连,拉开后就形成类似蜂巢六边形的形状,比起传统的分隔方式可增加承重25%,通过粘结的距离控制可适应不同大小的产品。同时,利用纸板拉伸的弹性可以将产品固定,避免摩擦损伤;②中间S或U隔。常在柑类、橘类、新疆库尔勒香梨的包装上使用,这是用纸板做成一个S型或二个U型在纸箱的中间隔断支撑,同时加强了部分箱壁的承重能力。这种隔板一般需要双瓦通,强度较好,可避免上层箱体重量压在产品上。对产品的上下需要衬垫防止运输过程中的跳动;③十字隔。一半用于俯视箱体截面积较大的包装,由于将箱体分成四个独立的空间,产品的摆放空间浪费较大。一般较少使用;④独立隔,在大型果蔬产品使用较多,这是由于大型果蔬的大小不匀,较难摆放,如哈密瓜香瓜等,利用产品的挤压将隔板固定在纸箱的中间,一方面有增加承重能力,一方面可避免产品之间的摩擦。
(3)内包装承重。随着消费小包装的盛行,包装箱内又加包装的设计开始多起来,这种方式方便了果蔬产品的商场销售,提高了产品档次,也减少了外包装承重设计,进而降低外包装的成本。
内包装承重设计在小浆果类普遍使用,内包装往往是透明塑料盒。在出口产品中使用的有出口美国和加拿大的鸭梨、蜜柑、荔枝、龙眼等。
(4)箱体承重。包括箱壁承重和四角承重。对于纸箱设计,这种承重方式的箱体一般高度较低,果实单层或二层摆放。箱体承重的纸箱分为立箱、套箱、折叠箱和粘合箱等。木箱、塑料箱、竹筐、发泡胶箱等也都是箱体承重,这些材料的承重能力较高,对产品有可靠的保护,所以可以设计成高箱。
(二)包装减免微生物侵染
包装箱内的小环境与贮藏冷库和运输车辆的大环境有很大的不同。一般而言,包装箱内的温度都要比外界高,尤其是没有经过预冷的产品,田间热集聚在包装箱内,诱发产品的呼吸强度加剧,呼吸热不断释放导致热量在箱内不断积累。热量转化为温度的升高,必然导致微生物的活动加剧,腐烂加快。因此,在包装箱内控制和减少微生物对产品的侵染十分重要。
防止果蔬产品在流通过程中的微生物感染,减少损耗,在现代包装领域是一个新兴的课题,但也很难掌握,因为大规模商业化应用有实用操作问题和成本问题。
目前较广泛使用的方法是:①在包装内加杀菌药剂,这主要是以熏蒸杀菌为主,包括释放SO2,ClO2,植物挥发性油制剂,噻苯咪唑(TBZ),2,4二氯苯氧乙酸(2,4-D)等。在内包装上增加杀菌和抑菌材料,也包括在纸箱和塑料袋上加入纳米材料;②单果塑料袋包装的其中一项功能,是阻断交叉浸染。
1.避免有利于微生物侵染的小环境在包装内形成
(1)降低包装箱内的温度。果蔬产品在包装箱内会积聚热量,特别是未经过预冷的果蔬,表现为温度升高。所以,预冷是保鲜的前提手段,对有些呼吸强度高的产品,预冷甚至是至关重要的步骤。
预冷一方面排除了产品的田间热,同时也降低了产品的呼吸强度和乙烯释放量,避免由于呼吸热带来的包装箱内的温度升高。
目前,产地预冷技术在我国应用受到条件限制,一些果蔬经营企业采用箱内加冰的方式降低温度,也是一种简单易行的有效方法。
(2)控制适宜的相对湿度。微生物的孢子萌发与湿度关系很大,大多数果蔬采后侵染性微生物的孢子萌发侵染都在高湿度条件下进行的。所以,高湿度,尤其是包装和产品上出现结露现象,均有助于微生物的侵染。但是,作为活体的果蔬产品,由于采后脱离了养分和水分的供应源,必须保证环境的高湿才能防止产品失水,所以保湿和防止微生物侵染是一对矛盾。解决的方法是,既保证包装箱内的小环境的高湿度,还要防止结露。这在贮运过程中不断变化的外界条件下是很难控制的。解决这一问题的方法是尽量保证箱内的产品温度低于箱外的温度,也就是将产品快速预冷,并适当增加包装箱的开孔,是箱内产品的呼吸热尽快散发出来。
(3)控制乙烯的积累。对于所有果蔬产品来说,乙烯都是保鲜的大敌。乙烯不仅使跃变型果蔬加快成熟衰老,对于非跃变型果蔬产品也会诱导加大呼吸强度,加快腐烂。
在包装箱内积累的乙烯一般都是果蔬产品内部释放出的内源乙烯,积累的浓度达到诱导的阈值,就会发生作用。如在有薄膜内衬包装的嘎拉苹果箱中,0℃下30d,乙烯积累的浓度达8~10μL/L,15℃下达15~20μL/L,25℃下达30~50μL/L。所以,国产嘎拉苹果、东北123苹果容易发绵,就是乙烯积累的结果。
控制乙烯积累可以采用换气法,吸收法和控制释放法。所谓换气法,是将包装箱的开孔适当加大,并合理设计开孔位置,便于包装箱堆码后孔孔相通,是箱内的气体及时交换,保证包装箱的气体条件与周围环境大致相当。吸收法是在包装箱内放置乙烯吸收剂,将释放出来的乙烯及时吸收。这种方法的成本较高,但是,对于需要保湿的必须用薄膜密闭的产品,这种方法不失为一种权宜之计。控制释放法是指控制产品的乙烯释放,这可以从根本上解决乙烯积累的问题,包括降低温度、自发气调和利用药剂处理(如1-MCP)等。
(4)运用自发气调方式抑制微生物的活动。自发气调包装,是利用产品呼吸吸收O2,释放CO2的特性,将包装内的小环境的气体条件自动地做一些改变,达到低O2和CO2的气调贮藏效果。
对于一些果蔬产品,自发气调贮藏十分成功,如蒜薹,大樱桃,小浆果类等。自发气调贮藏的抑菌作用主要为:调节产品生理状态,使产品自身保持较强的抵抗微生物侵染的能力;对一些好氧型微生物也有一定的抑制作用。但是,自发气调包装在大规模应用中,会由于产品的呼吸强度不同、包装材料的不同和贮运过程中的温度波动等,发生贮藏事故。因此,除了一些可以耐受高CO2的产品外,一般产品在使用过程中一定要谨慎。
(5)杀菌药剂的使用。在包装中,使用杀菌剂来抑制微生物对产品的侵染已经越来越普遍。在包装中使用杀菌剂,具有节省药剂和处理费用,降低成本,可操作性强,不需要单独投资设备,使用得当效果明显的特点。
目前,在全球范围内广泛使用的包装内杀菌剂,主要有贮运期间在葡萄上使用的硫制剂、果菜类上使用的仲丁胺制剂和热带水果上使用的TBZ制剂等。
包装箱内的杀菌剂一般均为熏蒸型药剂。要求药剂的扩散性强,产品吸收量少,残效期短,毒性低,以保证食品安全的前提下对微生物侵染有效控制。
2.减少交叉感染的内包装
(1)单果包装。单果包装在很多果蔬产品中应用,其中一个作用重要作用就是防止微生物交叉侵染。比如新疆库尔勒香梨,如果仅仅是保护避免摩擦伤害,绵纸即可,而用防水的拷贝纸的目的就是一旦果实腐烂,就烂在包装纸中,不会对箱内的其他果实造成影响。
事实上,单果包装是产品在采后处理和运输过程中,缺乏良好的预冷条件、必要的杀菌处理,加之采后流通设备不齐全,而导致产品的微小机械伤严重所采取的做法。国外对果蔬产品单个果实的包装方式和认识是,单果包装既浪费工时,也浪费资源,这种增加污染和提高成本的做法发达国家却很少在其包装箱内应用。
(2)分隔保护。分层分隔包装也有减少交叉侵染的保护作用。这种作用随分层分隔材料的不同而不同 。防水防潮性能越强,越可以防止软烂果产生的病菌向其它果的传染。
此外,分层分隔还可以在一定程度上阻隔病原菌分生孢子的扩散,对防病有一定的效果。如果对分层分隔的材料进行杀菌剂的特别处理,使之具有接触杀菌或释放杀菌药剂的功能,这种内包装的保护效果将更为明显。
3.抗菌包装物的应用
介绍以下几种抗菌包装物。
(1)杀菌塑料袋包装。加入纳米材料的塑料包装,具有抑制病原菌的效果,但是这种新型材料的造价较高,对大面积推广有一定的影响。
(2)杀菌纸箱。在国外,抗菌纸箱的应用有成功的例子,其制造工艺一般均为在纸箱材料制作过程中,将杀菌药剂添加在纸箱的内壁中。然而,这种技术的应用不但受到造价高,杀菌谱窄的限制,还由于受药剂残效时间的限制,当纸箱缓期应用或装货后的贮藏时间过长,杀菌的效果明显的降低和失效。
纸箱中添加的杀菌药剂主要为无机类熏蒸型药剂和有机类熏蒸型药剂。无机类包括硫制剂,通过释放SO2杀菌。有机类包括仲丁胺制剂、TBZ制剂等。
(3)杀菌隔垫。在纸箱内包装的隔垫中加入杀菌药剂,这种做法比杀菌纸箱的造价大为降低,同时隔垫的加工时间短,便于组织生产,且效果一般好于杀菌纸箱。
(4)杀菌包装纸。单果包装用的包装纸,上面添加或涂布杀菌药剂。由于包装纸紧贴产品的表面,所以杀菌的效果显著。不同的果蔬采后发生的主要病害种类不一定相同,所以,杀菌保鲜纸的针对性往往很强。同时,添加的药剂必须是无毒安全的药剂,以防止对产品的安全性造成影响。
(三)包装防止果蔬过度失水
1.过度失水是果蔬保鲜的大敌
新鲜果蔬的含水量可达65%~96%,但采后失去了水分的补充,在贮藏和运输中逐渐失水萎蔫,使产品重量不断减少,直接造成经济损失。此外,失水还会引起产品失鲜,一般情况下,果蔬失水5%就出现萎蔫和皱缩,在温暖、干燥的环境中几个小时,大部分果蔬都会萎蔫。有些果蔬虽然没有达到萎蔫程度,但是失水已影响到果蔬的口感、脆度、颜色和风味。
萎蔫会引起果蔬代谢失调,使水解酶活性提高,如风干的甘薯变甜,是因为脱水引起淀粉水解为糖的结果。果蔬严重脱水时,细胞液浓度增高,有些离子如氨和氢离子浓度过高会引起细胞中毒,甚至破坏原生质的胶体结构。组织过度失水会引起脱落酸含量增加和刺激乙烯合成,加速器官的衰老和脱落。因此,在水果和蔬菜的采后处理及贮藏、运输过程中,应尽量控制失水。但是也有一些例外情况,如洋葱、大蒜在贮藏前要进行适当晾晒,加速鳞片的干燥,促进产品休眠,大白菜适度晾晒使叶片轻度失水,可以降低冰点,提高抗寒能力。
失水萎蔫破坏了果蔬的正常代谢,水解过程加强,细胞膨压下降造成机械结构特性改变,必然影响水果和蔬菜的耐藏性和抗病性。组织脱水萎蔫的程度越大,越容易遭受微生物侵染,抗病性下降得越快
2.防止过度失水的内包装
在果蔬产品外加上适当的包装,防止产品失水。适当的包装可以减少产品失水,这些包装的作用是在产品四周放置一个屏障物以减少空气在产品表面的流动,使产品的近表面小环境的相对湿度达到近饱和状态,从而减轻失水。把产品装入内包装袋、盒中,包装箱的密集堆积也能控制空气在逐个产品周围流动,防止失水。
包装对水蒸汽的渗性以及封装的密集度,可以决定产品失水速率能够降低的程度。常用的包装材料对水蒸汽都具有一定渗透性,PE薄膜的渗透性低,能较好地控制产品失水。PVC的透性更差,保水性更好。纸袋包装,拷贝纸和油纸好于绵纸。即使是绵纸与无包装的散装产品相比,也能大大减少失水量。因而,人们常常用塑料薄膜和蜡纸等渗透性低的材料包装产品。
目前常用的基本做法有以下几种:①将单个产品或若干个产品放入一个内包装中,再放入外包装容器内;②将产品放入不同包装材料制成的袋子中;③用这些材料在包装容器的内壁上加全衬;④为纸板箱内避涂一层蜡或先将纤维板浸蜡后再制成包装箱。
要注意包装材料吸收水分的能力有所不同。各种纸制品、麻袋和其他天然纤维制品,只是在吸收许多水分后,肉眼才看得出湿润。因为产品与包装物之间常常具有水蒸汽压差,水分就从产品蒸发出来并被包装材料吸收。在苹果和梨的冷藏中发现,一个4kg重的干木箱子,在0
℃下能够吸收大约500g的水,所以在使用渗透性高的容器之前应注意提高其湿度。比如在天气干燥时,可以有意识地对装有易失水的果蔬产品的木箱、板条箱底或筐上洒些水,同时直接湿润包装也可利用外加水分的蒸发帮助产品冷却。
除了从包装角度考虑外,减少水果和蔬菜失水的另一个有效方法是增加空气的相对湿度,然而高湿度对霉菌生长有利,需要配合使用杀菌剂。增加空气湿度可用自动加湿器向库内喷水雾,也可以在地面洒水或在库内挂湿草帘;或者适当提高制冷系统的蒸发的温度,使其维持在低于贮藏温度3~4℃的范围内。总之,将库内的相对湿度保持在95%左右,对要求相对湿度高的产品,明显失水就可以避免。
此外是使用夹层冷库。夹层冷库的库体由两层墙壁组成,中间有冷空气循环,外层墙既隔热又防潮,内层墙不隔热,将蒸发器放置在两层墙之间,通过传导作用与库内进行热交换。由于蒸发器不在库内,不会夺取产品中的水分而结霜,库内的湿度较高,可防止产品失水。
3.防止过度失水与通风换气之间的矛盾
为防止果蔬产品过度失水及运输和贮运过程中的机械损伤进行的内外包装,要同时考虑到贮藏和运输过程中制冷降温及通风换气的问题。果蔬产品在贮运过程中不断产生呼吸热、释放CO2及乙烯等气体,不利于保鲜。鸭梨、砀山梨、京白梨等白梨系统的梨和黄金梨、丰水梨、世纪梨、绿宝石梨等沙梨系统的梨在环境中的CO2浓度高于1%时,就容引起果心、果肉褐变。猕猴桃、杏子、黑宝石李等在乙烯浓度高于1μL/L就会发生软化。因此,加强包装的通风换气能力,减少CO2及乙烯等有害气体的积累,是水果蔬菜贮运保鲜的技术关键。所以,要在贮藏前期和后期每天通风换气1~2h,中期每2~3d换气一次,每次1~2h。
包装材料的隔热性能好、通透性差,则入库贮藏的产品降温慢,产品贮藏过程中所产生的呼吸热难以散发出去。由此,产生了与通风换气的矛盾。
一般冷库,足够的通风量是必须的,通风量包括库内的循环和库外的空气交换。库内的循环可以将库内包装箱中的热负荷通过制冷蒸发器的交换而带走,防止库内温度不均。库外空气交换使库内积累的乙烯和CO2及时排除。为了减少失水,内循环的风速在满足了制冷蒸发器的换热要求的同时要尽量减低风速。一般的水果和果菜类蔬菜,0.3~0.5m/s的风速对产品水分蒸发的影响不大。
而容易失水的浆果类水果和叶菜类蔬菜,0.1m/s的风速都会产生影响。因此,加大环境相对湿度,控制风速十分重要。对于冷库,增加蒸发面积就可以将风速控制的低些,同时减小蒸发温度和库温之间的温差,减少蒸发器结霜,减轻由于制冷而产生的湿度下降的问题。目前有一种微风库就可以解决这一问题。微风库内的冷风是经过库顶上的多孔送入库内或使冷空气先经过加湿再送到库中,可以有效地防止失水。
因此,合理的产品包装技术,既可达到通风换热的目的,又可以防止过度失水。目前一种通过在PVC和PE薄膜上通过激光打孔,使包装袋通气又保水。另外,一种透气不易透水的无纺布也可以有效地防止过度失水,较好地解决通风与控制失水这一对矛盾。
(四)包装调节果蔬的生理代谢
利用包装控制微环境条件,从而调节果蔬产品的采后生理状态,这是一项投入小效果大的包装保鲜技术,在很多果蔬种类中都曾尝试应用,并取得一定的效果。但是,这项包装技术,要受到果蔬内在因素和外在环境条件的综合影响,所以,也是一项技术难度较高,风险较大的技术。
包装调节果蔬生理的技术包括:自发气调包装、温度控制包装、湿度控制包装和激素调节包装等。
1.自发气调包装
气调技术在果蔬产品贮运保鲜上,有了长足发展。但是,利用包装进行的气调保鲜技术还需要进一步的研究,这一方面是因为,利用包装进行的气调均为自发气调,都是依赖产品自身的呼吸作用将包装内的O2浓度降低,CO2浓度升高。这一过程,受到产品种类、品种、成熟度的内在因素影响,还由于环境的温度、湿度和自发气调后的微环境气体状态等的外在因素控制,所以,对大多数果蔬而言,这项技术的应用都有一定的风险。由于大规模商业运作过程中做不到对每箱产品进行检查,或对每箱包装进行不断的调节。所以,不论是用哪一种内包装袋,哪一种微孔袋和硅窗袋都很难做到全面成功。
然而,在一些产品中却有十分成功的案例,蒜薹贮藏薄膜小包装冷藏就是一例,在我国应用十分普及。利用不同成熟度蒜薹的呼吸强度差异不大的特性,通过选用适宜厚度的包装薄膜,控制上架的袋装蒜薹装量基本一致,严格调节近冰点温度,及时检查袋内的气体指标并定期开袋换气,保证袋内微环境的气体浓度达到最佳指标等,使蒜薹得以成功的长期贮藏。
利用单果套袋自发气调进行柑橘类的保鲜,就没有蒜薹那样成功,原因在于柑橘类的呼吸强度与成熟度关系密切,单果套袋后用包装箱贮藏,每个单果的温度难以做到一致,每个单果袋内的气体浓度难以全面检测和控制,加之目前柑橘的保鲜场所仍以自然通风库为主,很少采用冷库贮藏,所以难以实现最佳温度贮藏,所以,保鲜时间与国外同类产品相比时间较短,但是损耗较大。
2.温度控制包装
保证纸箱内的产品温度达到或接近最佳指标,在包装材料的选择,开口打孔的位置大小方面都需要专业设计。
在冷库中,包装箱在保证抗压强度的同时,需要尽可能的加大开孔面积,并使开孔位置在码垛后能够相对应,使冷库或冷藏集装箱内制冷蒸发器所释放的冷气与箱内的产品呼吸热进行交换,达到产品保持适宜低温的目的。
除了上述的使果蔬产品达到降温效果的包装设计外,我国果蔬物流中,还大量使用常规的无任何冷源的汽车运输,这就需要考虑保温包装。
保温包装是指采后经过预冷产品,装入具有隔热性能的包装箱中,必要时在箱内加载冷剂或对箱子进行覆盖的包装技术。目前常用的具有隔热性能的包装箱材料一般为聚苯乙烯发泡塑料箱,将箱体密封,采取不打孔设计,短途运输2d内,当内外温差小于15℃的情况下,可以使箱内的温度升高控制在10℃以下。但是,当保温包装内外温差高于30℃时,即使添加20%的载冷剂(内部的载冷剂包括冰,盐水冰,冰屑,吸水硅胶等),温度升高也会达到15℃以上,保鲜效果会大打折扣。
除了保证箱内低温的包装箱外,冬季南菜南果北运防冻,使用保温包装箱也较为普遍。需要提醒的是,即使冬季,也需要在起运前对产品进行预冷,但箱内无需加入载冷剂。利用北方外界自然的低温,使箱内产品缓慢释放的呼吸热与外界侵入的冷量达到平衡时,产品的温度就在适宜的温度范围内。但是,需要特别注意的是南方的很多果蔬的贮运,产品的适宜保鲜温度较高,过低的温度会导致产品发生冷害,造成重大损失。
目前使用较为普遍的是荔枝北运、猕猴桃远途运输等。当然,隔热包装与非保温包装箱比,仍有较大的优势,但应综合评定用冷藏车运输与普通车加保温箱的成本与损耗,相信随着我国冷藏运输条件的不断完善,保温包装的应用会逐步减少。
3.湿度控制包装
不论冷藏车还是冷库,制冷系统的蒸发器必然降低冷藏环境条件中的水分,这是由于蒸发器的蒸发表面必然与环境有一定的温度差,空气中的水蒸汽在蒸发器表面的低温区域达到过饱和相对湿度,水分凝结在蒸发器的盘管和翅片上,这样的往复循环,使环境中的水分含量降低,相对湿度随之降低,果蔬由于环境的低湿度而大量蒸发水分。
为增加环境湿度,加湿装置在冷库和制冷集装箱内大量使用,但是,不论增加多少水分,制冷蒸发器的凝结和结霜总要进行,加湿的过程是补充蒸发器凝结水分的动态过程。加湿过大会导致包装纸箱潮湿塌箱,少量加湿又达不到湿度效果。所以用包装来控制和保持冷库和冷藏集装箱内的湿度效果,有其理想的实用价值。
常见的湿度控制包装包括包装箱内衬防潮纸、塑料薄膜。防潮纸有硫酸拷贝纸,蜡纸等。塑料薄膜有LDPE,PVC等。内衬包装的厚度不需要过厚,可以阻隔水分即可。
为防止水分在内衬包装的内部凝结形成水滴,引起产品表面结露,增加腐烂损耗,可以在产品的上下部衬垫吸水的纸垫。
最新研制的“透气不透水”的无纺布作为湿度控制的内包装材料效果很好,激光打孔的微孔塑料薄膜也有防水效果好,内部不结露的优势,但造价较高,应用受限。
内衬包装如果过于严密,会阻碍通风换热,所以,这种防止失水的包装需要合理的打孔或开槽。具体品种的果菜,开槽打孔设计有很大不同。
4.激素调节包装
在包装中,利用挥发性植物激素,来控制果蔬产品的生理代谢步骤和进程,从而达到保鲜和市场需求的效果。激素调节包括乙烯吸收,乙烯释放,挥发性生长素类的使用等。
在包装中加入吸收剂,有效的吸收果蔬释放的乙烯,降低环境中的乙烯浓度,控制产品的衰老进程。乙烯吸收剂包括高锰酸钾通过吸附载体吸收氧化乙烯,也有用活性炭来吸收乙烯,吸收效果比高锰酸钾的效果要差一些。不论哪种方法,包装内的高湿度对乙烯的吸收都有负面影响,这与大多数果蔬产品必须保证高湿环境的包装相矛盾。所以,乙烯吸收剂的包装袋最好是用通气性和防水性良好的材料。
乙烯释放剂用于一些需要特定催熟的果蔬产品,包括香蕉、番木瓜、芒果等。在包装时加入,运到销售地达到货架成熟度,减少催熟程序,减低成本。乙烯释放剂一般使用熟石灰加乙烯利制成,这是利用乙烯利遇碱反应释放乙烯气体,使环境中的乙烯浓度达到催熟浓度,促进产品的成熟。
挥发性生长素类保鲜剂主要为2,4-D,对防止柑橘类、番茄等产品脱蒂,叶菜类的黄叶,结球蔬菜类的脱帮有明显效果。同时还有延缓成熟,减低腐烂的作用。2,4-D的毒性较大,在采后保鲜应用过程中,必须严格注意防止超量使用。我国《食品添加剂卫生标准》(GB2760-1996)规定,2,4-D用于果蔬保鲜,最大使用量为0.01g/kg,残留限量小于2.0mg/kg。使用后上货架前,必须注意拿出药剂包,对产品进行通风24h以上。
乙烯作用阻断剂主要为1-MPC,是产品内部乙烯受体竞争性抑制剂,可以明显地抑制果蔬产品的衰老进程,但是使用过量会导致产品难以成熟。所以需要采后继续成熟的产品,如香蕉、芒果、水蜜桃、猕猴桃、番木瓜等产品一定要谨慎使用。
(五)方便大规模采后处理操作的包装
1.预冷处理与包装
果蔬产品采后预冷,是尽快降低产品温度,减少其呼吸强度,防止腐烂的安全有效方法。果蔬产品的预冷方式包括冷库预冷,冰水预冷,差压(强风)预冷,加冰预冷和真空预冷等多种,这些预冷方法对包装均有不同程度的要求。
冷库预冷。冷库预冷降温的效果较差,完全在于冷库的制冷量和包装堆码方式。如果制冷量与货物的重量以及入库温度相匹配,包装设计就显得十分重要。一般对包装要求为:①开口打孔面积大,使通风换热均匀彻底;②开口打孔在堆码后相互对应,便于通风;③如果开孔面积过小,则需要将箱盖打开;④如果打孔设计位置不规范,这需要在堆码时加宽箱与箱之间的缝隙。
冰水预冷。冰水预冷是将产品进入温度接近0℃的水中,通过水的冷量快速传导使产品降温。冰水预冷的速度最快,这是由于水的热流密度较大,热传导效率较高所致。但是不是所有的产品都可以使用冰水预冷方式,对于表面积较大,表皮细嫩,沥水缓慢的产品,就不适宜采用冰水预冷。
冰水预冷对于大型的果蔬可以不需要包装,但是对于大部分的果蔬来说,包装还是必须的,需要防水性和通透性极好的塑料筐,柳条筐或竹筐包装。预冷后应及时进入冷库或冷藏车中,防止外界空气的热量进入。
差压预冷。差压预冷又称强风预冷,这是在冷库预冷的基础上,通过风机降低包装箱一侧的气压,使冷风从箱体内部的产品表面穿过,来降低产品的温度方式。差压预冷适宜的果蔬产品范围很广,对包装的规范要求很高,基本要求是包装箱堆码后,必须孔孔相对,使负压引导的冷气顺利穿过箱体内部,同时,包装箱的外侧必须可以相贴紧密,减少通过箱体外侧的无效冷风量。如果采用单箱直立堆码,这个问题容易解决,对于大多数承重能力有限的包装来说,交叉堆码更为多见,这种交叉堆码就需要在箱体的长侧和短侧面均需要打孔,并且设计的位置需要严格计算。
加冰预冷。加冰预冷是在箱内的产品上方和中间加入冰屑,这种预冷方式的产品局限性很强,一般在西兰花的预冷中应用广泛。加冰预冷的包装要求防水性强,强度高。材料为钙塑或浸蜡的纸箱。箱上无需打孔,底部留有融化水排出小孔即可。
真空预冷。真空预冷对于比表面积大的叶菜类,小型浆果类比较适合。具有预冷速度快(一般为20~30min)、不需要浸水。是依靠产品中水分的蒸发将热量带走。真空预冷的包装要求是要有一定的通透性,使真空状态下内部的真空度达到一致,使水分能够及时蒸发排热。
2.浸水浸药处理与包装
蔬菜采后进行清洗,药剂处理的情况十分普遍,清洗的过程大多是在包装前进行,但是有些果蔬的单体比较小时,需要包装后处理。浸水浸药的处理包括:水果中的荔枝、龙眼、柑橘、芒果、香蕉、油桃、樱桃、草莓、火龙果。蔬菜中包括根菜类、果菜类、花菜类和部分叶菜类等。
浸水浸药的包装要求材料防水性强,强度好,通透性大,便于水的快速进入和排出。这种包装的使用一般要与周转箱和贮藏运输包装箱相结合,以减少产品周转的次数和降低包装成本。
浸水浸药较适宜的包装材料为塑料包装,包括直立塑料周转筐、斜型铁耳塑料周转筐、龙眼塑料筐和小型塑料消费包装筐等。塑料筐的材料要求不能用再生材料,这是由于再生材料卫生指标不易保证,且遇低温后会降低材料的韧性,筐壁容易破碎。
另外,塑料包装的内壁孔洞边缘必须为圆角,以免出现锐角并与产品接触,浸水时产品的串动割伤产品的表皮,引起损耗的增加。
3.熏蒸处理与包装
熏蒸处理包括杀菌熏蒸、抗氧化熏蒸和生理调节药剂熏蒸等几类。熏蒸方式包括适合扩散性较强的药剂的自然密闭熏蒸和适合扩散性较弱的药剂的强风熏蒸。不论哪一种熏蒸,产品一般都需要包装。
对于包装的要求均为打孔开口尽可能大,必要时需要打开箱盖,箱体交叉摆放堆码。对于需要强风熏蒸的,需要专门的开口打孔设计。熏蒸处理的包装需要同时考虑药剂对包装箱材料的影响,有些药剂会使包装材料硬化,变色,这需要在大规模应用之前,先进行小量的试验。
4.杀虫检疫处理与包装
随着我国的农产品出口量的增加和国外贸易保护由关税壁垒转为技术壁垒,出口产品的检疫要求越来越严格。其中,病虫害的检疫十分重要。
杀灭检疫害虫包括药剂熏蒸、热水浸泡处理、热蒸汽处理和低温处理等。不同的处理方法需要包装有不同的选材和设计。熏蒸处理和热水处理见上述包装要求。热蒸汽处理需要考虑纸箱的防潮和塑料箱的材质变脆老化问题。低温处理主要考虑箱体与内包装的开孔通透问题。
5.分级与包装
产品包装需要考虑分级后的大小尺寸,所以,个体较大的产品,同一重量的包装,其长宽高都应该有一些差异,否则,将会出现摆放加一个过多减一个偏少的尴尬包装情况。
如何设计成适宜的包装尺寸,最好的方法是按照产品的大小,根据包装净重和每箱的个数先行计算,设计出尺寸后,制作出一个试验箱,进行试验装箱和秤重,再进行适当的修改,最后确定大批制作的包装尺寸进行生产,以防止由于包装设计错误造成的浪费和延误收获保鲜和上市的时机。
6.发汗、愈伤与包装
发汗一般是指柑橘类产品采收后经过药剂处理,放置在通风阴凉处进行适当的果皮失水,使果皮上的油胞由充盈变为适当凹陷,避免以后处理过程中油胞破裂造成病变损失。愈伤是指某些根菜类和瓜菜类产品,采后经过一定时间的高温高湿处理后,使产品的表皮伤口产生愈伤组织,同时表皮的厚度加厚,达到减少腐烂目的的处理过程。
传统的发汗和愈伤处理一般不用包装,全部是散堆在专用库房内进行。这种方法往往导致下层压伤严重,发汗和愈伤不匀等问题。利用周转包装可以解决这一问题,包括使用大木箱包装,利用叉车多层堆放;利用塑料周转箱包装,并整齐排放在叉车板上。这种包装,使发汗愈伤库房的利用率大大提高,利用风机使产品的处理条件达到均匀,并尽快达到设定的最佳发汗或愈伤条件。
需要注意的是产品包装的内壁最好用软布、发泡塑料对产品进行保护,并适当留一些通风的空隙。愈伤和发汗的时间较短,所使用的包装应与采收周转包装、贮藏包装相结合,以减少投资。
7.催熟处理与包装
采后需要进行催熟处理的果蔬产品包括香蕉、芒果、柑橘、番木瓜、番茄等。其目的是人工定时定量地控制产品的继续成熟生理过程,使之达到市场的需求品质和数量。
催熟处理需要控制产品环境的温度、湿度、乙烯浓度、CO2浓度和库内风循环量。催熟时的包装一般是贮藏或运输包装,要使上述多个指标达到要求,出现的问题,常常表现为:
(1)包装箱防水性能不佳,在催熟过程中出现吸潮塌箱。
(2)包装箱开口打孔设计过小,位置不合理,造成气体交换不匀,温度不匀,导致催熟的产品不匀。
(3)内包装阻碍气体和温度的交换,也会引起催熟不匀的问题。
所以,需要考虑催熟的产品,必须做到有较好的防潮性能的包装材料,专门的开孔设计和内包装的设置。