水果可食保鲜膜的应用选择

贮运保鲜 食暑黻 水果可食保鲜膜的应用选择 The Method of Choosing Edible Coatings for Fruits 彭喜春 段杉 彭志英 PENG Xi——chun DUAN Shall PENG Zhi——ying (华南理工大学食品学院 广州 ·510640) l 摘要：介绍 了可食膜的发展概况、在水果中应 l用可食膜进行短期保鲜所存在的问题，并从保鲜 l膜本身的气体渗透性、果蔬组织的扩散性、果 内 l气体组成成分等三个方面的计算和测量着手，阐 l述了得到可食膜保鲜最佳效果的方法。 l 关键词 ：水果；可食保鲜膜；应用选择 Abstract： The development of edible coatings for fruits is induced in this paper and the problems of using edible films in fruits for preservation are presented． In order to find a way to get the best effect of using edible coatings for preservation，the gas permeation properties of edible coatings， the diffusivity of fruits’tissues， the measurement and prediction of internal gas composition are exhibited． Key words：fruits，edible coatings， preservation 中图分类号 ：TS205．9 文献标识码 ：A 文章编号 ：1005—9989(2002)07一O060—04 0 前言 涂膜保鲜技术是在食品表面涂上一层极 薄的膜 ， 亦常被称为 “液体包装”，此保鲜方法可以抑制食品 与环境间的气体交换 ，减少食品内部水分的蒸发 ，阻 止空气中的氧与食 品之间所发生的氧化作用 ，防止微 生物 的滋生 ，从而更好地保持食品的营养价值及色 、 香、味、形，延长其货架寿命。也就是说，可食保鲜膜 在为新鲜水果产品提供了一种附加保护膜的同时，产生 了调节内部气体组分的气调储存的效果⋯。近年来，用 于保护水果如桔子、苹果和葡萄的几种可食膜都成功地 获得 了应用。但是，在有些情况下用可食膜对水果进行 保鲜时，水果的品质反而变得更坏。成功地对新鲜产品 被膜主要取决于对内部气体组分的调节幢]。为了尽量改 善被膜鲜水果 和蔬菜的品质和延长其货架期 ，本文介 绍了一套选择可食膜的系统方法，该方法是建立在与 控制 目标产品内部气体组分相关 的气体渗透特性 的基 础 E。 收 稿 日期 ：2002—03—08 作者简介：彭喜春 (1976一)，男，江西丰城市人 ，在读硕士 生，研 究方向为食品生物技术。 1 可食保鲜膜的发展概况 蜡膜 是最早应用 于水果 的可食 用膜 。早在 12、 13世纪 中国人就将 蜡膜 应用于柑桔和柠檬 的保 鲜 ， 尽管当时人们并不知道可食膜的真正作用是减缓水果 的呼吸作用 ，但是他们发现用被有蜡膜的食品比未被 的其保存时间更久 ]。到了 19世纪 30年代 ，热融性 的石蜡作为苹果和梨 等新鲜水果的可食膜原料 ，就以 商品的形式出现了。直到 20世纪 80年代中期 ，Erbil 和 Muftugilt 才对其原理作 了一些报道 ，他们认为在 梨的表面被上蜡的乳状液后可 以减少水份的蒸发和氧 气的传播，从而减少水果的呼吸率并延长水果的货架 期 。Nisperos—Carriedo等人和 Baldwin等人 观察到 油或蜡与纤维素在对制止热带水果的腐败、延滞其采 收后的新鲜品质具有同样效果 。 与此 同时 ，人们还尝试着开发其它原料应用于成 膜 ，以实现调节内部气体组分达到水果短期储存的目 的。1982年 ，Lowings和 Cutts[引对一种新型的可食用 膜材料进行了报道，它是非植物毒害性的、无色、无 味并对水果 有防腐效果 。这种成 膜材料是一 种混和 物 ，由蔗糖脂肪 酸酯 (SFAE)、羧 甲基纤维 素钠 、单 甘油酯和二甘油酯构成。SFAE最初是 以一种乳化剂 出现 的 ，然而 ，它被 发现 当水果 盖上一 层 SFAE膜 时，水果的成熟得到延滞。用于水果和蔬菜成膜的 SFAE从 20世纪 80年代开始有商品出现，其商品名 是 “TAL Pro—long”和 “Semperfresh” 。E1 Ghaouth 等人、Zhang及 Quantick将甲壳素和壳聚糖也制作成 透明的膜用于新鲜水果和蔬菜上n， 。Park等人 报 道用玉米醇溶蛋 白在土豆表面成膜 ，可延迟储藏期间 的颜色变化 、重量损失并保持其紧密度 。时至今 日， 制作可食保鲜膜的原料主要有类脂物质、树脂、多糖 类物质 和蛋 白质 ，例如 ：巴西棕腊 、米糖腊 、石蜡 油 、矿物油和植物油(玉米油 、大豆油 、棕榈油)等。 有些涂料物质缺少渗透性 、成形性及弹性 ，就需要加 入辅料形成 组合配方 ，辅料 物质在配方 中作为增 塑 剂 、乳化剂 、润滑剂 、结合剂 、消泡剂 。现在无论是 主料或辅料都是 GRAS(公认安全)级的可食性物质 ， q 赂 维普资讯 http://www.cqvip.com 食暑再& 贮运保鲜 计有 40余种，可选择不同的配方进行组合 1o]。 2 应用可食保鲜膜所存在的问题 尽管一些可食用膜成功运用于新鲜制品，但在某 些应用中却存在着一些负面的影响，因为用可食膜来 调节内部气体会增加与高 CO 和低 0 浓度相关的紊 乱_l 。Smock[121认为苹果和梨在被上蜡后就对其正常 的成熟速度有 了抑制作用 ，而且用蜡过多的话 ，呼吸 作用会受到很大的抑制 ，并因厌氧发酵而形成酒精气 味。据 Smith和 Stow报道 ¨，被有 SFAE的苹果会根 据水果的疏密度不同相应地减少其有害变化，并延缓 发黄时问 、减少重量 的损失 ，但是也增加了果核发红 现象的发生。Park等人 报道 ，被有 2．6mm厚的玉 米醇溶蛋白膜的土豆内部会产生酒味和腐败味，这是 因为土豆内部气体组分的 0 含量太低和 CO 含量太 高。Smith等人 ¨将这些与用膜来调节内部气体组分 的生理紊乱效果概括为果核发红、果肉腐败及乙醇和 酒精气 味累积。 蜡和 SFAE混和物是用 于果蔬可食用膜最广泛的 材料，但它们并不在所有的产品中都同样有效，而且 消费者往往对蜡膜比较警惕。因此就被膜保鲜产品而 言，必须决定可食用膜对果蔬内部组分的效果及它们 对质量参数的交互作用。例如，水果中颜色及疏密度 的变化就是非常重要的参数。正如 Shewfeh等人 ¨所 述 ，被膜水果的颜色变化 、密度损失 、酒精发酵 、腐 败速率 和重量减轻 对同样 的产品来说都 是重要 的参 数。水果被膜的成功主要依赖于膜的选择，或者所被 的膜对某一具体产品而言可以产生令人愉乐的气体组 分。而且如果被膜太厚 ，内部 0 浓度太低、CO 浓 度太高的有害影响就可能出现，这样就导致了厌氧发 酵。因此 ，要想被膜成功，必须 ：a)开发多种可食用 膜；b)测量所选膜的气体渗透特性；C)测量目标水果 果皮和果肉的扩散特性 ；d)预测被膜水果内部气体组 分；e)根据水果的品质变化观察被膜效果但]。 3 可食膜的渗透性 水果的可食膜材料如纤维素 、酪蛋 白、玉米醇溶 蛋白、大豆蛋白和壳聚糖等，一般都是因其无色、无 味及透明等令人满意 的特征 而被选择 。在水果被膜后 要测量这些膜的渗透特性并不容易 ，因此必须制作分 离 的平 面膜用 于测试 。Kamper和 Fennama【】 及 Aydt 等 人 [161描 述 了 两种 主要 的平 面 膜制 作方 法 。OX— TRAN 1000TM常被 用于测 量氧气的渗透性 ，用 ASTM 标准法 E 96(就是著名的 “杯子法”)的一个变量来 测量 wvP。CO 的透性 可以用由 Gilbert和 Pegaz 的一种可 调控 的渗透性 膜来测量 n 。膜 的气体 和水 蒸气通透性 的计算方法如下所述。 3．1 气体的通透性计算所述 Fick第一定律从数学上描述 了这种通透性 。变量 啊 (J)与浓 度梯度成 比例 ，可 以以一个方 向定义之 ，其 定义式如下 ： J=一D·(aC／0X) ⋯⋯⋯⋯⋯ (1) 其中 J是变量 ，是单位 时间单位 面积 内溶质 的扩 散量 (g／m ·S或 mL／m ·S)，D是扩散常数 (m ／s)，C 是扩散溶质的浓度梯度 ，x是膜的厚度(m)。 该 法则是基 于两个假设 ：1)扩 散处 于一 种平衡 态；2)气体穿过膜时呈一种线性梯度。变量(J)由以 下决定 ： J=D·(C2一C1)／X=Q／(A·t) ⋯⋯ (2) 这里 Q是气体穿过膜时的扩散量 (g或 mL)，A 是膜的面积 (m2)，t是扩散 时间 (S)。应用 Henry法则 后 ，根据气体部分压力差别表达了气体扩散的驱动 力，并根据其渗透性对各参数重组后得出了以下这个 方程 。 Q／(A·t)=D·S·(p2一p1)／X=P·Ap／X (3) 其中，s是 Henry法则的溶解系数 (mol／atm)， △p是透过膜的气体的部分压力差 (Pa)，P是气体渗 透性 ((mL或 g)m／m ·S·Pa)。 然后 ，0 、CO 和 H 0的渗透性可 以用以下方程 来计算 ： P=Q·x／(A·t·Ap) ⋯⋯⋯⋯ (4) Hyun详 细讨论 了可食膜对氧气 、二 氧化碳 和水 蒸气的渗透性 ，并与其它传统塑料薄膜作了比较 。 4 果皮及果肉的扩散性 要想理解水果的生理变化、气体的交换和 内部气 体 的组分 ，就有必要了解水果 的果皮、果 肉和果茎的 扩散性。Burg设计了一套系统来研究气体延滞因素， 这些因素能够应用于将果皮、肉、茎的气体扩散性计 算成内部浓缩率与 CO 和乙烯产生率之比。其计算方 法如下所述 】。 4．1 扩散性的计算 果皮和果肉的气体交换可能与 Fick第一定律相 似，Fick第一定律中气体流量由植物组织的浓度和扩 散梯度决定。但是，要决定气体的梯度就要用到 Fick 第二定律 了。如果 扩散是一维 的且扩散 因子是恒定 的，那么穿过单位面积的传送速率就变成了： aC／a=DaC／0X ⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (5) 在非稳态下 ，所有的方程都可以通过变量分离和 傅立叶级数 的方法或拉普拉斯变换来解答。 如果表面浓度恒定的话 ，可以应用以下范围和起 始条件 ：C=C ，X=0，t≥0； C =0，X=L，t≥0； C=0．0