苹果包装技术的发展概况.docx
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苹果包装技术的发展概况
苹果保鲜包装技术的发展概况
包装工程08任丹
指导老师蔡静蕊
摘要
本文首先利用表格数据对苹果在世界以及国内的分布进行了简单分析，阐述了苹果的品种及生理物性。
其次，介绍了市场上常用的苹果包装材料、开发的功能性保鲜包装膜材料以及可食性膜材料。
另外，从苹果的小包装、外包装以及气调包装三个方面全面分析和评价了苹果的保鲜包装技术。
此外，分析了现今苹果保鲜包装过程中存在的问题。
最后，根据现在存在的问题和先进的科学技术，对苹果保鲜包装技术进行了展望。
关键词：
苹果，包装技术，保鲜
ViewsonThePackingTechnologyofKeepingTheAppleFresh
PackagingEngineeringRenDan
SupervisorCaiJing-rui
Abstract
Thisarticlefirsthassimplelyanalysisedthedistributionoftheappleintheworldaswellasthedomesticareabyusingtheformdata,elaboratedtheapplevarietyandthephysiologicalnature.Next,theauthorintroducestheapplepackingmaterialsofcommonlyused,thefunctionalpackingmembranematerialthatmaintainapplefreshandtheediblemembranematerials.Moreover,fromthethreeaspects,includingapple’ssmallpacking,theoutsidewrappingaswellasthegasadjustmentpacking,tocomprehensivelyanalyzeandappraisesthepackingtechnologyofkeeptheapplefresh.Inaddition,theauthoranalyzesthequestionwhichexistedinthepackingprocessofnowadaysapplethatmaintainfresh.Finally,accordingtothequestionandtheadvancedsciencetechnologywhichexistsatpresent,theauthormakeaforecastonthepackingtechnologyofkeepingtheapplefresh.
Keywords：
Apple,Thepackingtechnology,Keepfresh
1绪论
目前，我国苹果种植面积和产量分别占世界的40%和36%，均居世界首位。
苹果产业已成为我国农村经济的支柱产业之一，在增加农民收入及出口创汇等方面发挥了重要作用。
但整个苹果产业链的采后环节相对薄弱，我国苹果总贮藏能力仅为总产量的20%左右，并且大多是以土窑洞、地埋等土法贮藏为主，冷库和气调贮藏仅占总贮藏量的25％，达不到大型水果超市和出口水果标准，贮藏加工技术的落后严重影响了苹果的商品价值，给果农和苹果经营者带来了很大损失。
据农业部的资料显示,中国的水果产量目前世界排名第一。
然而我国每年有8000万t的水果腐烂，损失总价值近800亿元。
其中,造成水果腐烂损失的最重要原因是包装不当。
据专家估计到2010年，我国水果产后处理率要达到45%~55%左右。
因此，保鲜成了水果产业链中重要的环节[1]。
下面针对苹果的分类及特性，对其保鲜包装技术经行综合分析评价，以及过程中存在的问题，最后提解决办法，并且对未来苹果保鲜包装技术进行展望。
2苹果分布及特性
2.1世界苹果生产现状
2.1.1世界苹果生产的主产国分布
表12001年世界苹果主产国产量、面积及单产
Tab.1Theworldappleofthedomesticallyproducedquantity，theareaandtheperunitareayieldin2001
类别产量比重面积比重单产
（万t）（%）（万hm2）（%）（kg/hm2）
中 国2400.738.2240.142.210000
美 国4857.718.63.326075
土耳其2504.010.71.923452
波 兰222.43.516.42.913565
意大利215.63.46.31.134012
法 国2153.47.81.427563
伊 朗1903.014.52.613103
阿根廷156.52.54.80.832603
德 国1492.471.221286
印 度1382.223.14.15974
俄罗斯1302.1437.63023
巴 西1151.83.10.537480
数据来源：
FAO统计数据经刘汉成，吕勇斌等[2]整理
由表1可以看出，以上国家2001年苹果产量均超出100万t，共有12个国家，其总产量占到同期世界苹果总产量的74.2%。
苹果种植面积超过10万hm2的有7个国家，分别是中国、俄罗斯、印度、美国、波兰、伊朗、土耳其，其总面积占到世界总面积的64.6%。
2001年中国苹果产量为240017万t，占世界苹果总产量的38.2%；苹果面积为24011万hm2，占到世界总面积的42.4%，是名副其实的世界苹果生产大国。
从单产来看，2001年，共有7个国家平均单产超过20000kg/hm2，其中，巴西、意大利和阿根廷三国产量均超过30000kg/hm2。
我国仅为10000kg/hm2，比世界平均单产还低1063kg/hm2。
说明中国苹果生产率不高。
2.1.2世界苹果品种分布
据报道，世界上有记载的苹果品种约1万余种，但作为经济栽培的也不过数十种。
在这数十种的品种中具有国际性的一些品种也仅为以下7种[3]：
①金冠。
金冠是世界上栽培最多的品种。
据统计，1989~1990年，金冠的产量占世界苹果产量的24.6%。
②元帅系。
元帅系是世界上的第二号品种，过去其产量仅稍低于金冠，曾占世界苹果产量的23.3%。
③澳洲青苹。
澳洲青苹是世界上第三号品种，其产量约占世界苹果产量的10%左右。
④富士系。
此品种在日本占其苹果生产的50%左右，在朝鲜和韩国也是头号栽培品种，其在韩国的栽培比重达76.8%。
⑤嘎拉系。
嘎拉系是南半球苹果生产国大量向北半球出口的品种。
⑥布瑞拜。
此品种为目前新西兰栽培和出口最多的品种。
⑦乔纳金系。
乔纳金系为近10年来许多国家发展的品种。
2.2中国苹果生产现状及变化趋势
2.2.1种植区域变化及趋势
我国苹果现已形成三大苹果主产区：
①渤海湾产区。
包括辽宁、山东、河北三省是苹果老产区，面积占全国的43%，产量占全国的47%。
②黄河故道和秦岭北麓产区。
包括豫东、鲁西南、苏北和皖北，苹果面积和产量占全国的15%和16%。
③西北、西南高地产区。
特点是西北黄土高原果区（陕、甘、晋、宁、青）80~90年代栽培面积增长很快。
栽培面积和产量分别占全国的30%和26%。
目前，我国苹果有七大主产省（见表2）。
表22000我国苹果主产省面积与产量
Tab.2Ourcountryapple’shostproducesinsomeprovinceoftheareaandtheoutput
省名
面积
（万hm2）
比重
（%）
产量
（万t）
比重
（%）
山东
44.4
19.7
647.7
31.7
陕西
39.6
17.6
388.6
19
河北
32.8
14.6
180.6
8.8
河南
20.7
9.2
238.9
11.7
辽宁
19.5
8.7
123.1
6
甘肃
16.8
7.5
69.1
3.4
山西
全国
17.8
225.4
7.9
100
163
2043.1
8
100
资料来源:
中国农村统计年鉴（2001）
2.2.2苹果品种结构变化及趋势
苹果品种按其成熟期可分为早熟、中熟和晚熟，其耐贮性因生育期、糖分、采摘时间、蜡质等不同而有较大差异。
（1）早熟品种。
早熟品种生育期短，果实积累糖分少，果皮薄，蜡质少，果肉结构疏松，加之采摘时正值高温季节，内源乙烯量较大，呼吸强度高，内存养分消耗快，病菌容易侵入，所以不能长期贮藏，如黄魁、红魁、祝光等。
（2）中熟品种。
中熟品种比较耐贮藏，在沟藏中，可以贮藏到翌年3~5月，如红玉、元帅、新乔纳金、红星、红冠、金冠、倭锦、鸡冠等。
（3）晚熟品种。
晚熟品种生育期长，成熟期间昼夜温差大，糖分积累多，果皮厚，蜡质多，细胞结构紧密，且采收时已是秋季凉爽季节，内源乙烯量小，呼吸强度低，耐贮性最好，如国光、青香蕉、富士、秦冠等。
在市场竞争中，品种优势越来越显得重要。
50~60年代“国光”一统天下的局面早已不复存在，70~80年代的“三红”（红星、红冠、红国光）和“秦冠”等品种，已让位于新一代品种。
据1996年资料，全国红富士、新红星、乔纳金、嘎拉等优新品种栽培面积已占苹果面积的75%以上。
其中，红富士已达128万hm2，其产量已达600余万t，分别占苹果面积、产量的39.4%和35.9%。
最近，进行结构调整性发展的品种有优系富植、红津轻、新（红）乔纳金、元帅等第五代、红嘎拉以及珊夏、腾木1号等品种。
2.3苹果的主要生理物性
2.3.1呼吸作用
苹果在采摘后的储存期间内，同其在生长期内一样是生物有机体，也进行着吸收氧气、消耗体内的有机物（淀粉、糖类、蛋白质、和氨基酸等）作为维持生命的能源来维持其生命，呼出二氧化碳的新陈代谢作用。
在这一氧化消耗自身养分过程中，除了排出二氧化碳外，还会产生微量的酯类气体（乙烯、乙醇、乙醛等），水蒸气，并释放热量。
另外，苹果的呼吸与动物不同，即使在完全无氧状态下，也能够靠自行分解体内的含氧有机化合物，进行“无气呼吸”以延长生命。
这些物质和热量的释放对储存期间的果蔬的细胞十分有害，可造成苹果重量减轻、果体萎缩、营养损失、组织软化、外观和鲜色受损、追熟、酶菌、细菌发育、品质降低、最终导致果蔬腐烂变质，失去食用价值，造成巨大经济损失。
2.3.2乙烯的作用
乙烯是调节果实成熟和衰老的最为重要的植物激素，在贮藏过程中果实本身会产生内源乙烯并向外释放，使环境中乙烯浓度增高，从而又促进果实呼吸代谢，加速其成熟和衰老，由于苹果属跃变型果实，要抑制跃变型果实的成熟，必须在果实内源乙烯的浓度达到启动成熟浓度之前采取相应的措施，才能够延缓果实的成熟，从而延长果实的贮藏寿命。
2.3.3果肉营养成分变化
苹果果肉营养成分主要有碳水化合物（主要是淀粉和糖）、蛋白质和脂肪、维生素、矿物质、色素及芳香物质等。
其含糖量较高，一般100g果肉中含碳水化合物13g、蛋白质0.4g、脂肪0.5g、钙11g、磷9g、铁0.3g，并含微量的抗坏血酸和多种维生素。
苹果的总酸度为0.2%~0.6%。
在贮藏过程中由于自身呼吸作用而消耗体内营养，导致可溶性固形物、酸和维生素C含量呈下降趋势。
2.3.4与果实成熟和衰老有关的酶
多酚氧化酶（PPO）能催化酚类物质氧化形成褐色的醌类物质，在果实褐变中起重要作用。
过氧化物酶（PPO）广泛存在植物中，在植物的生长发育过程中它的活性不断变化。
原因是PPO可被H2O2激活，引发一系列对组织有毒害作用的效应!
其机理是通过催化氧化而降解果实组织中的吲哚乙酸，所以PPO活性升高是果实成熟的参数。
3苹果包装材料
3.1苹果保鲜包装要求
由于苹果属于呼吸跃变型水果，苹果在贮藏、运输流通以及销售货期过程中能够产生内源乙烯，并且时刻进行着呼吸作用，而呼吸同时伴随新陈代谢、水分蒸发，若不对苹果进行特殊的处理，大批量的苹果则会腐烂或者出现其他生理病害。
为了延长苹果贮存和货架寿命，因此苹果对其包装的要求比较严格。
这样才能保证苹果的外观、质量、口感与刚采摘的一样，使其价值得到充分的施展，大大提高我国的国民经济水平。
苹果在保鲜包装尽量减少苹果的呼吸，使其处于“休眠”状态。
一般的方法是控制好储存环境中CO2和O2含量的浓度,使之既要维持其生命的延续,又要控制和减弱其呼吸；及时排除苹果储存过程中产生的乙烯、乙醇、乙醛等气体，既排除果蔬的催熟激素，以防止果蔬的衰老；减少水分的蒸发，使果蔬处于水饱和气体环境中，从而具备保鲜的必要条件。
水果的蔬菜的包装容器有其特殊的要求，首先应该有足够的机械强度，保护产品在装卸、运输和堆码过程中免受损伤。
其次要有一定的通透性,利于排除产品产生的呼吸热和进行气体交换。
包装容器最好具有防潮性,防止吸水变形。
此外,包装容器还必须具有清洁、无污染、无异味、无有毒化学物质、内壁光滑、美观、重量轻、成本低等特点，包装容器的外面应注明商标、品名、等级、重量、产地和包装日期。
主要从以下几个指标来评价苹果保鲜包装：
抑制果实乙烯产生、延缓乙烯高峰出现；
抑制果实呼吸强度，推迟呼吸高峰出现。
尽量减少果蔬的呼吸，使其处于“休眠”状态；
保持果实硬度，减少贮藏期间硬度下降；
延缓果皮叶绿素分解，保持果实底色。
苹果果皮的色泽是衡量果实成熟度和新鲜度的一个重要指标，其中彩度是指色彩的纯度和浓度，彩度越强则纯度越高，果实的观赏性越强；
减少可滴定酸损失，保持果实良好风味；
降低果实淀粉转化速度，延缓可溶性固形物降低。
可溶性固形物含量的高低，在一定程度上能够反映出贮藏过程中果实营养物质保留的多少；
抑制果实采后生理病害发生。
主要有虎皮病、苦痘病、二氧化碳和缺氧伤害等生理病害。
3.2包装材料
3.2.1市场上流行的包装材料
目前使用最广的是不同密度不同分子量进行改性的聚乙烯（PE）薄膜，但阻隔性与透过性较佳的是聚偏二氯乙烯（PVDC），其水汽透过率是1~2g/m224h为双向拉伸聚丙烯（BOPP）的1/10，聚氯乙烯（PVC）和聚脂（PET）的1/20，氧气透过量只有35m1/m224h20℃，为OPP的1/160，低密度聚乙烯（LDPE）的1/400，并且不随温度而变化，化学性能稳定，耐热，具有粘性，不失为保鲜包装的好材料[3]。
3.2.2水果复合保鲜纸袋
利用纸制成的保鲜纸袋，对水果具有良好的保鲜防腐作用。
其制造方法简便，与传统的保鲜方法相比，成本低，特别是适用于水果的长途运输。
水果复合保鲜纸袋的制造原理是牛皮纸袋和聚乙烯塑料薄膜之间夹一定量的保鲜剂，能均匀地释放一定量的二氧化硫或山梨酸气体，保持水果新鲜。
3.2.3功能性保鲜膜
针对影响果蔬保鲜的各种因素，将一些果蔬鲜度保持剂（如吸水剂、乙烯吸收剂、脱氧剂、杀菌剂、防霉剂等）以适当的形式和比例与原料树脂混合，开发了一些具有透气性、透湿性、防霉性、抗菌性等功能的保鲜膜。
3.2.4可食性膜
可食性膜是指通过包裹、浸渍、涂布、喷洒等形式覆盖于食品表面或内部的一层由可食性物质组成的薄层,它主要由脂质、蛋白质和多糖等天然大分子物质构成[4]。
因此可食性膜大体上可分为多糖类可食性膜、蛋白质类可食性膜、类脂可食性膜和复合型可食性膜。
作为绿色包装材料的一种,可食性膜以其成本低廉、操作方便、保鲜效果好、易降解、对环境无污染等特点,越来越受到人们的重视。
4苹果保鲜包装技术
4.1苹果的小包装
4.1.1涂膜保鲜技术
（1）有机化学保鲜涂膜
打蜡
主要用于苹果、柑橘等水果，目的是使果实表面光亮美观，同时也有延长货架寿命、减少水分蒸发和保持新鲜度的作用。
涂被料的成分主要是由石蜡、棕搁蜡和微结晶蜡等复配而成。
石蜡的作用主要是控制水分散失,棕搁蜡可使果实产生诱人的光泽,当然也有用虫胶、食品级合成树脂,如（香豆酮荀树脂），添加乳化剂、湿润剂，复配杀菌刹等组成的复方涂膜剂。
新型1-MCP
近年来，人们发现一些有机化学物质，如DACP（重氮环戊二烯）[5]、2,5-norbornadiene（降冰片二烯）[6]和1-MCP（1-Methylcyclpropene，1-甲基环丙烯）[7]能够阻断乙烯与受体的结合，进而抑制乙烯对果实的催熟作用。
其中1-MCP以其使用浓度低、效果明显、易于合成、使用方便和安全无毒而引起园艺采后领域科研人员的广泛关注。
1-MCP通过竞争性抑制乙烯与受体的结合，致使乙烯作用信号的传导和表达受阻，从而达到延缓植物组织器官成熟和衰老的目的。
由于1-MCP与乙烯受体蛋白的结合不可逆，因此，在植物组织器官一定的发育阶段，一旦用1-MCP处理，就可实现1-MCP对乙烯作用的持久抑制。
（2）无公害天然生物保鲜剂
壳糖鲜海洋涂膜保鲜剂不是化学合成物质，在苹果上没有残留，对人体健康无影响。
这种绿色保鲜剂保鲜苹果10个月以上，保鲜率达99%,是目前比较理想的保鲜剂。
英国科学家研制成一种由蔗糖、淀粉、脂肪酸的聚酯物制成的可食用涂膜保鲜剂,喷涂、刷涂或浸渍苹果的表面，可延长其保鲜期[8]。
磷朊类高分子蛋白质广泛存在于动植物体中，由于该蛋白质分子含有大量的亲水基团，溶于水具有较高粘性，成膜后具有适宜的透气性和透水性，对气体的通过具有较好的选择性，能显著抑制果蔬的呼吸强度。
果蔬经该保鲜剂浸渍后成膜，经贮藏实验，金冠苹果贮存5个月，好果率为95%，国光苹果贮存6个月，好果率达98%[9]。
蜂胶作为一种天然物质，不仅含有对人体有益的各种生物活性成分，还具有高效、广谱的抑菌作用，可作为保鲜剂添加到各种食品中。
另外，蜂胶中含有的大量黄酮类化合物具有清除自由基和抗氧化的作用，是一种高效、安全的天然抗氧化剂，被称为“双重抗氧化剂”，对食品中的功能性成分有较好的保护作用。
任艳等[10]在（0±1）℃条件下贮藏180d，对粉红女士苹果保鲜过程中各项生理活性指标定期跟踪测定，以观察各指标的动态变化。
结果表明，采用蜂胶处理能有效抑制果实失水，降低呼吸速率及乙烯释放率，延缓果肉硬度的下降和可溶性固形物、可滴定酸、维生素C的降解。
其中硬度、失重、可滴定酸含量、乙烯释放量等指标处理与对照差异达到极显著水平（P<0.01）。
8%浓度蜂胶处理的保鲜效果最佳。
魔芋葡甘聚糖溶于水具有很好的成膜性，其含量占魔芋精粉的50%~60%。
目前有较多利用魔芋葡甘聚糖制成的可食性膜用于果蔬涂膜保鲜的研究，并已取得了良好的效果。
闫子娇[11]等通过对苹果贮藏期间主要生理生化和品质变化的测定，分析魔芋葡苷聚糖涂膜对鲜切苹果的生理机制和保鲜效果。
结果表明，魔芋葡甘聚糖涂膜，特别是复合使用1%的抗坏血酸浸泡后涂膜处理，能有效抑制鲜切苹果的呼吸作用，减少贮藏期内水分的损失，防止苹果褐变，具有良好的保鲜效果。
4.1.2保鲜薄膜技术
苹果在采摘后的储存期间内，仍在呼吸，其速度因品种而异，氧气和二氧化碳的允许浓度亦随之而异。
图1为用塑料薄膜包装的苹果的呼吸与气体透过薄膜的模型。
在包装薄膜内外，空气的组成不同，影响内部气体组成的因素有：
氧气和二氧化碳向包装内的透过速度和向包装外的扩散速度、包装薄膜的材质、温度、以及氧气和二氧化碳的分压差等。
图1苹果呼吸与气体透过模型
大气中氧气浓度约为20.9%，适宜苹果的氧气的最佳浓度约为1~6%。
在这种浓度下，苹果呼吸显著变缓，处于“冬眠”状态，但当浓度小于1%时，厌氧菌开始繁殖。
大气中二氧化碳的浓度只有0.03%，若含量升高，苹果呼吸变缓，达到一定浓度时，呈现“冬眠”状态，但一旦超过这个浓度，果蔬就会因呼吸障碍而变质。
适宜苹果的二氧化碳的浓度为1~10%。
保鲜膜包装技术主要有以下几个方面。
（1）水果复合保鲜纸袋
SO2保鲜纸
该保鲜纸是将SO2保鲜剂（SO2释放剂、缓释剂、胶黏剂、稳定剂和防水剂按照一定比例组成）以150g/m2左右的涂布量均匀涂于基材上制成[12]。
远红外瓦楞纸水果包装箱
日本一家纸浆公司在100%的天然纸浆制造的瓦楞纸板上涂抹上一层可以释放出远红外线的陶瓷，开发出一种远红外瓦楞纸水果包装箱，用来盛装新鲜水果，其保鲜期可比用普通瓦楞纸箱的延长一倍左右。
果蔬电气石保鲜纸
2006年朱运彬开发了一种环保性的果蔬电气石保鲜纸。
电气石具有在常温常压下自发释放负离子和远红外线、产生生物静电的特性，从而使电气石保鲜纸具有延缓果蔬呼吸、抑菌防腐的作用。
电气石含8.5%左右的硼，可被植物吸收，使用后的电气石保鲜纸不会造成白色污染[13]。
（2）功能性保鲜膜
透气/透湿性保鲜膜
在薄膜中添加多孔矿物可调节O2、CO2、H2O和乙烯等气体的透过能力。
当薄膜内水分过剩时，多孔矿物可吸收水蒸汽，并向袋外释放；当包装袋内水分太少时，多孔矿物又可将吸收的水分，向袋内释放，较好地达到贮藏湿度的要求[14]。
聚酰亚胺类材料由于具备良好的透气性和透湿性，是最有潜力的气体膜材料。
LDPE的透气性和透湿性也较好，但由于它的柔软性、弹性、低温韧性和粘接性等性能还不甚理想，通常是与其它材料共混来加以改善。
日本农水省、农业生物资源研究所将多孔质材料添加到聚酰亚胺类材料里，开发了能够吸收和透过乙烯防止农产品后熟的FH薄膜。
抗菌/防霉保鲜膜袋
KayCooksey[15]提出抗菌膜主要有两大类：
一类是将抗菌剂直接混合添加在包装膜里面；另一类是将抗菌剂涂渡在包装材料上。
抗菌膜主要是通过抗菌剂的缓解和光催化作用达到抗菌、保鲜目的的一种功能薄膜。
抗菌物质主要包括无机化合物和天然抗菌剂。
无机抗菌剂包括银、铜、锌等金属离子，以TiO2代表的光催化类抗菌剂等。
天然抗菌剂主要有天然植物提取物（日柏醇）、香料提取物（百里酚、百里香素）和壳聚糖等。
浙江省宁波市农业科学研究院、天津科技大学、国家农产品保鲜工程技术研究中心在2006年做了系列实验研究PE/Ag和PVC/TiO2保鲜膜的防霉效果。
PE/Ag防霉保鲜膜对灰霉菌有很明显的抑制作用。
张祖华等[16]通过在PVC树脂中添加含TiO2母粒等功能材料,研制出高强度的阻氧纳米富士苹果保鲜膜。
高密度带微孔的薄膜袋
日本住友公司开发了一种新的纳米果蔬保鲜技术——微孔保鲜膜。
所谓微孔薄膜就是在薄膜上制作一些规定大小和数量的纳米微孔，微孔孔径一般在0.01~10
之间，以此来增强薄膜的渗透性能，避免形成厌氧环境，从而延长果蔬保鲜的货架寿命[17]。
目前主要有以下几种：
高透明带微孔的PP复合保鲜膜。
高透明带微孔的PP复合保鲜膜的外层是高透明带微孔的PP，里层复合一层抗潮湿薄膜，减少由于冷凝作用形成的水雾乃至微小水滴，提高保鲜效果。
PE和PET复合的可呼吸膜。
利用两种不同膨胀系数的材料，使小孔在温度升高时开启进行呼吸，温度降低时关闭，使一些不能经受长期冷芷的果蔬如苹果、西红柿等可在临界温度上保存。
无纺布和PE薄膜复合的微孔吸液保鲜膜。
无纺布用具保鲜功能的纤维并加入防腐烂的酶，提高保鲜效果。
不（或防）结露保鲜膜。
采用表面活性剂在OPP薄膜内面进行亲水性处理制得，既具有使包装内容物不结露的外观效果，又
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