综述：食用包装延长果蔬采后保质期 Shikha Sharma、Kohei Nakano、Santosh Kumar、Vimal Katiyar

1. 背景简介

这篇论文是对食用包装如何延长水果和蔬菜（F&V）采后保质期的综述，发表于《Food Chemistry Advances》期刊。论文由四位科研人员联合撰写，他们分别是来自印度理工学院（IIT）古瓦哈提分校化学工程系、印度中央技术学院食品工程技术系以及日本岐阜大学农学联合研究生院的Shikha Sharma、Kohei Nakano、Santosh Kumar和Vimal Katiyar。

研究背景： 全球范围内水果和蔬菜的生产量巨大，印度作为一个主要生产国，每年生产大量的F&V。然而，大约三分之一的F&V在采摘后因其极易腐败的特性、不适当的储存、运输和处理设施导致浪费。这不仅造成了经济损失，也对环境造成了负担。因此，对F&V的保存尤其重要，以实现可持续发展的目标。传统的保存方法包括冷藏、辐射、气调包装等，但这些方法成本高，维护复杂，并可能产生有毒副产物。相比之下，基于生物聚合物的食用包装是一种更具可持续性和环境友好的替代方案。

1. 食用包装的定义与组成

食用包装是一种第三代食品包装形式，包括食用膜和食用涂层。这种包装材料必须被美国食品药品监督管理局（FDA）认定为“普遍认为安全”（GRAS），并且在加工和储存期间保持稳定。食用包装的主要成分包括薄膜形成聚合物（如生物聚合物）、增塑剂和添加剂。这些添加剂可以是抗氧化剂、营养素、抗菌剂、香料等。

2.1 食用膜和涂层 食用膜是一种独立的薄层材料，而食用涂层是直接在食品表面形成的一层薄膜。这些材料的使用历史可以追溯到12世纪的中国和15世纪的日本。目前，食用包装在全球范围内广泛应用，可以作为气体、水分、溶质的屏障，保护食品免受物理、机械和化学损伤。

2.2 食用膜和涂层的组成 食用包装的主要组成成分是生物聚合物、增塑剂和添加剂。生物聚合物可分为多糖、蛋白质和脂类，其中多糖类如纤维素、淀粉、藻酸盐等因其无毒、丰富、价格低廉和易处理的优点被广泛采用。增塑剂如山梨醇、甘油等可以增加薄膜的柔韧性。而添加剂如抗氧化剂、抗菌剂等则可以提高包装材料的功能性。

2.3 食用膜的制备与应用方法 在实验室或小规模生产中，溶剂铸造法是一种常见的制备食用膜的方法。该方法操作简单、成本低廉，但其在商业化生产中的应用受到一些限制，包括模具形状有限、干燥时间长等。对于大规模生产，喷涂和挤压工艺更为适用。涂层则常常通过刷涂、喷涂、浸渍等方法实现。

2.4 食用涂层的制备与应用方法 浸渍法是最简单和最常见的涂层方法之一。其主要步骤包括浸渍、沉积和溶剂蒸发。通过调整涂层溶液的粘度、表面张力等特性，可以实现均匀的涂层。喷涂法适用于形成薄层涂层，而流化床法适用于对较小颗粒的薄层涂覆。

1. 食用膜和涂层的应用

F&V是人们日常饮食中必不可少的部分，是重要的营养素来源。然而，因其高水分含量、呼吸和蒸腾过程、乙烯生成以及酶促反应等原因，F&V极易腐败。食用包装通过降低F&V的呼吸和蒸腾速率，延缓颜色变化和水分损失，延长了其保质期。例如将生物聚合物包装应用于水果和蔬菜，如香蕉、柚子等，显著减缓了成熟和腐烂进程，并延长其保质期。

1. 保质期的评估

评估食用包装的效果可以通过测量颜色、pH值、失水率、硬度、微生物含量、挥发性物质的生成（如乙烯、醋酸酯和乙醇）、总酸含量（TA）、总溶解固体（TSS）、糖含量、抗氧化能力、感官属性等指标。

4.1 失水率 通过克重测量食用包装及其未包装对照组的失水率，得出水分屏障效果的数据。例如，用天然杏仁胶涂层处理的新鲜切片菠萝片，在贮藏20天后，失水率显著降低。

4.2 硬度 硬度可以使用质构分析仪进行测定，反映F&V的细胞完整性。用大豆淀粉基可食涂层处理的兰州果实在贮藏25天后，其硬度值显著高于未处理组。

4.3 颜色 颜色变化是F&V成熟和腐败的重要指示。用色度计测量不同部位的颜色参数，包括L值（亮度）、a值（红绿度）和b值（黄色度）。例如，使用仙人掌多糖基涂层处理的马铃薯在贮藏5天后，L值显著高于未处理组。

4.4 酸度、糖含量和抗氧化能力 酸度可通过pH计和滴定测定，糖含量使用折光仪测定，抗氧化能力使用DPPH方法测定。例如，用卡拉胶和柠檬草精油基涂层处理的草莓，在4℃贮藏期间，其抗氧化活性显著提高。

4.5 微生物分析 通过平板计数法测定中温和嗜冷微生物的数量。较低的微生物计数表明涂层具有良好的抗菌性能。例如，用卡拉胶和柠檬草精油基涂层处理的草莓，在贮藏12天后，嗜冷菌和酵母-霉菌的计数显著低于未处理组。

4.6 呼吸速率测量 呼吸是F&V细胞内一种重要的代谢过程，其速率可通过头空间气体的测定来评估，包括O2消耗速率和CO2生成速率。呼吸速率与F&V的保质期呈反比。

1. 结论

基于生物聚合物的食用包装是一种环境友好、可持续和有效的包装技术，能显著延长F&V的保质期。这项技术通过控制气体和水分的交换，防止F&V在贮藏和运输过程中的衰老和腐败，具有很大的商业化潜力。然而，食用包装技术面临一些挑战，如毒理学研究不足、监管标准不明确、规模化成本高等。未来研究可以集中在解决这些问题上，以促进食用包装技术的商业化推广。

本论文对技术方法的介绍非常详实，提供的数据和案例丰富，是食品科学领域的研究人员和产业界人士了解食用包装技术的重要参考资料。