不同減振襯墊 對模擬運輸獼猴桃生理和品質影響

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(1.浙江大學生物系統工程與食品科學學院,浙江省農產品加工技術研究重點實驗室,浙江杭州 310058; 2.浙江大學農業與生物技術學院園藝系,浙江杭州 310058)

獼猴桃屬于呼吸躍變型果實,采后硬度下降很快,在運輸過程中極易受到損傷[1]。目前,獼猴桃一般采用泡沫箱和紙箱的包裝方式進行運輸,但是這些包裝的減振效果較差,容易造成較大的振動損傷[2]。包裝內設置減振襯墊可以減少果實在運輸過程中因擠壓、碰撞等因素而造成的表面擦傷和內部損傷。例如,采用瓦楞紙板襯墊和隔檔[3]、發泡塑料網套袋[4]、隔熱襯墊[5]、塑料托盤[6]以及專門針對特定果實設計的包裝襯墊[7]等,均可顯著地減少果蔬貯運中的損傷。因此,通過襯墊來降低果實運輸過程中的振動損傷是一條切實可行的途徑。目前已有對草莓[7]、蘋果[8]、黃花梨[9]等水果的減振襯墊研究。但有關獼猴桃果實減振襯墊的研究較少。

本研究是在自主研制珍珠棉襯墊的基礎上,采用模擬公路運輸振動的方法,比較聚苯乙烯泡沫襯墊、聚氯乙烯塑料襯墊三種目前常用的獼猴桃果實襯墊的減振保鮮效果,以期為獼猴桃貯藏運輸和物流配送提供可靠的包裝方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

獼猴桃 品種為“徐香”(Actinidiadeliciosacv. Xuxiang),2017年12月21日購自杭州農副產品批發市場,大小均一,單果重90～110 g,果實可溶性固形物含量9%左右,無病蟲害和無機械損傷；珍珠棉襯墊 海寧市嘉鴻塑業有限公司;聚苯乙烯泡沫襯墊 溫州市冠豐泡沫制品有限公司;聚氯乙烯塑料襯墊 蒼南縣龍港華融吸塑廠;瓦楞紙箱 杭州鼎峰包裝有限公司。

D-200-3型振動試驗系統 蘇州蘇試試驗儀器股份有限公司(圖1);電子天平TB1001D型 金諾天平儀器有限公司;TA-XT 2i型質構儀 英國SMS公司;Chroma meter CR-400型測色色差計 柯尼卡美能達公司;GC-2014C型氣相色譜儀 北京恒世愛康科技發展有限公司;CheckMate II型頂空氣體分析儀 丹麥丹圣有限公司;SevenEasy S30型電導率儀 梅特勒-托利多儀器上海有限公司;SHZ-D(III)型循環水真空泵 杭州明遠儀器有限公司;PAL-1型Pocket Refractometer手持折光儀 愛拓ATAGO公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 包裝方式 將獼猴桃果實隨機分成4組,分別采用4種不同襯墊包裝。珍珠棉襯墊:材料為可發性聚乙烯(EPE),襯墊上有數個供放置獼猴桃的通孔(圖2A),外套瓦楞紙包裝盒(圖2D);聚苯乙烯泡沫襯墊:材料為聚苯乙烯泡沫塑料(EPS),設置單面的凹槽,用于擺放果實(圖2B),外套瓦楞紙包裝盒(圖2D);聚氯乙烯塑料襯墊:材料為聚氯乙烯塑料(PVC),設置單面的凹槽,用于擺放果實(圖2C),外套瓦楞紙包裝盒(圖2D);無襯墊:單層果實直接整齊擺放于瓦楞紙包裝盒(圖2D)內。

圖2 獼猴桃襯墊及其包裝盒Fig.2 Packaging pad and box for kiwifruits

自主研制珍珠棉襯墊結構如圖3所示。襯墊采用可發性聚乙烯(EPE)材料,具有良好的彈性。襯墊的通孔用于放置獼猴桃,通孔內壁的凸脊可以進一步固定果實、防止果實滑動。通孔四周的擴展孔用于調整通孔形狀和大小,也便于手指拿取水果。相鄰通孔之間的間壁可以防止果實之間發生擠壓。

圖3 珍珠棉襯墊的俯視結構(A)和立體結構(B)示意圖Fig.3 Overlook(A)and stereoscopic diagram(B)of EPE pad 注：1:襯墊;2:通孔;3:凸脊;4:擴展孔;5:間壁。

1.2.2 模擬運輸振動 將裝有獼猴桃果實的瓦楞紙包裝盒固定于振動試驗臺上,確保包裝盒在臺架上不移動(圖1)。采用隨機振動模式,參考GB/T 4857.23-2012設計PSD隨機振動參數(表1)。為了縮短振動時間,振動時間縮短到原來的1/10,因此加速度均方值擴大倍,振動1 h模擬10 h公路運輸[10]。表1中加強后的功率譜密度數據,為實驗中實際采用的參數。振動處理以后,將果實置于溫度(20±0.5) ℃、相對濕度50%條件下貯藏。振動完成后,在第1、7 d測定相關指標。對照組為無襯墊的果實,實驗重復3次。

表1 模擬公路運輸的隨機振動功率參數表Table 1 Parameters of random vibration power under simulated transport conditions

1.2.3 不同包裝襯墊對獼猴桃果實品質的影響

1.2.3.1 果實皺縮情況觀察和失重率的測定 果實皺縮情況采用直接觀察法對獼猴桃進行觀察。果實失重率測定采用差重法,每組選取6個果實,用電子天平分別稱量貯藏前后的重量,重復測定3次,根據以下公式計算失重率。

1.2.3.2 硬度的測定 參照Reddy等[12]的方法。每組選取6個果實,用不繡鋼刀片去皮,于果實肩部(果蒂側)取3個點測定,質構儀探頭直徑5 mm,測試深度8 mm,貫入速度1.5 mm/s。

1.2.3.3 可溶性固形物含量的測定 參照Hernández等[15]的方法測定。每組取6個果實,打碎后迅速取果漿,用手持折光儀測定。

1.2.4 不同包裝襯墊對獼猴桃果實生理的影響

1.2.4.1 呼吸強度的測定 參照閆瑞香等[13]的方法。取約500 g果實,在室溫下密封于2 L塑料瓶(帶蓋)內,黑暗靜置2 h后,氣體分析儀測定瓶內的CO2濃度,計算呼吸強度。

1.2.4.2 乙烯釋放量的測定 參照馬書尚等[14]的方法。取約500 g果實,在室溫下密封于2 L塑料瓶(帶蓋)內,黑暗靜置2 h后,取2 mL氣樣,使用氣相色譜儀測定。

1.2.4.3 細胞膜完整性 參照Feng等[15]的方法。每組選取6個果實,每個果實取直徑為10 mm圓片4 g,采用電導儀測定。

1.3 數據處理

Microsoft Office Excel軟件統計數據,SPSS 19.0對數據進行分析,Origin 9.0軟件繪制作圖。

2 結果與分析

2.1 不同包裝襯墊對獼猴桃果實品質的影響

2.1.1 果實皺縮和失重率 振動后貯藏7 d,獼猴桃表面發生了明顯的皺縮現象,無襯墊獼猴桃果實皺縮最為嚴重,珍珠棉襯墊果實褶皺最為輕微(圖4A)。

獼猴桃失重主要原因是水分的散失。如圖4B可見,振動后第1 d,各處理獼猴桃果實失重率無顯著差異(p>0.05)。貯藏7 d時,珍珠棉襯墊、聚苯乙烯泡沫襯墊、聚氯乙烯塑料襯墊三種減振襯墊果實失重率均顯著低于無襯墊果實(p<0.05),分別比無襯墊果實低31.32%、27.44%、20.43%,其中珍珠棉襯墊果實失重率最低,為3.53%。

圖4 模擬運輸振動的獼猴桃 果實外觀(A)和失重率(B)變化Fig.4 Changes of atrophy(A)and weight loss(B)of kiwifruit after simulated transport vibration注:同一時間不同處理組別的顯著性差異 用小寫英文字母表示(p<0.05),相同字母 表示無顯著性差異;圖5～圖9相同。

2.1.2 果實硬度 果實硬度是反映獼猴桃果實品質和成熟度的最主要指標之一[16]。如圖5可見,振動后第1 d,3種減振襯墊果實硬度差距較小,均顯著高于無襯墊果實(p<0.05)。貯藏7 d時,各處理組果實硬度有明顯下降,珍珠棉襯墊、聚苯乙烯泡沫襯墊、聚氯乙烯塑料襯墊三種減振襯墊的果實硬度均顯著高于無襯墊果實(p<0.05),分別比無襯墊的果實高71.76%、27.84%、23.38%。根據貯藏前后的果實硬度變化,無襯墊運輸對果實貯藏保鮮最不利,減振襯墊能夠較好地保持獼猴桃果實的硬度,其中珍珠棉襯墊的效果最佳。

圖5 模擬運輸振動的獼猴桃果實硬度Fig.5 Hardness of kiwifruit after simulated transport vibration

2.1.3 可溶性固形物含量 如圖6可見,振動后第1 d,無襯墊果實可溶性固形物含量顯著高于其他三種減振襯墊果實(p<0.05),三種減振襯墊之間差異不顯著(p>0.05)。貯藏7 d時,珍珠棉襯墊比無襯墊果實低9.30%,差異性顯著(p<0.05),聚苯乙烯泡沫襯墊、聚氯乙烯塑料襯墊分別比無襯墊果實低5.33%、5.39%,差異不顯著(p>0.05)。結果表明,采用珍珠棉襯墊包裝更有利于維持獼猴桃果實可溶性固形物含量的穩定。

圖6 模擬運輸振動的獼猴桃果實可溶性固形物含量Fig.6 Soluble solid contents of kiwifruit after simulated transport vibration

2.2 不同包裝襯墊對獼猴桃果實生理的影響

2.2.1 呼吸強度 呼吸作用與果實的后熟衰老密切相關,是影響果實采后品質的重要因素之一。機械損傷會提高果實的呼吸強度,縮短貯藏壽命[17]。由圖7可見,振動后第1 d,珍珠棉襯墊、聚苯乙烯泡沫襯墊、聚氯乙烯塑料襯墊三種減振襯墊果實呼吸強度均顯著低于無襯墊果實(p<0.05),分別低28.67%、16.33%和20.42%,三種減振襯墊之間差異不顯著(p>0.05)。貯藏7 d時,珍珠棉襯墊、聚苯乙烯泡沫襯墊、聚氯乙烯塑料襯墊三種減振襯墊的果實呼吸強度均顯著低于無襯墊果實(p<0.05),分別低46.85%、26.00%、31.45%。結果表明,減振襯墊可以有效地減緩果實呼吸強度的升高,其中珍珠棉襯墊的效果最為顯著。

圖7 模擬運輸振動的獼猴桃果實呼吸強度Fig.7 Respiration rates of kiwifruit after simulated transport vibration

2.2.2 乙烯釋放量 果實內源乙烯的濃度可以作為判斷果實成熟度及耐藏性的指標[18]。振動后第1 d,只有采用聚氯乙烯泡沫襯墊和無襯墊的果實檢出微量的乙烯(圖8)。貯藏7 d時,各處理果實乙烯釋放量急劇上升,珍珠棉襯墊、聚苯乙烯泡沫襯墊、聚氯乙烯塑料襯墊三種減振襯墊果實的乙烯釋放量均顯著低于無襯墊果實(p<0.05),分別低52.34%、27.10%和24.30%。減振襯墊有助于降低獼猴桃在貯運過程中的乙烯釋放量。珍珠棉襯墊的效果最為明顯,在三種減振襯墊中乙烯釋放量最低。

圖8 模擬運輸振動的獼猴桃果實乙烯釋放量Fig.8 Ethylene production of kiwifruit after simulated transport vibration

2.2.3 細胞膜完整性 相對電導率是評價細胞膜完整性的重要指標,可以反應細胞膜損傷程度[19]。由圖9可見,振動后第1 d,無襯墊果實相對電導率最高,顯著高于三種減振襯墊果實(p<0.05)。貯藏7 d時,珍珠棉襯墊、聚苯乙烯泡沫襯墊、聚氯乙烯塑料襯墊三種減振襯墊果實的相對電導率均顯著低于無襯墊果實(p<0.05),分別低13.58%、6.72%、6.14%。結果表明,無襯墊果實的細胞膜結構受損更嚴重,致使細胞膜透性增大。而減振襯墊能減緩振動對細胞膜結構的傷害,與無襯墊果實相比,珍珠棉襯墊相對電導率下降顯著(p<0.05)。

圖9 模擬運輸振動的獼猴桃果實電導率Fig.9 Conductivity of kiwifruit after simulated transport vibration

3 結論

模擬運輸中對獼猴桃的振動脅迫能明顯加速果實成熟衰老進程,而內置減振襯墊可較好的保持獼猴桃運輸過程中的品質。本研究中,聚苯乙烯泡沫襯墊、聚氯乙烯塑料襯墊和自主研制珍珠棉襯墊對獼猴桃運輸品質的保持均有一定效果,其中自主研制珍珠棉襯墊包裝的獼猴桃在模擬運輸后大部分生理品質指標與其他兩種減振襯墊包裝以及無襯墊包裝的獼猴桃有顯著差異(p<0.05)。振動后貯藏7 d,珠棉襯墊果實與無襯墊果實相比,失重率、呼吸強度和乙烯釋放量分別低31.32%、46.85%和52.34%,果肉硬度高45.00%。

綜合各指標,減振包裝具有顯著減少獼猴桃果實損傷和延緩果實衰老的效果,珍珠棉襯墊的效果優于聚苯乙烯泡沫襯墊、聚氯乙烯塑料襯墊,更利于獼猴桃運輸后的貯藏和品質保持,在獼猴桃的采后流通過程中具有重要的應用價值。