不同减振衬垫 对模拟运输猕猴桃生理和品质影响

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(1.浙江大学生物系统工程与食品科学学院,浙江省农产品加工技术研究重点实验室,浙江杭州 310058; 2.浙江大学农业与生物技术学院园艺系,浙江杭州 310058)

猕猴桃属于呼吸跃变型果实,采后硬度下降很快,在运输过程中极易受到损伤[1]。目前,猕猴桃一般采用泡沫箱和纸箱的包装方式进行运输,但是这些包装的减振效果较差,容易造成较大的振动损伤[2]。包装内设置减振衬垫可以减少果实在运输过程中因挤压、碰撞等因素而造成的表面擦伤和内部损伤。例如,采用瓦楞纸板衬垫和隔档[3]、发泡塑料网套袋[4]、隔热衬垫[5]、塑料托盘[6]以及专门针对特定果实设计的包装衬垫[7]等,均可显著地减少果蔬贮运中的损伤。因此,通过衬垫来降低果实运输过程中的振动损伤是一条切实可行的途径。目前已有对草莓[7]、苹果[8]、黄花梨[9]等水果的减振衬垫研究。但有关猕猴桃果实减振衬垫的研究较少。

本研究是在自主研制珍珠棉衬垫的基础上,采用模拟公路运输振动的方法,比较聚苯乙烯泡沫衬垫、聚氯乙烯塑料衬垫三种目前常用的猕猴桃果实衬垫的减振保鲜效果,以期为猕猴桃贮藏运输和物流配送提供可靠的包装方法。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

猕猴桃 品种为“徐香”(Actinidiadeliciosacv. Xuxiang),2017年12月21日购自杭州农副产品批发市场,大小均一,单果重90～110 g,果实可溶性固形物含量9%左右,无病虫害和无机械损伤；珍珠棉衬垫 海宁市嘉鸿塑业有限公司;聚苯乙烯泡沫衬垫 温州市冠丰泡沫制品有限公司;聚氯乙烯塑料衬垫 苍南县龙港华融吸塑厂;瓦楞纸箱 杭州鼎峰包装有限公司。

D-200-3型振动试验系统 苏州苏试试验仪器股份有限公司(图1);电子天平TB1001D型 金诺天平仪器有限公司;TA-XT 2i型质构仪 英国SMS公司;Chroma meter CR-400型测色色差计 柯尼卡美能达公司;GC-2014C型气相色谱仪 北京恒世爱康科技发展有限公司;CheckMate II型顶空气体分析仪 丹麦丹圣有限公司;SevenEasy S30型电导率仪 梅特勒-托利多仪器上海有限公司;SHZ-D(III)型循环水真空泵 杭州明远仪器有限公司;PAL-1型Pocket Refractometer手持折光仪 爱拓ATAGO公司。

1.2 实验方法

1.2.1 包装方式 将猕猴桃果实随机分成4组,分别采用4种不同衬垫包装。珍珠棉衬垫:材料为可发性聚乙烯(EPE),衬垫上有数个供放置猕猴桃的通孔(图2A),外套瓦楞纸包装盒(图2D);聚苯乙烯泡沫衬垫:材料为聚苯乙烯泡沫塑料(EPS),设置单面的凹槽,用于摆放果实(图2B),外套瓦楞纸包装盒(图2D);聚氯乙烯塑料衬垫:材料为聚氯乙烯塑料(PVC),设置单面的凹槽,用于摆放果实(图2C),外套瓦楞纸包装盒(图2D);无衬垫:单层果实直接整齐摆放于瓦楞纸包装盒(图2D)内。

图2 猕猴桃衬垫及其包装盒Fig.2 Packaging pad and box for kiwifruits

自主研制珍珠棉衬垫结构如图3所示。衬垫采用可发性聚乙烯(EPE)材料,具有良好的弹性。衬垫的通孔用于放置猕猴桃,通孔内壁的凸脊可以进一步固定果实、防止果实滑动。通孔四周的扩展孔用于调整通孔形状和大小,也便于手指拿取水果。相邻通孔之间的间壁可以防止果实之间发生挤压。

图3 珍珠棉衬垫的俯视结构(A)和立体结构(B)示意图Fig.3 Overlook(A)and stereoscopic diagram(B)of EPE pad 注：1:衬垫;2:通孔;3:凸脊;4:扩展孔;5:间壁。

1.2.2 模拟运输振动 将装有猕猴桃果实的瓦楞纸包装盒固定于振动试验台上,确保包装盒在台架上不移动(图1)。采用随机振动模式,参考GB/T 4857.23-2012设计PSD随机振动参数(表1)。为了缩短振动时间,振动时间缩短到原来的1/10,因此加速度均方值扩大倍,振动1 h模拟10 h公路运输[10]。表1中加强后的功率谱密度数据,为实验中实际采用的参数。振动处理以后,将果实置于温度(20±0.5) ℃、相对湿度50%条件下贮藏。振动完成后,在第1、7 d测定相关指标。对照组为无衬垫的果实,实验重复3次。

表1 模拟公路运输的随机振动功率参数表Table 1 Parameters of random vibration power under simulated transport conditions

1.2.3 不同包装衬垫对猕猴桃果实品质的影响

1.2.3.1 果实皱缩情况观察和失重率的测定 果实皱缩情况采用直接观察法对猕猴桃进行观察。果实失重率测定采用差重法,每组选取6个果实,用电子天平分别称量贮藏前后的重量,重复测定3次,根据以下公式计算失重率。

1.2.3.2 硬度的测定 参照Reddy等[12]的方法。每组选取6个果实,用不绣钢刀片去皮,于果实肩部(果蒂侧)取3个点测定,质构仪探头直径5 mm,测试深度8 mm,贯入速度1.5 mm/s。

1.2.3.3 可溶性固形物含量的测定 参照Hernández等[15]的方法测定。每组取6个果实,打碎后迅速取果浆,用手持折光仪测定。

1.2.4 不同包装衬垫对猕猴桃果实生理的影响

1.2.4.1 呼吸强度的测定 参照闫瑞香等[13]的方法。取约500 g果实,在室温下密封于2 L塑料瓶(带盖)内,黑暗静置2 h后,气体分析仪测定瓶内的CO2浓度,计算呼吸强度。

1.2.4.2 乙烯释放量的测定 参照马书尚等[14]的方法。取约500 g果实,在室温下密封于2 L塑料瓶(带盖)内,黑暗静置2 h后,取2 mL气样,使用气相色谱仪测定。

1.2.4.3 细胞膜完整性 参照Feng等[15]的方法。每组选取6个果实,每个果实取直径为10 mm圆片4 g,采用电导仪测定。

1.3 数据处理

Microsoft Office Excel软件统计数据,SPSS 19.0对数据进行分析,Origin 9.0软件绘制作图。

2 结果与分析

2.1 不同包装衬垫对猕猴桃果实品质的影响

2.1.1 果实皱缩和失重率 振动后贮藏7 d,猕猴桃表面发生了明显的皱缩现象,无衬垫猕猴桃果实皱缩最为严重,珍珠棉衬垫果实褶皱最为轻微(图4A)。

猕猴桃失重主要原因是水分的散失。如图4B可见,振动后第1 d,各处理猕猴桃果实失重率无显著差异(p>0.05)。贮藏7 d时,珍珠棉衬垫、聚苯乙烯泡沫衬垫、聚氯乙烯塑料衬垫三种减振衬垫果实失重率均显著低于无衬垫果实(p<0.05),分别比无衬垫果实低31.32%、27.44%、20.43%,其中珍珠棉衬垫果实失重率最低,为3.53%。

图4 模拟运输振动的猕猴桃 果实外观(A)和失重率(B)变化Fig.4 Changes of atrophy(A)and weight loss(B)of kiwifruit after simulated transport vibration注:同一时间不同处理组别的显著性差异 用小写英文字母表示(p<0.05),相同字母 表示无显著性差异;图5～图9相同。

2.1.2 果实硬度 果实硬度是反映猕猴桃果实品质和成熟度的最主要指标之一[16]。如图5可见,振动后第1 d,3种减振衬垫果实硬度差距较小,均显著高于无衬垫果实(p<0.05)。贮藏7 d时,各处理组果实硬度有明显下降,珍珠棉衬垫、聚苯乙烯泡沫衬垫、聚氯乙烯塑料衬垫三种减振衬垫的果实硬度均显著高于无衬垫果实(p<0.05),分别比无衬垫的果实高71.76%、27.84%、23.38%。根据贮藏前后的果实硬度变化,无衬垫运输对果实贮藏保鲜最不利,减振衬垫能够较好地保持猕猴桃果实的硬度,其中珍珠棉衬垫的效果最佳。

图5 模拟运输振动的猕猴桃果实硬度Fig.5 Hardness of kiwifruit after simulated transport vibration

2.1.3 可溶性固形物含量 如图6可见,振动后第1 d,无衬垫果实可溶性固形物含量显著高于其他三种减振衬垫果实(p<0.05),三种减振衬垫之间差异不显著(p>0.05)。贮藏7 d时,珍珠棉衬垫比无衬垫果实低9.30%,差异性显著(p<0.05),聚苯乙烯泡沫衬垫、聚氯乙烯塑料衬垫分别比无衬垫果实低5.33%、5.39%,差异不显著(p>0.05)。结果表明,采用珍珠棉衬垫包装更有利于维持猕猴桃果实可溶性固形物含量的稳定。

图6 模拟运输振动的猕猴桃果实可溶性固形物含量Fig.6 Soluble solid contents of kiwifruit after simulated transport vibration

2.2 不同包装衬垫对猕猴桃果实生理的影响

2.2.1 呼吸强度 呼吸作用与果实的后熟衰老密切相关,是影响果实采后品质的重要因素之一。机械损伤会提高果实的呼吸强度,缩短贮藏寿命[17]。由图7可见,振动后第1 d,珍珠棉衬垫、聚苯乙烯泡沫衬垫、聚氯乙烯塑料衬垫三种减振衬垫果实呼吸强度均显著低于无衬垫果实(p<0.05),分别低28.67%、16.33%和20.42%,三种减振衬垫之间差异不显著(p>0.05)。贮藏7 d时,珍珠棉衬垫、聚苯乙烯泡沫衬垫、聚氯乙烯塑料衬垫三种减振衬垫的果实呼吸强度均显著低于无衬垫果实(p<0.05),分别低46.85%、26.00%、31.45%。结果表明,减振衬垫可以有效地减缓果实呼吸强度的升高,其中珍珠棉衬垫的效果最为显著。

图7 模拟运输振动的猕猴桃果实呼吸强度Fig.7 Respiration rates of kiwifruit after simulated transport vibration

2.2.2 乙烯释放量 果实内源乙烯的浓度可以作为判断果实成熟度及耐藏性的指标[18]。振动后第1 d,只有采用聚氯乙烯泡沫衬垫和无衬垫的果实检出微量的乙烯(图8)。贮藏7 d时,各处理果实乙烯释放量急剧上升,珍珠棉衬垫、聚苯乙烯泡沫衬垫、聚氯乙烯塑料衬垫三种减振衬垫果实的乙烯释放量均显著低于无衬垫果实(p<0.05),分别低52.34%、27.10%和24.30%。减振衬垫有助于降低猕猴桃在贮运过程中的乙烯释放量。珍珠棉衬垫的效果最为明显,在三种减振衬垫中乙烯释放量最低。

图8 模拟运输振动的猕猴桃果实乙烯释放量Fig.8 Ethylene production of kiwifruit after simulated transport vibration

2.2.3 细胞膜完整性 相对电导率是评价细胞膜完整性的重要指标,可以反应细胞膜损伤程度[19]。由图9可见,振动后第1 d,无衬垫果实相对电导率最高,显著高于三种减振衬垫果实(p<0.05)。贮藏7 d时,珍珠棉衬垫、聚苯乙烯泡沫衬垫、聚氯乙烯塑料衬垫三种减振衬垫果实的相对电导率均显著低于无衬垫果实(p<0.05),分别低13.58%、6.72%、6.14%。结果表明,无衬垫果实的细胞膜结构受损更严重,致使细胞膜透性增大。而减振衬垫能减缓振动对细胞膜结构的伤害,与无衬垫果实相比,珍珠棉衬垫相对电导率下降显著(p<0.05)。

图9 模拟运输振动的猕猴桃果实电导率Fig.9 Conductivity of kiwifruit after simulated transport vibration

3 结论

模拟运输中对猕猴桃的振动胁迫能明显加速果实成熟衰老进程,而内置减振衬垫可较好的保持猕猴桃运输过程中的品质。本研究中,聚苯乙烯泡沫衬垫、聚氯乙烯塑料衬垫和自主研制珍珠棉衬垫对猕猴桃运输品质的保持均有一定效果,其中自主研制珍珠棉衬垫包装的猕猴桃在模拟运输后大部分生理品质指标与其他两种减振衬垫包装以及无衬垫包装的猕猴桃有显著差异(p<0.05)。振动后贮藏7 d,珠棉衬垫果实与无衬垫果实相比,失重率、呼吸强度和乙烯释放量分别低31.32%、46.85%和52.34%,果肉硬度高45.00%。

综合各指标,减振包装具有显著减少猕猴桃果实损伤和延缓果实衰老的效果,珍珠棉衬垫的效果优于聚苯乙烯泡沫衬垫、聚氯乙烯塑料衬垫,更利于猕猴桃运输后的贮藏和品质保持,在猕猴桃的采后流通过程中具有重要的应用价值。