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包装技术与科学
包装技术。科学2015；28：999–1010在线发表在威利的在线图书馆用于新鲜农产品的气调保鲜包装中的多功能生物膜
我们开发了一种多功能的以琼脂为基础的生物膜，通过调节其二氧化碳的吸附和水蒸汽吸收功能的达到保鲜功能的新鲜农产品包装。用含琼脂基质和水蒸气的吸收溶液制膜，甘油作为增塑剂，碳酸钠（SC）和甘氨酸钠（SG）作为二氧化碳的吸收剂。对光学，机械，和CO2和水蒸气吸收适当的关系SC，SG，和SC/ SG膜进行了研究。多功能薄膜往往表现出较差的机械性能，质地坚硬，不透明和黄颜色。这三种不同膜有不同的CO2吸收能力和系数，SC薄膜显示吸收率最高，其次是SC /SG膜和SG膜。水的吸收系数比二氧化碳高很多，与之相反的依赖于吸收化合物。所开发的膜的多功能效益以薄膜气调包装（MAP）香菇作为插入标签。一台有机香菇的气调包装设计是基于传质数学模型。SC薄膜标签的包装能够产生所需的内部氛围，从而表现在颜色、硬度、术语质量最好的保存风味评分，经过5天的存储细菌的生长。一个定制的气调包装系统与我们的多功能薄膜能提供最佳的改性大气CO2敏感的生鲜商品，保持其质量，并延长其货架寿命。copy;版权2015约翰威利父子公司
关键词：吸收CO2；吸水率；碳酸钠；甘氨酸钠；气调包装。
简介
改进的气调包装（MAP）是一种广泛用于保存质量和提高新鲜农产品货架期的后收获技术。新鲜农产品的气调包装依赖于包装内的气体成分的改变，增加二氧化碳和减少氧气的改性气氛（马），降低了产品的呼吸和质量的恶化率。这是通过产品的呼吸和气体的传输通过包装之间的自然相互作用。然而，二氧化碳浓度的增加不能超过一定的临界阈值，特别是在保存二氧化碳敏感的新鲜产品，如香蕉，花椰菜，蘑菇等CO2包装内超额累积会造成生理伤害的产品。
为了避免过多的CO2浓度、CO2清除剂可用于气调包装作为活性包装成分吸收多余的二氧化碳。
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Na2CO3 CO2 H2O→2NaHCO3 |
(1) |
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NaCOOCH2NH2 CO2 H2O→NaCOOCH2NH3 HCO3 |
(2) |
碳酸钠（SC）是一种广泛使用的食品添加剂，具有优良的水溶性，可与CO2在潮湿环境下进行有相当的CO2吸收能力的化学反应，王等人研究证明甘氨酸钠（SG），它是用来作为食品行业的添加剂，还可以吸收二氧化碳（公式2）。据作者所知，SC碳酸钠和甘氨酸钠SG从未被应用于气调包装保存CO2迟钝的新鲜农产品，虽然他们有很大的潜力来清除CO2。因此，它们的吸收特性（动力学和能力）及其应用的气调包装还没有被研究。
随着二氧化碳浓度的增加，在气调包装中储存的新鲜农产品，通常会积累大量的水分，因为聚合物膜的水蒸气渗透性新鲜农产品和高的蒸腾速率。冷凝现象经常发生，这种环境条件有利于微生物的生长。以减少冷凝的可能方法是包括干燥剂或吸水性材料如氯盐、山梨糖醇、或二氧化硅gel.11最近，生物水凝胶如琼脂、卡拉胶和魔芋，从电影被当做潜在的食品包装吸湿剂因其安全性和大量的水蒸气吸收capacity.12地址问题造成的高水平的二氧化碳和水分的地图，结合CO2清除剂（SC，SG）和吸收水分（琼脂）可能会产生更好的吸收CO2和水蒸气吸收功能可以用于分离产品。
在这里，我们报告的基础生物膜琼脂（用作吸水）SC， SG制造二氧化碳的吸收剂。二氧化碳和水蒸气的吸收进行了研究，随着薄膜的物理特性，包括它们的光学和机械性能。该多功能薄膜的应用是利用它作为插入标签的气调包装在10°C.保存香菇蘑菇了。
材料与方法
食品级琼脂用于制备薄膜。超纯的SC和SG是从东方化工行业购买（东京，日本）和圣克鲁斯生物（达拉斯，得克萨斯州，美国）分别。甘油是从西格玛奥德里奇（圣路易斯，莫，美国）。蛋白胨和平板计数琼脂购自美国，狄金森公司（火花，内华达州，美国）。香菇（香菇），生长在日志在密阳，韩国的商业农场，获得了在12小时后收获。蘑菇被运送到实验室，用于呼吸测量和包装。
薄膜制备
采用溶剂浇铸报道的方法和一些modification.12 Rhim王准备基于SC SG膜膜或琼脂制备多功能薄膜琼脂、甘油（1.2克，40%重量琼脂）分散在蒸馏水（150毫升）使用磁力搅拌器。然后，琼脂（3克，2% W / V 150毫升蒸馏水）溶解常数缓慢搅拌和加热90以上°C 5分钟。随后，0.1摩尔的SC（10.6 g）或SG（9.7克）被加入到混合物中，搅拌0.5分钟前铸造。准备结合SC和SG（SC／SG）膜，前面说到的过程之后，除了在最后一步中，0.05摩尔的SC（5.3克）和0.05摩尔的SG（4.85克）被添加到混合物。所有的膜溶液浇铸到一个玻璃板（22厘米29厘米）涂
copy;版权2015约翰威利父子公司包装。技术。脊髓损伤。2015；28：1010——999
聚四氟乙烯层bytacreg;（圣戈班高功能塑料，新泽西州，美国）。铸造薄膜干燥约24小时，30°C然后剥去了聚四氟乙烯表面。膜平衡在20°C和50%相对湿度测试之前。
薄膜物理性质的测量
光学和颜色特性。使用色差米配备了卤素灯测量薄膜的表面颜色（JC型801、彩色技术系统公司，东京，日本）。一个白色的标准色板（升= 97.75，= 0.49和1.96）被用来作为颜色测量的背景。光孔的直径为25毫米。猎人的颜色（1，1和乙）的值，平均从五个重复的每个条件。
在波长550 nm的百分透光率（t550）是利用视觉分光光度计测定（人力有限，光州，韩国）。
力学性能。薄膜的力学性能进行了测量分析十抗拉强度（TS）和断裂伸长率（EB）根据ASTM标准方法D 882-88用Instron万能材料试验机（型号5565，试验工程，广州，MA，USA）配备0.5 kN载荷细胞。测量三都力学指标。
形态。干膜的形态进行了检查并采用扫描电子显微镜（模型用S-4200，日立高新技术，东京，日本）。片切片和安装在不锈钢的存根。样品被涂用铂和观察到的加速电压为5伏。
二氧化碳吸收量和动力学的测定
在10°C以下的方法，用小的修改，测量的膜的二氧化碳吸收能力的测定。一个装有水和气体的密封罐。5厘米6厘米的长方形薄膜贴在罐子盖的内表面，两侧都有。然后10毫升蒸馏水被放置在罐（1升），以创建一个饱和湿度。然后拧紧盖保持密封的罐子。随后，100毫升的二氧化碳气体通过一个硅端口注入到通过一个硅端口使用密封注射器。从一个1毫升的样品气体通过硅取样口在不同的时间，用气相色谱仪测定顶空CO2分压（瓦里安cp3800，帕洛阿尔托，CA，USA）配有热导检测器和一个该CTR我列（该公司，迪尔菲尔德，IL，USA）直到获得是一个稳定的CO2分压。
CO2的膜吸收量（单抗，摩尔）减去CO2分散到顶空进样量获得（MH，摩尔）和CO2在水中的溶解量（MW，摩尔）从总注入的二氧化碳量（min，摩尔）。
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mab =min -（mh mw） |
(3) |
应用理想气体定律，可以计算出的二氧化碳（摩尔）的顶空进样量测得的二氧化碳分压如下：
在PCO2在顶空CO2分压（ATM），VH是坛子的顶空体积（ml），T是绝对温度（K），R是气体常数（82.05毫升ATM K 1摩尔1）
CO2在水中的溶解量可由亨利定律决定的:
在KH是温度依赖的亨利常数（CO2摩尔·毫升1·ATM 1）和大众是水的体积（毫升）13。
替代方程4和5,方程3，CO2的膜吸收量可以被描述为一个用方程6二氧化碳分压功能。
（6）
CO2吸收动力学测定的基础上的膜表面的对流传质：
（7）
在nco2在顶空CO2的量（摩尔）在时间t（h）。PCO2；S是在薄膜表面的CO2分压（ATM），它被假定为零的瞬时吸附反应到
表面上，SAB是电影的暴露表面积（平方米）、KC02是CO2的吸收系数（mol·H 1·M 2·ATM 1）。
应用积分公式和理想气体定律，方程7可以进一步转化为方程8：
（8）
在PCO2；我是初始CO2分压（ATM）。从时间之间的线性关系的斜率（T）和LN PCO2在方程8，CO2的吸收系数可以确定KC02。三是测量CO2吸收量系数。
水吸收动力学测定
在10°首先用重量法测定了薄膜样品的水蒸气吸收动力学，500毫升蒸馏水，包含在一个密封的干燥器，用于保持一个恒定的相对湿度100%。3times;7厘米薄膜样品放置在样品架采用不锈钢丝网（0.85毫米孔径）在密闭干燥器。在薄膜样品的初始重量的增加是因为水蒸气吸收并记录3 h，水蒸气的吸收系数（kh2o）的薄膜样品采用以下公式计算：
（9）
其中pH值是水蒸气压力（ATM）在顶空时，PS对薄膜样品的表面的水蒸气压力（ATM），PWS是饱和水蒸气压力在10°C（0.01221 atm），14 dnh2o = dt率是水蒸气吸收的样品重量增加测量的初始（mol·H 1），AW是水蒸气吸收试验中使用的水活度测量仪开始测量薄膜的水活性（aw实验室模型ic-3 / 2、Novasina AG，笑，瑞士），和kh2o是水蒸气吸收系数（mol·H 1·M 2·ATM 1）。测定一式三份水吸收系数。
瓦斯平衡图模型。
为了避免试验和错误，地图设计包括多功能插入标签开发了一个系统的方法。基于传质理论，数学图模型（方程10 - 12），它描述了氧气，二氧化碳和氮摩尔的变化，作为时间的函数包被使用。
新鲜农产品多功能生物膜
（10）
（11）
（12）
其中n是包装的穿孔数量，D是气体扩散（m2 h 1）；AP是一个穿孔的面积（平方米）；PA是大气压力（atm），L是塑料包装膜的厚度（mu;m）；LD是修正射孔长度气体扩散电阻作为射孔深度加1.1times;直径的穿孔（mu;m）；P表示塑料薄膜透气（mol·mu;M·M 2·H 1·ATM 1）；S是包的表面积（平方米）；W是产生量（公斤）；2和RCO2是呼吸速率O2消耗量和CO2生产分别（摩尔公斤1 H 1）；与SAB这里是附在包装的多功能薄膜的接触表面积（平方米）。O2、CO2和N2的下标，N，D，P，P代表O2，CO2，N2分别。
在方程10–12指气体扩散通过穿孔右边第一项。右边的二个术语表示的气体渗透通过塑料膜。第三和11分别是和10的右边的两个术语分别是由蘑菇生产的氧气和二氧化碳的消耗量。在10°C香菇的呼吸速率是由酶的描述。
呼吸model.15动力学基础.
（13）
在呼吸参数由从一个独立的封闭系统analysis16,17确定呼吸测量。
基于上述数学模型，模拟包中的气体成分作为时间的函数对气体成分的初步仿真允许包装选项进行筛选，以满足香菇最佳气体成分。
在模拟包装参数的几种筛选实验，选择了优先蘑菇包装设计：200克香菇在穿孔的取向聚丙烯（OPP）袋（21times;27厘米）。蘑菇（200mu;2克）被放置在一个高密度的聚乙烯托盘（22 - 16 - 4厘米）的侧壁和底部的网格。然后，0.0355平方米的多功能膜（暴露的表面面积：0.071平方米），与蘑菇和电影的间接接触。蘑菇连同托盘被装在一个穿孔（8孔直径98mu;米），30mu;米厚的OPP袋（21times;27厘米，STC，韩国）与O2和0.038和0.119 mol·mu;M·M 2·H 1·ATM 1二氧化碳的渗透率在10°C分别基于我们以前的工作N2的渗透（0.00767摩尔·mu;M·M 2·H 1·ATM 1）被认为是O2渗透五分之一作为一个典型的估计由于其低得多的价值与O2和CO2相比，这导致在N2浓度在生产map.19所有包被存储在10°C 5天变化不大。有三个复制的每个处理包（SC，SG，和SC / SG膜）和控制（无多功能膜）。O2、CO2和N2的浓度，在顶空使用瓦里安3800型气相色谱仪测试一个1毫升的样品气体通过硅采样端口确定每一天。
蘑菇品质指标检测
减肥、硬度、颜色、味道的蘑菇质量指标和细菌总数测定前5天的贮存期后看到包装条件对保存质量的影响。重量损失是由称重的蘑菇前和后的贮藏期，被表示为相对于初始重量的百分比的减肥。针刺的修剪的蘑菇帽的表面在使用圆柱形钢探针三个不同的位置测量的蘑菇在最大穿透力的硬度（3毫米直径）连接到一个流变仪compac-100（太阳科技有限公司，东京，日本）。探针的穿透深度和速度分别设置在10毫米和120毫米，分别为1。用色差米测量蘑菇表面颜色（JC型801、彩色技术系统公司，东京，日本）。蘑菇帽的中央部分被照亮了测量。总色差（电子）的存储时间计算如下：
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