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国际食品科学杂志》上/ gydF4y2Ba2020年/ gydF4y2Ba文章

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体积 2020年 |文章的ID 8879101 | https://doi.org/10.1155/2020/8879101

s . m . Chisenga g . n . Tolesa t . s . Workneh, 可生物降解食品包装材料和前景的第四次工业革命对番茄果实和产品处理”,国际食品科学杂志》上, 卷。2020年, 文章的ID8879101, 17 页面, 2020年 https://doi.org/10.1155/2020/8879101

可生物降解食品包装材料和前景的第四次工业革命对番茄果实和产品处理

学术编辑器:詹姆斯Owusu-Kwarteng
收到了 06年9月2020年
修改后的 2020年10月23日
接受 2020年10月31日
发表 2020年11月23日

文摘

环境和食品安全问题影响的主要地区的发展可降解包装部分替代选择聚合物。本文旨在更新可降解包装材料的最新进展和虚拟技术和纳米技术在番茄的作用供应链。一些常见的生物可降解材料明胶、淀粉、壳聚糖、纤维素和聚乳酸。抗拉强度、撕裂强度、渗透率降解性和溶解度的属性定义食品包装材料的选择和利用。可生物降解的电影可以被微生物降解土壤中酶的操作和bioassimilation。纳米粒子纳入电影混合,提高包装材料的性能。第四次工业革命的前景可以实现与虚拟平台的使用如传感器系统在食品和包装产品认证和可追溯性。有研究差距混合传感器系统的开发单位,可以集成采样顶部空间(合成),检测单元和数据处理大数据的异构tomato-derived挥发物。主成分分析(PCA),线性判别分析(LDA)和人工神经网络(ANN)是一些常见的传感器系统数学模型进行数据解释。

1。介绍

全球人口大约有78亿,2020年预计将在2050年达到100亿(1]。人口增加,城市化、饮食上的变化,气候变化对粮食安全压力包括采后的新鲜农产品。新鲜农产品的主要损失发生在采后阶段(2]。新鲜农产品包括番茄果实是易腐由于水分含量高2]。一般来说,采后损失(30 - 50%)的新鲜农产品与处理、存储和包装。沿着供应链产生的大部分性质很难监测和控制损失。然而,数字技术包括智能包装创新被认为是适合跟踪和控制采后损失。这些智能物流技术的应用程序发现使用在产品追溯系统信息与产品的遗传因素和环境条件(3]。此外,IFPRI [3)强调数字化集中在生态系统包括农业生产、加工、运输、市场体系可以提高食品价值链的发展和竞争力的提高。这就需要物流系统的数字化的概念包括食品包装和市场服务。然而,合成塑料材料的使用在食品包装可以对气候和环境问题(有不利影响4]。因此,环保包装材料越来越多地成为替代。穆勒et al。4)报道,聚乳酸和淀粉都是潜在的材料来取代合成聚合物的电影,例如、塑料食品包装材料。此外,Jeevahan et al。5)报道,食用生物膜是可降解的,可以生产从多糖,蛋白质和脂质。生产食用生物膜是一种最近的方法来生成可降解食品包装安全对人类和环境。此外,Guerrini et al。6)报道,可生物降解的电影适合代替常见的物理化学和力学性能polymerplastic应用程序。但是,食品行业正面临着一系列来自气候变化的挑战,越来越多的消费者安全要求,以及随后的相关问题的政府政策和立法要求(7]。相关的环境问题不能生物降解的塑料生物聚合物的性质影响负面的生态系统。针对这一点,有一个日益增长的需求取代合成塑料材料与生物可降解材料。本文旨在收集最新进展在影片可生物降解的包装材料和番茄的性能质量。虚拟技术的作用和纳米技术在番茄供应链强调针对第四次工业革命。

2。食品包装的重要性

包装的经济价值反映在包装转换行业,包装供应链和零售行业。2015年,全球包装行业记录的8390亿美元的收入(8),预计到2020年将增长3.5%。西欧和美洲最大的消费者包装。包装行业贡献~ 2%的国内生产总值(GDP)南非经济。全球生物食品包装材料的需求预测到2020年将达到~ 100万吨/年(9]。包装材料被认为是主要的组件在可持续发展目标12号关注主题(海洋气候行动,行动,海洋中的塑料污染,粮食损失和浪费,和可持续交通)与可持续消费和生产。食品包装提供保护和保存的食物通过物理障碍对由于杂质和污染处理行业因素。这最终导致延长食品的保质期。其他功能包括机械和体力,方便,和沟通通过产品标签10,11]。演员在食品包装的特定价值链包括食品处理器,农民,零售商,和研究人员12]。采后损失最小化战略通过包装番茄沿着供应链导致延长货架寿命,提高收入,生活,和食品安全13]。最近发展的新型食品包装是由消费者的需求方便,准备吃食物,货架稳定,维护食品质量(14]。塑料聚合物被用于食品包装材料的生产由于其可用性和简单的制造(15]。石油聚合物很难降解,从而导致生态系统缺陷(15]。此外,O 'Brine和汤普森(16)报道,高分子塑料材料可能需要超过100年才能分解。同样,韦伯et al。17)报道,高分子塑料,填埋可能需要超过20年没有塑性的变化。因此,有发展替代原料的塑料生物降解材料。食品包装的创新和发展可再生,可降解,降解活性和智能包装报告(18,19]。此外,屏障性能、兼容性的材料和创新包装的保质期扩展属性确定选择和利用(18,19]。环境安全问题是限制使用塑料薄膜包装在食品行业。因此,生物聚合物电影正在接受关注由于其生物降解性能。

3所示。生物降解包装的概述

利用生物可降解材料的市场北美,欧洲和亚洲增长的15 - 20%的复合年增长率从2012年到2017年(20.),但非洲市场数据并不完善。阿塔尔和Chiralt21]报道精油的应用在生物可降解食品包装薄膜在西班牙生产生物包与潜在的健康益处(抗氧化剂,抗菌性)。精油的脂质特性可以减少水蒸气渗透率在亲水材料,还可以改善结构,包装机械,光学性质的电影。生物降解包装电影开发和测试在番茄果实在芬兰保护目标导致延长保质期(22]。在马来西亚,阿里et al。23)演示了使用阿拉伯树胶作为食用涂层延长保质期和番茄采后品质。淀粉可食涂层来自哥伦比亚本地马铃薯应用于安第斯蓝莓(野果原产于南美洲)导致的呼吸率~ 27% (24]。但是,先前的工作建议进一步研究集中在改善体力的可生物降解的电影与石油polyfilms [22]。萨那和Medimagh25]报道生物质材料,可用于生产生物可降解和生物聚合物在非洲:植物纤维素提取从棉花纤维在南非;丝瓜Cylindrica在尼日利亚;华盛顿市的filifera在阿尔及利亚;纳皮尔在博茨瓦纳草;木槿sabdariffa在肯尼亚、埃塞俄比亚和乌干达。等生物高分子壳聚糖、纤维素和果胶有关注制造业的食品包装和研究团体25]。此外,在埃塞俄比亚,这部电影从果胶和壳聚糖对番茄提取和测试导致延长保质期(15 - 17天)与控制(10天)。此外,在尼日利亚,报告显示,有一个密集的生产可降解塑料薄膜混合木薯淀粉和可生物降解的高分子材料。采后损失的新鲜番茄市场上被报道是9.50,9.80,10.04%,东部、中部、南部非洲国家的撒哈拉沙漠以南的国家,分别是(13),肯尼亚,南非,尼日利亚记录10.10,10.20,和采后损失13.40%,分别13]。不过,番茄采后损失在商业或新兴农民降低了使用可回收的各种大小的纸箱,散装箱,塑料箱,木箱包装和运输在南非供应链26]。

食品包装电影可以通过纹理、铸造、复合挤压,或从原始塑料聚合物涂层工艺,生物聚合物和生物可降解材料(10)(表1)。食品包装电影里提炼的生物聚合物,包括明胶、淀粉、纤维素和bio-derived单体如聚乳酸(27]。bacteria-derived化合物包括纤维素、黄原胶、curlan和支链淀粉19]。壳聚糖是一种天然高分子材料,无毒,可食用,可降解派生甲壳素的脱乙酰作用后在本质上是第二个最丰富的生物聚合物的纤维素(28]。建议补充不同的添加剂提高生物降解薄膜的性质(27]。可食用的可生物降解的电影可以稳定材料亲水性自然如蛋白质或多糖的组成部分。电影或涂料的生产涉及铸造成膜水分散体系和随后的干燥。精油(添加剂)被添加到电影在分散阶段,混合物是通过均质化或乳化过程(21]。因此,聚合物可以是一个干膜的结构矩阵和脂滴21)包括凝胶,如食用脂肪、脂肪酸,蛋白质和多糖(29日]。Ivankovic et al。19审查,有三代阶段的生物可降解聚合物降解食品包装材料可以制造。因此,第一代是低密度聚乙烯(LDPE)薄膜组成的5 - 15%淀粉过滤器和autoxidative添加剂。第二代电影是由40 - 70%糯性淀粉、低密度聚乙烯(LDPE),和亲水性共聚物添加剂。第三代材料产生的生物材料可以分为(a)聚合物从生物质中提取,如淀粉、甲壳素、壳聚糖、植物蛋白、大豆;(b)聚合物从bio-derived单体包括polylactate和其他聚合物合成;和(c) biomonomers聚合物由自然或转基因生物。确定了纳米复合材料拥有优越的特性如高性能、轻,和环保塑料食品包装材料相比,30.]。提高,低成本和可用性的生物聚合物的一些可取的考虑适用于热塑性淀粉基食品包装材料(31日]。


生物降解膜 底物 生产 适合应用程序 参考

聚乳酸(PLA) 糖或不纯的碳基质(淀粉、糖浆、或乳清) 两级退化过程:(1)水解和(2)酶 合成和纹理 Nilsuwan et al。54]
玉米淀粉/蓝莓 玉米淀粉、蓝莓(Vaccinium corymbosuml .) 淀粉的提取和生产蓝莓粉 酸碱指示剂(富含花青素,改变颜色在不同pH条件下) Luchese et al。55]
淀粉/聚乳酸美人蕉 人民解放军、增容剂、淀粉、硬脂酸锌 混合(溶混性) 抗菌活性的热稳定性 躁狂等。56];莫拉莱斯和街道57]
纤维素纳米纤维 水果纤维 蒸汽压力和水处理、中和、干燥;湿磨 高耐热性,良好的放电容量,提高电解液的润湿性 太阳et al。58]
壳聚糖 壳的虾(甲壳素) 清洗外壳、干和网格均质化;去矿化作用、除蛋白、脱乙酰作用 涂料、生物相容性、anticholesteremic、离子隔离行动,和抗菌活性 德奎罗斯Antonino et al。59]
壳聚糖/木薯淀粉 木薯淀粉,DD ~ 90%壳聚糖 两阶段过程:淀粉铸造及涂层 涂层 Bangyekan et al。60]
壳聚糖/ PVA / PCL DD 83%壳聚糖、PVA和PCL 分散过程、加热和混合 层压和涂料 纱线等。61年]
壳聚糖/ PVA ~ 85% DD壳聚糖 分散的壳聚糖和混合;交联的混合物在冻融循环 Bi et al。62年]
Chitosan-fungal DD 75 - 85%壳聚糖,蘑菇(缘毛terreum) 壳聚糖和蘑菇混合提取;通过铸造成膜。 抗菌和抗氧化剂 Koc et al。63年]
蛋白膜 脱水扁豆 蛋白质的提取和纯化、混合和薄铸件 转谷氨酰胺酶交联的 Tinoco et al。64年]
Protein-lipid电影 大豆 提取豆浆泥浆,欧姆加热/水浴加热,和电影铸造和干燥 改善亲水性 Lei et al。65年]
Ozone-starch电影 土豆、臭氧 淀粉提取、色散、臭氧化、糊化、铸造、和干燥 增加数量的羰基和羧基组 款等。66年]
木薯淀粉/埃文的电影 淀粉、枯草芽孢杆菌纳豆有条件现金转移支付7712 微生物生产果聚糖 食用薄膜、涂层、抗氧化、抗炎、抗癌、抗艾滋病、hyperglycaemic抑制剂 Mantovan et al。67年]

弟弟:程度的脱乙酰作用。

果实涂以阿拉伯树胶大豆口香糖,荷荷巴油蜡,和甘油导致延迟在体重变化,坚定,滴定酸度包括延迟的软化番茄(23,32]。番茄果实涂有10 - 15%的阿拉伯树胶电影少了减肥比对照样品存储期间(23]。这表明,阿拉伯树胶电影表现出有效的透屏障对O2、有限公司2、水分和溶质运动可能降低呼吸、水损失,氧化反应率。德·耶稣Salas-Mendez et al。33)报道,食用涂料的混合物(乳清蛋白、甘油、小烛树蜡)Fluorensia cernua提取涂布在番茄致病真菌抑制~ 40%增长。0.75%壳聚糖和2毫米肉桂酸的混合物涂在番茄产生高坚定经过12天的存储(34]。这部电影由壳聚糖胶体和葡萄柚籽萃取物(0.5 -1%)灭活沙门氏菌樱桃番茄在存储(35]。

3.1。保护机制的可食用的涂料

质量恶化的水果在生化过程的细胞结构的函数,细胞壁成分,和细胞内的材料。纤维素酶和果胶酶是两个主要细胞壁水解酶酶和被证明与软化和成熟的水果36]。食用涂层的水果可以延迟成熟通过降低渗透性的O2导致增加细胞内的有限公司2。高水平的有限公司2可以限制细胞壁水解酶酶的活动,允许保留的坚定在存储23]。这种效应的低氧环境中很容易用于优化存储和运输条件和延长货架寿命的几个水果商品(37]。减少呼吸的涂布率西红柿可以负责延迟成熟和生理减肥会导致减少变化,颜色,滴定酸度,保持坚定的23]。食用涂料的抗菌性38)可以防止水果firmness-degradative代理昆虫和螨类(39运营商的真菌和细菌孢子(40),会导致腐败和成熟番茄果实的软化41]。生物可降解包装材料应用于水果包括番茄是可分解的,可以被土壤中的微生物降解(6,42,43]。

3.2。生物降解的生物可降解的电影

土壤微生物可降解生物可降解材料为天然化合物比如水、二氧化碳和甲烷等单体如胺、醇、羧酸盐酸(表2)。生物降解性是在化学成分、功能键的本质,和水的可用性。红外光谱峰的出现为羰基信号指示性淀粉的酶促降解成麦芽糖(二糖)和葡萄糖(单糖)[44]。微生物作用是酶的性质。微生物细胞表现出腐生的增长利用植物的代谢产物基质(45]。微生物分泌的淀粉酶和多种纤维素酶负责酶水解和氧化淀粉和纤维素糖苷键的断裂。cutinase酯酶等细胞外酶,脂肪酶水解不稳定脂肪族酯增塑电影的联系(46]。这些酶过程产生的代谢物被微生物吸收的能量需求。这是明显的减少和羰基红外光谱信号随着时间消失。Tai et al。44]显示显著的山峰的羰基在30天内,减少后45天,这表明淀粉/纤维素分解和代谢产物的吸收,分别。壳聚糖的酶解聚作用显示大幅增加糖的时间在15 - 24 h [15 h和慢47]。代谢物的下降较慢,表明是腐生的阶段。紫外线照射与 纳米可以导致断链的聚合物分子,也可以加速酶活性。联合治疗的紫外线照射和纤维素酶酶降解60%的醋酸纤维素相比,紫外线处理(23%)在7周48]。生物降解过程通常使用热重分析(TGA)特征反映在三级降解资料;第一个退化对应于水和挥发物的损失,第二阶段与淀粉分子量较低的子单元的形成,第三阶段是与分解淀粉的组件(46,49]。生物降解膜的降解土壤中微生物活性和水功能,亲水性增塑剂的本质,样品的表面积,结晶度,分子量的样品,和温度。增塑剂的加入增加了样品的极性基团和透水性和加速极性基团与水之间的相互作用50]。生物表面活性剂性质的增塑剂具有优良的表面/界面活动和生物相容性51)和增强土壤烃降解土壤和水之间通过降低界面张力(52]。挥发性脂肪酸等代谢物的产量增加在最佳pH值10所示控制发酵过程(51]。高pH值可以抑制嗜酸细菌和随后限制代谢物的生产。脉冲电场处理zein-chitosan-poly(乙烯醇)电影已经增强了电影对电解液的稳定性和酶降解53]。


电影 可生物降解的媒介 生物降解能力 参考

淀粉 好氧生物降解 60%的衰变率(有限公司2生产)~ 10天;三级tga:首先降解~ 61 - 63°C (68年),第二个退化~ 257°C,最大的解体 ~ 280 - 290°C Tampau et al。46]
木薯淀粉/巴拉圭茶 分解:植物肥料 降解时间6 - 12天表现出音调的变化和故障材料。三级tga:首先降解~ 100 - 150°C (68年),第二个退化~ 180 - 60°C,和最大的解体 ~ 250 - 350°C Jaramillo et al。49]
木薯淀粉/巴拉圭茶 酸性和碱性稳定治疗 膨润度:酸和< 1.9 -2.2 ~ 1.6在碱性条件 Jaramillo et al。49]
Zein-chitosan-poly(乙烯醇) 在体外退化(酶敏感性) 胺内容:~ 0.03毫米Scrine情商在30分钟;氨基酸增加60至260分钟(0.08 - -0.04毫米Scrine情商) Giteru et al。53]
Zein-chitosan-poly(乙烯醇)pef处理(60 - 70 kJ /公斤和600 - 620焦每千克) 在体外退化(酶敏感性) 胺内容:~ 0.02毫米Scrine情商在30分钟;氨基酸增加60至260分钟(0.02 -0.04毫米Scrine Eq)。更高的能源产生了较高的氨基酸 Giteru et al。53]
保利(L-lactide) 结合紫外辐照和酶促降解 侵蚀深度的加深而增加退化 规划等。69年]
中国人民解放军 水解降解 增加质量损失函数的浸泡时间( ) ,在288 h完全降解;其他 和7了没有质量损失的变化 Scaffaro et al。70年]
PLA / CRV 水解降解 快于解放军的水解反应动力学 Scaffaro et al。70年]
聚(乙烯醇)/壳聚糖 深埋在土中30天 60%的体重在30天 Yu et al。71年]
聚(乙烯醇)/壳聚糖SiO2 深埋在土中30天 ~ 40%体重在30天 Yu et al。71年]

TGA:热重分析;CRV:香芹酚(CRV)精油(2-methyl-5 -(1 -甲基乙基)苯酚);PEF:脉冲电场。
3.3。可生物降解的性质的电影
3.3.1。结构特性

包装材料的化学结构和组成可以检查使用傅里叶变换红外(ir)光谱和原子力显微镜(AFM) (72年]。衍射方法使用x射线衍射已经应用于评估和量化淀粉的无定形和结晶结构。结晶度与支链淀粉分子密切相关。直链淀粉主要是无定形薄片中发现,支链淀粉形成晶体薄片的淀粉粒73年]。淀粉的结晶度影响色散特性如肿胀增塑剂(73年]。红外光谱通常以化学键之间的相互作用与红外辐射。红外光谱为淀粉电影表现出宽带由于振动拉伸羟基(-哦)组织与国际米兰-和链内的。狭窄的乐队与拉伸的碳氢键,而峰值与羰基(C = O)基团的环葡萄糖(74年]。电影结构的表面微观分析检查使用扫描电子显微镜和透射电子显微镜(75年,76年]。淀粉和PVA电影表现出均匀和光滑的表面。电影的横截面是异构的特点和不规则(泡沫)结构随结晶度。这部电影融合(PVA /淀粉)微观结构相分离的特征是由于溶混性不足,结晶度差异,挤压的方法。增容剂的化合物如甲醛和聚(乙二醇)与电影混合,防止相分离混合电影(77年]。相分离影响因素包括淀粉和支链淀粉链中的磷酸基的比例。马铃薯淀粉膜没有表现出相分离由于较高含量的磷酸基的存在比其他本地淀粉。电影的厚度决定使用SEM报道,和电影融合显示厚度高于纯淀粉。厚度的差异是由于分子量的变化。高分子量的收益率高厚度(78年]。生物可降解可食用包装材料(涂料或电影)推荐的厚度小于254μ米(9]。

3.3.2。渗透率属性

聚合物基质必须表现出的气体有效渗透率增加食品的保质期(29日]。保质期和新鲜的蔬菜和水果,包括番茄直接与水之间的转移生产和周围的气氛。因此,包装的主要作用是减少水的转移。可怜的水分屏障在食用电影是由于亲水多糖的性质(29日]。脂质在本质上是疏水的,和他们加入壳聚糖和多糖电影有助于提高水蒸气屏障属性。之间的氢键NH的纠缠2壳聚糖和哦群增塑剂(如帽和PVA)的疏水性增加混合电影(CAP /壳聚糖和PVA /壳聚糖)导致6减少水传输速率(79年]。此外,Yu et al。79年]表明,二氧化硅纳米颗粒的加入到可降解电影渗透率降低水分。根据呼吸系统需求的产品和包装材料的极性分子成分,氧气渗透特性可以改变通过加入PVC、壳聚糖和二氧化硅。氧渗透率值减少了~ 26%硅时纳入PVA /壳聚糖降解电影[79年]。equilibrium-modified气氛包装(EMAP)发现密集型应用程序包装的新鲜的水果和蔬菜包括番茄。EMA包装优化天然气运输属性根据呼吸新鲜农产品的需求。平衡大气的气体交换时获得通过这部电影是在稳态气体的生产或消费由于呼吸作用和蒸腾作用过程的新鲜农产品72年]。气体传输属性可以调节通过macroperforation穿孔,microperforation使用机械和激光过程,分别(72年]。在另一种生物聚合物、淀粉和聚乳酸(PLA)的主要材料是研究团体的兴趣。

3.3.3。机械性能

周et al。80年)开发可生物降解的聚丙醇电影使用豌豆淀粉和聚乳酸纤维聚乳酸对樱桃番茄包装薄膜。然而,可生物降解的聚丙醇电影展览可怜的聚乳酸纤维力学性能相比石油聚丙醇电影[聚乳酸纤维80年,81年]。淀粉等生物聚合物与脆性相关电影。多元醇等合并亲水性增塑剂(甘油、山梨醇和聚乙二醇)成膜乳液聚合物的分子间作用力和增加流动性下降导致增加了灵活性和可扩展性82年]。力学性能(抗压试验、抗拉强度和应变)包括膜的成膜能力与聚合物结晶度和直链淀粉含量82年)、分子量属性及其分布和浓度的添加剂。塑化剂如聚乙烯醇(PVA)和邻苯二甲酸醋酸纤维素酯(CAP)可以改变力学行为由于国米和分子内氢键的形成。淀粉和PVA的混合了可生物降解膜与更好的机械性能83年]。这部电影chitosan-CAP和nanoZnO记录抗拉强度高于纯壳聚糖膜(84年]。抗拉强度的增加混合在电影代表了组件之间更好的互动的电影。电影的拉伸强度增加而增加diblock共聚物(85年]。加入增塑剂和淀粉纳米颗粒为电影增加,断裂伸长率下降,分别为(表3)。Nanofillers提供强化和提高界面结合影片中的交互矩阵。低分子量产生更高的抗拉强度和断裂伸长率的淀粉的电影。减少脆性可以通过混合解放军与聚已酸内酯等增塑剂(PCL) [86年]。然而,PLA-PCL混合物表现出可怜的气体屏障属性但可以提高使用合适的填料如高度分散的纳米颗粒(86年]。需要增加研究目标提高可生物降解的聚丙醇电影使用纳米颗粒聚乳酸纤维的力学性能对番茄果实的呼吸需求。Rhim et al。87年)报道,缺点在可生物降解的聚丙醇电影限制他们充分利用聚乳酸纤维食品工业。热不稳定性的一些局限性,热密封性能低,脆性、低熔点的长度,和高水蒸气和氧气渗透(87年]。此外,一些可降解生物高分子的亲水特性具有低水汽屏障,因此表现出弱机械性能(88年,89年]。


样品 工程 WVTR (g /天/ L) 溶解度 拉伸(MPa) EB (%) 厚度(μ米) 参考

马铃薯淀粉 0.28 5 One hundred. 182年 Gomez-Aldapa et al。83年]
PVOH 0.25 35 650年 109年 Gomez-Aldapa et al。83年]
马铃薯淀粉:PVOH 0.24 - -0.35 6 - 15 110 - 450 133 - 177 Gomez-Aldapa et al。83年]
聚乳酸(PLA) 200年 66年 45 2.5 One hundred. Ivonkovic et al。95年]
中国人民解放军 38 16
PLA-CRV 24 29日 57
g m -1年代1巴勒斯坦权力机构1 20. 20. 71年 刘等人。78年]
g m -1年代1巴勒斯坦权力机构1 23 24 70年 刘等人。78年]
g m -1年代1巴勒斯坦权力机构1 25 28 69年 刘等人。78年]
Chitosan-kojic电影 g m -1年代1巴勒斯坦权力机构1 25-55 29 - 65 90 - 124 刘等人。78年]
壳聚糖膜 6.6 5 50 Khamhan et al。85年]
Chitosan-nano 5 - 6 7 - 12 15 - 25 Khamhan et al。85年]
壳聚糖 82年 5。2 Suyatma et al。28]
Chitosan-PLA 52 - 72 3.6 - -4.9 Suyatma et al。28]
壳聚糖 1850年 438年 8 ~ 13 Indumathi et al。84年]
壳聚糖/帽 1832年 390年 ~ 9 29日 Indumathi et al。84年]
壳聚糖/ CAP-ZnO 1490 - 1724 120 - 160 9 - 11 15-26 Indumathi et al。84年]

甲氧基聚(乙二醇)b保利(ɛ-caprolactone) diblock共聚物、醋酸纤维素邻苯二甲酸二(帽);O2TR:氧转移率在0% RH;WVTR:水蒸气转移率为100%;CRV:香芹酚(CRV)精油(2-methyl-5 -(1 -甲基乙基)苯酚)。
3.3.4。溶解度性质

生物降解的溶解性价值的电影在亲水聚合物性质的函数。淀粉的溶解度电影(0.208 g溶解/ g干膜)和PVA (0.19 g溶解/ g干膜)降低电影的PVA /淀粉(0.11 g溶解/ g干膜)[90年]。这提出了一个减少膜的亲水性矩阵。氢和羟基聚合物之间的成键的纠缠会导致结构重新定位,从而揭露电影矩阵和随后的疏水性,降低水的亲和力。然而,斗篷et al。91年]报道高水的亲和力电影马铃薯淀粉/ PVA混合比纯粹的电影(表3)。这是归因于增加-哦。Sajjan et al。92年)报道,低溶解度值表明电影在水介质具有良好的稳定性和推荐包装应用特别是存储。

3.3.5。光学性质

颜色参数( , , )和颜色差异( )通常用CIE测量系统[93年]在光的透射和透明度94年)可以使用紫外线Vis分光光度计测量(93年]。长期暴露于紫外线和辐射可以变色,可见恶化包装食品产品。在视图、透明度和UV-screening能力的包装电影在质量控制是至关重要的参数。一般来说,合成塑料薄膜(低密度聚乙烯和聚丙烯)据报道对紫外线辐射(筛选能力较低84年]。混合电影含有纳米粒子表现出更高的吸收峰(波长)比纯粹的电影。纳米粒子的高表面积增加聚合物基质的紫外线吸收能力(75年]。纳米复合材料(氧化锌和纳米黏土)淀粉薄膜的透明度增加,表明纳米粒子是紫外线阻断剂,从而减少光的渗透。

4所示。包装技术的进步

食品包装技术的应用包括活跃,聪明,聪明,修改包装,包装控制,生物可降解涂层。

4.1。活性包装

包含抗菌成分是创新食品包装技术的一个方面,如主动和智能包装(96年- - - - - -101年]。活性包装材料组件有能力保护包装食品从微生物增殖102年),并提供关于质量在运输和存储的信息。石油高分子材料通常应用于活性包装(103年]。然而,环境和安全问题的研究和发展对生物活性包装材料(103年]。活跃材料是故意添加到包装材料或包装顶部空间通过控释延长保质期的抗菌化合物(104年]。活跃的食品包装的开发旨在应对食品市场需求改善的新鲜农产品质量和维护安全(96年]。番茄果实保存使用活性包装导致延长保质期(96年),改善安全,保持感官性状(97年,98年]。精油的抗菌和抗氧化剂活动纳入食品包装薄膜生产活性包装材料,从而导致食物的保存(105年]。精油抑制微生物的生长(105年]。此外,Azmai et al。106年)报道,与壳聚糖涂层和肉桂酸提高了质量属性,如坚定和总可溶性固体,减少了番茄的生理减肥,并延长保质期。然而,全球移民的化合物从包装材料食品是一个食品安全问题和可能导致污染107年]。布拉德利et al。108年假定智能食品包装可以引起毒性风险,环境污染,恢复和包装材料的回收问题。活跃的可生物降解的瓦楞纸板托盘的包装测试樱桃番茄据报道,延长番茄的保质期一个月(96年]。

4.2。活跃的清除和吸附剂

液体渗出物从新鲜番茄影响知觉的和微生物质量(109年]。吸附剂垫设计采取的渗出物和最终保存完整,包装的产品质量(110年]。主动清除系统删除等气体有限公司2阿,2和乙烯包装或容器。包中氧的存在加速氧化或变质。减少活性氧与延迟overripening和敏感性降低有关葡萄孢菌(111年]。清除的作用是通过使用类黄酮产生不同番茄品种(111年]。乙烯脱除(KMnO4、活性炭、粘土、沸石)已经应用于水果和蔬菜包括西红柿。的KMnO4将乙烯转化为乙酸和乙醇。樱桃番茄0.1% (v / v)乙醇处理在存储导致抗坏血酸升高,蔗糖,果糖和内容、抑制成熟,提高知觉的质量(112年]。的KMnO4的技术已报道有一个有限的商业应用程序将在其有效性的不确定性作为采后工具也担忧有关健康、环境和安全(113年]。然而,KMnO4据报道,促进纳米沸石显示乙烯移除效率高(114年]。冷凝由于世界讲述西红柿会导致水分积累。除去水分可以通过使用有源元件(硅胶、聚丙烯酸盐、沸石和微孔粘土)包装系统(115年]。polyacrylate-cotton钠混合物水分吸附剂的应用形式的香包导致noncondensation番茄果实的水活性包装系统(115年]。防腐剂释放者基于混合了衣康酸和壳聚糖富含番茄生物活性提取物对包装电影产生了显著的抗菌效果(116年]。其他防腐剂对番茄排气装置应用于包装系统包括银沸石、有机酸、香料/草提取物,维生素C和E,山梨酸酯,二氧化氯/二氧化硫和苯甲酸和类117年]。

4.3。智能和智能包装西红柿

智能包装是包装,由外部或内部指标,给历史的信息在产品的安全和质量104年]。Vanderroost et al。118年]智能或智能包装技术提供了机会来记录和检测包装产品及其环境的变化(118年]。智能包装追踪沿着供应链(食物的历史97年]。例如,Bartkowiak et al。119年)报道,乳酸酸碱度的时间——温度指标(102年)提供历史的质量和时间——温度乳酸抗酸的食物。因此,这个应用程序可以在番茄和tomato-derived找到使用产品,本质上是酸性的。然而,几个这样的技术商业化,一定程度上是由于更高的投资成本。李等人。97年]提出低成本智能食品包装材料生产行业。

5。第四次工业革命在包装和番茄供应链

第四工业重大技术驱动程序框架(4 ir)是物理,数字,和生物技术(120年]。包装和适当的技术推动力番茄供应链是数字技术包括人工智能和机器人技术等领域,与传感器(物联网),虚拟和现实,增强加法制造(3 d生物打印有机组织),先进材料和纳米材料121年]。数字技术在农业生产中,发现应用程序领域的智能传感和监控、智能控制、智能分析和规划(122年]。供应链的数字技术在包装和番茄是使用传感器和电子鼻对粮食作物种质资源的分类和歧视,质量控制和验证和认证的地理起源。传统上,湿的提取和分析是一种常见的实验室方法获取关键特征信息对番茄种质资源在不同农业生态的区域;然而,这种方法涉及使用有害的化学物质对环境和人类的安全。莱文(121年)概述了方法论的方法需要实现智能传感数字系统在粮食作物的质量分析:(i)样品处理系统,(2)检测系统,和(3)数据处理系统(表4)。


样本 客观的 抽样 检测 数据处理 参考

番茄(高温) 成熟状态之间的歧视 二手烟 天秤座的鼻子:5 qmb 主成分分析 珀里斯和Escuder-Gilabert130年]
番茄(高温) 成熟状态之间的歧视 二手烟 笔2:10金属氧化物半导体 PCA, LDA,请 珀里斯和Escuder-Gilabert130年]
热浪 歧视保质期两个存储期间的治疗方法 二手烟 笔2:10金属氧化物半导体 PCA, LDA,请 珀里斯和Escuder-Gilabert130年]
番茄植物 诊断aphid-infested番茄植物 萃取 GCMS-QP2010 SE 主成分分析 崔et al。162年]
番茄幼苗 检测模具造成的损害和破坏 二手烟 笔2:10金属氧化物半导体 PCA、LDA和摘要 程等。163年]
番茄果实 分类的气味 二手烟 EN: 6金属氧化物半导体 主成分分析 Kasbe et al。164年]
日期坑 评估32传感器的稳定性 甲状旁腺素 笔:32个传感器 主成分分析 拉赫曼et al。165年]
番茄 监控口味 二手烟 PEN3: 10金属氧化物半导体 PCA,乔治。 徐et al。166年]
番茄 场表现型的关键特征(SSC,葡萄糖,果糖,助教,柠檬酸、抗坏血酸、苹果酸、和番茄红素) ATR表面 壳体 PLSR Akpolat et al。167年]
番茄 评估成熟状态 二手烟 PEN2: 10金属氧化物半导体 主成分分析 戈麦斯et al。142年]

PLSR:偏最小二乘回归;ATR:全反射衰减;壳体:硫酸deuterated-triglycine探测器;静态顶空;啦!金属氧化物半导体:金属氧化物传感器。
5.1。样品处理系统

传统的隔离技术等挥发性化合物的蒸汽蒸馏和溶剂萃取可导致修改风味,在样本的数量和质量123年]。此外,这些技术是破坏性和耗时。快速的技术包括清洗和陷阱顶部空间抽样法(123年,124年]。顶部空间可以在静态或动态模式。该方法包括捕获和挥发性化合物集中在一个坚实的支持,然后加热到挥发物释放到气相色谱(GC)或GC /质谱(MS)系统包含传感元素。清洗和陷阱和动态顶空取样被用来提取番茄果实的风味化合物(125年,126年]。静态顶空取样方法在西红柿127年]提取真实反映的味道但收益率低的大量化合物,表明挥发物在样品处理和损失可能会导致漏检。这些缺点消除使用冷捕捉静态顶空。这个cryofocusing技术允许样本集中没有加热。的固相微萃取(SPME)是一个用户友好的预浓缩方法。在这种技术、挥发组分相互作用和与fiber-coated探针插入反应样品的顶部空间,然后转移到一个GC注射口,挥发物眠。萃取已应用于茄长白猪(挥发物的分析和歧视128年]。搅拌棒吸附萃取是另一个磁棒的抽样技术在其表面覆上聚合体悬浮在顶部空间。这种方法类似于inside-needle动态提取方法,预浓缩技术,吸收聚合物针内固定,并使聚合物之间的相互作用与挥发物(129年]。挥发性释放的机理,不同类型和因素指导搅拌棒吸附被报道的选择(129年]。

5.2。检测系统

数组的检测系统是应用程序的传感器操作设备来确定化合物的顶部空间。化学传感器将化学量转换成电子信号在特定原子的浓度的函数,分子或离子以气态或液态形式(124年,130年]。传感器应用于电子鼻能够应对分子或粒子在本质上是不稳定的,可以随相对摩尔质量。几个传感器阵列用于电子鼻的发展已经被报道。压电传感器是一种装置,利用声波产生的压电材料,如石英或LiNbO3(130年)来检测压力变化、加速度、温度、应变,或力和将它们转换为一个电荷(131年]。声(压电)脉冲响应参数(主频率,坚定指数和弹性系数)产生一个好的与坚定强劲相关参数(压缩力和穿刺力)的番茄在贮藏期间(131年]。电化学传感器设备,电极之间的电化学反应和分析物转换成输出信号相关气态物种的浓度或分压(132年]。电化学传感器的类型包括电位、电导测量电流的,voltametric但他们检测范围有限130年,132年- - - - - -134年]。最近在电化学研究领域涉及电化学传感器使用导电材料的改性纳米粒子来提高他们的反应和检测等限制(135年]。导电材料传感器的灵敏度是由半导体材料的导电性的变化当暴露测试挥发物。纳米粒子如球形的Cd2SnO4和锌2SnO4提供大的表面积吸收和高电子密度(136年]。DNA电化学传感器开发执行直接测定完整基因组DNA提取番茄种子(137年]。这表明,电化学传感器可以用来区分bionature如有机或无机茄品种种质。其他检测系统包括光学和热传感器。光学传感器包括吸收、反射、发光和表面等离子体共振技术(138年)是无损方法基于多光谱三维(3 d)成像(139年]。施肥和灌溉用水进行优化的基础上,树冠如叶的反射特征温度、叶片相对含水量、叶片叶绿素含量在番茄(138年]。热传感器检测热量由一个特定的分析物的化学反应。不同类型的传感器包括热电阻温度探测器(高压),热电偶,热敏电阻,红外传感器,半导体传感器。热传感取决于分析物状态响应温度和光线的变化。光热信号的窗口/发光二极管相关强烈color-related tomato-derived产品质量参数(140年]。电子鼻相关的问题是,他们倾向于产生有限的信息通过瞄准特定的测量。实时,食品地面矩阵(新鲜或加工)是一个复杂的交互的挥发性成分。珀里斯和Escuder-Gilabert130年)提出了一种传感器混合动力系统产生不同的传感器输出在一个光谱。然而,这需要更复杂的电子结合标准化的应用传感器输出。屏蔽等问题与电子鼻样品成分、水分的影响,非线性的信号通过电子鼻系统与质谱相结合来解决。MS-e-nose集成系统是一项新技术,介绍了挥发性化合物的电离室MS-based仪器产生一个输出ion-fragmentation模式(130年)代表样品中挥发性化合物的化学足迹。的MS-based电子鼻找到酒精饮料的应用定性分析。

5.3。数据处理系统

样品处理的传感器阵列输出使用模式识别技术(141年]。与传感元素挥发性化合物之间的相互作用产生的电阻变化的传感器。电信号的变化是不同的根据传感器动力学汇入,因此各种信号采集和数据采集和处理单元中一个不稳定的指纹可以使用适当的数学解释识别技术,如主成分分析(PCA),线性判别分析(LDA)和人工神经网络(ANN)。地理起源的歧视和识别不同的橄榄油品种实现了基于金属氧化物半导体传感器使用PCA和LDA和识别成功率,取得了~ 98%和96%分别(141年]。优化识别模式需要使用一个数组的传感器通常范围从1到32个传感器。传感器是评估使用加载分析PCA识别重要的模式及其相应的传感器。PEN2与10个不同金属氧化物传感器(MOS)被用来识别成熟的西红柿(142年],PCA biplot载荷显示传感器MOS 2、6、8是位于极端积极的坐标biplot但MOS 2 ~ 95%的方差(请参见图戈麦斯et al。142年])。这表明,三个传感器非常杰出的;然而,金属氧化物半导体2施加高影响番茄的成熟模式。此外,传感器6和8聚集在一起,这是一个象征的相似性对成熟的回应。

5.4。应用程序虚拟平台的可追溯性

电导率传感器的功能与产品的理化特性的变化。传感器PEN2电子鼻(Airsense分析GmBH,什未林,德国)是用于检测质量变化(可溶性固体含量、pH值、坚定和维生素C)在果汁从樱桃番茄中提取143年]。在相同的研究中,洪教授和王(143年]分析了知觉的番茄汁使用的特征α-Astree e-tongue(α金属氧化物半导体公司,图卢兹,法国)。贝赫那et al。144年)两个电子鼻系统相比,石英microbalance-based电子鼻(电子鼻)和质量spectrometry-based电子鼻(MSE-nose)与气相色谱(GC)作为标准参考香气差异分析的番茄品种。变化而产生的MSE-nose电子鼻几乎没有歧视品种之间的差异(144年]。电子感官(电子鼻和e-tongue)准备好了商业市场;然而,他们的应用程序将需要验证研究特定的遗传因素,地理位置,经济增长特征,以及水分、处理和物流的变化。其他研究报告分析,酸味、咸味、鲜味使用电子鼻和电子舌加上气相色谱分析-质谱法(SPME / gc - ms) [145年]。

供应链的不可预知的变化,动态质量和食品安全管理体系要求和可持续性要求网络虚拟化的过程使食品供应链集中运营管理(146年]。这是旨在实现一个食品供应链,可以监控,实时控制,计划,和优化使用基于互联网的虚拟对象,而不是现场物理观察(146年]。RFID(无线射频识别),EPC全球(电子产品代码),ebXML(电子商务使用可扩展标记语言)的电磁或静电耦合技术一般应用于虚拟化的供应链可追溯性商业产品包括食品和以石油为原料的塑料材料。欧盟食品接触材料的可追溯性管理要求是强制性的(147年]。南非是在撒哈拉以南非洲的主要地区番茄生产国和新鲜农产品包括番茄的主要出口商之一,欧盟(148年,149年]。然而,任何信息与生物可降解包装材料的可追溯性南非番茄供应链。可以保证认证可降解包装材料的开发足迹特征分量,使数字区分可生物降解和合成塑料包装材料。可降解包装材料被认为是适合有机农产品包括番茄。文献显示,有几个供应链可追溯性的好处包括增强供应链的完整性,容易跟踪产品从农场到消费者,跟踪产品的来源,避免不恰当的标签产品的风险,并提高了产品审核的有效性。

包装标签有问题的歪曲包,包成分和虚假陈述旨在提高经济收益。这种渴望获得不当获利的产品市场的关注。越来越多的消费者意识到食品质量与安全的价值。污染物产生的非生物降解的包装材料是一个重要的食品安全主题(150年,151年),会导致消费者信心下降/加工食品成品。随后,这些安全问题激发了兴趣认证和可追溯性的遵守法规,消费者保护,和竞争。包装产品必须反映材料成分的起源,采后治疗的细节,和地理位置(图1)。Turci et al。152年)报道,内部建立了可追溯性的可靠方法防止欺诈或欺骗性标记并证明番茄产品的原创性和质量在市场上和他们的采后影响因素包括包装材料性质。通常认证和内部可追溯性记录参数的西红柿是蛋白质(153年],代谢物[154年),和DNA (152年]。有需要确定纳米颗粒制造商可跟踪性和可降解材料的认证。

开发纳米检测表达的纳米传感器信号变化的结构和功能性质的材料在纳米级别( )(155年)和嵌入在食品包装材料监测新鲜易腐产品(156年)在生产、加工、分配。纳米材料在函数的适用性良好的机械和电气性能157年)和高表面积(155年]。食品添加剂使用纳米传感器的跟踪处理链(158年]建议的潜在应用nanodevices监控可生物降解材料的成分。天然生物聚合物和合成聚合物在结构上的差别(159年)可以在纳米尺度发展差异化的标记。数据结构和功能属性反应电磁材料组件的行为可能导致的发展使材料成分的识别及其配方。的生物可降解材料可以被酶降解作用生物(细菌、酵母和真菌)和储存条件(湿度和水)。有差距的研究数学建模相关的影响在耐用性和降解性代理可生物降解材料的机械完整性。纳米传感器可以实现实现产品的网络监控和环境条件。RFID和无线传感器网络(WSN)集成提出(160年)获取环境信息以及产品标签,从而保证满足系统需求的终端用户在产品交付和存储等维护所需的温度和湿度(160年]。传感器数据的损失是由于损坏网络或硬件故障(160年,161年]。丢失的数据可以预测的数据挖掘技术(160年使用插值方法:再邻居(资讯)161年),全局细化方法德劳内三角,PCA,多通道奇异谱分析(MSSA)和压缩传感161年]。RFID-WSN可以结合数据挖掘技术将数据由于储存条件的变化。这部小说时空环境改善压缩传感(ESTI-CS)算法(161年)取得环境重建与破坏网络的最小误差为20% 90%。然而,有限的信息纳米传感器技术综合传感器系统的实现。

6。结论和建议

取代合成与生物可降解塑料包装材料的需求正在增加。可生物降解的包装的发展受多种因素影响,包括政策和立法变化和世界对粮食和能源资源的需求。与贫穷相关的生物可降解材料属性(高脆性和低透明度)。然而,纳米复合材料的使用可以改善脆性和其他物理性质。有有限的研究集中在聚合物之间的相互作用和食品。此外,很少有研究指出,与全球移民相关的毒性成分的可生物降解的包装食品。可观的数字平台的番茄产业达到目标4红外需要大量的数据来建立一个混合传感器响应函数的生产(农学和遗传性状),采后治疗,储存条件(温度和相对湿度),品质性状和遗传因素的地理起源。有必要开发指纹标记使分化和生物可降解材料的认证。

的利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。

确认

作者感谢ZZ2和番茄生产国组织(TPO)为他们的援助在这项研究。这项工作是由水分、创新计划(φ)授予数量传真照片项目20 - 19所示。作者要感谢Wiam哈达德先生和Manie波特中提供的技术援助计划的实验设计和番茄抽样。

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