氣調(diào)包裝的效果和質(zhì)量取決于包裝容器內(nèi)氣體成分、溫濕度的調(diào)節(jié)。它受多種因素的影響，主要包括果蔬產(chǎn)品的呼吸速率、產(chǎn)品質(zhì)量和尺寸、原始?xì)怏w組成、包裝薄膜的特性、包裝容量大小以及貯藏溫度、濕度等。同時(shí)氣體成分的調(diào)節(jié)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，它包括果蔬的呼吸和氣體對(duì)薄膜的滲透兩個(gè)環(huán)節(jié)，氣調(diào)包裝的機(jī)理、果蔬包裝模型的建立和表征是氣調(diào)包裝的關(guān)鍵。

1  果蔬產(chǎn)品呼吸速率模型

1．1  果蔬產(chǎn)品呼吸速率理論模型

    在氣調(diào)包裝模型中，呼吸速率的表征至關(guān)重要。它是氣調(diào)包裝技術(shù)機(jī)理的基礎(chǔ)。自從20世紀(jì)60年代起，國(guó)外開(kāi)始建立模型來(lái)分析氣調(diào)包裝中的微氣氛動(dòng)力過(guò)程。但由于果蔬產(chǎn)品整個(gè)呼吸過(guò)程的復(fù)雜性、實(shí)驗(yàn)測(cè)定的誤差等因素，限制了理論模型的建立。實(shí)際氣調(diào)包裝建模中要把呼吸過(guò)程中所有的因素都考慮進(jìn)去是很困難的，甚至是不可能的。因此通常采用的辦法是對(duì)每一種產(chǎn)品建立經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｒ恍�學(xué)者針對(duì)具體的果蔬產(chǎn)品進(jìn)行了研究，并提出了表征這些產(chǎn)品呼吸過(guò)程的具體方程，但都只限制在解釋產(chǎn)品的呼吸過(guò)程，而缺乏理論基礎(chǔ)。直到20世紀(jì)80年代后期，人們應(yīng)用酶動(dòng)力理論與Langmuir吸收理論來(lái)建立果蔬產(chǎn)品的呼吸模型。

1．1．1  以酶動(dòng)力理論為基礎(chǔ)建立模型

    1988年Yang和Chinnanm首先提出的動(dòng)力酶原理可適用于模擬產(chǎn)品呼吸的推想，但未作進(jìn)一步研究。1991年Lee等團(tuán)認(rèn)為新鮮果蔬可能受到酶反應(yīng)、alloster-IC酶的催化作用及反饋抑制的限制，植物組織中的0₂和C0₂的可溶性和擴(kuò)散性可能限制了呼吸速率。因此推斷果蔬呼吸與微生物呼吸具有相似性，繼而提出Michaelis-Menten方程式可用于模擬果蔬的呼吸。在不考慮C0₂抑制情況下，依賴0₂的呼吸速率可表示為：

   
    式中,R是果蔬呼吸速率；[0₂]為包裝內(nèi)部的氧氣濃度；Vm是果蔬的最大呼吸速率；Km是米氏常數(shù)。

    大量的研究表明，降低O₂濃度或者升高C0₂濃度可抑制果蔬的呼吸作用，因此果蔬的呼吸速率應(yīng)受0₂和C0₂濃度的影響。為此一些學(xué)者開(kāi)始關(guān)注C0₂對(duì)呼吸速率的影響。

    Lee等首先提出把C0₂作為0₂的非競(jìng)爭(zhēng)抑制建立了果蔬呼吸速率方程(假定在有氧呼吸的條件下)：

    
    [CO₂]是包裝內(nèi)部的C02濃度；Ku是C0₂非競(jìng)爭(zhēng)抑制系數(shù)。

    同時(shí)Lee等利用此前一些試驗(yàn)研究結(jié)果(3)、(4)，對(duì)上述模型進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模型有很好的一致性。此后一些學(xué)者應(yīng)用上述模型進(jìn)行了果蔬呼吸速率的描述和驗(yàn)證。

1．1．2  以Langmuir吸收理論為基礎(chǔ)建立模型

    Makino等認(rèn)為果蔬產(chǎn)品實(shí)際的呼吸過(guò)程包含了多步新陳代謝反映，繼而認(rèn)為酶動(dòng)力模型可能不適合描述果蔬呼吸。為此他們基于Langmuir吸收理論提出了一數(shù)學(xué)模型用于描述0₂的消耗速率：

    
    式中，Po是包裝內(nèi)O₂的分壓；b是最大O₂消耗速率；a是方程系數(shù)，a=SK_aK_d^-1,S，K_a,K_d，罡d為比例常數(shù)。

    同時(shí)Makino等將此模型應(yīng)用于切制萵苣、花椰菜、香蕉等的氣調(diào)包裝，理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得較好，但這一模型未得到其他學(xué)者的研究證實(shí)。