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在中国，易腐败水果由于采后品质损失速度快和运输成本高，其配送问题是高速发展的水果快递行业正面临的关键挑战。农产品供应链的五个关键环节分别是农业生产、采后处理和贮藏、加工、分销和消费 [16] 。农产品供应链和其他供应链之间的根本区别是农产品在整个系统中的质量一直是持续而显著变化的。众所周知，在农产品供应过程中，重要因素之一就是温度的波动会导致产品质量下降，最终导致消费者失去购买意愿 [17] 。因此，温度控制对于保持新鲜农产品的风味和质量是至关重要的 [18] 。因此，冷链配送是将优质新鲜农产品从农场送到消费者手中的根本保证。
包装在果蔬沿着供应链向消费者移动的过程中起着至关重要的作用，因为包装可以在一段时间内保持其温度恒定，从而确保农产品的最佳安全性和高质量的货架期 [19，20] 。有不同的方法可以加强包装对热量的保持，如利用隔热容器进行高热防护 [21] ，或通过添加热储能材料等 [22] 。相变材料（PCM）是一种具有较高熔化热的材料，其可以在特定温度下熔化或冻结，并具有去除或产生高热量的能力，PCM可以在几乎恒定的温度下熔化吸收大量的热量 [23] 。在中国，发泡聚苯乙烯箱（EPS）被大量地用于储存和运输新鲜农产品。EPS材料通常是白色的，由聚苯乙烯颗粒和高达98%的空气气泡通过模压成型。装有PCM的EPS保温箱可以提高温度敏感农产品的质量，使冷链管理更加灵活 [24] 。
通过改变水果周围的气体组成，可以进一步提高水果的贮藏质量。通过降低包装内O 2 和（或）提高CO 2 的浓度形成改善气调包装（MAP），与适当的冷藏结合起来可以保持草莓的质量并延长其保质期 [25] 。文献 [26] 研究表明，在11%～14%O 2 和9%～12%CO 2 的气体条件下，可以较好地保持Honeoye和Korona草莓的品质。文献 [27] 研究表明，草莓贮藏的最适宜气体条件是7.5%的O 2 和15%的CO 2。 文献 [28] 研究表明，气调包装（24%CO 2 和1%O 2 ）和冷藏组合处理在草莓保鲜方面取得了令人鼓舞的结果。然而，草莓贮藏时推荐的气体组成在不同学者的研究之间有很大的差异。这可以部分归因于草莓品种间有差异。此外，生长条件、成熟度、贮藏温度和品质参数的选择对最佳贮藏气体组成的确定也起着重要作用。
本试验的创新之处在于MAP与简单制冷系统的结合，其中的制冷系统是将PCM置于EPS箱中。这种包装系统不仅可以在运输过程中保持草莓的新鲜度，还可以在装卸和等待装载区等环境温度没有得到很好控制的情况下保持草莓的新鲜度。
2017年12月和2018年4月的两个草莓连续收获期，在中国杭州进行贮藏试验。达到商业成熟度要求（3/4全红，无任何缺陷）的草莓在当地农场由人工采收后，在2小时内立即用敞篷卡车运至实验室，在室温下过夜。将草莓置于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料盒中（每盒装1kg草莓），用厚度为75μm的聚乙烯膜（370mm×300mm）裹包封合，PET盒内的气体组成为10%O 2 +0%CO 2 +90%N 2 （本实验室确定的草莓MAP的最佳气体组成）。
聚乙烯薄膜（PE）的密度为0.910～0.925g cm -3 ，O 2 渗透率为24.5±0.15cm 3 m −2 ·24h -1 ，CO 2 渗透率为110±1.67CO 2 cm 3 m -2 ·24h -1 ，水蒸气渗透率为2.21±0.31g m −2 ·24h -1 。EPS包装箱尺寸为370mm×250mm×205mm，EPS密度为0.020～0.025g cm -3 ，热导率为0.037～0.041W mK -1 。
PCM材料购于浙江储能科技有限公司，将三包PCM在-18℃下冷冻24小时，放在EPS包装箱顶部。包装箱示意图如图3-3所示。
图3-3 草莓保温箱 [29]
为了模拟实际的零售条件，对草莓进行短链配送。2017年12月采收的草莓的贮藏条件：温度为10℃、相对湿度为70%、贮藏时间为4天，2018年4月采收的草莓的贮藏条件：温度为20℃、相对湿度为62%、贮藏时间为2天。采用3种包装方式，具体包装方法见表3-1。
表3-1 草莓贮藏的3种包装方式 [29]
注：表中Control是对照组，草莓直接放在PET盒中，敞开置于空气中
在整个贮藏期间，使用O 2 和CO 2 分析仪（Checkmate 3，PBI Dansensor Co.，Denmark）测试包装箱内的顶空气体浓度，每24h测试1次。使用温湿度记录器（RC-4HC，Elitech Technology Co.，China）对包装内的温度和相对湿度进行了监测，每10min记录1次。
本试验所有测试项目参照文献 [29] 的描述，包括失重率测试，单位为%；硬度测试，单位为N；可溶性固形物含量（TSS）测试，单位为oBrix；外观颜色测试（a为红度值，L为亮度值）；呼吸速率测试，单位为mg kg -1 h -1 ；相对电导率测试，单位为%；感官评定，具体的评价标准见表3-2。
表3-2 感官评价标准 [29]
从图3-4可以看出，包装内的气体浓度取决于最初充入的气体浓度、包装材料的透气性和采后草莓的呼吸作用消耗的氧气和产生的二氧化碳。因此，包装内的气体浓度始终处于动态变化状态，即O 2 浓度降低，CO 2 浓度增加。如预期的那样，在两种温度贮藏期间，包装中的O 2 浓度降低，CO 2 浓度增加。可以看出，有裹包膜和没有裹包膜的包装内的气体浓度之间存在显著差异。包装A中O 2 浓度迅速下降，10℃时贮藏4天后下降到了1.25%，20℃时贮藏2天后下降到了2.07%。10℃时贮藏4天后，CO 2 浓度达到8.9%，20℃时贮藏2天后，CO 2 浓度达到9.3%。相反，贮藏期间，包装B中的气体浓度只有轻微的变化。10℃时贮藏4天后O 2 下降到了17.0%，20℃时贮藏2天后下降到了18.5%。而CO 2 的浓度在10℃时贮藏4天后升高到2.9%，20℃时贮藏2天后，CO 2 浓度升高到1.3%。包装A和B之间的差异实际上是初始气体浓度、聚乙烯膜和EPS箱的透气性与顶空气体体积的不同的综合结果。实际上，包装A是主动气调包装，包装B是被动气调包装。
图3-4 包装A和包装B中顶空气体的浓度变化
（a）贮藏温度为10℃；（b）贮藏温度为20℃ [29]
从图3-5中可以看出，在贮藏的最初10h内，包装箱内的温度迅速下降。贮藏温度为10℃时，包装箱内的温度维持在低于贮藏温度的时间约为3天。贮藏温度为20℃时，包装箱内的温度维持在低于贮藏温度的时间约为1.5天。两种贮藏温度下，包装A中的最低温度分别为4℃和8℃，包装B中的最低温度分别为3℃和6℃。结果表明，在EPS箱的保护下，PCM可以有效地冷却包装内部空间。
图3-5 包装A和包装B中温度的变化
（a）贮藏温度为10℃；（b）贮藏温度为20℃ [29]
从图3-6可以看出，所有包装顶部空间的相对湿度都迅速增加，包装A中的相对湿度始终低于包装B。包装箱在10℃下贮藏5天后内部的相对湿度接近饱和，在20℃贮藏1天后内部的相对湿度接近饱和。包装内相对湿度的增加是由于草莓水分蒸腾和温度的变化造成的。贮藏初期，随着温度的急剧下降，果实水汽迅速积累，空气保持水分的能力降低，导致包装内相对湿度迅速升高 [30] 。包装A相对于包装B的相对湿度更低，可能是由于EPS具有闭孔结构，是非渗透的，疏水的，而聚乙烯薄膜的透湿率高于EPS导致的 [31] 。
图3-6 包装A和包装B中相对湿度的变化
（a）贮藏温度为10℃；（b）贮藏温度为20℃ [29]
草莓表皮很薄，蒸腾作用会导致自身重量下降和萎蔫 [32] 。从图3-7可以看出，两种贮藏温度下，草莓的失重率随贮藏时间的延长而增加。失重率升高的主要原因是脱水。贮藏期间，包装组的草莓比对照组的草莓失重率小。EPS箱和/或裹包膜可以最大限度地减少草莓与周围空气的接触，抑制水蒸气的扩散，减弱草莓表面的蒸腾作用，从而形成一个高湿度的密闭空间。在两种贮藏温度下，包装A中草莓的重量损失均最低。这一结果表明，与对照组草莓相比，包装可以保持草莓的重量，并且MAP在贮藏过程中显著降低了草莓的失重率。
图3-7 草莓失重率变化
（a）贮藏温度为10℃；（b）贮藏温度为20℃ [29]
从图3-8可以看出，在两种贮藏温度下，所有草莓的硬度均持续下降。硬度与失重率曲线呈高度的负相关，表明硬度的下降与草莓的水分蒸腾作用密切相关。此外，细胞壁多糖（纤维素、半纤维素和果胶）的降解也会导致草莓果实的软化 [33] 。在保持草莓硬度方面，包装A是最佳的包装方式，也就是活性MAP和装有PCM的EPS箱的组合在保持草莓硬度方面，效果最好。
图3-8 草莓硬度变化
（a）贮藏温度为10℃；（b）贮藏温度为20℃ [29]
从图3-9可以看出，三组草莓的TSS含量随贮藏时间的延长都呈现出相同的下降趋势，这是由于在草莓衰老过程中，草莓自身营养底物开始水解，释放出能量以保持正常的呼吸作用导致TSS的下降。贮藏温度为10℃时，包装A有效地保持了较高的TSS值，表明活性MAP可以减少草莓TSS的损失，延缓草莓的衰老过程。
图3-9 草莓可溶性固形物含量变化
（a）贮藏温度为10℃；（b）贮藏温度为20℃ [29]
从图3-10和图3-11可以看出，贮藏期间草莓的红度值增加，亮度值降低，表明草莓随贮藏时间的延长逐渐呈暗红色。三组包装中草莓的亮度值在两个采收贮藏期存在显著差异，活性包装A组的草莓亮度最好，而对照组草莓的颜色明显变暗，亮度值最低。结果表明，活性MAP和装有PCM的EPS箱结合冷藏条件可以有效保持草莓的鲜艳颜色。
图3-10 草莓颜色的a值变化
（a）贮藏温度为10℃；（b）贮藏温度为20℃ [29]
图3-11 草莓颜色的L值变化
（a）贮藏温度为10℃；（b）贮藏温度为20℃ [29]
从图3-12可以看出，两种贮藏温度下，包装组和对照组草莓的呼吸速率都在不断增加。贮藏温度为10℃时草莓的呼吸速率远低于贮藏温度为20℃时草莓的呼吸速率。装有PCM的EPS箱的包装能显著降低草莓呼吸速率的增加，特别是包装A的效果更明显。
从图3-13可以看出，两种贮藏温度下，草莓的相对电导率随贮藏时间的延长而增加。相反，在两期收获的草莓包装试验中，与其他组相比，包装A中草莓的相对电导率值最低。因此可以认为，装有PCM的EPS箱的包装结合冷藏条件可以有效地保持草莓细胞膜的完整性。
图3-12 草莓颜色的呼吸速率变化
（a）贮藏温度为10℃；（b）贮藏温度为20℃ [29]
图3-13 草莓颜色的相对电导率变化
（a）贮藏温度为10℃；（b）贮藏温度为20℃ [29]
从表3-3和图3-14可以看出，三组包装之间草莓的外观存在显著差异。包装A在保持草莓总体外观方面最有效，对照组草莓的外观质量很差。感官得分高低和草莓外观照片的质量基本一致。对照组草莓的质地值和亮度值得分较低。在10℃下贮藏4天后，对照组草莓色泽暗淡，呈暗红色，有轻微腐烂。而包装组草莓，特别是包装A组草莓的颜色和光泽度仍保持得非常鲜艳。在20℃下贮藏2天的结果也基本一致。
表3-3 感官评分结果 [29]
续表
注：结果用平均值±标准差表示，不同的小写字母表示差异显著性（P<0.05），不同的大写字母表示差异显著性（P<0.01）
图3-14 草莓外观照片 [29] （后附彩图）
尽管运输条件对保持草莓的新鲜质量很重要，但目前还没有建立标准的包装方法。因此，本试验评估了在收获季节的运输过程中，配备MAP和装有PCM的EPS箱是否能够将温度条件和气体浓度保持在可接受的范围内。整体结果表明，基于本试验设计的包装系统对草莓的失重率、颜色、硬度、可溶性固形物含量、相对电导率、总体外观和呼吸速率都有积极的影响。本试验提出了一种新的用于草莓的快递包装设计。