本研究由Xinqing Xiao、Zetian Fu、Zhiqiang Zhu（通讯作者）和Xiaoshuan Zhang（通讯作者）合作完成，作者单位包括中国农业大学（China Agricultural University）、北京市食品质量与安全重点实验室（Beijing Laboratory of Food Quality and Safety）以及国家农产品保鲜工程技术研究中心（National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agricultural Products）。研究成果发表于《Journal of Cleaner Production》2019年第211卷，页码1171-1179。
学术背景
该研究属于食品科学与农产品保鲜领域，聚焦鲜食葡萄（table grapes）冷链中的清洁生产技术（cleaner production）。传统保鲜工艺使用二氧化硫（SO₂）固体防腐剂（solid antistaling agent），但存在SO₂释放速率不稳定、残留量高的问题，可能威胁葡萄品质和人类健康。研究团队旨在开发一种结合熏蒸处理（fumigation treatment）与缓释SO₂防腐剂的改进工艺，以降低SO₂残留、提升冷链清洁生产效率。
研究流程
熏蒸条件优化
- 实验设计：测试不同SO₂浓度（100-10000 ppm）和时间（20-180分钟）对红地球葡萄（Red Globe）的漂白指数（bleaching index）和SO₂残留的影响。
- 关键方法：通过冷凝法（condensation method）测定SO₂残留，碘滴定法（iodometric titration）定量分析。
- 结果：确定最佳熏蒸条件为5000 ppm浓度下处理20分钟，此时漂白指数为0%，SO₂残留量为0.24 mg/g。
缓释SO₂防腐剂开发
- 结构设计：采用纸塑复合膜（paper-plastic composite membrane）包裹防腐成分A（焦亚硫酸钠与缓释剂）和B（2-氨基丁烷硫酸盐与无水碳酸钠），无需刺孔即可实现稳定释放。
- 性能测试：对比普通粉末防腐剂（Agent I）、自制缓释剂（Agent II）和商业复合防腐剂（Agent III）的SO₂释放曲线。结果显示，Agent II在14小时内释放峰值达0.93 ppm，且残留量在75天后为31.6%，缓释性能最优。
葡萄品质与SO₂残留评估
- 实验分组：设置熏蒸+防腐剂（Process I-III）与单一防腐剂对照组，监测193天冷链储存（0℃）下的腐烂率（decay rate）、脱粒率（threshing rate）及SO₂残留。
- 数据分析：Process II（熏蒸+Agent II）的腐烂率最大降幅达91.3%（5.24% vs 25.06%），脱粒率降低44.8%，SO₂残留减少44.7%（1.43 mg/g vs 2.59 mg/g）。
主要结果与逻辑关联
- 熏蒸处理显著降低初始田间病菌，缓释防腐剂则抑制冷链中残余微生物活性，二者协同减少SO₂累积。
- 自制缓释剂通过可控释放机制（controlled release formulation）平衡杀菌效果与低残留需求，验证了工艺的可行性。
结论与价值
该改进工艺兼具科学价值与应用潜力：
1. 科学价值：首次提出熏蒸与缓释防腐剂的联合使用策略，为农产品保鲜中的SO₂控释提供新方法。
2. 应用价值：在天津、新疆等地的实际冷链中验证了工艺有效性，可推广至其他易腐农产品的保鲜。
研究亮点
- 创新方法：开发无需刺孔的缓释防腐剂，解决了传统工艺中SO₂释放不可控的难题。
- 跨学科技术：结合化学分析（碘滴定法）与工程设计（复合膜封装），实现工艺优化。
- 全面评估：通过多指标（品质、残留、经济性）验证工艺的工业化潜力。
其他价值
研究团队建议未来整合SO₂传感器以实现实时监测，进一步提升工艺的透明度和可追溯性。该成果为农产品绿色供应链的构建提供了关键技术支撑。