預(yù)冷技術(shù)在果蔬采后保鮮中的應(yīng)用研究

李 健， 姜微波

(1.北京工商大學(xué)食品學(xué)院/食品添加劑與配料北京高校工程研究中心/食品風(fēng)味化學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048;2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083)

預(yù)冷技術(shù)在果蔬采后保鮮中的應(yīng)用研究

李 健1，2， 姜微波2

(1.北京工商大學(xué)食品學(xué)院/食品添加劑與配料北京高校工程研究中心/食品風(fēng)味化學(xué)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100048;2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083)

預(yù)冷是在低溫貯運(yùn)或冷凍加工前利用低溫水或空氣等介質(zhì)迅速降溫除去田間熱的過程.預(yù)冷技術(shù)具有無毒，無殘留和易操作等特點(diǎn)，已經(jīng)應(yīng)用到眾多果蔬的保鮮中.綜述了預(yù)冷在果蔬流通領(lǐng)域中的作用，并介紹了幾種常見的預(yù)冷方式.

預(yù)冷;果蔬;保鮮

我國果蔬在采后流通過程中損失十分嚴(yán)重，據(jù)估計(jì)，每年腐爛損耗的果蔬幾乎可以滿足我國2億人口的基本營養(yǎng)需求［1］.溫度過高是造成果蔬加速損失的重要原因，研究發(fā)現(xiàn)，菠菜等一些蔬菜的維C及其他營養(yǎng)成分含量在30℃中存放24 h后就會減少90%［2－3］.低溫貯藏可有效抑制新鮮果蔬的呼吸作用，較好地保持果蔬的新鮮度［3］.因此，果蔬采后迅速冷卻至低溫并貯藏是保持其品質(zhì)的關(guān)鍵.

預(yù)冷是指采收后的果蔬在貯藏或運(yùn)輸之前，迅速將其溫度降低至規(guī)定溫度的作業(yè)［4］.果蔬采后入庫預(yù)冷間隔時(shí)間越短越有利于其品質(zhì)的保持［5］.研究表明，在整個冷藏鏈中，不經(jīng)預(yù)冷處理的蔬菜在流通中損失約為25%～30%，而預(yù)冷蔬菜的損失率僅為5% ～10%［6］.

1 預(yù)冷在果蔬貯運(yùn)中的作用

1.1 抑制乙烯產(chǎn)生，降低產(chǎn)品的呼吸強(qiáng)度

預(yù)冷能有效抑制果蔬乙烯的產(chǎn)生，降低高峰期乙烯生成量，研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)預(yù)冷的青花菜小花乙烯釋放量明顯低于未預(yù)冷者［7］.預(yù)冷還可能一定程度上改變組織對乙烯感受模式，推遲乙烯躍變峰出現(xiàn)［8］.

果蔬采后攜帶的田間熱及采收過程中的機(jī)械傷會促使其呼吸作用加快，釋放出大量的呼吸熱，果蔬溫度迅速升高，升高的溫度會進(jìn)一步加強(qiáng)呼吸作用.因此，在采收后幾小時(shí)內(nèi)迅速預(yù)冷是降低呼吸強(qiáng)度的一個有效途徑［9］.實(shí)驗(yàn)表明，風(fēng)預(yù)冷可抑制“黑寶石”和“安哥諾”李的呼吸作用［10］，真空預(yù)冷能顯著降低蘆筍［11］和白蘑菇［12］的呼吸強(qiáng)度.

1.2 延緩果蔬品質(zhì)下降

預(yù)冷處理能有效抑制乙烯的產(chǎn)生，降低貯藏期的呼吸強(qiáng)度，從而能減少果蔬自身有機(jī)物的消耗，有利于其品質(zhì)的保持.快速預(yù)冷能減緩貯藏期楊梅果肉硬度的下降速度，減少可溶性總糖、可滴定酸和維生素C的損失，顯著延緩貯藏期品質(zhì)的下降［13］.劉升等［14］通過對綠蘆筍預(yù)冷的研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)冷處理可以減少綠蘆筍的失重率和頂端鱗片松散率，而且能減少其可溶性固形物、維生素C和糖含量的損失.預(yù)冷還可以鍛煉果實(shí)抗低溫沖擊的能力，減輕或推遲冷害癥狀的發(fā)生［4］，進(jìn)而延緩果實(shí)品質(zhì)的下降.

1.3 控制包裝袋內(nèi)結(jié)露現(xiàn)象，抑制微生物生長

果蔬若不預(yù)冷直接扎口碼垛存放冷庫，這時(shí)果蔬內(nèi)部溫度很高，呼吸強(qiáng)度與蒸發(fā)速度迅猛，袋內(nèi)蒸汽壓迅速上升.經(jīng)冷卻后，袋內(nèi)溫度逐漸降低，當(dāng)達(dá)到袋內(nèi)蒸汽露點(diǎn)溫度后，過飽和水蒸汽在袋內(nèi)或果蔬表面形成結(jié)露，并產(chǎn)生大量冷凝結(jié)露水，為微生物繁殖創(chuàng)造了有利條件［15］.預(yù)冷則可以使果蔬溫度迅速下降，因而形成的過飽和水蒸汽會擴(kuò)散到預(yù)冷庫中，預(yù)冷結(jié)束后，再扎口，則不會出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，果蔬表面的微生物繁殖就會受到抑制.李國鋒等［3］指出壓差預(yù)冷可以很好抑制花椰菜發(fā)生腐爛.同樣，劉升等［14］也發(fā)現(xiàn)預(yù)冷能減少綠竹筍的腐爛率.

1.4 減少設(shè)備制冷負(fù)荷

果蔬采后攜帶田間熱相當(dāng)大，如1 t綠葉蔬菜的溫度由25℃降到貯藏溫度0℃，釋放10×104kJ以上熱量［16］，這需要制冷設(shè)備具有較大的制冷量，才能使果蔬迅速降溫.而果蔬在貯藏過程中保持恒定溫度，所需制冷量較低，此時(shí)會造成設(shè)備部分制冷量的浪費(fèi)［17］.果蔬經(jīng)特定預(yù)冷庫預(yù)冷后，可降低蔬菜在流通和貯藏過程中對設(shè)備冷源的要求.另外，預(yù)冷還可避免不同溫度果實(shí)貯藏到同一個冷庫引起庫溫波動，從而起到減少設(shè)備制冷負(fù)荷的作用.

2 常見預(yù)冷方式

2.1 冰預(yù)冷

冰冷是將冰塊連同果蔬一起放入包裝箱中，或?qū)⒈旌衔镏苯幼⑷氚b箱中，利用冰融化吸收熱量，對果蔬進(jìn)行預(yù)冷的一種方法.冰預(yù)冷方法簡單、成本低廉，適合于需要在田間立即進(jìn)行預(yù)冷的產(chǎn)品.冰冷的缺點(diǎn)是:冷卻不均勻，溫度不易控制，在盛冰容器表面冷凝的水會加速果蔬微生物的繁殖，此外，冰占據(jù)大量體積，一般占據(jù)25% ～50%，減少貨物的裝載容量［18］.因此，現(xiàn)在加冰冷卻主要應(yīng)用在短途運(yùn)輸過程中產(chǎn)品低溫的保持上［19］.

2.2 冷水預(yù)冷

冷水預(yù)冷是以水為介質(zhì)，將產(chǎn)品直接浸沒于冷水中，或用冷水對貨物噴淋冷卻的一種方法.由于水的換熱系數(shù)比空氣大，所以冷水比冷風(fēng)冷卻速度快，有研究發(fā)現(xiàn)，在相同的流速和溫差下，冷水冷卻速度是冷風(fēng)的15倍［4］.冷水預(yù)冷還不會引起果蔬失水干耗，適合預(yù)冷雨中采摘的產(chǎn)品和根菜類產(chǎn)品，但不適合葉菜類的預(yù)冷，因葉片殘留的水分很難去除.由于冷水是循環(huán)使用，所以其可能被病原菌污染，從而引起果蔬腐敗，造成商品價(jià)值損失［20］.另外，冷水預(yù)冷還會造成產(chǎn)品水溶性營養(yǎng)成分流失.

2.3 強(qiáng)制通風(fēng)預(yù)冷

強(qiáng)制通風(fēng)預(yù)冷是將果蔬放置在冷庫內(nèi)，利用通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的空氣對流帶走熱量的冷卻方法.該法簡單可行，費(fèi)用低，是國外最早使用的一種冷卻方式［18］，適用于不包裝且不易腐敗的產(chǎn)品.但若有包裝箱，冷風(fēng)不易從箱的開口穿過，冷卻時(shí)間長.研究顯示，鮮切花不經(jīng)包裝，20 min就能冷卻，而包裝后需要2 d或更長時(shí)間才能預(yù)冷到貯藏溫度［4］.

2.4 壓差預(yù)冷

壓差預(yù)冷是利用包裝箱一側(cè)的軸流風(fēng)機(jī)的抽吸作用在其兩側(cè)形成壓力差，迫使冷空氣從包裝箱兩側(cè)的開孔進(jìn)入箱內(nèi)，與產(chǎn)品充分接觸，進(jìn)行強(qiáng)烈的熱交換，從而達(dá)到冷卻產(chǎn)品的目的［21］.差壓預(yù)冷是通過加大冷空氣流經(jīng)果蔬表面的速度，提高果蔬與冷空氣間的熱交換來實(shí)現(xiàn)快速降溫［22］，差壓預(yù)冷所用的時(shí)間一般只占普通冷卻時(shí)間的1/4～1/10［23］.差壓預(yù)冷在降低蔬菜溫度的同時(shí)，也會增加蔬菜表面水分的流失，一般失水3% ～5%就出現(xiàn)萎蔫和皺縮，引起產(chǎn)品鮮度的降低.此外，壓差預(yù)冷需要增加差壓風(fēng)機(jī)等設(shè)備，投資比強(qiáng)制通風(fēng)預(yù)冷略高.

2.5 真空預(yù)冷

真空冷卻是利用抽真空的方法，使物料內(nèi)水分在低壓狀態(tài)下蒸發(fā)，水在蒸發(fā)過程中要消耗較多熱量的基本原理［24］，從而使食品的品溫快速下降的一種冷卻方式［25］.真空預(yù)冷對于單位質(zhì)量表面積較大的葉菜類果蔬特別有效，其冷卻速度遠(yuǎn)大于其他預(yù)冷方法，一般20～30 min就可以使溫度降至4～5℃，而其他冷卻方法達(dá)到同樣效果需要幾個小時(shí)甚至幾十個小時(shí)［26］.而且在真空環(huán)境下冷卻，可以殺滅果蔬中躲藏的害蟲和致病菌，因而可以起到良好的保鮮效果.失水是在進(jìn)行真空預(yù)冷操作時(shí)需要面對的一個嚴(yán)峻問題，研究表明，果蔬產(chǎn)品從25℃真空預(yù)冷到1℃，將會失水4%左右［27］.另外，真空預(yù)冷設(shè)備的投資大、成本高［18］，且對單位質(zhì)量表面積較小的果菜類和根菜類來說，冷卻效果不太理想［26］，這也是目前影響其普遍使用的最大障礙.

3 預(yù)冷方式的選擇

在進(jìn)行預(yù)冷方式的選擇時(shí)，首先要考慮果蔬的種類.葉菜類產(chǎn)品適宜選用真空預(yù)冷和壓差預(yù)冷，根莖類產(chǎn)品如馬鈴薯、木薯等可采用冷水和強(qiáng)制通風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷，蘑菇類和草莓類產(chǎn)品可以使用真空預(yù)冷和壓差預(yù)冷，蘋果、梨和葡萄等以包裝箱包裝的產(chǎn)品最好采用壓差預(yù)冷.一般來說，同一種產(chǎn)品可能有幾種適宜的預(yù)冷方式，需要考慮自身的實(shí)際情況，根據(jù)資金情況和市場需求確定合適的預(yù)冷方式［17］.

4 總結(jié)與展望

預(yù)冷可降低產(chǎn)品的呼吸作用，減緩果實(shí)的新陳代謝和成熟衰老速度，還可抑制微生物繁殖，從而減少果實(shí)因腐爛而造成的損失.預(yù)冷已經(jīng)成為果蔬流通過程中保證質(zhì)量的首要措施［28］.現(xiàn)如今，歐美、日本等國家已經(jīng)把預(yù)冷作為果蔬采摘后必不可少的工序.我們應(yīng)該重視預(yù)冷在果蔬貯藏中的重要作用，建立完善的冷鏈系統(tǒng)，要針對不同的產(chǎn)品特點(diǎn)，選擇不同的預(yù)冷方式，最終達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的.

由于預(yù)冷過程是復(fù)雜的傳熱過程，在對產(chǎn)品預(yù)冷規(guī)律進(jìn)行研究時(shí)，應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)模擬的方法，確定果蔬預(yù)冷過程的傳熱規(guī)律.另外，影響預(yù)冷的因素很多，包括預(yù)冷介質(zhì)的溫度和速度、產(chǎn)品的堆碼方式、包裝箱的開口率和開口形狀等，應(yīng)結(jié)合預(yù)冷效率、產(chǎn)品質(zhì)量和預(yù)冷能耗確定預(yù)冷過程的最佳工藝參數(shù)，設(shè)計(jì)出合理的預(yù)冷裝置.

［1］盧立新，王志偉.果品運(yùn)輸中的機(jī)械損傷機(jī)理及減損包裝研究進(jìn)展［J］.包裝工程，2004，25:131-135.

［2］翟家佩，蔣偉.冷水冷卻式果蔬預(yù)冷裝置設(shè)計(jì)［J］.食品研究與開發(fā)，2001(1):55-59.

［3］李國鋒，馮毓琴，李梅，等.花椰菜實(shí)用預(yù)冷保鮮技術(shù)研究［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，22:10667-10669.

［4］Brosnan T，Sun D W.Precooling techniques and applications for horticultural products a review［J］.International Journal of Refrigeration，2001，24:154-170.

［5］趙曉芳，王貴禧，梁麗松，等.不同包裝及延時(shí)預(yù)冷處理對模擬冷鏈貯運(yùn)及貨架期期間桃果實(shí)品質(zhì)的影響［J］.食品科學(xué)，2009(6):275-278.

［6］王強(qiáng)，劉曉東.實(shí)施蔬菜產(chǎn)地預(yù)冷，完善低溫冷藏鏈［J］.制冷，2001(1):40-44.

［7］王然，王成榮，秦斐斐，等.青花菜預(yù)冷后乙烯生成特性及受體基因的表達(dá)分析［J］.園藝學(xué)報(bào)，2008(6):879-884.

［8］劉芬.青花菜真空預(yù)冷工藝及保鮮效果的研究［D］.杭州:浙江大學(xué)，2010.

［9］Jones S.When time is of the essence［J］.Progressive Grocer，1996(2):105.

［10］胡花麗，李鵬霞，王煒.預(yù)冷方式對李果實(shí)呼吸強(qiáng)度、乙烯生成量及貯藏品質(zhì)的影響［J］.西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2009(2):80-83.

［11］陳杭君，郜海燕，毛金林，等.預(yù)冷方式及MAP貯藏對蘆筍采后生理變化的影響［J］.中國食品學(xué)報(bào)，2007(4):85-90.

［12］Tao F，Zhang M，Yu H Q，et al.Effects of different storage conditions on chemical and physical properties of white mushrooms after vacuum cooling［J］.Journal of Food Engineering，2006，77:545-549.

［13］陳文烜，郜海燕，房祥軍，等.快速預(yù)冷對楊梅采后生理和品質(zhì)的影響［J］.中國食品學(xué)報(bào)，2010(3):169-174.

［14］劉升，武田吉弘，Hori S.綠蘆筍壓差預(yù)冷和冷藏試驗(yàn)研究［J］.制冷學(xué)報(bào)，2006(2):55-58.

［15］范梅紅，李陽.真空預(yù)冷葉菜的食品安全、營養(yǎng)與經(jīng)濟(jì)價(jià)值［J］.現(xiàn)代食品科技，2010(11):1256-1258.

［16］楊少檜.果蔬采后預(yù)冷－不可或缺的環(huán)節(jié)［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2006(3):28-29.

［17］高麗樸.蔬菜采后預(yù)冷與保鮮［J］.中國蔬菜，2001(1):53-54.

［18］苗玉濤，鄒同華，黃健.壓差預(yù)冷技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2005(6):14-18.

［19］Gillies S L，Toivonen P M A.Cooling method influences the postharvest quality of broccoli［J］.HortScience，1995，30:313-315.

［20］翟家佩，蔣偉.冷水冷卻式果蔬預(yù)冷裝置設(shè)計(jì)［J］.食品研究與開發(fā)，2001(1):55-59.

［21］陳剛，王蘭菊，任凝輝，等.果蔬差壓預(yù)冷的研究進(jìn)展［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005(8):1491-1492.

［22］Ferrua M J，Singh R P.Improved airflow method and packaging system for forced-air cooling of strawberries［J］.International Journal of Refrigeration，2011，34:1162-1173.

［23］鄭淑芳，高麗樸，李武，等.蔬菜差壓預(yù)冷失水控制方法研究［J］.長江蔬菜，2006(9):42-43.

［24］McDonald K，Sun D W.Vacuum cooling technology for the food processing industry:a review［J］.Journal of Food Engineering，2000，45:55-65.

［25］陶菲，張慜，余漢清，等.不同真空預(yù)冷終溫對雙孢蘑菇保鮮的影響［J］.食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)，2005(2):39-43.

［26］杜建通，張榮玲.果蔬真空預(yù)冷裝置的技術(shù)發(fā)展前景［J］.真空與低溫，1999(3):175-179.

［27］Kader A A.Prevention of ripening in fruits by use of controlled atmosphere ［J］.Food Technology，1980，34:50-54.

［28］Kumar R，Kumar A，Murthy U N.Heat transfer during forced air precooling of perishable food products［J］.Biosystems Engineering，2008，99:228-233.

(責(zé)任編輯:檀彩蓮)

Application of Precooling Technique on Preservation of Fruits and Vegetables After Harvest:a Review

LI Jian1，2， JIANG Wei-bo2(1.School of Food and Chemical Engineering/Beijing Higher Institution Engineering Research Center of Food Additives and Ingredients/Beijing Key Laboratory of Food Flavor Chemistry，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China;2.College of Food Science and Nutritional Engineering，China Agricultural University，Beijing 100083，China)

The process of precooling is a rapid method to remove field heat by low temperature water，air or other media，prior to storage，transportation or handling.Precooling technique is non-toxic，non-residual and easy to operate，having been applied on the preservation of many fruits and vegetables.The effects of precooling on the storage and transportation of fruits and vegetables were reviewed in this paper，various different precooling methods also being introduced.

precooling;fruits and vegetables;preservation

TS255.3

A

1671-1513(2012)03-0065-04

2011-11-17

李 健，男，講師，博士，主要從事食品科學(xué)與工程方面的研究;

姜微波，男，教授，博士，主要從事果蔬衰老機(jī)理與控制技術(shù)方面的研究.通訊作者.