基于TRIZ理論的樹(shù)莓鮮果貯運(yùn)保鮮技術(shù)

山永凱 高興瑞 朱煜 孔維娟

摘 要：本研究針對(duì)樹(shù)莓鮮果的貯運(yùn)保鮮技術(shù)問(wèn)題展開(kāi)功能分析、資源分析、成熟度和技術(shù)進(jìn)化原理分析、沖突發(fā)現(xiàn)分析、物質(zhì)-場(chǎng)分析等，基本確定項(xiàng)目要解決的關(guān)鍵點(diǎn)為樹(shù)莓鮮果的貯藏溫度與貯藏方式，并定義為發(fā)明問(wèn)題，總結(jié)出0 ℃貯藏條件和箱式氣調(diào)樹(shù)莓保鮮設(shè)計(jì)概念。通過(guò)對(duì)樹(shù)莓保鮮技術(shù)進(jìn)行研究，提供一種能大規(guī)模工業(yè)化貯運(yùn)鮮食樹(shù)莓的方法。

關(guān)鍵詞：TRIZ理論;樹(shù)莓;貯藏保鮮技術(shù)

中圖分類號(hào)：TB482文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）01-0042-03

Abstract： In this research， functional analysis， resource analysis， maturity and technological evolution principle analysis， conflict discovery analysis， and material-field analysis were performed for the technical problems of fresh raspberry fruit during storage and transportation. ?The key points to be solved in the project were： storage temperature and storage mode of raspberry fresh fruits， which were defined as invention problems. The storage conditions of 0 ℃ and the design of box air-conditioned raspberry preservation were summarized concept. Through the study on the fresh-keeping technology of raspberry， a method for large-scale industrial storage and transportation of fresh raspberry was provided.

Keywords： TRIZ theory;raspberry;storage and fresh-keeping technology

樹(shù)莓（Raspberry）是薔薇科（Rasaceae）懸鉤子屬漿果，又名覆盆子、樹(shù)梅等。其果實(shí)近球形，密被短絨毛，蘊(yùn)含人體所必需的21種氨基酸，礦物質(zhì)含量豐富且含有多種維生素、超氧化物歧化酶（SOD）、花青素、黃銅等成分，被譽(yù)為“黃金水果”和“水果之王”[1]，其口感鮮美，柔嫩多汁，營(yíng)養(yǎng)豐富，深受消費(fèi)者喜愛(ài)。

但是，樹(shù)莓鮮果存在貯藏、運(yùn)輸、保鮮困難的問(wèn)題，因?yàn)闃?shù)莓鮮果是多汁小漿果，果皮薄而柔嫩，成熟果實(shí)稍受外力擠壓容易破裂，在常溫條件下貯藏很快就會(huì)腐爛變質(zhì)。因此，研究樹(shù)莓鮮果的貯運(yùn)保鮮方法，不僅有利于延長(zhǎng)樹(shù)莓的鮮食期，解決鮮食樹(shù)莓貯藏保鮮和長(zhǎng)途運(yùn)輸這一難題，而且對(duì)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)樹(shù)莓產(chǎn)業(yè)的改造與升級(jí)，推動(dòng)樹(shù)莓產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展具有重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)外樹(shù)莓鮮果的貯運(yùn)保鮮方法主要有速凍貯藏法、低溫貯藏法、氣調(diào)保鮮法、保鮮劑保鮮法、臭氧保鮮法等[2]。

本研究基于TRIZ理論，就樹(shù)莓鮮果的貯運(yùn)保鮮技術(shù)問(wèn)題展開(kāi)功能分析、資源分析、成熟度和技術(shù)進(jìn)化原理分析、沖突發(fā)現(xiàn)分析、物質(zhì)-場(chǎng)分析等，基本確定項(xiàng)目要解決的關(guān)鍵點(diǎn)為樹(shù)莓鮮果的貯藏溫度與貯藏方式，并定義為發(fā)明問(wèn)題;同時(shí)，總結(jié)出0 ℃貯藏條件和箱式氣調(diào)樹(shù)莓保鮮設(shè)計(jì)概念。

1 問(wèn)題背景

鮮果樹(shù)莓口感鮮美，酸甜多汁，營(yíng)養(yǎng)豐富。其果皮柔軟嬌嫩，成熟果實(shí)稍受外力擠壓容易破裂，在常溫或低溫貯藏過(guò)程中，果實(shí)中的水分流失較多，表皮干縮，口感變差，最終腐爛變質(zhì)，失去樹(shù)莓鮮果原有的品質(zhì)。因此，通過(guò)對(duì)樹(shù)莓保鮮技術(shù)進(jìn)行研究，有利于提供一種能大規(guī)模工業(yè)化貯運(yùn)鮮食樹(shù)莓的方法，延長(zhǎng)樹(shù)莓鮮果的供應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)樹(shù)莓產(chǎn)業(yè)的改造與升級(jí)，促進(jìn)樹(shù)莓生產(chǎn)、貯運(yùn)保鮮、加工、銷售一體化快速發(fā)展。

2 問(wèn)題描述與分析

2.1 問(wèn)題描述

2.1.1 呼吸變化與樹(shù)莓腐爛。樹(shù)莓的腐爛與樹(shù)莓果的呼吸強(qiáng)度有很大關(guān)系，在樹(shù)莓發(fā)育成熟期，樹(shù)莓的呼吸強(qiáng)度下降。測(cè)定樹(shù)莓漿果的呼吸強(qiáng)度可知，隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，呼吸強(qiáng)度呈現(xiàn)出波動(dòng)，并且具有躍變型呼吸果實(shí)的特性。圖1為常溫下樹(shù)莓漿果呼吸強(qiáng)度的變化圖。常溫下測(cè)定該果實(shí)的呼吸強(qiáng)度為115 mg·kg-1·h-1，常溫下放置1～2 d后，呼吸強(qiáng)度增強(qiáng)，最強(qiáng)達(dá)到360 mg·kg-1·h-1，3 d后呼吸強(qiáng)度下降，果實(shí)腐爛，完全失去商品特性，4 d后，果實(shí)已經(jīng)無(wú)法測(cè)定呼吸。因此，抑制鮮果樹(shù)莓的呼吸，使之呼吸強(qiáng)度平緩均勻，防止出現(xiàn)躍變呼吸高峰是樹(shù)莓保鮮的關(guān)鍵技術(shù)。

2.1.2 水分變化。樹(shù)莓鮮果是一種極易失水的漿果（見(jiàn)圖2），即使在（5±1） ℃、RH為70%的條件下也是如此，這既與漿果自身含有80%左右的水分有關(guān)，也可能與其特殊的果皮結(jié)構(gòu)有關(guān)，需要進(jìn)一步研究。樹(shù)莓鮮果失水后，口感變差，失去樹(shù)莓鮮果原有的品質(zhì)。因此，防止樹(shù)莓鮮果水分的流失也是樹(shù)莓保鮮的關(guān)鍵技術(shù)。

2.2 問(wèn)題分析

2.2.1 功能分析。樹(shù)莓保鮮技術(shù)的關(guān)鍵是抑制呼吸作用和防止水分流失兩個(gè)方面，另外還涉及抑制細(xì)菌生長(zhǎng)等問(wèn)題，樹(shù)莓保鮮需要實(shí)現(xiàn)的功能如圖3所示。

2.2.2 資源分析。①能量資源：光、熱、重力、生物能、周圍環(huán)境中可用的能量;②物質(zhì)資源：樹(shù)莓、空氣、保鮮膜、保鮮劑、氣調(diào)箱、儲(chǔ)物筐等;③空間資源：樹(shù)莓間的間隙、容器內(nèi)部和周圍空間;④時(shí)間資源：采摘前、采摘過(guò)程和采摘后時(shí)間、運(yùn)輸時(shí)間;⑤功能資源：容器產(chǎn)生的功能。

2.2.3 理想解分析。最終理想解是不需要做任何處理，樹(shù)莓自然保鮮;次理想解是消耗最少資源達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。

設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是樹(shù)莓保持新鮮，理想解是樹(shù)莓保持新鮮達(dá)半年（或一年）。達(dá)到理想解的障礙是樹(shù)莓有呼吸作用，果皮對(duì)水分的滲透作用強(qiáng)，有細(xì)菌生長(zhǎng)。出現(xiàn)這種障礙的結(jié)果是樹(shù)莓不能保持新鮮，不出現(xiàn)這種障礙的條件是全局理想化——沒(méi)有呼吸作用，果皮結(jié)構(gòu)不滲水，自身具有抗菌抑菌作用，局部理想化——低溫條件或適當(dāng)提高CO2濃度讓呼吸作用減弱，果皮外空氣濕度大或鮮果周圍空氣不流動(dòng)會(huì)防止水分流失，殺滅細(xì)菌或抑制細(xì)菌生長(zhǎng);可用資源是樹(shù)莓自身、周圍空氣、容器、已有保鮮技術(shù)、生物基因工程（對(duì)樹(shù)莓自身進(jìn)行改變）。

2.2.4 鮮果保鮮技術(shù)分析。保鮮技術(shù)主要采用低溫貯藏技術(shù)、保鮮膜貯藏技術(shù)、涂抹技術(shù)、滅菌技術(shù)、保鮮劑釋放技術(shù)、1-MCP技術(shù)、MA氣調(diào)保鮮技術(shù)等。為了解決本項(xiàng)目的問(wèn)題，查閱了樹(shù)莓保鮮的專利技術(shù)，并從專利的數(shù)量和相似度進(jìn)行了初步分析，涉及鮮果保鮮的專利較少，且保鮮期限較短，說(shuō)明技術(shù)發(fā)展還處于成長(zhǎng)階段。

2.2.5 技術(shù)進(jìn)化的9條定律與基于TRIZ的專利規(guī)避設(shè)計(jì)分析。近幾十年來(lái)，樹(shù)莓的保鮮技術(shù)有了一些初步的試驗(yàn)，主要有以下方法。①低溫貯藏：將鮮樹(shù)莓貯藏于適宜低溫下，抑制樹(shù)莓的呼吸與呼吸強(qiáng)度;②保鮮膜貯藏：將保鮮膜套在樹(shù)莓鮮果上，防止樹(shù)莓鮮果的水分流失;③保鮮劑技術(shù)：將二氧化氯緩釋等保鮮劑添加在樹(shù)莓鮮果的貯藏環(huán)境中，以達(dá)到抑制呼吸和抑制細(xì)菌等目的;④氣調(diào)保鮮：利用MA限氣保鮮技術(shù)和PVC微孔薄膜進(jìn)行氣調(diào)保鮮，抑制樹(shù)莓鮮果水分散失的同時(shí)抑制果實(shí)的呼吸。

目前，每種技術(shù)在樹(shù)莓保鮮中都效果不足。按照集成化進(jìn)化定律，把現(xiàn)有不同的技術(shù)系統(tǒng)組合起來(lái)。

3 問(wèn)題求解

根據(jù)樹(shù)莓鮮果保鮮貯藏的功能分析、資源分析、成熟度和技術(shù)進(jìn)化原理分析、沖突發(fā)現(xiàn)分析、物質(zhì)-場(chǎng)分析等，基本確定項(xiàng)目要解決的關(guān)鍵點(diǎn)為增加樹(shù)莓鮮果貯藏的時(shí)間，定義其為發(fā)明問(wèn)題。利用沖突原理解尋找解決方案：通過(guò)溫度、保鮮劑、保鮮膜、氣調(diào)箱的保鮮作用，在貯藏空間氣溫下降、保鮮劑釋放保鮮氣體、保鮮膜和氣調(diào)箱的作用下，樹(shù)莓貯藏環(huán)境的濕度、CO2、O2發(fā)生變化，樹(shù)莓鮮果的貯藏時(shí)間延長(zhǎng);同時(shí)，低溫、高濕度、高CO2和低O2會(huì)造成對(duì)樹(shù)莓鮮果的傷害，形成技術(shù)沖突。利用Innovation Tools 模塊，獲得可能原理解：No.5合并原理;No.7套裝原理;No.20有效作用的連續(xù)性發(fā)明原理;No.22變有害為有益發(fā)明原理。

3.1 采用No.5合并原理

合并原理是解決樹(shù)莓鮮果貯藏時(shí)間的原理之一。將低溫、保鮮膜、氣調(diào)箱、保鮮劑等保鮮方式和所產(chǎn)生的保鮮環(huán)境合并，是有效延長(zhǎng)樹(shù)莓保鮮的重要原理。

3.2 采用No.7套裝原理

套裝原理是解決樹(shù)莓鮮果貯藏時(shí)間的原理之二在盛裝鮮果樹(shù)莓的物料筐中加入保鮮劑，附上保鮮膜，裝入氣調(diào)箱，將氣調(diào)箱放置在低溫環(huán)境中，利用這種套裝發(fā)明原理可有效延長(zhǎng)貯藏期限。

3.3 采用No.20有效作用的連續(xù)性發(fā)明原理

有效作用的連續(xù)性發(fā)明原理是解決樹(shù)莓鮮果貯藏時(shí)間的原理之三利用制冷機(jī)連續(xù)有效的運(yùn)轉(zhuǎn)，給貯藏環(huán)境提供恒定的適宜溫度，氣調(diào)箱持續(xù)提供平衡的CO2、O2濃度，保鮮膜持續(xù)維持樹(shù)莓濕度是延長(zhǎng)樹(shù)莓保鮮期限的重要因素。

3.4 采用No.22變有害為有益發(fā)明原理

變有害為有益發(fā)明原理是解決樹(shù)莓鮮果貯藏時(shí)間的原理之四。利用有害因素，獲得有益的結(jié)果。高CO2濃度和低O2濃度對(duì)一般生物體的生命特性來(lái)說(shuō)是有害的，但為了達(dá)到樹(shù)莓鮮果保鮮的目的，通過(guò)制作一個(gè)特殊的貯藏環(huán)境，使高CO2濃度和低O2濃度對(duì)樹(shù)莓起到一個(gè)維持呼吸但接近休眠的狀態(tài)，使有害的環(huán)境變成保鮮的有益環(huán)境。

4 解決方案

4.1 采用的創(chuàng)新理論

綜合各原理解、效應(yīng)、標(biāo)準(zhǔn)解、進(jìn)化原理，將同一方案歸于一類，采用的創(chuàng)新理論如下。發(fā)明原理：NO.5合并原理;發(fā)明原理：NO.7套裝原理;發(fā)明原理：NO.20有效作用的連續(xù)性原理;發(fā)明原理：NO.22變有害為有益原理;技術(shù)進(jìn)化定律：理想化定律（添加新物質(zhì)、添加新場(chǎng)）;改用新的場(chǎng)來(lái)代替原有的場(chǎng);標(biāo)準(zhǔn)解：第01號(hào)標(biāo)準(zhǔn)解No.14“串連物質(zhì)-場(chǎng)”。

4.2 采用的解決方案

①利用改進(jìn)物質(zhì)-場(chǎng)的方法，用適宜樹(shù)莓鮮果保鮮的一個(gè)溫度來(lái)替代不適宜保鮮的一個(gè)溫度，使樹(shù)莓鮮果在一個(gè)較低的溫度下處于微弱呼吸狀態(tài)，防止呼吸高峰的出現(xiàn)。

②利用改進(jìn)物質(zhì)-場(chǎng)的方法，用保鮮膜包裹樹(shù)莓鮮果，通過(guò)保鮮膜的作用防止樹(shù)莓鮮果水分散失。

③利用發(fā)明原理合并、套裝、有效作用的連續(xù)性、變有害為有益原理。利用環(huán)境溫度、保鮮劑、保鮮膜、氣調(diào)箱合并和套裝，利用持續(xù)不斷的低溫及樹(shù)莓鮮果呼吸所產(chǎn)生的CO2濃度達(dá)到與O2濃度平衡的狀態(tài)，延長(zhǎng)樹(shù)莓的保鮮期。氣調(diào)保鮮箱結(jié)構(gòu)如圖4所示。

5 結(jié)語(yǔ)

本研究通過(guò)TRIZ理論創(chuàng)新問(wèn)題解決流程，就樹(shù)莓鮮果的貯運(yùn)保鮮技術(shù)問(wèn)題展開(kāi)功能分析、資源分析、成熟度和技術(shù)進(jìn)化原理分析、沖突發(fā)現(xiàn)分析、物質(zhì)-場(chǎng)分析等，從生產(chǎn)加工工序入手，形成了三種技術(shù)方案，經(jīng)過(guò)方案評(píng)估，在現(xiàn)有生產(chǎn)工藝條件下，可采用利用發(fā)明原理合并、套裝、有效作用的連續(xù)性、變有害為有益原理，利用環(huán)境溫度、保鮮劑、保鮮膜、氣調(diào)箱合并和套裝，利用持續(xù)不斷的低溫及樹(shù)莓鮮果呼吸所產(chǎn)生的CO2濃度達(dá)到與O2濃度平衡的狀態(tài)，延長(zhǎng)樹(shù)莓的保鮮期。經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，保鮮期長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月，解決了鮮食樹(shù)莓貯藏保鮮和長(zhǎng)途運(yùn)輸這一難題，為樹(shù)莓的貯藏開(kāi)辟了一條新的途徑，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)樹(shù)莓產(chǎn)業(yè)的改造與升級(jí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭長(zhǎng)杰.優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)樹(shù)莓生產(chǎn)園周年管理技術(shù)[J].果樹(shù)實(shí)用技術(shù)與信息，2016（7）：14-16.

[2]向延菊，鄭先哲，霍俊偉，等.樹(shù)莓采后貯藏保鮮技術(shù)及其發(fā)展方向[J].農(nóng)機(jī)化研究，2005（1）：220-221.

[3]曹福全.創(chuàng)新思維與方法概論：TRIZ理論與應(yīng)用[M].哈爾濱：黑龍江教育出版社，2009.

[4]檀潤(rùn)華.TRIZ及應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新過(guò)程與方法[M].北京：高等教育出版社，2010.