電場(chǎng)的催熟功能及在冰箱中的應(yīng)用分析

任 猛 左秋杰

（長(zhǎng)虹美菱股份有限公司 合肥 230001）

引言

呼吸躍變型水果多味美，營養(yǎng)豐富，然而相信多數(shù)消費(fèi)者在購買獼猴時(shí)都存在一種感受，購買時(shí)成熟度不高，需要催熟，導(dǎo)致購買欲望的降低。然而在存放過程中仍存在一些問題，目前催熟多放在常溫條件下，食材呼吸強(qiáng)度高，微生物活性較高，催熟過程難以控制，導(dǎo)致食材加速腐爛變質(zhì)。

電場(chǎng)保鮮技術(shù)前期研究較多，其機(jī)理主要體現(xiàn)在：抑制電子傳遞過程，實(shí)現(xiàn)酶活以及細(xì)胞膜透性，實(shí)現(xiàn)代謝過程的抑制。同時(shí)電場(chǎng)可破壞較弱的化學(xué)鍵，如維持蛋白結(jié)構(gòu)的氫鍵，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)細(xì)菌的抑制劑殺滅。

最近研究發(fā)現(xiàn)：電場(chǎng)對(duì)于不同代謝類型食材保鮮效果影響存在著明顯差異。具體表現(xiàn)在對(duì)于呼吸躍變型食材的影響。本文通過分析電場(chǎng)條件下呼吸躍變型食材主要代謝指標(biāo)的數(shù)據(jù)，確定電場(chǎng)適宜的催熟處理?xiàng)l件，實(shí)現(xiàn)冰箱中水果的高效催熟。對(duì)于解決用戶購買部分食材（如獼猴桃、香蕉等）不成熟、后熟慢的問題具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 測(cè)試水果

青香蕉、山竹、黃香蕉。

1.2 測(cè)試設(shè)備及儀器

恒溫箱、電場(chǎng)保鮮模塊（50 Hz工頻電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度0～1 500 V ）、電子天平、二氧化碳濃度檢測(cè)儀、密閉測(cè)試箱（帶擾流風(fēng)扇）。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 保鮮效果測(cè)試

考慮后熟主要為呼吸躍變型食材，因次選擇躍變型水果為試驗(yàn)材料，購買相同批次成熟度相近的新鮮水果，關(guān)閉冰箱自帶電場(chǎng)設(shè)備。通過在冷藏室中增加工頻電場(chǎng)裝置，通過控制裝置位置實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度的調(diào)控。試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)梯度電場(chǎng)強(qiáng)度：30～100 V，100～500 V，500～1 000 V，分別將青香蕉、山竹、黃香蕉貯藏于冰箱暖藏區(qū)（12 ℃，低溫容易出現(xiàn)冷害）。定期對(duì)樣品進(jìn)行采樣處理，測(cè)定代謝指標(biāo)，處理間隔時(shí)間為2天。每個(gè)條件下每次隨機(jī)選取3個(gè)果實(shí)，重復(fù)3次。分析不同電場(chǎng)條件下對(duì)于呼吸躍變型食材代謝的影響。

2.2 乙烯釋放量的測(cè)定

乙烯作為植物生長(zhǎng)激素，促進(jìn)食材代謝，尤其是躍變型水果，食材在存儲(chǔ)過程中會(huì)產(chǎn)生乙烯，乙烯釋放量與成熟度相關(guān)，抑制乙烯產(chǎn)生能有效延長(zhǎng)水果的保鮮期[4]。因此測(cè)定乙烯濃度可直接反應(yīng)電場(chǎng)技術(shù)對(duì)于食材代謝的影響。測(cè)定時(shí)每個(gè)果實(shí)分別稱重，記錄重量，然后將果實(shí)轉(zhuǎn)移到密閉容器中（帶取樣孔），密閉2 h。用擾流風(fēng)扇混勻密封罐內(nèi)氣體，立刻使用注射器抽取氣體樣品2 mL測(cè)定氣體樣品中乙烯含量，根據(jù)公式進(jìn)行含量計(jì)算。計(jì)算公式如下：

式中：

C1—乙烯的含量，μL/L；

V—容器體積，mL；

M—樣品質(zhì)量，kg；

t—測(cè)試時(shí)間，h。

2.3呼吸強(qiáng)度測(cè)定

果實(shí)在采摘后仍是活的有機(jī)體，呼吸代謝會(huì)持續(xù)，一般通過測(cè)定呼吸強(qiáng)度，作為判斷果實(shí)的生命活動(dòng)狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)[5]。呼吸過程中會(huì)消耗空氣中氧氣，釋放二氧化碳，因此測(cè)定的二氧化碳濃度可反應(yīng)食材成熟度。試驗(yàn)過程中每個(gè)果實(shí)分別稱重并記錄，然后將果實(shí)放置到密閉的容器中，密閉2 h。計(jì)算出CO2濃度C2，計(jì)算公式如下。

式中：

C2—測(cè)定CO2的含量，μL/L；

V—容器體積，mL；

M—樣品質(zhì)量，kg；

t—測(cè)試時(shí)間，h。

2.4外觀變化

用戶可通過外觀直觀的看出食材的新鮮程度，判斷其可食用性。試驗(yàn)中，每2天對(duì)果實(shí)進(jìn)行拍照記錄，并進(jìn)行感官描述。

3 結(jié)果與分析

3.1 電場(chǎng)對(duì)于乙烯釋放量的影響

10～200 V，200～600V，600～1000V電場(chǎng)強(qiáng)度條件下對(duì)樣品進(jìn)行試驗(yàn)處理，測(cè)量乙烯的釋放，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：不同電場(chǎng)條件下，不同種類水果的乙烯釋放存在著較為明顯的差異。

測(cè)定方法如2.2所示，結(jié)果如圖1～3。

如圖1所示，對(duì)照組青香蕉在實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)的乙烯釋放量呈上升趨勢(shì)；10～200 V條件下青香蕉乙烯釋放量呈先減小后增大趨勢(shì)，乙烯整體釋放量最低；而高電場(chǎng)條件（500 V以上）下，對(duì)比低電場(chǎng)以及對(duì)照條件，乙烯釋放量明顯增加，說明高電場(chǎng)處理可催熟青香蕉。

如圖2所示，四組實(shí)驗(yàn)條件下乙烯釋放量在實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)的變化，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)乙烯釋放量趨勢(shì)一致，均在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第4天時(shí)乙烯釋放量突然下降。不同處理?xiàng)l件下，高電場(chǎng)處理（500 V以上）明顯乙烯釋放量高于其他處理。

基于我國病理學(xué)教學(xué)的困境和病理?？漆t(yī)生巨大缺口的現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為：目前所面臨的問題可以借助慕課平臺(tái)的發(fā)展，逐漸得到解決。將非病理?？漆t(yī)生的基礎(chǔ)病理學(xué)教育和病理?？漆t(yī)生的臨床病理教育，對(duì)應(yīng)于X型慕課和C型慕課兩大陣營，在教學(xué)過程中，分別引入X型慕課和C型慕課平臺(tái)。

如圖3所示，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，黃香蕉的乙烯釋放量呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，在實(shí)驗(yàn)第4天出現(xiàn)乙烯釋放高峰，接著開始下降。從第2天開始，10～200 V電場(chǎng)強(qiáng)度下黃香蕉的乙烯釋放量比對(duì)照組的低；而高電場(chǎng)條件（500 V以上）下乙烯釋放量明顯高于其他處理?xiàng)l件下的水果。

由上述結(jié)果可知，不同種類水果的乙烯釋放量在電場(chǎng)強(qiáng)度存在差異的條件下存在明顯區(qū)別。整體而言10～200 V電場(chǎng)強(qiáng)度下可有效抑制乙烯的釋放，抑制催熟。而高電場(chǎng)條件下（500 V以上），乙烯釋放量明顯增加，此時(shí)對(duì)于呼吸躍變型食材催熟具有有利的效果。

3.2 電場(chǎng)對(duì)于呼吸強(qiáng)度的影響

試驗(yàn)通過測(cè)定10～200 V，200～600 V，600～1 000 V不同強(qiáng)度電場(chǎng)貯藏下青香蕉、山竹、黃香蕉呼吸強(qiáng)度，不同電場(chǎng)條件對(duì)不同種類水果的呼吸強(qiáng)度的變化影響不同。

測(cè)定方法如2.3所示，結(jié)果如圖4～6。

圖1 在不同電場(chǎng)下青香蕉乙烯釋放量

圖2 不同電場(chǎng)下山竹乙烯釋放量

圖3 不同電場(chǎng)下黃香蕉乙烯釋放量

圖4 不同電場(chǎng)下青香蕉呼吸強(qiáng)度

圖5 不同電場(chǎng)下山竹呼吸強(qiáng)度

圖6 不同電場(chǎng)下山竹呼吸強(qiáng)度

如圖4所示，青香蕉的呼吸強(qiáng)度整體呈現(xiàn)增高趨勢(shì)，其中10～200 V條件下呼吸強(qiáng)度最低，而高電場(chǎng)條件下（200～600 V、600～1 000 V）呼吸強(qiáng)度明顯高于對(duì)照以及低電場(chǎng)組，說明高電場(chǎng)條件下會(huì)對(duì)青香蕉呼吸作用起促進(jìn)作用，加速青香蕉的成熟過程。

如圖5所示，山竹的呼吸強(qiáng)度整體呈現(xiàn)與青香蕉整體相似，均呈現(xiàn)增高趨勢(shì)，在10～200 V條件下呼吸強(qiáng)度最低，而高電場(chǎng)條件下（200～600 V、600～1 000 V）呼吸強(qiáng)度在存放4天后明顯高于對(duì)照以及低電場(chǎng)組，說明高電場(chǎng)條件下會(huì)對(duì)青香蕉呼吸作用起促進(jìn)作用，加速山竹的成熟過程。

如圖6所示，在實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)，整體上黃香蕉的呼吸強(qiáng)度呈現(xiàn)平穩(wěn)上升后突然下降的趨勢(shì)，與黃香蕉的乙烯釋放量的趨勢(shì)基本相符，第4天達(dá)到呼吸的高峰，之后開始下降。3個(gè)電場(chǎng)條件中只有10～200 V電場(chǎng)條件比對(duì)照組黃香蕉的呼吸強(qiáng)度低，而高電場(chǎng)（600 V～1 000 V）處理?xiàng)l件下香蕉呼吸強(qiáng)度明顯高于其他組。

由上述結(jié)果可知，電場(chǎng)強(qiáng)度差異會(huì)導(dǎo)致不同種類水果的呼吸強(qiáng)度存在明顯區(qū)別，趨勢(shì)與乙烯釋放量趨勢(shì)基本符合。整體而言10～200 V電場(chǎng)強(qiáng)度下可以抑制呼吸強(qiáng)度。而高電場(chǎng)條件下（500 V以上），呼吸強(qiáng)度明顯增加，對(duì)于未成熟食材催熟而言，是有利的，而針對(duì)已成熟黃香蕉而言，是不利于其存放的。

3.3 電場(chǎng)對(duì)于外觀變化的影響

由上述結(jié)果可知，不同電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)于呼吸躍變型水果影響差異性較大，10～200 V電場(chǎng)可抑制食材代謝，實(shí)現(xiàn)食材保鮮期延長(zhǎng)，而600～1 000 V強(qiáng)度電場(chǎng)處理實(shí)現(xiàn)乙烯釋放的促進(jìn)，促進(jìn)代謝強(qiáng)度升高，可實(shí)現(xiàn)呼吸躍變型水果的催熟。

4 分析

通過實(shí)驗(yàn)分析確定，不同電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)于呼吸躍變型食材代謝呈現(xiàn)明顯差異，主要表現(xiàn)在：低電場(chǎng)可抑制食材代謝活動(dòng)，而高電場(chǎng)條件可相對(duì)促進(jìn)乙烯的合成代謝實(shí)現(xiàn)呼吸強(qiáng)度的提高，實(shí)現(xiàn)食材催熟。

針對(duì)不同電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)于代謝影響的差異，可結(jié)合冰箱實(shí)際環(huán)境進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)。初步想法如下：

1）可在冰箱中設(shè)立催熟專區(qū)，通過距離實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)強(qiáng)度的控制。

2）利用對(duì)溫度以及濕度的調(diào)控進(jìn)一步促進(jìn)催熟效果（部分呼吸躍變型食材不適于存放在低溫條件，可在冰箱中設(shè)寬變溫區(qū)，同時(shí)利用適宜的濕度抑制果蔬的失水）。

圖7 不同電場(chǎng)條件下青香蕉外觀變化

圖8 不同電場(chǎng)條件下山竹外觀變化

圖9 不同電場(chǎng)條件下黃香蕉外觀變化

3）利用電場(chǎng)抑制并殺死細(xì)菌，實(shí)現(xiàn)高電場(chǎng)條件下呼吸躍變型食材的高效催熟。

5 結(jié)論

電場(chǎng)催熟技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)食材高效催熟，解決用戶痛點(diǎn)，填補(bǔ)行業(yè)內(nèi)技術(shù)研究及應(yīng)用空白。同時(shí)增加冰箱的賣點(diǎn)，提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，可預(yù)見，催熟功能冰箱應(yīng)具有較好的市場(chǎng)前景。