箱式氣調保鮮技術在果蔬貯藏中的應用研究進展

李春媛 李志文 朱志強 關文強 張娜 翟曼麗

摘 要： 介紹了箱式氣調保鮮技術的原理、特點及影響其作用效果的因素，綜述了該技術對果蔬采后生理及貯藏品質的影響，并對箱式氣調保鮮技術的研究方向和應用前景進行了展望。

關鍵詞：果蔬；箱式氣調；貯藏；應用；研究進展

中圖分類號：S609+.3 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.09.013

Application of Plastic Modified Atmosphere Box in the Storage of Fruits and Vegetables

LI Chun-yuan1， LI Zhi-wen1， ZHU Zhi-qiang1， GUAN Wen-qiang2， ZHANG Na1， ZHAI Man-li1

（1.National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agriculture Products （Tianjin）， Tianjin Key Laboratory of Posthavest Physiology and Storage of Agricultule Products， Tianjin 300384， China；2. College of Biotechnology and Food Sciences， Tianjin Key Lab for Food Biotechnology ， Tianjin Commerce University， Tianjin 300134，China）

Abstract： In this paper， the principles， characteristics and influencing factors of the plastic modified atmosphere box were introduced，the effects of the technology on postharvest physiology and storage quality of fruits and vegetables were reviewed， and the research direction and application prospect of the plastic modified atmosphere box were viewed.

Key words： fruits and vegetables；modified atmosphere box；storage；application；research progress

我國是果蔬生產大國，據統計，2011年我國水果總產量為2.28億t，蔬菜總產量為6.79億t，位居世界前列，其中蔬菜的總產值近8 000億元人民幣，占農業總產值的15%以上，首次超過糧食成為我國第一大農產品[1-2]。近年來，果蔬產業在我國農業和農村經濟發展中的地位日益受到重視，逐漸成為農業支柱性產業及提高廣大農村和農民經濟收入的重要途徑。但由于我國果蔬產品貯藏消費方式及采后商品化處理水平落后，每年在采摘、運輸、貯藏、銷售等環節上的采后損失率高達20%～35%，年損失人民幣達1 800 億元，而發達國家的果蔬產品采后損失率僅為1%～5%[3]。

隨著經濟的發展和人們生活水平的不斷提高，消費者對果蔬產品的感官、食用安全、營養等品質提出了更高的要求，這就需要進一步加強我國果蔬貯藏加工技術的研究，開發和創新果蔬貯藏加工的技術設備，提高果蔬產品的貯藏、加工、運輸等一系列商品化處理水平，提高效率，降低成本，增強我國果蔬產品的市場競爭力。

氣調貯藏是當前國際上果蔬保鮮廣為應用的現代化貯藏手段之一，是指通過改變果蔬產品貯藏環境中的氣體成分（通常是增加CO2濃度和降低O2濃度以及根據需求調節其氣體成分濃度）來貯藏產品的一種方法，該方法通常是建立在冷藏的基礎上應用，對呼吸躍變型果實效果明顯[4]。在發達國家，果蔬產品的氣調貯藏比例已達到60%[5-6]。而在我國，由于氣調庫的投資成本高，操作要求嚴格，限制了其廣泛應用。自發氣調貯藏（MA）既能起到氣調作用又避免了建造氣調庫的高昂費用，并且操作簡單易行，比較適合中國國情[7-10]。果蔬塑料箱式氣調保鮮技術是繼氣調庫和塑料薄膜自發氣調方式之后開發出的第三種氣調方式，具有靈活方便、可操作性強、造價低的優點，而且適合果蔬的整個貯運、銷售過程需求，符合現代物流技術運作理念。此項技術已經在櫻桃、楊梅、綠蘆筍等易腐難貯果蔬上得到了應用[11]。筆者對果蔬塑料箱式氣調保鮮技術的原理和特點、影響因素及應用的研究進展進行了綜述，旨在為今后果蔬塑料箱式氣調保鮮技術的深入研究與應用提供參考依據。

1 箱式氣調保鮮技術的原理和特點

箱式氣調保鮮技術是在冷藏+薄膜自發氣調的基礎上發展而來，當氣調箱中O2濃度降低或CO2濃度增加時，果蔬的呼吸作用受到抑制，降低了呼吸強度，推遲了呼吸峰出現的時間，延緩了新陳代謝速度和營養成分的降低及其他物質的消耗，推遲了果實的成熟與衰老進程，從而更好地保持了果蔬的新鮮品質。同時，較低的O2濃度和較高的CO2濃度能抑制乙烯的生物合成，削弱乙烯生理作用的能力，有利于果蔬產品貯藏壽命的延長。此外，適宜的低O2和高CO2濃度具有抑制某些生理性及病理性病害發生發展的作用，減少果蔬貯藏過程中的腐爛損失[4]。箱式氣調保鮮技術是采用不同大小規格，嚴格密封的硬質塑料包裝箱，箱體裝有特定的調氣嘴，根據貯藏果蔬自身的呼吸和生理特性增減調氣嘴的數量、孔徑及位置，以達到自動調節箱內氣體成分的目的，在結合冷藏的條件下，實現各種較耐高CO2和適宜低O2濃度的果蔬的保鮮。不同規格配套的調氣嘴是塑料氣調保鮮箱應用的關鍵技術[6]。

塑料氣調箱既可在貯藏庫中實現果蔬的長期貯藏保鮮，又可直接應用于果蔬冷鏈物流過程中。經初步研究，塑料氣調箱克服了保鮮膜包裝不易產生高CO2氣體成分的缺點，對于耐高CO2的果蔬可起到很好的保鮮效果。同時，塑料氣調箱采用純物理的保鮮方式，不產生再次污染，保證了新鮮果蔬的品質安全。

2 影響箱式氣調保鮮技術作用效果的因素

2.1 氣體成分

塑料氣調箱內的氣體成分和濃度是影響其保鮮效果最重要的因素，因為不合適的氣體組分有可能導致果實產生無氧呼吸、高CO2傷害、生理加速衰老以及貨架期縮短等現象。氣調箱應具有良好的氣密性，并能通過增減塑料氣調箱上調氣嘴的數量與調節其透氣量進行控制，進而實現果蔬的呼吸與氣調箱通透性的動態平衡。

2.2 溫濕度管理

通常氣調貯藏是建立在冷藏基礎上進行的，氣調貯藏適宜的溫度略高于普通機械冷藏，幅度約0.5 ℃。果實采收后最好立即進行預冷，貯藏期間保持庫溫的穩定。氣調箱內相對濕度過低，會導致果實干皺等失水現象及各種不良生理反應，所以應根據果蔬的特性、貯藏溫度等確定氣調箱內適宜果蔬貯藏的濕度條件，控制蒸騰作用產物與氣調箱通透性的動態平衡。

2.3 貯藏果蔬種類和品種

氣調貯藏一般要求果蔬在尚未成熟時就采摘，而提早采收勢必降低果蔬的固有風味與品質，因此并非適合于所有果蔬。同時，由于不同種類、不同品種的新鮮果蔬自身生物學特性的差異，其適宜的氣體貯藏條件各不相同，塑料氣調箱較傳統的自發氣調薄膜包裝方式，可保持更高的CO2和低O2環境，適宜應用于櫻桃、藍莓、楊梅、綠蘆筍等較耐高CO2和適宜低O2濃度的果蔬的保鮮。

2.4 果蔬品質及采收成熟度

果蔬在采收前應加強管理，把握適宜的采收成熟度，并實現采后商品化處理技術的綜合配套應用，保證貯前品質，以達到最佳的保鮮效果。

3 箱式氣調保鮮技術對果蔬采后生理及貯藏品質的影響

3.1 對果實呼吸和環境氣體變化規律的影響

果蔬產品采后仍是一個活的有機體，有序地進行著一系列的生命代謝活動，其中呼吸作用是提供各種代謝活動所需能量的基本保證，是果蔬采后最主要的生命活動之一。其與果蔬采后品質的變化、成熟衰老進程、貯藏及貨架壽命、采后生理性病害、采后處理及貯藏技術等有著密切的關系[4]。正常空氣中O2濃度為20.9%，CO2濃度為0.03%，貯藏環境中O2和CO2濃度的變化直接影響果蔬采后呼吸作用的強弱。研究表明，藍莓對高濃度CO2有很強的耐力，高濃度CO2箱式氣調可有效減慢藍莓果實呼吸速率，抑制腐爛的發生，對藍莓貯藏具有很好的保鮮效果[12-13]。在（0±0.5） ℃，CO2濃度10%～12%，O2濃度6%～9%條件下，應用塑料箱式氣調貯藏藍莓可比現有其他貯藏方法延長保鮮期30～40 d[11]。張景娥等[14]以岳帥蘋果為試材，研究了不同孔數的塑料氣調箱對岳帥蘋果貯藏期果實品質的影響。結果表明，隨著貯藏時間的延長，塑料氣調箱內CO2濃度逐漸升高，O2濃度逐漸降低，形成了有利于抑制果實呼吸作用及乙烯生成的氣調環境，延緩了岳帥蘋果果實呼吸高峰出現的時間，進而保持了果實的貯藏品質。李江闊等[15]對3種氣調保鮮箱貯藏楊梅的氣體成分變化及保鮮效果進行了研究。試驗結果表明，在0 ℃冷藏條件下，使用氣調保鮮箱可貯藏楊梅20 d，且保鮮效果明顯好于對照。其中氣調箱降低了果實的呼吸強度，推遲了呼吸峰出現的時間，在貯藏6 d時O2、CO2含量達到平衡；在貯藏12～15 d時CO2含量達到峰值20.65%，O2含量接近2%，該環境條件有利于楊梅貯藏保鮮。高銘等[16]研究（0±1） ℃冷藏條件下不同體積分數CO2對Heritage 品種樹莓鮮果保鮮效果的影響，結果表明，CO2體積分數為5%的處理組在貯藏過程中箱內CO2和O2體積分數變化幅度均較小，適宜樹莓箱式氣調貯藏，較好地保持了果實的品質。

3.2 對果實內部酶活性的影響

研究表明，當果實采后處于衰老狀態時，活性氧消除系統無法清除大量過剩的自由基，造成了膜結構的破壞。高體積分數CO2可以促進植物體內抗氧化酶活性的提高，從而減輕果實貯藏期間過氧化傷害，提高果實的抗衰老能力[17]。

姜愛麗等[18]以富士蘋果為試材，研究了鮮切富士蘋果在5 ℃的5%O2+5%CO2或5%O2+10%CO2箱式氣調貯藏條件下抗氧化系統的變化情況。結果表明，與對照相比，2種CO2濃度的箱式氣調貯藏條件均可啟動酶促防御系統，誘導了過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性，同時也加速了非酶促防御系統抗氧化物質的消耗，降低了總酚和VC含量以及貯藏中后期的還原型谷胱甘肽（GSH）含量。2種濃度的CO2處理可有效減慢呼吸速率，抑制腐爛的發生并有效降低褐變程度，其中5%O2+5%CO2更有利于鮮切富士蘋果褐變的控制，而5%O2+10%CO2更有利于抑制腐爛。饒先軍[19]研究認為，在（0±0.5） ℃冷藏條件下，采用自發氣調包裝箱貯藏結球生菜，可有效抑制其多酚氧化酶（PPO）活性，減輕褐變。高銘等[16]的研究結果表明，（0±1） ℃冷庫貯藏條件下，向塑料氣調保鮮箱內充入體積分數為5%的CO2氣體，可有效抑制樹莓果實PPO活性和MDA含量的升高，維持果實較高的POD活性。曹慧娟等[20]研究認為，調節光合氣調箱內氣體濃度為15%CO2+20%O2時， 可減少綠蘆筍貯藏過程中丙二醛的積累和纖維素的增加，較好地保持其食用品質和商品價值。

3.3 對果實風味、營養及色素物質含量的影響

果蔬的風味、營養及色素物質含量是評價果蔬品質的重要因素。饒先軍[19]研究表明，采用密閉塑料箱作為結球生菜自發氣調包裝箱，結合（0±0.5） ℃條件下貯藏，可有效地減少結球生菜水分含量的流失，提高結球生菜的營養品質和商品價值，延長其貨架期。曹慧娟等[20]研究表明，光合氣調箱對綠蘆筍的保鮮效果明顯優于PE 包裝，調節光合氣調箱內氣體濃度為15%CO2+20%O2時， 可明顯降低綠蘆筍貯藏過程中可溶性固形物、VC和葉綠素含量的下降速度。閻瑞香等[21]采用固相微萃取（SPME）與氣相色譜-質譜（GC-MS）聯用的方法，在（0±0.5） ℃冷藏條件下，對塑料箱式氣調和塑料袋自發氣調貯藏56 d的香菇中的香氣成分進行了分析鑒定。結果表明，從香菇中分離出多種揮發性物質，其中，醇類、合硫化合物、醛類等是鮮香菇貯藏后期風味的重要組成部分。與塑料袋自發氣調相比，塑料箱式氣調保鮮能夠有效地維持香菇中的香氣成分。申江等[22]試驗結果表明，隨著貯藏時間的延長，冰溫（冰溫庫，庫內溫度-0.5 ℃，濕度85%）和冰溫氣調（冰溫氣調箱，箱內氣體成分10%CO2+3%O2，溫度-0.5 ℃，濕度85%）兩種處理草莓果實的可溶性固形物、有機酸和VC含量下降較緩慢，必需氨基酸和氨基酸總量顯著增加。貯藏42 d時，冰溫氣調保鮮的草莓腐爛率低于冰溫貯藏的果實腐爛率，冰溫保鮮與氣調保鮮技術有機結合，可明顯延長草莓保鮮期，并且能夠更好地保持營養成分和口感。對甜櫻桃的貯藏試驗表明，箱式氣調可延緩甜櫻桃果實貯藏期間pH值、花青素和總酚含量的升高，結合冰溫貯藏還可抑制甜櫻桃果實可溶性固形物、可滴定酸和還原糖含量的減少 [23-24]。

3.4 對果實質構的影響

筆者以巨峰葡萄為試材，采用質構儀質地多面分析（TPA）方法對塑料氣調箱中葡萄果實果肉質地參數變化規律進行研究，結果表明，貯藏過程中葡萄果肉質地的變化直接影響其貯藏品質的優劣。氣調箱通入10%的CO2處理可以較好地調節適宜巨峰葡萄貯藏的氣體環境，保持貯藏期間巨峰葡萄果實的硬度，有效延緩葡萄果實彈性、凝聚性、咀嚼性、回復性和黏著性的下降，提高葡萄果實的好果率。王寶剛等[25]研究也表明，經氣調箱處理的甜櫻桃果實硬度顯著高于對照果實，明顯降低了甜櫻桃果實的腐爛率。

3.5 對果實采后病害的影響

試驗研究表明，氣調箱內的高濃度CO2可起到抑制果實采后呼吸強度，進而抑制果實表面微生物的生長，顯著降低果實腐爛率的作用。王寶剛等[25]采用自動自發氣調保鮮箱貯藏甜櫻桃果實，結果表明，果實病害發生率隨著貯藏時間的延長呈現逐漸上升的趨勢，但氣調箱貯藏較對照可以顯著降低果實的病害發生率，在（0±0.5） ℃貯藏60 d 后仍具有較好的感官品質，在貯藏80 d時其病害發生率僅是對照果的28.46%。

4 展 望

果實采后的呼吸作用會消耗大量營養物質，使果實品質下降，有害微生物生長，進而縮短貯藏壽命，嚴重影響果實商品價值。低O2、高CO2氣調貯藏對果實呼吸作用、乙烯釋放、膜脂代謝、成熟衰老進程、品質變化以及其他生理生化代謝活動等方面的影響已有大量研究報道[26]。然而專業的氣調貯藏庫建造和經營管理成本較高，不能被廣泛應用。塑料氣調保鮮箱具有密封功能和調氣嘴，可用于人工調節氣體進行貯藏，也可在不充氣條件下利用果實呼吸過程中自發產生CO2，達到較好的貯藏效果，其比保鮮膜氣調更容易掌握氣體成分的變化，在果實長期貯藏方面更占優勢。塑料氣調保鮮箱具有氣體調控效果好、周轉靈活、攜帶方便、操作簡單、成本較低、對環境不造成二次污染等優點，而且適合果蔬的整個貯運、銷售過程需求，符合現代物流技術運作理念，已逐漸應用于葡萄、草莓、藍莓、綠蘆筍等果蔬的貯藏保鮮和物流中。

近年來，隨著人們生活水平的提高和對自身健康的關注，人們對于食品的品質和安全性要求越來越高。塑料箱式氣調保鮮技術在果蔬貯藏中的應用將具有廣闊的發展前景。今后應在果蔬塑料箱式氣調保鮮技術的保鮮機理、適用品種、適宜的氣體條件、溫濕度與氣體成分的相互作用及與其他保鮮技術結合應用等方面進行更深入的研究，促進我國果蔬保鮮技術研究的深入和保鮮產業的進一步發展。

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