新疆哈密瓜冷鏈物流體系溫濕度監控及保鮮調控

姚 軍， 耿新麗， 鄭賀云， 再吐娜·買買提， 張翠環， 廖新福

(新疆維吾爾自治區葡萄瓜果研究所，新疆鄯善 838200)

冷鏈物流泛指冷藏冷凍類食品在生產、加工、貯藏、運輸和銷售等環節始終處于規定的低溫環境下，以保障食品質量的特殊供應鏈系統[1]。我國的冷鏈運輸業起步較晚，發展水平較低。目前我國每年消費將近10億t易腐食品，其中超過50%的易腐食品須要冷鏈運輸，但只有10%左右能夠實現冷鏈運輸[2]。據專家估計，我國易腐食品在流通環節中的損失率高達25%～30%[3]。相關資料顯示，發達國家肉禽、果蔬冷鏈流通率分別為100%、95%，而我國僅為15%、5%[4]。冷鏈物流是保障果蔬品質安全的關鍵，而物流運輸監測是其中較為薄弱的環節[5]。完善我國冷鏈物流體系的管理和監督工作已成為當今社會亟須解決的焦點問題[6-7]。

現階段國內外學者在冷鏈物流控制技術方面做了大量研究，國外學者研究了冷藏冷凍各項技術的實現方法和手段[8-9]；國內學者探索了射頻識別(radio frequency identification，簡稱RFID)、全球定位系統(global positioning system，簡稱GPS)和溫控管理系統等先進技術在冷鏈物流方面的運用[10-11]，以及由此衍生的無線傳感器網絡(wireless sensor networks，簡稱WSN)[12]水產品冷鏈實施監控、iButton-DS1923溫濕度跟蹤[13]、CvaR果蔬冷鏈風險控制[14]、Zigbee果蔬環境信息監測[15]等新系統。只注重系統，而忽略了溫濕度控制對果蔬品質的影響。在現實生產中溫濕度變化影響果蔬品質的現象仍然很嚴重，而果蔬在冷鏈運輸過程中的溫濕度變化與果蔬品質之間的關系鮮有報道。在果蔬冷鏈運輸過程中，溫濕度決定果蔬的品質，溫濕度過高或過低均會導致果蔬口感等變差，從而使果蔬品質降低甚至變質[16]。本研究以新疆哈密瓜為研究對象，全程監控哈密瓜冷鏈運輸過程中冷藏車不同部位溫濕度的變化情況，以及不同部位放置的哈密瓜貨架期變化情況，為新疆哈密瓜冷鏈物流系統的研究提供可靠資料，并將1-甲基環丙烯(l-methylcyclopropere,簡稱1-MCP)保鮮劑處理與冷鏈相結合，以期達到減少哈密瓜的腐爛率、延長貨架期、提高哈密瓜產業競爭優勢的作用。

1 材料與方法

1.1 材料的選取

試驗用哈密瓜品種為西州密25號，于2016年7月21日采自新疆五家渠市103團十連，果實無病害及機械損傷，單瓜質量在2.5 kg左右，采用無損測糖儀篩選出可溶性固形物含量為(15±1)%的果實，以確保甜瓜的一致性。試驗哈密瓜經處理后，于7月22日裝入冷藏車運輸，至25日到達上海。

1.2 主要儀器與試劑

主要儀器有K-BA100R無損測糖儀、GY-4數顯水果硬度計(浙江托普儀器有限公司)、EL-USB-2溫濕度記錄儀(江蘇省精創電氣股份有限公司)、TEL700型便攜式二氧化碳測定儀、DR95C-C2H4乙烯測定儀(深圳市沃賽特科技有限公司)。

1.3 試驗材料處理

每60個哈密瓜為1組，分為5個組，共計300個哈密瓜。冷藏車的碼垛層數為10層，1組放入冷藏車前部下方第3層，記作A處；1組放入前部上方第8層，記作B處；1組放入冷藏車中部第5層，記作C處；1組放入冷藏車后部下方第3層，記作D處；1組放入冷藏車后部上方第8層，記作E處；其中，B處哈密瓜經過1-MCP保鮮劑密閉熏蒸12 h。每個處理的相同位置放置溫濕度記錄儀，每2 min記錄1次數據。待哈密瓜經冷藏車運輸到目的地后，取出，并放入25 ℃的常溫環境下進行貨架期觀測，每隔1 d測定1次可溶性固形物含量、失質量率、果肉硬度、乙烯釋放量、呼吸速率，并記錄其腐爛率。當腐爛率小于50%的時候終止試驗。

1.4 試驗測定方法

1.4.1 可溶性固形物含量 采用K-BA100R型無損測糖儀對每個處理的30個單瓜進行可溶性固形物含量的測定。

1.4.2 果實腐爛率 對每個處理的30個哈密瓜進行果實腐爛率的測定，果實腐爛率=腐爛果實數量/總果數量×100%。

1.4.3 失質量率 對每個處理的30個哈密瓜采用稱質量法進行失質量率的測定，失質量率=(初始質量-貯藏后質量)/初始質量×100%。

1.4.4 果肉硬度 每次取5個哈密瓜利用GY-4型數顯式水果硬度計進行果肉硬度[17]的測定。

1.4.5 乙烯釋放量的測定方法 將哈密瓜裝入有機玻璃罐內，用凡士林密封蓋邊緣，密閉3 h后將乙烯測定儀測試端伸入桶內測定哈密瓜釋放的乙烯含量(c1)，測定單瓜的體積記作V1，測定塑料桶體積記作V0。

乙烯釋放量=c1×(V0-V1)/樣品鮮質量×t。

式中：t表示密閉時間。

1.4.6 呼吸速率測定 將哈密瓜裝入有機玻璃罐內，并打開紅外呼吸速率測定儀，放入罐內，用凡士林密封蓋邊緣，密閉3 h后讀數得二氧化碳釋放量(c2)，測定單瓜的體積記作V1，測定塑料桶體積記作V0。

呼吸速率=c2×(V0-V1)/樣品鮮質量×t。

2 結果與分析

2.1 哈密瓜冷鏈運輸過程中冷藏車不同部位溫度變化情況

由圖1可知，從7月22日14：00裝車至23日20：00冷藏車A處的溫度整體呈下降趨勢，23日20：00溫度下降至最低，為 13.5 ℃，從23日23：00之后至25日05：00溫度升高后趨于平穩，溫度整體保持在16～19 ℃，其中在24日12：00出現了溫度迅速降低后又緩慢升高的現象，從25日06：00至25日21：00到達上海，溫度呈逐漸下降的趨勢，最終趨于 8 ℃ 的理想冷藏溫度。

由整個冷鏈過程中溫度變化可以看出，前期為了降低果實的田間熱，冷藏車一直持續打冷，但到了23日夜間外部氣溫降低時，冷藏車有停止制冷裝備或調高制冷設備溫度導致溫度回升現象，24日12：00外部氣溫逐漸升高，冷藏車又開始正常工作2 h，前部下方的溫度迅速降低至14.2 ℃后又開始回升。25日06：00之后冷藏車一直持續制冷，目的是能在到達運輸終點時達到哈密瓜冷鏈需要的溫度。所以在整個冷鏈運輸的過程中，溫度受人為因素影響較嚴重，貨運司機為了降低成本有降低制冷設備工作效率的行為，這嚴重影響了哈密瓜冷鏈運輸的品質。

對比冷藏車不同部位的溫度變化情況，車前部出風口A處的溫度始終較其他部位低，前期各部位溫度由低到高依次表現為A

2.2 哈密瓜冷鏈運輸過程中冷藏車不同部位濕度變化情況

由圖2可知，前期濕度均呈整體升高趨勢，23日00：00和23日06：00至23日10：00各部位濕度均出現降低的情況，其他時間點濕度平穩升高。由于濕度變化受外界因素的影響較小，說明貨運司機沒有任意打開冷藏車車門的現象。對比冷藏車不同部位的濕度變化情況，車前部A處的濕度整體較其他部位大，前期各部位濕度值表現為A>C>B>D，后期A、C部位濕度逐漸接近，B、D部位濕度逐漸接近。

2.3 冷藏車不同部位擺放及保鮮劑處理對哈密瓜貨架期腐爛率的影響

由圖3可知，采收后7 d，冷藏車的A、C、D處出現了不同程度的腐爛，且A處的腐爛率高于C、D處；采收后9 d，B處的腐爛率為0，而A、C、D等3處腐爛率仍然表現為A>C>D；采收后11 d，B處出現腐爛，且B處的腐爛率低于冷藏車未保鮮劑處理的前、中、后部的腐爛率。通過腐爛率可以看出，冷藏車的前、中、后部的濕度與腐爛率存在正相關關系，表現為濕度越大腐爛率越高。通過對比冷鏈運輸中采用保鮮劑處理與不同部位未保鮮劑處理的哈密瓜腐爛率可知，保鮮劑處理可以延長哈密瓜發生腐爛的時間4～6 d。

2.4 冷藏車不同部位擺放及保鮮劑處理對哈密瓜貨架期失質量率的影響

由圖4可知，隨著貨架期天數的增加，冷鏈運輸后哈密瓜的失質量率呈逐漸升高的趨勢。對比冷藏車A、C、D處的失質量率，中部擺放C處的失質量率高于前后部A、D處；采用保鮮處理的B處哈密瓜失質量率明顯低于未經保鮮處理的A、C、D處。

2.5 冷藏車不同部位擺放及保鮮劑處理對哈密瓜貨架期果肉硬度的影響

由圖5可知，冷鏈運輸后哈密瓜無論是距果皮0.5 cm還是2.5 cm處果實硬度整體呈下降趨勢，這與阿衣古麗·阿力木等研究得到的不同品種哈密瓜的硬度變化結果[18]相一致。經運輸后，冷藏車A處的果肉硬度低于C、D處；保鮮劑處理的B處哈密瓜硬度明顯高于未經保鮮劑處理A、C、D處。

2.6 哈密瓜冷鏈過程中保鮮劑處理對哈密瓜貨架期乙烯釋放量的影響

由圖6可知，隨著貨架期天數的增加，冷藏車前部B處的乙烯釋放量呈先升高后降低的趨勢，而冷藏車前部A處的乙烯釋放量呈逐漸降低的趨勢，可能是在對A處哈密瓜進行貨架期測定時，乙烯釋放量的峰值已經完成，而經保鮮劑處理B處哈密瓜的乙烯釋放高峰延遲出現，這與姚軍等在冷庫模擬冷藏車預冷方式的研究中得到的結果一致，間歇性預冷乙烯釋放的高峰期比持續性預冷的高峰期提前了6 d[19]。經保鮮劑處理的B處哈密瓜乙烯釋放量明顯低于未使用保鮮劑處理的A處哈密瓜。說明保鮮劑處理能明顯減少乙烯的釋放量和延緩乙烯釋放的高峰期。

2.7 哈密瓜冷鏈運輸過程中保鮮劑處理對哈密瓜貨架期呼吸速率的影響

由圖7可知，隨著貨架期天數的增加，冷藏車前部A、B處哈密瓜的呼吸速率均呈先升高后降低的趨勢，均在采收后 8 d(即貨架期第4天)達到峰值，且經保鮮劑處理的B處呼吸速率明顯低于未經保鮮劑處理的A處。說明采用保鮮劑處理能夠明顯降低哈密瓜呼吸速率。

3 討論與結論

通過溫濕度儀對冷鏈運輸過程中不同部位溫度的跟蹤檢測可知，溫度在運輸過程中波動較大，人為控制因素占主要地位，因此，加大對冷鏈運輸的監管力度是非常有必要的。對比冷藏車不同部位溫度可知，中部C處是溫度最高的區域，前下部出風口A處是溫度的最低區域，這2處的溫度可以為溫度監控閾值的確定提供依據。

通過溫濕度儀對冷鏈運輸過程中冷藏車不同部位濕度的跟蹤檢測可知，濕度在運輸過程中波動相對較平緩。對比冷藏車不同部位濕度可知，前下部A處濕度最高，隨著運輸時間的延長，中部C處的濕度整體升高最終接近A處。而通過貨架期的數據來看，冷鏈運輸中的濕度與腐爛率存在一定的關系，濕度越大腐爛越嚴重，因此控制冷鏈運輸的濕度環境顯得尤為重要。

采用1-MCP保鮮劑處理可以延長哈密瓜發生腐爛的時間4～6 d，降低哈密瓜的水分散失，減少失質量率，延緩果肉硬度的下降，這與杜娟等在不同哈密瓜品種貨架期評價中的結果[20]一致。同時，1-MCP保鮮劑處理能夠降低和推遲乙烯和二氧化碳的釋放[21]，延長哈密瓜的后熟時間，提高哈密瓜貨架期的品質，減少瓜商的損失，增加農民的收入。

本研究采用溫濕度記錄儀監控冷藏車在哈密瓜運輸過程中不同部位溫濕度的變化情況，發現溫度受人為控制因素影響嚴重；濕度與哈密瓜腐爛情況密切相關；采用保鮮劑處理可延長哈密瓜貨架期、減少失質量率、延緩果肉硬度下降等。這些結果可為新疆哈密瓜冷鏈物流的改良和完善提供參考。但現階段新疆哈密瓜冷鏈物流并不完善，如何通過控溫控濕來提高哈密瓜冷鏈物流的品質，以及應用其他輔助措施延長哈密瓜的貨架期值得進一步研究和探討。