生鮮果蔬物流及包裝技術(shù)研究與展望

郜海燕 ， 楊海龍 ， 陳杭君 ， 吳偉杰

（1. 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 食品科學(xué)研究所， 浙江 杭州 310021；2. 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部果品產(chǎn)后處理重點實驗室， 浙江 杭州 310021；3. 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 中國輕工業(yè)果蔬保鮮與加工重點實驗室， 浙江 杭州310021；4. 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 浙江省果蔬保鮮與加工技術(shù)研究重點實驗室， 浙江 杭州 310021；5. 溫州大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，浙江 溫州 325035）

生鮮果蔬在膳食結(jié)構(gòu)中占有重要地位，是人們?nèi)粘ＯM的主要組成部分， 采后損失（Postharvest losses）是實現(xiàn)新鮮農(nóng)產(chǎn)品可持續(xù)供應(yīng)的一個主要障礙，并影響著食品安全，特別是在轉(zhuǎn)型期國家，大約40%的果蔬采收后卻最終無法食用。 我國是果蔬生產(chǎn)大國， 據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部統(tǒng)計，2016 年全國蔬菜總產(chǎn)量達(dá) 70 780 萬 t，水果 28 351 萬 t[2]。然而，果蔬類農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)具有地域性和季節(jié)性，一般生產(chǎn)周期較長而采摘期較短，表現(xiàn)為短期內(nèi)集中上市，除少量在產(chǎn)地被消費外，絕大多數(shù)要進(jìn)入流通環(huán)節(jié)，滿足其他地區(qū)人們的需求。 由于生鮮果蔬本身的生物學(xué)特性，極易出現(xiàn)失水萎蔫、營養(yǎng)流失、色澤和質(zhì)構(gòu)劣變、腐敗微生物繁殖等現(xiàn)象，保質(zhì)期短，容易腐爛，在物流過程中營養(yǎng)品質(zhì)和商品價值極易受損。 據(jù)統(tǒng)計，我國生鮮果蔬采后損失超過20%。 生鮮果蔬類農(nóng)產(chǎn)品的物流保鮮技術(shù)是實現(xiàn)其保質(zhì)減損和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要路徑和必然趨勢，也是實現(xiàn)供應(yīng)鏈安全的基本保障。 同時，隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和生活水平的提高，人們對生鮮食品的消費已由傳統(tǒng)的數(shù)量化、貧乏型向現(xiàn)代的質(zhì)量化、多元化轉(zhuǎn)變，對食品的新鮮度和安全性等要求越來越高[2-3]。 通過科技創(chuàng)新驅(qū)動生鮮果蔬物流技術(shù)的提升，是實現(xiàn)其產(chǎn)后減損增效、提升產(chǎn)品物流商品性、滿足食品高質(zhì)量消費、延伸農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈、提高國內(nèi)外市場競爭力的重要舉措。 作者系統(tǒng)綜述了國內(nèi)外生鮮果蔬采后物流及包裝相關(guān)技術(shù)的最新研究成果，并對未來研究趨勢進(jìn)行了展望。

1 預(yù)冷技術(shù)

溫度是影響生鮮果蔬采后品質(zhì)和貨架期的關(guān)鍵因子，適宜的貯藏溫度是延緩果蔬采后品質(zhì)劣變最重要的方法。 生鮮果蔬新陳代謝旺盛，采后自身的呼吸作用、蒸騰作用會造成水分損失和營養(yǎng)物質(zhì)消耗，加速果蔬的成熟衰老，最終導(dǎo)致果蔬品質(zhì)和鮮度下降，甚至變質(zhì)、萎蔫、腐爛。 采后迅速進(jìn)行預(yù)冷，隨后保持最佳溫度，可顯著減少生鮮果蔬在物流過程中的質(zhì)量損失，延長保質(zhì)期[4]。 例如將藍(lán)莓的預(yù)冷時間從16 h 減少到2 h， 可顯著降低后續(xù)貯藏過程中的失重和軟化[5]；楊梅在充分預(yù)冷后（果心溫度達(dá)0 ℃）， 物流配送過程中能維持果實較好的感官品質(zhì)及硬度，膜脂過氧化程度較低[6]；荔枝經(jīng)預(yù)冷（10~13 ℃）處理后，在低溫運輸（8 h）和貯藏（15 d）過程中果皮相對電導(dǎo)率上升幅度小，細(xì)胞膜完整性得以保持， 總可溶性固形物和總酸含量降低程度小，維生素C 含量一直保持較高水平[7]；經(jīng)預(yù)冷處理（13 ℃，22 h）的小黃瓜，在隨后的物流儲藏過程中果肉硬度、外觀品質(zhì)、VC 含量均顯著優(yōu)于未經(jīng)預(yù)冷處理的對照樣品[8]。 同時，預(yù)冷還可以減少冷藏運輸設(shè)備的制冷負(fù)荷。 王寶剛等研究表明，甜櫻桃經(jīng)5 ℃預(yù)冷處理20 h 后， 采用常溫物流運輸12 h 果箱內(nèi)中部溫度仍可維持在5~10 ℃[9]。

目前我國普遍采用冷庫自然預(yù)冷，預(yù)冷時間長（一般需要10 h 以上）；采用先進(jìn)的預(yù)冷設(shè)備進(jìn)行批量預(yù)冷，如冷水（冰水）預(yù)冷、壓差預(yù)冷、強制通風(fēng)預(yù)冷和真空預(yù)冷等，可以縮短預(yù)冷時間在1 h 以內(nèi)，在保持生鮮果蔬品質(zhì)和降低預(yù)冷成本方面更加有效[10]。 顏麗萍等比較了預(yù)冷方式對塑料箱包裝青花菜預(yù)冷速度的影響， 結(jié)果表明， 冷庫預(yù)冷速度為0.094 ℃/min，而壓差預(yù)冷可以達(dá)到 0.232 ℃/min，冷卻效率明顯提高[11]。 另外，冷水預(yù)冷能增加濕度，Manganaris 等研究表明，采用冷水預(yù)冷處理櫻桃，可明顯延遲櫻桃的衰老與劣變， 降低櫻桃褐變率，減少表面皺縮和延長貨架期[12]。當(dāng)然，通過優(yōu)化果蔬包裝箱子的設(shè)計及其堆垛方式可以提高預(yù)冷的效率。Defraeye 等采用計算流體力學(xué)（CFD）研究了包裝箱內(nèi)的橘子之間以及不同堆垛高度的包裝箱之間冷卻速度和冷卻均勻性的差異，結(jié)果表明，與強制通風(fēng)冷氣相比， 低氣流速度不僅會導(dǎo)致水果冷卻變慢，而且各個水果之間和不同高度的箱子之間的冷卻不均勻性也更大；同時，包裝箱堆垛之間的間隙會使氣流回轉(zhuǎn)，導(dǎo)致水果冷卻速度大大降低，提出了提升垂直氣流和減少堆垛之間的氣流回路操作方式，可以替代柑橘類水果運輸前的強制通風(fēng)預(yù)冷[13]。

2 物流包裝材料與技術(shù)

2.1 新型包裝材料

包裝可以保護(hù)果蔬在物流、貯藏過程中不受外部生物、化學(xué)和物理因素的影響，目前與果蔬直接接觸的包裝主要由聚乙烯（polyethylene，PE）、聚氯乙烯（Polyvinyl chloride，PVC）、聚丙烯（polypropylene，PP）等石油基高分子材料制成。 近年來，為了減少環(huán)境污染，提高包裝對果蔬的保護(hù)作用，具有抗菌功能和生物來源的新型包裝材料越來越受到人們的重視[14]。

抗菌包裝材料分兩類：一類是本身具有抗菌活性的高分子化合物，如生物相容性良好的殼聚糖和ε-賴氨酸。 殼聚糖通過與金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus） 和 白 色 念 珠 菌 （Candida albicans）等菌的細(xì)胞結(jié)合，使其發(fā)生鉀離子和三磷酸腺苷ATP 的滲漏，達(dá)到抑菌的效果[15]，經(jīng)改性的殼聚糖用于果蔬包裝不僅抗細(xì)菌，而且可顯著抑制灰葡萄孢（Botrytis cinerea）等真菌，有效延長貨架期[16]；ε-賴氨酸抗菌譜廣，作用機制主要是破壞細(xì)菌的結(jié)構(gòu)，對沙門氏菌（Salmonella typhimurium）、李斯特菌（Listeria monocytogenes）、大腸桿菌（Escherichia coli O157：H7）、 銅 綠 假 單 胞 菌 （Pseudomonas aeruginosa）、金黃色葡萄球菌（S. aureus）等病原菌均有良好的效果，對E. coli 和S. aureus 的最小抑菌濃度為 12.5 μg/mL[17]，對 L. monocytogenes 的最小抑菌濃度為0.1 mg/mL[18]；另一類抗菌包裝材料是將金屬類、植物精油類、酚類、溶菌酶、抗菌肽等抑菌劑通過物理包埋或化學(xué)鍵連接的方式與傳統(tǒng)包裝材料相結(jié)合，通過其接觸果蔬或緩慢揮發(fā)釋放等方式抑制微生物的生長。 Azlin-Hasim 等以商用低密度聚乙烯（low-density polyethylene，LDPE）膜為基材，采用逐層沉積乙烯亞胺（PEI）和聚丙烯酸（PAA）聚合物涂層并交聯(lián)納米銀（Ag）離子制備抗菌膜，對革蘭氏陽性菌和陰性菌均有很強的抑制作用[19]；Li 等采用鈦酸酯交聯(lián)劑修飾納米TiO2粒子， 然后與LDPE混合， 擠出成膜法制備含1%TiO2的TiO2-LDPE 膜包裝草莓，與普通LDPE 膜包裝袋相比，在14 d 貯藏（4 ℃）過程中草莓的腐爛率顯著降低[20]；Muriel-Galet 等在聚丙烯膜表面涂布一層含有牛至精油（oregano essential oil）的乙烯-乙烯醇共聚物，用于包裝果蔬沙拉，4 ℃貯藏1 d 后，與對照相比，大腸桿菌、總需氧細(xì)菌、乳酸菌、真菌的數(shù)量分別減少了1.38、1.08、1.77、0.67 lg （CFU/g），有效地提高食品安全[21]；Manukumar 等采用光交聯(lián)技術(shù)，制備了肉桂醛-LDPE 包裝膜用于包裝葡萄果實，貯藏10 d 后，金黃色葡萄球菌 MRSA 090 的數(shù)量從 （7.89±0.18）lg （CFU/g）減少至（2.97±0.31） lg （CFU/g），具有顯著的抑菌活性[22]；Orsuwan 等將核黃素（riboflavin）與LDPE 樹脂混合制備Riboflavin-LDPE 光敏膜，核黃素的添加量為5%時，復(fù)合膜的抗菌活性最好，對大腸桿菌（E. coli）和金黃色葡萄球菌（S. aureus）的抑制率分別達(dá)99%和94%[23]。

生物源包裝材料根據(jù)其來源可以分為3 類：1）利用可再生的單體化合物經(jīng)聚合反應(yīng)而成，如聚乳酸；2）采用特定微生物發(fā)酵生物合成，如聚賴氨酸、聚蘋果酸、聚羥基脂肪酸；3）從動植物材料中分離制備，如纖維素、殼聚糖、海藻多糖、淀粉、果膠、明膠、大豆蛋白。 這些生物聚合物（Biopolymer）來源廣、可生物降解、綠色環(huán)保，很多種類還具有可食性，但是在可塑性、力學(xué)性和阻隔性能等方面較差，限制了其在食品包裝中的應(yīng)用，通過熱處理、射線輻照、化學(xué)改性、添加增塑劑等物理化學(xué)方法可有效提升其包裝性能[24-25]。 γ 射線（劑量 24 kGy）處理含1.5%的槐豆膠的玉米淀粉，可顯著促進(jìn)聚合物間的交聯(lián)， 制成的膜抗拉強度從9.41 MPa 提升至13.59 MPa， 抗水解性和水汽滲透性均顯著下降[26]；采用0.15%的戊二醛蒸汽交聯(lián)改性大豆蛋白-明膠復(fù)合膜，抗拉強度超過 3 400 MPa[27]；Saurabh 等通過響應(yīng)面優(yōu)化確定在瓜爾膠中添加0.88%的Tween-80、1.21%經(jīng)輻照的蜂膠、13.91%的甘油、3.07%的納米粘土nanofil-116， 制成的膜抗拉強度可達(dá) 122 MPa， 水汽透過率降低至 69 g/（m2·d），有效地提升了膜的性能[28]。

生物基材料中結(jié)合抗菌活性成分制備抗菌包裝能有效抑制微生物的生長，可顯著提升物流貯藏過程生鮮果蔬的品質(zhì)。 Marrez 等采用酚還原法制備銀納米粒子， 按質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.05%的比例加入醋酸纖維素制備的薄膜對常見的食源性致病菌（蠟樣芽孢桿菌Bacillus cereus、 金黃色葡萄球菌S. aureus、大腸桿菌E. coli 0157、銅綠假單胞菌P. aeruginosa、熒光假單胞菌P. fluorescens、肺炎克雷伯菌Klebsiella pneumoniae 等）有顯著的抑菌作用[29]；以甘油為增塑劑制備嵌合辣椒素（capsaicin）的結(jié)冷膠-殼聚糖薄膜，經(jīng) 5 h 的接觸后7 lg （CFU/g）的大腸桿菌被全部殺滅[30]；Salmieri 等將牛至精油作為抗菌劑加入聚乳酸-納米纖維素復(fù)合薄膜用于蔬菜包裝，接種3 lg （CFU/g）李斯特菌（L. monocytogenes）研究該膜的抑菌活性，在4 ℃下貯存14 d 后，細(xì)菌數(shù)量低于檢測限[31]。

2.2 減振包裝技術(shù)

物流運輸過程不可避免地會產(chǎn)生振動，不僅會造成新鮮果蔬機械損傷，還會影響其生理代謝。 許時星等的研究表明，振動脅迫加速藍(lán)莓果實貯藏期內(nèi)好果率、硬度及維生素C 含量的下降，使花色苷、總酚含量達(dá)到峰值時間縮短，加劇細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞，促進(jìn)超氧化酶歧化酶（SOD）活性增大，明顯加速了果實商品性的喪失[32]；振動會顯著影響草莓色澤、硬度、可溶性固形物和總酸的含量[33]，也會加速蘋果品質(zhì)的劣變，導(dǎo)致失重率、可溶性固形物含量、CO2和乙烯產(chǎn)生量的上升，降低硬度[34]。 一般來說，振動時間越長對果蔬的品質(zhì)影響越大，但不同品種間差異較大，在振動時間相同的條件下，豆芽、茄子外觀嚴(yán)重受損，質(zhì)地變軟，汁液流失嚴(yán)重，對碰撞及摩擦耐力較弱，而蓮藕僅色澤上有褐變[35]。果蔬在運輸卡車中的裝載位置與其所受機械損傷的風(fēng)險密切相關(guān)，裝載在卡車上部的梨受損程度要大于車廂下部[32]；Fernando 等通過研究香蕉長途運輸 （3 300 km）發(fā)現(xiàn)，在同一堆垛中，頂層香蕉受損程度最高，底層居中，中層損傷程度最低[36]；Acican 等模擬運輸過程中振動的機械作用力及其對蘋果損傷的影響，結(jié)果表明，運輸中產(chǎn)生的力會導(dǎo)致水果受損，從而縮短保質(zhì)期，同一包裝內(nèi)作用于底部蘋果上的機械力比上層大，而水平?jīng)_擊力對下層、中層和上層蘋果的總體影響相似， 在包裝的所有表面添加吸力材料，可以減小蘋果損傷[37]。在香蕉長距離運輸過程中，墊襯聚苯乙烯泡沫塑料板可將機械損傷從26.3%降至12.9%，同時可有效地減少失重、維持硬度和色澤[38]；Ertan 等比較了在公路運輸過程中，不同包裝（薄聚丙乙烯盒、厚聚丙乙烯盒和紙板箱）的無花果所受到的機械損傷情況，結(jié)果表明薄聚丙乙烯盒包裝的無花果所受損傷最小，適宜作為運輸包裝[39]。通過優(yōu)化包裝箱的設(shè)計也可以減小運輸過程中振動所導(dǎo)致的損傷，F(xiàn)adiji 等采用兩種規(guī)格的瓦楞紙板箱MK4（495 mm×326 mm×266 mm）和 MK6（395 mm ×293 mm×272 mm）包裝蘋果，結(jié)果表明，MK4 具有較好的長/高比，在振動頻率相同的情況下，包裝的蘋果所受振動損傷要遠(yuǎn)小于MK6[40]。

3 蓄冷與保溫技術(shù)

3.1 蓄冷技術(shù)

物流貯藏過程中維持生鮮果蔬在相應(yīng)的低溫環(huán)境是保證其品質(zhì)與安全的關(guān)鍵，冷鏈物流是冷鏈體系的重點。 蓄冷技術(shù)可有效地提高能源利用效率，與冷鏈物流相結(jié)合不但節(jié)能，而且在外界溫度突然升高或周期性波動時可以維持果蔬冷藏環(huán)境的穩(wěn)定[41]。 其中研究和應(yīng)用最廣泛的蓄冷技術(shù)是利用物質(zhì)相態(tài)變化進(jìn)行吸-放熱， 重點在于高性能相變材料的開發(fā)。 許多有機、無機、生物基相變材料的相變溫度在食品冷鏈物流所需的溫度范圍內(nèi)，最常用的相變材料包括脂肪酸、石蠟、水合鹽、共晶體等[42]。 將不同的相變材料復(fù)合能極大地提高蓄冷和使用性能， 在KCl 溶液加入1% SiO2和0.1% CuS能較好地減少溶液的過冷現(xiàn)象[43]；戚曉麗等以有機物甘露醇（C6H14O6）水溶液作為主儲能劑、無機物氯化鉀 （KCl） 水溶液為相變溫度調(diào)節(jié)劑， 確定當(dāng)C6H14O6與 KCl 溶液的濃度比為 0.6∶0.2，且水溶液體積按1∶1 混合時，該復(fù)合物的相變潛熱可達(dá)290 J/g[44]；賈蒲悅等研發(fā)了一種由三羥甲基丙烷（TMP）、氯化銨（NH4Cl）和水組成的新型有機-無機復(fù)合相變蓄冷材料，確定最佳配比為1.0∶2.0∶7.0，相變潛熱可達(dá)251.4 kJ/kg[45]。 在蓄冷劑中加入導(dǎo)電物質(zhì)可有效地提升其傳熱性能， 在1%的丙烯酸鈉水溶液中加入0.1%的多壁碳納米管，熱導(dǎo)率提升了19.17%[46]；賈蒲悅等在三羥甲基丙烷/氯化銨/水組成的復(fù)合相變蓄冷劑中添加0.4%的納米TiO2， 熱導(dǎo)率增大至0.81 W/（m·K）[45]；Song 等采用真空滲透法將相變材料十二烷均勻地填充在膨脹石墨（Expanded graphite，EG） 的孔隙結(jié)構(gòu)中，EG 的最佳添加量為16%，熱導(dǎo)率較對照提高了15 倍[47]。 大多數(shù)相變材料在室溫條件下是液態(tài)的，很難將它們直接融入到包裝結(jié)構(gòu)和冷藏設(shè)備中，微膠囊技術(shù)可以用成膜材料把固體或液體包覆形成微小的粒子，微膠囊化可以防止相變物質(zhì)與周圍環(huán)境反應(yīng)、控制相轉(zhuǎn)變時的體積變化、防止泄漏、增加傳熱、使用方便[42]。 Singh等人以玉米醇溶蛋白為壁材，采用超聲輔助技術(shù)成功地將相變材料十四烷和氯化鉀微膠囊化，平均直徑為13 950 nm，熱穩(wěn)定性良好，相變潛熱為107 J/g[48]；Han 等以正十四烷（n-tetradecane）為芯材、脲醛樹脂為壁材制備微膠囊相變材料，確定最佳芯/壁材的比率為5.5∶1，相變潛熱達(dá)194.1 J/g，可用于冷鏈運輸[49]。

3.2 隔熱技術(shù)

保溫在果蔬冷鏈物流過程中不可或缺，可以降低制冷能耗、保持果蔬物流微環(huán)境溫度的穩(wěn)定。 張博等研究表明，20 cm 厚度的保溫棉配套1∶6 蓄冷劑可滿足櫻桃番茄3~4 d 低溫冷鏈物流運輸?shù)囊螅菲焚|(zhì)優(yōu)良[50]。目前運用于果蔬冷鏈物流外包裝和冷藏運輸車的保溫材料主要是聚苯乙烯、聚氨酯等泡沫材料，采用泡沫箱加冰袋可顯著降低荔枝果實的呼吸強度和相對電導(dǎo)率、減緩荔枝可溶性固形物、可滴定酸及VC 含量的下降，保持較好的果實感官品質(zhì)[51]。為了提高泡沫材料的隔熱性能，可以填充碳氟化合物等具有低導(dǎo)熱系數(shù)的絕緣氣體（約為0.012 W/（m·K）），但這些氣體會污染環(huán)境，而且容易從材料中逸出。 使用含碳材料作為添加劑可以制備結(jié)構(gòu)獨特的納米復(fù)合泡沫材料， 實現(xiàn)低導(dǎo)電性。Gong 等摻入1%的多層碳納米管， 制備的聚苯乙烯發(fā)泡材料導(dǎo)熱系數(shù)低至 0.030 W/（m·K）[52]。

石油基的發(fā)泡材料降解困難，容易造成環(huán)境污染， 研發(fā)生物基材料是當(dāng)今保溫材料的發(fā)展趨勢。研究人員成功地以植物油、木質(zhì)素、甘蔗渣、玉米淀粉等為原料合成了聚氨酯[53]；淀粉是最常見的可再生資源，淀粉基泡沫材料具有良好的隔熱性能[54]，但脆性大、吸水性強，添加增塑劑（甘油等）、甘蔗纖維、蘆筍皮、玉米醇溶蛋白、棉纖維、花生衣等可有效地改善其性能[55]。聚乳酸是生物高分子化合物，但發(fā)泡性能較差。 Wang 等將硅烷改性玻璃纖維（GF）與聚乳酸復(fù)合顯著提高了其發(fā)泡性能，在膨脹率為20 倍情況下，加入10% GF 后，泡沫材料的抗壓強度和模量分別提高了44.8%和92.0%， 導(dǎo)熱系數(shù)為0.031 4 W/（m·K）[56]； 還可利用雞羽毛生產(chǎn)羽毛纖維，然后將雞毛纖維加工成襯墊，制成負(fù)載空氣的無紡布-雞毛纖維復(fù)合墊， 該復(fù)合墊的保溫效果與發(fā)泡聚氨酯相當(dāng)[57]。

真空絕熱板是理想的保溫材料[46]，但其優(yōu)良的隔熱性能是建立在保證真空度的基礎(chǔ)上， 使用受限。 氣凝膠（Aeroge）具有納米多孔結(jié)構(gòu)，粒徑在1~20 nm，孔徑在2~50 nm，孔隙率可達(dá)90%，導(dǎo)熱系數(shù)極低[58]。Li 等制備的強化二氧化硅氣凝膠，在芳綸纖維添加量為1.5%~6.6%時，導(dǎo)熱系數(shù)為（0.022 7±0.000 7） W/（m·K）[59]。 SiO2氣凝膠應(yīng)用于在冷藏車保溫廂體能夠提高廂板的隔熱性能，減少冷藏車制冷機組的工作時間，實現(xiàn)節(jié)能降耗[60]。利用生物基材料制備氣凝膠更加環(huán)境友好，Wang 等以魔芋葡甘露聚糖、馬鈴薯淀粉、結(jié)冷膠和小麥秸稈為原料，通過溶膠-凝膠-冷凍干燥法制備的生物基氣凝膠，正交優(yōu)化確定各組分最佳添加量為1%、2%、0.5%和1.5%，所得氣凝膠導(dǎo)熱系數(shù)為 0.046 4 W/（m·K）[61]。

4 物流過程品質(zhì)監(jiān)測技術(shù)

在長距離的冷鏈運輸過程中溫度變化很大，而且冷藏車不同部位溫度亦存在差異[61]，勢必影響生鮮果蔬的感官品質(zhì)、理化成分和微生物指標(biāo)。Cao 等模擬商業(yè)運輸條件，分析不同運輸溫度對椪柑腐爛率和品質(zhì)的影響。 結(jié)果表明，隨運輸溫度的升高，椪柑的腐爛率上升、總酸下降[62]；Zeng 等研究了美國不同州之間，袋裝沙拉在冷鏈物流過程中溫度變化以及大腸桿菌O157：H7 和李斯特桿菌的增殖情況，確定溫度的波動會增加這些病原微生物繁殖的幾率[63]。目前，溫濕度傳感器已被廣泛應(yīng)用于監(jiān)測生鮮果蔬物流過程的溫濕度，基于相關(guān)模型可以推斷部分果蔬的潛在貨架期[64]。 為了掌握物流過程中生鮮果蔬品質(zhì)的動態(tài)變化，開發(fā)實時監(jiān)測技術(shù)是果蔬物流保鮮研究的重要內(nèi)容。

4.1 揮發(fā)性代謝產(chǎn)物的分析

物流過程很難通過取樣進(jìn)行離線分析，開發(fā)氣體傳感器監(jiān)測生鮮果蔬代謝導(dǎo)致的氣體含量變化是掌握果蔬品質(zhì)的重要手段。 生鮮果蔬的代謝會消耗O2、產(chǎn)生CO2，利用近紅外二氧化碳傳感器可以實時了解果蔬的代謝情況[65]。 乙烯是一種與水果成熟相關(guān)的氣體植物激素，不僅水果成熟會釋放出乙烯，而且機械損傷或昆蟲攻擊等脅迫也會促使成熟的果實釋放乙烯，而香蕉這類躍變型水果，其未成熟狀態(tài)可以保持很長時間，但一旦開始成熟，其過程就很難被終止直至腐爛[66]。 Wills 等的研究表明，香蕉物流過程中品質(zhì)的變化與乙烯體積分?jǐn)?shù)密切相關(guān)。3 000 km 的公路運輸過程中，14 ℃條件下，乙烯體積分?jǐn)?shù)在0.90 μL/L 范圍內(nèi)可以保持青香蕉的品質(zhì)[67]；電催化傳感器、非色散紅外光譜等是監(jiān)測物流過程乙烯體積分?jǐn)?shù)變化最有前景的方法[66]。 蘋果物流過程中會代謝產(chǎn)生乙醛、乙烯、乙醇等氣體物質(zhì)，Vergara 等采用集成的金屬氧化物（MOX）傳感器微陣列監(jiān)測蘋果物流中相關(guān)氣體，傳感器基板由采用微系統(tǒng)技術(shù)制造的集成4 個元件的微熱板組成，每個氣體傳感器陣列包括4 個不同的厚膜金屬氧化物層（由鉑、鈀摻雜的錫、鎢氧化物制備而成），微陣列內(nèi)的各個傳感器的結(jié)構(gòu)都包括氣敏層、叉指電極、絕緣層和多晶硅加熱器，它們都堆疊在0.2 μm厚的Si3N4膜上，用于監(jiān)測蘋果物流過程中乙醛、乙烯、乙醇和氨的濃度準(zhǔn)確率達(dá)100%，定性測定時間只需9.5 s，定量測定需39 s[68]。

生物傳感技術(shù)在食品運輸中的應(yīng)用剛剛起步，但有局限性，只有與之接觸的水果被微生物感染時才能觸發(fā)警報，探針取樣存在障礙；更可行的方法是檢測腐敗微生物的氣體代謝產(chǎn)物，La Scalia 等基于草莓儲運過程中的質(zhì)量與其主要腐敗微生物產(chǎn)生的揮發(fā)性有機化合物間的關(guān)系，提出了采用揮發(fā)性有機成分傳感器在線監(jiān)測生鮮果蔬冷鏈物流過程中質(zhì)量變化[69]； 并將揮發(fā)性有機成分傳感器MiCS-5524、 溫度傳感器 MCP9700A、 濕度傳感器808H5V5、二氧化碳傳感器TGS4161 集成，開發(fā)了智能物流單元（Smart logistic unit），以草莓為研究對象，建立了揮發(fā)性有機物與細(xì)菌生長之間的關(guān)系模型以及通過分析揮發(fā)性成分濃度預(yù)測產(chǎn)品剩余貨架期的可靠數(shù)學(xué)模型[70]。

4.2 果蔬品質(zhì)的無損檢測

基于分子泛頻峰和組合振動的可見光/近紅外光譜 （Vis/NIR spectroscopy） 可以呈現(xiàn) CH、OH 和NH 等官能團(tuán)性質(zhì)和數(shù)量的重要生化信息， 通過Vis/NIR 光譜可以獲得目標(biāo)物的典型光譜特征或光譜指紋[71]，可用于綜合分析農(nóng)產(chǎn)品采后加工過程中顏色、化學(xué)成分、微生物含量等主要特征的變化[72]。近紅外光譜分析技術(shù)具有快速、非破壞性和無污染等特點，十分適合于流通領(lǐng)域果蔬的品質(zhì)監(jiān)測。 Wu等將采收的番茄置于模擬運輸?shù)恼駝友b置，測定番茄樣品可見光/近紅外光譜的變化，采用擴(kuò)展的倍增散射校正（extended multiplicative scatter correction）、一階導(dǎo)數(shù)（the first derivative）和標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變異結(jié)合去趨勢（standardnormal variant combined with detrending） 等方法減少潛在變量數(shù)和降低殘差， 確定600~1 600 nm 的波長區(qū)域最適于預(yù)測振動對番茄組織的影響，可見光/近紅外光譜結(jié)合化學(xué)計量學(xué)的方法可用于監(jiān)測模擬運輸振動水平對番茄組織的損傷情況[73]；陳曉宇等研究了鮮食葡萄物流過程中質(zhì)構(gòu)與NIR 間的關(guān)系，基于NIR 的鮮食葡萄質(zhì)構(gòu)檢測模型驗證準(zhǔn)確度達(dá)到0.81，可用于鮮食葡萄貨架期預(yù)測和物流過程安全管理。

5 展 望

隨著我國人民的消費模式逐漸向多元化方向發(fā)展，特別是電商物流等新業(yè)態(tài)的出現(xiàn)，人們對生鮮食品的供應(yīng)和品質(zhì)也提出了更高要求。 近年來，我國在生鮮果蔬物流及包裝技術(shù)研究方面取得了較大進(jìn)展，然而其物流過程的損耗仍然嚴(yán)重，難以滿足產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展及人們?nèi)找嬖鲩L對高品質(zhì)生活的需求。 隨著學(xué)科交叉、產(chǎn)業(yè)科技融合的不斷擴(kuò)展和深入，生鮮果蔬物流及包裝技術(shù)研究與開發(fā)正呈現(xiàn)出新的時代趨勢和需求。

1） 加強生鮮果蔬物流保鮮生物學(xué)基礎(chǔ)理論研究。 生鮮食品種類繁多，表現(xiàn)為生物表征多樣化、品質(zhì)劣變個性化、技術(shù)措施差異化，需綜合應(yīng)用植物生理學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)、組學(xué)技術(shù)明確生鮮食品的品質(zhì)劣變機理，解析外源環(huán)境條件和內(nèi)源因子的調(diào)控機制，為果蔬采后減損降耗和品質(zhì)維持核心技術(shù)的革新奠定基礎(chǔ)。

2）開發(fā)環(huán)境友好、智能、高效的生鮮果蔬物流保鮮新材料。 將納米材料技術(shù)、生物技術(shù)與智能技術(shù)結(jié)合，研發(fā)綠色防腐保鮮、環(huán)境友好的活性智能新包裝； 開發(fā)新型高效相變儲冷材料以及減振、隔熱新材料，有效降低生鮮果蔬冷鏈物流的能耗。

3） 構(gòu)建安全高效的生鮮果蔬全程冷鏈物流保鮮新技術(shù)。 針對生鮮果蔬易腐劣變的特性，研發(fā)基于微生物生態(tài)群落的采后精準(zhǔn)防腐技術(shù)以及基于關(guān)鍵靶基因的顛覆性保鮮技術(shù)，創(chuàng)新物流過程品質(zhì)監(jiān)測技術(shù)，減少物流損失，保持生鮮果蔬的營養(yǎng)和高品質(zhì)。