基于TRIZ理論的樹莓鮮果貯運保鮮技術

山永凱 高興瑞 朱煜 孔維娟

摘 要：本研究針對樹莓鮮果的貯運保鮮技術問題展開功能分析、資源分析、成熟度和技術進化原理分析、沖突發現分析、物質-場分析等，基本確定項目要解決的關鍵點為樹莓鮮果的貯藏溫度與貯藏方式，并定義為發明問題，總結出0 ℃貯藏條件和箱式氣調樹莓保鮮設計概念。通過對樹莓保鮮技術進行研究，提供一種能大規模工業化貯運鮮食樹莓的方法。

關鍵詞：TRIZ理論;樹莓;貯藏保鮮技術

中圖分類號：TB482文獻標識碼：A文章編號：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

樹莓（Raspberry）是薔薇科（Rasaceae）懸鉤子屬漿果，又名覆盆子、樹梅等。其果實近球形，密被短絨毛，蘊含人體所必需的21種氨基酸，礦物質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，被譽為“黃金水果”和“水果之王”[1]，其口感鮮美，柔嫩多汁，營養豐富，深受消費者喜愛。

但是，樹莓鮮果存在貯藏、運輸、保鮮困難的問題，因為樹莓鮮果是多汁小漿果，果皮薄而柔嫩，成熟果實稍受外力擠壓容易破裂，在常溫條件下貯藏很快就會腐爛變質。因此，研究樹莓鮮果的貯運保鮮方法，不僅有利于延長樹莓的鮮食期，解決鮮食樹莓貯藏保鮮和長途運輸這一難題，而且對實現傳統樹莓產業的改造與升級，推動樹莓產業的快速發展具有重要意義。

目前，國內外樹莓鮮果的貯運保鮮方法主要有速凍貯藏法、低溫貯藏法、氣調保鮮法、保鮮劑保鮮法、臭氧保鮮法等[2]。

本研究基于TRIZ理論，就樹莓鮮果的貯運保鮮技術問題展開功能分析、資源分析、成熟度和技術進化原理分析、沖突發現分析、物質-場分析等，基本確定項目要解決的關鍵點為樹莓鮮果的貯藏溫度與貯藏方式，并定義為發明問題;同時，總結出0 ℃貯藏條件和箱式氣調樹莓保鮮設計概念。

1 問題背景

鮮果樹莓口感鮮美，酸甜多汁，營養豐富。其果皮柔軟嬌嫩，成熟果實稍受外力擠壓容易破裂，在常溫或低溫貯藏過程中，果實中的水分流失較多，表皮干縮，口感變差，最終腐爛變質，失去樹莓鮮果原有的品質。因此，通過對樹莓保鮮技術進行研究，有利于提供一種能大規模工業化貯運鮮食樹莓的方法，延長樹莓鮮果的供應時間，實現傳統樹莓產業的改造與升級，促進樹莓生產、貯運保鮮、加工、銷售一體化快速發展。

2 問題描述與分析

2.1 問題描述

2.1.1 呼吸變化與樹莓腐爛。樹莓的腐爛與樹莓果的呼吸強度有很大關系，在樹莓發育成熟期，樹莓的呼吸強度下降。測定樹莓漿果的呼吸強度可知，隨著貯藏時間的延長，呼吸強度呈現出波動，并且具有躍變型呼吸果實的特性。圖1為常溫下樹莓漿果呼吸強度的變化圖。常溫下測定該果實的呼吸強度為115 mg·kg-1·h-1，常溫下放置1～2 d后，呼吸強度增強，最強達到360 mg·kg-1·h-1，3 d后呼吸強度下降，果實腐爛，完全失去商品特性，4 d后，果實已經無法測定呼吸。因此，抑制鮮果樹莓的呼吸，使之呼吸強度平緩均勻，防止出現躍變呼吸高峰是樹莓保鮮的關鍵技術。

2.1.2 水分變化。樹莓鮮果是一種極易失水的漿果（見圖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，也可能與其特殊的果皮結構有關，需要進一步研究。樹莓鮮果失水后，口感變差，失去樹莓鮮果原有的品質。因此，防止樹莓鮮果水分的流失也是樹莓保鮮的關鍵技術。

2.2 問題分析

2.2.1 功能分析。樹莓保鮮技術的關鍵是抑制呼吸作用和防止水分流失兩個方面，另外還涉及抑制細菌生長等問題，樹莓保鮮需要實現的功能如圖3所示。

2.2.2 資源分析。①能量資源：光、熱、重力、生物能、周圍環境中可用的能量;②物質資源：樹莓、空氣、保鮮膜、保鮮劑、氣調箱、儲物筐等;③空間資源：樹莓間的間隙、容器內部和周圍空間;④時間資源：采摘前、采摘過程和采摘后時間、運輸時間;⑤功能資源：容器產生的功能。

2.2.3 理想解分析。最終理想解是不需要做任何處理，樹莓自然保鮮;次理想解是消耗最少資源達到設計目標。

設計的最終目標是樹莓保持新鮮，理想解是樹莓保持新鮮達半年（或一年）。達到理想解的障礙是樹莓有呼吸作用，果皮對水分的滲透作用強，有細菌生長。出現這種障礙的結果是樹莓不能保持新鮮，不出現這種障礙的條件是全局理想化——沒有呼吸作用，果皮結構不滲水，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會防止水分流失，殺滅細菌或抑制細菌生長;可用資源是樹莓自身、周圍空氣、容器、已有保鮮技術、生物基因工程（對樹莓自身進行改變）。

2.2.4 鮮果保鮮技術分析。保鮮技術主要采用低溫貯藏技術、保鮮膜貯藏技術、涂抹技術、滅菌技術、保鮮劑釋放技術、1-MCP技術、MA氣調保鮮技術等。為了解決本項目的問題，查閱了樹莓保鮮的專利技術，并從專利的數量和相似度進行了初步分析，涉及鮮果保鮮的專利較少，且保鮮期限較短，說明技術發展還處于成長階段。

2.2.5 技術進化的9條定律與基于TRIZ的專利規避設計分析。近幾十年來，樹莓的保鮮技術有了一些初步的試驗，主要有以下方法。①低溫貯藏：將鮮樹莓貯藏于適宜低溫下，抑制樹莓的呼吸與呼吸強度;②保鮮膜貯藏：將保鮮膜套在樹莓鮮果上，防止樹莓鮮果的水分流失;③保鮮劑技術：將二氧化氯緩釋等保鮮劑添加在樹莓鮮果的貯藏環境中，以達到抑制呼吸和抑制細菌等目的;④氣調保鮮：利用MA限氣保鮮技術和PVC微孔薄膜進行氣調保鮮，抑制樹莓鮮果水分散失的同時抑制果實的呼吸。

目前，每種技術在樹莓保鮮中都效果不足。按照集成化進化定律，把現有不同的技術系統組合起來。

3 問題求解

根據樹莓鮮果保鮮貯藏的功能分析、資源分析、成熟度和技術進化原理分析、沖突發現分析、物質-場分析等，基本確定項目要解決的關鍵點為增加樹莓鮮果貯藏的時間，定義其為發明問題。利用沖突原理解尋找解決方案：通過溫度、保鮮劑、保鮮膜、氣調箱的保鮮作用，在貯藏空間氣溫下降、保鮮劑釋放保鮮氣體、保鮮膜和氣調箱的作用下，樹莓貯藏環境的濕度、CO2、O2發生變化，樹莓鮮果的貯藏時間延長;同時，低溫、高濕度、高CO2和低O2會造成對樹莓鮮果的傷害，形成技術沖突。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有效作用的連續性發明原理;No.22變有害為有益發明原理。

3.1 采用No.5合并原理

合并原理是解決樹莓鮮果貯藏時間的原理之一。將低溫、保鮮膜、氣調箱、保鮮劑等保鮮方式和所產生的保鮮環境合并，是有效延長樹莓保鮮的重要原理。

3.2 采用No.7套裝原理

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

3.3 采用No.20有效作用的連續性發明原理

有效作用的連續性發明原理是解決樹莓鮮果貯藏時間的原理之三利用制冷機連續有效的運轉，給貯藏環境提供恒定的適宜溫度，氣調箱持續提供平衡的CO2、O2濃度，保鮮膜持續維持樹莓濕度是延長樹莓保鮮期限的重要因素。

3.4 采用No.22變有害為有益發明原理

變有害為有益發明原理是解決樹莓鮮果貯藏時間的原理之四。利用有害因素，獲得有益的結果。高CO2濃度和低O2濃度對一般生物體的生命特性來說是有害的，但為了達到樹莓鮮果保鮮的目的，通過制作一個特殊的貯藏環境，使高CO2濃度和低O2濃度對樹莓起到一個維持呼吸但接近休眠的狀態，使有害的環境變成保鮮的有益環境。

4 解決方案

4.1 采用的創新理論

綜合各原理解、效應、標準解、進化原理，將同一方案歸于一類，采用的創新理論如下。發明原理：NO.5合并原理;發明原理：NO.7套裝原理;發明原理：NO.20有效作用的連續性原理;發明原理：NO.22變有害為有益原理;技術進化定律：理想化定律（添加新物質、添加新場）;改用新的場來代替原有的場;標準解：第01號標準解No.14“串連物質-場”。

4.2 采用的解決方案

①利用改進物質-場的方法，用適宜樹莓鮮果保鮮的一個溫度來替代不適宜保鮮的一個溫度，使樹莓鮮果在一個較低的溫度下處于微弱呼吸狀態，防止呼吸高峰的出現。

②利用改進物質-場的方法，用保鮮膜包裹樹莓鮮果，通過保鮮膜的作用防止樹莓鮮果水分散失。

③利用發明原理合并、套裝、有效作用的連續性、變有害為有益原理。利用環境溫度、保鮮劑、保鮮膜、氣調箱合并和套裝，利用持續不斷的低溫及樹莓鮮果呼吸所產生的CO2濃度達到與O2濃度平衡的狀態，延長樹莓的保鮮期。氣調保鮮箱結構如圖4所示。

5 結語

本研究通過TRIZ理論創新問題解決流程，就樹莓鮮果的貯運保鮮技術問題展開功能分析、資源分析、成熟度和技術進化原理分析、沖突發現分析、物質-場分析等，從生產加工工序入手，形成了三種技術方案，經過方案評估，在現有生產工藝條件下，可采用利用發明原理合并、套裝、有效作用的連續性、變有害為有益原理，利用環境溫度、保鮮劑、保鮮膜、氣調箱合并和套裝，利用持續不斷的低溫及樹莓鮮果呼吸所產生的CO2濃度達到與O2濃度平衡的狀態，延長樹莓的保鮮期。經過實際生產應用，保鮮期長達3個月，解決了鮮食樹莓貯藏保鮮和長途運輸這一難題，為樹莓的貯藏開辟了一條新的途徑，實現傳統樹莓產業的改造與升級。

參考文獻：

[1]郭長杰.優質高產樹莓生產園周年管理技術[J].果樹實用技術與信息，2016（7）：14-16.

[2]向延菊，鄭先哲，霍俊偉，等.樹莓采后貯藏保鮮技術及其發展方向[J].農機化研究，2005（1）：220-221.

[3]曹福全.創新思維與方法概論：TRIZ理論與應用[M].哈爾濱：黑龍江教育出版社，2009.

[4]檀潤華.TRIZ及應用技術創新過程與方法[M].北京：高等教育出版社，2010.