預冷對果蔬的保鮮作用及其影響因素

鄭恒　陳大磊　焦中高

摘 要：預冷是果蔬采后冷鏈流通的一個重要環節，對于果蔬采后品質的保持和提升具有積極的作用。該文從果蔬采后生理變化、品質劣變、活性氧代謝、微生物生長以及次生代謝產物積累等方面論述了預冷對果蔬采后品質和貯藏效果的影響，并對其影響因素進行了分析，以期為果蔬預冷技術的研究與應用提供參考。

關鍵詞：預冷;果蔬;采后;品質;保鮮

中圖分類號 S609.3文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）13-0137-04

預冷是果蔬采后冷鏈流通的一個重要環節。通過預冷，可快速移除新鮮采收果蔬的田間熱，降低果蔬溫度，從而抑制采后果蔬生理生化變化和微生物生長，最大程度減少采后果蔬的質量損失，延長果蔬的保鮮期和貨架期[1]。同時，預冷還可降低冷藏庫以及冷鏈運輸設備的熱負荷，有利于維持貯運環境的穩定，節約貯運成本，減少貯運損耗。

1 預冷對果蔬采后品質和貯藏效果的影響

水果、蔬菜采收后處于生活狀態，仍會在田間熱的影響下進行旺盛的呼吸和生理代謝，但由于在離體條件下缺乏有效補給，從而造成失水、萎蔫、皺縮、變味，失去商品性。通過預冷快速移除田間熱，降低采后果蔬的呼吸強度和后熟衰老相關酶的活性，從而抑制果蔬品質下降，減少營養成分損失，延長貯藏期或貨架期。

1.1 降低呼吸強度，延緩采后衰老 溫度對果蔬采后呼吸作用的影響遵循Vant Hoff定律，即溫度每升高10℃，呼吸強度增加2～4倍[1，2]。因此，果蔬采后進行快速預冷，對呼吸強度具有顯著的影響。潘儼等[3]對哈密瓜在溫度3℃、濕度50%～70%、風速約1m/s條件下進行通風預冷，發現呼吸強度和乙烯釋放量與溫度同步下降，預冷4h后果皮、近果皮果肉、近種腔果肉、種腔等部位的溫度由26℃分別降至10.87℃、14.40℃、15.52℃、17.17℃，果實呼吸強度則由90.87mg/（kg·h） 降至39.62mg/（kg·h），乙烯釋放量由10.70μL/（kg·h） 降至1.95μL/（kg·h）。說明預冷可明顯抑制哈密瓜采后呼吸作用、降低乙烯釋放量，從而減少營養損耗、保持果實品質。經預冷處理的水果、蔬菜，在貯藏過程中仍保持較低的呼吸強度[4-7]，因而貯藏期得以延長。

1.2 抑制品質劣變相關酶的活性，減緩品質劣變進程 低溫可以抑制酶的活性，降低酶促反應速率，因此，果蔬采后及時預冷，可有效抑制生理代謝相關酶的活性，減緩品質劣變進程。纖維素和果膠是植物細胞壁的主要成分，其在纖維素酶和果膠酶的作用下發生降解，導致果蔬組織破壞，從而發生軟化和質地劣變。真空預冷可通過抑制雙孢菇中的纖維素酶和多聚半乳糖醛酸酶活性的上升，延緩其軟化進程，經真空預冷的雙孢菇中粗纖維和原果膠在貯藏過程中的降解速度明顯低于未經預冷的對照樣品[8]。草莓果實貯藏期間，纖維素酶的活性不斷升高，但貯前進行5℃、30min的預冷處理，可顯著抑制貯藏后期纖維素酶活性的上升，從而減緩果實硬度下降[9]。預冷處理還可抑制果蔬中多酚氧化酶、過氧化物酶的活性，延緩其貯藏、運輸過程中褐變反應進程，維持果蔬色澤[7，10，11]。圓黃梨經10℃預冷后再在室溫條件下貯藏，除保持較高的硬度和較佳風味外，還可抑制心腐病的發生和發展[12]。

1.3 激活活性氧清除系統，降低氧化脅迫 果蔬采后貯運過程中活性氧的積累所形成的氧化脅迫是造成其衰老、品質下降的重要原因之一[13]。芒果采后在0℃條件下預冷30min，然后再在13℃條件下貯藏，其超氧化物歧化酶、過氧化氫酶活性以及谷胱甘肽含量均顯著高于未經預冷處理的對照果實，而活性氧產生速率和丙二醛含量則低于對照，表明采后預冷處理可通過增強活性氧清除作用、降低氧化脅迫來保持芒果品質[11]。杏果實采后先經差壓預冷使中心溫度降至0℃，然后在0℃條件下貯藏至15d時，其總酚、總黃酮含量和DPPH、ABTS自由基清除能力分別較直接進行0℃貯藏的對照果實高56.8%、144%、73.6%、183%，而H2O2含量則低于對照[14]。經預冷處理的楊梅果實在貯藏過程中一直保持著較高的超氧化物歧化酶、過氧化氫酶活性和維生素C含量，而果肉膜透性和丙二醛含量顯著低于對照[6]。與直接進入低溫貯藏的水芹相比，冰水預冷的水芹在低溫貯藏期間一直保持著較低的丙二醛含量，說明膜脂過氧化受到抑制[15]。

1.4 抑制微生物生長，減少腐爛的發生 水果、蔬菜在生長期會遭受各種微生物的侵染，采收后若不及時加以控制，微生物就會快速大量生長繁殖，造成果蔬腐爛。低溫可以抑制微生物的生長繁殖，從而阻止果蔬腐爛的發生和發展，減少果蔬采后損失。鮮切紫甘藍經壓差預冷后進行包裝，在模擬貯運銷期間，微生物的增長速度明顯低于未經預冷處理的對照[10]。荔枝不經預冷處理直接進行（0±1）℃冷藏，至21d時好果率降至51.6%，失水率和腐爛率分別為6.15%、42.12%，而經4℃預冷4h后再進行（0±1）℃冷藏的果實好果率和失水率分別為96.3%、1.05%，沒有腐爛發生，說明采后預冷處理可明顯減少荔枝采后損失，延長荔枝貯藏期[16]。桑葚果實采收后在30min內快速預冷至5℃以下，然后在（0±1）℃、（80±10）%相對濕度條件下貯藏，至15d時腐爛率僅為10%左右，而不經預冷處理的對照果實貯藏3d后腐爛率開始大幅增加，至15d時腐爛率達到40%以上[7]。

1.5 誘導次生代謝物質積累，提高果實的營養價值 水果、蔬菜采后預冷處理可形成冷激脅迫，誘導多酚、γ-氨基丁酸等次生代謝產物的積累，從而提高了水果、蔬菜的營養價值與保健功能。荔枝和龍眼果實采后分別置于4℃冰水混合物中預冷2h，其γ-氨基丁酸含量分別提高60.54%、89.14%，說明冰水預冷處理對荔枝和龍眼果實中γ-氨基丁酸具有很好的富集作用[17，18]。黑莓果實經10℃真空預冷1h后進行0℃貯藏，21d時其抗氧化活性和谷胱甘肽、總酚、總黃酮含量均顯著高于對照[19]。

2 影響果蔬預冷效果的主要因素

預冷對果蔬采后品質和貯藏效果具有積極的影響，但不同的水果、蔬菜其采后生理特性也有所不同，對預冷的要求也不同。果蔬預冷的效果受到預冷時機、預冷方式、預冷溫度、預冷壓力以及果蔬自身特性等多種因素的影響。

2.1 預冷時機 一般來講，采后果蔬越早進行預冷，對果蔬品質的保持越有利。Bartlett梨采收后直接進入-1℃冷庫進行預冷，其冷藏后貨架期果皮葉綠素含量和果實硬度高于在20℃條件下存放12h、24h的延遲預冷處理，而乙烯產生速率和虎皮病受到抑制[20]。甜櫻桃果實采后分別置于20℃條件下存放0h、12h、24h后在-1℃條件下預冷48h，然后在-1℃冷藏4個月，20℃貨架期1d時的乙烯產生速率以即時預冷的果實為最低，延遲24h預冷的果實為最高。與采后常溫放置6h和12h后預冷相比，即時預冷的豇豆和四季豆在氣調貯藏后期和常溫貨架后期的呼吸強度、纖維素含量和質量損失率均較低，感官評分、葉綠素含量以及抗氧化酶活性均較高，說明采后即時預冷可氣調貯藏和貨架期豇豆和四季豆的抗氧化能力，降低氧化脅迫，從而延緩其衰老，保持采后品質[21]。荷蘭豆采后立即預冷，其在氣調貯藏后模擬貨架2d時的呼吸強度、纖維素含量、MDA含量、活性氧水平均低于延遲6h和12h的預冷處理[22]。然而，個別水果采后快速預冷可能會導致冷害加劇[23]，因此需根據不同水果的采后生理特性合理確定預冷時機。

2.2 預冷溫度 預冷溫度一般以水果、蔬菜不發生凍害或冷害為宜，通常較低的預冷溫度更有利于快速降溫和保持采后品質。但不同果蔬種類，其適宜的預冷溫度也存在著較大的差異。季麗麗等[24]將西葫蘆分別置于-3℃、0℃、3℃和6℃的差壓冷庫中預冷至10℃，然后在10℃條件下貯藏，結果表明，預冷溫度越低，降溫速度越快，0℃和3℃預冷能夠顯著延緩西葫蘆硬度下降、降低呼吸強度和乙烯釋放量，并可抑制丙二醛累積、減少活性氧傷害，而-3℃和6℃預冷的西葫蘆在貯藏后期呼吸強度快速升高，且-3℃預冷還會導致貯藏過程中冷害的發生。番茄在0℃和4℃條件下進行差壓預冷，1～2h內果實中心溫度即可降到10℃左右，而在7℃和10℃條件下則需要3h以上，且在預冷后的貯藏過程中，0℃和4℃預冷的番茄果實可保持較低的失重率、呼吸強度、乙烯釋放速率，而果實硬度和可滴定酸、可溶性固形物、維生素C、番茄紅素含量總體上低于7℃和10℃預冷處理[25]。4℃預冷的荔枝在（0±1）℃或者（4±1）℃冷藏后期果實失水率和腐爛率明顯低于10℃預冷處理的果實[16]。

2.3 預冷方式 根據預冷介質的不同，果蔬預冷方式通常可分為冰預冷、冷水預冷、空氣預冷和真空預冷4種，其中空氣預冷又包括普通冷庫預冷和差壓預冷等，是水果、蔬菜最常用的預冷方式。不同預冷方式適用的果蔬種類不同，而且由于預冷效率的差異，對果蔬采后品質和貯藏效果的影響也存在較大的差異。Garrido等[26]比較了冷庫預冷、冷水預冷、差壓預冷和真空預冷4種預冷方式對菠菜貯藏效果的影響，發現冷水預冷和真空預冷較冷庫預冷和差壓預冷更能降低菠菜貯藏過程中的呼吸強度和失水率，但真空預冷的菠菜葉子受損傷較嚴重，導致外觀品質降低。萵苣采用真空預冷，可在36min內使溫度由23℃左右降至6℃以下，差壓預冷和冷庫預冷則需要120min、525min，而在其后的貯藏過程中真空預冷處理的萵苣一直保持著較高的脆度、外觀品質和維生素C、多酚含量及抗氧化活性，貨架期顯著延長[27]。甜櫻桃果實采后用冰水預冷，預冷時間可較強制通風預冷縮短62%，冰水預冷的果實在貨架期果皮亮度、色度、果柄褐變指數、果實腐爛率和硬度、可滴定酸含量下降速度均低于強制通風預冷，保持了較好的品質[28]。而在龍眼的貯藏過程中，冰水預冷的果實在好果率、抑制果肉褐變度、降低呼吸強度和維持細胞膜完整性等方面也表現出優于冷庫預冷的效果[29]。荔枝采用冷水預冷處理，而后進行的貯藏過程中好果率、褐變抑制率和感官評分均高于冷庫預冷、差壓預冷以及高濕差壓預冷等3種預冷處理[30]。一般認為，冰水預冷的降溫速度快，對保持果蔬品質有利，但僅適用于不怕水浸的水果、蔬菜，否則會造成損失。如：冰水預冷的李果實在貯藏后期腐爛癥狀明顯高于冷風預冷[31]。真空預冷較冰水預冷具有更快的降溫速率[32，33]，但易造成失水，一般適用于單位質量表面積大的蔬菜類，如葉菜類以及多孔狀的蘑菇類等[34]。

預冷方式對果蔬的影響較復雜，每種預冷方式的具體操作條件，工藝也可對預冷效果產生影響。因此，在選擇預冷方式時不僅要考慮預冷對象的組織結構和生理特性，還要與包裝形式、貯運方式以及能耗成本要求等相結合，綜合確定適宜的預冷方式及其工藝條件。

2.4 預冷壓力 與其他預冷方式不同，真空預冷還可對水果、蔬菜形成低壓脅迫，從而導致果蔬組織結構和生理代謝活動發生變化，不同預冷壓力除影響降溫速率外，也可對果蔬采后品質與貯藏效果產生重要影響。葉維等[35]對雙孢菇的真空預冷研究發現，預冷壓力為800Pa時，冷卻到5℃所需的時間為8.5min，而升高預冷壓力至1000Pa、1200Pa時，預冷時間延長至11min、12min，而在其后的貯藏過程中以1000Pa真空預冷處理的雙孢菇的質量、色差、硬度變化率為最低。西蘭花分別在600Pa、800Pa和1200Pa真空壓力下，預冷至終溫5℃，其呼吸速率分別降低12.83%、16.16%、77.19%，而在其后的貯藏過程中，1200Pa真空預冷處理的西蘭花一直保持著較低的呼吸強度、多酚氧化酶活性及維生素C含量[36]。預冷壓力過低，會對果蔬細胞結構造成傷害[37]，從而影響外觀品質和貯藏效果。適宜的壓降速率有助于減少真空預冷對果蔬細胞結構的破壞，使果蔬保持較好的品質并延長貨架期[38]。

3 展望

預冷作為快速去除果蔬采后田間熱，可降低果蔬呼吸強度，減緩采后衰老和品質劣變，對果蔬采后品質的保持和提升具有積極的作用。近些年來，隨著消費者對果蔬品質要求的不斷提高和全程冷鏈物流技術的發展，預冷將在果蔬采后保鮮中發揮愈來愈重要的作用。但預冷對果蔬的保鮮效果受到了預冷時機、預冷溫度、預冷方式、預冷壓力以及果蔬自身特性等多種因素的影響。由于果蔬種類繁多，其體積、外形、組織結構以及采后生理變化和耐冷性等方面存在著較大的差別，對果蔬預冷技術提出了更高的要求。在不斷改進預冷手段與方法的同時，須進一步加強對不同種類、不同品種水果蔬菜采后生理特性和對預冷的響應機制的研究，結合包裝形式、貯運方式以及能耗成本等要求，綜合確定適宜的預冷方式及其工藝條件，以獲得最佳預冷效果。

參考文獻

[1]Venugopal A P，Viswanath A，and Ganapathy S.A review on importance of on-farm precooling inhandling of fruits and vegetables [J].Trends in Biosciences，2017，10（3）：968-970.

[2]陳乃光.果蔬采后呼吸反應動力學的研究[J].食品科學，1988，9（5）：1-4.

[3]潘儼，車鳳斌，吳斌，等.預冷對哈密瓜采后乙烯釋放和呼吸強度的影響[J].新疆農業科學，2012，49（8）：1391-1396.

[4]陳羽白，林海英，趙華海，等.菜心真空預冷效果的試驗研究[J].農業工程學報，2003，19（5）：161-165.

[5]劉芬，張愛萍，劉東紅.真空預冷處理對青花菜貯藏期間生理活性的影響[J].農業機械學報，2009，40（10）：106-110.

[6]陳文烜，郜海燕，房祥軍，等.快速預冷對楊梅采后生理和品質的影響[J].中國食品學報，2010，10（3）：169-174.

[7]Han Q， Gao H Y，Chen H J，et al. Precooling and ozone treatments affects postharvest quality of black mulberry （Morus nigra） fruits [J].Food Chemistry，2017，221： 1947-1953.

[8]陶菲，郜海燕，葛林梅，等.真空預冷減緩雙孢菇細胞壁物質的降解[J].農業工程學報，2013，29（16）：264-268.

[9]錢玉梅，高麗萍，張玉瓊，等.貯前溫度處理對草莓果實貯藏特性的影響[J].南京農業大學學報，2006，29（1）：31-34.

[10]許青蓮，王冉冉，王麗，等.不同預冷方式對鮮切紫甘藍冷鏈貯運銷品質變化的影響[J].食品與發酵工業，2019，45（7）：135-143.

[11]Li J，Fu Y L，Yan J Q，et al.Forced air precooling enhanced storage quality by activating the antioxidant system of mango fruits [J].Journal of Food Quality，2019，Article ID 1606058.

[12]Choi J H，Yim S H，Cho K S，et al.Fruit quality and core breakdown of ‘Wonhwang pears in relation to harvest date and pre-storage cooling [J].Scientia Horticulturae，2015，188：1-5.

[13]王馨，胡文忠，陳晨，等.活性氧在果蔬采后成熟衰老過程中的作用及幾種氣體處理對其影響的研究進展[J].食品工業科技，2017，38（5）：375-379.

[14]Yan J Q，Song Y，Li J，et al. Forced-air precooling treatment enhanced antioxidant capacities of apricots [J]. Journal of Food Processing and Preservation，2018，42：e13320.

[15]莊言，張婷，韓永斌，等.冰水預冷及貯藏溫度對水芹貯藏品質的影響[J].食品科學，2013，34（24）：279-284.

[16]Rani R，Ray P K， Barman K，? et al. Effect of precooling and low temperature storage on postharvest life of litchi fruits [J].Acta Horticulturae，2018，1211：227-234.

[17]周沫霖，胡卓炎，余小林，等.采后預冷及氣調貯藏對荔枝γ-氨基丁酸富集及貯藏品質的影響[J].食品科學，2018，39（15）：181-189.

[18]Zhou M，Ndeurumio K H，Zhao L，et al.Impact of precooling and controlled-atmosphere storage on γ?aminobutyric acid （GABA） accumulation in longan （Dimocarpus longan Lour.） fruit [J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2016，64：6443?6450.

[19]Li J，Ma G W，Ma L，et al.Multivariate analysis of fruit antioxidant activities of blackberry treated with 1-methylcyclopropene or vacuum precooling[J].International Journal of Analytical Chemistry，2018，Article ID 2416461.

[20]Zhao J，Xie X B，Dai W H，et al.Effects of precooling time and 1-MCP treatment on ‘Bartlett fruit quality during the cold storage [J].Scientia Horticulturae，2018，240：387-396.

[21]王利斌，林晨，羅海波，等.預冷時機對四季豆和豇豆品質和生理生化特性的影響[J].食品科學，2018，39（9）：232-238.

[22]戴云云，羅海波，姜麗，等.預冷對氣調荷蘭豆貨架期品質和生理的影響[J].食品科學，2010，31（20）：430-433.

[23]李倩倩，任小林，安慧珍，等.1-MCP和延遲預冷對‘蜜脆蘋果冷藏效果的影響[J].果樹學報，2012，29（3）：398-403.

[24]季麗麗，梁蕓志，陳存坤，等.不同溫度差壓預冷及其對西葫蘆冷藏效果的影響[J].農業工程學報，2018，34（1）：287-293.

[25]梁蕓志，陳存坤，吳昊，等.不同預冷溫度對采后番茄貯藏品質的影響[J].食品研究與開發，2018，39（13）：188-193，200.

[26]Garrido Y，Tudela J A，Gil M A.Comparison of industrial precooling systems forminimally processed baby spinach [J].Postharvest Biology and Technology，2015，102：1-8.

[27]Kongwong P，Boonyakiat D，Poonlarp P.Extending the shelf life and qualities of baby cos lettuce using commercial precooling systems [J].Postharvest Biology and Technology，2019，150：60-70.

[28]崔建潮，王文輝，賈曉輝，等.不同預冷方式對貨架期甜櫻桃果實品質的影響[J].中國果樹，2017（1）：17-20，29.

[29]張容鵠，林維炎，鄧浩，等.不同預冷方式對“儲良”龍眼貯藏品質的影響[J].食品工業，2017，38（11）：161-165.

[30]呂盛坪，呂恩利，陸華忠，等.不同預冷方式對荔枝貯藏品質的影響[J].現代食品科技，2014，30（3）：157-162.

[31]胡花麗，李鵬霞，王煒.預冷方式對李果實呼吸強度、乙烯生成量及貯藏品質的影響[J].西北林學院學報，2009，24（2）：80-83.

[32]許俊齊，童斌，王瑞，等.不同預冷方式對采后黃秋葵保鮮效果的影響[J].食品工業科技，2014，35（9）：312-315.

[33]陳杭君，郜海燕，毛金林，等.預冷方式及MAP貯藏對蘆筍采后生理變化的影響[J].中國食品學報，2007，7（4）：85-90.

[34]付艷武，高麗樸，王清，等.蔬菜預冷技術的研究現狀[J].保鮮與加工，2015，15（1）：58-63.

[35]葉維，李保國.真空預冷雙孢菇及其貯藏保鮮工藝[J].食品與發酵工業，2016，42（2）：203-207.

[36]趙維琦，孟贊，董斌，等.采用真空預冷處理提升西蘭花貯藏品質[J].食品與發酵工業，2019，45（19）：213-218.

[37]宋曉燕，劉寶林，阮文琉，等.上海青在真空預冷過程中的凍傷研究[J].食品與發酵工業，2011，37（1）：211-214.

[38]賀素艷，張光存，于永全，等.真空預冷后甘藍組織顯微結構和超微結構的改變[J].電子顯微學報，2013，32（2）：168-172.

（責編：張宏民）