電場的催熟功能及在冰箱中的應用分析

任 猛 左秋杰

（長虹美菱股份有限公司 合肥 230001）

引言

呼吸躍變型水果多味美，營養豐富，然而相信多數消費者在購買獼猴時都存在一種感受，購買時成熟度不高，需要催熟，導致購買欲望的降低。然而在存放過程中仍存在一些問題，目前催熟多放在常溫條件下，食材呼吸強度高，微生物活性較高，催熟過程難以控制，導致食材加速腐爛變質。

電場保鮮技術前期研究較多，其機理主要體現在：抑制電子傳遞過程，實現酶活以及細胞膜透性，實現代謝過程的抑制。同時電場可破壞較弱的化學鍵，如維持蛋白結構的氫鍵，進而實現細菌的抑制劑殺滅。

最近研究發現：電場對于不同代謝類型食材保鮮效果影響存在著明顯差異。具體表現在對于呼吸躍變型食材的影響。本文通過分析電場條件下呼吸躍變型食材主要代謝指標的數據，確定電場適宜的催熟處理條件，實現冰箱中水果的高效催熟。對于解決用戶購買部分食材（如獼猴桃、香蕉等）不成熟、后熟慢的問題具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 測試水果

青香蕉、山竹、黃香蕉。

1.2 測試設備及儀器

恒溫箱、電場保鮮模塊（50 Hz工頻電場，電場強度0～1 500 V ）、電子天平、二氧化碳濃度檢測儀、密閉測試箱（帶擾流風扇）。

2 實驗方法

2.1 保鮮效果測試

考慮后熟主要為呼吸躍變型食材，因次選擇躍變型水果為試驗材料，購買相同批次成熟度相近的新鮮水果，關閉冰箱自帶電場設備。通過在冷藏室中增加工頻電場裝置，通過控制裝置位置實現電場強度的調控。試驗設置3個梯度電場強度：30～100 V，100～500 V，500～1 000 V，分別將青香蕉、山竹、黃香蕉貯藏于冰箱暖藏區（12 ℃，低溫容易出現冷害）。定期對樣品進行采樣處理，測定代謝指標，處理間隔時間為2天。每個條件下每次隨機選取3個果實，重復3次。分析不同電場條件下對于呼吸躍變型食材代謝的影響。

2.2 乙烯釋放量的測定

乙烯作為植物生長激素，促進食材代謝，尤其是躍變型水果，食材在存儲過程中會產生乙烯，乙烯釋放量與成熟度相關，抑制乙烯產生能有效延長水果的保鮮期[4]。因此測定乙烯濃度可直接反應電場技術對于食材代謝的影響。測定時每個果實分別稱重，記錄重量，然后將果實轉移到密閉容器中（帶取樣孔），密閉2 h。用擾流風扇混勻密封罐內氣體，立刻使用注射器抽取氣體樣品2 mL測定氣體樣品中乙烯含量，根據公式進行含量計算。計算公式如下：

式中：

C1—乙烯的含量，μL/L；

V—容器體積，mL；

M—樣品質量，kg；

t—測試時間，h。

2.3呼吸強度測定

果實在采摘后仍是活的有機體，呼吸代謝會持續，一般通過測定呼吸強度，作為判斷果實的生命活動狀態的標準[5]。呼吸過程中會消耗空氣中氧氣，釋放二氧化碳，因此測定的二氧化碳濃度可反應食材成熟度。試驗過程中每個果實分別稱重并記錄，然后將果實放置到密閉的容器中，密閉2 h。計算出CO2濃度C2，計算公式如下。

式中：

C2—測定CO2的含量，μL/L；

V—容器體積，mL；

M—樣品質量，kg；

t—測試時間，h。

2.4外觀變化

用戶可通過外觀直觀的看出食材的新鮮程度，判斷其可食用性。試驗中，每2天對果實進行拍照記錄，并進行感官描述。

3 結果與分析

3.1 電場對于乙烯釋放量的影響

10～200 V，200～600V，600～1000V電場強度條件下對樣品進行試驗處理，測量乙烯的釋放，結果發現：不同電場條件下，不同種類水果的乙烯釋放存在著較為明顯的差異。

測定方法如2.2所示，結果如圖1～3。

如圖1所示，對照組青香蕉在實驗周期內的乙烯釋放量呈上升趨勢；10～200 V條件下青香蕉乙烯釋放量呈先減小后增大趨勢，乙烯整體釋放量最低；而高電場條件（500 V以上）下，對比低電場以及對照條件，乙烯釋放量明顯增加，說明高電場處理可催熟青香蕉。

如圖2所示，四組實驗條件下乙烯釋放量在實驗周期內的變化，在整個實驗周期內乙烯釋放量趨勢一致，均在實驗進行到第4天時乙烯釋放量突然下降。不同處理條件下，高電場處理（500 V以上）明顯乙烯釋放量高于其他處理。

基于我國病理學教學的困境和病理?？漆t生巨大缺口的現狀，筆者認為：目前所面臨的問題可以借助慕課平臺的發展，逐漸得到解決。將非病理專科醫生的基礎病理學教育和病理?？漆t生的臨床病理教育，對應于X型慕課和C型慕課兩大陣營，在教學過程中，分別引入X型慕課和C型慕課平臺。

如圖3所示，在整個實驗過程中，黃香蕉的乙烯釋放量呈現上升的趨勢，在實驗第4天出現乙烯釋放高峰，接著開始下降。從第2天開始，10～200 V電場強度下黃香蕉的乙烯釋放量比對照組的低；而高電場條件（500 V以上）下乙烯釋放量明顯高于其他處理條件下的水果。

由上述結果可知，不同種類水果的乙烯釋放量在電場強度存在差異的條件下存在明顯區別。整體而言10～200 V電場強度下可有效抑制乙烯的釋放，抑制催熟。而高電場條件下（500 V以上），乙烯釋放量明顯增加，此時對于呼吸躍變型食材催熟具有有利的效果。

3.2 電場對于呼吸強度的影響

試驗通過測定10～200 V，200～600 V，600～1 000 V不同強度電場貯藏下青香蕉、山竹、黃香蕉呼吸強度，不同電場條件對不同種類水果的呼吸強度的變化影響不同。

測定方法如2.3所示，結果如圖4～6。

圖1 在不同電場下青香蕉乙烯釋放量

圖2 不同電場下山竹乙烯釋放量

圖3 不同電場下黃香蕉乙烯釋放量

圖4 不同電場下青香蕉呼吸強度

圖5 不同電場下山竹呼吸強度

圖6 不同電場下山竹呼吸強度

如圖4所示，青香蕉的呼吸強度整體呈現增高趨勢，其中10～200 V條件下呼吸強度最低，而高電場條件下（200～600 V、600～1 000 V）呼吸強度明顯高于對照以及低電場組，說明高電場條件下會對青香蕉呼吸作用起促進作用，加速青香蕉的成熟過程。

如圖5所示，山竹的呼吸強度整體呈現與青香蕉整體相似，均呈現增高趨勢，在10～200 V條件下呼吸強度最低，而高電場條件下（200～600 V、600～1 000 V）呼吸強度在存放4天后明顯高于對照以及低電場組，說明高電場條件下會對青香蕉呼吸作用起促進作用，加速山竹的成熟過程。

如圖6所示，在實驗周期內，整體上黃香蕉的呼吸強度呈現平穩上升后突然下降的趨勢，與黃香蕉的乙烯釋放量的趨勢基本相符，第4天達到呼吸的高峰，之后開始下降。3個電場條件中只有10～200 V電場條件比對照組黃香蕉的呼吸強度低，而高電場（600 V～1 000 V）處理條件下香蕉呼吸強度明顯高于其他組。

由上述結果可知，電場強度差異會導致不同種類水果的呼吸強度存在明顯區別，趨勢與乙烯釋放量趨勢基本符合。整體而言10～200 V電場強度下可以抑制呼吸強度。而高電場條件下（500 V以上），呼吸強度明顯增加，對于未成熟食材催熟而言，是有利的，而針對已成熟黃香蕉而言，是不利于其存放的。

3.3 電場對于外觀變化的影響

由上述結果可知，不同電場強度對于呼吸躍變型水果影響差異性較大，10～200 V電場可抑制食材代謝，實現食材保鮮期延長，而600～1 000 V強度電場處理實現乙烯釋放的促進，促進代謝強度升高，可實現呼吸躍變型水果的催熟。

4 分析

通過實驗分析確定，不同電場強度對于呼吸躍變型食材代謝呈現明顯差異，主要表現在：低電場可抑制食材代謝活動，而高電場條件可相對促進乙烯的合成代謝實現呼吸強度的提高，實現食材催熟。

針對不同電場強度對于代謝影響的差異，可結合冰箱實際環境進行針對性的設計。初步想法如下：

1）可在冰箱中設立催熟專區，通過距離實現電場強度的控制。

2）利用對溫度以及濕度的調控進一步促進催熟效果（部分呼吸躍變型食材不適于存放在低溫條件，可在冰箱中設寬變溫區，同時利用適宜的濕度抑制果蔬的失水）。

圖7 不同電場條件下青香蕉外觀變化

圖8 不同電場條件下山竹外觀變化

圖9 不同電場條件下黃香蕉外觀變化

3）利用電場抑制并殺死細菌，實現高電場條件下呼吸躍變型食材的高效催熟。

5 結論

電場催熟技術的應用可實現食材高效催熟，解決用戶痛點，填補行業內技術研究及應用空白。同時增加冰箱的賣點，提升產品的競爭力，可預見，催熟功能冰箱應具有較好的市場前景。