溫控和氣調技術在各熱量帶呼吸躍變型水果貯藏中的應用

摘 要：呼吸躍變型水果采后會出現呼吸速率升高至呼吸高峰后迅速成熟、衰老、軟化的現象。本研究總結了不同溫度與氣調保鮮技術在不同呼吸躍變型水果的應用現狀，針對不同貯藏技術對不同熱量帶水果品質的影響進行綜述，發現熱帶及亞熱帶地區的水果多數采用低溫以及氣調相結合的貯藏方式，而溫帶地區的水果則多采用單一低溫貯藏方式，目前對不同熱量帶水果貯藏技術的研究都在由單一貯藏方法向復合貯藏方法轉變，低溫結合氣調包裝技術對呼吸躍變型水果的適用性最強，但由于不同水果自身呼吸作用產生呼吸高峰的規律不同，在確定氣調包裝材料與貯藏溫度方面有待進一步研究。

關鍵詞：呼吸躍變型水果；熱量帶；溫度控制技術；氣調貯藏

中圖分類號：TS255.3 文獻標志碼：A 文章編號：1008-1038（2024）11-0007-07

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2024.11.002

Application of Temperature Control and Air-conditioning Techniques to the Storage of Respiratory Leapfrog Fruits in Various Heat Zones

ZHAO Zihao， WANG Haige， XU Xinyu， NA Ren， LU Xun， CHANG Jie*

（College of Life Sciences and Food Engineering， Inner Mongolia Minzu University， Tongliao 028000， China）

Abstract： The phenomenon of rapid ripening and softening of respiratory leapfrog fruit after harvest occurs when the respiration rate rises to the respiration peak. By summarizing the different temperatures and air-conditioning preservation technologies applied to different respiratory leapfrog fruit research status quo， the different heat zone fruits using different storage technologies on the quality of the impact was reviewed， found that most of the tropical and subtropical regions of the fruits used the combination of low-temperature and air-conditioning storage， while the temperate regions fruits used a single low-temperature storage method. At present， the research on the storage technology of fruits in different heat zones was changing from a single storage method to a composite storage method， and the applicability of low-temperature combined with gas-conditioning packaging technology to respiratory leapfrog fruits was the strongest， However， due to the different patterns of respiratory peaks generated by the respiration of different fruits， more research is needed to determine the materials for modified atmosphere packaging and storage temperature.

Keywords： Respiratory leapfrog fruit; heat zone; temperature control technology; air-conditioned storage

熱量帶是沿著緯線分布并根據熱量、太陽輻射、地形、海拔等因素進行劃分的。全球熱量帶可以分為七部分：熱帶、亞熱帶、暖溫帶、中溫帶、寒溫帶、寒帶、垂直熱量帶。不同溫度帶水果營養物質含量和保存條件差異很大。溫帶水果中鈣、碳水化合物和蛋白質的含量明顯低于亞熱帶水果，但VC含量比亞熱帶水果高[1]。在保存溫度上，溫帶水果多數為非低溫敏感型，可以在接近0 ℃的條件下保存；亞熱帶水果多為低溫敏感型，需要在略高于冷害臨界溫度下保存，以防止冷害的發生及影響果實后熟[2]。

呼吸躍變型水果是指果實采后呼吸速率升高，出現呼吸高峰后迅速成熟、衰老、軟化，與非呼吸躍變型水果的區別在于采收后的果實雖然脫離了母體，同化作用基本停止，但以呼吸為主的異化作用仍在進行[3]。呼吸躍變型果實采摘后會在呼吸作用下完全進入成熟階段并形成其特有的風味[4]。呼吸作用可以促進果實后熟，為采后果實提供物質和能量基礎，然而隨著貯藏時間的增加，呼吸作用會不斷分解營養物質，導致果實品質下降。典型的呼吸躍變型水果有番茄、蘋果、獼猴桃、芒果、番木瓜等[5]。不同熱量帶水果在貯藏期間發生呼吸作用及冷害現象的溫度和時間不同，如荔枝在0 ℃下保存，壞果率最低；香蕉、芒果在5 ℃以下易發生冷害，出現黑斑及表皮發黑現象[2]。目前常用的保鮮技術有低溫貯藏、變溫貯藏、近冰點溫度貯藏、溫度激應、氣調貯藏等，正確運用保鮮技術可以有效延長果蔬貯藏時間，提高果蔬品質。本文對不同熱量帶水果采用的溫控和氣調貯藏方式進行了綜述，旨在為不同熱量帶水果貯藏保鮮體系的建立和完善提供理論依據。

1 呼吸躍變型水果常見的溫度控制技術

在水果貯藏保鮮過程中，溫度不僅是影響果實采后品質最主要的因素[6]，也是影響呼吸作用最主要的因素。在果蔬生理溫度范圍（5～35）℃內，溫度每升高10 ℃呼吸強度升高的倍數稱為呼吸溫度系數[7]。溫度對水果的貯藏效果和保鮮品質影響最大，最容易被控制。溫度控制技術是目前水果保鮮的主要手段，但在使用過程中，易受其他環境因素的影響，導致果蔬出現冷害等現象。如圖1所示，在目前的保鮮技術中，仍以溫度控制技術為主。

1.1 低溫貯藏

低溫是水果貯藏保鮮的主要方式，低溫可以不受自然條件的影響對水果進行保鮮，減緩果實的生理代謝，影響代謝酶的活性，延遲組織衰老[8]?！S妃’櫻桃番茄作為熱帶水果，在（0～8）℃貯藏，果實風味更接近新鮮采收果實，品質變化和損耗較小[9]。生長于溫帶的富士蘋果隨著0 ℃低溫貯藏時間的延長，果實硬度降低，失重率增加，果面褪色嚴重；貯藏溫度越低，蘋果硬度、花色苷、總酚和總黃酮含量越穩定[8]。需要注意的是，一些冷敏型水果在貯藏溫度過低或貯藏時間過長的情況下會產生冷害（CI）癥狀。溫帶水果作物通常貯藏在接近冰點的溫度（0～1）℃下，而熱帶或亞熱帶水果作物必須保持在較高的貯藏溫度（7～15）℃下，避免發生冷害，造成損失。部分呼吸躍變型果實受到冷害后不能正常后熟，適當的貯藏溫度和時間可以延長杏和桃的貯藏壽命2～4周，蘋果、梨和獼猴桃的貯藏期可延長數個月[10]。低溫貯藏對于原產自熱帶、亞熱帶的冷敏性水果適用性不高，針對不同熱帶水果需要采取不同的低溫貯藏條件，溫帶水果通常在（0～8）℃下貯藏可以保持較好的品質，熱帶及亞熱帶水果還需考慮低溫條件下是否會產生冷害現象。

1.2 變溫貯藏

變溫貯藏是指貯藏對象在不同貯藏時間段里從低溫環境周期性轉移至高溫環境的一種貯藏方式。研究表明，變溫貯藏能延長果實的貯藏期和銷售期，延緩冷敏型水果冷害的發生。寒溫帶水果南果梨通過間歇升溫（IW）處理后的香氣酯類物質顯著高于對照組[11]。通過IW處理（在4 ℃下貯存27 d，每7 d將甜椒置于20 ℃下24 h）的甜椒，能有效降低CI指數，保持甜椒硬度[12]。間歇升溫不僅可以減輕果實冷害現象的產生，還能促進果實后熟，將熱帶綠色成熟番茄于8 ℃下貯藏6 d后置于20 ℃下24 h進行IW循環，比在低溫下恒定貯存提前成熟，同時不加速軟化[13]。變溫貯藏還可以提高果實采后糖酸比、抗壞血酸含量和芳香物質保留率。變溫貯藏因其變溫模式的多樣化，所以能在不改變果實內部理化性質的前提下，改善果實貯藏后的感官品質，對溫帶水果香味物質的保持效果更好，同時能減少凍害的發生。

1.3 近冰點溫度貯藏

近冰點溫度貯藏（NFT）是將果實在接近生物自然結冰點溫度下長時間貯藏的新型貯藏技術，一些果蔬在冰點溫度貯藏的效果明顯優于0 ℃以上貯藏。果實組織細胞內除水分外還含有可溶性糖、有機酸、礦物質等溶質分子，因此組織細胞的實際結冰點低于0 ℃，并且細胞內存在的高分子物質具有的網狀空間結構和植物細胞緊密排布構成的蜂窩狀結構，會阻礙細胞內水分子的自由擴散，可以避免果實細胞發生凍結。當水果貯藏溫度處于冰溫范圍時，呼吸代謝也受到極大的抑制，NFT技術在不同溫度帶呼吸躍變型水果的貯藏方面都有較多的應用，如表1所示。

冰溫貯藏的關鍵是如何確定冰點溫度并保持對溫度的精準控制，因為允許溫度波動的范圍必須處于0 ℃到組織細胞結冰點之間，輕微的溫度波動都會導致果實細胞組織凍傷以及貯藏期縮短[22-23]。目前研究發現冰溫貯藏可以有效降低呼吸躍變型果實的呼吸速率以及抑制乙烯的產生，保持糖分、水分、可溶性固形物含量以及抗氧化酶的活性，降低腐爛率，避免果實貯藏過程中發生凍害。但不同種類、不同熱量帶的水果冰點溫度的確定都需要一定的設備和較長的測定時間，不同水果冰點溫度與其生理、品質指標之間的相關性還缺乏系統的研究。

1.4 溫度激應

溫度激應一般運用在一些熱帶及亞熱帶冷敏型水果上，如檸檬、香蕉、番荔枝等，這些水果的果實由于生長環境溫度、濕度較高，運輸至溫度較低的地區時極易產生冷害，當果實經過溫度激應處理后可以有效抑制冷害發生，還能維持果蔬感官品質并延長貯藏期[8]。溫度激應一般分為熱激處理和冷激處理兩種方式。

1.4.1 熱激處理

熱激處理是將果實短時間內置于非致死高溫中的一種溫度激化處理方式，處理溫度和時間因水果種類而異，溫度通常在（30～55）℃，時間幾秒至幾小時不等。熱激處理可以調節水果的呼吸和生理代謝，并能降低果實冷敏性；還可以促進熱休克蛋白的積累、抗氧化作用以及抑制糖代謝，從而對果實起到保護作用[24]。在橙子冷藏過程中，經過37 ℃、90%相對濕度下熱激處理48 h，隨后在20 ℃熱處理24 h，橙子糖濃度升高，有機酸水平保持不變[25]。番荔枝用55 ℃熱空氣處理5 h后再進行低溫貯藏，發現果實冷害發生率降低與熱激蛋白（heat shock protein，HSP）基因的誘導表達相關[26]。香蕉經過38 ℃熱空氣處理3 d后，冷害癥狀有效緩解，果皮與果肉的HSP表達量均增加[27]。熱激處理不僅可以增強水果抗冷害能力，還可以降低果實呼吸強度，推遲呼吸高峰的出現時間，提高酶活性，從而改善水果貯藏品質。

1.4.2 冷激處理

冷激處理通常采用冷空氣或水（0 ℃）在水果貯藏前進行預處理。研究表明，經過冷激處理的綠色成熟番茄軟化速率降低，且軟化速率與多聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase，PG）活性呈正相關，并且不會影響果實成熟，貯藏2周的果實果皮組織中果膠的溶解和解聚略有減少[28]。將綠皮‘巴西’香蕉浸入冰水中1 h，然后在24 ℃下用乙烯處理24 h，可以有效地抑制果實成熟過程中果皮變黃和果肉軟化，乙烯產生和呼吸速率也降低[29]。經過冷激處理的檸檬果實冷害癥狀得到緩解，還增加了檸檬中總酚含量和PAL活性，同時抑制了POD活性，使得果實抗冷性提高[30]。冷激處理可以抑制果實采后成熟過程的發生，有效延長果實貨架期，降低運輸成本[30]。

適宜的熱激處理和冷激處理對果蔬的生理生化及感官品質都有正面影響，研究表明，不同熱量帶的水果對于貯藏保鮮的熱激與冷激的要求和條件不同，在激化處理中所需的溫度和時間也不同[29-30]。

2 呼吸躍變型水果常見的氣調保鮮技術

氣調保鮮技術通過調節水果貯藏時的氣體組成和濃度來減緩果實的呼吸作用，抑制微生物生長并降低氧化反應的速度，這有助于防止水分流失，保持果蔬天然的口感，目前主要分為氣調庫貯藏和自發氣調包裝貯藏兩種方式。在需要長距離運輸的情況下，氣調保鮮技術能減緩果實呼吸速率和降低乙烯濃度，延長水果的保鮮期。

2.1 氣調庫貯藏

氣調庫貯藏（controlled atmosphere，CA）是在冷藏基礎上，同步調節貯藏環境的相對濕度，并人為改變環境中氣體成分的保鮮方法，原理是改變貯藏環境中的氣體成分和濃度，達到延長產品保質期的目的。氣調系統由制氮設備、乙烯脫除設備、CO2脫除設備、加濕設備、氣體檢查設備、壓力平衡袋以及安全閥等部分組成，在氣調系統運行的過程中氣調庫內的氣體會通過管道被輸送至氣調設備中，經過設備檢測和處理后，經由管道排放至庫內，直到氣體滿足貯藏要求[31]。氣調庫貯藏可以通過控制采后果蔬貯藏環境中O2、CO2和N2等氣體比例，延長果實貯藏期，增強抗氧化能力[32]。黃桃是常見的溫帶水果，氣調貯藏可以緩解黃桃風味劣變、褐變和軟化，延緩果實衰老，從而延長黃桃果實保質期[33]。此外，氣調貯藏可以減輕‘銀河’蘋果褐變[34]，緩解石榴[35]、芒果[36]等水果發生凍害。將‘突尼斯軟籽石榴’在三種氣體組合下進行氣調貯藏實驗，氣調貯藏可以有效抑制石榴中花色苷的損失，減輕細胞損傷，提高保鮮效果[37]。氣調庫主要通過降低氧濃度來延長新鮮水果的保質期，在低濃度氧環境下，呼吸躍變型水果的呼吸高峰被明顯抑制，氣調庫貯藏對不同熱量帶水果的適用性最好，但對場地以及設備的要求更高。

2.2 自發氣調包裝

自發氣調包裝（MAP）是通過調節包裝內氣體濃度來控制果實的呼吸作用，抑制果實的代謝活動，達到延長水果貯藏期的目的[38]。氣調包裝分為主動氣調和被動氣調兩種形式[39]。主動氣調是根據果實生理特性，用理想的貯藏氣體替換包裝內的原有氣體[40]。被動氣調也稱自發氣調，是根據果蔬生理特性，選擇不同規格透氣塑料薄膜包裝果蔬，利用薄膜對氣體的選擇透過性結合水果在貯藏過程中的呼吸作用，建立起適于水果貯藏的氣體環境，降低生理消耗[41]。已有研究表明，采用自發氣調包裝后的荔枝可以長時間保持在較高的濕度環境中，呼吸躍變平緩，貯藏到第六天時失重率僅為2.19%，可溶性固形物含量17.30%，有效保持了荔枝的品質[42]。自發氣調包裝的厚度是影響果實保鮮效果的重要因素，不同的果實品種對包裝袋厚度有不同的要求?！饧t’蘋果是北方寒溫帶地區優勢作物，在使用0.02 mm PE袋包裝時，果實腐爛率和褐變率顯著低于其他厚度的膜袋，果實硬度、可滴定酸含量和維生素C含量顯著高于其他膜袋[43]。在0.5 ℃使用氣調包裝聯合1-MCP、CaCl2、甜菜堿復合保鮮劑貯藏的‘塞外紅’蘋果果實在貯藏過程中未出現褐變現象，與單一條件貯藏相比果實品質下降緩慢，可以有效保持果實品質至60 d[44]。氣調包裝技術需要從水果特性、包裝質量、氣體成分組成、包裝薄膜透氣性、果實呼吸速率等方面進行設計，不同熱量帶水果通過選擇不同材質厚度的氣調包裝，結合低溫貯藏就能達到很好的保鮮效果。

3 小結與討論

3.1 溫控和氣調兩種貯藏技術的研究趨勢

目前溫度控制技術的研究集中在以下幾點：（1）針對不同熱量帶水果需要建立不同的、精確的貯藏溫度參數，防止冷害的發生；（2）對水果進行精確的溫度控制，商業冷庫的控溫精度通常在±1 ℃，研發出低成本的精確控溫冷藏設備，配合冷庫使用，輔助溫度控制技術的推廣應用；（3）由于低溫貯藏后與果實后熟相關生理代謝進程被抑制，使得果實感官品質較差，對低溫貯藏后果實成熟恢復技術的開發也是該領域的重點。但是在實際應用上，多數還是使用單一的低溫貯藏，對變溫貯藏、近冰點溫度貯藏、溫度激應等方法的應用很少，導致在溫帶氣候貯藏熱帶或亞熱帶水果時，只能做到在1～2周內保鮮和保持感官品質，貯藏時間超過2周開始有凍害現象產生，果實品質劣變嚴重。溫控技術在針對不同熱量帶水果產生冷害機制方面仍有待研究。

氣調貯藏在國際上已經實現大范圍應用，是許多水果貯藏的主要保鮮手段，目前研究主要方向如下：（1）對不同熱量帶水果最適貯藏環境參數進行預測，為水果貯藏環境優化模型提供依據；（2）主動氣調包裝系統的設計和果實呼吸速率模型的建立，并以此為依據對氣調庫貯藏系統環境的優化設計；（3）研究不同代謝途徑產生的多種酶類對呼吸代謝的具體影響。目前對不同熱量帶水果貯藏技術的研究都在由單一貯藏方法向復合貯藏方法轉變，低溫結合氣調包裝技術對呼吸躍變型水果的適用性最強，但由于不同水果自身呼吸作用產生呼吸高峰的規律不同，在確定氣調包裝材料與貯藏溫度方面有待進行更多研究。

3.2 針對不同熱量帶水果貯藏技術的研究

呼吸躍變型水果在貯藏過程中出現的品質變化，主要受溫度變化的影響，因此呼吸躍變型水果通常采用低溫聯合氣調或復合保鮮劑的方式進行貯藏，而不同熱量帶的水果由于其發生呼吸作用的機制以及冷害產生條件不同，需要研究不同的貯藏方案，比如熱帶以及亞熱帶地區的水果因對濕度有要求，多數采用低溫以及氣調相結合的貯藏方式，而溫帶地區的水果采用單一低溫貯藏方式比較多。

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基金項目：內蒙古自治區高等學?！扒嗄昕萍加⒉庞媱潯睂ｍ椪n題-營養與免疫（NJYT-14-B13）；內蒙古民族大學生命科學與食品學院“科研團隊項目”專項課題-功能性特色食品與健康研究（SK00001）

第一作者簡介：趙子昊（1996—），男，在讀碩士，研究方向為功能性食品

*通信作者簡介：常杰（1980—），女，教授，博士，主要從事水產動物營養與免疫研究工作