冰溫技術(shù)在果蔬貯藏保鮮中的應(yīng)用研究進展

劉倍毓，鄧利玲，胡小芳，鐘耕，2

1(西南大學食品科學學院，重慶，400715) 2(重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶，400716)

我國每年的蔬菜產(chǎn)量約3億t，水果產(chǎn)量超過6 000萬t，位居世界前列。然而，貯藏技術(shù)的落后，使得果蔬在采后運輸、貯藏及銷售等過程中有20%～25%的產(chǎn)品腐爛變質(zhì)，由此造成的經(jīng)濟損失，每年可達800～1 000億元人民幣［1］。傳統(tǒng)的冷藏和氣調(diào)冷藏都只能在一定程度上保持果蔬的生鮮狀態(tài)，但保質(zhì)期較短，適合鮮銷;凍藏雖能一定程度上延長果蔬的保存期，但冷凍處理會破壞果蔬組織結(jié)構(gòu)，解凍時出現(xiàn)汁液流失，不能保持果蔬原有風味。因此，尋找有效的果蔬貯藏方法顯得極為重要。

從20世紀70年代初，日本的山根昭美［2］發(fā)現(xiàn)冰溫技術(shù)至今，對冰溫技術(shù)所具有的優(yōu)良性能、作用機理、應(yīng)用探討引發(fā)了越來越多的關(guān)注［3］。所謂冰溫，是指0℃至冰點以上的未凍結(jié)溫度區(qū)域，冰溫技術(shù)則是在冰溫范圍內(nèi)的一種新型貯藏技術(shù)。果蔬在此溫度帶保存，不僅呼吸代謝被抑制、衰老速凍減慢［4］，使貯藏期得到保證，還可以克服凍結(jié)食品因結(jié)晶產(chǎn)生的蛋白質(zhì)變性、組織結(jié)構(gòu)損傷、液汁流失等現(xiàn)象，獲得自然的風味和美味。作為繼冷藏、凍藏后的又一保鮮方法，冰溫技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，在原本基礎(chǔ)上，衍生出許多分支。本文以保鮮劑-冰溫貯藏、冰膜貯藏、超冰溫貯藏、氣調(diào)-冰溫貯藏等為實例，闡述國內(nèi)外的相關(guān)研究最新進展。

1 冰溫技術(shù)原理

果蔬組織細胞中含有的一些物質(zhì)如葡萄糖、氨基酸、鹽類等，使果蔬的冰點(凍結(jié)點)低于純水冰點(0℃)，處于 －0.5 ～ －3.5℃內(nèi)［5］。當溫度高于冰點時，細胞始終處于活體狀態(tài)，只有當溫度降到冰點以下，才會出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象?？梢姡邇鼋Y(jié)的溫度界限并非0℃，而是低于0℃的冰點。

果蔬貯藏采用冰溫保鮮，一是因為果蔬組織細胞中含有的一些物質(zhì)如葡萄糖、氨基酸、鹽類等使果蔬細胞的冰點比純水的冰點更低;二是果蔬中的各種溶質(zhì)分子可以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)存在，這就使細胞中水分子的移動及凍結(jié)受到阻礙［6］;三是果蔬在冰溫范圍內(nèi)仍能保持細胞活性，但細胞呼吸代謝被大大抑制，其新陳代謝率最大限度地降低，組織衰老速度顯著減慢［7］;四是冰溫貯藏能更有效地抑制有害微生物的生長［8］。因此，冰溫貯藏的機理包含2個方面的內(nèi)容:(1)將食品的溫度控制在冰溫帶內(nèi)，以維持其細胞的活體狀態(tài);(2)當食品冰點較高時，可以人為加入一些有機或無機物質(zhì)，使其冰點降低，擴大其冰溫帶，以適用于冰溫技術(shù)［6］。

2 冰溫技術(shù)應(yīng)用在果蔬貯藏中的最新進展

2.1 保鮮劑-冰溫貯藏

果蔬貯藏中，常常會使用食品保鮮劑，在一定程度上提高了果蔬耐貯藏性，保持果蔬品質(zhì)。保鮮劑與冰溫貯藏相結(jié)合，產(chǎn)生的協(xié)同作用能進一步增強貯藏保鮮的功效。從目前研究情況來看，兩者的結(jié)合使用，均可延長果蔬的貯藏期，同時維持果蔬的良好性狀。研究涉及的保鮮劑有化學保鮮劑(ClO2、SO2)、天然保鮮劑(殼多糖);涉及的水果種類有草莓、龍眼、石榴、楊梅，冬棗等。具體以草莓和龍眼為例，說明保鮮劑-冰溫貯藏技術(shù)的應(yīng)用研究。

2.1.1 保鮮劑-冰溫貯藏對草莓貯藏的效果

草莓屬薔薇科，漿果類，其含水量大(≥90%)、果皮薄、組織嬌嫩、柔軟多汁，缺乏堅硬外皮保護，耐貯藏性差，在常溫下僅可保存1～2 d［9］。

張桂［10］等人采用冰溫技術(shù)，結(jié)合添加保鮮防腐因子(Vc)、殼多糖半透膜等多種措施，對草莓進行貯藏。經(jīng)試驗測定，草莓的凍結(jié)溫度為－1℃，所采用的冰溫環(huán)境為－0.5℃。試驗中，首先將草莓經(jīng)3%Vc浸泡0.5 h、3%Vc浸泡1 h處理，以不浸泡作為對比空白樣(只采用冰溫貯藏)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Vc浸泡后可有效延長貯藏期，0.5 h的浸泡時間可將貯藏期有效延長至9d，空白樣為6 d。同時，將殼多糖溶于稀檸檬酸溶液，浸泡草莓，自然風干后在草莓表面形成殼多糖半透膜，再與冰溫貯藏結(jié)合(－0.5℃保存)，試驗結(jié)果顯示，經(jīng)1 g殼多糖+3 g檸檬酸+250 mL水的溶液浸泡0.5 h處理后，可使草莓有效保存18 d;在此基礎(chǔ)上，將3%Vc浸泡0.5 h，再用1 g殼多糖+3 g檸檬酸+250 mL水的殼多糖溶液復配液浸泡0.5 h，發(fā)現(xiàn)草莓的貯藏時間可進一步延長至31d，并能保持良好的色、香、味，使草莓的貯藏期顯著增加。

2.1.2 保鮮劑-冰溫貯藏對龍眼貯藏的效果

龍眼含糖量高，成熟季節(jié)高溫多濕，采后呼吸作用旺盛，衰老迅速，在自然條件下存放，通常3d左右風味就開始變劣，超過1周就會完全喪失食用價值［11］。

龐學群等［12］以龍眼為材料，研究了分階段SO2緩釋劑(焦亞硫酸鈉)處理結(jié)合冰溫貯藏技術(shù)［(－1±0.5)℃］對龍眼果實的貯藏效果。試驗中分階段SO2處理方式為:先將龍眼用PE(聚乙烯薄膜袋，0.03 mm厚)密封包裝放在(3.0±0.5)℃恒溫箱中貯藏，12 d后取出果實用質(zhì)量分數(shù)為0.4%的SO2緩釋劑處理，并用PE袋密封包裝再將果實置于(－1±0.5)℃下貯藏，測定了果皮色澤、PPO活性、膜透性、呼吸強度、VC含量、可滴定酸含量、可溶性固形物含量、SO2殘留量以及好果率，以全面探索龍眼在貯藏的變化。結(jié)果表明，與3℃對照果實相比，分階段SO2緩釋劑結(jié)合冰溫貯藏技術(shù)可改善果皮色澤，緩解果皮褐變速率及程度;能有效降低果實呼吸強度、抑制果皮PPO活性，提高了果皮細胞膜透性，貯藏48 d后好果率為91.15%。同時，采用SO2緩釋劑結(jié)合冰溫貯藏48 d后龍眼的果肉品質(zhì)，與新鮮龍眼相比，VC(保持了45.11%)、可滴定酸(增加了6.80%)和可溶性固形物含量(96.20%)，與直接SO2緩釋劑結(jié)合冰溫貯藏技術(shù)相比，該技術(shù)與常規(guī)的龍眼熏硫處理相比，可使果肉SO2殘留量降低78.84%。

2.2 冰膜貯藏

冰膜貯藏技術(shù)，簡稱ICF(ice coating film)，主要是針對一些低糖食品特別是對卷心菜等層狀構(gòu)造的蔬菜冰溫貯藏時，極易出現(xiàn)干耗、低溫凍害或部分凍結(jié)等現(xiàn)象［13］開發(fā)的保存方法。即冰溫貯藏之前，先在食品表面附上一層人工冰或人工雪等保護膜，以避免冷空氣直接流過食品表面而出現(xiàn)干耗、低溫凍害現(xiàn)象［14］。

山根昭美博士研究了卷心菜的冰膜貯藏(凍結(jié)點為 －1.3～ －2.2℃)，在－3℃環(huán)境下，將卷心菜冷卻至0℃附近，向其表面間斷性噴水霧，使卷心菜表面形成一層極薄的冰膜。經(jīng)過8 0 d的噴霧，卷心菜表面的冰膜厚度達到0.5 mm。經(jīng)上述處理后，再將其保存在－0.8℃的冰溫環(huán)境中進行貯藏。實驗研究表明，經(jīng)冰膜處理后的卷心菜表面僅出現(xiàn)了微弱凍害，2個月后會變成深綠色，但這一層被微凍的菜葉在室溫下經(jīng)4d升溫，會慢慢地復原。經(jīng)肉眼觀察，可以恢復到原來的本色。經(jīng)過細胞組織分析表明，這層出現(xiàn)凍害的菜葉在細胞膜和細胞質(zhì)之間僅有微小的空隙，細胞組織幾乎沒有損傷，這說明采用ICF貯藏方法保存低糖蔬菜可以保持其原有的特征，是一種有效的貯藏方法［15］。

2.3 超冰溫貯藏

超冰溫技術(shù)是近幾年出現(xiàn)的一種新的冰溫技術(shù)，指通過調(diào)節(jié)冷卻速度等特殊方法，使得溫度即使在冰點以下也可以成功地保持過冷卻狀態(tài)，由此在超冰溫領(lǐng)域內(nèi)，即使溫度通常在冰點溫度以下，生物體也不會凍結(jié)［16］，進一步拓寬了冰溫的研究領(lǐng)域。要使水果、蔬菜等順利降至冰溫乃至超冰溫領(lǐng)域而不結(jié)冰，與生物組織在進入此溫度帶前的低溫鍛煉以及脫水程度、冷卻處理時的降溫速度有關(guān)。但超冰溫領(lǐng)域極不穩(wěn)定，很容易凍結(jié)，因此超冰溫領(lǐng)域穩(wěn)定條件的確立是該項技術(shù)的核心［17］。

英國布里斯多大學食品冷凍及工藝工程研究中心發(fā)現(xiàn)，超冰溫技術(shù)適用于多種蔬菜，如大蒜、洋蔥、西蘭花和菜花的貯藏保鮮，而且某些蔬菜的貯藏溫度能達到－14.6℃的低溫且貯藏效果良好。

Cox＆Moore在一項超冰溫專利中提到了番茄的過冷卻特性。分別對2個番茄進行實驗，結(jié)果測定其成核溫度分別是－4.3℃和－4.5℃。在另一個實驗中，將番茄放入－4℃的冷卻液中冷卻，當其內(nèi)部溫度降到－3.8℃時，觀察發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部并沒有明顯的冰晶生成［18］。

鄧超譯［19］對大蒜和青蔥的超冰溫貯藏進行了研究，探索了其適宜的超冰溫貯藏條件。將蒜瓣置于風速小于0.5m/s，［(－6 ～ －9) ±0.5］℃的條件下貯藏1周后，未發(fā)生凍結(jié)，并觀察到在此溫度下貯存的大蒜的表面和內(nèi)部均沒有發(fā)現(xiàn)凍害現(xiàn)象。將蒜瓣置于風速小于0.5m/s，［(－10 ～ －13) ± 0.5］℃的條件下貯藏，有凍結(jié)現(xiàn)象發(fā)生，在凍結(jié)曲線上可以清晰的看出冰核生成的跡象，大蒜的表面產(chǎn)生明顯的變化。同時，在(－10 ±0.5)℃下貯藏24 h后，5個大蒜中有1個出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象。由此，可以看出，大蒜的最低貯藏溫度可達到－6℃，并處于非凍結(jié)狀態(tài)，這與James C等的研究結(jié)果相符［20］。

與此同時，將蔥頭置于風速小于0.5 m/s、溫度［(－5～ －6) ±0.5］℃的環(huán)境下貯藏，未發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象，貯藏1周后蔥頭的表面和內(nèi)部均沒有凍害現(xiàn)象出現(xiàn)。將蔥頭置于風速小于0.5 m/s、－7℃的環(huán)境下貯藏24h后，蔥頭表面出現(xiàn)了明顯的凍害，并且在120 min和527 min，5個蔥頭樣品中有2個樣品依次出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象，當5個大蒜樣品在一8℃下貯藏時，均出現(xiàn)凍結(jié)。從試驗結(jié)果可以看出，洋蔥的超冰溫貯藏溫度可達到－5℃，與大蒜相比，冰溫耐受性會低一些，且兩者在超冰溫貯藏中均能得到較好的應(yīng)用。

2.4 氣調(diào)-冰溫貯藏

氣調(diào)保鮮技術(shù)(MAP，modified atmosphere packaging)是采用一定配比的混合氣體(不同于大氣組成)置換食品包裝內(nèi)原來的空氣，使果蔬始終處于較適宜的氣體環(huán)境中，延緩變質(zhì)和防止腐敗發(fā)生，達到貯藏保鮮的目的。

將氣調(diào)保鮮與冰溫技術(shù)結(jié)合，探尋合適的貯藏條件，攻克技術(shù)難點，也是冰溫技術(shù)在果蔬貯藏應(yīng)用中又一研究熱點。就目前研究情況，氣調(diào)-冰溫貯藏已在西瓜、油豆角、葡萄、紅富士蘋果、櫻桃等果蔬上進行了研究，并取得了較好效果。

2.4.1 氣調(diào)-冰溫貯藏對櫻桃貯藏的效果

櫻桃，果實色澤鮮美、質(zhì)地柔軟，具有較高的營養(yǎng)價值。但采收時值高溫高濕季節(jié)，且采摘后品質(zhì)和風味下降速度極快，易出現(xiàn)干耗、褐變、軟化及真菌侵染所引起的腐爛，常溫下僅能存放3～5d［21］。

王珊珊［22］等人研究了櫻桃塑料箱式氣調(diào)+冰溫保鮮貯藏的效果。在試驗中，采用3種不同的氣調(diào)箱調(diào)氣嘴，使箱內(nèi)氣體變化不同，并以普通冷庫塑料箱式氣調(diào)貯藏作為對照，比較不同貯藏條件下(氣體含量、冰溫/冷藏)甜櫻桃外觀品質(zhì)、生理指標及貯藏環(huán)境氣體的變化，研究了冰溫塑料箱式氣調(diào)貯藏對甜櫻桃的保鮮效果。結(jié)果表明:與普通冷庫貯藏［(0.3±0.2)℃］相比，冰溫塑料箱式氣調(diào)貯藏［(－0.5±0.5)℃］能顯著減慢果實腐爛、果梗干枯及果肉褐變的速度;抑制果內(nèi)丙二醛含量的增加及可溶性固形物、可滴定酸和還原糖含量的減少，同時，1、2、3號調(diào)氣嘴之間(CO2含量由高到低的順序為2號氣調(diào)箱＞1號氣調(diào)箱＞3號氣調(diào)箱;相反O2含量由低到高的順序為2號氣調(diào)箱＞1號氣調(diào)箱＞3號氣調(diào)箱)的橫向比較，又以2號箱式氣調(diào)處理效果最為顯著，保鮮效果最好。推究原因，這可能與甜櫻桃對CO2濃度具有較強忍耐力，所以高濃度的CO2可以顯著地抑制甜櫻桃果實的褐腐病。由于2號調(diào)氣嘴中的CO2濃度最高，故箱中果實的腐爛率、褐變率、丙二醛含量等皆較小，氣調(diào)效果最為顯著。

2.4.2 氣調(diào)-冰溫貯藏對葡萄貯藏的效果

巨峰葡萄，作為我國葡萄種植的重要品系，栽植面積可達總面積的95%。其果肉柔軟，肉質(zhì)細膩，味甜，常溫下容易失水、脫粒、腐爛變質(zhì)，不耐貯藏［23］。

張昆明［24］等人以巨峰葡萄為試材，研究在冰溫條件下，3種不同保鮮膜包裝的氣體成分變化及對葡萄保鮮效果的影響。將相同種類、數(shù)量的葡萄裝入無蓋包裝箱中，分別采用櫻桃膜、桃膜、PE膜進行封口，再置于冰溫庫(－0.3℃ ±0.3℃)中貯藏30 d。貯藏期間，每5 d測定1次葡萄的可溶性固形物、可滴定酸、還原糖、丙二醛含量，繪制出含量變化曲線圖，每2 d測試1次各膜中的氣體成分(O2、CO2)濃度變化。試驗結(jié)果顯示:3種膜處理均有效維持了可溶性固形物、可滴定酸、還原糖的含量，有效減緩漿果、果梗丙二醛含量積累和果梗葉綠素含量的降低。就保鮮效果來看，櫻桃膜與桃膜的保鮮效果更佳，PE膜稍欠。此外，3種膜中氣體成分濃度達到平衡的時間也不一致，PE膜中O2、CO2氣體濃度達到平衡所需時間最短，10 d即可達到平衡;桃膜次之，所需時間為14 d;櫻桃膜中O2、CO2氣體濃度達到平衡所需時間最長，18d時才達到平衡，且平衡后3種膜中的O2、CO2氣體濃度差異顯著(P＜0.05)。綜合所有指標，冰溫條件下三者的保鮮效果為櫻桃膜﹥桃膜﹥PE膜。

3 結(jié)束語

作為一項新興的儲藏保鮮技術(shù)，冰溫技術(shù)已經(jīng)在日本、美國、韓國以及臺灣等發(fā)達地區(qū)得到迅速發(fā)展和應(yīng)用，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。然而，由于冰溫技術(shù)對溫度控制要求較高，配套技術(shù)設(shè)備昂貴，而我國冰溫貯藏保鮮技術(shù)研究尚處于起步階段，技術(shù)欠成熟，等等，都限制了其進一步的應(yīng)用和推廣。

目前，打破冰溫技術(shù)的應(yīng)用瓶頸，已成為了我國食品貯藏行業(yè)亟待解決的課題。首先，冰溫貯藏目前研究主要集中在水果、蔬菜的單個品系、種類上，試驗材料較為分散，欠缺系統(tǒng)性，不能體現(xiàn)冰溫技術(shù)在果蔬貯藏中的整體實用性。因此，冰溫貯藏對果蔬原料品質(zhì)影響和對各種原料適用性的研究有待加強。其次，如何普及冰溫設(shè)備、機器及降低成本運作，及進一步建立冰溫卡車、冰溫物資流通庫、冰溫陳列櫥、冰溫包裝、冰溫集裝箱等冰溫物資流通聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，全面建立冰溫貯藏流通線，為冰溫技術(shù)的應(yīng)用打開新局面，也成為今后的研究重點。

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