果蔬減壓保鮮貯藏研究進(jìn)展

王傳增，董　飛，張雪丹，張　勇，王　丹，辛　力（山東省果樹研究所，山東泰安271000）

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果蔬減壓保鮮貯藏研究進(jìn)展

王傳增，董飛，張雪丹，張勇，王丹，辛力
（山東省果樹研究所，山東泰安271000）

摘要：簡介了減壓保鮮貯藏理論，并對減壓保鮮貯藏系統(tǒng)構(gòu)成——密閉的耐壓空間、真空低壓系統(tǒng)、制冷低溫系統(tǒng)、調(diào)節(jié)濕度系統(tǒng)、測量控制系統(tǒng)等5個部分做了逐一分析；評述了減壓貯藏的特點，歸納了國外減壓貯藏保鮮研究進(jìn)展，總結(jié)了國內(nèi)減壓貯藏保鮮的發(fā)展歷程；分析了近年來其在果蔬保鮮上應(yīng)用效果，并對減壓保鮮貯藏研究中的限制性問題“耐壓、失水、風(fēng)味變淡”進(jìn)行了探討；指出了今后果蔬減壓貯藏保鮮研究了發(fā)展方向，為減壓貯藏研究提供基本資料。

關(guān)鍵詞：減壓貯藏；系統(tǒng)組成；研究意義

0　引言

減壓保鮮又稱低壓保鮮、真空保鮮，是利用減小密閉貯藏空間大氣壓力達(dá)到水果、蔬菜等名優(yōu)特產(chǎn)品保鮮的目的，可迅速達(dá)到低氧或超低氧的效果，起到氣調(diào)貯藏相同或增強(qiáng)的效果，它是貯藏保鮮技術(shù)比較新的研究和發(fā)展領(lǐng)域。

1　減壓保鮮貯藏理論簡述

減壓保鮮貯藏是將物品放在一個密閉冷卻的耐壓容器內(nèi)，用真空泵抽氣，使之保持相對于大氣壓較低的壓力。實際應(yīng)用中，新鮮空氣可通過壓力調(diào)節(jié)器、加濕器，帶著近似飽和的濕度進(jìn)入密閉容器內(nèi)。真空泵不斷地工作，維持容器內(nèi)的低壓狀態(tài)。使得密閉容器壓力減小同時，也帶出了貯藏產(chǎn)品的田間熱、呼吸熱以及乙烯、乙醛、二氧化碳等次生代謝產(chǎn)物，使果蔬產(chǎn)品在此密閉空間內(nèi)長期保持良好商品性狀。果蔬產(chǎn)品不僅貯藏期比一般冷庫延長數(shù)倍，保鮮指數(shù)大大提高，而且出庫后貨架期也明顯延長。

減壓貯藏是一種新的保鮮方法，它集成了真空速冷、氣調(diào)貯藏、低溫保存和減壓技術(shù)于一體。一般認(rèn)為減壓保鮮分為2個步驟。首先為減壓、冷卻，即冷藏產(chǎn)品首先在減壓低溫環(huán)境中充分降溫，果蔬等貯藏品與環(huán)境充分進(jìn)行熱量、濕度、水分等交換，溫度迅速降低；其次為負(fù)壓保持過程，此過程中貯藏品溫、環(huán)境溫濕度等與密閉空間交換后基本恒定，貯藏品在此低溫、負(fù)壓環(huán)境下保鮮貯藏。在此密閉環(huán)境中，由于進(jìn)行了充分的交換，其氣體成分如氧氣、二氧化碳等相對含量相應(yīng)大幅降低，貯藏產(chǎn)品呼吸強(qiáng)度大大降低，抑制了乙稀代謝強(qiáng)度，減少胡蘿卜素、蕃茄紅素合成和糖分增加與酸的消耗，大大延長了果蔬產(chǎn)品的儲藏保鮮時間。

2　減壓貯藏系統(tǒng)構(gòu)成

減壓保鮮貯藏的2個階段決定了減壓貯藏的系統(tǒng)構(gòu)成，由密閉的耐壓空間、真空低壓系統(tǒng)、制冷低溫系統(tǒng)、調(diào)節(jié)濕度系統(tǒng)、測量控制系統(tǒng)等5個部分組成。圖1所示為一般貯藏裝置的構(gòu)造示意圖。

圖1　減壓貯藏構(gòu)造示意圖

2.1密閉的耐壓空間

密閉的耐壓空間即減壓貯藏罐體內(nèi)部的密閉空間，其耐壓性對罐體制作材料的強(qiáng)度和密閉性有一定要求。

2.2真空低壓系統(tǒng)

真空低壓系統(tǒng)是維持減壓貯藏保鮮效果最重要的組成成分，其工作時維持密閉的耐壓空間內(nèi)的壓力低于大氣壓的狀態(tài)。在減壓冷卻階段，減壓貯藏所需的低壓條件必須由真空系統(tǒng)及其裝置來完成；另外在負(fù)壓貯藏保鮮階段，密閉的耐壓空間會由于貯藏產(chǎn)品揮發(fā)、裝備密封性差等因素造成壓力變化，使得壓力超出設(shè)定范圍，為及時恢復(fù)到設(shè)定壓力范圍內(nèi)也需要真空裝置及時抽空排氣。減壓保鮮裝置的真空低壓系統(tǒng)裝置聯(lián)通在耐壓的密閉空間上，主要包含真空泵、壓力檢測儀表和壓力閥門、管道等。

2.3制冷低溫系統(tǒng)

常規(guī)貯藏裝置必不可少的是制冷裝置，其是維持果蔬等貯藏產(chǎn)品商品性狀必要條件，也是減壓保鮮貯藏的必要條件。制冷低溫系統(tǒng)是由制冷機(jī)組、蒸發(fā)器及管道等相互連通的循環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)密閉空間內(nèi)溫度高于設(shè)定溫度范圍時，制冷機(jī)組工作，蒸發(fā)器將冷量交換到密閉空間內(nèi)空氣，同時將密閉空間內(nèi)熱量帶出，當(dāng)密閉空間內(nèi)溫度下降到設(shè)定范圍內(nèi)，停止工作。空間內(nèi)熱量來自果蔬產(chǎn)品田間熱、呼吸熱及交換的空氣的熱量，以及空間外熱量通過墻體、管道的熱傳遞到空間內(nèi)部。制冷低溫系統(tǒng)主要是減少空間內(nèi)熱量，維持空間內(nèi)溫度在設(shè)定的范圍。

2.4調(diào)節(jié)濕度系統(tǒng)

在減壓貯藏條件下，其密閉空間內(nèi)壓力為負(fù)壓，果蔬等貯藏產(chǎn)品易失水失重，商品性如外觀色澤、風(fēng)味品質(zhì)變差，價值降低；外觀形狀變化的同時其生理上也會產(chǎn)生應(yīng)激機(jī)制，促使果蔬加速衰老，嚴(yán)重影響貯藏期。鑒于此，在減壓貯藏保鮮裝置中，加裝濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)以維持空間內(nèi)較高濕度，保證貯藏產(chǎn)品維持良好的商品品質(zhì)。

2.5測量控制系統(tǒng)

在減壓貯藏條件下，整個系統(tǒng)要維持設(shè)定范圍內(nèi)的溫度、壓力，使得貯藏產(chǎn)品不因環(huán)境因素變動較大而造成貯藏效果影響，特別是在貯藏產(chǎn)品的近冰點或冷害溫度范圍區(qū)間造成凍傷或者冷害，整個系統(tǒng)需要一個穩(wěn)定的測量控制系統(tǒng)來維持正常高效運轉(zhuǎn)。測量模塊主要是實時監(jiān)測密閉空間的溫度、果溫、壓力、濕度以及各種電器元件的電流、電壓等；控制模塊進(jìn)行設(shè)定各因素的范圍與監(jiān)測數(shù)據(jù)對比，控制相應(yīng)元件的開啟或關(guān)閉。

3　減壓保鮮貯藏的特點

減壓保鮮貯藏是在常規(guī)低溫冷藏基礎(chǔ)上加氣壓調(diào)節(jié)發(fā)展而來的，與氣調(diào)貯藏技術(shù)有相似的效果，即它是將常壓冷藏下同等程度改變密閉空間內(nèi)氣體成分（即抽氣降壓）結(jié)合而成，能夠通過調(diào)節(jié)壓力來精確調(diào)節(jié)密閉空間內(nèi)氣體成分含量。

3.1達(dá)到低O2和超低O2效果

貯藏產(chǎn)品放置到密閉空間即冷藏艙內(nèi)，機(jī)器運轉(zhuǎn)容器內(nèi)壓力降低。環(huán)境中各種氣體組分的比例不變，但絕對含量都相應(yīng)降低。不僅抑制了果蔬產(chǎn)品的有氧呼吸，而且加大了貯藏產(chǎn)品組織內(nèi)部產(chǎn)生、積存的有害氣體成分與外界交換的能力。促進(jìn)果蔬組織內(nèi)有害氣體向外擴(kuò)散，減少其濃度積聚對組織所造成的傷害。與常規(guī)貯藏技術(shù)相比，可顯著地延緩果蔬產(chǎn)品的成熟衰老，保持優(yōu)質(zhì)的商品品質(zhì)，延長貯藏時間和貨架期[1]。在實際操作中如把壓力減小到降至正常氣壓的10%，空間內(nèi)各氣體組成成分的比例保持相對不變，O2的絕對量只有正常大氣壓的1.1%。減壓保鮮貯藏能迅速營造一個低O2或超低O2的貯藏環(huán)境，更好地保持貯藏產(chǎn)品商品性。

3.2降低組織內(nèi)揮發(fā)性氣體濃度

減壓保鮮貯藏中環(huán)境中氣體不斷與外界進(jìn)行交換，將貯藏果蔬等產(chǎn)品組織揮發(fā)的乙稀等向外交換，降低組織內(nèi)揮發(fā)性氣體濃度，這也是其優(yōu)于氣調(diào)貯藏的重要方面。如可以迅速減小果蔬釋放乙稀的含量，它是促進(jìn)果實成熟衰老的一種激素。目前對‘冬棗’研究表明，低壓下‘冬棗’的乙烯釋放量較普通冷藏下大大減小、效果明顯[2]。桃的減壓貯藏也證明了乙稀釋放速率大大減小[3]。另外，減壓貯藏方式大大減小了揮發(fā)性產(chǎn)物如乙醛、乙醇、α-法尼烯等濃度，因而可以減少由這些物質(zhì)引起的衰老和生理病害的幾率。

3.3減小CO2中毒的幾率，抑制病原微生物的滋生

減壓貯藏保鮮裝置營造了一個低O2、低CO2低密閉環(huán)境，從源頭上消除貯藏果蔬產(chǎn)品因CO2中毒造成不必要的損失。低O2環(huán)境也抑制了病原微生物形成，降低了某些侵染性病害發(fā)生的概率；負(fù)壓也使得某些無殘毒殺菌氣體快速準(zhǔn)確高效地進(jìn)入果蔬產(chǎn)品組織中，有效克服了高濕與腐爛的問題。

4　國內(nèi)外研究進(jìn)展

4.1國外減壓貯藏保鮮研究進(jìn)展

1957年美國Workman和Hummel等研究發(fā)現(xiàn)，在冷藏狀態(tài)下給貯藏容器抽成負(fù)壓后果品貯藏效果明顯優(yōu)于低溫保鮮、氣調(diào)保鮮。1963年，伯格建立了第1個減壓貯藏保鮮設(shè)施，利用此減壓保鮮設(shè)施最先在蕃茄、香蕉、萵苣、芹菜等果蔬產(chǎn)品上進(jìn)行試驗，盡管所用的減壓程度很輕，但可使幾種果蔬的貯藏期大大延長。1966年伯格在美國提出了完整的減壓保鮮理論并獲得美國專利。之后科學(xué)家們廣泛開展了減壓貯藏的研究，試驗范圍和試驗學(xué)科領(lǐng)域都迅速擴(kuò)大。研究顯示減壓保鮮不但可延長果蔬等產(chǎn)品的貯藏壽命，延緩綠色果蔬葉綠素的降解，推遲軟化[4-5]，還明顯延長了花卉、畜禽等易腐產(chǎn)品的貯藏壽命，抑制了微生物的生長[6-7]。在這項技術(shù)的推廣和實施過程中，由于受昂貴的設(shè)備造價和罐體耐壓問題，一直停留在實驗室階段，沒有形成大規(guī)模的商業(yè)化減壓產(chǎn)業(yè)。近年來，隨著氣調(diào)技術(shù)的弊端日益顯現(xiàn)，如庫內(nèi)氣體分布不均勻、溫度下降緩慢等，研究人員開始重新關(guān)注減壓保鮮。相關(guān)研究、商用成果等伯格在2004年的專著中已經(jīng)詳細(xì)述評[8]。

4.2國內(nèi)減壓貯藏保鮮研究進(jìn)展

中國由于多種客觀原因的制約，果蔬保鮮貯藏研究開展較國外晚。20世紀(jì)60年代在北京設(shè)計建造了全國首個機(jī)械式制冷庫，70年代又建成首座氣調(diào)制冷庫；但果蔬保鮮貯藏技術(shù)和裝備研究進(jìn)展緩慢。至90年代初，科研技術(shù)人員建成了第一座減壓貯藏罐，它是采用了增加罐體界面內(nèi)部抗壓措施，而且使制造成本和罐體自重都大大減小。90年代末建成了世界首座千噸級減壓貯藏庫，使得國內(nèi)減壓貯藏保鮮研究進(jìn)入快車道。至21世紀(jì)初，廣大科技工作者分別采用減壓貯藏技術(shù)對蘋果、梨、桃、黃瓜、茄子等果蔬產(chǎn)品進(jìn)行了試驗，結(jié)果表明減壓貯藏可大大延長果蔬的保鮮期，并保持優(yōu)良的商品性。這種設(shè)施總體投資大、工藝要求高，大面積推廣應(yīng)用受到一定限制，多年來發(fā)展不甚理想。

山東省果樹研究所魯墨森等在1998年提出了一種概念庫，即柔性氣調(diào)庫(flexible airproof controlled atmosphere cold storage)[9-11]，并根據(jù)理念建造了首批示范試驗庫（專利號ZL01216025.3），該庫主要具有庫體柔性調(diào)節(jié)作用起到氣調(diào)保鮮貯藏效果。山東省果樹研究所對柔性氣調(diào)庫的氣體調(diào)節(jié)方式做了深入研究，并利用柔性氣調(diào)庫貯藏保鮮蘋果、梨、山楂和獼猴桃的工藝參數(shù)[12]，經(jīng)推廣后應(yīng)用于園藝產(chǎn)品貯藏保鮮，取得了較好效果。該氣調(diào)庫以庫體自身的柔性緩解庫內(nèi)的壓力變化，不需要配置壓力平衡裝置，達(dá)到柔性減壓的目的。2001年山東省果樹研究所魯墨森等[13]設(shè)計研究的負(fù)壓氣調(diào)庫（專利號ZL01216026.1），該庫集合氣調(diào)和減壓于一體效應(yīng)，設(shè)定參數(shù)較單一措施易于達(dá)到，造價低，尤其是氣調(diào)和減壓的綜合效應(yīng)，更有利于提高保鮮效果，為減壓貯藏保鮮領(lǐng)域的可持續(xù)健康發(fā)展提供了參考和努力方向。

此外國家農(nóng)產(chǎn)品保鮮工程技術(shù)中心曾研制出體積小、造價低的小型減壓貯藏裝置，采用此設(shè)備對多種特色果品進(jìn)行貯藏試驗，結(jié)果表明貯藏效果良好。2008年連續(xù)抽氣式減壓冷藏庫在上海研制成功?？v觀國內(nèi)減壓保鮮貯藏的發(fā)展，這些研究大多停留在科學(xué)試驗上，推廣應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)上很少。

5　減壓保鮮貯藏的應(yīng)用效果、限制性因素和展望

延長貯藏時間，減壓保鮮貯藏為生鮮園藝產(chǎn)品提供最佳貯藏環(huán)境。在減壓保鮮貯藏條件下，解除真空低壓后，貯藏果品的后熟和衰老過程在一段時間內(nèi)仍維持在緩慢的狀態(tài)，具有較長的貨架期，這也為減壓預(yù)冷等方式提供了參考。呼吸作用降低，乙烯的釋放速率減緩，膜脂過氧化作用得到有效控制，細(xì)胞膜透性的增加受到顯著抑制，果實硬度的下降受到抑制，果實的品質(zhì)得到很好地保持，大大延長了果品的貯藏時間[3]。

減壓貯藏可以迅速降溫、降氧，快速釋放揮發(fā)性氣體。中國人口基數(shù)大，對新鮮水果、蔬菜等產(chǎn)品的需求量十分巨大。近年來，國內(nèi)果蔬品種、種植面積不斷擴(kuò)大，產(chǎn)量和品質(zhì)也不斷上升，但一直存在重生產(chǎn)、輕采后的習(xí)慣，采后處理比率上，冷鏈保鮮運輸發(fā)展緩慢，采后處理分級程度低下等現(xiàn)象。一些名優(yōu)特果蔬產(chǎn)品存在重冷藏、輕預(yù)冷，儲藏收益率低下，至今不能形成完整的從生產(chǎn)基地到餐桌的冷藏連，不能保證人們對新鮮果蔬產(chǎn)品的需要和有效、可持續(xù)供給。目前國內(nèi)在果蔬產(chǎn)品生產(chǎn)上很少有預(yù)冷，多是采收直接進(jìn)入市場銷售造成很大的產(chǎn)能浪費。減壓貯藏可迅速抽離果蔬產(chǎn)品的田間熱量，迅速達(dá)到低氧、低二氧化碳，顯著維持果蔬商品性狀和食用品質(zhì)。

多年以來，減壓貯藏保鮮研究存在著“密閉容器制造成本與耐受壓”、“貯藏果蔬失水失重”和“果蔬風(fēng)味品質(zhì)變淡”三大難題，這些問題也阻礙著減壓保鮮貯藏理論深層次研究。

實踐證明，解決好抗壓和成本造價的矛盾問題是減壓貯藏研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題出路。因此多年來，減壓貯藏一致停留在研究階段，產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化開發(fā)也少之又少。國內(nèi)近年來有科研單位和相關(guān)公司開展了減壓保鮮貯藏設(shè)備的研究，但多是采用冷庫內(nèi)加減壓設(shè)備；有的企業(yè)已研制出相關(guān)減壓冷藏試驗機(jī)和減壓預(yù)冷機(jī)器，但是還沒有應(yīng)用在大型冷庫的減壓保鮮貯藏設(shè)備。

另外，在減壓保鮮貯藏過程中易造成果蔬失水和果蔬風(fēng)味變淡等現(xiàn)象的出現(xiàn)，這也是制約減壓保鮮貯藏發(fā)展的關(guān)鍵因素。在密封容器優(yōu)化設(shè)計、制冷裝置、減壓裝置和測量控制系統(tǒng)等方面利用新型材料和現(xiàn)代技術(shù)，采用多元復(fù)合型式進(jìn)行果蔬的減壓保鮮技術(shù)研究和創(chuàng)新，更需要加大科研投入、創(chuàng)新途徑和促進(jìn)研發(fā)的不斷深入，促使減壓保鮮貯藏研究跨越式發(fā)展。

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致謝：感謝山東省果樹研究所魯墨森研究員在論文寫作過程中提供的幫助！

Research Progress on Fruit and Vegetable Decompression Storage

Wang Chuanzeng,Dong Fei,Zhang Xuedan,Zhang Yong,Wang Dan,Xin Li
(Shandong Institute of Pomology,Tai’an 271000,Shandong,China)

Abstract:In order to provide basic information for hypobaric storage,a brief overview of the hypobaric storage theory was made in this paper.In this article,firstly,decompression preservation with storage-confined space pressure,vacuum low-pressure system,cryogenic refrigeration system,the humidity adjusting system and measurement and control systems were analyzed;secondly,the characteristics,the research progress abroad and the development course of the hypobaric storage and its application effect on fruit and vegetable preservation were introduced objectively;thirdly,the restrictive problems in the study of hypobaric storage, such as pressure,dehydration and flavor fades,were discussed;finally,the development direction in the future of the decompression preservation of storage was pointed out.

Key words:Vacuum Preservation Storage;System Components;Significance

收稿日期：2014-03-31，修回日期：2015-01-20。

作者簡介：第一王傳增，男，1985年出生，山東菏澤人，研究實習(xí)員，碩士，研究方向主要為果品加工與保鮮工程。

通信地址：271000山東省泰安市泰山區(qū)龍?zhí)堵?6號山東省果樹研究所，Tel：0538-8261636，E-mail：dazeng123321@163.com。

基金項目：國家現(xiàn)代梨產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(nycytx-29-31)；特色蔬菜產(chǎn)地保質(zhì)貯藏節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)裝備研發(fā)與集成示范(2015BAD19B02)；山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系“水果創(chuàng)新團(tuán)隊專項基金”(SDAIT-03-022-11)；山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新重點項目(2014CXZ04)。

中圖分類號：S609+.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號：2013-1001