運(yùn)輸振動對水果貯藏品質(zhì)影響的研究進(jìn)展

吳 瓊,周 然

(上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海 201306)

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運(yùn)輸振動對水果貯藏品質(zhì)影響的研究進(jìn)展

吳 瓊,周 然*

(上海海洋大學(xué)食品學(xué)院,上海 201306)

為探尋長途運(yùn)輸過程對采后水果貯藏品質(zhì)造成影響的機(jī)理,本文主要對目前各類水果經(jīng)模擬運(yùn)輸振動處理后品質(zhì)變化的研究成果進(jìn)行了綜述。水果在人們?nèi)粘Ｉ攀持械闹匾M成部分,本文通過分別闡述國內(nèi)外水果貯運(yùn)的發(fā)展現(xiàn)狀,比較總結(jié)出國內(nèi)目前農(nóng)產(chǎn)品長途運(yùn)輸方式存在的欠缺。概述了水果振動損傷特性研究現(xiàn)狀,并總結(jié)了模擬運(yùn)輸振動的方法及其影響因素。另外本文分別從果實(shí)的外觀、營養(yǎng)、風(fēng)味品質(zhì)變化以及果實(shí)的后熟軟化、呼吸乙烯速率變化以及抗氧化四個方面著重分析了運(yùn)輸振動對水果采后貯藏品質(zhì)特性影響的研究進(jìn)展,總結(jié)得出長途運(yùn)輸過程會導(dǎo)致果實(shí)發(fā)生形變、營養(yǎng)成分比例降低以及風(fēng)味口感改變,還會加速果實(shí)的后熟軟化以及呼吸乙烯釋放速率,最后在此基礎(chǔ)上提出了目前水果運(yùn)輸振動研究存在的不足和未來的研究方向。

水果,運(yùn)輸,振動,品質(zhì)

我國是農(nóng)業(yè)大國,水果資源十分豐富,生產(chǎn)總量常年位居世界第一,是全球最大的水果生產(chǎn)、消費(fèi)、輸出國[1]。我國地域遼闊,人居分布不均,水果從種植采摘到市場銷售大多需要經(jīng)過長途公路運(yùn)輸?shù)倪^程[2]。由于采摘、分級、包裝、貯藏、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)的技術(shù)因素,造成水果采收后大量損耗。運(yùn)輸方式還包括鐵運(yùn)、空運(yùn)和航運(yùn),但由于研究表明,在運(yùn)輸過程中機(jī)械振動是造成水果品質(zhì)下降的最主要的因素[3-4],所以長途公路運(yùn)輸對水果造成的損耗最大,也是廣大學(xué)者重點(diǎn)研究的方面。調(diào)查顯示,在我國，振動脅迫對水果采后運(yùn)輸過程中造成的機(jī)械損傷使水果損失達(dá)25%～45%,每年水果蔬菜的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)700億元[5]。水果從采摘到銷售過程中造成的損傷是一個全世界普遍關(guān)注的問題。

長期以來,廣大學(xué)者致力于研究振動對水果品質(zhì)的損害機(jī)理及如何降低這種損傷程度。目前,對于水果振動損傷的研究方法是基于模擬運(yùn)輸?shù)募夹g(shù),本文也詳細(xì)介紹了模擬運(yùn)輸振動的實(shí)驗(yàn)方法并列舉出實(shí)驗(yàn)影響因素。通過振動實(shí)驗(yàn)臺模擬車輛長途運(yùn)輸過程對水果進(jìn)行振動處理,并檢測果實(shí)相應(yīng)品質(zhì)指標(biāo)的變化情況,發(fā)現(xiàn)了振動逆境會加速果實(shí)的成熟衰老,主要表現(xiàn)在影響果實(shí)的外觀,果實(shí)的水分散失和組織腐爛等方面。另外評價振動后的水果品質(zhì)指標(biāo)還有硬度、呼吸乙烯釋放速率、細(xì)胞膜透性、抗壞血酸含量、活性氧成分、抗氧化活性等。通過觀察和檢測這些品質(zhì)指標(biāo)可以了解水果經(jīng)機(jī)械損傷后的品質(zhì)變化機(jī)理。

1 水果的特性

水果在農(nóng)產(chǎn)品中占有重要地位,也是人們?nèi)粘Ｉ攀辰Y(jié)構(gòu)中的重要組成部分。與其他農(nóng)作物相比,水果具有鮮明的生物屬性和地理集聚性,應(yīng)該對其專門研究。其特殊性主要表現(xiàn)在種植條件的地域性和季節(jié)性,并且目標(biāo)銷售地十分分散,從而導(dǎo)致水果的流通種類多、難度高、數(shù)量大,流通附價值也非常高,因此國內(nèi)外研究學(xué)者針對如何提高水果產(chǎn)品的流通附加值做了很多的研究和努力。目前我國農(nóng)產(chǎn)品業(yè)在發(fā)展道路上面臨的主要問題已經(jīng)從生產(chǎn)轉(zhuǎn)向了流通,減少水果在流通運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的機(jī)械損傷已然成為當(dāng)務(wù)之急,在流通過程中對水果產(chǎn)品質(zhì)量的把控顯得十分重要。

水果種類繁多,有些果實(shí)從發(fā)育、成熟直至衰老的過程中,其呼吸強(qiáng)度的變化模式是在果實(shí)發(fā)育定型之前,呼吸強(qiáng)度不斷下降,而在成熟后,呼吸強(qiáng)度會驟然升高,當(dāng)?shù)竭_(dá)一個高峰值后又快速下降,這一現(xiàn)象稱為呼吸躍變,這類果實(shí)稱為躍變型果實(shí),例如杏、梨、香蕉、獼猴桃、榴蓮、番茄等。呼吸強(qiáng)度的最高值叫做呼吸高峰,在呼吸躍變期間,果實(shí)體內(nèi)的生理代謝發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變,是果實(shí)由成熟向衰老轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)折點(diǎn),所以,躍變型果實(shí)貯運(yùn)時,一定要在呼吸躍變出現(xiàn)以前進(jìn)行采收。這也就導(dǎo)致當(dāng)這些水果被運(yùn)送到市場上進(jìn)行銷售時很可能還未完全成熟,可能需要進(jìn)行催熟處理。與躍變型果實(shí)不同,另一類果實(shí)在其發(fā)育過程中沒有呼吸高峰的出現(xiàn),呼吸強(qiáng)度在其成熟過程中緩慢下降或基本保持不變,此類果實(shí)稱為非躍變型果實(shí),例如楊桃、櫻桃、葡萄、草莓等,貯運(yùn)這類果實(shí)時,可適當(dāng)晚收[6]。

一般來說,躍變型果實(shí)對乙烯很敏感,成熟期間自身能產(chǎn)生乙烯,只要有微量的乙烯,就足以促使果實(shí)成熟,隨后內(nèi)源乙烯迅速增加,達(dá)到釋放高峰,此期間乙烯累計在組織中的濃度可高達(dá)10～100 mg/kg。雖然乙烯高峰和呼吸高峰出現(xiàn)的時間有所不同,但就多數(shù)躍變型果實(shí)來說,乙烯高峰常出現(xiàn)在呼吸高峰之前,或與之同步。研究表明采后運(yùn)輸會加速果實(shí)乙烯的釋放[7],研究學(xué)者通過研究振動后果實(shí)的后熟機(jī)理,采取相應(yīng)措施以延長產(chǎn)品貯藏期。非躍變型果實(shí)成熟期間自身不產(chǎn)生乙烯或產(chǎn)量極低,因此后熟過程不明顯。國內(nèi)外研究學(xué)者大都把研究重心放在呼吸躍變型水果上。

2 國內(nèi)外水果貯運(yùn)的發(fā)展現(xiàn)狀

怎樣能夠降低運(yùn)輸流通過程中水果損耗的比率,這是世界上所有農(nóng)產(chǎn)品流通業(yè)參與者都在研究的主要問題之一。水果從采收,分級,包裝,運(yùn)輸和貯藏到發(fā)貨交易,物流環(huán)節(jié)較多,同時損傷和損耗原因也非常復(fù)雜,有物理,化學(xué),生物等各方面原因。我國雖是水果大國,但并非水果強(qiáng)國,相比較一些發(fā)達(dá)國家,我國無論是產(chǎn)地管理還是采后流通的基礎(chǔ)設(shè)施都并不完善,所以目前在水果采后流通過程中的保鮮和貯藏等問題還需進(jìn)一步解決。而發(fā)達(dá)國家在水果采后流通過程中的品質(zhì)控制體系遠(yuǎn)領(lǐng)先于我國,水果流通損耗率普遍低于5%,美國更低,僅只有1%～2%[8]。

長途運(yùn)輸過程中容易發(fā)生的問題包括兩個方面:一是溫度過低或過高,造成凍傷或促進(jìn)衰老,實(shí)踐中更易出現(xiàn)后者情況;二是包裝不當(dāng),由于振動磕碰,造成機(jī)械損傷。流通過程中的機(jī)械振動是造成水果采后損耗的最主要原因,機(jī)械振動不可避免的會對新鮮水果造成外觀損傷,引起果實(shí)商品性下降,并可導(dǎo)致水果有關(guān)代謝物質(zhì)的改變。本節(jié)還對目前水果振動特性相關(guān)研究成果進(jìn)行了綜述。

2.1 國外水果貯運(yùn)的研究現(xiàn)狀

近年來,許多生產(chǎn)和科研人員不斷致力于改善水果保鮮和耐貯藏工作,并對此進(jìn)行了大量的設(shè)施栽培、保鮮儲藏和儲運(yùn)損傷控制等方面的研究,目前國外許多科研和生產(chǎn)人員正在通過不斷改進(jìn)設(shè)施、改善保鮮貯藏條件和控制貯運(yùn)損傷等多方面不斷地改善水果農(nóng)產(chǎn)品的采后保鮮和耐貯藏情況。國外的相關(guān)研究多集中在水果可見的機(jī)械損傷方面以及與有關(guān)水果保鮮等方面[9]。

國外研究學(xué)者Samir. K.[10]基于鮮果農(nóng)產(chǎn)品損耗提出在適當(dāng)壓縮物流成本的情況下,減少對環(huán)境的負(fù)擔(dān),建立環(huán)境友好型的鮮果農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈。Kakeo Shina[11]研究水果等變質(zhì)率較高的生鮮農(nóng)產(chǎn)品,探究此類農(nóng)產(chǎn)品新鮮度控制的供應(yīng)鏈運(yùn)作方法,并發(fā)現(xiàn)TET(Time Environment Tolerance,時間環(huán)境容忍度)可以很好地實(shí)現(xiàn)對水果等農(nóng)產(chǎn)品新鮮度控制的效果,認(rèn)為TET控制可以有效的優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈運(yùn)作流程。Cakmak[12]指出果實(shí)處于運(yùn)輸振動過程中,隨著運(yùn)輸時間延長果實(shí)的損傷速度會因?yàn)檐圀w的晃動而加劇,加之紙板包裝的方式增加了果實(shí)的溫度,從而加速了果實(shí)的硬度降低。Shahbazi等[13]模擬實(shí)際運(yùn)輸工況,在對西瓜進(jìn)行振動實(shí)驗(yàn)研究后發(fā)現(xiàn),在振動頻率為7.49 Hz和13.03 Hz時損傷率出現(xiàn)了峰值,這結(jié)果說明在實(shí)際運(yùn)輸中因盡量規(guī)避這兩個振動頻率。Van Zeebroeck等[14]研究蘋果運(yùn)輸振動發(fā)現(xiàn)在加速度逐漸達(dá)到峰值時,不同的位置和方向,擠壓分別不斷加強(qiáng),堆放位置越高的蘋果受損面積越大。

2.2 國內(nèi)水果貯運(yùn)的研究現(xiàn)狀

總體上來講,現(xiàn)階段中國水果物流的發(fā)展,正逐步得到政府的重視和政策的支持,但是,在理論和實(shí)踐上都處于初級階段。調(diào)查表明,導(dǎo)致我國水果采后流通損耗嚴(yán)重的原因主要有以下幾個方面。

對水果物流重視程度不夠且理論研究滯后。中國農(nóng)村自古以來普遍存在“重生產(chǎn)、輕流通”的傳統(tǒng)思想,水果產(chǎn)品增值的目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。此外,現(xiàn)階段的大多物流政策都是直接借用國外的,這就難免造成物流系統(tǒng)的各個要素被肢解,而無法全面、系統(tǒng)的進(jìn)行優(yōu)化。因此,造成當(dāng)前的果蔬物流處于無序的發(fā)展?fàn)顟B(tài)和混亂的局面。

“冷鏈”流通意識不足,體系不完善。發(fā)達(dá)國家的水果采后流通冷鏈系統(tǒng)已經(jīng)建立,標(biāo)準(zhǔn)化的貯運(yùn)體系也已形成。冷鏈物流投資巨大,目前冷鏈運(yùn)輸帶來的物流成本增加還不能被大多數(shù)經(jīng)銷商和消費(fèi)者所接受。調(diào)查顯示,我國人均冷庫面積及人均冷藏車數(shù)量都很少,2014年人均冷庫面積是0.058 m3/人,同期美國是0.357 m3/人。2014年我國公路冷藏車保有量為7.6萬輛,日本是15萬輛,美國是25萬輛。我國果蔬及肉類等食品冷鏈流通率在5%～25%之間,生鮮農(nóng)產(chǎn)品大部分在常溫下流通,而歐美發(fā)達(dá)國家已經(jīng)形成了完整的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流體系,農(nóng)產(chǎn)品及易腐壞食品的冷鏈流通率達(dá)到95%以上[15]。

長途運(yùn)輸過程中車輛的機(jī)械振動無法避免。水果在采后流通過程中的機(jī)械損傷主要來自搬運(yùn)碰撞和機(jī)械振動兩方面,搬運(yùn)碰撞發(fā)生在水果采收裝運(yùn)的過程中,是人為可控的,相對容易解決,所以學(xué)者們一般著重研究機(jī)械振動帶來的損傷。機(jī)械振動導(dǎo)致的水果果實(shí)損傷是最直接明顯的,為了減少這種流通損耗,我們需要對目前的水果運(yùn)輸方式進(jìn)行大量的研究并作出改進(jìn)。研究表明,車體小,自重輕的車輛,振動強(qiáng)度高;車輪內(nèi)壓力高時,振動強(qiáng)度高;在同一車廂中,后部的振動強(qiáng)度高于前部,上方的振動強(qiáng)度高于下方[16]。

2.3 水果振動特性研究現(xiàn)狀

官悍[17]從呼吸強(qiáng)度及細(xì)胞膜滲透率兩個方面研究了運(yùn)輸過程中不同振動方式和頻率對蜜瓜的影響,結(jié)果表明,振動會促進(jìn)蜜瓜的呼吸作用,并且通過檢測果實(shí)的相對電導(dǎo)率變化得知振動會使得果實(shí)細(xì)胞膜滲透率增高。周然等[18]分析了水果實(shí)際運(yùn)輸振動過程中的狀況及損傷,采用了鋼片彈簧懸架系統(tǒng)的卡車運(yùn)輸黃花梨,并檢測了不同路況下車廂不同位置的不同方向振動,比較了車廂內(nèi)前后放置的梨損傷情況,得出放置在車尾的黃花梨機(jī)械損傷程度要比放置在車頭的嚴(yán)重。康維民等[19-20]發(fā)現(xiàn)梨在運(yùn)輸振動過程中加速度越大越易產(chǎn)生損傷,在加速度相同的條件下,振動頻率越小越易產(chǎn)生損傷,同時指出果實(shí)的振動損傷程度與其吸收的能量有一定比例關(guān)系。劉迎雪[21]研究得出運(yùn)輸過程中振動會加速小番茄呼吸速率,增加小番茄的乙烯釋放量。

美國的Hinsch R T等人通過對樣本梨的功率譜密度(PSD)檢測盾研究發(fā)現(xiàn)在約3.5 Hz頻率處PSD達(dá)到峰值,其余衰減峰分別出現(xiàn)在9、18、25 Hz處,類似的結(jié)果在番茄測試中也出現(xiàn)。該結(jié)果表明,水果運(yùn)輸車輛需要對上述頻率加以規(guī)避。另外,作者還指出,運(yùn)輸過程中梨果實(shí)的水平加速度要遠(yuǎn)小于垂直加速度,此結(jié)論有助于改進(jìn)運(yùn)輸車輛的儲物空間的機(jī)械結(jié)構(gòu),減少運(yùn)輸過程中水果的質(zhì)量損失[22]。

3 振動特性研究方法——模擬運(yùn)輸

由于公路運(yùn)輸是水果在采后流通過程中最主要的運(yùn)輸方式,所以模擬公路運(yùn)輸成為研究水果運(yùn)輸振動特性的主要方法。由于公路道路凹凸不平造成的車輛振動會引起位移干擾,水果產(chǎn)生受迫振動[23],從而造成了水果的機(jī)械損傷。

康維民[19]等基于疲勞損傷理論定量地分析了水果的損傷能量,認(rèn)為水果振動吸收能量應(yīng)遵循如下表達(dá)式。

Wc=NπcωA2

式(1)

式(1)中：Wc-水果失去商品性時的臨界損傷能量;N-水果失去商品性時的振動次數(shù);c-水果粘彈性系數(shù);ω、A-振動頻率和振幅。

目前模擬公路運(yùn)輸?shù)姆绞揭詫?shí)驗(yàn)振動裝置為主。這類裝置是由振動臺、控制計算機(jī)、測定解析裝置、加速度傳感器及振動控制系統(tǒng)構(gòu)成[22]。

3.1 振動頻率

車輛行駛過程的功率譜密度能顯示高功率處的頻率值,反映了車輛具有較高振動能量的頻率區(qū)間。每個物體都有其固定振動頻率,即固定頻率,每個物體的固定頻率都不相同。當(dāng)由外力作用于一個物體上且這個外力的振動頻率與這個物體的固有頻率相同或相近時,便會發(fā)生共振,這個共振的頻率就稱為共振頻率。當(dāng)一個外力對某一物體造成了損傷,這個外力的振動頻率就稱為這一物體的損傷頻率。有研究表明,振動頻率在2～5 Hz時,車輛功率譜密度值較大[24-25]。另據(jù)現(xiàn)有研究顯示:Jamal[26]等測定部分水果的固有頻率,結(jié)果表明,一般水果的固有頻率在50 Hz以上。祝青園[27]等基于虛擬儀器技術(shù)測出西瓜的固有頻率在139.4～173 Hz。Shahbazi[13]等研究發(fā)現(xiàn),在7.49、13.03 Hz出現(xiàn)西瓜振動損傷率峰值。黃祥飛[28]等利用掃頻實(shí)驗(yàn)得到梨果實(shí)的共振頻率在45～85 Hz。張連文[29]等通過振動實(shí)驗(yàn)得到圣女果的固有頻率為53.1 Hz。Slaughter[30]等研究發(fā)現(xiàn)梨振動損傷頻率低于40 Hz。Barchi[31]等研究發(fā)現(xiàn),枇杷振動損傷頻率范圍為13～25 Hz。以上研究結(jié)果說明,造成水果機(jī)械振動損傷的是低頻率,而并不是車輛的振動達(dá)到水果的固有頻率?？稻S民[19]等指出在較小的振動頻率下易造成梨的損傷。綜上所述,水果果實(shí)的損傷頻率要遠(yuǎn)低于其固有頻率和與外力的共振頻率,所以模擬公路運(yùn)輸振動的頻率參數(shù)應(yīng)在15 Hz以下的低頻區(qū)選取。

3.2 振動加速度

振動加速度是影響果品振動損傷的重要因素之一[32]。由于水果的種類、性質(zhì)、運(yùn)輸包裝方式不同,振動加速度的響應(yīng)受到水果堆積層數(shù)、包裝方式及水果力學(xué)傳遞特性的影響。模擬運(yùn)輸振動加速度的選定要考慮以下三個方面。

第二，提高實(shí)驗(yàn)效率。在模擬運(yùn)輸振動實(shí)驗(yàn)中可適當(dāng)增大振動加速度以提高實(shí)驗(yàn)效率。

第三，遵循水果加速度響應(yīng)特征。在對非單體水果進(jìn)行運(yùn)輸模擬時,由于堆積層數(shù)、包裝方式的影響,水果的加速度響應(yīng)是不同的?？稻S民[20]等通過模擬水果運(yùn)輸振動實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在一定振動頻率范圍內(nèi),振動加速度傳遞率隨包裝層數(shù)的遞增而變大。

3.3 振動時間

制定模擬運(yùn)輸實(shí)驗(yàn)的振動時間需考慮振動后損傷測定的有效性和高效性兩個方面。一般地,振動時間取10～40 min時,相當(dāng)于公路運(yùn)輸1 h或1500 km,火車運(yùn)輸3 h或4500 km[36]。

3.4 其他實(shí)驗(yàn)因素

為了更加準(zhǔn)確地模擬水果在實(shí)際流通運(yùn)輸過程中的振動,振動實(shí)驗(yàn)需考慮更多的影響因素。例如為準(zhǔn)確探究不同振動方式對水果造成的損傷是否不同,需考慮振動外力的方向,是垂直振動、水平振動還是兩者同時。為改善運(yùn)輸過程中水果的受損傷狀況,可以對水果的包裝進(jìn)行改進(jìn),這里的實(shí)驗(yàn)因素就是不同的包裝層數(shù)和包裝材料等。

4 運(yùn)輸振動對采后水果的影響研究現(xiàn)狀

運(yùn)輸振動引起的機(jī)械損傷不僅會影響水果的外觀,還會加速水果果實(shí)內(nèi)部的變質(zhì)。振動損傷會造成果實(shí)局部形變,還會造成受損部位發(fā)生褐變、失水加快,繼而發(fā)生組織萎蔫、整個果實(shí)底色變黃等現(xiàn)象。振動脅迫造成的損傷還會加快果實(shí)呼吸代謝和愈傷代謝活動從而加速果實(shí)貯運(yùn)過程中營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和消耗,果實(shí)中營養(yǎng)成分向次生代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)化會降低營養(yǎng)成分的比例果實(shí)品質(zhì),這是一種應(yīng)激機(jī)械傷帶來的逆境傷害的反應(yīng)。振動損傷會改變果實(shí)的風(fēng)味,主要表現(xiàn)為促進(jìn)果實(shí)質(zhì)地變軟、甜度增大、纖維素含量增多等,這些不利影響是伴隨著一系列其他生理變化而逐漸發(fā)生的。振動損傷使得微生物入侵進(jìn)而水果腐敗,降低了水果在儲藏銷售過程中的商品價值[37]。

4.1 運(yùn)輸振動對果實(shí)品質(zhì)的影響

4.1.1 運(yùn)輸振動對果實(shí)外觀品質(zhì)的影響 評價水果外觀品質(zhì)的優(yōu)劣主要是看果實(shí)的形態(tài)、光澤度、平滑度、蔫萎度等。觀察發(fā)現(xiàn)機(jī)械損傷會導(dǎo)致果實(shí)形變,包括軟塌、凹陷、開裂等;機(jī)械損傷還會使得果實(shí)產(chǎn)生失水、蔫萎、發(fā)黃等。主要的評價指標(biāo)有:硬度、腐爛率、失重率等。其中硬度會隨著果實(shí)損傷程度的增加和貯藏時間的增長而降低,失重率也是影響水果貯藏品質(zhì)的主要因素之一,主要表現(xiàn)為果實(shí)發(fā)生皺縮,并且失去光澤。研究表明,果實(shí)的失重主要由蒸騰作用失水造成[38]。隨著貯藏時間的延長,果實(shí)失重率逐漸升高。腐爛率也遵循同樣的變化趨勢。

鄭永華[39]等對楊梅的研究發(fā)現(xiàn),模擬運(yùn)輸振動處理后的楊梅失水率和腐爛率都明顯比不作處理的對照組要高,而可溶性固形物含量較對照組明顯要低。

4.1.2 運(yùn)輸振動對果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)的影響 水果的營養(yǎng)豐富,含有豐富的維生素等對人體有益的物質(zhì)。評價水果營養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)劣的指標(biāo)主要有:維生素C、可溶性固形物、抗環(huán)血酸、可滴定酸等?？扇苄怨绦挝锸侵敢后w或流體食品中所有果汁中能溶于水的糖、酸、維生素、礦物質(zhì)等,以百分率表示。測定可溶性固形物可以衡量水果成熟情況,以便確定采摘時間。我們喝的果汁一般糖都在100 g/L以上,主要是蔗糖、葡萄糖和果糖,可溶性固形物含量可以達(dá)到9%左右。研究表明運(yùn)輸振動脅迫會加速水果的呼吸代謝,并且使得果實(shí)的愈傷代謝活動旺盛,這就會加速果實(shí)在貯運(yùn)過程中營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和消耗。果實(shí)中營養(yǎng)成分向次生代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)化會降低營養(yǎng)成分的比例從而降低果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì),這是一種應(yīng)激機(jī)械傷帶來的逆境傷害的反應(yīng)。

鄭永華[39]等對楊梅的研究發(fā)現(xiàn),模擬運(yùn)輸振動處理后的楊梅可溶性固形物含量較對照組明顯要低。陳蔚輝[40]研究橄欖發(fā)現(xiàn),振動損傷在短時間內(nèi)會促進(jìn)果實(shí)碳水化合物、有機(jī)酸含量和VC含量的降解,同時還會致使可溶性固形物含量呈先上升后經(jīng)過分解又迅速下降的趨勢。

4.1.3 運(yùn)輸振動對果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)的影響 新鮮果實(shí)香氣宜人、質(zhì)地脆嫩、酸甜可口,深受消費(fèi)者喜愛。長途運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械振動損傷會改變果實(shí)原有的風(fēng)味,主要表現(xiàn)為果實(shí)迅速變甜變軟、纖維素含量增多等,這些不利影響是伴隨著一系列其他生理變化而逐漸發(fā)生的。評價水果風(fēng)味品質(zhì)的指標(biāo)主要有:電子鼻、電子舌以及通過主觀品嘗觀察果實(shí)的風(fēng)味變化。電子鼻是一種新穎的分析、識別和檢測復(fù)雜氣味和揮發(fā)性成分的人工嗅覺系統(tǒng),相比較傳統(tǒng)的氣相色譜法(GC)和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)GC-MS等,電子鼻檢測費(fèi)用低、檢測周期短,特別是樣品無須前處理,所得氣味成分不再是樣品經(jīng)分離后的產(chǎn)物,不用有機(jī)溶劑,是一種“綠色”的仿生檢測儀器,且便于攜帶,可進(jìn)行實(shí)時檢測[41]。實(shí)現(xiàn)化學(xué)傳感器系統(tǒng)功能的裝置,若用在氣體分析中,稱為電子鼻;若用在液體分析中,稱為電子舌[42]。在貯藏過程中,水果的香氣成分的種類與含量會發(fā)生一系列變化,這是由于后熟、呼吸作用、發(fā)酵作用和酚類物質(zhì)氧化造成的,并且病原微生物對果實(shí)的侵染也會導(dǎo)致香氣成分的變化[43]?；谒銡獬煞衷谫A藏期間發(fā)生的變化,可利用電子鼻系統(tǒng)采集水果的芳香成分,監(jiān)測貯藏期間香氣成分的變化情況,并對水果貨架期進(jìn)行判斷和對水果質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。

張曉華[44]等使用GC-Flash型電子鼻預(yù)測紅星蘋果貨架期質(zhì)量,運(yùn)用主成分分析(PCA)后發(fā)現(xiàn),電子鼻能夠很好的將不同貯藏期內(nèi)的蘋果區(qū)分開來,并通過傳統(tǒng)的理化檢測方法證明了電子鼻預(yù)測貨架期的準(zhǔn)確性。高利萍[45]等使用電子舌很好地反映出了不同貯藏時間草莓汁的品質(zhì)的變化趨勢,其效果要好于電子鼻。草莓貯藏期間的品質(zhì)總體呈下降趨勢,貯藏前期下降迅速,貯藏中期下降緩慢。陳守江[46]對草莓研究發(fā)現(xiàn),振動損傷會加速草莓貯藏過程中變色和變軟的速度。Victor[47]研究表明振動損傷會明顯改變香蕉的風(fēng)味。

4.2 運(yùn)輸振動對果實(shí)后熟軟化的影響

研究表明在水果采后運(yùn)輸過程中,皮薄脆嫩的果實(shí)受振動脅迫影響更大,機(jī)械損傷會加速果膠類物質(zhì)的水解,破壞細(xì)胞壁的組織結(jié)構(gòu),細(xì)胞膜透性增強(qiáng),細(xì)胞組成成分在各類酶的催化作用下發(fā)生降解而使果實(shí)迅速變軟。評價果實(shí)后熟軟化的指標(biāo)主要有:硬度、相對電導(dǎo)率、果膠含量、纖維素含量等。果實(shí)硬度可以用來表示果實(shí)細(xì)胞壁的變化,經(jīng)過運(yùn)輸振動后的水果硬度快速降低,說明其細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)遭到了破壞。相對電導(dǎo)率是用來描述物質(zhì)中電荷流動難易程度的參數(shù),它的變化可以反映出果實(shí)細(xì)胞膜透性的變化,果實(shí)成熟度越高其相對電導(dǎo)率越大。果膠和纖維素含量對應(yīng)表征果實(shí)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)成分的變化,經(jīng)運(yùn)輸振動后的果實(shí)內(nèi)原果膠含量越來越少,纖維素含量則明顯增加。

王艷潁[48]等在紅富士蘋果上的研究發(fā)現(xiàn),機(jī)械損傷導(dǎo)致果實(shí)迅速軟化的原因是原果膠含量明顯減少,可溶性果膠和纖維素含量明顯升高。解靜[49]研究發(fā)現(xiàn),機(jī)械損傷會破壞果實(shí)結(jié)構(gòu),促進(jìn)底物與酶的接觸,造成細(xì)胞壁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)解體,使果實(shí)原果膠含量和硬度降低。李正國[50]研究發(fā)現(xiàn)振動脅迫會破壞果實(shí)組織細(xì)胞膜系統(tǒng)和細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)的完整性,從而加快果實(shí)采后貯藏期間的成熟衰老和軟化進(jìn)程。劉俊圍[51]對香蕉的采后貯藏品質(zhì)研究發(fā)現(xiàn),隨著貯藏時間的增加香蕉的電導(dǎo)率一直在增加,在一定程度上說明隨著貯藏時間的延長,香蕉的細(xì)胞膜完整性受到的破壞程度在增大。

4.3 運(yùn)輸振動對果實(shí)呼吸速率和乙烯釋放速率的影響

對于呼吸躍變型水果,乙烯的釋放會明顯加速果實(shí)的成熟衰老。研究表明運(yùn)輸振動脅迫會影響果實(shí)的呼吸作用,甚至改變某些水果組織的呼吸途徑,從而影響水果采后流通過程中的貯藏品質(zhì)。一般情況下果實(shí)的呼吸強(qiáng)度是隨振動強(qiáng)度的增加而增加,但在振動強(qiáng)度高于臨界強(qiáng)度時呼吸強(qiáng)度則會下降[52]。乙烯是果實(shí)在采后后熟過程中重要的生理物質(zhì),同時也可抵御外界逆境。

官暉[17]的研究表明蜜瓜果實(shí)的呼吸速率隨著振動強(qiáng)度的增大而增大,而且垂直振動對蜜瓜果實(shí)呼吸速率增強(qiáng)作用要大于水平振動。在蘋果[53]和水蜜桃[54]的研究上也表明呼吸速率隨振動強(qiáng)度增大而增大。在研究振動脅迫對無花果、草莓等多種果實(shí)的影響時也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果[55-56]。以上實(shí)驗(yàn)研究表明振動脅迫作用使果實(shí)為了抵抗外界逆境條件而發(fā)生增強(qiáng)自身呼吸強(qiáng)度的應(yīng)激反應(yīng)。馬海軍等[57]研究發(fā)現(xiàn)富士蘋果受振動損傷后48 h內(nèi),其乙烯釋放量隨損傷程度增大而明顯增大。受振動處理后的楊梅果實(shí)內(nèi)源乙烯生成量呈先下降后上升的趨勢并明顯高于對照果實(shí)[39]。研究學(xué)者表示這是一種應(yīng)激反應(yīng),表現(xiàn)為果實(shí)為抵御振動脅迫的促軟化衰老作用而先減少乙烯合成量,后又受振動脅迫影響逐漸減弱抵御作用而使乙烯生成量增加。Mao等[58]發(fā)現(xiàn)振動脅迫會加速無花果果實(shí)呼吸和乙烯產(chǎn)生,甚至破壞果實(shí)細(xì)胞完整性。

4.4 振動脅迫對果實(shí)抗氧化代謝的影響

鄭永華等[39]研究發(fā)現(xiàn)振動脅迫可以加速楊梅果實(shí)SOD活性從而促進(jìn)果實(shí)的后熟衰老。應(yīng)鐵進(jìn)等[56]對草莓的研究發(fā)現(xiàn),受振動脅迫的果實(shí)SOD活性在整個貯藏期間都明顯高于沒有受振的草莓果實(shí)。Victor Martins Maia等[47]研究表明,碰傷和擦傷明顯提高了香蕉果實(shí)的POD活性。振動脅迫啟動了某些衰老和相應(yīng)的保護(hù)機(jī)制而促進(jìn)SOD的活性升高,使果實(shí)機(jī)體的抗逆性增強(qiáng)并且破壞了活性氧代謝的產(chǎn)生與清除的平衡。

5 總結(jié)與展望

5.1 目前采取的措施

目前針對減少長途運(yùn)輸中車輛運(yùn)輸振動對水果造成的機(jī)械損傷,國內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品流通市場采取的主要應(yīng)對措施有:采用冷鏈物流運(yùn)輸水果,選擇運(yùn)輸時長最短的方式和路線,改進(jìn)水果運(yùn)輸?shù)陌b方式,包括化學(xué)涂膜包裝。

由于冷鏈物流在保證產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)、降低損耗等方面的優(yōu)越性,冷鏈物流受到人們前所未有的關(guān)注和重視。近年來我國冷鏈物流需求增幅加快,冷鏈物流企業(yè)逐步發(fā)展,冷鏈物流信息技術(shù)水平不斷提高。冷鏈物流的使用對象絕大部分都是農(nóng)產(chǎn)品。農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流是指使生鮮農(nóng)產(chǎn)品從產(chǎn)地采收后,在產(chǎn)品加工、貯藏、運(yùn)輸、分銷、零售等環(huán)節(jié)始終處于適宜的低溫控制環(huán)境下,最大程度地保證產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量安全、減少損耗、防止污染的特殊供應(yīng)鏈系統(tǒng)[63]。另外還有在水果運(yùn)輸前對其進(jìn)行提前預(yù)冷,預(yù)冷在產(chǎn)地進(jìn)行,以盡量延長水果的保鮮期。如果運(yùn)輸過程中不能做到冷藏車運(yùn)輸,也可以對水果進(jìn)行加冰冷藏。在中國，荔枝運(yùn)輸大多采用加冰塊運(yùn)輸,這樣既能保證荔枝的口感,也能延長荔枝的銷售期。長途運(yùn)輸進(jìn)行選擇交通工具較快的運(yùn)輸方式,避免運(yùn)輸途中時間過長造成水果霉?fàn)€變質(zhì)。長途運(yùn)輸?shù)墓窇?yīng)選擇品質(zhì)優(yōu)良的,避免劣質(zhì)品質(zhì)的水果運(yùn)輸,防止運(yùn)輸過程中盡心霉?fàn)€傳播。

目前水果運(yùn)輸包裝的主要形式有:襯板、泡沫塑料、氣墊薄膜、現(xiàn)場發(fā)泡等。另一種涂膜包裝的方式是在果實(shí)表面涂上一層高分子的液態(tài)膜,干燥后成為一層很均勻的膜,可以隔離果實(shí)與空氣進(jìn)行氣體交換,從而改善了果實(shí)的硬度和新鮮飽滿程度,并減少病原菌的侵染而造成的腐爛。

5.2 存在的不足

目前我國綜合冷鏈流通率僅為19%,其中果蔬、肉類、水產(chǎn)品冷鏈流通率分別為5%、15%、23%。而美、日等發(fā)達(dá)國家的冷鏈流通率達(dá)到85%,其中歐、美、加、日等發(fā)達(dá)國家肉禽冷鏈流通率已經(jīng)達(dá)到100%,蔬菜、水果冷鏈流通率也達(dá)95%以上[15]。與發(fā)達(dá)國家相比,我國冷鏈流通率明顯較低。這主要是由于冷鏈物流需投入的成本較高,而廣大消費(fèi)者尚不完全能接受水果價格的上漲,對冷鏈運(yùn)輸認(rèn)知不足,并且我國冷鏈基礎(chǔ)設(shè)施尚處在逐步完善的過程中。

綜上研究成果,已經(jīng)表明長途運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械振動會影響水果在采后流通過程中的貯藏品質(zhì)。以前的研究還指出運(yùn)輸過程中的振動脅迫會使得果實(shí)外部和內(nèi)部反復(fù)承受著擠壓、沖擊、摩擦等外載作用,不同的振動強(qiáng)度對果實(shí)造成的可見損傷的程度不同,振動強(qiáng)度越大,則果實(shí)損耗越嚴(yán)重[64]。一般來說,隨著運(yùn)輸包裝的發(fā)展,目前已經(jīng)能夠大大的降低運(yùn)輸導(dǎo)致的水果可見的機(jī)械損傷[65],而一些肉眼看不見的機(jī)械損傷仍然難以避免,這些肉眼不可見的損耗是否可以加以利用,變害為利,這一點(diǎn)值得深思探尋。

5.3 未來研究方向

以往的研究集中在如何能夠盡量減少運(yùn)輸中振動脅迫造成成熟水果品質(zhì)下降方面。事實(shí)上,為了搶占市場,大多數(shù)后熟水果并不是在完全成熟時采摘,而我們已經(jīng)知道運(yùn)輸振動會促進(jìn)果實(shí)的成熟軟化,這就使得利用振動催熟具有可行性。然而,尚未見到振動催熟水果的相關(guān)研究報道。所以未來的研究方向可以嘗試?yán)谜駝涌纱呤刮闯墒焖墒燔浕瘉韺?shí)現(xiàn)振動物理催熟的方式,從而取代傳統(tǒng)意義上的化學(xué)試劑催熟水果。

可以對需要進(jìn)行催熟處理的水果進(jìn)行實(shí)驗(yàn),即后熟型水果。通過研究,一方面先分析振動脅迫對運(yùn)輸貯藏過程中水果組織狀態(tài)的影響機(jī)理,總結(jié)規(guī)律,為進(jìn)一步揭示振動催熟水果的原理奠定基礎(chǔ);另一方面,對振動脅迫處理后水果的品質(zhì)變化進(jìn)行分析,獲取較合適的振動催熟條件,并建立基于振動脅迫條件水果品質(zhì)的預(yù)測模型,為未來出現(xiàn)振動催熟水果的機(jī)械裝置提供理論支持。

通過對振動催熟機(jī)理的研究,我們可以了解水果后熟的產(chǎn)生過程和原理,為進(jìn)一步闡明振動脅迫影響采后水果生命活動的規(guī)律奠定基礎(chǔ),因此對水果果實(shí)的儲運(yùn)保鮮具有重大意義。同時,還可為水果農(nóng)產(chǎn)品儲運(yùn)保鮮領(lǐng)域的其它復(fù)雜問題的揭示和解決提供新的模式和思路,減少目前水果催熟過程中化學(xué)藥劑的使用,有效地消除消費(fèi)者對食物安全隱患的顧慮,因此也具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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Advances in research of effects of transportation vibration on storage quality of fruits

WU Qiong,ZHOU Ran*

(College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)

In this paper,to seek the principle about effects on fruit quality on storage caused by long-distance transport,the research findings of quality change of various fruits at present which were proceeded by simulative transportation vibrations were reviewed. Fruits play an increasingly important role in daily life. By comparing the development situation of transport and store in China and other developed countries,the paper stated the current inadequacy of long-distance transport at home. It also stated research status of fruits vibration damage characteristics,and summarized the methods and influencing factors of simulative transportation vibrations. In addition,this paper analyzed the research progress of which transportation vibration affects postharvest storage quality characteristics of fruits respectively in these aspects:the change of appearance,nutrition,quality,ripen-softening,ethylene respiratory rate of fruits and antioxidant metabolism. Thus,it concluded that long-distance transport can lead to deformation,flavor taste and lower percentage of nutrition of fruits,and accelerate ripen-softening and ethylene respiratory rate. Finally,as mentioned,the paper put forward the deficiency existing in current research and the future research direction about transportation vibration of fruits.

fruits;transport;vibration;quality

2016-10-24

吳瓊(1992- )，女，在讀碩士，主要從事冷鏈物流方向的研究，E-mail:544269515@qq.com。

*通訊作者:周然(1977- )，男，博士，副教授，主要從事冷鏈物流方向的研究，E-mail:rzhou@shou.edu.cn。

國家自然科學(xué)基金(31201439)；上海高校一流學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目資助(B-5005-13-0002-4)；上海市科委工程中心建設(shè)項(xiàng)目(11DZ2280300)；上海海洋大學(xué)優(yōu)秀青年學(xué)科骨干培養(yǎng)計劃(海鷗計劃)資助項(xiàng)目。

TS255.1

A

1002-0306(2017)11-0356-08

10.13386/j.issn1002-0306.2017.11.061