新疆哈密瓜冷鏈物流體系溫濕度監(jiān)控及保鮮調(diào)控

姚 軍， 耿新麗， 鄭賀云， 再吐娜·買買提， 張翠環(huán)， 廖新福

(新疆維吾爾自治區(qū)葡萄瓜果研究所，新疆鄯善 838200)

冷鏈物流泛指冷藏冷凍類食品在生產(chǎn)、加工、貯藏、運(yùn)輸和銷售等環(huán)節(jié)始終處于規(guī)定的低溫環(huán)境下，以保障食品質(zhì)量的特殊供應(yīng)鏈系統(tǒng)[1]。我國的冷鏈運(yùn)輸業(yè)起步較晚，發(fā)展水平較低。目前我國每年消費(fèi)將近10億t易腐食品，其中超過50%的易腐食品須要冷鏈運(yùn)輸，但只有10%左右能夠?qū)崿F(xiàn)冷鏈運(yùn)輸[2]。據(jù)專家估計(jì)，我國易腐食品在流通環(huán)節(jié)中的損失率高達(dá)25%～30%[3]。相關(guān)資料顯示，發(fā)達(dá)國家肉禽、果蔬冷鏈流通率分別為100%、95%，而我國僅為15%、5%[4]。冷鏈物流是保障果蔬品質(zhì)安全的關(guān)鍵，而物流運(yùn)輸監(jiān)測(cè)是其中較為薄弱的環(huán)節(jié)[5]。完善我國冷鏈物流體系的管理和監(jiān)督工作已成為當(dāng)今社會(huì)亟須解決的焦點(diǎn)問題[6-7]。

現(xiàn)階段國內(nèi)外學(xué)者在冷鏈物流控制技術(shù)方面做了大量研究，國外學(xué)者研究了冷藏冷凍各項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法和手段[8-9]；國內(nèi)學(xué)者探索了射頻識(shí)別(radio frequency identification，簡稱RFID)、全球定位系統(tǒng)(global positioning system，簡稱GPS)和溫控管理系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)在冷鏈物流方面的運(yùn)用[10-11]，以及由此衍生的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor networks，簡稱WSN)[12]水產(chǎn)品冷鏈實(shí)施監(jiān)控、iButton-DS1923溫濕度跟蹤[13]、CvaR果蔬冷鏈風(fēng)險(xiǎn)控制[14]、Zigbee果蔬環(huán)境信息監(jiān)測(cè)[15]等新系統(tǒng)。只注重系統(tǒng)，而忽略了溫濕度控制對(duì)果蔬品質(zhì)的影響。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中溫濕度變化影響果蔬品質(zhì)的現(xiàn)象仍然很嚴(yán)重，而果蔬在冷鏈運(yùn)輸過程中的溫濕度變化與果蔬品質(zhì)之間的關(guān)系鮮有報(bào)道。在果蔬冷鏈運(yùn)輸過程中，溫濕度決定果蔬的品質(zhì)，溫濕度過高或過低均會(huì)導(dǎo)致果蔬口感等變差，從而使果蔬品質(zhì)降低甚至變質(zhì)[16]。本研究以新疆哈密瓜為研究對(duì)象，全程監(jiān)控哈密瓜冷鏈運(yùn)輸過程中冷藏車不同部位溫濕度的變化情況，以及不同部位放置的哈密瓜貨架期變化情況，為新疆哈密瓜冷鏈物流系統(tǒng)的研究提供可靠資料，并將1-甲基環(huán)丙烯(l-methylcyclopropere,簡稱1-MCP)保鮮劑處理與冷鏈相結(jié)合，以期達(dá)到減少哈密瓜的腐爛率、延長貨架期、提高哈密瓜產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢(shì)的作用。

1 材料與方法

1.1 材料的選取

試驗(yàn)用哈密瓜品種為西州密25號(hào)，于2016年7月21日采自新疆五家渠市103團(tuán)十連，果實(shí)無病害及機(jī)械損傷，單瓜質(zhì)量在2.5 kg左右，采用無損測(cè)糖儀篩選出可溶性固形物含量為(15±1)%的果實(shí)，以確保甜瓜的一致性。試驗(yàn)哈密瓜經(jīng)處理后，于7月22日裝入冷藏車運(yùn)輸，至25日到達(dá)上海。

1.2 主要儀器與試劑

主要儀器有K-BA100R無損測(cè)糖儀、GY-4數(shù)顯水果硬度計(jì)(浙江托普儀器有限公司)、EL-USB-2溫濕度記錄儀(江蘇省精創(chuàng)電氣股份有限公司)、TEL700型便攜式二氧化碳測(cè)定儀、DR95C-C2H4乙烯測(cè)定儀(深圳市沃賽特科技有限公司)。

1.3 試驗(yàn)材料處理

每60個(gè)哈密瓜為1組，分為5個(gè)組，共計(jì)300個(gè)哈密瓜。冷藏車的碼垛層數(shù)為10層，1組放入冷藏車前部下方第3層，記作A處；1組放入前部上方第8層，記作B處；1組放入冷藏車中部第5層，記作C處；1組放入冷藏車后部下方第3層，記作D處；1組放入冷藏車后部上方第8層，記作E處；其中，B處哈密瓜經(jīng)過1-MCP保鮮劑密閉熏蒸12 h。每個(gè)處理的相同位置放置溫濕度記錄儀，每2 min記錄1次數(shù)據(jù)。待哈密瓜經(jīng)冷藏車運(yùn)輸?shù)侥康牡睾?，取出，并放?5 ℃的常溫環(huán)境下進(jìn)行貨架期觀測(cè)，每隔1 d測(cè)定1次可溶性固形物含量、失質(zhì)量率、果肉硬度、乙烯釋放量、呼吸速率，并記錄其腐爛率。當(dāng)腐爛率小于50%的時(shí)候終止試驗(yàn)。

1.4 試驗(yàn)測(cè)定方法

1.4.1 可溶性固形物含量 采用K-BA100R型無損測(cè)糖儀對(duì)每個(gè)處理的30個(gè)單瓜進(jìn)行可溶性固形物含量的測(cè)定。

1.4.2 果實(shí)腐爛率 對(duì)每個(gè)處理的30個(gè)哈密瓜進(jìn)行果實(shí)腐爛率的測(cè)定，果實(shí)腐爛率=腐爛果實(shí)數(shù)量/總果數(shù)量×100%。

1.4.3 失質(zhì)量率 對(duì)每個(gè)處理的30個(gè)哈密瓜采用稱質(zhì)量法進(jìn)行失質(zhì)量率的測(cè)定，失質(zhì)量率=(初始質(zhì)量-貯藏后質(zhì)量)/初始質(zhì)量×100%。

1.4.4 果肉硬度 每次取5個(gè)哈密瓜利用GY-4型數(shù)顯式水果硬度計(jì)進(jìn)行果肉硬度[17]的測(cè)定。

1.4.5 乙烯釋放量的測(cè)定方法 將哈密瓜裝入有機(jī)玻璃罐內(nèi)，用凡士林密封蓋邊緣，密閉3 h后將乙烯測(cè)定儀測(cè)試端伸入桶內(nèi)測(cè)定哈密瓜釋放的乙烯含量(c1)，測(cè)定單瓜的體積記作V1，測(cè)定塑料桶體積記作V0。

乙烯釋放量=c1×(V0-V1)/樣品鮮質(zhì)量×t。

式中：t表示密閉時(shí)間。

1.4.6 呼吸速率測(cè)定 將哈密瓜裝入有機(jī)玻璃罐內(nèi)，并打開紅外呼吸速率測(cè)定儀，放入罐內(nèi)，用凡士林密封蓋邊緣，密閉3 h后讀數(shù)得二氧化碳釋放量(c2)，測(cè)定單瓜的體積記作V1，測(cè)定塑料桶體積記作V0。

呼吸速率=c2×(V0-V1)/樣品鮮質(zhì)量×t。

2 結(jié)果與分析

2.1 哈密瓜冷鏈運(yùn)輸過程中冷藏車不同部位溫度變化情況

由圖1可知，從7月22日14：00裝車至23日20：00冷藏車A處的溫度整體呈下降趨勢(shì)，23日20：00溫度下降至最低，為 13.5 ℃，從23日23：00之后至25日05：00溫度升高后趨于平穩(wěn)，溫度整體保持在16～19 ℃，其中在24日12：00出現(xiàn)了溫度迅速降低后又緩慢升高的現(xiàn)象，從25日06：00至25日21：00到達(dá)上海，溫度呈逐漸下降的趨勢(shì)，最終趨于 8 ℃ 的理想冷藏溫度。

由整個(gè)冷鏈過程中溫度變化可以看出，前期為了降低果實(shí)的田間熱，冷藏車一直持續(xù)打冷，但到了23日夜間外部氣溫降低時(shí)，冷藏車有停止制冷裝備或調(diào)高制冷設(shè)備溫度導(dǎo)致溫度回升現(xiàn)象，24日12：00外部氣溫逐漸升高，冷藏車又開始正常工作2 h，前部下方的溫度迅速降低至14.2 ℃后又開始回升。25日06：00之后冷藏車一直持續(xù)制冷，目的是能在到達(dá)運(yùn)輸終點(diǎn)時(shí)達(dá)到哈密瓜冷鏈需要的溫度。所以在整個(gè)冷鏈運(yùn)輸?shù)倪^程中，溫度受人為因素影響較嚴(yán)重，貨運(yùn)司機(jī)為了降低成本有降低制冷設(shè)備工作效率的行為，這嚴(yán)重影響了哈密瓜冷鏈運(yùn)輸?shù)钠焚|(zhì)。

對(duì)比冷藏車不同部位的溫度變化情況，車前部出風(fēng)口A處的溫度始終較其他部位低，前期各部位溫度由低到高依次表現(xiàn)為A

2.2 哈密瓜冷鏈運(yùn)輸過程中冷藏車不同部位濕度變化情況

由圖2可知，前期濕度均呈整體升高趨勢(shì)，23日00：00和23日06：00至23日10：00各部位濕度均出現(xiàn)降低的情況，其他時(shí)間點(diǎn)濕度平穩(wěn)升高。由于濕度變化受外界因素的影響較小，說明貨運(yùn)司機(jī)沒有任意打開冷藏車車門的現(xiàn)象。對(duì)比冷藏車不同部位的濕度變化情況，車前部A處的濕度整體較其他部位大，前期各部位濕度值表現(xiàn)為A>C>B>D，后期A、C部位濕度逐漸接近，B、D部位濕度逐漸接近。

2.3 冷藏車不同部位擺放及保鮮劑處理對(duì)哈密瓜貨架期腐爛率的影響

由圖3可知，采收后7 d，冷藏車的A、C、D處出現(xiàn)了不同程度的腐爛，且A處的腐爛率高于C、D處；采收后9 d，B處的腐爛率為0，而A、C、D等3處腐爛率仍然表現(xiàn)為A>C>D；采收后11 d，B處出現(xiàn)腐爛，且B處的腐爛率低于冷藏車未保鮮劑處理的前、中、后部的腐爛率。通過腐爛率可以看出，冷藏車的前、中、后部的濕度與腐爛率存在正相關(guān)關(guān)系，表現(xiàn)為濕度越大腐爛率越高。通過對(duì)比冷鏈運(yùn)輸中采用保鮮劑處理與不同部位未保鮮劑處理的哈密瓜腐爛率可知，保鮮劑處理可以延長哈密瓜發(fā)生腐爛的時(shí)間4～6 d。

2.4 冷藏車不同部位擺放及保鮮劑處理對(duì)哈密瓜貨架期失質(zhì)量率的影響

由圖4可知，隨著貨架期天數(shù)的增加，冷鏈運(yùn)輸后哈密瓜的失質(zhì)量率呈逐漸升高的趨勢(shì)。對(duì)比冷藏車A、C、D處的失質(zhì)量率，中部擺放C處的失質(zhì)量率高于前后部A、D處；采用保鮮處理的B處哈密瓜失質(zhì)量率明顯低于未經(jīng)保鮮處理的A、C、D處。

2.5 冷藏車不同部位擺放及保鮮劑處理對(duì)哈密瓜貨架期果肉硬度的影響

由圖5可知，冷鏈運(yùn)輸后哈密瓜無論是距果皮0.5 cm還是2.5 cm處果實(shí)硬度整體呈下降趨勢(shì)，這與阿衣古麗·阿力木等研究得到的不同品種哈密瓜的硬度變化結(jié)果[18]相一致。經(jīng)運(yùn)輸后，冷藏車A處的果肉硬度低于C、D處；保鮮劑處理的B處哈密瓜硬度明顯高于未經(jīng)保鮮劑處理A、C、D處。

2.6 哈密瓜冷鏈過程中保鮮劑處理對(duì)哈密瓜貨架期乙烯釋放量的影響

由圖6可知，隨著貨架期天數(shù)的增加，冷藏車前部B處的乙烯釋放量呈先升高后降低的趨勢(shì)，而冷藏車前部A處的乙烯釋放量呈逐漸降低的趨勢(shì)，可能是在對(duì)A處哈密瓜進(jìn)行貨架期測(cè)定時(shí)，乙烯釋放量的峰值已經(jīng)完成，而經(jīng)保鮮劑處理B處哈密瓜的乙烯釋放高峰延遲出現(xiàn)，這與姚軍等在冷庫模擬冷藏車預(yù)冷方式的研究中得到的結(jié)果一致，間歇性預(yù)冷乙烯釋放的高峰期比持續(xù)性預(yù)冷的高峰期提前了6 d[19]。經(jīng)保鮮劑處理的B處哈密瓜乙烯釋放量明顯低于未使用保鮮劑處理的A處哈密瓜。說明保鮮劑處理能明顯減少乙烯的釋放量和延緩乙烯釋放的高峰期。

2.7 哈密瓜冷鏈運(yùn)輸過程中保鮮劑處理對(duì)哈密瓜貨架期呼吸速率的影響

由圖7可知，隨著貨架期天數(shù)的增加，冷藏車前部A、B處哈密瓜的呼吸速率均呈先升高后降低的趨勢(shì)，均在采收后 8 d(即貨架期第4天)達(dá)到峰值，且經(jīng)保鮮劑處理的B處呼吸速率明顯低于未經(jīng)保鮮劑處理的A處。說明采用保鮮劑處理能夠明顯降低哈密瓜呼吸速率。

3 討論與結(jié)論

通過溫濕度儀對(duì)冷鏈運(yùn)輸過程中不同部位溫度的跟蹤檢測(cè)可知，溫度在運(yùn)輸過程中波動(dòng)較大，人為控制因素占主要地位，因此，加大對(duì)冷鏈運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)管力度是非常有必要的。對(duì)比冷藏車不同部位溫度可知，中部C處是溫度最高的區(qū)域，前下部出風(fēng)口A處是溫度的最低區(qū)域，這2處的溫度可以為溫度監(jiān)控閾值的確定提供依據(jù)。

通過溫濕度儀對(duì)冷鏈運(yùn)輸過程中冷藏車不同部位濕度的跟蹤檢測(cè)可知，濕度在運(yùn)輸過程中波動(dòng)相對(duì)較平緩。對(duì)比冷藏車不同部位濕度可知，前下部A處濕度最高，隨著運(yùn)輸時(shí)間的延長，中部C處的濕度整體升高最終接近A處。而通過貨架期的數(shù)據(jù)來看，冷鏈運(yùn)輸中的濕度與腐爛率存在一定的關(guān)系，濕度越大腐爛越嚴(yán)重，因此控制冷鏈運(yùn)輸?shù)臐穸拳h(huán)境顯得尤為重要。

采用1-MCP保鮮劑處理可以延長哈密瓜發(fā)生腐爛的時(shí)間4～6 d，降低哈密瓜的水分散失，減少失質(zhì)量率，延緩果肉硬度的下降，這與杜娟等在不同哈密瓜品種貨架期評(píng)價(jià)中的結(jié)果[20]一致。同時(shí)，1-MCP保鮮劑處理能夠降低和推遲乙烯和二氧化碳的釋放[21]，延長哈密瓜的后熟時(shí)間，提高哈密瓜貨架期的品質(zhì)，減少瓜商的損失，增加農(nóng)民的收入。

本研究采用溫濕度記錄儀監(jiān)控冷藏車在哈密瓜運(yùn)輸過程中不同部位溫濕度的變化情況，發(fā)現(xiàn)溫度受人為控制因素影響嚴(yán)重；濕度與哈密瓜腐爛情況密切相關(guān)；采用保鮮劑處理可延長哈密瓜貨架期、減少失質(zhì)量率、延緩果肉硬度下降等。這些結(jié)果可為新疆哈密瓜冷鏈物流的改良和完善提供參考。但現(xiàn)階段新疆哈密瓜冷鏈物流并不完善，如何通過控溫控濕來提高哈密瓜冷鏈物流的品質(zhì)，以及應(yīng)用其他輔助措施延長哈密瓜的貨架期值得進(jìn)一步研究和探討。