預(yù)冷方式對哈密瓜冷藏效果的影響

耿新麗，鄭賀云，張翠環(huán)，王利斌，千春錄，姚 軍*

（1.新疆維吾爾自治區(qū)葡萄瓜果研究所，新疆吐魯番 838200；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，江蘇南京 210095；3.揚州大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇揚州 225000）

哈密瓜（Cucumis melo）是新疆維吾爾自治區(qū)哈密地區(qū)的特產(chǎn)，是中國國家地理標志產(chǎn)品。新疆的哈密瓜產(chǎn)量占全國的一半以上，瓜果集中成熟上市時數(shù)量驚人。因此，為了延長哈密瓜的貨架期、減少果實腐爛損耗，需要依靠現(xiàn)代冷鏈運輸技術(shù)將瓜果保質(zhì)保量地運至全國各地[1]。預(yù)冷是冷鏈物流的重要環(huán)節(jié)，但也是較為薄弱的環(huán)節(jié)[2]。哈密瓜的預(yù)冷技術(shù)主要有冰水預(yù)冷、差壓預(yù)冷、持續(xù)性預(yù)冷和間歇性預(yù)冷等[3-5]，本文主要研究差壓預(yù)冷和冷風預(yù)冷。差壓預(yù)冷原理是在具有通氣孔包裝的果蔬兩側(cè)形成一個壓力差，使冷空氣通過氣孔，直接和包裝內(nèi)的果蔬進行熱交換[6]。包裝箱兩側(cè)形成壓力差將直接影響哈密瓜的冷卻效果[7]。冷風預(yù)冷是利用低溫冷風在預(yù)冷庫中對果蔬進行預(yù)冷[8]。果蔬預(yù)冷后再進入冷庫或冷藏車，腐損率僅為5%～10%，而未經(jīng)預(yù)冷處理的農(nóng)產(chǎn)品僅在流通過程中的腐損率就高達25%～30%[9-11]。預(yù)冷技術(shù)的應(yīng)用有助于優(yōu)化采后“最先一公里”冷鏈物流的環(huán)節(jié)[12]。目前關(guān)于預(yù)冷相關(guān)的研究僅局限于預(yù)冷設(shè)備及技術(shù)的開發(fā)，關(guān)于預(yù)冷技術(shù)應(yīng)用的研究較少[13]。為了解決我國預(yù)冷技術(shù)應(yīng)用較少、農(nóng)產(chǎn)品預(yù)冷率低的問題，有必要加大果蔬預(yù)冷技術(shù)及應(yīng)用的研究。

本研究對差壓預(yù)冷和冷風預(yù)冷的預(yù)冷效果進行了比較，并在此基礎(chǔ)上探索了哈密瓜的預(yù)冷風速和預(yù)冷終溫，以期為哈密瓜預(yù)冷工藝關(guān)鍵參數(shù)的確定提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗用的哈密瓜品種為新疆維吾爾自治區(qū)葡萄瓜果研究所培育的‘西州密25 號’，成熟度及大小一致，無病蟲害。PE 材質(zhì)周轉(zhuǎn)箱，箱壁開孔率為3%左右，江蘇鵬程塑業(yè)有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 預(yù)冷溫度篩選

哈密瓜達到預(yù)冷溫度后置于2、4、6、8 ℃冷庫進行冷藏，每隔2 d 取出部分試樣檢測冷害情況。

1.2.2 預(yù)冷風速篩選

采用自制的差壓預(yù)冷設(shè)備，預(yù)冷風溫為2 ℃，預(yù)冷風速為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 m/s，對哈密瓜果實進行預(yù)冷。每隔1 h 記錄瓜心溫度，預(yù)冷24 h 后停止預(yù)冷。

1.2.3 預(yù)冷方式篩選

哈密瓜預(yù)冷參考白友強等[14]的方法。采用自制的差壓預(yù)冷設(shè)備，分別以預(yù)冷風溫2、4、6、8 ℃，預(yù)冷風速為2.0 m/s，對哈密瓜果實進行預(yù)冷。冷風預(yù)冷處理條件相同。每隔1 h 記錄瓜心溫度，預(yù)冷24 h 后停止預(yù)冷。

1.2.4 預(yù)冷后模擬冷鏈運輸冷藏效果

采用差壓預(yù)冷與冷風預(yù)冷對果實進行預(yù)冷，預(yù)冷風溫為2 ℃。待果心溫度降至8 ℃后停止預(yù)冷，貯藏在8～12 ℃冷庫中，模擬冷鏈運輸，放置9 d。每隔3 d 測定果實硬度、果皮色澤指數(shù)和腐爛率的變化。

1.3 測定方法

1.3.1 果實硬度

果實硬度參考姚軍等[15]的方法，利用浙江托普儀器公司的GY-4 型數(shù)顯式水果硬度計測定。

1.3.2 果皮色澤指數(shù)

參考白友強等[14]的方法。將哈密瓜果皮顏色變化情況設(shè)5 個色澤級別。0 級：果實色澤保持完好，無變化；1級：果實色澤發(fā)生衰老變化，色澤變化面積小于果實表面積的1/3；2 級：果實色澤發(fā)生衰老變化，色澤變化面積占果實表面積的1/3～2/3；3 級：果實色澤發(fā)生衰老變化，色澤變化面積占果實表面積的2/3～1；4 級：果實色澤完全發(fā)生變化。果皮色澤指數(shù)按照公式（1）計算得出。

1.3.3 果實腐爛率

參考高育文等[16]的方法，計算公式見式（2）。

1.3.4 電導(dǎo)率

哈密瓜的電導(dǎo)率使用電導(dǎo)率儀測定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16.0 對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，利用Origin 8.5 進行制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同預(yù)冷溫度對哈密瓜冷害的影響

如表1 所示，在2 ℃條件下保持8 d，哈密瓜出現(xiàn)冷害現(xiàn)象；在4 ℃條件下保持10 d，哈密瓜出現(xiàn)冷害現(xiàn)象。由此可見，6～8 ℃是哈密瓜冷藏的安全溫度。哈密瓜的冷害臨界溫度為6 ℃；低于6 ℃，隨著貯藏時間的延長就會產(chǎn)生冷害。

表1 冷藏溫度及持續(xù)時間對哈密瓜冷害發(fā)生的影響Table 1 Effects of refrigeration temperature and duration on the occurrence of cold damage in cantaloupe

由圖1 可知，隨著冷藏時間的延長，相對電導(dǎo)率均呈上升趨勢。溫度越低，電導(dǎo)率上升的越快。貯藏8 d后，哈密瓜在6 ℃和8 ℃的電導(dǎo)率分別上升了49%和37%。因此，預(yù)冷溫度在6～8 ℃能有效延緩哈密瓜的衰老和腐爛。

圖1 預(yù)冷溫度及時間對哈密瓜電導(dǎo)率的影響Fig.1 Effect of precooling temperature and time on the conductivity of Hami melon

2.2 不同預(yù)冷風速對哈密瓜果心降溫速率的影響

圖2 顯示，預(yù)冷前12 h，風速越大，果心降溫越快。預(yù)冷12 h 后，果心溫度達到2 ℃左右，各組間差異不明顯。因此，預(yù)冷風溫2 ℃，預(yù)冷風速3.0 m/s 時預(yù)冷效果較好。

圖2 差壓預(yù)冷風速對哈密瓜果實溫度的影響Fig.2 Effect of air speed of differential pressure precooling on cantaloupe fruit temperature

2.3 不同預(yù)冷技術(shù)對哈密瓜果心降溫速率的影響

如圖3 所示，采用差壓預(yù)冷方式，預(yù)冷24 h 后果心溫度分別為1.8、4.3、6.0、8.5 ℃，7/8 冷卻時間分別為6.5、11.0、8.5、9.5 h（圖3A）。采用冷風預(yù)冷方式，預(yù)冷24 h 后果心溫度分別為3.0、5.3、8.0、9.6 ℃，7/8 冷卻時間分別為13、17、21、18 h（圖3B）。差壓預(yù)冷較冷風預(yù)冷可以明顯縮短預(yù)冷時間，7/8 冷卻時間分別縮短了50.0%、35.3%、59.5%、47.2%。因此，預(yù)冷溫度為2 ℃的差壓預(yù)冷方式對哈密瓜的降溫速率最快。

圖3 差壓預(yù)冷（A）和冷風預(yù)冷（B）處理不同冷風溫度對哈密瓜果實溫度的影響Fig.3 Effect of cold air temperature of differential pressure precooling (A) and cold air precooling (B) on the temperature of Hami melon

2.4 不同預(yù)冷技術(shù)對哈密瓜冷藏性能的影響

2.4.1 不同預(yù)冷技術(shù)對哈密瓜果實硬度的影響

如圖4 所示，采用兩種預(yù)冷技術(shù)將果心溫度降至8℃后測定果實硬度，后期冷藏過程中隨著貯藏時間的延長兩種處理方式的果實硬度不斷下降。差壓預(yù)冷能夠有效延緩果實硬度下降，第3 天哈密瓜表皮與果心部位硬度分別較冷風預(yù)冷高0.8、0.15 kg/cm2，差異顯著。然而，貯藏至第9 天預(yù)冷方式導(dǎo)致的哈密瓜硬度差異消失。

圖4 不同預(yù)冷方式對果實硬度的影響Fig.4 Effect of different precooling methods on fruit hardness

2.4.2 不同預(yù)冷技術(shù)對哈密瓜色澤的影響

圖5 顯示了8～12 ℃冷藏時哈密瓜果實色澤指數(shù)的變化。隨著貯藏時間的延長，果實色澤指數(shù)逐漸增高。在預(yù)冷開始時，差壓預(yù)冷后果實的色澤指數(shù)比冷風預(yù)冷低1.6%。0～6 d，差壓預(yù)冷的果實色澤指數(shù)顯著低于冷風預(yù)冷，9 d 時兩組果實的色澤指數(shù)差異較小。

圖5 不同預(yù)冷方式對果實色澤指數(shù)的影響Fig.5 Effect of different precooling methods on fruit color index

2.4.3 不同預(yù)冷技術(shù)對哈密瓜腐爛率的影響

如圖6 所示，哈密瓜在8～12 ℃冷庫中貯藏時，冷風預(yù)冷的果實腐爛率顯著高于差壓預(yù)冷。差壓預(yù)冷能夠延緩哈密瓜的腐爛，并降低腐爛率。貯藏6 d 和9 d 后，差壓預(yù)冷的果實腐爛率比冷風預(yù)冷低20%和15%。

圖6 不同預(yù)冷方式對果實腐爛率的影響Fig.6 Effect of different precooling methods on fruit rot rate

3 結(jié)論與討論

不同品種的瓜果需要采取不同的預(yù)冷方式[17,9]，哈密瓜的預(yù)冷技術(shù)主要有冰水預(yù)冷、差壓預(yù)冷、持續(xù)性預(yù)冷和間歇性預(yù)冷等[3-5]。杜娟等[3]研究發(fā)現(xiàn)哈密瓜采后6 h 內(nèi)用0 ℃冰水預(yù)冷后6 ℃冷藏，可延緩可溶性固形物消耗、色澤變化和果實軟化，從而達到延長貨架期的目的。楊建麗等[18]發(fā)現(xiàn)哈密瓜冰水預(yù)冷的最優(yōu)預(yù)冷參數(shù)為預(yù)冷冰水溫2 ℃，預(yù)冷時間180 min。姚軍等[5]模擬上述冷藏車預(yù)冷的方式后發(fā)現(xiàn)，與間歇性預(yù)冷相比，持續(xù)性預(yù)冷能有效降低哈密瓜的失重及乙烯的釋放。差壓預(yù)冷是利用風機的抽吸使預(yù)冷間產(chǎn)生壓差，迫使冷空氣自下而上流經(jīng)整個裝置體系，帶走果蔬表面熱量，達到降溫效果，其預(yù)冷效率是冷風預(yù)冷的2～3 倍[19]。與其他預(yù)冷方式相比，差壓預(yù)冷運行簡單、預(yù)冷速度快、費用低、適用范圍廣等優(yōu)點，符合我國低碳冷鏈物流的發(fā)展方向。許建等[4]發(fā)現(xiàn)采用差壓預(yù)冷時，哈密瓜的包裝箱開孔率為3%，既不影響哈密瓜的預(yù)冷速率，又能保證包裝箱的質(zhì)量。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，差壓預(yù)冷可有效抑制哈密瓜的乙烯釋放和呼吸[20]，在上述研究的基礎(chǔ)上，本研究進一步確定了哈密瓜差壓預(yù)冷的風速和溫度分別為3.0m/s 和6～8 ℃，有利于推動差壓預(yù)冷在哈密瓜冷鏈運輸中的應(yīng)用。