箱式气调保鲜技术在果蔬贮藏中的应用研究进展

李春媛 李志文 朱志强 关文强 张娜 翟曼丽

摘 要： 介绍了箱式气调保鲜技术的原理、特点及影响其作用效果的因素，综述了该技术对果蔬采后生理及贮藏品质的影响，并对箱式气调保鲜技术的研究方向和应用前景进行了展望。

关键词：果蔬；箱式气调；贮藏；应用；研究进展

中图分类号：S609+.3 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.09.013

Application of Plastic Modified Atmosphere Box in the Storage of Fruits and Vegetables

LI Chun-yuan1， LI Zhi-wen1， ZHU Zhi-qiang1， GUAN Wen-qiang2， ZHANG Na1， ZHAI Man-li1

（1.National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agriculture Products （Tianjin）， Tianjin Key Laboratory of Posthavest Physiology and Storage of Agricultule Products， Tianjin 300384， China；2. College of Biotechnology and Food Sciences， Tianjin Key Lab for Food Biotechnology ， Tianjin Commerce University， Tianjin 300134，China）

Abstract： In this paper， the principles， characteristics and influencing factors of the plastic modified atmosphere box were introduced，the effects of the technology on postharvest physiology and storage quality of fruits and vegetables were reviewed， and the research direction and application prospect of the plastic modified atmosphere box were viewed.

Key words： fruits and vegetables；modified atmosphere box；storage；application；research progress

我国是果蔬生产大国，据统计，2011年我国水果总产量为2.28亿t，蔬菜总产量为6.79亿t，位居世界前列，其中蔬菜的总产值近8 000亿元人民币，占农业总产值的15%以上，首次超过粮食成为我国第一大农产品[1-2]。近年来，果蔬产业在我国农业和农村经济发展中的地位日益受到重视，逐渐成为农业支柱性产业及提高广大农村和农民经济收入的重要途径。但由于我国果蔬产品贮藏消费方式及采后商品化处理水平落后，每年在采摘、运输、贮藏、销售等环节上的采后损失率高达20%～35%，年损失人民币达1 800 亿元，而发达国家的果蔬产品采后损失率仅为1%～5%[3]。

随着经济的发展和人们生活水平的不断提高，消费者对果蔬产品的感官、食用安全、营养等品质提出了更高的要求，这就需要进一步加强我国果蔬贮藏加工技术的研究，开发和创新果蔬贮藏加工的技术设备，提高果蔬产品的贮藏、加工、运输等一系列商品化处理水平，提高效率，降低成本，增强我国果蔬产品的市场竞争力。

气调贮藏是当前国际上果蔬保鲜广为应用的现代化贮藏手段之一，是指通过改变果蔬产品贮藏环境中的气体成分（通常是增加CO2浓度和降低O2浓度以及根据需求调节其气体成分浓度）来贮藏产品的一种方法，该方法通常是建立在冷藏的基础上应用，对呼吸跃变型果实效果明显[4]。在发达国家，果蔬产品的气调贮藏比例已达到60%[5-6]。而在我国，由于气调库的投资成本高，操作要求严格，限制了其广泛应用。自发气调贮藏（MA）既能起到气调作用又避免了建造气调库的高昂费用，并且操作简单易行，比较适合中国国情[7-10]。果蔬塑料箱式气调保鲜技术是继气调库和塑料薄膜自发气调方式之后开发出的第三种气调方式，具有灵活方便、可操作性强、造价低的优点，而且适合果蔬的整个贮运、销售过程需求，符合现代物流技术运作理念。此项技术已经在樱桃、杨梅、绿芦笋等易腐难贮果蔬上得到了应用[11]。笔者对果蔬塑料箱式气调保鲜技术的原理和特点、影响因素及应用的研究进展进行了综述，旨在为今后果蔬塑料箱式气调保鲜技术的深入研究与应用提供参考依据。

1 箱式气调保鲜技术的原理和特点

箱式气调保鲜技术是在冷藏+薄膜自发气调的基础上发展而来，当气调箱中O2浓度降低或CO2浓度增加时，果蔬的呼吸作用受到抑制，降低了呼吸强度，推迟了呼吸峰出现的时间，延缓了新陈代谢速度和营养成分的降低及其他物质的消耗，推迟了果实的成熟与衰老进程，从而更好地保持了果蔬的新鲜品质。同时，较低的O2浓度和较高的CO2浓度能抑制乙烯的生物合成，削弱乙烯生理作用的能力，有利于果蔬产品贮藏寿命的延长。此外，适宜的低O2和高CO2浓度具有抑制某些生理性及病理性病害发生发展的作用，减少果蔬贮藏过程中的腐烂损失[4]。箱式气调保鲜技术是采用不同大小规格，严格密封的硬质塑料包装箱，箱体装有特定的调气嘴，根据贮藏果蔬自身的呼吸和生理特性增减调气嘴的数量、孔径及位置，以达到自动调节箱内气体成分的目的，在结合冷藏的条件下，实现各种较耐高CO2和适宜低O2浓度的果蔬的保鲜。不同规格配套的调气嘴是塑料气调保鲜箱应用的关键技术[6]。

塑料气调箱既可在贮藏库中实现果蔬的长期贮藏保鲜，又可直接应用于果蔬冷链物流过程中。经初步研究，塑料气调箱克服了保鲜膜包装不易产生高CO2气体成分的缺点，对于耐高CO2的果蔬可起到很好的保鲜效果。同时，塑料气调箱采用纯物理的保鲜方式，不产生再次污染，保证了新鲜果蔬的品质安全。

2 影响箱式气调保鲜技术作用效果的因素

2.1 气体成分

塑料气调箱内的气体成分和浓度是影响其保鲜效果最重要的因素，因为不合适的气体组分有可能导致果实产生无氧呼吸、高CO2伤害、生理加速衰老以及货架期缩短等现象。气调箱应具有良好的气密性，并能通过增减塑料气调箱上调气嘴的数量与调节其透气量进行控制，进而实现果蔬的呼吸与气调箱通透性的动态平衡。

2.2 温湿度管理

通常气调贮藏是建立在冷藏基础上进行的，气调贮藏适宜的温度略高于普通机械冷藏，幅度约0.5 ℃。果实采收后最好立即进行预冷，贮藏期间保持库温的稳定。气调箱内相对湿度过低，会导致果实干皱等失水现象及各种不良生理反应，所以应根据果蔬的特性、贮藏温度等确定气调箱内适宜果蔬贮藏的湿度条件，控制蒸腾作用产物与气调箱通透性的动态平衡。

2.3 贮藏果蔬种类和品种

气调贮藏一般要求果蔬在尚未成熟时就采摘，而提早采收势必降低果蔬的固有风味与品质，因此并非适合于所有果蔬。同时，由于不同种类、不同品种的新鲜果蔬自身生物学特性的差异，其适宜的气体贮藏条件各不相同，塑料气调箱较传统的自发气调薄膜包装方式，可保持更高的CO2和低O2环境，适宜应用于樱桃、蓝莓、杨梅、绿芦笋等较耐高CO2和适宜低O2浓度的果蔬的保鲜。

2.4 果蔬品质及采收成熟度

果蔬在采收前应加强管理，把握适宜的采收成熟度，并实现采后商品化处理技术的综合配套应用，保证贮前品质，以达到最佳的保鲜效果。

3 箱式气调保鲜技术对果蔬采后生理及贮藏品质的影响

3.1 对果实呼吸和环境气体变化规律的影响

果蔬产品采后仍是一个活的有机体，有序地进行着一系列的生命代谢活动，其中呼吸作用是提供各种代谢活动所需能量的基本保证，是果蔬采后最主要的生命活动之一。其与果蔬采后品质的变化、成熟衰老进程、贮藏及货架寿命、采后生理性病害、采后处理及贮藏技术等有着密切的关系[4]。正常空气中O2浓度为20.9%，CO2浓度为0.03%，贮藏环境中O2和CO2浓度的变化直接影响果蔬采后呼吸作用的强弱。研究表明，蓝莓对高浓度CO2有很强的耐力，高浓度CO2箱式气调可有效减慢蓝莓果实呼吸速率，抑制腐烂的发生，对蓝莓贮藏具有很好的保鲜效果[12-13]。在（0±0.5） ℃，CO2浓度10%～12%，O2浓度6%～9%条件下，应用塑料箱式气调贮藏蓝莓可比现有其他贮藏方法延长保鲜期30～40 d[11]。张景娥等[14]以岳帅苹果为试材，研究了不同孔数的塑料气调箱对岳帅苹果贮藏期果实品质的影响。结果表明，随着贮藏时间的延长，塑料气调箱内CO2浓度逐渐升高，O2浓度逐渐降低，形成了有利于抑制果实呼吸作用及乙烯生成的气调环境，延缓了岳帅苹果果实呼吸高峰出现的时间，进而保持了果实的贮藏品质。李江阔等[15]对3种气调保鲜箱贮藏杨梅的气体成分变化及保鲜效果进行了研究。试验结果表明，在0 ℃冷藏条件下，使用气调保鲜箱可贮藏杨梅20 d，且保鲜效果明显好于对照。其中气调箱降低了果实的呼吸强度，推迟了呼吸峰出现的时间，在贮藏6 d时O2、CO2含量达到平衡；在贮藏12～15 d时CO2含量达到峰值20.65%，O2含量接近2%，该环境条件有利于杨梅贮藏保鲜。高铭等[16]研究（0±1） ℃冷藏条件下不同体积分数CO2对Heritage 品种树莓鲜果保鲜效果的影响，结果表明，CO2体积分数为5%的处理组在贮藏过程中箱内CO2和O2体积分数变化幅度均较小，适宜树莓箱式气调贮藏，较好地保持了果实的品质。

3.2 对果实内部酶活性的影响

研究表明，当果实采后处于衰老状态时，活性氧消除系统无法清除大量过剩的自由基，造成了膜结构的破坏。高体积分数CO2可以促进植物体内抗氧化酶活性的提高，从而减轻果实贮藏期间过氧化伤害，提高果实的抗衰老能力[17]。

姜爱丽等[18]以富士苹果为试材，研究了鲜切富士苹果在5 ℃的5%O2+5%CO2或5%O2+10%CO2箱式气调贮藏条件下抗氧化系统的变化情况。结果表明，与对照相比，2种CO2浓度的箱式气调贮藏条件均可启动酶促防御系统，诱导了过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）的活性，同时也加速了非酶促防御系统抗氧化物质的消耗，降低了总酚和VC含量以及贮藏中后期的还原型谷胱甘肽（GSH）含量。2种浓度的CO2处理可有效减慢呼吸速率，抑制腐烂的发生并有效降低褐变程度，其中5%O2+5%CO2更有利于鲜切富士苹果褐变的控制，而5%O2+10%CO2更有利于抑制腐烂。饶先军[19]研究认为，在（0±0.5） ℃冷藏条件下，采用自发气调包装箱贮藏结球生菜，可有效抑制其多酚氧化酶（PPO）活性，减轻褐变。高铭等[16]的研究结果表明，（0±1） ℃冷库贮藏条件下，向塑料气调保鲜箱内充入体积分数为5%的CO2气体，可有效抑制树莓果实PPO活性和MDA含量的升高，维持果实较高的POD活性。曹慧娟等[20]研究认为，调节光合气调箱内气体浓度为15%CO2+20%O2时， 可减少绿芦笋贮藏过程中丙二醛的积累和纤维素的增加，较好地保持其食用品质和商品价值。

3.3 对果实风味、营养及色素物质含量的影响

果蔬的风味、营养及色素物质含量是评价果蔬品质的重要因素。饶先军[19]研究表明，采用密闭塑料箱作为结球生菜自发气调包装箱，结合（0±0.5） ℃条件下贮藏，可有效地减少结球生菜水分含量的流失，提高结球生菜的营养品质和商品价值，延长其货架期。曹慧娟等[20]研究表明，光合气调箱对绿芦笋的保鲜效果明显优于PE 包装，调节光合气调箱内气体浓度为15%CO2+20%O2时， 可明显降低绿芦笋贮藏过程中可溶性固形物、VC和叶绿素含量的下降速度。阎瑞香等[21]采用固相微萃取（SPME）与气相色谱-质谱（GC-MS）联用的方法，在（0±0.5） ℃冷藏条件下，对塑料箱式气调和塑料袋自发气调贮藏56 d的香菇中的香气成分进行了分析鉴定。结果表明，从香菇中分离出多种挥发性物质，其中，醇类、合硫化合物、醛类等是鲜香菇贮藏后期风味的重要组成部分。与塑料袋自发气调相比，塑料箱式气调保鲜能够有效地维持香菇中的香气成分。申江等[22]试验结果表明，随着贮藏时间的延长，冰温（冰温库，库内温度-0.5 ℃，湿度85%）和冰温气调（冰温气调箱，箱内气体成分10%CO2+3%O2，温度-0.5 ℃，湿度85%）两种处理草莓果实的可溶性固形物、有机酸和VC含量下降较缓慢，必需氨基酸和氨基酸总量显著增加。贮藏42 d时，冰温气调保鲜的草莓腐烂率低于冰温贮藏的果实腐烂率，冰温保鲜与气调保鲜技术有机结合，可明显延长草莓保鲜期，并且能够更好地保持营养成分和口感。对甜樱桃的贮藏试验表明，箱式气调可延缓甜樱桃果实贮藏期间pH值、花青素和总酚含量的升高，结合冰温贮藏还可抑制甜樱桃果实可溶性固形物、可滴定酸和还原糖含量的减少 [23-24]。

3.4 对果实质构的影响

笔者以巨峰葡萄为试材，采用质构仪质地多面分析（TPA）方法对塑料气调箱中葡萄果实果肉质地参数变化规律进行研究，结果表明，贮藏过程中葡萄果肉质地的变化直接影响其贮藏品质的优劣。气调箱通入10%的CO2处理可以较好地调节适宜巨峰葡萄贮藏的气体环境，保持贮藏期间巨峰葡萄果实的硬度，有效延缓葡萄果实弹性、凝聚性、咀嚼性、回复性和黏着性的下降，提高葡萄果实的好果率。王宝刚等[25]研究也表明，经气调箱处理的甜樱桃果实硬度显著高于对照果实，明显降低了甜樱桃果实的腐烂率。

3.5 对果实采后病害的影响

试验研究表明，气调箱内的高浓度CO2可起到抑制果实采后呼吸强度，进而抑制果实表面微生物的生长，显著降低果实腐烂率的作用。王宝刚等[25]采用自动自发气调保鲜箱贮藏甜樱桃果实，结果表明，果实病害发生率随着贮藏时间的延长呈现逐渐上升的趋势，但气调箱贮藏较对照可以显著降低果实的病害发生率，在（0±0.5） ℃贮藏60 d 后仍具有较好的感官品质，在贮藏80 d时其病害发生率仅是对照果的28.46%。

4 展 望

果实采后的呼吸作用会消耗大量营养物质，使果实品质下降，有害微生物生长，进而缩短贮藏寿命，严重影响果实商品价值。低O2、高CO2气调贮藏对果实呼吸作用、乙烯释放、膜脂代谢、成熟衰老进程、品质变化以及其他生理生化代谢活动等方面的影响已有大量研究报道[26]。然而专业的气调贮藏库建造和经营管理成本较高，不能被广泛应用。塑料气调保鲜箱具有密封功能和调气嘴，可用于人工调节气体进行贮藏，也可在不充气条件下利用果实呼吸过程中自发产生CO2，达到较好的贮藏效果，其比保鲜膜气调更容易掌握气体成分的变化，在果实长期贮藏方面更占优势。塑料气调保鲜箱具有气体调控效果好、周转灵活、携带方便、操作简单、成本较低、对环境不造成二次污染等优点，而且适合果蔬的整个贮运、销售过程需求，符合现代物流技术运作理念，已逐渐应用于葡萄、草莓、蓝莓、绿芦笋等果蔬的贮藏保鲜和物流中。

近年来，随着人们生活水平的提高和对自身健康的关注，人们对于食品的品质和安全性要求越来越高。塑料箱式气调保鲜技术在果蔬贮藏中的应用将具有广阔的发展前景。今后应在果蔬塑料箱式气调保鲜技术的保鲜机理、适用品种、适宜的气体条件、温湿度与气体成分的相互作用及与其他保鲜技术结合应用等方面进行更深入的研究，促进我国果蔬保鲜技术研究的深入和保鲜产业的进一步发展。

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