高湿冰箱温湿度控制性能及蔬菜保鲜效果研究

王剑功,李江阔,张　鹏,姜爱丽,胡文忠,*

(1.大连工业大学食品学院,辽宁大连 116034;2.国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津),天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室,天津 300384;3.大连民族大学生命科学学院,辽宁大连 116600)



高湿冰箱温湿度控制性能及蔬菜保鲜效果研究

王剑功1,李江阔2,张鹏2,姜爱丽3,胡文忠3,*

(1.大连工业大学食品学院,辽宁大连 116034;2.国家农产品保鲜工程技术研究中心(天津),天津市农产品采后生理与贮藏保鲜重点实验室,天津 300384;3.大连民族大学生命科学学院,辽宁大连 116600)

为了探讨不同冰箱内的温湿度变化及冰箱中贮藏蔬菜保鲜效果的差异,本文分析了美的冰箱BCD-642(高湿型)和BCD-252(普通型)冷藏室内的温湿度变化规律,并研究了2种冰箱冷藏室内菠菜和韭菜的贮藏品质和气味的变化。结果表明,高湿型冰箱的温湿度控制性能良好,温度在3.2～3.9℃之间变化,平均温度为3.5℃;湿度在90.3%～95.7%之间波动,平均湿度为93.0%。高湿度冰箱对减少菠菜和韭菜的蒸腾失水,保持蔬菜VC含量,保持硬度作用明显,其中以降低失水率作用最为明显,贮藏12 d时,普通冰箱内菠菜、韭菜的失重率分别为高湿冰箱的1.5倍和1.6倍。利用电子鼻对两种处理蔬菜的气味分析表明,韭菜和菠菜在不同的贮藏时间之间的气味差异显著,大于同一贮藏时间下2种型号冰箱之间蔬菜的气味变化,说明贮藏时间的长短是影响韭菜、菠菜气味变化的主要因素,而2种冰箱间蔬菜气味也存在着差异,这与贮藏品质的变化相吻合。

冰箱,湿度控制,保鲜,蔬菜

水果和蔬菜在人们的日常饮食习惯中占主导地位,新鲜的果蔬含有丰富的营养成分,是人类必需的副食品。随着人们生活水平的提高,对果蔬种类、数量、品质提出了更高的要求,使得果蔬等食品的贮藏保鲜逐步朝着注重物理方式,并最大限度地保持其天然品质、食用安全、方便、低能耗贮藏方向发展[1]。

表1　感官品质评价评分标准

温度、相对湿度以及气体成分是影响果蔬贮藏效果的三大关键因素,其中温度的优先级别最高,相对湿度是影响果蔬水分传递的重要推动力[2-4]。果蔬对温度比较敏感,适宜的低温可以抑制微生物的繁殖,减少果蔬的腐烂率,降低果蔬的呼吸强度,延缓代谢,从而达到延长果蔬贮藏期的目的。在贮藏过程中,低温环境条件下的低相对湿度一方面造成果蔬的失水,引起果蔬含水量降低,组织皱缩、疲软,导致果蔬的机械结构特性改变,严重时更容易黄化和腐烂;果蔬组织萎蔫导致其生理代谢紊乱,呼吸作用增强和乙烯合成加快,破坏果蔬正常的生理代谢活动,使果蔬感官品质下降,营养成分含量减少[5-7]。

目前,关于对果蔬低温贮藏的研究工作大部分仅限于低温冷库等大批量贮藏条件,随着各种保鲜冰箱的推出会促使家用冰箱贮藏果蔬的研究成为果蔬保鲜领域的一个热点。作为冷藏链的终端,冰箱已大量进入普通家庭,对冷藏链的延续和保持起到很好的促进作用。家用冰箱蔬菜保鲜性能的好坏直接影响着人们的食用结果,普通家用的冷藏室内环境相对湿度较低,经测试普通家用冰箱空载时相对湿度变化范围是40%～70%,满足不了果蔬的贮藏保鲜要求(通常为85%～95%)[3,8-9],因此发明高湿度冰箱用以贮藏果蔬以延长其保鲜期已成为大势所趋。目前,关于加湿时冰箱内湿度情况以及在高湿条件下的果蔬保鲜效果方面报道较少,本实验研究了美的高湿冰箱和普通冰箱的保湿性能,并将菠菜和韭菜两种蔬菜贮藏于两种冰箱中,研究了两种蔬菜的品质变化,为研制和开发符合人们需求的新型冰箱提供实验依据。

1　材料和方法

1.1材料与仪器

菠菜、韭菜天津静县华夏未来蔬菜基地的大叶菠菜和平韭6号韭菜,采后当天运回实验室进行相关处理。

95%乙醇、硫酸、钼酸铵、偏磷酸、醋酸、抗环血酸、草酸、乙二胺四乙酸,氢氧化钠,碳酸钙均为分析纯;石英砂。

美的冰箱BCD-642(高湿型:温控方式:电脑温控 制冷方式:风冷 外形尺寸:905 mm×800 mm×1775 mm具有高保湿系统)、美的冰箱BCD-252(普通型:高湿型:温控方式:电脑温控 制冷方式:风冷 外形尺寸:905 mm×800 mm×1775 mm 无高保湿系统)中国美的集团;U盘温湿度记录仪179-UTH(温度范围:-40～80℃湿度范围:0% RH～100% RH温度精度:±0.5℃,湿度精度:±5% RH)艾普瑞(上海)精密光电有限公司;AUW220D电子分析天平日本岛津公司;TDA-8002电子恒温水浴锅天津中环实验电炉有限公司;916 Ti-Touch电位滴定仪瑞士万通中国有限公司;TU-1810系列紫外可见分光光度计北京普析通用仪器公司;PAL-1便携式手持折光仪日本ATAGO爱宕公;TA.XT.Plus物性仪英国SMS公司;PEN3型便携式电子鼻德国Airsense公司。

1.2实验方法

1.2.1菠菜和韭菜处理方法去除病虫害和变色、带机械伤的残次菜,将无机械损伤、成熟度一致、着色均匀的菠菜和韭菜分别包扎成捆称质量,每捆质量250 g左右。每隔3 d测试各指标,平行实验三次。

1.2.2温湿度测量方法把U盘温湿度记录仪放入美的冰箱BCD-642(高湿型)、美的冰箱BCD-252(普通型)储藏室的中间层挡板上,每隔15 min记录一次数据,监测时间是整个贮藏期。

1.3测试方法

1.3.1感官品质参考李方[10]和马树彬[11]等人的方法,从蔬菜(菠菜和韭菜)的新鲜程度、色泽、香味、萎蔫情况和腐烂程度等方面制定以下感官品质评价标准,如表1所示:

1.3.2失重率菠菜和韭菜均采用差重法,储藏前质量菠菜(韭菜)M,储藏后菠菜(韭菜)质量M0,带入公式(1):

式(1)

1.3.3可溶性固形物(total soluble solids,TSS)参考NY/T 2637-2014[12]。

1.3.4可滴定酸参考GB/T 12293-1990[13]。

1.3.5叶绿素叶绿素用95%的乙醇提取通过分光光度计进行比色测量[14]。

1.3.6维生素C参考李军的钼蓝比色法测定还原型维生素C[15]。

1.3.7硬度采用英国产质构分析测量仪(TA.XT.plus,英国)进行测定,HDP/KS5探头,下降速度为2.0 mm/s,下降距离为50 mm,其中菠菜选取茎叶结合部为起点,切成大小一致长7 cm,直径0.5 cm的圆柱体进行测定;韭菜从叶顶部切成大小一致的长7 cm×宽0.5 cm的长方形,平行实验五次。

1.3.8电子鼻分析将韭菜和菠菜样品在25℃左右下放置1 h,随机取韭菜(10±0.2)g、菠菜25±0.5 g置于洁净干燥的500mL烧杯中,韭菜封口平衡5 min后、菠菜封口平衡20 min后、进行数据采集,测定条件:自动调零时间10 s,样品准备时间5 s,样品测试时间50 s,样品测定间隔时间1 s,内部流量100mL/min,进样流量100mL/min,传感器清洗时间300 s,每组实验重复测定5 次。选取传感器响应较平稳的测试第 40～42 s数据用于分析。

1.4数据分析

应用SPSS17.0软件进行数据差异显著性分析,应用EXCEL软件对数据进行统计分析,利用电子鼻自带的Winmuster分析软件,对数据进行线性判别分析(LDA);利用ApresysTempTrak软件对温湿度数据进行统计分析。

2　结果和分析

2.1贮藏环境温湿度变化

图1　普通冰箱及高湿度内部温湿度变化曲线Fig.1　Change in temperature and humidity in normal and high-humidity refrigerator

普通冰箱和高湿度冰箱冷藏室的温湿度变化情况如图1所示,由图1可知,普通冰箱和高湿度冰箱温度均比较稳定,普通冰箱在3.0～4.0℃之间波动,高湿度冰箱温度在3.2～3.9℃之间变化,冰箱在与温度设定值4.0℃基本一致,说明这两种型号的冰箱在温度控制性能方面都比较好。在温度稳定的前提下,冷藏室内的相对湿度也呈现规律性波动变化,普通冰箱相对湿度的波动范围为52.0%～77.3%,湿度变化差值高达25.3%。高湿度冰箱的相对湿度曲线在整个贮藏期间比较稳定,在90.3%～95.7%之间波动,平均湿度93.0%，相对湿度差值在5.4%以内。高湿度冰箱相对湿度的平均值(93.0%)与普通冰箱相对湿度平均值(59.6%)相差32.4%,由此说明高湿度冰箱有良好的湿度控制性能。

2.2两种冰箱冷藏室内蔬菜贮藏过程中感官品质变化

贮藏期间韭菜和菠菜的感官品质得分情况如图2所示,由图2可知,随着贮藏时间的延长,韭菜和菠菜额感官品质一直呈下降趋势,但是两种蔬菜的感官品质得分均是高湿度冰箱高于普通冰箱。叶菜在冰箱贮藏期间所面临的最大问题就是水分散失,高相对湿度在叶菜贮藏前期可以降低失水速率[16]。普通冰箱内相对湿度低,水分散失快,引起菠菜叶片皱缩、萎蔫,韭菜叶片萎蔫,尖部干枯,颜色变暗,感官品质下降较快。高湿冰箱内相对湿度较高,高湿空气使韭菜和菠菜蒸腾作用受到抑制,水分损失大大减少,水分含量越高,感官品质保持好。第12 d时,高湿冰箱和普通冰箱内贮藏的韭菜和菠菜感官品质得分差异显著(p<0.05),因此高湿度冰箱在一定程度上可以延缓其感官品质下降速度。

图2　贮藏过程中韭菜和菠菜感官品质变化Fig.2　Changes in sensory quality of spinach and leeks during storage

2.3两种冰箱冷藏室内蔬菜贮藏过程中失重率变化

韭菜和菠菜含水量高,在冰箱冷藏过程极易失水,水分的散失造成这两种蔬菜失重率的主导因素。随着水分的流失,其中碳水化合物、维生素等营养物质也会随之散失,影响其感官品质和营养价值,同时也影响其成熟衰老进程[17]。如图3可知,两种蔬菜的失水速度和程度并不相同:在第6 d时,普通冰箱内菠菜失重率为7.0%,韭菜的失重率为8.7%。随着贮藏时间的延长,韭菜和菠菜的失重率均呈上升趋势,且失水越严重,普通冰箱中两种蔬菜的失重率与高湿冰箱相比差异越显著。贮藏期结束时,普通冰箱内韭菜和菠菜的失重率分别是高湿冰箱的1.6倍和1.5倍,差异显著(p<0.05),说明高湿冰箱保留蔬菜中的水分的效果比普通冰箱更加显著。

图3　贮藏过程中韭菜和菠菜失重率变化Fig.3　Changes in weight loss of spinach and leeks during storage

2.4两种冰箱冷藏室内蔬菜贮藏过程中硬度变化

图4　贮藏过程中韭菜和菠菜叶硬度变化Fig.4　Changes in hardness of spinach and leeks during storage

韭菜和菠菜的硬度在贮藏期间均呈现下降趋势,且高湿冰箱内韭菜和菠菜的硬度比普通冰箱内的变化缓慢。贮藏期结束时,高湿冰箱内韭菜的硬度值由初始的18.84 kg降为9.02 kg,下降了52%,硬度值为普通冰箱的1.5倍;高湿冰箱内菠菜的硬度值由初始的35.34 kg降为26.78 kg,下降了24%,硬度值为普通冰箱的1.2倍。由此可以看出,高湿冰箱提供的低温、高湿环境有利于保持蔬菜硬度的作用,在一定程度上可以保持蔬菜的口感,保鲜效果明显。

2.5两种冰箱冷藏室内蔬菜贮藏过程中VC变化

维生素C是人体重要的营养物质,也是评价果蔬保鲜效果好坏的重要指标之一。贮藏期间两种蔬菜的维生素C含量如图5所示,贮藏期间韭菜和菠菜的维生素C含量一直呈下降趋势,且在高湿度冰箱内韭菜和菠菜的维生素C含量高于普通冰箱。第12 d时,高湿冰箱内韭菜和菠菜的维生素C含量降至50.59 mg/100 g和48.95 mg/100 g,分别为普通冰箱的1.12倍和1.61倍,说明高湿冰箱对保留维生素C含量效果更明显。

图5　贮藏过程中韭菜和菠菜维生素C含量变化Fig.5　Changes in vitamin C content of spinach and leeks during storage

2.6两种冰箱冷藏室内蔬菜贮藏过程中可溶性固形物

从图6可以看出,两种蔬菜的可溶性固形物含量随着贮藏时间的延长,可溶性固形物含量均呈现下降趋势,但是高湿冰箱中两种蔬菜的TSS含量均高于普通冰箱。第6 d时,高湿冰箱内韭菜和菠菜的TSS含量(5.9%和4.7%)是普通冰箱的113%和109%,差异达极显著(p<0.01);第12 d时,高湿冰箱内韭菜和菠菜的TSS含量(5.5%和4.3%)是普通冰箱114%和110%,下降幅度仅为初值的8.9%和8.5%。此外,高湿冰箱内两种蔬菜的TSS含量下降曲线比普通冰箱中的TSS含量下降曲线平缓,说明高湿度冰箱有利于延缓TSS含量的下降。

图6　贮藏过程中韭菜和菠菜可溶性固形物含量变化Fig.6　Changes in total soluble solids content of spinach and leeks during storage

图7　贮藏过程中韭菜和菠菜可滴定酸含量变化Fig.7　Changes in titratable acidity content of spinach and leeks during storage

2.7两种冰箱冷藏室内蔬菜贮藏过程中可滴定酸变化

蔬菜中有机酸的含量直接影响着蔬菜的风味特征,不同的蔬菜所含的有机酸种类、含量及其存在形式的不同而构成了蔬菜特有的风味。韭菜和菠菜在贮藏期间可滴定酸含量变化如图7所示,由图7可知,在普通冰箱中,该两种蔬菜的可滴定酸含量在第6 d时均有一个快速下降的过程,下降幅度分别为7.1%(韭菜)和5.3%(菠菜)。第12 d时,高湿内韭菜可滴定酸含量(1.38%)和菠菜可滴定酸含量(2.58%)分别是普通冰箱中的韭菜和菠菜可滴定酸含量的和1.10倍和1.04倍,差异达到显著(p<0.05)。在整个贮藏期间,但是高湿冰箱中两种蔬菜的可滴定酸含量均始终高于普通冰箱,说明高湿冰箱更能减缓可滴定酸的含量的降低,有利于维持蔬菜的风味。

2.8两种冰箱冷藏室内蔬菜贮藏过程中叶绿素变化

叶绿素在蔬菜贮藏过程中含量不断下降,萎蔫发黄,新鲜度降低,影响蔬菜品质,因此其含量是贮藏过程中蔬菜品质的一个重要评价指标[18]。由图8可知,两种蔬菜的叶绿素含量在贮藏期间呈现下降趋势,但是下降速度却有差异。普通冰箱和高湿冰箱中韭菜叶绿素含量在贮藏期的前6 d快速下降,含量分别降至3.03 μg/g和3.24 μg/g,为初值的73%和78%。第6 d至12 d期间下降速度较慢,贮藏期结束时含量分别为初始值的66%和72%,差异达到显著(p<0.05)。普通冰箱和高湿冰箱中菠菜的叶绿素含量在前6 d并无显著差异(p>0.05);在第6～9 d期间,叶绿素含量曲线比较平缓,几乎没有下降;在第9～12 d期间,叶绿素含量再次快速下降。第12 d时,高湿冰箱和普通冰箱内菠菜的叶绿素含量分别为1.57 μg/g和1.80 μg/g,达到显著差异(p<0.05)。高湿度冰箱内韭菜和菠菜的叶绿素含量高于普通冰箱,高湿冰箱可以减小叶绿素含量下降速度,延缓蔬菜品质的下降。

图8　贮藏过程中韭菜和菠菜叶绿素含量变化Fig.8　Changes in chlorophyll content of spinach and leeks during storage

2.9电子鼻LDA分析

LDA方法注重所采集的韭菜和菠菜挥发性物质成分响应值在空间中的分布状态及彼此之间的距离分析,即韭菜和菠菜挥发性物质成分速率变化分析见图9a和图9b。

图9　贮藏过程中韭菜和菠菜挥发性物质的LDA分析Fig.9　LDA analysis for the volatile substance of spinach and leeks during storage spinach and leeks during storage

由图9可知,贮藏期间韭菜和菠菜的判别式LD1贡献率和判别式LD2贡献率分别为66.98%和22.70%,59.90%和32.51%,总贡献率分别为89.68%、92.41%,表明两个判别式已经基本代表了样品的主要信息特征。韭菜在贮藏期的前6 d,气味成分响应值向LD1负方向变化;在第6～12 d期间,则向LD2正轴方向变化,且同一贮藏时间两种不同冰箱内的韭菜气味虽然有重叠部分,但基本能够分开,说明在普通冰箱和高湿冰箱中贮藏对韭菜的气味有一定的影响,差异不大;不同冰箱内菠菜气味响应值在第0 d和第3 d时距离均较大,说明在贮藏期的前3 d,无论是普通冰箱还是高湿冰箱内的菠菜气味发生了较大变化。在第6～12 d期间,菠菜气味成分响应值向LD2正方向迁移,且同一贮藏时间两种不同冰箱内的菠菜气味成分响应值之间有部分重叠,从气味角度来说,普通冰箱和高湿冰箱中的贮藏的韭菜的气味之间出现的差异不大。从不同贮藏时间来看,韭菜和菠菜在不同的贮藏时间气味响应值之间的距离比较大,说明贮藏时间的长短是影响韭菜、菠菜气味变化的主要因素。

3　讨论

王玉芝[19]等人研究冰箱中专门加湿的果蔬室的保鲜效果时发现,冰箱加湿技术可以更好的保护蔬菜的新鲜外观,减缓蔬菜的重量损失,减少叶绿素和VC的流失,保留蔬菜营养,延长保鲜时间。失重率和感官评价是菠菜和韭菜外观品质的表现。实验中观察发现,在第6 d时不同冰箱对菠菜和韭菜保鲜效果已差异显著,普通冰箱中的低相对湿度使菠菜失重率迅速增加,叶片周围卷曲萎蔫严重,颜色变暗,茎部组织皱缩、疲软;高湿冰箱中的菠菜失重率较低,叶片周围只是轻微卷曲,茎部组织较饱满,颜色较率。普通冰箱中的低相对湿度使韭菜叶片顶部萎蔫,颜色变暗失去光泽,硬度下降较快,失重率迅速增加;高湿冰箱中的韭菜叶边较平整,叶形态较好,极少出现萎蔫,失重率增加较慢,较好的维持了蔬菜的组织结构。与普通冰箱相比高湿度冰箱可以减少蔬菜中营养VC、可溶性固形物、可滴定酸、叶绿素等物质流失,更好的保留了蔬菜的营养价值。因此,高湿度冰箱对韭菜和菠菜的保鲜效果明显好于普通冰箱,该结论与王玉芝等人的研究结论相同。

张鹏[20]等人利用电子鼻传感器在研究不同贮藏/货架期的甜柿是发现,用LDA方法可以很好区分常温货架期和贮后货架期。陈辰[21]利用电子鼻传感器分析从气味的角度判断葡萄的贮后货架时也得出类似的结论。本文研究了电子鼻在不同贮藏期,不同类型冰箱中韭菜和菠菜的气味挥发性物质成分响应值在空间中的分布状态,研究表明,贮藏时间的长短是影响不同类型冰箱对韭菜、菠菜气味变化的主要因素,根据韭菜、菠菜气味挥发性成分的变化,可以利用电子鼻识别传感器用于判断不同贮藏期的蔬菜提供了重要依据。研究还表明,韭菜、菠菜在不同贮藏时间的气味响应区域间距离要大于同一贮藏时间下不同类型冰箱相应蔬菜的气味相应距离,即随着贮藏时间的延长,韭菜、菠菜的气味发生了显著的变化,而同一贮藏时间下不同类型冰箱蔬菜气味也发生了变化,但这种变化低于贮藏时间引起的变化,这一结论与蔬菜贮藏品质的变化相一致。

4　结论

与普通冰箱相比,高湿度冰箱具有稳定、良好的温湿度控制性能,有效地减少贮藏蔬菜的水分蒸腾损失,保持了蔬菜的硬度,有效延缓了可滴定酸、TTS、维生素C、叶绿素等成分的降低,抑制了气味劣变进程,使韭菜和菠菜具有更好的感官品质、质地与营养品质和气味,保鲜效果显著。

BCD-642冰箱中具有的高保湿系统使该型号冷藏室中空气的相对湿度在90.3%～95.7%之间波动,满足了果蔬的贮藏保鲜要求(通常为85%～95%),对减少贮藏蔬菜重量降低(主要是水分散失)作用显著,贮藏期间结束时,BCD-252冰箱中蔬菜(菠菜和韭菜)的失重率为BCD-642的1.5、1.6倍，同时也对维持蔬菜质地,延缓蔬菜感官品质下降作用明显。

BCD-642冰箱中的高保湿系统在延缓蔬菜营养品质损失方面效果也十分显著。贮藏期结束时,BCD-642冰箱中贮藏的蔬菜(菠菜和韭菜)在可滴定酸、可溶性固形物以及叶绿素含量分别高于BCD-252冰箱,且差异达显著水平(p<0.05);BCD-642冰箱中贮藏的蔬菜(菠菜和韭菜)VC的含量也分别明显高于BCD-252冰箱。

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Research of the humidity-control property of high-humidity refrigerator and effect on quality of fresh vegetables

WANG Jian-gong1,LI Jiang-kuo2,ZHANG Peng2,JIANG Ai-li3,HU Wen-zhong3,*

(1.College of Food Engineering,Dalian Polytechnic University,Dalian 116034,China; 2.Tianjin Key Laboratory of Postharvest Physiology and Storage of Agricultural Products,National Engineering and Technology Research Center for Preservation of Agricultural Products,Tianjin 300384,China； 3.College of Life Science,Dalian Nationalities University,Dalian 116600,China)

In order to explore the changes of temperature and humidity in different refrigerators and the different effects of fresh vegetables during storage,the regular pattern of temperature and humidity variation in refrigerated room of Midea refrigerator BCD-642(humidity type)and BCD-252(ordinary type)were investigated.The changes in the quality of spinach and leeks in the two kinds of refrigerator were also studied during storage.The results showed that the high humidity refrigerator had better property for humidity-control,the humidity was between 80.3%～98.7%,average humidity of 93.04%,the temperature was between 3.2～3.9℃,with an average temperature of 3.5℃.High-humidity refrigerator played a significant role for reducing the water content,maintains VCcontent and hardness of spinach and leeks.The decrease in dehydration rate of spinach and leeks was 1.5 times and 1.6 times in high-humidity refrigerator than in common refrigerator after 12 days of storage.Odour analysis by electronic nose showed that leeks’ odor had a significantly difference in a different storage times between each other,as well as spinach,greater than the change of vegetables odor between two kinds of refrigerator at the same storage time,indicating the length of storage time was a major factor in the change of smell of leeks and spinach.And the odor of vegetables was also different between two kinds of refrigerators,which change coincided with the storage quality.

refrigerator;humidity-control;preservation;vegetable

2015-11-23

胡文忠(1959-)，男，博士，教授，研究方向：食品科学，E-mail：hwz@dlnu.edu.cn。

王剑功(1987- )，男，在读硕士，研究方向：食品科学与加工，E-mail：wjg0905com@sina.com。

国家自然科学基金项目(31172009、31471923)；国家科技支撑计划项目(2012BAD38B05)；国家科技支撑计划项目(2015BAD16B09)。

TS255.1

A

1002-0306(2016)07-0293-07

10.13386/j.issn1002-0306.2016.07.048