我国果蔬产地商品化技术支撑体系发展现状

曹锦萍，陈烨芝，孙翠，王岳，陈昆松，张长峰，孙崇德*

（1.浙江大学果实品质生物学实验室/农业农村部园艺植物生长发育与品质调控重点开放实验室/园艺产品冷链物流工艺与装备国家地方联合工程实验室/园艺植物整合生物学研究与应用浙江省重点实验室，杭州310058；2.国家农产品现代物流工程技术研究中心，济南250103）

1 果蔬采后商品化处理的产业意义

我国是世界果蔬第一生产大国。国家统计局数据显示：自2010年以来，我国果蔬产量连年增长，至2018 年，全国蔬菜总产量达7.03 亿t，水果（含瓜果类）总产量达2.57亿t；2012年人均蔬菜产量就已达到524 kg，2015 年人均水果（含瓜果类）产量达120 kg[1]。

随着我国农业供给侧改革和人民生活水平的提高，人们的消费观念从“吃得到”的初级需求正向“吃得好”的更高要求转变，消费者对农产品的多样性和产品质量也提出了更高要求，果蔬产品的优质、新鲜、营养、健康以及周年均衡供应已成为市场主体需求；我国果蔬产品种类、品种繁多，多为季节性收获、集中上市，且随着我国农业战略性的结构调整，果蔬生产更趋于区域化，产销异地的问题更为凸显；另外，随着世界产业链融合一体化程度不断加深，我国的果蔬除满足国内需求外，一些颇具竞争潜力的大宗和特色农产品走出国门、进入国际市场的需求也在不断加强。由此，对果蔬产地商品化处理和物流产业的科技支撑也提出了更高的要求。当前，国家对农产品采后体系建设高度重视。2015—2019 年连续5 年的中央一号文件，均提出了关于农产品贮运、冷链、分级包装等采后体系建设的内容[2-6]。2017年发布的《“十三五”农业农村科技创新专项规划》提出：重点开展不同农产品产地商品化处理、物流过程损耗与质量控制、信息化监控、防霉防蛀防腐、包装等核心技术与配套装备等研究、示范、推广、应用，支撑农产品生产和物流健康发展。2019 年3 月1 日，国务院新闻办公室举行新闻发布会，介绍了《关于促进小农户和现代农业发展有机衔接的意见》；中央农村工作领导小组办公室副主任、农业农村部副部长韩俊在回答记者提问时表示，电商要在农村发展壮大，必须要提升农村农副产品产地商品化的处理水平，必须要缩短农村和城市在物流配送体系方面的差距。

2 果蔬产地商品化处理模式

果蔬采收后，代谢活动仍在进行，并持续地消耗养分，释放出大量的水分、CO2和热量，加重其衰老、腐烂和品质劣变。采后产地处理越早，越有利于果实品质的维持和长期贮藏。此外，新鲜果蔬体内水分和糖分含量高，具有易腐烂、易发生机械损伤、病害和品质劣变等特性，贮运性较差[7]，而在产地就近处理后再进行贮运，是降低果蔬采后损失、进一步提升果蔬商品品质的重要途径。

果蔬的产地商品化处理，是指在产地采取一系列初加工和再增值措施，从而使果蔬品质得以保持或改进，提升其商品性。果蔬产地商品化处理包含修整加工、清洗、分拣、预冷、药物处理、打蜡、包装等环节[8]。当前，我国果蔬贮-销模式大致可分为3大类（图1），各模式对应的产地处理方式和技术也有所不同。

模式Ⅰ：农场简易分拣、前处理和包装后，直接进入市场，或经过短期贮藏后进入市场。该模式是我国长期存在的传统模式，由于缺乏采后处理技术和装备，目前许多小中型农场主要采用该模式。该模式存在诸多缺点：采后损耗率高、品质无保障；对于不耐贮运的果蔬只能就近出售，且在采收季节要尽快销售完毕，否则存在经济风险。由此对应的产地商品化处理模式相对简单，主要包括基于外观的人工或简易机器分选、防腐保鲜剂喷施或浸泡处理和人工包装等。

模式Ⅱ：农场简易分拣、前处理和包装后，经过跨地区运输到达加工企业进行商品化处理和贮藏后进入市场。在该模式下，对果蔬进行商品化处理的主体一般为大中型果品企业，相比传统模式，具有很大的进步，可以按照市场需求量进行投放，降低了经济风险；而且经过较为精细的分级和采后处理，进入市场的果实品质更为稳定，具有一定的竞争力。但该模式仍存在许多缺陷：从采收到商品化处理中间经过了较长的一段时间，其间需要较系统的技术来控制果蔬发生品质劣变损耗；存在二次分拣、包装等过程，需要投入较多的人力资源。

模式Ⅲ：产地商品化处理，即在具有一定规模的农场采收后，在产地进行处理以达到商品化要求并贮藏后进入市场。这也意味着在产区周边，建立形成了专业而完善的果蔬采后服务体系。该模式将采后处理时间缩至最短，使果蔬保鲜效果达到最佳，并且避免了二次加工和处理过程，减少了中间环节。该模式对产地商品化处理水平提出了很高的要求，包括更高的时效性，更灵活简便且高效的预冷、防腐、分选、包装等商品化处理设备等。伴随着果蔬生产区域化的进程，该模式将成为果蔬产品采后处理和分销的主要模式。

随着我国物流技术和生鲜电商的发展，果蔬的物流半径在变大，同时，具有加工、贮藏和销售能力的企业、合作社等经营主体也在增加，规模不断扩大。然而，采后服务系统仍存在明显的断链，从采收到入库前的环节难以控制，比如产地预冷环节，由于产地配套服务体系缺乏，在许多中小型农场中尚难以实现。因此，果蔬产地商品化处理技术体系的构建和优化，成了完善采后服务系统、提升果蔬采后水平的关键瓶颈问题。

图1 果蔬采后商品化模式及其产地商品化处理技术支撑体系Fig.1 Commercial treatment steps and technology supporting system for local commoditization of postharvest fruits and vegetables

3 果蔬产地商品化处理技术体系

果蔬产地商品化处理主要包括预冷、清洗、防腐、分选、包装等环节，其主要支撑技术均围绕这些环节展开。主要归类如下。

3.1 产地预冷技术

果蔬采收时会释放田间热，在入库冷藏或冷链运输之前，需采取措施将其温度迅速降至所需终点温度，这一过程称为预冷。预冷是果蔬采后非常重要的一环，预冷处理是否得当，甚至关系到整个采后环节的成败[9]。预冷环节需处理好2个关键问题：一是温度控制的准确性，二是时效性。除了对低温敏感的种类，大部分果蔬采后应尽快预冷，中间间隔时间越久，后续的保鲜效果将大打折扣[10]。以草莓为例，采收到预冷环节之间数小时的间隔，将导致失水率增加50%以上，硬度下降14%～22%，褐变指数增加，商品性和食用品质均显著降低[11]。因此，产地及时预冷，是果蔬冷链保鲜效果的重要保障。

根据冷媒的不同，可将预冷方式分为空气预冷、水预冷和真空预冷等。空气预冷措施众多，包括自然冷却预冷、加冰预冷、冷库预冷、差压预冷、强制空气冷却等[12]；水预冷措施有喷雾式、喷淋式、浸泡式、液态冰技术等；真空预冷是指利用抽真空的方法，使农产品水分在低压条件下迅速蒸发以带走热量，达到快速预冷目的，具有冷却速度快、预冷均匀、清洁的优点，但也存在适宜预冷品种有限、失重率大、前期投资成本高等不足[13]。果蔬的预冷效果与诸多因素相关，包括果蔬本身的生理特性、果蔬个体大小和传热速率、果蔬包装、果蔬堆放体积和堆放方式等[12-13]。

长期以来，由于技术和设备条件的欠缺，我国绝大部分农产品的产地预冷一直未能很好地开展，成了果蔬冷链保鲜需解决的瓶颈问题之一。目前，产地预冷仅在劣变快、难贮运的果蔬上陆续开展，使用的技术也非常简陋，最为常用的是加冰空气预冷和冷库预冷等，在荔枝、樱桃、杨梅等难贮运水果中广泛使用。今后，研发更为灵活（可移动式）的预冷设备、提高控温的精准性、降低能耗、提高能量利用率，是优化产地预冷技术的突破口之一。

3.2 防腐保鲜技术

3.2.1 化学防腐与保鲜技术

化学保鲜技术普遍高效而且效果持久，主要通过促进伤口愈合、杀菌、调节果实生理活动等方面起作用。目前，较为成熟的化学保鲜剂有针对乙烯的抑制剂如1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropylene,1-MCP）、乙烯清除剂如KMnO4、化学杀菌剂如果蔬清洗常用的次氯酸盐[14]，以及柑橘中常用的抑霉唑、百可得、咪鲜胺等，生长调节剂如2，4-二氯苯氧乙酸（2,4-dichlorophenoxyacetic acid,2,4-D）[15-17]。近年来，人们积极寻求替代传统杀菌剂和生长调节剂的绿色环境友好型化学保鲜剂。常用的有美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration,FDA）规定的一般认为安全（generally recognized as safe,GRAS）的化合物，包括有机物和无机盐类等食品添加剂，这类化合物具有残留少、价格低廉、对人类和环境安全等特点，适用于商业采后处理实践[18]。此外，大量的研究表明，天然产物来源的绿色保鲜成分也具有潜在的应用价值[14]。

3.2.2 生物防腐与保鲜技术

该技术主要是利用拮抗微生物及其制剂来进行防腐和保鲜。研究发现，果实表皮或环境中天然存在许多对采后病害具有防治作用的微生物，能提高果实抗病性，保护果实免受采后病害侵染。目前发现较为有效的拮抗菌包括芽孢杆菌属（Bacillus）、毕赤酵母属（Pichia）、假丝酵母属（Candida）、粘红酵母属（Rhodotorula）、海洋红酵母属（Rhodosporidium）等[19-20]。利用遗传学手段对拮抗微生物作进一步改造，能显著提高其抗病能力，这也是拮抗微生物的研究开发方向之一。除了直接应用拮抗微生物，还可应用其代谢产物开发抗菌制剂。微生物中广泛存在抗菌肽，如环孢霉素B，也可通过遗传手段引入外源抗菌物质基因，如在酵母中重组表达豌豆防御素、天蚕素A等，以及微生物发酵产物如纳他霉素。另外，微生物中的结构成分，如胞壁物质，可能对果实具有抗性诱导作用[19]，也具有开发潜力。

3.2.3 物理防腐与保鲜技术

相较于化学和生物方法，物理方法无残留、绿色、安全，具有很大的开发价值。控温保鲜技术（主要是冷链技术）是目前使用最广、最为有效的果蔬保鲜技术。大部分果蔬的控温保鲜技术参数已较为成熟，果蔬的采后处理技术标准中也均包含温度控制参数。除控温技术外，使用较广泛的还有气调保鲜技术，气调相关的包装材料和装备也已商业化应用，目前已有多种果蔬建立了气调技术标准。近年来，越来越多的物理保鲜手段不断出现，包括紫外保鲜、减压保鲜、等离子体保鲜、高压静电场保鲜、热处理保鲜、射频和微波保鲜等技术[21-23]。然而，物理保鲜技术门槛较高，对设备和操作技术均有严格的要求，成本也较高，而且目前尚缺乏简便灵活的装备，制约了其在产地的推广应用，这也是未来亟待突破的问题。

3.3 快速检测分级技术及其配套装备

果蔬的分级，是实现合理定质定价，并保持商品品质稳定的重要措施。果蔬的分级依据包括外部品质（大小、形状、表面缺陷、色泽、纹理）和内部品质（内部缺陷、糖酸含量、水分、质地）[24]。传统的人工分级只能通过肉眼观测和人工分拣，效率低下、误差大，而且无法评估其内在品质。

基于重量传感器、图像技术的果蔬分级，可直观地获取果蔬的重量、几何结构和表面特征，替代了人工分选，使果蔬分级开始走向机械化和自动化，但仍然不能获取果实的内部品质信息。基于光谱和成像技术的果蔬品质检测技术的出现，使内部品质的可视化分析和快速无损分选得以实现，目前已被广泛应用[25]。光谱技术是根据果蔬和光之间的作用关系，利用不同光学特性所对应的特征光谱进行果蔬理化特性等研究的检测技术。目前，在果蔬无损检测领域研究较多的光谱技术包括近红外光谱、高光谱成像、拉曼光谱等[26]。此外，激光诱导击穿光谱技术[27]、太赫兹光谱技术[28]也开始被逐步应用。

得益于这些分选技术的发展，近年来，我国采后处理流水线设备的制造企业数量增加，并出现了具备出口能力的大型设备生产企业，农产品商品化国际竞争力也在不断提升。但国内的采后自动化处理技术普及程度仍较低，未来有很大的发展空间。目前，果蔬品质检测多是针对单一品质进行检测，缺乏对口感、质地、营养成分等的综合评价标准，此外，大量的噪声、干扰变量等冗余信息的存在也会对模型的稳定性产生影响。因此，在构建更全面有效的综合评价体系、建立稳定可靠的检测模型、应用新算法和优化现有算法等方面，仍需大量的理论和应用研究以服务于果蔬产业的发展。

3.4 产地包装技术

包装是果蔬实现商品化的重要步骤，它除了能提升果蔬的商品性外观品质外，其基本功能还包括：保护果蔬免受机械损伤、隔绝以减少病虫害的蔓延、保持微环境（温度、湿度、气体成分）稳定等。因此，减震缓冲能力、透水透气性、防止结雾能力等是果蔬包装需具备的基本性能。

当前，包装已成为果蔬保鲜技术的一部分，被赋予了更丰富的功能。如，以果蔬呼吸模型的研究为指导的气调包装技术，通过设计包装材料的透水透气性或采用SiO2填充制成的硅窗薄膜气调袋等，可降低果蔬的呼吸作用，延缓衰老和品质劣变[29]；基于乙烯含量控制的保鲜包装，通过在包装中添加吸氧剂、用多孔材料制作的乙烯吸附剂、KMnO4等乙烯清除剂、1-MCP 等乙烯拮抗剂等，减缓由乙烯引发的果实衰老[30]；在包装材料中添加可食用抗菌成分、TiO2等纳米材料制成的抗菌包装，可抑制果蔬中的微生物生长[31]。随着大众环保和健康意识的提高，可降解材料、可食用材料在果蔬包装中的应用研究也逐渐成为近年来的研究热点[32]。

物联网等现代信息技术在果蔬产业中的应用也促进了果蔬包装的变革。智能包装技术的研究逐渐兴起，并将成为未来的研究热点。目前已见有智能标签的研发及其与包装的集成应用，如根据乙烯释放量指示果蔬新鲜度的标签、根据芳香气体的释放来感知果蔬成熟度的指示标签等[31]。

为最大限度地发挥包装的作用，果蔬的包装应该在前处理完成后、入库贮藏或运输前进行，因此，产地是果蔬包装的最佳场所。随着其他产地商品化处理技术的进步，包装技术将从效率低下的手工包装发展为自动包装，包装机与分选和前处理设备进行整合，形成流水线，完成贮运前的商品化处理过程。

3.5 产地商品化处理信息技术

数据的采集处理以及精准调控，是采后流程中不可忽视的重要环节。我国在果蔬采后流通过程中，信息化系统建设和管理相对落后，存在信息不完整、信息上传和反馈不及时、信息断链和不对称等问题。

信息化系统包括信息感知和采集、信息传输和信息应用3 个层面的技术。信息感知和采集层面，依赖于视觉系统、嗅觉系统、声音系统传感器的研发及其在果蔬品质和贮藏环境感知方面的应用[33]。信息传输层面，依赖于移动无线网络的发展，以及射频识别（radio frequency identification,RFID）技术[34]、近距离无线通信（near field communication,NFC）技术[35]等的发展。信息应用层面，通过信息的感知和传输，实现对果蔬生产全过程的实时远程监控和追溯[36]。借助云计算、大数据等支撑技术，通过改进监测统计、分析预警、信息发布等手段，健全监测预警体系。另外，还可以设计智能故障诊断软件，实现系统故障自诊断，从而实现综合调控系统的智能化发展[37-39]。

近年来，随着农产品冷链物流体系的发展，果蔬冷链系统中的物联网系统发展迅速，成为目前果蔬采后应用较广的信息化系统[40]。不过，目前的监测和调控指标较为单一，而随着果蔬产地品质分级耦合模型和数据云平台的构建，以及“互联网+”果蔬品质智能化快速检测技术的研发，将进一步深化现代信息技术在果蔬采后领域的应用。

4 小结与展望

我国果蔬采后研究起步较晚，一直以来，“重采前、轻采后”的传统思想导致不够重视水果和蔬菜的采后商品化处理，大部分果蔬以原始产品状态进行贮藏和物流上市，果蔬采后腐烂率高，经济损失大。自2010年国家发展和改革委员会出台《农产品冷链物流发展规划》（2010—2015 年）以来，我国果蔬冷链物流比例逐步提高。公开数据表明：2010—2016 年间，果蔬冷链流通率由5%升至22%；然而，跟发达国家相比，仍存在差距。当前，美国、日本等发达国家的冷链流通率达95%以上，损耗率小于5%，冷链利润率达20%～30%；而我国冷链损耗率超过20%，冷链利润率仅8%，低于常温利润率2 百分点，呈现冷链流通比重低、损耗大、成本高的局面[41]。因此，果蔬产地商品化处理、贮藏物流保鲜技术和装备在我国还有广阔的研发和应用前景。

随着我国果蔬产地商品化处理技术与装备成果的积累与发展，针对大宗和特色果蔬生理特性，解决果蔬产地商品化处理与贮藏物流保鲜过程中产地各异、品种繁多、保鲜期长短和品质安全的个性化差异问题，研发相关技术装备，对已有的技术装备成果进行组装集成，形成操作规程技术体系或制定标准，并在相关企业基地开展示范化应用与推广是当前果蔬产地商品化处理的必然发展趋势，初步具备了实施条件。果蔬产地商品化涉及的技术面非常广泛，而且不同果蔬采后品质劣变特征以及保鲜参数存在巨大差异，因此，构建相应的技术规程和研发多样化的技术，并积极开展跨学科合作技术攻关，是果蔬采后技术发展的必由之路。