电场的催熟功能及在冰箱中的应用分析

任 猛 左秋杰

（长虹美菱股份有限公司 合肥 230001）

引言

呼吸跃变型水果多味美，营养丰富，然而相信多数消费者在购买猕猴时都存在一种感受，购买时成熟度不高，需要催熟，导致购买欲望的降低。然而在存放过程中仍存在一些问题，目前催熟多放在常温条件下，食材呼吸强度高，微生物活性较高，催熟过程难以控制，导致食材加速腐烂变质。

电场保鲜技术前期研究较多，其机理主要体现在：抑制电子传递过程，实现酶活以及细胞膜透性，实现代谢过程的抑制。同时电场可破坏较弱的化学键，如维持蛋白结构的氢键，进而实现细菌的抑制剂杀灭。

最近研究发现：电场对于不同代谢类型食材保鲜效果影响存在着明显差异。具体表现在对于呼吸跃变型食材的影响。本文通过分析电场条件下呼吸跃变型食材主要代谢指标的数据，确定电场适宜的催熟处理条件，实现冰箱中水果的高效催熟。对于解决用户购买部分食材（如猕猴桃、香蕉等）不成熟、后熟慢的问题具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 测试水果

青香蕉、山竹、黄香蕉。

1.2 测试设备及仪器

恒温箱、电场保鲜模块（50 Hz工频电场，电场强度0～1 500 V ）、电子天平、二氧化碳浓度检测仪、密闭测试箱（带扰流风扇）。

2 实验方法

2.1 保鲜效果测试

考虑后熟主要为呼吸跃变型食材，因次选择跃变型水果为试验材料，购买相同批次成熟度相近的新鲜水果，关闭冰箱自带电场设备。通过在冷藏室中增加工频电场装置，通过控制装置位置实现电场强度的调控。试验设置3个梯度电场强度：30～100 V，100～500 V，500～1 000 V，分别将青香蕉、山竹、黄香蕉贮藏于冰箱暖藏区（12 ℃，低温容易出现冷害）。定期对样品进行采样处理，测定代谢指标，处理间隔时间为2天。每个条件下每次随机选取3个果实，重复3次。分析不同电场条件下对于呼吸跃变型食材代谢的影响。

2.2 乙烯释放量的测定

乙烯作为植物生长激素，促进食材代谢，尤其是跃变型水果，食材在存储过程中会产生乙烯，乙烯释放量与成熟度相关，抑制乙烯产生能有效延长水果的保鲜期[4]。因此测定乙烯浓度可直接反应电场技术对于食材代谢的影响。测定时每个果实分别称重，记录重量，然后将果实转移到密闭容器中（带取样孔），密闭2 h。用扰流风扇混匀密封罐内气体，立刻使用注射器抽取气体样品2 mL测定气体样品中乙烯含量，根据公式进行含量计算。计算公式如下：

式中：

C1—乙烯的含量，μL/L；

V—容器体积，mL；

M—样品质量，kg；

t—测试时间，h。

2.3呼吸强度测定

果实在采摘后仍是活的有机体，呼吸代谢会持续，一般通过测定呼吸强度，作为判断果实的生命活动状态的标准[5]。呼吸过程中会消耗空气中氧气，释放二氧化碳，因此测定的二氧化碳浓度可反应食材成熟度。试验过程中每个果实分别称重并记录，然后将果实放置到密闭的容器中，密闭2 h。计算出CO2浓度C2，计算公式如下。

式中：

C2—测定CO2的含量，μL/L；

V—容器体积，mL；

M—样品质量，kg；

t—测试时间，h。

2.4外观变化

用户可通过外观直观的看出食材的新鲜程度，判断其可食用性。试验中，每2天对果实进行拍照记录，并进行感官描述。

3 结果与分析

3.1 电场对于乙烯释放量的影响

10～200 V，200～600V，600～1000V电场强度条件下对样品进行试验处理，测量乙烯的释放，结果发现：不同电场条件下，不同种类水果的乙烯释放存在着较为明显的差异。

测定方法如2.2所示，结果如图1～3。

如图1所示，对照组青香蕉在实验周期内的乙烯释放量呈上升趋势；10～200 V条件下青香蕉乙烯释放量呈先减小后增大趋势，乙烯整体释放量最低；而高电场条件（500 V以上）下，对比低电场以及对照条件，乙烯释放量明显增加，说明高电场处理可催熟青香蕉。

如图2所示，四组实验条件下乙烯释放量在实验周期内的变化，在整个实验周期内乙烯释放量趋势一致，均在实验进行到第4天时乙烯释放量突然下降。不同处理条件下，高电场处理（500 V以上）明显乙烯释放量高于其他处理。

基于我国病理学教学的困境和病理专科医生巨大缺口的现状，笔者认为：目前所面临的问题可以借助慕课平台的发展，逐渐得到解决。将非病理专科医生的基础病理学教育和病理专科医生的临床病理教育，对应于X型慕课和C型慕课两大阵营，在教学过程中，分别引入X型慕课和C型慕课平台。

如图3所示，在整个实验过程中，黄香蕉的乙烯释放量呈现上升的趋势，在实验第4天出现乙烯释放高峰，接着开始下降。从第2天开始，10～200 V电场强度下黄香蕉的乙烯释放量比对照组的低；而高电场条件（500 V以上）下乙烯释放量明显高于其他处理条件下的水果。

由上述结果可知，不同种类水果的乙烯释放量在电场强度存在差异的条件下存在明显区别。整体而言10～200 V电场强度下可有效抑制乙烯的释放，抑制催熟。而高电场条件下（500 V以上），乙烯释放量明显增加，此时对于呼吸跃变型食材催熟具有有利的效果。

3.2 电场对于呼吸强度的影响

试验通过测定10～200 V，200～600 V，600～1 000 V不同强度电场贮藏下青香蕉、山竹、黄香蕉呼吸强度，不同电场条件对不同种类水果的呼吸强度的变化影响不同。

测定方法如2.3所示，结果如图4～6。

图1 在不同电场下青香蕉乙烯释放量

图2 不同电场下山竹乙烯释放量

图3 不同电场下黄香蕉乙烯释放量

图4 不同电场下青香蕉呼吸强度

图5 不同电场下山竹呼吸强度

图6 不同电场下山竹呼吸强度

如图4所示，青香蕉的呼吸强度整体呈现增高趋势，其中10～200 V条件下呼吸强度最低，而高电场条件下（200～600 V、600～1 000 V）呼吸强度明显高于对照以及低电场组，说明高电场条件下会对青香蕉呼吸作用起促进作用，加速青香蕉的成熟过程。

如图5所示，山竹的呼吸强度整体呈现与青香蕉整体相似，均呈现增高趋势，在10～200 V条件下呼吸强度最低，而高电场条件下（200～600 V、600～1 000 V）呼吸强度在存放4天后明显高于对照以及低电场组，说明高电场条件下会对青香蕉呼吸作用起促进作用，加速山竹的成熟过程。

如图6所示，在实验周期内，整体上黄香蕉的呼吸强度呈现平稳上升后突然下降的趋势，与黄香蕉的乙烯释放量的趋势基本相符，第4天达到呼吸的高峰，之后开始下降。3个电场条件中只有10～200 V电场条件比对照组黄香蕉的呼吸强度低，而高电场（600 V～1 000 V）处理条件下香蕉呼吸强度明显高于其他组。

由上述结果可知，电场强度差异会导致不同种类水果的呼吸强度存在明显区别，趋势与乙烯释放量趋势基本符合。整体而言10～200 V电场强度下可以抑制呼吸强度。而高电场条件下（500 V以上），呼吸强度明显增加，对于未成熟食材催熟而言，是有利的，而针对已成熟黄香蕉而言，是不利于其存放的。

3.3 电场对于外观变化的影响

由上述结果可知，不同电场强度对于呼吸跃变型水果影响差异性较大，10～200 V电场可抑制食材代谢，实现食材保鲜期延长，而600～1 000 V强度电场处理实现乙烯释放的促进，促进代谢强度升高，可实现呼吸跃变型水果的催熟。

4 分析

通过实验分析确定，不同电场强度对于呼吸跃变型食材代谢呈现明显差异，主要表现在：低电场可抑制食材代谢活动，而高电场条件可相对促进乙烯的合成代谢实现呼吸强度的提高，实现食材催熟。

针对不同电场强度对于代谢影响的差异，可结合冰箱实际环境进行针对性的设计。初步想法如下：

1）可在冰箱中设立催熟专区，通过距离实现电场强度的控制。

2）利用对温度以及湿度的调控进一步促进催熟效果（部分呼吸跃变型食材不适于存放在低温条件，可在冰箱中设宽变温区，同时利用适宜的湿度抑制果蔬的失水）。

图7 不同电场条件下青香蕉外观变化

图8 不同电场条件下山竹外观变化

图9 不同电场条件下黄香蕉外观变化

3）利用电场抑制并杀死细菌，实现高电场条件下呼吸跃变型食材的高效催熟。

5 结论

电场催熟技术的应用可实现食材高效催熟，解决用户痛点，填补行业内技术研究及应用空白。同时增加冰箱的卖点，提升产品的竞争力，可预见，催熟功能冰箱应具有较好的市场前景。