预冷对果蔬的保鲜作用及其影响因素

来源:用户上传      作者:郑恒　陈大磊　焦中高

　　摘 要：预冷是果蔬采后冷链流通的一个重要环节，对于果蔬采后品质的保持和提升具有积极的作用。该文从果蔬采后生理变化、品质劣变、活性氧代谢、微生物生长以及次生代谢产物积累等方面论述了预冷对果蔬采后品质和贮藏效果的影响，并对其影响因素进行了分析，以期为果蔬预冷技术的研究与应用提供参考。
　　关键词：预冷;果蔬;采后;品质;保鲜
　　中图分类号 S609.3 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）13-0137-04
　　预冷是果蔬采后冷链流通的一个重要环节。通过预冷，可快速移除新鲜采收果蔬的田间热，降低果蔬温度，从而抑制采后果蔬生理生化变化和微生物生长，最大程度减少采后果蔬的质量损失，延长果蔬的保鲜期和货架期[1]。同时，预冷还可降低冷藏库以及冷链运输设备的热负荷，有利于维持贮运环境的稳定，节约贮运成本，减少贮运损耗。
　　1 预冷对果蔬采后品质和贮藏效果的影响
　　水果、蔬菜采收后处于生活状态，仍会在田间热的影响下进行旺盛的呼吸和生理代谢，但由于在离体条件下缺乏有效补给，从而造成失水、萎蔫、皱缩、变味，失去商品性。通过预冷快速移除田间热，降低采后果蔬的呼吸强度和后熟衰老相关酶的活性，从而抑制果蔬品质下降，减少营养成分损失，延长贮藏期或货架期。
　　1.1 降低呼吸强度，延缓采后衰老 温度对果蔬采后呼吸作用的影响遵循Vant Hoff定律，即温度每升高10℃，呼吸强度增加2～4倍[1，2]。因此，果蔬采后进行快速预冷，对呼吸强度具有显著的影响。潘俨等[3]对哈密瓜在温度3℃、湿度50%～70%、风速约1m/s条件下进行通风预冷，发现呼吸强度和乙烯释放量与温度同步下降，预冷4h后果皮、近果皮果肉、近种腔果肉、种腔等部位的温度由26℃分别降至10.87℃、14.40℃、15.52℃、17.17℃，果实呼吸强度则由90.87mg/（kg·h） 降至39.62mg/（kg·h），乙烯释放量由10.70μL/（kg·h） 降至1.95μL/（kg·h）。说明预冷可明显抑制哈密瓜采后呼吸作用、降低乙烯释放量，从而减少营养损耗、保持果实品质。经预冷处理的水果、蔬菜，在贮藏过程中仍保持较低的呼吸强度[4-7]，因而贮藏期得以延长。
　　1.2 抑制品质劣变相关酶的活性，减缓品质劣变进程 低温可以抑制酶的活性，降低酶促反应速率，因此，果蔬采后及时预冷，可有效抑制生理代谢相关酶的活性，减缓品质劣变进程。纤维素和果胶是植物细胞壁的主要成分，其在纤维素酶和果胶酶的作用下发生降解，导致果蔬组织破坏，从而发生软化和质地劣变。真空预冷可通过抑制双孢菇中的纤维素酶和多聚半乳糖醛酸酶活性的上升，延缓其软化进程，经真空预冷的双孢菇中粗纤维和原果胶在贮藏过程中的降解速度明显低于未经预冷的对照样品[8]。草莓果实贮藏期间，纤维素酶的活性不断升高，但贮前进行5℃、30min的预冷处理，可显著抑制贮藏后期纤维素酶活性的上升，从而减缓果实硬度下降[9]。预冷处理还可抑制果蔬中多酚氧化酶、过氧化物酶的活性，延缓其贮藏、运输过程中褐变反应进程，维持果蔬色泽[7，10，11]。圆黄梨经10℃预冷后再在室温条件下贮藏，除保持较高的硬度和较佳风味外，还可抑制心腐病的发生和发展[12]。
　　1.3 激活活性氧清除系统，降低氧化胁迫 果蔬采后贮运过程中活性氧的积累所形成的氧化胁迫是造成其衰老、品质下降的重要原因之一[13]。芒果采后在0℃条件下预冷30min，然后再在13℃条件下贮藏，其超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性以及谷胱甘肽含量均显著高于未经预冷处理的对照果实，而活性氧产生速率和丙二醛含量则低于对照，表明采后预冷处理可通过增强活性氧清除作用、降低氧化胁迫来保持芒果品质[11]。杏果实采后先经差压预冷使中心温度降至0℃，然后在0℃条件下贮藏至15d时，其总酚、总黄酮含量和DPPH、ABTS自由基清除能力分别较直接进行0℃贮藏的对照果实高56.8%、144%、73.6%、183%，而H2O2含量则低于对照[14]。经预冷处理的杨梅果实在贮藏过程中一直保持着较高的超氧化物歧化酶、过氧化氢酶活性和維生素C含量，而果肉膜透性和丙二醛含量显著低于对照[6]。与直接进入低温贮藏的水芹相比，冰水预冷的水芹在低温贮藏期间一直保持着较低的丙二醛含量，说明膜脂过氧化受到抑制[15]。
　　1.4 抑制微生物生长，减少腐烂的发生 水果、蔬菜在生长期会遭受各种微生物的侵染，采收后若不及时加以控制，微生物就会快速大量生长繁殖，造成果蔬腐烂。低温可以抑制微生物的生长繁殖，从而阻止果蔬腐烂的发生和发展，减少果蔬采后损失。鲜切紫甘蓝经压差预冷后进行包装，在模拟贮运销期间，微生物的增长速度明显低于未经预冷处理的对照[10]。荔枝不经预冷处理直接进行（0±1）℃冷藏，至21d时好果率降至51.6%，失水率和腐烂率分别为6.15%、42.12%，而经4℃预冷4h后再进行（0±1）℃冷藏的果实好果率和失水率分别为96.3%、1.05%，没有腐烂发生，说明采后预冷处理可明显减少荔枝采后损失，延长荔枝贮藏期[16]。桑葚果实采收后在30min内快速预冷至5℃以下，然后在（0±1）℃、（80±10）%相对湿度条件下贮藏，至15d时腐烂率仅为10%左右，而不经预冷处理的对照果实贮藏3d后腐烂率开始大幅增加，至15d时腐烂率达到40%以上[7]。
　　1.5 诱导次生代谢物质积累，提高果实的营养价值 水果、蔬菜采后预冷处理可形成冷激胁迫，诱导多酚、γ-氨基丁酸等次生代谢产物的积累，从而提高了水果、蔬菜的营养价值与保健功能。荔枝和龙眼果实采后分别置于4℃冰水混合物中预冷2h，其γ-氨基丁酸含量分别提高60.54%、89.14%，说明冰水预冷处理对荔枝和龙眼果实中γ-氨基丁酸具有很好的富集作用[17，18]。黑莓果实经10℃真空预冷1h后进行0℃贮藏，21d时其抗氧化活性和谷胱甘肽、总酚、总黄酮含量均显著高于对照[19]。 　　2 影响果蔬预冷效果的主要因素
　　预冷对果蔬采后品质和贮藏效果具有积极的影响，但不同的水果、蔬菜其采后生理特性也有所不同，对预冷的要求也不同。果蔬预冷的效果受到预冷时机、预冷方式、预冷温度、预冷压力以及果蔬自身特性等多种因素的影响。
　　2.1 预冷时机 一般来讲，采后果蔬越早进行预冷，对果蔬品质的保持越有利。Bartlett梨采收后直接进入-1℃冷库进行预冷，其冷藏后货架期果皮叶绿素含量和果实硬度高于在20℃条件下存放12h、24h的延迟预冷处理，而乙烯产生速率和虎皮病受到抑制[20]。甜樱桃果实采后分别置于20℃条件下存放0h、12h、24h后在-1℃条件下预冷48h，然后在-1℃冷藏4个月，20℃货架期1d时的乙烯产生速率以即时预冷的果实为最低，延迟24h预冷的果实为最高。与采后常温放置6h和12h后预冷相比，即时预冷的豇豆和四季豆在气调贮藏后期和常温货架后期的呼吸强度、纤维素含量和质量损失率均较低，感官评分、叶绿素含量以及抗氧化酶活性均较高，说明采后即时预冷可气调贮藏和货架期豇豆和四季豆的抗氧化能力，降低氧化胁迫，从而延缓其衰老，保持采后品质[21]。荷兰豆采后立即预冷，其在气调贮藏后模拟货架2d时的呼吸强度、纤维素含量、MDA含量、活性氧水平均低于延迟6h和12h的预冷处理[22]。然而，个别水果采后快速预冷可能会导致冷害加剧[23]，因此需根据不同水果的采后生理特性合理确定预冷时机。
　　2.2 预冷温度 预冷温度一般以水果、蔬菜不发生冻害或冷害为宜，通常较低的预冷温度更有利于快速降温和保持采后品质。但不同果蔬种类，其适宜的预冷温度也存在着较大的差异。季丽丽等[24]将西葫芦分别置于-3℃、0℃、3℃和6℃的差压冷库中预冷至10℃，然后在10℃条件下贮藏，结果表明，预冷温度越低，降温速度越快，0℃和3℃预冷能够显著延缓西葫芦硬度下降、降低呼吸强度和乙烯释放量，并可抑制丙二醛累积、减少活性氧伤害，而-3℃和6℃预冷的西葫芦在贮藏后期呼吸强度快速升高，且-3℃预冷还会导致贮藏过程中冷害的发生。番茄在0℃和4℃条件下进行差压预冷，1～2h内果实中心温度即可降到10℃左右，而在7℃和10℃条件下则需要3h以上，且在预冷后的贮藏过程中，0℃和4℃预冷的番茄果实可保持较低的失重率、呼吸强度、乙烯释放速率，而果实硬度和可滴定酸、可溶性固形物、维生素C、番茄红素含量总体上低于7℃和10℃预冷处理[25]。4℃预冷的荔枝在（0±1）℃或者（4±1）℃冷藏后期果实失水率和腐烂率明显低于10℃预冷处理的果实[16]。
　　2.3 预冷方式 根据预冷介质的不同，果蔬预冷方式通常可分为冰预冷、冷水预冷、空气预冷和真空预冷4种，其中空气预冷又包括普通冷库预冷和差压预冷等，是水果、蔬菜最常用的预冷方式。不同预冷方式适用的果蔬种类不同，而且由于预冷效率的差异，对果蔬采后品质和贮藏效果的影响也存在较大的差异。Garrido等[26]比较了冷库预冷、冷水预冷、差压预冷和真空预冷4种预冷方式对菠菜贮藏效果的影响，发现冷水预冷和真空预冷较冷库预冷和差压预冷更能降低菠菜贮藏过程中的呼吸强度和失水率，但真空预冷的菠菜叶子受损伤较严重，导致外观品质降低。莴苣采用真空预冷，可在36min内使温度由23℃左右降至6℃以下，差压预冷和冷库预冷则需要120min、525min，而在其后的贮藏过程中真空预冷处理的莴苣一直保持着较高的脆度、外观品质和维生素C、多酚含量及抗氧化活性，货架期显著延长[27]。甜樱桃果实采后用冰水预冷，预冷时间可较强制通风预冷缩短62%，冰水预冷的果实在货架期果皮亮度、色度、果柄褐变指数、果实腐烂率和硬度、可滴定酸含量下降速度均低于强制通风预冷，保持了较好的品质[28]。而在龙眼的贮藏过程中，冰水预冷的果实在好果率、抑制果肉褐变度、降低呼吸强度和维持细胞膜完整性等方面也表现出优于冷库预冷的效果[29]。荔枝采用冷水预冷处理，而后进行的贮藏过程中好果率、褐变抑制率和感官评分均高于冷库预冷、差压预冷以及高湿差压预冷等3种预冷处理[30]。一般认为，冰水预冷的降温速度快，对保持果蔬品质有利，但仅适用于不怕水浸的水果、蔬菜，否则会造成损失。如：冰水预冷的李果实在贮藏后期腐烂症状明显高于冷风预冷[31]。真空预冷较冰水预冷具有更快的降温速率[32，33]，但易造成失水，一般适用于单位质量表面积大的蔬菜类，如叶菜类以及多孔状的蘑菇类等[34]。
　　预冷方式对果蔬的影响较复杂，每种预冷方式的具体操作条件，工艺也可对预冷效果产生影响。因此，在选择预冷方式时不仅要考虑预冷对象的组织结构和生理特性，還要与包装形式、贮运方式以及能耗成本要求等相结合，综合确定适宜的预冷方式及其工艺条件。
　　2.4 预冷压力 与其他预冷方式不同，真空预冷还可对水果、蔬菜形成低压胁迫，从而导致果蔬组织结构和生理代谢活动发生变化，不同预冷压力除影响降温速率外，也可对果蔬采后品质与贮藏效果产生重要影响。叶维等[35]对双孢菇的真空预冷研究发现，预冷压力为800Pa时，冷却到5℃所需的时间为8.5min，而升高预冷压力至1000Pa、1200Pa时，预冷时间延长至11min、12min，而在其后的贮藏过程中以1000Pa真空预冷处理的双孢菇的质量、色差、硬度变化率为最低。西兰花分别在600Pa、800Pa和1200Pa真空压力下，预冷至终温5℃，其呼吸速率分别降低12.83%、16.16%、77.19%，而在其后的贮藏过程中，1200Pa真空预冷处理的西兰花一直保持着较低的呼吸强度、多酚氧化酶活性及维生素C含量[36]。预冷压力过低，会对果蔬细胞结构造成伤害[37]，从而影响外观品质和贮藏效果。适宜的压降速率有助于减少真空预冷对果蔬细胞结构的破坏，使果蔬保持较好的品质并延长货架期[38]。
　　3 展望
　　预冷作为快速去除果蔬采后田间热，可降低果蔬呼吸强度，减缓采后衰老和品质劣变，对果蔬采后品质的保持和提升具有积极的作用。近些年来，随着消费者对果蔬品质要求的不断提高和全程冷链物流技术的发展，预冷将在果蔬采后保鲜中发挥愈来愈重要的作用。但预冷对果蔬的保鲜效果受到了预冷时机、预冷温度、预冷方式、预冷压力以及果蔬自身特性等多种因素的影响。由于果蔬种类繁多，其体积、外形、组织结构以及采后生理变化和耐冷性等方面存在着较大的差别，对果蔬预冷技术提出了更高的要求。在不断改进预冷手段与方法的同时，须进一步加强对不同种类、不同品种水果蔬菜采后生理特性和对预冷的响应机制的研究，结合包装形式、贮运方式以及能耗成本等要求，综合确定适宜的预冷方式及其工艺条件，以获得最佳预冷效果。 　　参考文献
　　[1]Venugopal A P，Viswanath A，and Ganapathy S.A review on importance of on-farm precooling inhandling of fruits and vegetables [J].Trends in Biosciences，2017，10（3）：968-970.
　　[2]陈乃光.果蔬采后呼吸反应动力学的研究[J].食品科学，1988，9（5）：1-4.
　　[3]潘俨，车凤斌，吴斌，等.预冷对哈密瓜采后乙烯释放和呼吸强度的影响[J].新疆农业科学，2012，49（8）：1391-1396.
　　[4]陈羽白，林海英，赵华海，等.菜心真空预冷效果的试验研究[J].农业工程学报，2003，19（5）：161-165.
　　[5]刘芬，张爱萍，刘东红.真空预冷处理对青花菜贮藏期间生理活性的影响[J].农业机械学报，2009，40（10）：106-110.
　　[6]陈文烜，郜海燕，房祥军，等.快速预冷对杨梅采后生理和品质的影响[J].中国食品学报，2010，10（3）：169-174.
　　[7]Han Q， Gao H Y，Chen H J，et al. Precooling and ozone treatments affects postharvest quality of black mulberry （Morus nigra） fruits [J].Food Chemistry，2017，221： 1947-1953.
　　[8]陶菲，郜海燕，葛林梅，等.真空预冷减缓双孢菇细胞壁物质的降解[J].农业工程学报，2013，29（16）：264-268.
　　[9]钱玉梅，高丽萍，张玉琼，等.贮前温度处理对草莓果实贮藏特性的影响[J].南京农业大学学报，2006，29（1）：31-34.
　　[10]許青莲，王冉冉，王丽，等.不同预冷方式对鲜切紫甘蓝冷链贮运销品质变化的影响[J].食品与发酵工业，2019，45（7）：135-143.
　　[11]Li J，Fu Y L，Yan J Q，et al.Forced air precooling enhanced storage quality by activating the antioxidant system of mango fruits [J].Journal of Food Quality，2019，Article ID 1606058.
　　[12]Choi J H，Yim S H，Cho K S，et al.Fruit quality and core breakdown of ‘Wonhwang’ pears in relation to harvest date and pre-storage cooling [J].Scientia Horticulturae，2015，188：1-5.
　　[13]王馨，胡文忠，陈晨，等.活性氧在果蔬采后成熟衰老过程中的作用及几种气体处理对其影响的研究进展[J].食品工业科技，2017，38（5）：375-379.
　　[14]Yan J Q，Song Y，Li J，et al. Forced-air precooling treatment enhanced antioxidant capacities of apricots [J]. Journal of Food Processing and Preservation，2018，42：e13320.
　　[15]庄言，张婷，韩永斌，等.冰水预冷及贮藏温度对水芹贮藏品质的影响[J].食品科学，2013，34（24）：279-284.
　　[16]Rani R，Ray P K， Barman K，  et al. Effect of precooling and low temperature storage on postharvest life of litchi fruits [J].Acta Horticulturae，2018，1211：227-234.
　　[17]周沫霖，胡卓炎，余小林，等.采后预冷及气调贮藏对荔枝γ-氨基丁酸富集及贮藏品质的影响[J].食品科学，2018，39（15）：181-189.
　　[18]Zhou M，Ndeurumio K H，Zhao L，et al.Impact of precooling and controlled-atmosphere storage on γ?aminobutyric acid （GABA） accumulation in longan （Dimocarpus longan Lour.） fruit [J].Journal of Agricultural and Food Chemistry，2016，64：6443?6450.
　　[19]Li J，Ma G W，Ma L，et al.Multivariate analysis of fruit antioxidant activities of blackberry treated with 1-methylcyclopropene or vacuum precooling[J].International Journal of Analytical Chemistry，2018，Article ID 2416461.
　　[20]Zhao J，Xie X B，Dai W H，et al.Effects of precooling time and 1-MCP treatment on ‘Bartlett’ fruit quality during the cold storage [J].Scientia Horticulturae，2018，240：387-396. 　　[21]王利斌，林晨，罗海波，等.预冷时机对四季豆和豇豆品质和生理生化特性的影响[J].食品科学，2018，39（9）：232-238.
　　[22]戴云云，罗海波，姜丽，等.预冷对气调荷兰豆货架期品质和生理的影响[J].食品科学，2010，31（20）：430-433.
　　[23]李倩倩，任小林，安慧珍，等.1-MCP和延迟预冷对‘蜜脆’苹果冷藏效果的影响[J].果树学报，2012，29（3）：398-403.
　　[24]季丽丽，梁芸志，陈存坤，等.不同温度差压预冷及其对西葫芦冷藏效果的影响[J].农业工程学报，2018，34（1）：287-293.
　　[25]梁芸志，陈存坤，吴昊，等.不同预冷温度对采后番茄贮藏品质的影响[J].食品研究与开发，2018，39（13）：188-193，200.
　　[26]Garrido Y，Tudela J A，Gil M A.Comparison of industrial precooling systems forminimally processed baby spinach [J].Postharvest Biology and Technology，2015，102：1-8.
　　[27]Kongwong P，Boonyakiat D，Poonlarp P.Extending the shelf life and qualities of baby cos lettuce using commercial precooling systems [J].Postharvest Biology and Technology，2019，150：60-70.
　　[28]崔建潮，王文辉，贾晓辉，等.不同预冷方式对货架期甜櫻桃果实品质的影响[J].中国果树，2017（1）：17-20，29.
　　[29]张容鹄，林维炎，邓浩，等.不同预冷方式对“储良”龙眼贮藏品质的影响[J].食品工业，2017，38（11）：161-165.
　　[30]吕盛坪，吕恩利，陆华忠，等.不同预冷方式对荔枝贮藏品质的影响[J].现代食品科技，2014，30（3）：157-162.
　　[31]胡花丽，李鹏霞，王炜.预冷方式对李果实呼吸强度、乙烯生成量及贮藏品质的影响[J].西北林学院学报，2009，24（2）：80-83.
　　[32]许俊齐，童斌，王瑞，等.不同预冷方式对采后黄秋葵保鲜效果的影响[J].食品工业科技，2014，35（9）：312-315.
　　[33]陈杭君，郜海燕，毛金林，等.预冷方式及MAP贮藏对芦笋采后生理变化的影响[J].中国食品学报，2007，7（4）：85-90.
　　[34]付艳武，高丽朴，王清，等.蔬菜预冷技术的研究现状[J].保鲜与加工，2015，15（1）：58-63.
　　[35]叶维，李保国.真空预冷双孢菇及其贮藏保鲜工艺[J].食品与发酵工业，2016，42（2）：203-207.
　　[36]赵维琦，孟赞，董斌，等.采用真空预冷处理提升西兰花贮藏品质[J].食品与发酵工业，2019，45（19）：213-218.
　　[37]宋晓燕，刘宝林，阮文琉，等.上海青在真空预冷过程中的冻伤研究[J].食品与发酵工业，2011，37（1）：211-214.
　　[38]贺素艳，张光存，于永全，等.真空预冷后甘蓝组织显微结构和超微结构的改变[J].电子显微学报，2013，32（2）：168-172.
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