冰溫技術在果蔬貯藏保鮮中的應用研究進展

劉倍毓，鄧利玲，胡小芳，鐘耕，2

1(西南大學食品科學學院，重慶，400715) 2(重慶市特色食品工程技術研究中心，重慶，400716)

我國每年的蔬菜產量約3億t，水果產量超過6 000萬t，位居世界前列。然而，貯藏技術的落后，使得果蔬在采后運輸、貯藏及銷售等過程中有20%～25%的產品腐爛變質，由此造成的經濟損失，每年可達800～1 000億元人民幣［1］。傳統的冷藏和氣調冷藏都只能在一定程度上保持果蔬的生鮮狀態，但保質期較短，適合鮮銷;凍藏雖能一定程度上延長果蔬的保存期，但冷凍處理會破壞果蔬組織結構，解凍時出現汁液流失，不能保持果蔬原有風味。因此，尋找有效的果蔬貯藏方法顯得極為重要。

從20世紀70年代初，日本的山根昭美［2］發現冰溫技術至今，對冰溫技術所具有的優良性能、作用機理、應用探討引發了越來越多的關注［3］。所謂冰溫，是指0℃至冰點以上的未凍結溫度區域，冰溫技術則是在冰溫范圍內的一種新型貯藏技術。果蔬在此溫度帶保存，不僅呼吸代謝被抑制、衰老速凍減慢［4］，使貯藏期得到保證，還可以克服凍結食品因結晶產生的蛋白質變性、組織結構損傷、液汁流失等現象，獲得自然的風味和美味。作為繼冷藏、凍藏后的又一保鮮方法，冰溫技術的應用也越來越廣泛，在原本基礎上，衍生出許多分支。本文以保鮮劑-冰溫貯藏、冰膜貯藏、超冰溫貯藏、氣調-冰溫貯藏等為實例，闡述國內外的相關研究最新進展。

1 冰溫技術原理

果蔬組織細胞中含有的一些物質如葡萄糖、氨基酸、鹽類等，使果蔬的冰點(凍結點)低于純水冰點(0℃)，處于 －0.5 ～ －3.5℃內［5］。當溫度高于冰點時，細胞始終處于活體狀態，只有當溫度降到冰點以下，才會出現凍結現象?？梢?，果蔬凍結的溫度界限并非0℃，而是低于0℃的冰點。

果蔬貯藏采用冰溫保鮮，一是因為果蔬組織細胞中含有的一些物質如葡萄糖、氨基酸、鹽類等使果蔬細胞的冰點比純水的冰點更低;二是果蔬中的各種溶質分子可以網狀結構存在，這就使細胞中水分子的移動及凍結受到阻礙［6］;三是果蔬在冰溫范圍內仍能保持細胞活性，但細胞呼吸代謝被大大抑制，其新陳代謝率最大限度地降低，組織衰老速度顯著減慢［7］;四是冰溫貯藏能更有效地抑制有害微生物的生長［8］。因此，冰溫貯藏的機理包含2個方面的內容:(1)將食品的溫度控制在冰溫帶內，以維持其細胞的活體狀態;(2)當食品冰點較高時，可以人為加入一些有機或無機物質，使其冰點降低，擴大其冰溫帶，以適用于冰溫技術［6］。

2 冰溫技術應用在果蔬貯藏中的最新進展

2.1 保鮮劑-冰溫貯藏

果蔬貯藏中，常常會使用食品保鮮劑，在一定程度上提高了果蔬耐貯藏性，保持果蔬品質。保鮮劑與冰溫貯藏相結合，產生的協同作用能進一步增強貯藏保鮮的功效。從目前研究情況來看，兩者的結合使用，均可延長果蔬的貯藏期，同時維持果蔬的良好性狀。研究涉及的保鮮劑有化學保鮮劑(ClO2、SO2)、天然保鮮劑(殼多糖);涉及的水果種類有草莓、龍眼、石榴、楊梅，冬棗等。具體以草莓和龍眼為例，說明保鮮劑-冰溫貯藏技術的應用研究。

2.1.1 保鮮劑-冰溫貯藏對草莓貯藏的效果

草莓屬薔薇科，漿果類，其含水量大(≥90%)、果皮薄、組織嬌嫩、柔軟多汁，缺乏堅硬外皮保護，耐貯藏性差，在常溫下僅可保存1～2 d［9］。

張桂［10］等人采用冰溫技術，結合添加保鮮防腐因子(Vc)、殼多糖半透膜等多種措施，對草莓進行貯藏。經試驗測定，草莓的凍結溫度為－1℃，所采用的冰溫環境為－0.5℃。試驗中，首先將草莓經3%Vc浸泡0.5 h、3%Vc浸泡1 h處理，以不浸泡作為對比空白樣(只采用冰溫貯藏)，結果發現Vc浸泡后可有效延長貯藏期，0.5 h的浸泡時間可將貯藏期有效延長至9d，空白樣為6 d。同時，將殼多糖溶于稀檸檬酸溶液，浸泡草莓，自然風干后在草莓表面形成殼多糖半透膜，再與冰溫貯藏結合(－0.5℃保存)，試驗結果顯示，經1 g殼多糖+3 g檸檬酸+250 mL水的溶液浸泡0.5 h處理后，可使草莓有效保存18 d;在此基礎上，將3%Vc浸泡0.5 h，再用1 g殼多糖+3 g檸檬酸+250 mL水的殼多糖溶液復配液浸泡0.5 h，發現草莓的貯藏時間可進一步延長至31d，并能保持良好的色、香、味，使草莓的貯藏期顯著增加。

2.1.2 保鮮劑-冰溫貯藏對龍眼貯藏的效果

龍眼含糖量高，成熟季節高溫多濕，采后呼吸作用旺盛，衰老迅速，在自然條件下存放，通常3d左右風味就開始變劣，超過1周就會完全喪失食用價值［11］。

龐學群等［12］以龍眼為材料，研究了分階段SO2緩釋劑(焦亞硫酸鈉)處理結合冰溫貯藏技術［(－1±0.5)℃］對龍眼果實的貯藏效果。試驗中分階段SO2處理方式為:先將龍眼用PE(聚乙烯薄膜袋，0.03 mm厚)密封包裝放在(3.0±0.5)℃恒溫箱中貯藏，12 d后取出果實用質量分數為0.4%的SO2緩釋劑處理，并用PE袋密封包裝再將果實置于(－1±0.5)℃下貯藏，測定了果皮色澤、PPO活性、膜透性、呼吸強度、VC含量、可滴定酸含量、可溶性固形物含量、SO2殘留量以及好果率，以全面探索龍眼在貯藏的變化。結果表明，與3℃對照果實相比，分階段SO2緩釋劑結合冰溫貯藏技術可改善果皮色澤，緩解果皮褐變速率及程度;能有效降低果實呼吸強度、抑制果皮PPO活性，提高了果皮細胞膜透性，貯藏48 d后好果率為91.15%。同時，采用SO2緩釋劑結合冰溫貯藏48 d后龍眼的果肉品質，與新鮮龍眼相比，VC(保持了45.11%)、可滴定酸(增加了6.80%)和可溶性固形物含量(96.20%)，與直接SO2緩釋劑結合冰溫貯藏技術相比，該技術與常規的龍眼熏硫處理相比，可使果肉SO2殘留量降低78.84%。

2.2 冰膜貯藏

冰膜貯藏技術，簡稱ICF(ice coating film)，主要是針對一些低糖食品特別是對卷心菜等層狀構造的蔬菜冰溫貯藏時，極易出現干耗、低溫凍害或部分凍結等現象［13］開發的保存方法。即冰溫貯藏之前，先在食品表面附上一層人工冰或人工雪等保護膜，以避免冷空氣直接流過食品表面而出現干耗、低溫凍害現象［14］。

山根昭美博士研究了卷心菜的冰膜貯藏(凍結點為 －1.3～ －2.2℃)，在－3℃環境下，將卷心菜冷卻至0℃附近，向其表面間斷性噴水霧，使卷心菜表面形成一層極薄的冰膜。經過8 0 d的噴霧，卷心菜表面的冰膜厚度達到0.5 mm。經上述處理后，再將其保存在－0.8℃的冰溫環境中進行貯藏。實驗研究表明，經冰膜處理后的卷心菜表面僅出現了微弱凍害，2個月后會變成深綠色，但這一層被微凍的菜葉在室溫下經4d升溫，會慢慢地復原。經肉眼觀察，可以恢復到原來的本色。經過細胞組織分析表明，這層出現凍害的菜葉在細胞膜和細胞質之間僅有微小的空隙，細胞組織幾乎沒有損傷，這說明采用ICF貯藏方法保存低糖蔬菜可以保持其原有的特征，是一種有效的貯藏方法［15］。

2.3 超冰溫貯藏

超冰溫技術是近幾年出現的一種新的冰溫技術，指通過調節冷卻速度等特殊方法，使得溫度即使在冰點以下也可以成功地保持過冷卻狀態，由此在超冰溫領域內，即使溫度通常在冰點溫度以下，生物體也不會凍結［16］，進一步拓寬了冰溫的研究領域。要使水果、蔬菜等順利降至冰溫乃至超冰溫領域而不結冰，與生物組織在進入此溫度帶前的低溫鍛煉以及脫水程度、冷卻處理時的降溫速度有關。但超冰溫領域極不穩定，很容易凍結，因此超冰溫領域穩定條件的確立是該項技術的核心［17］。

英國布里斯多大學食品冷凍及工藝工程研究中心發現，超冰溫技術適用于多種蔬菜，如大蒜、洋蔥、西蘭花和菜花的貯藏保鮮，而且某些蔬菜的貯藏溫度能達到－14.6℃的低溫且貯藏效果良好。

Cox＆Moore在一項超冰溫專利中提到了番茄的過冷卻特性。分別對2個番茄進行實驗，結果測定其成核溫度分別是－4.3℃和－4.5℃。在另一個實驗中，將番茄放入－4℃的冷卻液中冷卻，當其內部溫度降到－3.8℃時，觀察發現其內部并沒有明顯的冰晶生成［18］。

鄧超譯［19］對大蒜和青蔥的超冰溫貯藏進行了研究，探索了其適宜的超冰溫貯藏條件。將蒜瓣置于風速小于0.5m/s，［(－6 ～ －9) ±0.5］℃的條件下貯藏1周后，未發生凍結，并觀察到在此溫度下貯存的大蒜的表面和內部均沒有發現凍害現象。將蒜瓣置于風速小于0.5m/s，［(－10 ～ －13) ± 0.5］℃的條件下貯藏，有凍結現象發生，在凍結曲線上可以清晰的看出冰核生成的跡象，大蒜的表面產生明顯的變化。同時，在(－10 ±0.5)℃下貯藏24 h后，5個大蒜中有1個出現凍結現象。由此，可以看出，大蒜的最低貯藏溫度可達到－6℃，并處于非凍結狀態，這與James C等的研究結果相符［20］。

與此同時，將蔥頭置于風速小于0.5 m/s、溫度［(－5～ －6) ±0.5］℃的環境下貯藏，未發生凍結現象，貯藏1周后蔥頭的表面和內部均沒有凍害現象出現。將蔥頭置于風速小于0.5 m/s、－7℃的環境下貯藏24h后，蔥頭表面出現了明顯的凍害，并且在120 min和527 min，5個蔥頭樣品中有2個樣品依次出現凍結現象，當5個大蒜樣品在一8℃下貯藏時，均出現凍結。從試驗結果可以看出，洋蔥的超冰溫貯藏溫度可達到－5℃，與大蒜相比，冰溫耐受性會低一些，且兩者在超冰溫貯藏中均能得到較好的應用。

2.4 氣調-冰溫貯藏

氣調保鮮技術(MAP，modified atmosphere packaging)是采用一定配比的混合氣體(不同于大氣組成)置換食品包裝內原來的空氣，使果蔬始終處于較適宜的氣體環境中，延緩變質和防止腐敗發生，達到貯藏保鮮的目的。

將氣調保鮮與冰溫技術結合，探尋合適的貯藏條件，攻克技術難點，也是冰溫技術在果蔬貯藏應用中又一研究熱點。就目前研究情況，氣調-冰溫貯藏已在西瓜、油豆角、葡萄、紅富士蘋果、櫻桃等果蔬上進行了研究，并取得了較好效果。

2.4.1 氣調-冰溫貯藏對櫻桃貯藏的效果

櫻桃，果實色澤鮮美、質地柔軟，具有較高的營養價值。但采收時值高溫高濕季節，且采摘后品質和風味下降速度極快，易出現干耗、褐變、軟化及真菌侵染所引起的腐爛，常溫下僅能存放3～5d［21］。

王珊珊［22］等人研究了櫻桃塑料箱式氣調+冰溫保鮮貯藏的效果。在試驗中，采用3種不同的氣調箱調氣嘴，使箱內氣體變化不同，并以普通冷庫塑料箱式氣調貯藏作為對照，比較不同貯藏條件下(氣體含量、冰溫/冷藏)甜櫻桃外觀品質、生理指標及貯藏環境氣體的變化，研究了冰溫塑料箱式氣調貯藏對甜櫻桃的保鮮效果。結果表明:與普通冷庫貯藏［(0.3±0.2)℃］相比，冰溫塑料箱式氣調貯藏［(－0.5±0.5)℃］能顯著減慢果實腐爛、果梗干枯及果肉褐變的速度;抑制果內丙二醛含量的增加及可溶性固形物、可滴定酸和還原糖含量的減少，同時，1、2、3號調氣嘴之間(CO2含量由高到低的順序為2號氣調箱＞1號氣調箱＞3號氣調箱;相反O2含量由低到高的順序為2號氣調箱＞1號氣調箱＞3號氣調箱)的橫向比較，又以2號箱式氣調處理效果最為顯著，保鮮效果最好。推究原因，這可能與甜櫻桃對CO2濃度具有較強忍耐力，所以高濃度的CO2可以顯著地抑制甜櫻桃果實的褐腐病。由于2號調氣嘴中的CO2濃度最高，故箱中果實的腐爛率、褐變率、丙二醛含量等皆較小，氣調效果最為顯著。

2.4.2 氣調-冰溫貯藏對葡萄貯藏的效果

巨峰葡萄，作為我國葡萄種植的重要品系，栽植面積可達總面積的95%。其果肉柔軟，肉質細膩，味甜，常溫下容易失水、脫粒、腐爛變質，不耐貯藏［23］。

張昆明［24］等人以巨峰葡萄為試材，研究在冰溫條件下，3種不同保鮮膜包裝的氣體成分變化及對葡萄保鮮效果的影響。將相同種類、數量的葡萄裝入無蓋包裝箱中，分別采用櫻桃膜、桃膜、PE膜進行封口，再置于冰溫庫(－0.3℃ ±0.3℃)中貯藏30 d。貯藏期間，每5 d測定1次葡萄的可溶性固形物、可滴定酸、還原糖、丙二醛含量，繪制出含量變化曲線圖，每2 d測試1次各膜中的氣體成分(O2、CO2)濃度變化。試驗結果顯示:3種膜處理均有效維持了可溶性固形物、可滴定酸、還原糖的含量，有效減緩漿果、果梗丙二醛含量積累和果梗葉綠素含量的降低。就保鮮效果來看，櫻桃膜與桃膜的保鮮效果更佳，PE膜稍欠。此外，3種膜中氣體成分濃度達到平衡的時間也不一致，PE膜中O2、CO2氣體濃度達到平衡所需時間最短，10 d即可達到平衡;桃膜次之，所需時間為14 d;櫻桃膜中O2、CO2氣體濃度達到平衡所需時間最長，18d時才達到平衡，且平衡后3種膜中的O2、CO2氣體濃度差異顯著(P＜0.05)。綜合所有指標，冰溫條件下三者的保鮮效果為櫻桃膜﹥桃膜﹥PE膜。

3 結束語

作為一項新興的儲藏保鮮技術，冰溫技術已經在日本、美國、韓國以及臺灣等發達地區得到迅速發展和應用，創造了巨大的經濟效益。然而，由于冰溫技術對溫度控制要求較高，配套技術設備昂貴，而我國冰溫貯藏保鮮技術研究尚處于起步階段，技術欠成熟，等等，都限制了其進一步的應用和推廣。

目前，打破冰溫技術的應用瓶頸，已成為了我國食品貯藏行業亟待解決的課題。首先，冰溫貯藏目前研究主要集中在水果、蔬菜的單個品系、種類上，試驗材料較為分散，欠缺系統性，不能體現冰溫技術在果蔬貯藏中的整體實用性。因此，冰溫貯藏對果蔬原料品質影響和對各種原料適用性的研究有待加強。其次，如何普及冰溫設備、機器及降低成本運作，及進一步建立冰溫卡車、冰溫物資流通庫、冰溫陳列櫥、冰溫包裝、冰溫集裝箱等冰溫物資流通聯網系統，全面建立冰溫貯藏流通線，為冰溫技術的應用打開新局面，也成為今后的研究重點。

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