蔬菜冷鏈物流技術研究進展

嚴 燦 劉 升 賈麗娥 王 達，4 張瀟方

（1.北京市農林科學院蔬菜研究中心，北京 100097；2.國家蔬菜工程技術研究中心，北京 100097；3.上海海洋大學食品學院，上海 201306；4.山東建筑大學熱能工程學院，山東 濟南 250101）

中國蔬菜資源豐富，據農業部［1］統計，2012年，中國蔬菜面積超過1 800萬hm2，年產量超過7億t，人均占有量約500kg，均居世界第一位。新鮮蔬菜產品的含水量高，采后高溫下呼吸旺盛，極易腐爛變質。目前，中國蔬菜冷藏運輸率為15%，冷鏈流通率僅為5%，大量蔬菜因缺乏冷藏設備和專業技術造成在運輸過程中腐爛損失約為20%～30%。而歐、美、加、日等發達國家蔬菜冷鏈流通率均達到95%以上，損耗率僅有2%～5%［2，3］。中國的蔬菜冷鏈物流與國外發達國家仍存在很大差距。由于冷鏈物流發展相對緩慢，導致了蔬菜的高腐敗率和低流通率，嚴重限制了中國蔬菜工業的發展［4］。發展蔬菜冷鏈物流具有廣闊的市場前景。

蔬菜冷鏈物流是指蔬菜從田間到餐桌，即產地商品化處理、預冷、冷藏、運輸、銷售、消費者家庭保鮮各環節，始終處于規定的低溫環境下無斷鏈，在保證蔬菜的質量安全、減小損耗、防止污染的前提下，最大限度地維持蔬菜的新鮮品質，滿足消費者的身心需求的特殊供應鏈系統［5－7］。蔬菜的冷鏈物流包括采收、商品化處理、預冷、運輸、銷售等多個環節，任何一個環節不到位，都會影響到產品的質量［8］。冷鏈物流技術相比其它物流技術更為復雜，它需使用制冷技術來預冷和冷藏易腐產品，延長產品的貯藏期和貨架期［9］。目前冷鏈物流保鮮技術是蔬菜保鮮中使用最普遍最安全的物理技術［6，10］。

1 蔬菜冷鏈物流的重要性

溫度是影響蔬菜采后壽命最重要的因素。高溫會加速蔬菜的成熟、變軟，使蔬菜的質地和顏色發生變化，加快微生物和病原菌生長繁殖，引起蔬菜的腐爛，產生異味異臭，風味喪失，營養成分大量損失使蔬菜品質降低。而低溫可以抑制蔬菜的呼吸作用和酶的活力、減緩化學反應速率，抑制催熟、軟化、組織和色澤的變化引起的蔬菜衰老，抑制微生物和病原菌的生長，防止某些蔬菜的發芽［11，12］。所以，適溫條件下的冷鏈物流是保持各種蔬菜高新鮮度品質的不可缺少的重要條件之一。

一些蔬菜特別是果菜類蔬菜如黃瓜、茄子、番茄、菜豆、青椒等，對低溫比較敏感，在不適溫度下（冰點和臨界低溫之間）貯藏容易造成生理代謝失調和細胞膜結構損傷，即所謂的冷害［13－15］。冷害導致蔬菜的抗病性和耐藏性下降，造成嚴重腐爛和品質劣變。同時，大部分冷害癥狀在低溫環境或冷庫內不會立即表現出來，而是在產品環境溫度升高后才顯現。因此，冷害的癥狀具有潛伏性，所引起的損失往往是不能預料的［16］。在冷鏈物流保鮮各環節中，易發生冷害的蔬菜需要在每個環節都控制好它們所處的環境溫度，防止冷害的發生。

2 蔬菜的商品化處理

蔬菜的商品化處理主要是指蔬菜的采收、包裝等過程。對于蔬菜來說，采收過程中不僅要考慮成熟度、大小、質地、色澤、風味等因素，而且還要注意病蟲害、機械損傷、微生物的作用［17］。蔬菜的商品化處理直接關系到蔬菜貨架期的長短，目前北京農林科學院蔬菜研究中心已經提出了蘆筍、青花菜、甜玉米、結球生菜、番茄、黃瓜、油菜、甜椒、菜豆、白菜、甘藍、胡蘿卜等蔬菜產地商品化處理質量標準技術及采后分級、冷卻、貯藏保鮮、運輸和銷售等冷鏈物流操作技術規范。這些技術規范的提出對蔬菜的冷鏈物流保鮮技術有著非常重要的參考價值。但目前仍有大部分蔬菜仍沒有可供參考的產地商品化處理質量標準技術和冷鏈物流操作技術規范，技術規范的缺乏大大阻礙了蔬菜冷鏈物流的發展，未來需加快建立各類蔬菜的產地商品化處理質量標準技術和冷鏈物流操作技術規范。

3 預冷

預冷是將新鮮采收的蔬菜在貯藏、運輸之前，盡早除去田間熱，冷卻到預定溫度的過程［18］。采后迅速預冷可以及時地除去蔬菜的田間熱和呼吸熱，有效地抑制呼吸作用、蒸騰作用和微生物生長，保持蔬菜的品質。同時擴大其銷售范圍和地域，提升銷售價格，減少了在流通過程中所扔掉的蔬菜垃圾，使消費者可以吃到新鮮、安全、優質的蔬菜。目前最常用的預冷方式有真空預冷、壓差預冷、強制通風預冷、冷水預冷、冰預冷等。

3.1 強制通風預冷

強制通風預冷是利用冷風機強制冷空氣在蔬菜包裝箱之間循環流動，從而對箱內蔬菜進行冷卻［19］。強制通風預冷投資較少，操作簡單，適用于各種蔬菜的預冷，但冷卻時間較長，易產生冷卻不均的現象［20］。劉鳳珍等［21］研究表明，通過強制通風預冷將甘藍從室溫預冷到2℃，至少需24h以上，同時預冷不均勻，大大影響甘藍的貯藏保鮮效果。

3.2 壓差預冷

壓差通風預冷是對帶有通風孔的包裝箱進行特殊碼垛，利用壓差風機在包裝箱的兩側造成壓力差，使庫內冷空氣從包裝箱內部通過，以強制對流換熱的形式將箱內蔬菜熱量帶走，以達到冷卻的目的［22］。壓差預冷通過加大冷空氣流經蔬菜表面的速度，提高蔬菜與冷空氣間的熱交換來實現快速降溫。壓差冷卻的冷卻速度比強制通風冷卻快2～10倍。壓差冷卻比較均勻，適宜各種蔬菜的預冷；2002年，北京三綠公司與北京農林科學院蔬菜研究中心在河北省張北縣對結球生菜的全程冷鏈進行了產業化應用，產地建立了壓差預冷庫，結球生菜采收后迅速進行壓差預冷，4.5h預冷8.8t結球生菜，品溫均低于預冷終溫3℃，最低0℃，預冷效果良好［23］。高恩元等［24］研究了不同開孔面積和包裝方式對甜玉米壓差預冷效果的影響，研究表明，開孔面積越大，壓差預冷速度越快，但失重率也越大；相同開孔面積的塑料箱包裝的甜玉米與紙箱相比，壓差預冷速度快，失重率要小。但碼垛等略費工時。

3.3 真空預冷

真空預冷是在真空條件下，使水分在低壓下蒸發，產品因表面水分的蒸發而達到冷卻的目的［25］。真空預冷能迅速且均勻地除去采后蔬菜的田間熱［26，27］。He Su－yan等［28］研究表明，生菜從18℃預冷到1℃僅需要32min，重量損失僅為2.97%。

真空預冷對于單位質量表面積較大的蔬菜特別有效，冷卻速度遠大于其他預冷方法。陶菲等［29］研究表明，白蘑菇通過真空預冷從25℃下降到5℃僅需6.5min。但對于果菜類蔬菜和根菜類蔬菜來說，若勉強用普通真空預冷方法冷卻，必將造成冷卻速度不高、干耗增加、蔬菜質量嚴重降低的后果。丁偉華［30］研究表明，葉菜類蔬菜從16℃左右冷卻到8℃左右需30min，表面部分與內部的終溫相差較小。而土豆、蘿卜真空預冷處理30min后，溫度僅下降至12℃，且表面與中心的終溫溫差較大，失重率高。

3.4 冷水預冷

冷水冷卻是將冷水作為冷媒的一種預冷方式，該方法是將產品浸入冷水中，或將冷水噴在產品上的冷卻方法。相比于空氣預冷，冷水預冷具有對流換熱系數大的優勢，因此預冷速度快，效率至少是空氣預冷的2倍［31］。同時還防止在冷卻過程中水分流失。Gillies等［32］研究了冷水預冷、冷庫預冷和冰預冷對花椰菜品質的影響，結果表明：冷水預冷的速度最快；多孔膜包裝的花椰菜采用冷水預冷后比冷庫預冷和冰預冷失重率低，顏色保持更好。但冷水預冷的產品需要被打濕，在浸入水和消毒劑中不能出現損傷，只適合于根菜類產品和需要清洗的農產品；不適合葉菜類的預冷，因為葉片殘留的水分很難去除，會導致微生物的生長繁殖和變色，從而腐敗［33］。冷水預冷比空氣預冷速度快，對根菜類兼有清洗功能，是一種有待普及的預冷方法。

3.5 冰預冷

冰預冷是一種利用冰或冰與水的混合物直接接觸蔬菜降低溫度的措施。在相對現代的預冷技術出現之前，冰被廣泛地應用于產品的預冷和在運輸的過程中維持產品的溫度。與其他的預冷方法不同，冰不僅可以迅速地去除產品的熱量，同時可以熔化繼續吸收熱量來維持產品的溫度［33］。簡單的冰預冷是直接將碎冰、薄冰片等直接置于蔬菜包裝箱中，通過冰融化吸熱，帶走蔬菜田間熱，但蔬菜預冷不均勻。冰水預冷方法簡易、成本較低，但易發生蔬菜局部凍害。因此只適宜于耐寒、耐水性蔬菜，如西蘭花、甜玉米和青花菜等［34］。

4 低溫貯藏

4.1 冷藏

冷藏是在低于常溫但不低于0℃的溫度條件下的一種貯藏方法，該技術是以控制溫度來抑制蔬菜生理生化活性的一種貯藏方法。目前，冷藏是蔬菜冷鏈物流中應用最廣泛的一種低溫貯藏方法。通過冷藏可以使蔬菜在運輸和銷售前具有良好的品質。

葉菜采后呼吸旺盛，水分蒸發快，失水率達到5%即失去其商品價值，同時極易受機械損傷。葉菜的質量主要受內外兩個因素影響，外觀質量主要受葉綠素的影響，內部質量主要受抗壞血酸、類胡蘿卜素和酚類物質的影響［35］。目前，低溫貯藏是葉類蔬菜保鮮較為有效的方法之一。Tian Wei－na等［36］研究表明，相比于20℃，生菜在0℃貯藏能顯著保存其品質，0℃能顯著抑制生菜的可溶性蛋白和糖含量的減少、多酚氧化酶和過氧化物酶活性的降低和游離氨基酸的積聚。朱軍偉等［37］對菠菜和芹菜的研究表明，4℃環境下葉綠素、Vc的分解速率慢于9℃。同時，在4℃條件下，可以有效抑制亞硝酸鹽的累積。

根菜類蔬菜表皮缺乏角質、蠟質等保護層，保水能力差，貯藏溫度高會出現糠心，同時增大自然損耗；若貯藏溫度過低，肉質根易受凍害。所以根菜類蔬菜的貯藏環境必須為低溫高濕［38］。胡蘿卜放在0℃，相對濕度為98%～100%的儲藏庫中儲藏，適當通風，保持一定濕度，可儲藏4～5個月，甚至9個月［39］。

鱗莖、塊莖、根莖等類蔬萊的休眠，對貯藏來說是個有利的生理階段。冷藏是最有效、方便、安全的抑制其發芽的措施，同時對強制休眠效應尤其明顯。因此，洋蔥、大蒜等貯藏需要低濕，低濕可抑制呼吸作用，保持休眠狀態，延遲休眠狀態［40］。對于嫩莖蔬菜則需要貯藏在低溫高濕的條件下。嫩莖蔬菜含水量較高，采收后呼吸旺盛，營養物質大量消耗，粗纖維增加，嫩莖品質變劣，商品價值降低，甚至失去食用價值［41］。竹筍在貯藏期間，由于自身旺盛的呼吸作用和蒸騰作用，失水比較嚴重，在常溫貯藏中，帶殼竹筍在1個月內失水量可達 21.4%，4 ℃下30d失水率僅為5.82%［42］。A.Simón等［43］研究表明，蘆筍貯藏在5℃下的貨架期為11～14d，而在10℃時貯藏6d即失去新鮮度。

花菜采后呼吸代謝旺盛，貯運中極易衰老，出現萎蔫、黃化、霉變和開花，采后保鮮難度較大。青花菜室溫裸放至第5天時，其失重率和黃化率就分別高達23.1%和98.0%，Vc的損失則高達42.9%。而在0℃條件下可以有效減緩青花菜采后衰老的速度和程度，貯放41d后，青花菜的失重率低于4%，沒有出現黃化，Vc的損失低于17%［44］。

4.2 氣調貯藏

氣調保鮮技術是在機械冷藏的基礎上，進一步提高貯藏環境的相對濕度，調控貯藏環境中的O2、CO2等氣體的成分比例，限制乙烯等有害氣體的積累，有效抑制呼吸、蒸發、激素及微生物的作用，從而有效減少貯藏損失、延長保鮮期，使蔬菜長久地保持新鮮的品質［45］。由于氣體成分和低溫的共同作用，氣調保鮮對蔬菜的呼吸代謝、后熟衰老進程、顏色質地和風味變化等都產生了顯著的影響。Yoo K S等［46］采用氣調保鮮或不同溫度對洋蔥進行貯藏5個月的研究表明，進行氣調貯藏的洋蔥所保持的品質是最好的，貯藏在5℃條件下的洋蔥刺激性氣味較大，儲藏在24℃和30℃條件的洋蔥已經變質。目前，某些發達國家已經基本上普及氣調冷藏庫，在冷藏庫中氣調庫所占比例為：美國達75%，法國40%，英國約30%［47］。氣調保鮮庫雖然造價高，但其對蔬菜保鮮效果好，前景廣闊，在今后將會得到廣泛應用。

4.3 減壓貯藏

減壓貯藏原理是在低溫的基礎上將蔬菜放置于密閉容器內，抽出容器內的部分空氣，使內部氣壓下降到一定程度，同時經壓力調節器輸送進新鮮高濕空氣，使整個系統不斷地進行氣體交換，以維持貯藏容器內壓力的動態恒定和一定的濕度環境，由于降低了內部空氣的壓力，蔬菜表面的水分蒸發到環境中并帶走大量熱量，使蔬菜的溫度迅速降低［48］。減壓貯藏具有許多優點，可以阻止乙烯的生成，抑制低O2和高 CO2傷害，抑制細菌和真菌的生長［49］。LI Wen－xiang等［50］研究表明減壓貯藏可以顯著地抑制蘆筍的呼吸作用，降低Vc和葉綠素的分解速率，減少丙二醛的積累，控制可溶性固形物和總酸含量的下降，相對于室溫貯藏和冷藏只能貯藏6d和25d，減壓貯藏的蘆筍貯藏50d仍具有較好的營養和商品價值。但減壓貯藏庫的建造要求高，因此建造費用也很高，阻礙了減壓貯藏技術的發展。

4.4 冰溫貯藏

冰溫貯藏是指在0℃以下、冰點以上溫度區域的貯藏［51］。冰溫貯藏不破壞蔬菜的細胞組織，可以有效抑制微生物的活動和各種酶的活性，延長蔬菜的貨架期，同時提高蔬菜的品質［52］。Li Guo等［53］研究表明相比于貯藏在8℃和室溫（25℃），青豆在冰溫貯藏條件下有更好的生理和商業品質，在冰溫貯藏可以有效提高青豆的品質和貨架期。林本芳［54］研究表明，冰溫貯藏明顯提高了西蘭花POD、SOD和CAT等的活性，降低了PPO的活性，延緩了西蘭花的衰老，且冰溫貯藏的效果優于普通冷藏的效果。冰溫貯藏雖然貯藏效果很好，但不同蔬菜的冰溫帶不同，冰溫帶范圍較窄，要求溫度控制精準，而在貯藏過程中，蔬菜的碼垛進出庫也會影響冰溫庫的溫度。因此，建立冰溫庫的技術要求很高，同時投資較大，這些都限制了其在蔬菜冷鏈物流中的發展。

5 冷藏運輸

冷藏運輸是蔬菜冷鏈流通中連接蔬菜產銷和推動冷鏈暢通的重要工作環節。蔬菜是易腐農產品，在運輸途中易受各種外界環境因素的影響，若管理不善就會造成極大的損失。低溫可以較好地保持運輸過程中蔬菜的品質。Victor Rodov等［55］對甜玉米冷藏運輸的研究表明，甜玉米在2℃條件下運輸14d，其感官評分仍在商品界限以上。顏麗萍等［56］采用聚苯乙烯泡沫箱加冰0℃冷藏運輸青花菜1d后，其感官評分為4.7，失重率為1.44%。因此，冷藏運輸對保持蔬菜品質、減少營養成分損失和流通安全具有極其重要的意義。

蔬菜在運輸時是運動的狀態，相比于貯藏，運輸過程中更易受到外界因素的影響。由于運輸條件的限制，在蔬菜冷鏈運輸過程中，蔬菜會受到振動、溫度、濕度和空氣成分的影響，這些因素都會對蔬菜的貨架期產生很大的影響。目前，申江等對果菜類［57］和葉菜類［58］進行了公路冷藏運輸模擬的試驗，研究表明，運輸過程中的振動變化和運輸溫度對蔬菜影響顯著，相對濕度對蔬菜的水分含量影響較大，較小的振動、適宜的溫度和相對高的濕度對蔬菜在運輸過程中的保鮮是有利的；同時也得出了白菜、青花菜、油菜、胡蘿卜、黃瓜、番茄和甜椒在瀝青路面上運輸振幅為2.8cm和在沙石路面上振幅為5.6cm時的最佳運輸溫度和相對濕度。

根據運輸路線的不同，蔬菜的運輸又分為航空運輸、陸路運輸和水路運輸，陸路運輸又分為公路運輸和鐵路運輸。運輸裝備有隔熱保溫車、蓄冷板冷藏車、機械冷藏車和冷藏集裝箱等。隔熱保溫車只有隔熱車廂而無制冷裝置，僅適用于短途運輸；冷藏車適于長距離、環境溫度變化范圍比較大、適溫范圍較窄的易腐貨物的冷藏運輸［59］。顏麗萍［60］和聶建波［61］對青花菜和蘆筍進行模擬冷藏運輸研究都表明，低溫運輸的效果要比常溫運輸的好，泡沫箱加冰和紙箱加膜冷藏運輸要比模擬保溫車運輸的好，0℃套膜運輸是最好的運輸方法。

蔬菜從生產地到消費地的冷鏈運輸是一個系統工程。有些只需要一種運輸方式即可，而更多的是需要幾種運輸方式聯合完成。因此，蔬菜在冷鏈運輸過程中，需要發揮各種運輸方式的長處，使蔬菜以最短的路程、最合理的路線、最快的時間、經歷最少的環節，完成從生產地到消費地的冷鏈運輸［62］。

6 冷鏈銷售

銷售和消費是蔬菜冷鏈流通中最能體現蔬菜商品價值的一個環節［63］。這一環節的好壞直接關系到生產者、經營者和消費者的利益。蔬菜的冷鏈銷售主要是采用冷藏柜和冷藏貨架，并按照各類蔬菜所規定的貨架期進行銷售［64］。目前銷售蔬菜的貨柜有常溫柜、常溫加濕柜、果蔬保鮮柜，通過控溫、加濕、薄膜包裝等保鮮方法來保持蔬菜的品質。Fernando Vallejo等［65］采用11μm的低密度聚乙烯膜對青花菜包裝，在1℃條件下貯藏7d后在15℃銷售3d，青花菜中化合物的濃度只有輕微的變化，Vc含量的變化也較小。Y.Aharoni等［66］對甜玉米采用PVC和兩種聚烯烴膜 AM、K－400T包裝后進行銷售，在1℃下貯藏12d后再在20℃條件下銷售2d，聚烯烴膜AM、K－400T包裝比PVC包裝的玉米更能維持玉米的品質。聶建波等［67］對青椒在不同溫度的流通研究得出，青椒在9℃下貯藏16d品質仍較好，感官評價為4.1，失重率1.79%；而在9℃ 下貯藏16d后再在20℃下銷售1d的青椒感官評價為3.3，失重率為3.87%。因此，在冷藏銷售過程，控制好蔬菜的溫度和濕度，或使用薄膜進行包裝，可以有效延長蔬菜的貨架期。

消費者從市場或超市購買蔬菜到家庭冰箱這段過程，對蔬菜的溫度不能進行較好地控制，蔬菜的品溫就會上升很快，并有可能產生冷害，對蔬菜的品質造成不良的影響。近年來，生鮮電商銷售和城市配送作為一種新型銷售模式得到了很大的發展，與傳統的冷藏銷售相比，通過冷鏈物流可以直接將新鮮的產品送到消費者的家庭冰箱中，解決了新鮮蔬菜從市場或超市陳列柜到家庭冰箱這段時間對溫度的失控，使蔬菜產品從田間采收后到消費者手里處于完整的冷鏈中。目前，蓄冷型運輸保溫箱［68］、移動式無線數顯蓄冷制冷多功能冷藏箱［69］、標準托盤式可折疊保溫物流箱［70］等實用新型專利發明可以有效解決這一過程的低溫，更好地保證蔬菜的全程冷鏈。

7 家庭冰箱保鮮

目前，大多數對蔬菜全程冷鏈的研究到銷售即研究結束，忽略了家庭保鮮這一環節。大多數消費者也缺乏相應的保鮮知識，蔬菜購買后，溫度沒有得到較好的控制，不同蔬菜的生理特性及最適貯藏溫度不同，盲目地放入冰箱，蔬菜會發生串味、冷害等一系列的問題，失去良好的品質，以致前面各個環節的工作前功盡棄。因此，這一環節需要得到重視，作為生產者，應該在生產過程中增加標簽，標明蔬菜的適宜貯藏溫度和其保質期；同時，銷售過程，也應宣傳蔬菜的保鮮知識，提高消費者的保鮮意識。

8 展望

目前，相對西方發達國家完善的冷鏈物流體系，中國仍存在巨大的差距。專業冷鏈設備的缺乏仍是中國存在的主要問題。“十二五”期間，中國對冷鏈物流投入較大，但主要集中于冷庫的投入，而產地預冷設備、冷藏運輸設備等投入較少；蔬菜冷鏈流通過程中，每個環節都需重視，缺一不可。因此針對中國冷鏈流通的薄弱環節，國家需加大投入，積極研發生產并推廣現代化的冷藏鏈設備，提高蔬菜冷鏈物流從事人員的技術水平，完善蔬菜冷鏈物流體系。

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