模擬運輸條件下保鮮模式對菜心品質的影響

楊松夏YANG Song-xia 呂恩利 - 朱立學 - 趙俊宏 -

(1. 仲愷農業工程學院機電工程學院，廣東 廣州 510225；2. 華南農業大學工程學院，廣東 廣州 510642)

菜心是華南地區周年種植供應的特色蔬菜之一，因其質嫩可口，深受消費者青睞。然而，因其采后流通過程中易發生失水萎蔫和衰老腐爛，導致采后的損失率高達20%～40%[1]。為此，中國學者對采后保鮮進行了大量研究，但主要集中在貯藏環節貯藏溫度[2-3]、調節氣體濃度[4-5]、保鮮劑保鮮[6-7]等方式對菜心保鮮品質的影響及保鮮參數優化方面，而對菜心運輸中的保鮮研究較少。在運輸環節，菜心運輸中的保鮮模式主要為泡沫箱加冰保鮮和冷藏保鮮2種，其中泡沫箱加冰保鮮是普遍采用的保鮮模式，但長時間運輸保鮮效果較差。此外，果蔬運輸保鮮效果較好的冷藏加濕保鮮模式和氣調保鮮模式也已經在果蔬運輸中得到了應用，其中，可以調節保鮮環境溫度、相對濕度以及氣體成分的氣調保鮮技術日益成熟[8-9]。然而，目前暫未發現菜心運輸中氣調保鮮和冷藏加濕保鮮方面的研究和應用。

本研究擬運用具有制冷、加濕和調節O2體積分數功能的3臺保鮮運輸試驗平臺，對同一批次新鮮菜心進行氣調保鮮、冷藏加濕保鮮和冷藏保鮮試驗，對比研究菜心在3種運輸保鮮模式下保鮮品質的變化規律和保鮮效果，以期為菜心的保鮮運輸提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 試驗材料

供試菜心發育期為60 d左右，清晨采自廣州市白云區菜園，菜心平均株高21.6 cm，平均直徑1.0 cm。采購后立即運回實驗室進行冷庫預冷，菜心預冷至平均溫度為6 ℃后從冷庫中取出置于實驗室內(實驗室環境溫度23～25 ℃)，去除有傷病、折損的菜心后備用。

1.1.2 主要儀器

電子秤：BSA8201-CW型，精度0.1 g，量程8 200 g，北京賽多利斯科學儀器有限公司；

葉綠素儀：SPAD-502型，柯尼卡美能達公司；

數字折射計：PR-32α型，量程0%～32%，精度0.1%，ATAGO(愛拓)中國分公司；

具有制冷、加濕和調節O2體積分數功能的多保鮮模式試驗平臺(見圖1)：本課題組自主研發。廂體尺寸(長×寬×高)為1 600 mm×1 100 mm×1 500 mm，廂體壁板為100 mm 厚度的聚氨酯泡沫板。試驗平臺工作原理：控制器根據采集到的廂體內溫度、相對濕度和O2體積分數信息，控制執行機構(制冷機組、液氮罐、循環風機、超聲波霧化振子和換氣閥)工作，調節廂體內保鮮環境的溫度、相對濕度和O2體積分數參數值處于最佳的保鮮范圍內[10-11]；振動系統通過廂體外控制電箱調節廂體內振動機工作臺的振動加速度，模擬運輸過程的振動情況。試驗平臺主要參數性能見表1。

1.2 試驗處理方法

試驗設3組處理，分別為氣調保鮮模式、冷藏加濕保鮮模式、冷藏保鮮模式，具體處理如下。

菜心冷庫預冷后立即用聚乙烯袋(長×寬：230 mm×160 mm，膜厚度0.05 mm，開孔率5%)包裝，每袋菜心250 g左右。菜心完成包裝后放置于塑料筐(長×寬×高為450 mm×350 mm×150 mm)內，每筐8袋。每組處理設3次重復，共9個塑料筐。將塑料筐放置于振動機工作平臺上并壓緊固定。關閉試驗平臺廂門，運行控制系統，設定試驗參數并開始試驗。試驗參數設定：氣調保鮮模式溫度3～5 ℃，相對濕度90%～95%，O2體積分數3%～5%；冷藏加濕保鮮模式溫度3～5 ℃，相對濕度90%～95%；冷藏保鮮模式溫度3～5 ℃(相對濕度不進行控制，冷藏環境的相對濕度為45%～55%)[12-13]。研究[14-15]顯示，運輸中車廂的振動對蔬菜的保鮮品質也產生較大影響，為模擬路面運輸中車廂的振動，選取車速為70～80 km/h條件下的振動水平作為振動輸入，將振動機的加速度均方根值設定為0.25 g。試驗共進行8 d，指標檢測周期為2 d。

1.3 檢測項目與方法

1.3.1 質量損失率 采用稱量法[16]，按式(1)計算質量損失率。

1. 循環風機 2. 冷風機 3. 蒸發器 4. 液氮汽化盤管 5. 監測溫度傳感器 6. 出風隔板 7. 超聲波加濕器 8. 接水盤 9. 振動機控制器 10. 振動機工作臺 11. 氣流導軌 12. 換氣閥 13. 傳感器盒 14. 回風道 15. 保溫廂體 16. 進水管 17. 儲水箱 18. 排水管 19. 制冷機 20. 冷凝器 21. 液氮罐 22. 氣調電磁閥 23. 電量表 24. 記錄儀 25. 集成控制器 26. 控制繼電器盒

圖1 試驗平臺結構示意圖
Figure 1 Schematic diagram of experimental platform

表1 試驗平臺主要性能參數表Table 1 Main performance parameters of experimental platform

(1)

式中：

c——質量損失率，%；

m1——菜心運輸前質量，g；

m2——菜心運輸后質量，g。

1.3.2 莖切口腐爛指數 菜心莖切口處較易發生失水和微生物感染，莖切口腐爛指莖切口處失水凹陷、顏色變深，嚴重的稍有腐爛。隨機選取20株進行莖切口腐爛指數評定，莖切口腐爛指數評定標準：1級，<5%；2級，5%～10%；3級，10%～15%；4級，15%以上[17]。莖切口腐爛指數按式(2)計算：

(2)

式中：

SDI——莖切口腐爛指數；

N——相應腐爛級數對應菜心株數；

J——腐爛級數，為1～4。

1.3.3 葉綠素SPAD值 葉綠素儀測出的SPAD值可以間接反映作物葉片中葉綠素的含量[18-19]。隨機選取4株菜心，每株菜心選3個葉片進行SPAD 值測量，每個葉片測量2次，取平均值。

1.3.4 可溶性固形物(TSS)含量 隨機選取8株菜心，剪碎后放入榨汁機榨取菜汁，將菜汁用紗布過濾取汁并攪拌均勻。采用數字折射計測定菜心的TSS含量。每次測量重復3次，取平均值。

1.3.5 VC含量 采用2,6-二氯靛酚法[20]。隨機選取100 g菜心放入搗碎機，加入100 mL 2%的草酸溶液搗碎，迅速搗成勻漿，稱取10 g漿狀樣品移入100 mL容量瓶并稀釋至刻度，搖勻后過濾，吸取10 mL放入錐形瓶，用2,6-二氯靛酚溶液進行滴定。

1.3.6 感官評定 主要對菜心的色澤、形態和氣味3項指標進行評分，每項指標0～4分，0分為最差，4分為最好，3項指標總分作為感官評定值，具體的感官評定評分標準見表2[21-22]。

表2 菜心感官評定標準Table 2 Sensory evaluation principle of vegetables

1.4 數據統計分析方法

試驗數據采用SPSS 21.0軟件進行統計分析，利用Duncan法進行多組樣本之間的差異顯著性分析，P<0.05表示差異顯著。

2 結果與討論

2.1 質量損失率

蔬菜中含有大量的水分，蔬菜在貯藏期間的質量損失主要是由失水引起的，如果質量損失達到5%，則其新鮮程度就會明顯下降[23]。運輸條件下3種保鮮模式菜心的質量損失率變化見圖2。在運輸過程中，3種保鮮模式菜心的質量損失率逐漸上升，其他冷藏保鮮菜心的質量損失率顯著(P<0.05)高于其他2種保鮮模式，而氣調保鮮和冷藏加濕保鮮模式菜心的質量損失率較低，且兩者之間并沒有顯著(P>0.05)差異。由此可見，運輸過程中增加運輸環境的相對濕度可以顯著抑制菜心的水分散失，而在8 d時間的運輸中，降低O2體積分數并沒有起到明顯抑制菜心水分散失的作用。

2.2 莖切口腐爛指數

運輸條件下3種保鮮模式菜心的莖切口腐爛指數變化見圖3。在運輸過程中，3種保鮮模式菜心的莖切口腐爛指數逐漸上升，前4 d菜心的腐爛指數上升較慢，4 d后腐爛指數上升較快，且冷藏保鮮菜心的莖切口腐爛指數上升速度高于其他2組。在運輸期前2 d，3種保鮮模式菜心的莖切口腐爛指數無顯著(P>0.05)差異，4 d后冷藏保鮮菜心的莖切口腐爛指數顯著(P<0.05)高于其他2種保鮮模式，可能由于失水過多破壞了菜心的代謝過程，導致抵抗病菌侵染的能力下降；在運輸的8 d中，氣調保鮮和冷藏加濕保鮮菜心的莖切口腐爛指數無顯著(P>0.05)差異。由此可見，在運輸前期，3種保鮮模式對抑制菜心莖切口腐爛的作用無顯著差異，在4 d以上的運輸中，降低保鮮溫度的同時增加運輸環境的相對濕度可以顯著抑制莖切口腐爛，而降低運輸環境的O2體積分數并未顯著地抑制莖切口的腐爛。有關相對濕度和O2體積分數對莖切口腐爛的影響還需進一步研究。

同一運輸時間不同保鮮模式柱形圖頂部的不同字母代表3種保鮮模式菜心質量損失率在P<0.05水平上差異顯著

圖2 菜心質量損失率隨運輸時間的變化

Figure 2 Changes of mass loss rate along with transport time

同一運輸時間不同保鮮模式柱形圖頂部的字母代表3種保鮮模式菜心腐爛指數在P<0.05水平上差異顯著

圖3 菜心腐爛指數隨運輸時間的變化

Figure 3 Changes of decay index along with transport time

2.3 葉綠素SPAD值

運輸條件下3種保鮮模式菜心的葉綠素SPAD值變化見圖4。在運輸過程中，3種保鮮模式菜心的葉綠素SPAD值整體呈下降趨勢，前4 d 3種保鮮模式菜心的葉綠素SPAD值下降速度均較慢；運輸4 d后下降速度有所加快，氣調保鮮和冷藏加濕保鮮模式菜心的葉綠素SPAD值下降速度較快，且兩者差異不顯著(P>0.05)。運輸期前4 d，3種保鮮模式菜心的葉綠素SPAD值無顯著(P>0.05)差異；運輸4 d后，冷藏保鮮模式菜心的葉綠素SPAD值顯著(P<0.05)高于氣調保鮮模式。由此可見，3種保鮮模式葉綠素SPAD值的差異主要體現在運輸4 d后，冷藏保鮮菜心的葉綠素SPAD值要高于其他2種保鮮模式，可能是4 d后冷藏保鮮菜心的失水較多導致菜心的葉綠素相對含量高于其他2種保鮮模式；對比氣調和冷藏加濕2種保鮮模式發現，在8 d的運輸時間內降低O2體積分數并未有顯著抑制葉綠體的分解。

同一運輸時間不同保鮮模式柱形圖頂部的字母代表3種保鮮模式菜心葉片葉綠素SPAD值在P<0.05水平上差異顯著

圖4 菜心葉片葉綠素SPAD值隨運輸時間的變化

Figure 4 Changes of SPAD value of vegetables leaf along with transport time

2.4 TSS含量

運輸條件下3種保鮮模式菜心的TSS含量變化見圖5。在運輸過程中，氣調保鮮和冷藏加濕保鮮模式菜心的TSS相對含量呈下降趨勢，而冷藏保鮮在運輸4 d后TSS含量逐漸上升。運輸期前6 d，3種保鮮模式TSS含量無顯著(P>0.05)差異，而運輸至第8天時，冷藏保鮮菜心的TSS含量顯著(P<0.05)高于其他2種保鮮模式。由此可見，在6 d的運輸中，降低運輸保鮮環境的O2體積分數和增加運輸環境的相對濕度沒有起到延緩TSS分解的作用，而在運輸后期，反而由于失水過多引起了冷藏保鮮模式菜心的TSS含量相對升高。

同一運輸時間不同保鮮模式柱形圖頂部的字母代表3種保鮮模式菜心TSS含量在P<0.05水平上差異顯著

圖5 菜心TSS含量隨運輸時間的變化

Figure 5 Changes of TSS content of vegetables leaf along with transport time

2.5 VC含量

運輸條件下3種保鮮模式菜心的VC含量變化見圖6。在運輸過程中，3種保鮮模式菜心的VC含量均逐漸下降，在運輸4 d后下降速度有所增加。在運輸過程中，3種保鮮模式菜心的VC含量整體上無顯著差異(P>0.05)，然而冷藏保鮮菜心的VC含量略高于其他2種保鮮模式。由此可以看出，3種保鮮模式對抑制菜心VC含量分解的作用無顯著差異，增加運輸保鮮環境的相對濕度和降低運輸環境的O2體積分數沒有起到延緩VC分解的作用。

同一運輸時間不同保鮮模式柱形圖頂部的字母代表3種保鮮模式菜心VC含量在P<0.05水平上差異顯著

圖6 菜心VC含量隨運輸時間的變化

Figure 6 Changes of VCcontents of vegetables along with transport time

2.6 感官評定

運輸條件下3種保鮮模式菜心的感官評定值變化見圖7。3種保鮮模式菜心的感官品質逐漸下降，氣調保鮮和冷藏加濕保鮮模式菜心的感官品質下降較慢，而冷藏保鮮菜心的感官品質下降較快。運輸期前2 d，3種保鮮模式菜心的感官品質無顯著(P<0.05)差異；運輸2 d以后，氣調保鮮和冷藏加濕保鮮模式菜心的感官品質顯著(P>0.05)好于冷藏保鮮模式，而氣調保鮮和冷藏加濕保鮮菜心的感官品質無顯著差異(P>0.05)。由此可見，在運輸前期，3種保鮮模式對抑制菜心感官品質下降的作用無顯著差異，運輸4 d以后，增加運輸環境的相對濕度可以顯著地抑制莖切口的腐爛，而降低運輸環境的O2體積分數并沒有起到顯著抑制菜心感官品質下降的作用。

同一運輸時間不同保鮮模式柱形圖頂部的字母代表3種保鮮模式菜心感官評定值在P<0.05水平上差異顯著

圖7 菜心感官評定值隨運輸時間的變化

Figure 7 Changes of sensory evaluation value of vegetables along with transport time

3 結論

(1) 隨著運輸時間的延長，氣調保鮮模式下的菜心品質整體優于冷藏加濕保鮮模式和冷藏保鮮模式，說明在保證低溫保鮮環境的同時，增加保鮮環境的相對濕度和降低O2體積分數可以更好地維持菜心品質，延長菜心貯運輸時間。

(2) 菜心不同的運輸時間應選擇不同的保鮮模式。就運輸過程中菜心的品質而言，2 d以內的運輸，冷藏保鮮、冷藏加濕保鮮和氣調保鮮模式菜心的品質整體無顯著性差異(P>0.05)，3種保鮮模式均能維持菜心較好的品質；2 d以上的運輸，冷藏加濕保鮮和氣調保鮮模式可以顯著(P<0.05)抑制菜心失水和莖切口腐爛，而對于抑制TSS含量、VC含量等營養成分的作用不明顯；4 d以上的運輸，冷藏加濕保鮮和氣調保鮮模式菜心保鮮品質差別不大，且明顯優于冷藏運輸。整體而言，4 d以內的菜心運輸可以選擇冷藏保鮮、冷藏加濕保鮮和氣調保鮮3種保鮮模式中的一種，而4 d以上的運輸則選擇冷藏加濕保鮮或氣調保鮮為宜。

本研究探索了不同保鮮模式下菜心的品質變化規律，明確了不同運輸時間應選擇的最優保鮮模式，為合理選擇菜心運輸保鮮模式和減少菜心運輸腐爛損耗提供參考。然而，本研究中的保鮮參數均選擇了最優的保鮮溫度、相對濕度和O2體積分數參數，研究結論對菜心保鮮運輸的指導具有一定的局限性。因此，后續還需對低溫、高濕、低氧協同保鮮條件下單一因素參數變化對菜心保鮮運輸中的品質影響展開研究，以完善菜心保鮮模式與保鮮運輸時間之間的影響關系，提高研究結論的適用性。

[1] 姜曉陽, 張昭其, 楊暹, 等. 菜心采后生理及貯運保鮮技術研究進展[J]. 保鮮與加工, 2011, 11(1): 47-50.

[2] 李露露. 不同貯藏溫度和包裝袋對菜心貨架期品質的影響[D]. 廣州: 華南農業大學, 2016: 11-18.

[3] 黃曲英, 蘇蔚, 劉少群, 等. 低溫、包裝和茉莉酸甲酯處理對菜心貯藏及品質的影響[J]. 廣東農業科學, 2009, 36(12): 126-138.

[4] 王惠惠, 陳于隴, 徐玉娟, 等. 高氧氣調包裝對鮮切菜心品質的影響[J]. 中國食品學報, 2014, 14(2): 161-170.

[5] 張魯斌, 朱世江, 王光. 1-MCP對貯藏期間菜心衰老進程的影響[J]. 廣東農業科學, 2010, 37(11): 179-181.

[6] 張法梅, 劉少群, 蘇蔚, 等. 茉莉酸甲酯處理對菜心耐貯性的影響[J]. 農業工程學報, 2009, 25(S1): 87-91.

[7] 劉順枝, 孫茹, 江月玲, 等. 殼聚糖涂膜對延緩菜心采后衰老效果的研究[J]. 食品科技, 2012, 37(10): 43-47.

[8] SINGH A K, GOSWAMIT K. Controlled atmosphere storage of fruits and vegetables: A review[J]. Journal of Food Science and Technology, 2006, 43(1): 1-7.

[9] 呂恩利, 陸華忠, 楊洲, 等. 果蔬氣調保鮮運輸技術發展研究[J]. 農機化研究, 2010, 32(6): 225-228.

[10] 韓谞, 呂恩利, 陸華忠, 等. 液氮充注氣調保鮮運輸廂內環境因素間耦合關系[J]. 農業工程學報, 2012, 28(17): 275-280.

[11] 呂恩利, 楊洲, 陸華忠, 等. 保鮮運輸用液氮充注氣調的溫度調節性能優化[J]. 農業工程學報, 2012, 28(13): 237-243.

[12] 曾志雄, 呂恩利, 郭嘉明, 等. 葉菜保鮮環境參數的研究現狀與分析[J]. 廣東農業科學, 2012, 39(3): 75-77.

[13] 關文強, 陶曉彥, 張娜, 等. 高濕度冰箱對青菜和西芹的保鮮效果[J]. 農業工程學報, 2009, 25(4): 265-269.

[14] 董雪臨, 張超, 馬越, 等. 運輸振動對鮮切生菜品質的影響[J]. 食品科學, 2016, 37(8): 255-259.

[15] GARCIA-ROMEU-MARTINEZ M A, SINGH S P, CLOQUELL-BALLESTER V A. Measurement and analysis of vibration levels for truck transport in Spain as a function of payload, suspension and speed[J]. Packaging Technology and Science, 2008, 21(8): 439-451.

[16] 雷昊, 謝晶, 喬永祥, 等. 臭氧水清洗結合氣調包裝對鮮切杭白菜保鮮效果的研究[J]. 食品與機械, 2017, 33(6): 110-113.

[17] 張麗紅, 司力珊. 不同預冷、包裝對出口菜心保鮮效果的影響[J]. 蔬菜, 2004(12): 30-32．

[18] 陳麗娜, 呂順, 莊華才, 等. 華南特色大棚對夏季菜心栽培的影響[J]. 熱帶作物學報, 2014, 35(5): 842-846.

[19] 宋廷軍, 何自涵, 程艷, 等. 菜心葉片SPAD值與葉綠素含量的相關性分析[J]. 東北農業科學, 2017, 42(1): 34-37.

[20] 李偉, 張一珠, 付正義, 等. 聚乳酸薄膜對西蘭花的保鮮效果分析[J]. 食品科學, 2016, 37(14): 270-273.

[21] 余江濤, 謝晶. 臭氧水處理結合氣調包裝對鮮切生菜保鮮效果的影響[J]. 食品與機械, 2015, 31(1): 111-115.

[22] 孫樹杰, 韓曉潔, 李文香, 等. 甘草、高良姜及其復合提取液對菠菜保鮮效果的研究[J]. 食品與生物技術學報, 2012, 31(5): 537-541.

[23] 王安妮, 史磊, 孫莉, 等. 低溫下相對濕度對菠菜與生菜保鮮效果的影響[J]. 食品科技, 2013, 38(7): 38-42.