蓄冷式保溫集裝箱在蔬菜流通中的保鮮效果研究

李春海 ，郭風軍 ，張長峰 *，胡曉微 ，楊悅 ，段彩芳

（1.中車石家莊車輛有限公司，河北石家莊051430；2.國家農產品現代物流工程技術研究中心，山東濟南250103；3.山東商業職業技術學院，山東省農產品貯運保鮮技術重點實驗室，山東濟南250103）

隨著人們生活水平的提高和生鮮電子商務的興起，我國冷鏈物流行業發展迅速。冷藏集裝箱、冷藏車等運輸設備是生鮮農產品長距離冷鏈運輸的主要工具[1，2]。此類設備依靠車載供電設備運行，技術成熟，但油耗大，易發生“斷鏈”現象。在這一背景下，相變蓄冷技術的應用應運而生，這是一種利用高密度儲存的相變介質物態變化中的顯熱、潛熱或化學反應中的反應熱來調控環境溫度的技術[2]。作為一種高效率、低成本的蓄冷方式，相變蓄冷技術在加工、貯藏、運輸及銷售等食品冷鏈物流體系中有著廣闊的發展潛力[3，4]。

在生鮮食品電商配送、醫藥領域，相變蓄冷材料以冰袋、冰排或冰盒的形式已得到廣泛應用[2]。各國學者正在研究將相變蓄冷材料應用于冷藏車、冷藏集裝箱，以實現節能和減少溫度波動[5，6]。目前，對蓄冷式保溫集裝箱的研究相對較少，尚無成熟的商業化產品。鑒于此，本研究以2～12℃的果蔬保鮮溫度參數，研發了適合果蔬冷鏈物流的蓄冷式保溫集裝箱，測試了蓄冷式保溫集裝箱實際運行的溫度波動情況，并評價了其對油菜、韭黃等新鮮蔬菜的物流保鮮效果，為蓄冷式保溫集裝箱的優化設計和相變蓄冷技術在果蔬冷鏈物流體系中的研究與應用提供了參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

蓄冷式保溫集裝箱，中車石家莊車輛有限公司生產，該蓄冷式保溫集裝箱是以相變蓄冷材料為冷源的長距離冷鏈運輸工具，主要有保溫箱體、蓄冷排（含相變蓄冷材料）、信息系統及充冷管路系統等基本部分組成；外部尺寸為12.19 m×2.43 m×2.90 m；內部尺寸為12.03 m×2.35 m×2.39 m（如圖1所示）。

油菜、韭黃，由云南昆明某蔬菜種植基地提供。

圖1 蓄冷式保溫集裝箱實物圖Fig.1 Practicality picture of cold storage thermal container

1.2 試驗方法

在蓄冷式保溫集裝箱的前、中、后部分別安裝溫度記錄儀。在蓄冷式保溫集裝箱內，裝載油菜、韭黃，并將蔬菜分為泡沫箱組、泡沫箱+冰組、筐裝組。每箱/筐為15 kg，每組25箱/筐。

泡沫箱處理組：將預冷后的油菜、韭黃按每捆500 g捆扎，然后放入泡沫箱（長×寬×高為0.42 m×0.38 m×0.30 m），蓋好，并用塑料膠帶密封。

泡沫箱+冰處理組：將預冷后的油菜、韭黃按每捆500 g捆扎，然后放入泡沫箱（長×寬×高為0.42 m×0.38 m×0.30 m），同時加入500 g冰瓶4個，蓋好，并用塑料膠帶密封。

筐裝組：將預冷后的油菜、韭黃按照每捆500 g捆扎好，然后放入塑料筐（長×寬×高為0.40 m×0.32 m×0.20 m）中，蓋好。

1.3 測定指標與方法

2018年11月初，蓄冷式保溫集裝箱在昆明-大理線路公鐵聯運測試，往返時間為72 h，沿途不開門。測試蓄冷式保溫集裝箱的溫度變化情況，并對比運輸前后蔬菜的色差、可溶性固形物、pH值及硬度等指標變化情況，分析評價其品質變化。

1.3.1 溫度

使用Testo 184 T3溫度記錄儀采集蓄冷式保溫集裝箱前、中、后部的溫度數據。

1.3.2 色差

在運輸前后，分別使用柯尼卡美能達CR-400采集葉片主葉脈末端兩側區域的色差L*、a*、b*數據。每組采集15個樣本。

1.3.3 硬度

參照曹健康等[7]的測定方法，略有改動。使用硬度計對準葉柄基部附近壓入至刻度線，記錄此時讀數。每組采集6個樣本。

1.3.4 pH值

參照曹健康等[7]的測定方法，略有改動。使用高速組織搗碎機將樣品搗碎勻漿，然后紗布過濾得到濾液。將數字式pH計插入濾液，讀取pH值。每組采集6個樣本。

1.4 數據處理

采用Origin 2017作圖，SPSS 21.0統計分析軟件對試驗數據作差異顯著性分析。

2 結果分析

2.1 環境溫度對蓄冷式保溫集裝箱內部溫度的影響

箱內溫度的穩定性是衡量蓄冷式保溫集裝箱性能的重要指標之一[8]。當箱體內外溫差較大而箱內溫度波動較小時，則蓄冷式保溫集裝箱冷藏性能良好，否則，性能較差。蓄冷式保溫集裝箱內外溫度變化情況如圖2所示，由圖可以看出，箱內溫度隨箱外環境溫度的變化而波動，但波動較小；受開關門的影響，箱內前部、中部、后部的溫度分別為 （8.23±1.21）℃、（8.81±1.04）℃、（8.96±1.34）℃（以平均值±標準偏差計），整體上箱內溫度后部≥中部≥前部，波動范圍為后部≥前部≥中部；在72 h內，箱內溫度最高為11.90℃，最低溫度為4.58℃，箱體內溫度性能指標基本達到2～12℃的設計要求。

圖2 蓄冷式保溫集裝箱內外溫度變化情況Fig.2 Temperature change of cold storage thermal container and environment

2.2 運輸前后油菜的品質變化情況

2.2.1 運輸前后油菜的色澤變化

圖3 油菜運輸前后色差L*變化情況Fig.3 Change of color differenceL*of rape before and after transportation

新鮮蔬菜采后葉綠素易降解，發生黃化現象，而色差是衡量蔬菜色澤變化的特征指標之一[9]。L*表示亮度，正值表示偏亮，負值表示偏暗；a*表示紅綠，正值表示偏紅，負值表示偏綠；b*表示黃藍，正值表示偏黃，負值表示偏藍[10]。油菜運輸前后色差變化情況如圖3～5（見下頁）所示，運輸前后各處理組的色差L*、a*均略有上升，但無顯著性差異（P＞0.05）；三種處理組的b*值較運輸前略有上升，但無顯著性差異（P＞0.05）。這表明運輸過程中，各處理組油菜的色澤變化較小。

圖4 油菜運輸前后a*變化情況Fig.4 Change of color differencea*of rape before and after transportation

圖5 油菜運輸前后色差b*變化情況Fig.5 Change of color differenceb*of rape before and after transportation

2.2.2 油菜運輸前后硬度變化

圖6 油菜運輸前后硬度變化情況Fig.6 Change of hardness of rape before and after transportation

采后蔬菜容易失水，發生萎蔫現象，而硬度是衡量蔬菜堅實的指標之一[11]。如圖6所示，運輸后泡沫箱組、泡沫箱+冰組的硬度略有上升，兩組無顯著性差異（P>0.05），而筐裝組硬度明顯下降（P<0.05）。這表明泡沫箱包裝組、泡沫箱+冰組失水少于筐裝組，筐裝組出現一定程度失水，硬度下降。

2.2.3 油菜運輸前后pH值的變化

pH值是衡量有機酸含量的指標之一，蔬菜中通常含有一定含量的有機酸，而有機酸的種類、含量直接影響蔬菜的口味[11，12]。在貯藏過程中，隨著衰老進程的加快，蔬菜的有機酸因參與新陳代謝而降低。如圖7所示，運輸前后，各處理組的pH值均無明顯變化（P>0.05），說明該蓄冷保溫集裝箱運輸過程中，溫度較低，油菜的新陳代謝較慢，一直保持新鮮的狀態。

圖7 油菜運輸前后pH變化情況Fig.7 Change of pH of rape before and after transportation

2.2.4 油菜運輸前后可溶性固形物的變化

圖8 油菜運輸前后可溶性固形物變化情況Fig.8 Change of total soluble solids of rape before and after transportation

可溶性固形物是指果蔬中可溶于水的物質，如糖類、有機酸、礦物質、水溶性維生素等，通常以百分數表示[13]。如圖8所示，運輸前后，泡沫箱組、泡沫箱+冰組的可溶性固形物略有下降，筐裝組明顯上升（P<0.05）。這可能是因為，在物流保鮮過程中，由于新陳代謝的作用，泡沫箱組、泡沫箱+冰組的可溶性固形物逐漸降低；而筐裝組的處理因無包裝保護，伴隨蒸騰作用，略有失水，導致可溶性固形物含量升高。

2.3 運輸前后韭黃的品質變化情況

2.3.1 色澤變化

圖9 運輸前后韭黃色差L*變化情況Fig.9 Change ofL*of hotbed chives before and after transportation

圖10 運輸前后韭黃色差a*變化情況Fig.10 Change ofa*of hotbed chives before and after transportation

如圖9～11所示，運輸前后韭黃各處理組的色差L*無顯著性差異（P>0.05）；泡沫箱組、泡沫箱+冰組的a*值較運輸前均有顯著上升（P<0.05），b*值較運輸前均有顯著下降（P<0.05），筐裝組的a*、b*值均無顯著性變化（P>0.05）。這表明運輸過程中，泡沫箱組、泡沫箱+冰組較運輸前偏紅、偏藍，色澤略有變化。

圖11 韭黃運輸前后色差b*變化情況Fig.11 Change ofb*of hotbed chives before and after transportation

2.3.2 可溶性固形物含量的變化

如圖12所示，運輸前，可溶性固形物含量為5.40%；運輸后，泡沫箱組、泡沫箱+冰組、筐裝組的可溶性固形物含量分別為5.35%、4.70%、5.17%。泡沫箱+冰組的可溶性固形物含量顯著下降，泡沫箱組、筐裝組均無顯著性變化（P＞0.05）。本實驗中，三種處理組的可溶性固形物含量變化較小，韭黃的新陳代謝速率較低。

圖12 韭黃運輸前后可溶性固形物變化情況Fig.12 Change of total soluble solids of hotbed chives beforeand after transportation

2.3.3 pH值的變化

如圖13（見下頁）所示，運輸前，韭黃的pH值為6.43；運輸后，泡沫箱組、泡沫箱+冰組、筐裝組的pH值分別為6.46、6.47、6.45。與油菜類似，各處理組的pH值較運輸前均無明顯變化（P>0.05），均較好地保持韭黃的pH值，有利于韭黃的物流保鮮。

圖13 韭黃運輸前后pH變化情況Fig.13 Change of pH of hotbed chives before and after transportation

3 結論

通過測試蓄冷式保溫集裝箱冷藏性能和油菜、韭黃等蔬菜品質變化，得到如下結論：

第一，受開關門的影響，整體上畜冷式保溫集裝箱內溫度后部≥中部≥前部，波動度為后部≥前部≥中部；在物流運輸過程中，箱內溫度最高為11.90℃，最低溫度為4.58℃，溫度波動較小，箱體溫度性能指標基本達到2～12℃的設計要求。

第二，不同處理組油菜的色差L*、a*、b*、硬度和pH值均無顯著變化；在物流保鮮過程中，由于新陳代謝的作用，泡沫箱組、泡沫箱+冰組油菜的可溶性固形物逐漸降低；而筐裝組油菜可溶性固形物含量升高，分析為因無包裝保護，略有失水所致。

第三，泡沫箱組、泡沫箱+冰組的韭黃較運輸前偏紅、偏藍，色澤略有變化，筐裝組無明顯變化；不同處理組韭黃的可溶性固形物和pH值均無明顯變化。

整體上，蓄冷式保溫集裝箱冷藏性能良好，具有較好的物流保鮮效果，在保障蔬菜品質、降低冷鏈物流能耗和成本，提升經濟效益方面有著積極作用；泡沫箱組、泡沫箱+冰組優于筐裝組，在物流過程中，可采用蓄冷式保溫集裝箱與泡沫箱包裝（或泡沫箱+冰）相結合的方式保障蔬菜品質和新鮮度。本實驗結果可為蓄冷式保溫集裝箱的優化設計和相變蓄冷技術在果蔬冷鏈物流中的研究與應用提供參考。