預冷方式對哈密瓜冷藏效果的影響

耿新麗，鄭賀云，張翠環，王利斌，千春錄，姚 軍*

（1.新疆維吾爾自治區葡萄瓜果研究所，新疆吐魯番 838200；2.南京農業大學食品科技學院，江蘇南京 210095；3.揚州大學食品科學與工程學院，江蘇揚州 225000）

哈密瓜（Cucumis melo）是新疆維吾爾自治區哈密地區的特產，是中國國家地理標志產品。新疆的哈密瓜產量占全國的一半以上，瓜果集中成熟上市時數量驚人。因此，為了延長哈密瓜的貨架期、減少果實腐爛損耗，需要依靠現代冷鏈運輸技術將瓜果保質保量地運至全國各地[1]。預冷是冷鏈物流的重要環節，但也是較為薄弱的環節[2]。哈密瓜的預冷技術主要有冰水預冷、差壓預冷、持續性預冷和間歇性預冷等[3-5]，本文主要研究差壓預冷和冷風預冷。差壓預冷原理是在具有通氣孔包裝的果蔬兩側形成一個壓力差，使冷空氣通過氣孔，直接和包裝內的果蔬進行熱交換[6]。包裝箱兩側形成壓力差將直接影響哈密瓜的冷卻效果[7]。冷風預冷是利用低溫冷風在預冷庫中對果蔬進行預冷[8]。果蔬預冷后再進入冷庫或冷藏車，腐損率僅為5%～10%，而未經預冷處理的農產品僅在流通過程中的腐損率就高達25%～30%[9-11]。預冷技術的應用有助于優化采后“最先一公里”冷鏈物流的環節[12]。目前關于預冷相關的研究僅局限于預冷設備及技術的開發，關于預冷技術應用的研究較少[13]。為了解決我國預冷技術應用較少、農產品預冷率低的問題，有必要加大果蔬預冷技術及應用的研究。

本研究對差壓預冷和冷風預冷的預冷效果進行了比較，并在此基礎上探索了哈密瓜的預冷風速和預冷終溫，以期為哈密瓜預冷工藝關鍵參數的確定提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗用的哈密瓜品種為新疆維吾爾自治區葡萄瓜果研究所培育的‘西州密25 號’，成熟度及大小一致，無病蟲害。PE 材質周轉箱，箱壁開孔率為3%左右，江蘇鵬程塑業有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 預冷溫度篩選

哈密瓜達到預冷溫度后置于2、4、6、8 ℃冷庫進行冷藏，每隔2 d 取出部分試樣檢測冷害情況。

1.2.2 預冷風速篩選

采用自制的差壓預冷設備，預冷風溫為2 ℃，預冷風速為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 m/s，對哈密瓜果實進行預冷。每隔1 h 記錄瓜心溫度，預冷24 h 后停止預冷。

1.2.3 預冷方式篩選

哈密瓜預冷參考白友強等[14]的方法。采用自制的差壓預冷設備，分別以預冷風溫2、4、6、8 ℃，預冷風速為2.0 m/s，對哈密瓜果實進行預冷。冷風預冷處理條件相同。每隔1 h 記錄瓜心溫度，預冷24 h 后停止預冷。

1.2.4 預冷后模擬冷鏈運輸冷藏效果

采用差壓預冷與冷風預冷對果實進行預冷，預冷風溫為2 ℃。待果心溫度降至8 ℃后停止預冷，貯藏在8～12 ℃冷庫中，模擬冷鏈運輸，放置9 d。每隔3 d 測定果實硬度、果皮色澤指數和腐爛率的變化。

1.3 測定方法

1.3.1 果實硬度

果實硬度參考姚軍等[15]的方法，利用浙江托普儀器公司的GY-4 型數顯式水果硬度計測定。

1.3.2 果皮色澤指數

參考白友強等[14]的方法。將哈密瓜果皮顏色變化情況設5 個色澤級別。0 級：果實色澤保持完好，無變化；1級：果實色澤發生衰老變化，色澤變化面積小于果實表面積的1/3；2 級：果實色澤發生衰老變化，色澤變化面積占果實表面積的1/3～2/3；3 級：果實色澤發生衰老變化，色澤變化面積占果實表面積的2/3～1；4 級：果實色澤完全發生變化。果皮色澤指數按照公式（1）計算得出。

1.3.3 果實腐爛率

參考高育文等[16]的方法，計算公式見式（2）。

1.3.4 電導率

哈密瓜的電導率使用電導率儀測定。

1.4 數據處理

采用SPSS 16.0 對數據進行統計分析，利用Origin 8.5 進行制圖。

2 結果與分析

2.1 不同預冷溫度對哈密瓜冷害的影響

如表1 所示，在2 ℃條件下保持8 d，哈密瓜出現冷害現象；在4 ℃條件下保持10 d，哈密瓜出現冷害現象。由此可見，6～8 ℃是哈密瓜冷藏的安全溫度。哈密瓜的冷害臨界溫度為6 ℃；低于6 ℃，隨著貯藏時間的延長就會產生冷害。

表1 冷藏溫度及持續時間對哈密瓜冷害發生的影響Table 1 Effects of refrigeration temperature and duration on the occurrence of cold damage in cantaloupe

由圖1 可知，隨著冷藏時間的延長，相對電導率均呈上升趨勢。溫度越低，電導率上升的越快。貯藏8 d后，哈密瓜在6 ℃和8 ℃的電導率分別上升了49%和37%。因此，預冷溫度在6～8 ℃能有效延緩哈密瓜的衰老和腐爛。

圖1 預冷溫度及時間對哈密瓜電導率的影響Fig.1 Effect of precooling temperature and time on the conductivity of Hami melon

2.2 不同預冷風速對哈密瓜果心降溫速率的影響

圖2 顯示，預冷前12 h，風速越大，果心降溫越快。預冷12 h 后，果心溫度達到2 ℃左右，各組間差異不明顯。因此，預冷風溫2 ℃，預冷風速3.0 m/s 時預冷效果較好。

圖2 差壓預冷風速對哈密瓜果實溫度的影響Fig.2 Effect of air speed of differential pressure precooling on cantaloupe fruit temperature

2.3 不同預冷技術對哈密瓜果心降溫速率的影響

如圖3 所示，采用差壓預冷方式，預冷24 h 后果心溫度分別為1.8、4.3、6.0、8.5 ℃，7/8 冷卻時間分別為6.5、11.0、8.5、9.5 h（圖3A）。采用冷風預冷方式，預冷24 h 后果心溫度分別為3.0、5.3、8.0、9.6 ℃，7/8 冷卻時間分別為13、17、21、18 h（圖3B）。差壓預冷較冷風預冷可以明顯縮短預冷時間，7/8 冷卻時間分別縮短了50.0%、35.3%、59.5%、47.2%。因此，預冷溫度為2 ℃的差壓預冷方式對哈密瓜的降溫速率最快。

圖3 差壓預冷（A）和冷風預冷（B）處理不同冷風溫度對哈密瓜果實溫度的影響Fig.3 Effect of cold air temperature of differential pressure precooling (A) and cold air precooling (B) on the temperature of Hami melon

2.4 不同預冷技術對哈密瓜冷藏性能的影響

2.4.1 不同預冷技術對哈密瓜果實硬度的影響

如圖4 所示，采用兩種預冷技術將果心溫度降至8℃后測定果實硬度，后期冷藏過程中隨著貯藏時間的延長兩種處理方式的果實硬度不斷下降。差壓預冷能夠有效延緩果實硬度下降，第3 天哈密瓜表皮與果心部位硬度分別較冷風預冷高0.8、0.15 kg/cm2，差異顯著。然而，貯藏至第9 天預冷方式導致的哈密瓜硬度差異消失。

圖4 不同預冷方式對果實硬度的影響Fig.4 Effect of different precooling methods on fruit hardness

2.4.2 不同預冷技術對哈密瓜色澤的影響

圖5 顯示了8～12 ℃冷藏時哈密瓜果實色澤指數的變化。隨著貯藏時間的延長，果實色澤指數逐漸增高。在預冷開始時，差壓預冷后果實的色澤指數比冷風預冷低1.6%。0～6 d，差壓預冷的果實色澤指數顯著低于冷風預冷，9 d 時兩組果實的色澤指數差異較小。

圖5 不同預冷方式對果實色澤指數的影響Fig.5 Effect of different precooling methods on fruit color index

2.4.3 不同預冷技術對哈密瓜腐爛率的影響

如圖6 所示，哈密瓜在8～12 ℃冷庫中貯藏時，冷風預冷的果實腐爛率顯著高于差壓預冷。差壓預冷能夠延緩哈密瓜的腐爛，并降低腐爛率。貯藏6 d 和9 d 后，差壓預冷的果實腐爛率比冷風預冷低20%和15%。

圖6 不同預冷方式對果實腐爛率的影響Fig.6 Effect of different precooling methods on fruit rot rate

3 結論與討論

不同品種的瓜果需要采取不同的預冷方式[17,9]，哈密瓜的預冷技術主要有冰水預冷、差壓預冷、持續性預冷和間歇性預冷等[3-5]。杜娟等[3]研究發現哈密瓜采后6 h 內用0 ℃冰水預冷后6 ℃冷藏，可延緩可溶性固形物消耗、色澤變化和果實軟化，從而達到延長貨架期的目的。楊建麗等[18]發現哈密瓜冰水預冷的最優預冷參數為預冷冰水溫2 ℃，預冷時間180 min。姚軍等[5]模擬上述冷藏車預冷的方式后發現，與間歇性預冷相比，持續性預冷能有效降低哈密瓜的失重及乙烯的釋放。差壓預冷是利用風機的抽吸使預冷間產生壓差，迫使冷空氣自下而上流經整個裝置體系，帶走果蔬表面熱量，達到降溫效果，其預冷效率是冷風預冷的2～3 倍[19]。與其他預冷方式相比，差壓預冷運行簡單、預冷速度快、費用低、適用范圍廣等優點，符合我國低碳冷鏈物流的發展方向。許建等[4]發現采用差壓預冷時，哈密瓜的包裝箱開孔率為3%，既不影響哈密瓜的預冷速率，又能保證包裝箱的質量。本課題組前期研究發現，差壓預冷可有效抑制哈密瓜的乙烯釋放和呼吸[20]，在上述研究的基礎上，本研究進一步確定了哈密瓜差壓預冷的風速和溫度分別為3.0m/s 和6～8 ℃，有利于推動差壓預冷在哈密瓜冷鏈運輸中的應用。