果蔬减压贮藏原理及应用技术的进展

    果蔬的贮藏是一个古老而又常新的话题。自从人们生产的农产品有了剩余之后，我们的祖先就在不断地摸索积累贮藏农产品的实用方法。所谓农产品的贮藏就是在一定时期内保持农产品的质量不变，也就是保持农产品的使用价值和商品价值，这种价值是根据农产品所有的物理、化学及生物特性和条件而决定的。贮藏的目的，在于保持其特有的风味，以保持其使用价值并提高其商品价值，农产品在收获后因存放时间的延长逐渐变质腐败，因此探索科学的贮藏方法就要找出这些特性变坏的原因并采取措施防止其变坏，这就是贮藏工作的内容。
    果蔬是易腐难贮的农产品，尽管我们的祖先依据长期的生产经验积累，利用自然冷源和一些简单的保温措施来延长农产品的保鲜时间，但局限性很大，特别是一些贮藏保鲜难度大的特殊品种，就必须采用现代农产品的贮藏保鲜技术，才能取得较好的贮藏保鲜效果。
    1、现代果蔬保鲜技术的兴起
    现代果蔬保鲜技术起源于19世纪，到目前已经经历了三次革命。现代制冷之父澳大利亚的詹姆斯·哈里森152 0173 3840年在澳大利亚维多利亚州季隆市设计并制造了世界上**台制冷压缩机及其辅助设备，并用于果蔬保鲜，被认为是果蔬保鲜史上的**次革命。其真正摆脱了利用自然冷源保鲜果蔬造成的季节性和地区性的限制，大大提高了贮藏温度控制的精确性，这就扩大了低温保鲜果蔬的地理和季节应用范围，大大改善了果蔬保鲜质量，并延长了贮藏期限，随之在商业上得到大量地应用。进入20世纪以后，工业化国家已广泛应用大型机械式冷库贮藏梨、苹果等农产品。我国在建国后也建造了一些机械式冷库，但主要用于贮藏水产品和畜产品，将冷库用于水果、蔬菜的商品贮藏则是20世纪70年代才开始的。
    1917年英国的基德和韦斯特在前人研究的基础上，进一步探讨了大气成分对果蔬呼吸的影响及其保鲜作用。研究结果表明，在控制低温的基础上，降低空气中的O2浓度，提高空气中的CO2浓度，在很大程度上比单纯冷藏能更进一步地降低果蔬的呼吸代谢，且比冷藏延长贮藏期1倍以上。他们于1920年正式提出气调贮藏理论。1928年应用该理论在英国建造了世界上**座气调库贮藏苹果在商业上取得成功。第二次世界大战后，气调技术得到了迅速发展，由自发气调到机械化气调，又到自动控制气调，并大量用于农产品贮藏。现在发达国家农产品已基本实现了冷链、气调贮藏，像美国、日本等国80％的苹果都采用了气调保鲜贮藏技术。我国于20世纪70年代后期开始引进气调冷库、用于农产品贮藏。近年来，我国在气调库配套设备研究、制造方面有了长足的进步，目前，我国的气调库已发展到一百多座。这被认为是果蔬保鲜史上第二次革命。
    以后对果蔬气调保鲜进行了更加广泛和深入的研究，发现果蔬气调保鲜尽管在质量上比普通冷藏有了很大改善，贮藏期限有了很大程度的延长，但也存在着局限性，表现为：1、不易形成超低氧（0％-2％O2）贮藏环境；2、不易形成低CO2或无CO2贮藏环境；3、不能加速果蔬组织内乙烯和其它挥发性气体向外扩散。要想进一步改善果蔬保鲜质量并延长其贮藏期限，应该导入更新的技术措施。1957年，Workman和Hummel等同时发现，一些果蔬在冷藏的基础上再加上降低气压的条件，与常规气调相比可明显地延长其贮藏寿命。1966年，美国的Burg等人提出了完整的减压贮藏理论和技术。此后，在许多国家相继开了广泛的研究，试验范围也从*先试用的苹果迅速扩大到其它品种的果蔬；1975年起美国开始有供商业用的减压贮藏设备。1991年我国科技人员通过多年的研究获得了关键性的减压贮藏罐壁生产的突破。1997年在包头建成了**座减压保鲜库。这被认为是保鲜史上的第三次革命，将在易腐难贮果蔬上发挥巨大作用。
    2、减压保鲜的理论和技术特点
    减压保鲜技术是在真空技术发展的基础上，将常压贮藏替换为真空环境下的气体置换贮存方式。此方式能迅速改变贮存容器内的大气压力，并且能够精确地控制气体成分，取得稳定的超低氧环境。因此，减压保鲜无论在理论上还是在技术上都有其独到的特点。
　　2.1    理论特点
　　2.1.1可达到低O2和超低O2效果      
    将果蔬置于密闭容器内，抽出容器内部分空气，使内部气压降到一定程度，空气中各种气体组分的分压都相应降低，O2浓度也相应降低。例如，当把气压降至正常的1/10-1/20，空气中各组分的相对比例并未改变，但它们的**含量则降为原来的1/10-1/20，此时O2的含量只相当于正常气压的1.1％-2.1%了。所以，减压贮藏能创造出一个低O2或超低O2的条件，从而起到类似气调贮藏的作用，在超低O2的条件下更易于气调贮藏。
　　2.1.2可促进果蔬组织内挥发性气体向外扩散   
    减压贮藏可以促进果蔬组织挥发性气体向外扩散，这是减压贮藏明显优于冷藏和气调贮藏*重要的原因。减压处理能够大大加速组织内乙烯以及其它挥发性产物如乙醛、乙醇、α-法呢烯等向外扩散，因而可以减少由这些物质引起的衰老和生理病害。
　　2.1.3从根本上消除CO2中毒的可能性      
    气调贮藏时，提高CO2浓度的重要作用之一是使它成为乙烯作用竞争性抑制者，但又常会导致某些生理病害。减压条件下内源乙烯已*度减少，合成也受到抑制，似乎不再需要维持高浓度CO2来阻止乙烯的活动。另外，减压贮藏很易造成一个低CO2的贮藏环境，并且可使产品组织内部的CO2分压远低于正常空气中的水平，因而从根本上消除了CO2中毒的可能性。
　　2.1.4抑制微生物的生长发育     
    减压贮藏由于可造成超低O2条件，所以可抑制微生物的生长发育和孢子形成，由此减轻某些侵染性病害，并且可使无残毒高效杀菌气体由表及里，高强度地渗入果蔬组织内部，成功地解决了高湿与腐烂这一矛盾。
    因此，减压贮藏能够降低果蔬呼吸强度，并抑制乙烯的生物合成；而且低压可推迟叶绿素的分解，抑制类胡萝卜素和番茄红素的合成，减缓淀粉的水解，糖的增加和酸的消耗等过程，从而延缓果蔬的成熟和衰老。并能防止和减少各种贮藏生理病害，如酒精中毒，虎皮病等，以保持新鲜果蔬品质、硬度、色泽等。同时，减压贮藏也可用于肉类、花卉等的保鲜。在相同贮藏环境条件下，减压贮藏明显要比冷藏效果好。
　　2.2     技术特点
　　2.2.1   贮藏期延长      
    由于减压贮藏除具有冷藏和类似气调贮藏的效果外，还有利于组织细胞中有害物质如乙烯、乙醇等挥发性气体的排出。所以减压贮藏可比普通冷藏大大延长果蔬的贮藏期限，见表1。
　　2.2.2   具有“三快”的特点   
    减压贮藏具有快速减压降温、快速降氧、快速脱除有害气体成分的特点，在减压条件下，果蔬的田间热、呼吸热等随真空泵的运行而被排出，造成降温迅速；由于真空条件下，空气的各种气体组分分压都相应的迅速下降，故氧分压也迅速降低，克服了气调贮藏中降氧缓慢的不足；同时，由于减压造成果蔬组织内外产生压力差，以此压力差为动力，果蔬组织内的气体成分向外扩散，避免了有害气体对果蔬的毒害作用，延缓了果蔬的衰老。
　　表1         果蔬冷藏与减压贮藏贮期比较
种类 冷藏/d            减压/d
莴苣 14               45-50
番茄 14-21            60-100
菠萝 9-12               40
草莓 5-7               21-28
香蕉 10-14            90-150
苹果 60-90               300
桃 45-60                  300
青葱 2-3                  15
黄瓜 10-14               41

　　2.2.3贮量大、可多品种混放      
    由于减压贮藏换气频繁，气体扩散速度快，产品在贮藏室   内密集堆放，室内各部分仍能维持较均匀的温湿度和气体成分，所以贮藏量较大；同时减压贮藏可尽快排出产品体内的有害物质，防止了产品之间相互促进衰老，并可多品种同放于一贮藏室内。
　　2.2.4可随时出入库         
    由于减压贮藏操作灵活、使用方便，所要求的温湿度、气体浓度很容易达到，所以产品可随时出入库，避免了普通冷藏和气调贮藏产品易受出入库影响的不良后果。
　　2.2.5   延长货架期      
    经减压贮藏的产品，在解除低压后仍有后效，其后熟和衰老过程仍然缓慢，故延长产品货架期。
　　2.2.6节能、经济      
    减压贮藏除空气外不需要提供其它气体，省去了气体发生器和CO2脱除设备等。由于减压库的制冷降温与抽真空相互不断地连续进行，并维持压力的动态平衡，所以减压贮藏库的降温速度相当快，果蔬可不预冷，直接入库贮藏，尤其在运输方面，节约了时间，加带了货物的流通速度。
　　2.3存在问题
　　2.3.1建造费用高      
     减压贮藏库建筑比普通冷库和气调贮藏库要高，因此，目前制约了这种方法在商业上的应用，需进一步研究在保证耐压的情况下降低建造费用。
　　2.3.3产品易失水      
    库内换气频繁，产品易失水萎蔫，故减压贮藏中特别要注意湿度控制，*好在通入的气体中增设加湿装置。
　　2.3.3产品香味易降低      
    减压贮藏后，产品芳香物质损失较大，很易失去原有的香气和风味。但有些产品在常压下放置一段时间后，风味可稍有恢复。
　　3、减压保鲜技术现状和发展
    减压保鲜技术源于60年代美国迈阿密大学教授Stanley   Burg博士对低气压贮藏方法的初期探索。70年代在Burg的倡导下，低气压贮藏逐步迈向了广泛研究的道路。同时，德国、以色列以及美国的科学家们为低压贮藏技术做出了重要贡献，先后在白条猪肉、牛肉、虾、草莓、木瓜、柠檬、甜瓜等肉类及果蔬上获得了显著的贮藏效果。因此，低气压贮藏曾引起美、英、日等发达国家的普遍关注。但限于当时的制造水平，几十年来，在这项技术的推广和实施过程中始终没有解决昂贵的罐体容器造价问题，还停留在实验室阶段，无法形成大规模的减压保鲜。这时，以低成本、贮藏品质较好著称的CA贮藏转移了科学家们对减压贮藏的进一步研究。但近20年来，随着CA的进一步发展，某些弊端也日益显露，如降氧缓慢，不能及时排出有害气体，库内气体成分不均匀等，从而使科学家们对减压贮藏又重新关注起来。
　　减压保鲜技术被国际上称为21世纪保鲜技术，减压保鲜库的建造以材料、容器设计、机电、自控和食品等专业技术为主，并辅以果蔬采后生理分析等实验测试条件。我国在减压贮藏研究领域虽然起步较晚，但进展较快，某些技术更是取得了突破性的进展。但是，减压贮藏技术毕竟是一项新兴技术，不少方面尚须在现有较好基础上组织有关教学、科研、生产等部门的力量展开共同深入的研究。
　　3.1   低造价耐压容器的研究
    阻碍减压贮藏技术发展的关键问题是耐压和造价问题。因此，替代钢结构的低成本、高强度复合材料容器的合作研究，进一步降低造价，使得经济价值较高的果蔬贮藏和小型减压库的开发成为可能。
　　3.2   控湿系统的研究
    分别进行控温系统、辅助杀菌系统、减压系统、气体充填系统以及贮物吞吐运输手段等方面的研究和设计，对减压状态下的加湿系统需作重点研究。
　　3.3   自控系统的研究
    对温控、加湿、杀菌、调压气体充填等临测过程的自动反馈控制系统的研究。
　　3.4   减压工艺技术的研究
　　需进一步进行果蔬减压采后生理理论研究和贮藏工艺的探索。其中应当包括更加深入的环境气体压力与果蔬细胞生理代谢理论模型的探索。
　　去年，我公司为山东茌平县冬映红枣业集团有限公司设计、制造的冬枣减压贮藏装置是应用我公司多年从事开发真空保鲜设备的原理在中国林科院王教授有关冬枣生理特性的指导下，并在本公司生产的“低气压多室异压保鲜贮藏试验设备”取得成功的基础上设计开发而成的。经过几个月冬枣的贮藏，证明该设备运行是可靠的，获得了超过预期的贮藏保鲜效果。通过这次会议，我公司真诚希望得到到会的有关冬枣生产和经营单位以及其他果蔬生产、营销单位的领导和技术人员的意见和要求，为迅速提高我国果蔬的保鲜设备技术水平，提升果蔬产品在国际、国内市场的竞争力而共同努力。
　　上海鲜绿真空保鲜设备有限公司
　　二○○四年二月