王傳增，董　飛，張雪丹，張　勇，王　丹，辛　力（山東省果樹研究所，山東泰安271000）

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果蔬減壓保鮮貯藏研究進展

王傳增，董飛，張雪丹，張勇，王丹，辛力
（山東省果樹研究所，山東泰安271000）

摘要：簡介了減壓保鮮貯藏理論，并對減壓保鮮貯藏系統構成——密閉的耐壓空間、真空低壓系統、制冷低溫系統、調節(jié)濕度系統、測量控制系統等5個部分做了逐一分析；評述了減壓貯藏的特點，歸納了國外減壓貯藏保鮮研究進展，總結了國內減壓貯藏保鮮的發(fā)展歷程；分析了近年來其在果蔬保鮮上應用效果，并對減壓保鮮貯藏研究中的限制性問題“耐壓、失水、風味變淡”進行了探討；指出了今后果蔬減壓貯藏保鮮研究了發(fā)展方向，為減壓貯藏研究提供基本資料。

關鍵詞：減壓貯藏；系統組成；研究意義

0　引言

減壓保鮮又稱低壓保鮮、真空保鮮，是利用減小密閉貯藏空間大氣壓力達到水果、蔬菜等名優(yōu)特產品保鮮的目的，可迅速達到低氧或超低氧的效果，起到氣調貯藏相同或增強的效果，它是貯藏保鮮技術比較新的研究和發(fā)展領域。

1　減壓保鮮貯藏理論簡述

減壓保鮮貯藏是將物品放在一個密閉冷卻的耐壓容器內，用真空泵抽氣，使之保持相對于大氣壓較低的壓力。實際應用中，新鮮空氣可通過壓力調節(jié)器、加濕器，帶著近似飽和的濕度進入密閉容器內。真空泵不斷地工作，維持容器內的低壓狀態(tài)。使得密閉容器壓力減小同時，也帶出了貯藏產品的田間熱、呼吸熱以及乙烯、乙醛、二氧化碳等次生代謝產物，使果蔬產品在此密閉空間內長期保持良好商品性狀。果蔬產品不僅貯藏期比一般冷庫延長數倍，保鮮指數大大提高，而且出庫后貨架期也明顯延長。

減壓貯藏是一種新的保鮮方法，它集成了真空速冷、氣調貯藏、低溫保存和減壓技術于一體。一般認為減壓保鮮分為2個步驟。首先為減壓、冷卻，即冷藏產品首先在減壓低溫環(huán)境中充分降溫，果蔬等貯藏品與環(huán)境充分進行熱量、濕度、水分等交換，溫度迅速降低；其次為負壓保持過程，此過程中貯藏品溫、環(huán)境溫濕度等與密閉空間交換后基本恒定，貯藏品在此低溫、負壓環(huán)境下保鮮貯藏。在此密閉環(huán)境中，由于進行了充分的交換，其氣體成分如氧氣、二氧化碳等相對含量相應大幅降低，貯藏產品呼吸強度大大降低，抑制了乙稀代謝強度，減少胡蘿卜素、蕃茄紅素合成和糖分增加與酸的消耗，大大延長了果蔬產品的儲藏保鮮時間。

2　減壓貯藏系統構成

減壓保鮮貯藏的2個階段決定了減壓貯藏的系統構成，由密閉的耐壓空間、真空低壓系統、制冷低溫系統、調節(jié)濕度系統、測量控制系統等5個部分組成。圖1所示為一般貯藏裝置的構造示意圖。

圖1　減壓貯藏構造示意圖

2.1密閉的耐壓空間

密閉的耐壓空間即減壓貯藏罐體內部的密閉空間，其耐壓性對罐體制作材料的強度和密閉性有一定要求。

2.2真空低壓系統

真空低壓系統是維持減壓貯藏保鮮效果最重要的組成成分，其工作時維持密閉的耐壓空間內的壓力低于大氣壓的狀態(tài)。在減壓冷卻階段，減壓貯藏所需的低壓條件必須由真空系統及其裝置來完成；另外在負壓貯藏保鮮階段，密閉的耐壓空間會由于貯藏產品揮發(fā)、裝備密封性差等因素造成壓力變化，使得壓力超出設定范圍，為及時恢復到設定壓力范圍內也需要真空裝置及時抽空排氣。減壓保鮮裝置的真空低壓系統裝置聯通在耐壓的密閉空間上，主要包含真空泵、壓力檢測儀表和壓力閥門、管道等。

2.3制冷低溫系統

常規(guī)貯藏裝置必不可少的是制冷裝置，其是維持果蔬等貯藏產品商品性狀必要條件，也是減壓保鮮貯藏的必要條件。制冷低溫系統是由制冷機組、蒸發(fā)器及管道等相互連通的循環(huán)系統。當密閉空間內溫度高于設定溫度范圍時，制冷機組工作，蒸發(fā)器將冷量交換到密閉空間內空氣，同時將密閉空間內熱量帶出，當密閉空間內溫度下降到設定范圍內，停止工作。空間內熱量來自果蔬產品田間熱、呼吸熱及交換的空氣的熱量，以及空間外熱量通過墻體、管道的熱傳遞到空間內部。制冷低溫系統主要是減少空間內熱量，維持空間內溫度在設定的范圍。

2.4調節(jié)濕度系統

在減壓貯藏條件下，其密閉空間內壓力為負壓，果蔬等貯藏產品易失水失重，商品性如外觀色澤、風味品質變差，價值降低；外觀形狀變化的同時其生理上也會產生應激機制，促使果蔬加速衰老，嚴重影響貯藏期。鑒于此，在減壓貯藏保鮮裝置中，加裝濕度調節(jié)系統以維持空間內較高濕度，保證貯藏產品維持良好的商品品質。

2.5測量控制系統

在減壓貯藏條件下，整個系統要維持設定范圍內的溫度、壓力，使得貯藏產品不因環(huán)境因素變動較大而造成貯藏效果影響，特別是在貯藏產品的近冰點或冷害溫度范圍區(qū)間造成凍傷或者冷害，整個系統需要一個穩(wěn)定的測量控制系統來維持正常高效運轉。測量模塊主要是實時監(jiān)測密閉空間的溫度、果溫、壓力、濕度以及各種電器元件的電流、電壓等；控制模塊進行設定各因素的范圍與監(jiān)測數據對比，控制相應元件的開啟或關閉。

3　減壓保鮮貯藏的特點

減壓保鮮貯藏是在常規(guī)低溫冷藏基礎上加氣壓調節(jié)發(fā)展而來的，與氣調貯藏技術有相似的效果，即它是將常壓冷藏下同等程度改變密閉空間內氣體成分（即抽氣降壓）結合而成，能夠通過調節(jié)壓力來精確調節(jié)密閉空間內氣體成分含量。

3.1達到低O2和超低O2效果

貯藏產品放置到密閉空間即冷藏艙內，機器運轉容器內壓力降低。環(huán)境中各種氣體組分的比例不變，但絕對含量都相應降低。不僅抑制了果蔬產品的有氧呼吸，而且加大了貯藏產品組織內部產生、積存的有害氣體成分與外界交換的能力。促進果蔬組織內有害氣體向外擴散，減少其濃度積聚對組織所造成的傷害。與常規(guī)貯藏技術相比，可顯著地延緩果蔬產品的成熟衰老，保持優(yōu)質的商品品質，延長貯藏時間和貨架期[1]。在實際操作中如把壓力減小到降至正常氣壓的10%，空間內各氣體組成成分的比例保持相對不變，O2的絕對量只有正常大氣壓的1.1%。減壓保鮮貯藏能迅速營造一個低O2或超低O2的貯藏環(huán)境，更好地保持貯藏產品商品性。

3.2降低組織內揮發(fā)性氣體濃度

減壓保鮮貯藏中環(huán)境中氣體不斷與外界進行交換，將貯藏果蔬等產品組織揮發(fā)的乙稀等向外交換，降低組織內揮發(fā)性氣體濃度，這也是其優(yōu)于氣調貯藏的重要方面。如可以迅速減小果蔬釋放乙稀的含量，它是促進果實成熟衰老的一種激素。目前對‘冬棗’研究表明，低壓下‘冬棗’的乙烯釋放量較普通冷藏下大大減小、效果明顯[2]。桃的減壓貯藏也證明了乙稀釋放速率大大減小[3]。另外，減壓貯藏方式大大減小了揮發(fā)性產物如乙醛、乙醇、α-法尼烯等濃度，因而可以減少由這些物質引起的衰老和生理病害的幾率。

3.3減小CO2中毒的幾率，抑制病原微生物的滋生

減壓貯藏保鮮裝置營造了一個低O2、低CO2低密閉環(huán)境，從源頭上消除貯藏果蔬產品因CO2中毒造成不必要的損失。低O2環(huán)境也抑制了病原微生物形成，降低了某些侵染性病害發(fā)生的概率；負壓也使得某些無殘毒殺菌氣體快速準確高效地進入果蔬產品組織中，有效克服了高濕與腐爛的問題。

4　國內外研究進展

4.1國外減壓貯藏保鮮研究進展

1957年美國Workman和Hummel等研究發(fā)現，在冷藏狀態(tài)下給貯藏容器抽成負壓后果品貯藏效果明顯優(yōu)于低溫保鮮、氣調保鮮。1963年，伯格建立了第1個減壓貯藏保鮮設施，利用此減壓保鮮設施最先在蕃茄、香蕉、萵苣、芹菜等果蔬產品上進行試驗，盡管所用的減壓程度很輕，但可使幾種果蔬的貯藏期大大延長。1966年伯格在美國提出了完整的減壓保鮮理論并獲得美國專利。之后科學家們廣泛開展了減壓貯藏的研究，試驗范圍和試驗學科領域都迅速擴大。研究顯示減壓保鮮不但可延長果蔬等產品的貯藏壽命，延緩綠色果蔬葉綠素的降解，推遲軟化[4-5]，還明顯延長了花卉、畜禽等易腐產品的貯藏壽命，抑制了微生物的生長[6-7]。在這項技術的推廣和實施過程中，由于受昂貴的設備造價和罐體耐壓問題，一直停留在實驗室階段，沒有形成大規(guī)模的商業(yè)化減壓產業(yè)。近年來，隨著氣調技術的弊端日益顯現，如庫內氣體分布不均勻、溫度下降緩慢等，研究人員開始重新關注減壓保鮮。相關研究、商用成果等伯格在2004年的專著中已經詳細述評[8]。

4.2國內減壓貯藏保鮮研究進展

中國由于多種客觀原因的制約，果蔬保鮮貯藏研究開展較國外晚。20世紀60年代在北京設計建造了全國首個機械式制冷庫，70年代又建成首座氣調制冷庫；但果蔬保鮮貯藏技術和裝備研究進展緩慢。至90年代初，科研技術人員建成了第一座減壓貯藏罐，它是采用了增加罐體界面內部抗壓措施，而且使制造成本和罐體自重都大大減小。90年代末建成了世界首座千噸級減壓貯藏庫，使得國內減壓貯藏保鮮研究進入快車道。至21世紀初，廣大科技工作者分別采用減壓貯藏技術對蘋果、梨、桃、黃瓜、茄子等果蔬產品進行了試驗，結果表明減壓貯藏可大大延長果蔬的保鮮期，并保持優(yōu)良的商品性。這種設施總體投資大、工藝要求高，大面積推廣應用受到一定限制，多年來發(fā)展不甚理想。

山東省果樹研究所魯墨森等在1998年提出了一種概念庫，即柔性氣調庫(flexible airproof controlled atmosphere cold storage)[9-11]，并根據理念建造了首批示范試驗庫（專利號ZL01216025.3），該庫主要具有庫體柔性調節(jié)作用起到氣調保鮮貯藏效果。山東省果樹研究所對柔性氣調庫的氣體調節(jié)方式做了深入研究，并利用柔性氣調庫貯藏保鮮蘋果、梨、山楂和獼猴桃的工藝參數[12]，經推廣后應用于園藝產品貯藏保鮮，取得了較好效果。該氣調庫以庫體自身的柔性緩解庫內的壓力變化，不需要配置壓力平衡裝置，達到柔性減壓的目的。2001年山東省果樹研究所魯墨森等[13]設計研究的負壓氣調庫（專利號ZL01216026.1），該庫集合氣調和減壓于一體效應，設定參數較單一措施易于達到，造價低，尤其是氣調和減壓的綜合效應，更有利于提高保鮮效果，為減壓貯藏保鮮領域的可持續(xù)健康發(fā)展提供了參考和努力方向。

此外國家農產品保鮮工程技術中心曾研制出體積小、造價低的小型減壓貯藏裝置，采用此設備對多種特色果品進行貯藏試驗，結果表明貯藏效果良好。2008年連續(xù)抽氣式減壓冷藏庫在上海研制成功?？v觀國內減壓保鮮貯藏的發(fā)展，這些研究大多停留在科學試驗上，推廣應用到產業(yè)上很少。

5　減壓保鮮貯藏的應用效果、限制性因素和展望

延長貯藏時間，減壓保鮮貯藏為生鮮園藝產品提供最佳貯藏環(huán)境。在減壓保鮮貯藏條件下，解除真空低壓后，貯藏果品的后熟和衰老過程在一段時間內仍維持在緩慢的狀態(tài)，具有較長的貨架期，這也為減壓預冷等方式提供了參考。呼吸作用降低，乙烯的釋放速率減緩，膜脂過氧化作用得到有效控制，細胞膜透性的增加受到顯著抑制，果實硬度的下降受到抑制，果實的品質得到很好地保持，大大延長了果品的貯藏時間[3]。

減壓貯藏可以迅速降溫、降氧，快速釋放揮發(fā)性氣體。中國人口基數大，對新鮮水果、蔬菜等產品的需求量十分巨大。近年來，國內果蔬品種、種植面積不斷擴大，產量和品質也不斷上升，但一直存在重生產、輕采后的習慣，采后處理比率上，冷鏈保鮮運輸發(fā)展緩慢，采后處理分級程度低下等現象。一些名優(yōu)特果蔬產品存在重冷藏、輕預冷，儲藏收益率低下，至今不能形成完整的從生產基地到餐桌的冷藏連，不能保證人們對新鮮果蔬產品的需要和有效、可持續(xù)供給。目前國內在果蔬產品生產上很少有預冷，多是采收直接進入市場銷售造成很大的產能浪費。減壓貯藏可迅速抽離果蔬產品的田間熱量，迅速達到低氧、低二氧化碳，顯著維持果蔬商品性狀和食用品質。

多年以來，減壓貯藏保鮮研究存在著“密閉容器制造成本與耐受壓”、“貯藏果蔬失水失重”和“果蔬風味品質變淡”三大難題，這些問題也阻礙著減壓保鮮貯藏理論深層次研究。

實踐證明，解決好抗壓和成本造價的矛盾問題是減壓貯藏研究和產業(yè)發(fā)展的問題出路。因此多年來，減壓貯藏一致停留在研究階段，產品產業(yè)化開發(fā)也少之又少。國內近年來有科研單位和相關公司開展了減壓保鮮貯藏設備的研究，但多是采用冷庫內加減壓設備；有的企業(yè)已研制出相關減壓冷藏試驗機和減壓預冷機器，但是還沒有應用在大型冷庫的減壓保鮮貯藏設備。

另外，在減壓保鮮貯藏過程中易造成果蔬失水和果蔬風味變淡等現象的出現，這也是制約減壓保鮮貯藏發(fā)展的關鍵因素。在密封容器優(yōu)化設計、制冷裝置、減壓裝置和測量控制系統等方面利用新型材料和現代技術，采用多元復合型式進行果蔬的減壓保鮮技術研究和創(chuàng)新，更需要加大科研投入、創(chuàng)新途徑和促進研發(fā)的不斷深入，促使減壓保鮮貯藏研究跨越式發(fā)展。

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致謝：感謝山東省果樹研究所魯墨森研究員在論文寫作過程中提供的幫助！

Research Progress on Fruit and Vegetable Decompression Storage

Wang Chuanzeng,Dong Fei,Zhang Xuedan,Zhang Yong,Wang Dan,Xin Li
(Shandong Institute of Pomology,Tai’an 271000,Shandong,China)

Abstract:In order to provide basic information for hypobaric storage,a brief overview of the hypobaric storage theory was made in this paper.In this article,firstly,decompression preservation with storage-confined space pressure,vacuum low-pressure system,cryogenic refrigeration system,the humidity adjusting system and measurement and control systems were analyzed;secondly,the characteristics,the research progress abroad and the development course of the hypobaric storage and its application effect on fruit and vegetable preservation were introduced objectively;thirdly,the restrictive problems in the study of hypobaric storage, such as pressure,dehydration and flavor fades,were discussed;finally,the development direction in the future of the decompression preservation of storage was pointed out.

Key words:Vacuum Preservation Storage;System Components;Significance

收稿日期：2014-03-31，修回日期：2015-01-20。

作者簡介：第一王傳增，男，1985年出生，山東菏澤人，研究實習員，碩士，研究方向主要為果品加工與保鮮工程。

通信地址：271000山東省泰安市泰山區(qū)龍?zhí)堵?6號山東省果樹研究所，Tel：0538-8261636，E-mail：dazeng123321@163.com。

基金項目：國家現代梨產業(yè)技術體系(nycytx-29-31)；特色蔬菜產地保質貯藏節(jié)能關鍵技術裝備研發(fā)與集成示范(2015BAD19B02)；山東省現代農業(yè)產業(yè)技術體系“水果創(chuàng)新團隊專項基金”(SDAIT-03-022-11)；山東省農業(yè)科學院科技創(chuàng)新重點項目(2014CXZ04)。

中圖分類號：S609+.3

文獻標志碼：A論文編號：2013-1001