吳 瓊,周 然

(上海海洋大學食品學院,上海 201306)

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運輸振動對水果貯藏品質(zhì)影響的研究進展

吳 瓊,周 然*

(上海海洋大學食品學院,上海 201306)

為探尋長途運輸過程對采后水果貯藏品質(zhì)造成影響的機理,本文主要對目前各類水果經(jīng)模擬運輸振動處理后品質(zhì)變化的研究成果進行了綜述。水果在人們?nèi)粘Ｉ攀持械闹匾M成部分,本文通過分別闡述國內(nèi)外水果貯運的發(fā)展現(xiàn)狀,比較總結(jié)出國內(nèi)目前農(nóng)產(chǎn)品長途運輸方式存在的欠缺。概述了水果振動損傷特性研究現(xiàn)狀,并總結(jié)了模擬運輸振動的方法及其影響因素。另外本文分別從果實的外觀、營養(yǎng)、風味品質(zhì)變化以及果實的后熟軟化、呼吸乙烯速率變化以及抗氧化四個方面著重分析了運輸振動對水果采后貯藏品質(zhì)特性影響的研究進展,總結(jié)得出長途運輸過程會導致果實發(fā)生形變、營養(yǎng)成分比例降低以及風味口感改變,還會加速果實的后熟軟化以及呼吸乙烯釋放速率,最后在此基礎上提出了目前水果運輸振動研究存在的不足和未來的研究方向。

水果,運輸,振動,品質(zhì)

我國是農(nóng)業(yè)大國,水果資源十分豐富,生產(chǎn)總量常年位居世界第一,是全球最大的水果生產(chǎn)、消費、輸出國[1]。我國地域遼闊,人居分布不均,水果從種植采摘到市場銷售大多需要經(jīng)過長途公路運輸?shù)倪^程[2]。由于采摘、分級、包裝、貯藏、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)的技術因素,造成水果采收后大量損耗。運輸方式還包括鐵運、空運和航運,但由于研究表明,在運輸過程中機械振動是造成水果品質(zhì)下降的最主要的因素[3-4],所以長途公路運輸對水果造成的損耗最大,也是廣大學者重點研究的方面。調(diào)查顯示,在我國，振動脅迫對水果采后運輸過程中造成的機械損傷使水果損失達25%～45%,每年水果蔬菜的經(jīng)濟損失高達700億元[5]。水果從采摘到銷售過程中造成的損傷是一個全世界普遍關注的問題。

長期以來,廣大學者致力于研究振動對水果品質(zhì)的損害機理及如何降低這種損傷程度。目前,對于水果振動損傷的研究方法是基于模擬運輸?shù)募夹g,本文也詳細介紹了模擬運輸振動的實驗方法并列舉出實驗影響因素。通過振動實驗臺模擬車輛長途運輸過程對水果進行振動處理,并檢測果實相應品質(zhì)指標的變化情況,發(fā)現(xiàn)了振動逆境會加速果實的成熟衰老,主要表現(xiàn)在影響果實的外觀,果實的水分散失和組織腐爛等方面。另外評價振動后的水果品質(zhì)指標還有硬度、呼吸乙烯釋放速率、細胞膜透性、抗壞血酸含量、活性氧成分、抗氧化活性等。通過觀察和檢測這些品質(zhì)指標可以了解水果經(jīng)機械損傷后的品質(zhì)變化機理。

1 水果的特性

水果在農(nóng)產(chǎn)品中占有重要地位,也是人們?nèi)粘Ｉ攀辰Y(jié)構中的重要組成部分。與其他農(nóng)作物相比,水果具有鮮明的生物屬性和地理集聚性,應該對其專門研究。其特殊性主要表現(xiàn)在種植條件的地域性和季節(jié)性,并且目標銷售地十分分散,從而導致水果的流通種類多、難度高、數(shù)量大,流通附價值也非常高,因此國內(nèi)外研究學者針對如何提高水果產(chǎn)品的流通附加值做了很多的研究和努力。目前我國農(nóng)產(chǎn)品業(yè)在發(fā)展道路上面臨的主要問題已經(jīng)從生產(chǎn)轉(zhuǎn)向了流通,減少水果在流通運輸過程中產(chǎn)生的機械損傷已然成為當務之急,在流通過程中對水果產(chǎn)品質(zhì)量的把控顯得十分重要。

水果種類繁多,有些果實從發(fā)育、成熟直至衰老的過程中,其呼吸強度的變化模式是在果實發(fā)育定型之前,呼吸強度不斷下降,而在成熟后,呼吸強度會驟然升高,當?shù)竭_一個高峰值后又快速下降,這一現(xiàn)象稱為呼吸躍變,這類果實稱為躍變型果實,例如杏、梨、香蕉、獼猴桃、榴蓮、番茄等。呼吸強度的最高值叫做呼吸高峰,在呼吸躍變期間,果實體內(nèi)的生理代謝發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變,是果實由成熟向衰老轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)折點,所以,躍變型果實貯運時,一定要在呼吸躍變出現(xiàn)以前進行采收。這也就導致當這些水果被運送到市場上進行銷售時很可能還未完全成熟,可能需要進行催熟處理。與躍變型果實不同,另一類果實在其發(fā)育過程中沒有呼吸高峰的出現(xiàn),呼吸強度在其成熟過程中緩慢下降或基本保持不變,此類果實稱為非躍變型果實,例如楊桃、櫻桃、葡萄、草莓等,貯運這類果實時,可適當晚收[6]。

一般來說,躍變型果實對乙烯很敏感,成熟期間自身能產(chǎn)生乙烯,只要有微量的乙烯,就足以促使果實成熟,隨后內(nèi)源乙烯迅速增加,達到釋放高峰,此期間乙烯累計在組織中的濃度可高達10～100 mg/kg。雖然乙烯高峰和呼吸高峰出現(xiàn)的時間有所不同,但就多數(shù)躍變型果實來說,乙烯高峰常出現(xiàn)在呼吸高峰之前,或與之同步。研究表明采后運輸會加速果實乙烯的釋放[7],研究學者通過研究振動后果實的后熟機理,采取相應措施以延長產(chǎn)品貯藏期。非躍變型果實成熟期間自身不產(chǎn)生乙烯或產(chǎn)量極低,因此后熟過程不明顯。國內(nèi)外研究學者大都把研究重心放在呼吸躍變型水果上。

2 國內(nèi)外水果貯運的發(fā)展現(xiàn)狀

怎樣能夠降低運輸流通過程中水果損耗的比率,這是世界上所有農(nóng)產(chǎn)品流通業(yè)參與者都在研究的主要問題之一。水果從采收,分級,包裝,運輸和貯藏到發(fā)貨交易,物流環(huán)節(jié)較多,同時損傷和損耗原因也非常復雜,有物理,化學,生物等各方面原因。我國雖是水果大國,但并非水果強國,相比較一些發(fā)達國家,我國無論是產(chǎn)地管理還是采后流通的基礎設施都并不完善,所以目前在水果采后流通過程中的保鮮和貯藏等問題還需進一步解決。而發(fā)達國家在水果采后流通過程中的品質(zhì)控制體系遠領先于我國,水果流通損耗率普遍低于5%,美國更低,僅只有1%～2%[8]。

長途運輸過程中容易發(fā)生的問題包括兩個方面:一是溫度過低或過高,造成凍傷或促進衰老,實踐中更易出現(xiàn)后者情況;二是包裝不當,由于振動磕碰,造成機械損傷。流通過程中的機械振動是造成水果采后損耗的最主要原因,機械振動不可避免的會對新鮮水果造成外觀損傷,引起果實商品性下降,并可導致水果有關代謝物質(zhì)的改變。本節(jié)還對目前水果振動特性相關研究成果進行了綜述。

2.1 國外水果貯運的研究現(xiàn)狀

近年來,許多生產(chǎn)和科研人員不斷致力于改善水果保鮮和耐貯藏工作,并對此進行了大量的設施栽培、保鮮儲藏和儲運損傷控制等方面的研究,目前國外許多科研和生產(chǎn)人員正在通過不斷改進設施、改善保鮮貯藏條件和控制貯運損傷等多方面不斷地改善水果農(nóng)產(chǎn)品的采后保鮮和耐貯藏情況。國外的相關研究多集中在水果可見的機械損傷方面以及與有關水果保鮮等方面[9]。

國外研究學者Samir. K.[10]基于鮮果農(nóng)產(chǎn)品損耗提出在適當壓縮物流成本的情況下,減少對環(huán)境的負擔,建立環(huán)境友好型的鮮果農(nóng)產(chǎn)品供應鏈。Kakeo Shina[11]研究水果等變質(zhì)率較高的生鮮農(nóng)產(chǎn)品,探究此類農(nóng)產(chǎn)品新鮮度控制的供應鏈運作方法,并發(fā)現(xiàn)TET(Time Environment Tolerance,時間環(huán)境容忍度)可以很好地實現(xiàn)對水果等農(nóng)產(chǎn)品新鮮度控制的效果,認為TET控制可以有效的優(yōu)化農(nóng)產(chǎn)品供應鏈運作流程。Cakmak[12]指出果實處于運輸振動過程中,隨著運輸時間延長果實的損傷速度會因為車體的晃動而加劇,加之紙板包裝的方式增加了果實的溫度,從而加速了果實的硬度降低。Shahbazi等[13]模擬實際運輸工況,在對西瓜進行振動實驗研究后發(fā)現(xiàn),在振動頻率為7.49 Hz和13.03 Hz時損傷率出現(xiàn)了峰值,這結(jié)果說明在實際運輸中因盡量規(guī)避這兩個振動頻率。Van Zeebroeck等[14]研究蘋果運輸振動發(fā)現(xiàn)在加速度逐漸達到峰值時,不同的位置和方向,擠壓分別不斷加強,堆放位置越高的蘋果受損面積越大。

2.2 國內(nèi)水果貯運的研究現(xiàn)狀

總體上來講,現(xiàn)階段中國水果物流的發(fā)展,正逐步得到政府的重視和政策的支持,但是,在理論和實踐上都處于初級階段。調(diào)查表明,導致我國水果采后流通損耗嚴重的原因主要有以下幾個方面。

對水果物流重視程度不夠且理論研究滯后。中國農(nóng)村自古以來普遍存在“重生產(chǎn)、輕流通”的傳統(tǒng)思想,水果產(chǎn)品增值的目標難以實現(xiàn)。此外,現(xiàn)階段的大多物流政策都是直接借用國外的,這就難免造成物流系統(tǒng)的各個要素被肢解,而無法全面、系統(tǒng)的進行優(yōu)化。因此,造成當前的果蔬物流處于無序的發(fā)展狀態(tài)和混亂的局面。

“冷鏈”流通意識不足,體系不完善。發(fā)達國家的水果采后流通冷鏈系統(tǒng)已經(jīng)建立,標準化的貯運體系也已形成。冷鏈物流投資巨大,目前冷鏈運輸帶來的物流成本增加還不能被大多數(shù)經(jīng)銷商和消費者所接受。調(diào)查顯示,我國人均冷庫面積及人均冷藏車數(shù)量都很少,2014年人均冷庫面積是0.058 m3/人,同期美國是0.357 m3/人。2014年我國公路冷藏車保有量為7.6萬輛,日本是15萬輛,美國是25萬輛。我國果蔬及肉類等食品冷鏈流通率在5%～25%之間,生鮮農(nóng)產(chǎn)品大部分在常溫下流通,而歐美發(fā)達國家已經(jīng)形成了完整的農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流體系,農(nóng)產(chǎn)品及易腐壞食品的冷鏈流通率達到95%以上[15]。

長途運輸過程中車輛的機械振動無法避免。水果在采后流通過程中的機械損傷主要來自搬運碰撞和機械振動兩方面,搬運碰撞發(fā)生在水果采收裝運的過程中,是人為可控的,相對容易解決,所以學者們一般著重研究機械振動帶來的損傷。機械振動導致的水果果實損傷是最直接明顯的,為了減少這種流通損耗,我們需要對目前的水果運輸方式進行大量的研究并作出改進。研究表明,車體小,自重輕的車輛,振動強度高;車輪內(nèi)壓力高時,振動強度高;在同一車廂中,后部的振動強度高于前部,上方的振動強度高于下方[16]。

2.3 水果振動特性研究現(xiàn)狀

官悍[17]從呼吸強度及細胞膜滲透率兩個方面研究了運輸過程中不同振動方式和頻率對蜜瓜的影響,結(jié)果表明,振動會促進蜜瓜的呼吸作用,并且通過檢測果實的相對電導率變化得知振動會使得果實細胞膜滲透率增高。周然等[18]分析了水果實際運輸振動過程中的狀況及損傷,采用了鋼片彈簧懸架系統(tǒng)的卡車運輸黃花梨,并檢測了不同路況下車廂不同位置的不同方向振動,比較了車廂內(nèi)前后放置的梨損傷情況,得出放置在車尾的黃花梨機械損傷程度要比放置在車頭的嚴重?？稻S民等[19-20]發(fā)現(xiàn)梨在運輸振動過程中加速度越大越易產(chǎn)生損傷,在加速度相同的條件下,振動頻率越小越易產(chǎn)生損傷,同時指出果實的振動損傷程度與其吸收的能量有一定比例關系。劉迎雪[21]研究得出運輸過程中振動會加速小番茄呼吸速率,增加小番茄的乙烯釋放量。

美國的Hinsch R T等人通過對樣本梨的功率譜密度(PSD)檢測盾研究發(fā)現(xiàn)在約3.5 Hz頻率處PSD達到峰值,其余衰減峰分別出現(xiàn)在9、18、25 Hz處,類似的結(jié)果在番茄測試中也出現(xiàn)。該結(jié)果表明,水果運輸車輛需要對上述頻率加以規(guī)避。另外,作者還指出,運輸過程中梨果實的水平加速度要遠小于垂直加速度,此結(jié)論有助于改進運輸車輛的儲物空間的機械結(jié)構,減少運輸過程中水果的質(zhì)量損失[22]。

3 振動特性研究方法——模擬運輸

由于公路運輸是水果在采后流通過程中最主要的運輸方式,所以模擬公路運輸成為研究水果運輸振動特性的主要方法。由于公路道路凹凸不平造成的車輛振動會引起位移干擾,水果產(chǎn)生受迫振動[23],從而造成了水果的機械損傷。

康維民[19]等基于疲勞損傷理論定量地分析了水果的損傷能量,認為水果振動吸收能量應遵循如下表達式。

Wc=NπcωA2

式(1)

式(1)中：Wc-水果失去商品性時的臨界損傷能量;N-水果失去商品性時的振動次數(shù);c-水果粘彈性系數(shù);ω、A-振動頻率和振幅。

目前模擬公路運輸?shù)姆绞揭詫嶒炚駝友b置為主。這類裝置是由振動臺、控制計算機、測定解析裝置、加速度傳感器及振動控制系統(tǒng)構成[22]。

3.1 振動頻率

車輛行駛過程的功率譜密度能顯示高功率處的頻率值,反映了車輛具有較高振動能量的頻率區(qū)間。每個物體都有其固定振動頻率,即固定頻率,每個物體的固定頻率都不相同。當由外力作用于一個物體上且這個外力的振動頻率與這個物體的固有頻率相同或相近時,便會發(fā)生共振,這個共振的頻率就稱為共振頻率。當一個外力對某一物體造成了損傷,這個外力的振動頻率就稱為這一物體的損傷頻率。有研究表明,振動頻率在2～5 Hz時,車輛功率譜密度值較大[24-25]。另據(jù)現(xiàn)有研究顯示:Jamal[26]等測定部分水果的固有頻率,結(jié)果表明,一般水果的固有頻率在50 Hz以上。祝青園[27]等基于虛擬儀器技術測出西瓜的固有頻率在139.4～173 Hz。Shahbazi[13]等研究發(fā)現(xiàn),在7.49、13.03 Hz出現(xiàn)西瓜振動損傷率峰值。黃祥飛[28]等利用掃頻實驗得到梨果實的共振頻率在45～85 Hz。張連文[29]等通過振動實驗得到圣女果的固有頻率為53.1 Hz。Slaughter[30]等研究發(fā)現(xiàn)梨振動損傷頻率低于40 Hz。Barchi[31]等研究發(fā)現(xiàn),枇杷振動損傷頻率范圍為13～25 Hz。以上研究結(jié)果說明,造成水果機械振動損傷的是低頻率,而并不是車輛的振動達到水果的固有頻率?？稻S民[19]等指出在較小的振動頻率下易造成梨的損傷。綜上所述,水果果實的損傷頻率要遠低于其固有頻率和與外力的共振頻率,所以模擬公路運輸振動的頻率參數(shù)應在15 Hz以下的低頻區(qū)選取。

3.2 振動加速度

振動加速度是影響果品振動損傷的重要因素之一[32]。由于水果的種類、性質(zhì)、運輸包裝方式不同,振動加速度的響應受到水果堆積層數(shù)、包裝方式及水果力學傳遞特性的影響。模擬運輸振動加速度的選定要考慮以下三個方面。

第二，提高實驗效率。在模擬運輸振動實驗中可適當增大振動加速度以提高實驗效率。

第三，遵循水果加速度響應特征。在對非單體水果進行運輸模擬時,由于堆積層數(shù)、包裝方式的影響,水果的加速度響應是不同的?？稻S民[20]等通過模擬水果運輸振動實驗發(fā)現(xiàn),在一定振動頻率范圍內(nèi),振動加速度傳遞率隨包裝層數(shù)的遞增而變大。

3.3 振動時間

制定模擬運輸實驗的振動時間需考慮振動后損傷測定的有效性和高效性兩個方面。一般地,振動時間取10～40 min時,相當于公路運輸1 h或1500 km,火車運輸3 h或4500 km[36]。

3.4 其他實驗因素

為了更加準確地模擬水果在實際流通運輸過程中的振動,振動實驗需考慮更多的影響因素。例如為準確探究不同振動方式對水果造成的損傷是否不同,需考慮振動外力的方向,是垂直振動、水平振動還是兩者同時。為改善運輸過程中水果的受損傷狀況,可以對水果的包裝進行改進,這里的實驗因素就是不同的包裝層數(shù)和包裝材料等。

4 運輸振動對采后水果的影響研究現(xiàn)狀

運輸振動引起的機械損傷不僅會影響水果的外觀,還會加速水果果實內(nèi)部的變質(zhì)。振動損傷會造成果實局部形變,還會造成受損部位發(fā)生褐變、失水加快,繼而發(fā)生組織萎蔫、整個果實底色變黃等現(xiàn)象。振動脅迫造成的損傷還會加快果實呼吸代謝和愈傷代謝活動從而加速果實貯運過程中營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和消耗,果實中營養(yǎng)成分向次生代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)化會降低營養(yǎng)成分的比例果實品質(zhì),這是一種應激機械傷帶來的逆境傷害的反應。振動損傷會改變果實的風味,主要表現(xiàn)為促進果實質(zhì)地變軟、甜度增大、纖維素含量增多等,這些不利影響是伴隨著一系列其他生理變化而逐漸發(fā)生的。振動損傷使得微生物入侵進而水果腐敗,降低了水果在儲藏銷售過程中的商品價值[37]。

4.1 運輸振動對果實品質(zhì)的影響

4.1.1 運輸振動對果實外觀品質(zhì)的影響 評價水果外觀品質(zhì)的優(yōu)劣主要是看果實的形態(tài)、光澤度、平滑度、蔫萎度等。觀察發(fā)現(xiàn)機械損傷會導致果實形變,包括軟塌、凹陷、開裂等;機械損傷還會使得果實產(chǎn)生失水、蔫萎、發(fā)黃等。主要的評價指標有:硬度、腐爛率、失重率等。其中硬度會隨著果實損傷程度的增加和貯藏時間的增長而降低,失重率也是影響水果貯藏品質(zhì)的主要因素之一,主要表現(xiàn)為果實發(fā)生皺縮,并且失去光澤。研究表明,果實的失重主要由蒸騰作用失水造成[38]。隨著貯藏時間的延長,果實失重率逐漸升高。腐爛率也遵循同樣的變化趨勢。

鄭永華[39]等對楊梅的研究發(fā)現(xiàn),模擬運輸振動處理后的楊梅失水率和腐爛率都明顯比不作處理的對照組要高,而可溶性固形物含量較對照組明顯要低。

4.1.2 運輸振動對果實營養(yǎng)品質(zhì)的影響 水果的營養(yǎng)豐富,含有豐富的維生素等對人體有益的物質(zhì)。評價水果營養(yǎng)品質(zhì)優(yōu)劣的指標主要有:維生素C、可溶性固形物、抗環(huán)血酸、可滴定酸等?？扇苄怨绦挝锸侵敢后w或流體食品中所有果汁中能溶于水的糖、酸、維生素、礦物質(zhì)等,以百分率表示。測定可溶性固形物可以衡量水果成熟情況,以便確定采摘時間。我們喝的果汁一般糖都在100 g/L以上,主要是蔗糖、葡萄糖和果糖,可溶性固形物含量可以達到9%左右。研究表明運輸振動脅迫會加速水果的呼吸代謝,并且使得果實的愈傷代謝活動旺盛,這就會加速果實在貯運過程中營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和消耗。果實中營養(yǎng)成分向次生代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)化會降低營養(yǎng)成分的比例從而降低果實營養(yǎng)品質(zhì),這是一種應激機械傷帶來的逆境傷害的反應。

鄭永華[39]等對楊梅的研究發(fā)現(xiàn),模擬運輸振動處理后的楊梅可溶性固形物含量較對照組明顯要低。陳蔚輝[40]研究橄欖發(fā)現(xiàn),振動損傷在短時間內(nèi)會促進果實碳水化合物、有機酸含量和VC含量的降解,同時還會致使可溶性固形物含量呈先上升后經(jīng)過分解又迅速下降的趨勢。

4.1.3 運輸振動對果實風味品質(zhì)的影響 新鮮果實香氣宜人、質(zhì)地脆嫩、酸甜可口,深受消費者喜愛。長途運輸?shù)臋C械振動損傷會改變果實原有的風味,主要表現(xiàn)為果實迅速變甜變軟、纖維素含量增多等,這些不利影響是伴隨著一系列其他生理變化而逐漸發(fā)生的。評價水果風味品質(zhì)的指標主要有:電子鼻、電子舌以及通過主觀品嘗觀察果實的風味變化。電子鼻是一種新穎的分析、識別和檢測復雜氣味和揮發(fā)性成分的人工嗅覺系統(tǒng),相比較傳統(tǒng)的氣相色譜法(GC)和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術GC-MS等,電子鼻檢測費用低、檢測周期短,特別是樣品無須前處理,所得氣味成分不再是樣品經(jīng)分離后的產(chǎn)物,不用有機溶劑,是一種“綠色”的仿生檢測儀器,且便于攜帶,可進行實時檢測[41]。實現(xiàn)化學傳感器系統(tǒng)功能的裝置,若用在氣體分析中,稱為電子鼻;若用在液體分析中,稱為電子舌[42]。在貯藏過程中,水果的香氣成分的種類與含量會發(fā)生一系列變化,這是由于后熟、呼吸作用、發(fā)酵作用和酚類物質(zhì)氧化造成的,并且病原微生物對果實的侵染也會導致香氣成分的變化[43]。基于水果香氣成分在貯藏期間發(fā)生的變化,可利用電子鼻系統(tǒng)采集水果的芳香成分,監(jiān)測貯藏期間香氣成分的變化情況,并對水果貨架期進行判斷和對水果質(zhì)量進行監(jiān)控。

張曉華[44]等使用GC-Flash型電子鼻預測紅星蘋果貨架期質(zhì)量,運用主成分分析(PCA)后發(fā)現(xiàn),電子鼻能夠很好的將不同貯藏期內(nèi)的蘋果區(qū)分開來,并通過傳統(tǒng)的理化檢測方法證明了電子鼻預測貨架期的準確性。高利萍[45]等使用電子舌很好地反映出了不同貯藏時間草莓汁的品質(zhì)的變化趨勢,其效果要好于電子鼻。草莓貯藏期間的品質(zhì)總體呈下降趨勢,貯藏前期下降迅速,貯藏中期下降緩慢。陳守江[46]對草莓研究發(fā)現(xiàn),振動損傷會加速草莓貯藏過程中變色和變軟的速度。Victor[47]研究表明振動損傷會明顯改變香蕉的風味。

4.2 運輸振動對果實后熟軟化的影響

研究表明在水果采后運輸過程中,皮薄脆嫩的果實受振動脅迫影響更大,機械損傷會加速果膠類物質(zhì)的水解,破壞細胞壁的組織結(jié)構,細胞膜透性增強,細胞組成成分在各類酶的催化作用下發(fā)生降解而使果實迅速變軟。評價果實后熟軟化的指標主要有:硬度、相對電導率、果膠含量、纖維素含量等。果實硬度可以用來表示果實細胞壁的變化,經(jīng)過運輸振動后的水果硬度快速降低,說明其細胞壁結(jié)構遭到了破壞。相對電導率是用來描述物質(zhì)中電荷流動難易程度的參數(shù),它的變化可以反映出果實細胞膜透性的變化,果實成熟度越高其相對電導率越大。果膠和纖維素含量對應表征果實細胞壁結(jié)構成分的變化,經(jīng)運輸振動后的果實內(nèi)原果膠含量越來越少,纖維素含量則明顯增加。

王艷潁[48]等在紅富士蘋果上的研究發(fā)現(xiàn),機械損傷導致果實迅速軟化的原因是原果膠含量明顯減少,可溶性果膠和纖維素含量明顯升高。解靜[49]研究發(fā)現(xiàn),機械損傷會破壞果實結(jié)構,促進底物與酶的接觸,造成細胞壁網(wǎng)狀結(jié)構解體,使果實原果膠含量和硬度降低。李正國[50]研究發(fā)現(xiàn)振動脅迫會破壞果實組織細胞膜系統(tǒng)和細胞壁結(jié)構的完整性,從而加快果實采后貯藏期間的成熟衰老和軟化進程。劉俊圍[51]對香蕉的采后貯藏品質(zhì)研究發(fā)現(xiàn),隨著貯藏時間的增加香蕉的電導率一直在增加,在一定程度上說明隨著貯藏時間的延長,香蕉的細胞膜完整性受到的破壞程度在增大。

4.3 運輸振動對果實呼吸速率和乙烯釋放速率的影響

對于呼吸躍變型水果,乙烯的釋放會明顯加速果實的成熟衰老。研究表明運輸振動脅迫會影響果實的呼吸作用,甚至改變某些水果組織的呼吸途徑,從而影響水果采后流通過程中的貯藏品質(zhì)。一般情況下果實的呼吸強度是隨振動強度的增加而增加,但在振動強度高于臨界強度時呼吸強度則會下降[52]。乙烯是果實在采后后熟過程中重要的生理物質(zhì),同時也可抵御外界逆境。

官暉[17]的研究表明蜜瓜果實的呼吸速率隨著振動強度的增大而增大,而且垂直振動對蜜瓜果實呼吸速率增強作用要大于水平振動。在蘋果[53]和水蜜桃[54]的研究上也表明呼吸速率隨振動強度增大而增大。在研究振動脅迫對無花果、草莓等多種果實的影響時也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果[55-56]。以上實驗研究表明振動脅迫作用使果實為了抵抗外界逆境條件而發(fā)生增強自身呼吸強度的應激反應。馬海軍等[57]研究發(fā)現(xiàn)富士蘋果受振動損傷后48 h內(nèi),其乙烯釋放量隨損傷程度增大而明顯增大。受振動處理后的楊梅果實內(nèi)源乙烯生成量呈先下降后上升的趨勢并明顯高于對照果實[39]。研究學者表示這是一種應激反應,表現(xiàn)為果實為抵御振動脅迫的促軟化衰老作用而先減少乙烯合成量,后又受振動脅迫影響逐漸減弱抵御作用而使乙烯生成量增加。Mao等[58]發(fā)現(xiàn)振動脅迫會加速無花果果實呼吸和乙烯產(chǎn)生,甚至破壞果實細胞完整性。

4.4 振動脅迫對果實抗氧化代謝的影響

鄭永華等[39]研究發(fā)現(xiàn)振動脅迫可以加速楊梅果實SOD活性從而促進果實的后熟衰老。應鐵進等[56]對草莓的研究發(fā)現(xiàn),受振動脅迫的果實SOD活性在整個貯藏期間都明顯高于沒有受振的草莓果實。Victor Martins Maia等[47]研究表明,碰傷和擦傷明顯提高了香蕉果實的POD活性。振動脅迫啟動了某些衰老和相應的保護機制而促進SOD的活性升高,使果實機體的抗逆性增強并且破壞了活性氧代謝的產(chǎn)生與清除的平衡。

5 總結(jié)與展望

5.1 目前采取的措施

目前針對減少長途運輸中車輛運輸振動對水果造成的機械損傷,國內(nèi)農(nóng)產(chǎn)品流通市場采取的主要應對措施有:采用冷鏈物流運輸水果,選擇運輸時長最短的方式和路線,改進水果運輸?shù)陌b方式,包括化學涂膜包裝。

由于冷鏈物流在保證產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)、降低損耗等方面的優(yōu)越性,冷鏈物流受到人們前所未有的關注和重視。近年來我國冷鏈物流需求增幅加快,冷鏈物流企業(yè)逐步發(fā)展,冷鏈物流信息技術水平不斷提高。冷鏈物流的使用對象絕大部分都是農(nóng)產(chǎn)品。農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流是指使生鮮農(nóng)產(chǎn)品從產(chǎn)地采收后,在產(chǎn)品加工、貯藏、運輸、分銷、零售等環(huán)節(jié)始終處于適宜的低溫控制環(huán)境下,最大程度地保證產(chǎn)品品質(zhì)和質(zhì)量安全、減少損耗、防止污染的特殊供應鏈系統(tǒng)[63]。另外還有在水果運輸前對其進行提前預冷,預冷在產(chǎn)地進行,以盡量延長水果的保鮮期。如果運輸過程中不能做到冷藏車運輸,也可以對水果進行加冰冷藏。在中國，荔枝運輸大多采用加冰塊運輸,這樣既能保證荔枝的口感,也能延長荔枝的銷售期。長途運輸進行選擇交通工具較快的運輸方式,避免運輸途中時間過長造成水果霉爛變質(zhì)。長途運輸?shù)墓窇x擇品質(zhì)優(yōu)良的,避免劣質(zhì)品質(zhì)的水果運輸,防止運輸過程中盡心霉爛傳播。

目前水果運輸包裝的主要形式有:襯板、泡沫塑料、氣墊薄膜、現(xiàn)場發(fā)泡等。另一種涂膜包裝的方式是在果實表面涂上一層高分子的液態(tài)膜,干燥后成為一層很均勻的膜,可以隔離果實與空氣進行氣體交換,從而改善了果實的硬度和新鮮飽滿程度,并減少病原菌的侵染而造成的腐爛。

5.2 存在的不足

目前我國綜合冷鏈流通率僅為19%,其中果蔬、肉類、水產(chǎn)品冷鏈流通率分別為5%、15%、23%。而美、日等發(fā)達國家的冷鏈流通率達到85%,其中歐、美、加、日等發(fā)達國家肉禽冷鏈流通率已經(jīng)達到100%,蔬菜、水果冷鏈流通率也達95%以上[15]。與發(fā)達國家相比,我國冷鏈流通率明顯較低。這主要是由于冷鏈物流需投入的成本較高,而廣大消費者尚不完全能接受水果價格的上漲,對冷鏈運輸認知不足,并且我國冷鏈基礎設施尚處在逐步完善的過程中。

綜上研究成果,已經(jīng)表明長途運輸?shù)臋C械振動會影響水果在采后流通過程中的貯藏品質(zhì)。以前的研究還指出運輸過程中的振動脅迫會使得果實外部和內(nèi)部反復承受著擠壓、沖擊、摩擦等外載作用,不同的振動強度對果實造成的可見損傷的程度不同,振動強度越大,則果實損耗越嚴重[64]。一般來說,隨著運輸包裝的發(fā)展,目前已經(jīng)能夠大大的降低運輸導致的水果可見的機械損傷[65],而一些肉眼看不見的機械損傷仍然難以避免,這些肉眼不可見的損耗是否可以加以利用,變害為利,這一點值得深思探尋。

5.3 未來研究方向

以往的研究集中在如何能夠盡量減少運輸中振動脅迫造成成熟水果品質(zhì)下降方面。事實上,為了搶占市場,大多數(shù)后熟水果并不是在完全成熟時采摘,而我們已經(jīng)知道運輸振動會促進果實的成熟軟化,這就使得利用振動催熟具有可行性。然而,尚未見到振動催熟水果的相關研究報道。所以未來的研究方向可以嘗試利用振動可催使未成熟水果成熟軟化來實現(xiàn)振動物理催熟的方式,從而取代傳統(tǒng)意義上的化學試劑催熟水果。

可以對需要進行催熟處理的水果進行實驗,即后熟型水果。通過研究,一方面先分析振動脅迫對運輸貯藏過程中水果組織狀態(tài)的影響機理,總結(jié)規(guī)律,為進一步揭示振動催熟水果的原理奠定基礎;另一方面,對振動脅迫處理后水果的品質(zhì)變化進行分析,獲取較合適的振動催熟條件,并建立基于振動脅迫條件水果品質(zhì)的預測模型,為未來出現(xiàn)振動催熟水果的機械裝置提供理論支持。

通過對振動催熟機理的研究,我們可以了解水果后熟的產(chǎn)生過程和原理,為進一步闡明振動脅迫影響采后水果生命活動的規(guī)律奠定基礎,因此對水果果實的儲運保鮮具有重大意義。同時,還可為水果農(nóng)產(chǎn)品儲運保鮮領域的其它復雜問題的揭示和解決提供新的模式和思路,減少目前水果催熟過程中化學藥劑的使用,有效地消除消費者對食物安全隱患的顧慮,因此也具有非常重要的現(xiàn)實意義。

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Advances in research of effects of transportation vibration on storage quality of fruits

WU Qiong,ZHOU Ran*

(College of Food Science and Technology,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)

In this paper,to seek the principle about effects on fruit quality on storage caused by long-distance transport,the research findings of quality change of various fruits at present which were proceeded by simulative transportation vibrations were reviewed. Fruits play an increasingly important role in daily life. By comparing the development situation of transport and store in China and other developed countries,the paper stated the current inadequacy of long-distance transport at home. It also stated research status of fruits vibration damage characteristics,and summarized the methods and influencing factors of simulative transportation vibrations. In addition,this paper analyzed the research progress of which transportation vibration affects postharvest storage quality characteristics of fruits respectively in these aspects:the change of appearance,nutrition,quality,ripen-softening,ethylene respiratory rate of fruits and antioxidant metabolism. Thus,it concluded that long-distance transport can lead to deformation,flavor taste and lower percentage of nutrition of fruits,and accelerate ripen-softening and ethylene respiratory rate. Finally,as mentioned,the paper put forward the deficiency existing in current research and the future research direction about transportation vibration of fruits.

fruits;transport;vibration;quality

2016-10-24

吳瓊(1992- )，女，在讀碩士，主要從事冷鏈物流方向的研究，E-mail:544269515@qq.com。

*通訊作者:周然(1977- )，男，博士，副教授，主要從事冷鏈物流方向的研究，E-mail:rzhou@shou.edu.cn。

國家自然科學基金(31201439)；上海高校一流學科建設項目資助(B-5005-13-0002-4)；上海市科委工程中心建設項目(11DZ2280300)；上海海洋大學優(yōu)秀青年學科骨干培養(yǎng)計劃(海鷗計劃)資助項目。

TS255.1

A

1002-0306(2017)11-0356-08

10.13386/j.issn1002-0306.2017.11.061