冰温技术在果蔬贮藏保鲜中的应用研究进展

刘倍毓，邓利玲，胡小芳，钟耕，2

1(西南大学食品科学学院，重庆，400715) 2(重庆市特色食品工程技术研究中心，重庆，400716)

我国每年的蔬菜产量约3亿t，水果产量超过6 000万t，位居世界前列。然而，贮藏技术的落后，使得果蔬在采后运输、贮藏及销售等过程中有20%～25%的产品腐烂变质，由此造成的经济损失，每年可达800～1 000亿元人民币［1］。传统的冷藏和气调冷藏都只能在一定程度上保持果蔬的生鲜状态，但保质期较短，适合鲜销;冻藏虽能一定程度上延长果蔬的保存期，但冷冻处理会破坏果蔬组织结构，解冻时出现汁液流失，不能保持果蔬原有风味。因此，寻找有效的果蔬贮藏方法显得极为重要。

从20世纪70年代初，日本的山根昭美［2］发现冰温技术至今，对冰温技术所具有的优良性能、作用机理、应用探讨引发了越来越多的关注［3］。所谓冰温，是指0℃至冰点以上的未冻结温度区域，冰温技术则是在冰温范围内的一种新型贮藏技术。果蔬在此温度带保存，不仅呼吸代谢被抑制、衰老速冻减慢［4］，使贮藏期得到保证，还可以克服冻结食品因结晶产生的蛋白质变性、组织结构损伤、液汁流失等现象，获得自然的风味和美味。作为继冷藏、冻藏后的又一保鲜方法，冰温技术的应用也越来越广泛，在原本基础上，衍生出许多分支。本文以保鲜剂-冰温贮藏、冰膜贮藏、超冰温贮藏、气调-冰温贮藏等为实例，阐述国内外的相关研究最新进展。

1 冰温技术原理

果蔬组织细胞中含有的一些物质如葡萄糖、氨基酸、盐类等，使果蔬的冰点(冻结点)低于纯水冰点(0℃)，处于 －0.5 ～ －3.5℃内［5］。当温度高于冰点时，细胞始终处于活体状态，只有当温度降到冰点以下，才会出现冻结现象。可见，果蔬冻结的温度界限并非0℃，而是低于0℃的冰点。

果蔬贮藏采用冰温保鲜，一是因为果蔬组织细胞中含有的一些物质如葡萄糖、氨基酸、盐类等使果蔬细胞的冰点比纯水的冰点更低;二是果蔬中的各种溶质分子可以网状结构存在，这就使细胞中水分子的移动及冻结受到阻碍［6］;三是果蔬在冰温范围内仍能保持细胞活性，但细胞呼吸代谢被大大抑制，其新陈代谢率最大限度地降低，组织衰老速度显著减慢［7］;四是冰温贮藏能更有效地抑制有害微生物的生长［8］。因此，冰温贮藏的机理包含2个方面的内容:(1)将食品的温度控制在冰温带内，以维持其细胞的活体状态;(2)当食品冰点较高时，可以人为加入一些有机或无机物质，使其冰点降低，扩大其冰温带，以适用于冰温技术［6］。

2 冰温技术应用在果蔬贮藏中的最新进展

2.1 保鲜剂-冰温贮藏

果蔬贮藏中，常常会使用食品保鲜剂，在一定程度上提高了果蔬耐贮藏性，保持果蔬品质。保鲜剂与冰温贮藏相结合，产生的协同作用能进一步增强贮藏保鲜的功效。从目前研究情况来看，两者的结合使用，均可延长果蔬的贮藏期，同时维持果蔬的良好性状。研究涉及的保鲜剂有化学保鲜剂(ClO2、SO2)、天然保鲜剂(壳多糖);涉及的水果种类有草莓、龙眼、石榴、杨梅，冬枣等。具体以草莓和龙眼为例，说明保鲜剂-冰温贮藏技术的应用研究。

2.1.1 保鲜剂-冰温贮藏对草莓贮藏的效果

草莓属蔷薇科，浆果类，其含水量大(≥90%)、果皮薄、组织娇嫩、柔软多汁，缺乏坚硬外皮保护，耐贮藏性差，在常温下仅可保存1～2 d［9］。

张桂［10］等人采用冰温技术，结合添加保鲜防腐因子(Vc)、壳多糖半透膜等多种措施，对草莓进行贮藏。经试验测定，草莓的冻结温度为－1℃，所采用的冰温环境为－0.5℃。试验中，首先将草莓经3%Vc浸泡0.5 h、3%Vc浸泡1 h处理，以不浸泡作为对比空白样(只采用冰温贮藏)，结果发现Vc浸泡后可有效延长贮藏期，0.5 h的浸泡时间可将贮藏期有效延长至9d，空白样为6 d。同时，将壳多糖溶于稀柠檬酸溶液，浸泡草莓，自然风干后在草莓表面形成壳多糖半透膜，再与冰温贮藏结合(－0.5℃保存)，试验结果显示，经1 g壳多糖+3 g柠檬酸+250 mL水的溶液浸泡0.5 h处理后，可使草莓有效保存18 d;在此基础上，将3%Vc浸泡0.5 h，再用1 g壳多糖+3 g柠檬酸+250 mL水的壳多糖溶液复配液浸泡0.5 h，发现草莓的贮藏时间可进一步延长至31d，并能保持良好的色、香、味，使草莓的贮藏期显著增加。

2.1.2 保鲜剂-冰温贮藏对龙眼贮藏的效果

龙眼含糖量高，成熟季节高温多湿，采后呼吸作用旺盛，衰老迅速，在自然条件下存放，通常3d左右风味就开始变劣，超过1周就会完全丧失食用价值［11］。

庞学群等［12］以龙眼为材料，研究了分阶段SO2缓释剂(焦亚硫酸钠)处理结合冰温贮藏技术［(－1±0.5)℃］对龙眼果实的贮藏效果。试验中分阶段SO2处理方式为:先将龙眼用PE(聚乙烯薄膜袋，0.03 mm厚)密封包装放在(3.0±0.5)℃恒温箱中贮藏，12 d后取出果实用质量分数为0.4%的SO2缓释剂处理，并用PE袋密封包装再将果实置于(－1±0.5)℃下贮藏，测定了果皮色泽、PPO活性、膜透性、呼吸强度、VC含量、可滴定酸含量、可溶性固形物含量、SO2残留量以及好果率，以全面探索龙眼在贮藏的变化。结果表明，与3℃对照果实相比，分阶段SO2缓释剂结合冰温贮藏技术可改善果皮色泽，缓解果皮褐变速率及程度;能有效降低果实呼吸强度、抑制果皮PPO活性，提高了果皮细胞膜透性，贮藏48 d后好果率为91.15%。同时，采用SO2缓释剂结合冰温贮藏48 d后龙眼的果肉品质，与新鲜龙眼相比，VC(保持了45.11%)、可滴定酸(增加了6.80%)和可溶性固形物含量(96.20%)，与直接SO2缓释剂结合冰温贮藏技术相比，该技术与常规的龙眼熏硫处理相比，可使果肉SO2残留量降低78.84%。

2.2 冰膜贮藏

冰膜贮藏技术，简称ICF(ice coating film)，主要是针对一些低糖食品特别是对卷心菜等层状构造的蔬菜冰温贮藏时，极易出现干耗、低温冻害或部分冻结等现象［13］开发的保存方法。即冰温贮藏之前，先在食品表面附上一层人工冰或人工雪等保护膜，以避免冷空气直接流过食品表面而出现干耗、低温冻害现象［14］。

山根昭美博士研究了卷心菜的冰膜贮藏(冻结点为 －1.3～ －2.2℃)，在－3℃环境下，将卷心菜冷却至0℃附近，向其表面间断性喷水雾，使卷心菜表面形成一层极薄的冰膜。经过8 0 d的喷雾，卷心菜表面的冰膜厚度达到0.5 mm。经上述处理后，再将其保存在－0.8℃的冰温环境中进行贮藏。实验研究表明，经冰膜处理后的卷心菜表面仅出现了微弱冻害，2个月后会变成深绿色，但这一层被微冻的菜叶在室温下经4d升温，会慢慢地复原。经肉眼观察，可以恢复到原来的本色。经过细胞组织分析表明，这层出现冻害的菜叶在细胞膜和细胞质之间仅有微小的空隙，细胞组织几乎没有损伤，这说明采用ICF贮藏方法保存低糖蔬菜可以保持其原有的特征，是一种有效的贮藏方法［15］。

2.3 超冰温贮藏

超冰温技术是近几年出现的一种新的冰温技术，指通过调节冷却速度等特殊方法，使得温度即使在冰点以下也可以成功地保持过冷却状态，由此在超冰温领域内，即使温度通常在冰点温度以下，生物体也不会冻结［16］，进一步拓宽了冰温的研究领域。要使水果、蔬菜等顺利降至冰温乃至超冰温领域而不结冰，与生物组织在进入此温度带前的低温锻炼以及脱水程度、冷却处理时的降温速度有关。但超冰温领域极不稳定，很容易冻结，因此超冰温领域稳定条件的确立是该项技术的核心［17］。

英国布里斯多大学食品冷冻及工艺工程研究中心发现，超冰温技术适用于多种蔬菜，如大蒜、洋葱、西兰花和菜花的贮藏保鲜，而且某些蔬菜的贮藏温度能达到－14.6℃的低温且贮藏效果良好。

Cox＆Moore在一项超冰温专利中提到了番茄的过冷却特性。分别对2个番茄进行实验，结果测定其成核温度分别是－4.3℃和－4.5℃。在另一个实验中，将番茄放入－4℃的冷却液中冷却，当其内部温度降到－3.8℃时，观察发现其内部并没有明显的冰晶生成［18］。

邓超译［19］对大蒜和青葱的超冰温贮藏进行了研究，探索了其适宜的超冰温贮藏条件。将蒜瓣置于风速小于0.5m/s，［(－6 ～ －9) ±0.5］℃的条件下贮藏1周后，未发生冻结，并观察到在此温度下贮存的大蒜的表面和内部均没有发现冻害现象。将蒜瓣置于风速小于0.5m/s，［(－10 ～ －13) ± 0.5］℃的条件下贮藏，有冻结现象发生，在冻结曲线上可以清晰的看出冰核生成的迹象，大蒜的表面产生明显的变化。同时，在(－10 ±0.5)℃下贮藏24 h后，5个大蒜中有1个出现冻结现象。由此，可以看出，大蒜的最低贮藏温度可达到－6℃，并处于非冻结状态，这与James C等的研究结果相符［20］。

与此同时，将葱头置于风速小于0.5 m/s、温度［(－5～ －6) ±0.5］℃的环境下贮藏，未发生冻结现象，贮藏1周后葱头的表面和内部均没有冻害现象出现。将葱头置于风速小于0.5 m/s、－7℃的环境下贮藏24h后，葱头表面出现了明显的冻害，并且在120 min和527 min，5个葱头样品中有2个样品依次出现冻结现象，当5个大蒜样品在一8℃下贮藏时，均出现冻结。从试验结果可以看出，洋葱的超冰温贮藏温度可达到－5℃，与大蒜相比，冰温耐受性会低一些，且两者在超冰温贮藏中均能得到较好的应用。

2.4 气调-冰温贮藏

气调保鲜技术(MAP，modified atmosphere packaging)是采用一定配比的混合气体(不同于大气组成)置换食品包装内原来的空气，使果蔬始终处于较适宜的气体环境中，延缓变质和防止腐败发生，达到贮藏保鲜的目的。

将气调保鲜与冰温技术结合，探寻合适的贮藏条件，攻克技术难点，也是冰温技术在果蔬贮藏应用中又一研究热点。就目前研究情况，气调-冰温贮藏已在西瓜、油豆角、葡萄、红富士苹果、樱桃等果蔬上进行了研究，并取得了较好效果。

2.4.1 气调-冰温贮藏对樱桃贮藏的效果

樱桃，果实色泽鲜美、质地柔软，具有较高的营养价值。但采收时值高温高湿季节，且采摘后品质和风味下降速度极快，易出现干耗、褐变、软化及真菌侵染所引起的腐烂，常温下仅能存放3～5d［21］。

王珊珊［22］等人研究了樱桃塑料箱式气调+冰温保鲜贮藏的效果。在试验中，采用3种不同的气调箱调气嘴，使箱内气体变化不同，并以普通冷库塑料箱式气调贮藏作为对照，比较不同贮藏条件下(气体含量、冰温/冷藏)甜樱桃外观品质、生理指标及贮藏环境气体的变化，研究了冰温塑料箱式气调贮藏对甜樱桃的保鲜效果。结果表明:与普通冷库贮藏［(0.3±0.2)℃］相比，冰温塑料箱式气调贮藏［(－0.5±0.5)℃］能显著减慢果实腐烂、果梗干枯及果肉褐变的速度;抑制果内丙二醛含量的增加及可溶性固形物、可滴定酸和还原糖含量的减少，同时，1、2、3号调气嘴之间(CO2含量由高到低的顺序为2号气调箱＞1号气调箱＞3号气调箱;相反O2含量由低到高的顺序为2号气调箱＞1号气调箱＞3号气调箱)的横向比较，又以2号箱式气调处理效果最为显著，保鲜效果最好。推究原因，这可能与甜樱桃对CO2浓度具有较强忍耐力，所以高浓度的CO2可以显著地抑制甜樱桃果实的褐腐病。由于2号调气嘴中的CO2浓度最高，故箱中果实的腐烂率、褐变率、丙二醛含量等皆较小，气调效果最为显著。

2.4.2 气调-冰温贮藏对葡萄贮藏的效果

巨峰葡萄，作为我国葡萄种植的重要品系，栽植面积可达总面积的95%。其果肉柔软，肉质细腻，味甜，常温下容易失水、脱粒、腐烂变质，不耐贮藏［23］。

张昆明［24］等人以巨峰葡萄为试材，研究在冰温条件下，3种不同保鲜膜包装的气体成分变化及对葡萄保鲜效果的影响。将相同种类、数量的葡萄装入无盖包装箱中，分别采用樱桃膜、桃膜、PE膜进行封口，再置于冰温库(－0.3℃ ±0.3℃)中贮藏30 d。贮藏期间，每5 d测定1次葡萄的可溶性固形物、可滴定酸、还原糖、丙二醛含量，绘制出含量变化曲线图，每2 d测试1次各膜中的气体成分(O2、CO2)浓度变化。试验结果显示:3种膜处理均有效维持了可溶性固形物、可滴定酸、还原糖的含量，有效减缓浆果、果梗丙二醛含量积累和果梗叶绿素含量的降低。就保鲜效果来看，樱桃膜与桃膜的保鲜效果更佳，PE膜稍欠。此外，3种膜中气体成分浓度达到平衡的时间也不一致，PE膜中O2、CO2气体浓度达到平衡所需时间最短，10 d即可达到平衡;桃膜次之，所需时间为14 d;樱桃膜中O2、CO2气体浓度达到平衡所需时间最长，18d时才达到平衡，且平衡后3种膜中的O2、CO2气体浓度差异显著(P＜0.05)。综合所有指标，冰温条件下三者的保鲜效果为樱桃膜﹥桃膜﹥PE膜。

3 结束语

作为一项新兴的储藏保鲜技术，冰温技术已经在日本、美国、韩国以及台湾等发达地区得到迅速发展和应用，创造了巨大的经济效益。然而，由于冰温技术对温度控制要求较高，配套技术设备昂贵，而我国冰温贮藏保鲜技术研究尚处于起步阶段，技术欠成熟，等等，都限制了其进一步的应用和推广。

目前，打破冰温技术的应用瓶颈，已成为了我国食品贮藏行业亟待解决的课题。首先，冰温贮藏目前研究主要集中在水果、蔬菜的单个品系、种类上，试验材料较为分散，欠缺系统性，不能体现冰温技术在果蔬贮藏中的整体实用性。因此，冰温贮藏对果蔬原料品质影响和对各种原料适用性的研究有待加强。其次，如何普及冰温设备、机器及降低成本运作，及进一步建立冰温卡车、冰温物资流通库、冰温陈列橱、冰温包装、冰温集装箱等冰温物资流通联网系统，全面建立冰温贮藏流通线，为冰温技术的应用打开新局面，也成为今后的研究重点。

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