蓄冷式保温集装箱在蔬菜流通中的保鲜效果研究

李春海 ，郭风军 ，张长峰 *，胡晓微 ，杨悦 ，段彩芳

（1.中车石家庄车辆有限公司，河北石家庄051430；2.国家农产品现代物流工程技术研究中心，山东济南250103；3.山东商业职业技术学院，山东省农产品贮运保鲜技术重点实验室，山东济南250103）

随着人们生活水平的提高和生鲜电子商务的兴起，我国冷链物流行业发展迅速。冷藏集装箱、冷藏车等运输设备是生鲜农产品长距离冷链运输的主要工具[1，2]。此类设备依靠车载供电设备运行，技术成熟，但油耗大，易发生“断链”现象。在这一背景下，相变蓄冷技术的应用应运而生，这是一种利用高密度储存的相变介质物态变化中的显热、潜热或化学反应中的反应热来调控环境温度的技术[2]。作为一种高效率、低成本的蓄冷方式，相变蓄冷技术在加工、贮藏、运输及销售等食品冷链物流体系中有着广阔的发展潜力[3，4]。

在生鲜食品电商配送、医药领域，相变蓄冷材料以冰袋、冰排或冰盒的形式已得到广泛应用[2]。各国学者正在研究将相变蓄冷材料应用于冷藏车、冷藏集装箱，以实现节能和减少温度波动[5，6]。目前，对蓄冷式保温集装箱的研究相对较少，尚无成熟的商业化产品。鉴于此，本研究以2～12℃的果蔬保鲜温度参数，研发了适合果蔬冷链物流的蓄冷式保温集装箱，测试了蓄冷式保温集装箱实际运行的温度波动情况，并评价了其对油菜、韭黄等新鲜蔬菜的物流保鲜效果，为蓄冷式保温集装箱的优化设计和相变蓄冷技术在果蔬冷链物流体系中的研究与应用提供了参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

蓄冷式保温集装箱，中车石家庄车辆有限公司生产，该蓄冷式保温集装箱是以相变蓄冷材料为冷源的长距离冷链运输工具，主要有保温箱体、蓄冷排（含相变蓄冷材料）、信息系统及充冷管路系统等基本部分组成；外部尺寸为12.19 m×2.43 m×2.90 m；内部尺寸为12.03 m×2.35 m×2.39 m（如图1所示）。

油菜、韭黄，由云南昆明某蔬菜种植基地提供。

图1 蓄冷式保温集装箱实物图Fig.1 Practicality picture of cold storage thermal container

1.2 试验方法

在蓄冷式保温集装箱的前、中、后部分别安装温度记录仪。在蓄冷式保温集装箱内，装载油菜、韭黄，并将蔬菜分为泡沫箱组、泡沫箱+冰组、筐装组。每箱/筐为15 kg，每组25箱/筐。

泡沫箱处理组：将预冷后的油菜、韭黄按每捆500 g捆扎，然后放入泡沫箱（长×宽×高为0.42 m×0.38 m×0.30 m），盖好，并用塑料胶带密封。

泡沫箱+冰处理组：将预冷后的油菜、韭黄按每捆500 g捆扎，然后放入泡沫箱（长×宽×高为0.42 m×0.38 m×0.30 m），同时加入500 g冰瓶4个，盖好，并用塑料胶带密封。

筐装组：将预冷后的油菜、韭黄按照每捆500 g捆扎好，然后放入塑料筐（长×宽×高为0.40 m×0.32 m×0.20 m）中，盖好。

1.3 测定指标与方法

2018年11月初，蓄冷式保温集装箱在昆明-大理线路公铁联运测试，往返时间为72 h，沿途不开门。测试蓄冷式保温集装箱的温度变化情况，并对比运输前后蔬菜的色差、可溶性固形物、pH值及硬度等指标变化情况，分析评价其品质变化。

1.3.1 温度

使用Testo 184 T3温度记录仪采集蓄冷式保温集装箱前、中、后部的温度数据。

1.3.2 色差

在运输前后，分别使用柯尼卡美能达CR-400采集叶片主叶脉末端两侧区域的色差L*、a*、b*数据。每组采集15个样本。

1.3.3 硬度

参照曹健康等[7]的测定方法，略有改动。使用硬度计对准叶柄基部附近压入至刻度线，记录此时读数。每组采集6个样本。

1.3.4 pH值

参照曹健康等[7]的测定方法，略有改动。使用高速组织捣碎机将样品捣碎匀浆，然后纱布过滤得到滤液。将数字式pH计插入滤液，读取pH值。每组采集6个样本。

1.4 数据处理

采用Origin 2017作图，SPSS 21.0统计分析软件对试验数据作差异显著性分析。

2 结果分析

2.1 环境温度对蓄冷式保温集装箱内部温度的影响

箱内温度的稳定性是衡量蓄冷式保温集装箱性能的重要指标之一[8]。当箱体内外温差较大而箱内温度波动较小时，则蓄冷式保温集装箱冷藏性能良好，否则，性能较差。蓄冷式保温集装箱内外温度变化情况如图2所示，由图可以看出，箱内温度随箱外环境温度的变化而波动，但波动较小；受开关门的影响，箱内前部、中部、后部的温度分别为 （8.23±1.21）℃、（8.81±1.04）℃、（8.96±1.34）℃（以平均值±标准偏差计），整体上箱内温度后部≥中部≥前部，波动范围为后部≥前部≥中部；在72 h内，箱内温度最高为11.90℃，最低温度为4.58℃，箱体内温度性能指标基本达到2～12℃的设计要求。

图2 蓄冷式保温集装箱内外温度变化情况Fig.2 Temperature change of cold storage thermal container and environment

2.2 运输前后油菜的品质变化情况

2.2.1 运输前后油菜的色泽变化

图3 油菜运输前后色差L*变化情况Fig.3 Change of color differenceL*of rape before and after transportation

新鲜蔬菜采后叶绿素易降解，发生黄化现象，而色差是衡量蔬菜色泽变化的特征指标之一[9]。L*表示亮度，正值表示偏亮，负值表示偏暗；a*表示红绿，正值表示偏红，负值表示偏绿；b*表示黄蓝，正值表示偏黄，负值表示偏蓝[10]。油菜运输前后色差变化情况如图3～5（见下页）所示，运输前后各处理组的色差L*、a*均略有上升，但无显著性差异（P＞0.05）；三种处理组的b*值较运输前略有上升，但无显著性差异（P＞0.05）。这表明运输过程中，各处理组油菜的色泽变化较小。

图4 油菜运输前后a*变化情况Fig.4 Change of color differencea*of rape before and after transportation

图5 油菜运输前后色差b*变化情况Fig.5 Change of color differenceb*of rape before and after transportation

2.2.2 油菜运输前后硬度变化

图6 油菜运输前后硬度变化情况Fig.6 Change of hardness of rape before and after transportation

采后蔬菜容易失水，发生萎蔫现象，而硬度是衡量蔬菜坚实的指标之一[11]。如图6所示，运输后泡沫箱组、泡沫箱+冰组的硬度略有上升，两组无显著性差异（P>0.05），而筐装组硬度明显下降（P<0.05）。这表明泡沫箱包装组、泡沫箱+冰组失水少于筐装组，筐装组出现一定程度失水，硬度下降。

2.2.3 油菜运输前后pH值的变化

pH值是衡量有机酸含量的指标之一，蔬菜中通常含有一定含量的有机酸，而有机酸的种类、含量直接影响蔬菜的口味[11，12]。在贮藏过程中，随着衰老进程的加快，蔬菜的有机酸因参与新陈代谢而降低。如图7所示，运输前后，各处理组的pH值均无明显变化（P>0.05），说明该蓄冷保温集装箱运输过程中，温度较低，油菜的新陈代谢较慢，一直保持新鲜的状态。

图7 油菜运输前后pH变化情况Fig.7 Change of pH of rape before and after transportation

2.2.4 油菜运输前后可溶性固形物的变化

图8 油菜运输前后可溶性固形物变化情况Fig.8 Change of total soluble solids of rape before and after transportation

可溶性固形物是指果蔬中可溶于水的物质，如糖类、有机酸、矿物质、水溶性维生素等，通常以百分数表示[13]。如图8所示，运输前后，泡沫箱组、泡沫箱+冰组的可溶性固形物略有下降，筐装组明显上升（P<0.05）。这可能是因为，在物流保鲜过程中，由于新陈代谢的作用，泡沫箱组、泡沫箱+冰组的可溶性固形物逐渐降低；而筐装组的处理因无包装保护，伴随蒸腾作用，略有失水，导致可溶性固形物含量升高。

2.3 运输前后韭黄的品质变化情况

2.3.1 色泽变化

图9 运输前后韭黄色差L*变化情况Fig.9 Change ofL*of hotbed chives before and after transportation

图10 运输前后韭黄色差a*变化情况Fig.10 Change ofa*of hotbed chives before and after transportation

如图9～11所示，运输前后韭黄各处理组的色差L*无显著性差异（P>0.05）；泡沫箱组、泡沫箱+冰组的a*值较运输前均有显著上升（P<0.05），b*值较运输前均有显著下降（P<0.05），筐装组的a*、b*值均无显著性变化（P>0.05）。这表明运输过程中，泡沫箱组、泡沫箱+冰组较运输前偏红、偏蓝，色泽略有变化。

图11 韭黄运输前后色差b*变化情况Fig.11 Change ofb*of hotbed chives before and after transportation

2.3.2 可溶性固形物含量的变化

如图12所示，运输前，可溶性固形物含量为5.40%；运输后，泡沫箱组、泡沫箱+冰组、筐装组的可溶性固形物含量分别为5.35%、4.70%、5.17%。泡沫箱+冰组的可溶性固形物含量显著下降，泡沫箱组、筐装组均无显著性变化（P＞0.05）。本实验中，三种处理组的可溶性固形物含量变化较小，韭黄的新陈代谢速率较低。

图12 韭黄运输前后可溶性固形物变化情况Fig.12 Change of total soluble solids of hotbed chives beforeand after transportation

2.3.3 pH值的变化

如图13（见下页）所示，运输前，韭黄的pH值为6.43；运输后，泡沫箱组、泡沫箱+冰组、筐装组的pH值分别为6.46、6.47、6.45。与油菜类似，各处理组的pH值较运输前均无明显变化（P>0.05），均较好地保持韭黄的pH值，有利于韭黄的物流保鲜。

图13 韭黄运输前后pH变化情况Fig.13 Change of pH of hotbed chives before and after transportation

3 结论

通过测试蓄冷式保温集装箱冷藏性能和油菜、韭黄等蔬菜品质变化，得到如下结论：

第一，受开关门的影响，整体上畜冷式保温集装箱内温度后部≥中部≥前部，波动度为后部≥前部≥中部；在物流运输过程中，箱内温度最高为11.90℃，最低温度为4.58℃，温度波动较小，箱体温度性能指标基本达到2～12℃的设计要求。

第二，不同处理组油菜的色差L*、a*、b*、硬度和pH值均无显著变化；在物流保鲜过程中，由于新陈代谢的作用，泡沫箱组、泡沫箱+冰组油菜的可溶性固形物逐渐降低；而筐装组油菜可溶性固形物含量升高，分析为因无包装保护，略有失水所致。

第三，泡沫箱组、泡沫箱+冰组的韭黄较运输前偏红、偏蓝，色泽略有变化，筐装组无明显变化；不同处理组韭黄的可溶性固形物和pH值均无明显变化。

整体上，蓄冷式保温集装箱冷藏性能良好，具有较好的物流保鲜效果，在保障蔬菜品质、降低冷链物流能耗和成本，提升经济效益方面有着积极作用；泡沫箱组、泡沫箱+冰组优于筐装组，在物流过程中，可采用蓄冷式保温集装箱与泡沫箱包装（或泡沫箱+冰）相结合的方式保障蔬菜品质和新鲜度。本实验结果可为蓄冷式保温集装箱的优化设计和相变蓄冷技术在果蔬冷链物流中的研究与应用提供参考。