蓄冷技术在生鲜果蔬贮藏和运输中的研究与应用

赵晓晓，夏 铭，管维良，茅林春

（浙江大学生物系统工程与食品科学学院，浙江 杭州 310058）

蓄冷是一种将冷源预先储备以供后续使用的技术，旨在提供或者维持各种冷负荷需求。蓄冷技术非常适合应用于冷藏和冷链物流，不仅适合冷冻加工和低温储存、运输、配送、销售的各个环节，而且适用冷藏库、冷藏车、保温箱等冷链贮运过程的不同装置和设备[1]。应用于果蔬贮藏和运输的蓄冷技术通常是通过蓄冷剂来实现，即将含有蓄冷材料的蓄冷剂预先在冷冻环境下储存并吸收大量冷量，之后在温度较高的贮运过程中持续释放出冷量，在一定时间内保持周围环境的低温状态，以满足果蔬保鲜对低温环境的要求。

1 蓄冷材料的类型

蓄冷材料主要有3种：显热储能（固态或液态比热储能）材料、半潜热储能（化学反应储能）材料、潜热储能（材料相变储能）材料[2]。

显热蓄冷就是通过固态或液态材料温度的变化来储存低温能量，这种材料的比热容一般较大，并且大都是固定值，所以单位质量蓄冷材料储存的低温能量与该材料温度变化存在一定的比例关系。这种材料可以是水泥、金属、砂子等固态物质，也可以是水、油等液态物质[3]。显热蓄冷的储能方式简单易行，所需设备也很简易，所以成本较低，使用方便。显热蓄冷工作时，蓄冷材料本身温度会发生变化，材料状态保持不变[4]。显热蓄冷材料释放低温能量的原理是蓄冷材料与环境温度间存在温差。显热蓄冷材料储能密度较低，冷量的增加需要增加蓄冷材料，所以显热蓄冷的应用并不广泛。

半潜热蓄冷即化学反应蓄冷，是利用化学反应来储存低温能量。这种蓄冷方式的储能密度高，但是要求化学反应必须可逆[3]，反应条件苛刻，技术性要求较高，目前受到人们关注的有4种无机物的可逆水合/脱水反应：结晶水合物、氢氧化物、多孔材料和复合材料[5]。

潜热蓄冷是通过材料相变时吸收或者释放热量来进行冷量的储存与释放，常见的潜热材料有金属及其合金、无机盐、水和有机物等[3]。相比于显热材料，潜热材料的蓄冷密度较高。潜热蓄冷工作时，材料本身的温度保持不变，其物理状态发生变化[4]，也就是蓄冷材料发生了相变，因此它能自行改变环境温度。潜热蓄冷原理简单、设计灵活、使用方便，所以潜热蓄冷的发展前景广阔，具有很高的利用价值，是目前市场上应用最为广泛的一种蓄冷方法[6]。

2 相变蓄冷材料

如表1所示，相变蓄冷材料的种类有很多种，从相变过程的相变温度划分，可以分为低温相变蓄冷材料（相变温度＜100℃）、中温相变蓄冷材料（相变温度100~250℃）、高温相变蓄冷材料（相变温度＞250℃）三大类型[7]。低温相变蓄冷材料主要是水和某些水合盐等[8]；中温相变蓄冷材料包括大多数水合盐和有机物，如石蜡、脂肪酸等[6]；高温相变蓄冷材料主要有熔融盐[9]和金属合金材料[10]。各温度范围之间的界限并不是很分明，有时会发生较大的温度范围重叠，但并不影响蓄冷材料的应用，实际应用时可以根据需要对所需的相变蓄冷材料进行筛选。

按照相变类型来划分，可以分为液-气相变、固-液相变、固-气相变以及固-固相变[7]。其中有气体参与的相变过程，由于气体密度小、分子与分子之间较分散的特点，会导致相变之后体积发生改变，故不常使用[9]。干冰是典型的固-气相变材料，干冰升华吸收周围热量，但是升华后干冰变成气体，蓄冷性消失，不能重复利用[11]。而固-固相变材料的状态不会发生改变，改变的是材料的结晶形式[12]，因此相变前后材料体积不会发生明显的变化，但相变潜热相对较小，目前关于固-固相变储能材料的研究报道较少，其应用并不广泛[25]。所以，当前关于蓄冷材料研究的热点主要集中在固-液相变这种类型。

表1 相变蓄冷材料的分类Table 1 Classification of phase-change materials for cool storage

从材料的组成成分来分，可以分为无机相变蓄冷材料、有机相变蓄冷材料和复合相变蓄冷材料[7]。无机相变蓄冷材料主要有水合盐[26]、多元醇等。常用的是水合盐有 CaCl2·6H2O[14]和 NaSO4·10H2O[15]。这类无机物一般储量很大，价格自然便宜，但是这类材料有一些比较难克服的缺点，如过冷和相分离现象[27]。典型的有机相变蓄冷材料包括石蜡[16]、脂肪酸类[17-18]、高分子聚合物类[19]等。这类材料的优点是没有过冷和相分离现象、性能稳定、无毒、无腐蚀[28-29]，但有机相变蓄冷材料导热系数较小，有些材料可能存在易燃易爆的安全隐患，且使用单一有机材料时，相变温度、成本都较高。

通常是利用二元或多元体系复合的方式得到相变温度相当、性能优越的相变蓄冷材料，这些复合相变蓄冷材料除了单一的有机物或无机物外，添加有其他成分的材料，旨在消除单一有机物或无机物的应用缺陷，提高材料性能，优化材料配比[30]。

3 相变蓄冷剂及其主要类型

相变蓄冷剂一般是多种成分的混合物，主要包含蓄冷材料（相变蓄冷材料）、相变温度调节剂、成核剂、增稠剂、防腐剂等成分[13]。蓄冷剂广泛应用在冷链系统中，具有降温快、蓄冷量大、保冷时间长、可循环利用、无毒无污染等特点。

蓄冷剂在制备过程中，单一的相变蓄冷材料其相变温度随浓度的变化幅度较小，需要利用相变温度较宽的物质作为相变温度调节剂进行复配，以拓宽该相变材料的应用范围。戚晓丽等[31]选择甘露醇为相变蓄冷材料，无机物氯化钾为相变温度调节剂，复配后蓄冷剂的相变温度为-5.1℃。高凯等[32]和应铁进等[33]都选用了丙三醇作为相变温度调节剂，前者将蔗糖溶液和丙三醇复配，后者将甘氨酸水溶液和丙三醇复配，均表现出较好的复配结果。

蓄冷材料在相变过程中通常会伴随着过冷和相分离现象。过冷现象指的是液态物质在凝固过程中，温度已冷却到凝固点却还保持液体状态，没有结晶，直至温度降到凝固点以下才开始结晶[34]。相分离现象是水合盐的溶解度不是很高，即使温度达到熔点以上，还存在部分盐未溶解，这种固液共存的状态易发生相分离[35]。解决过冷现象最简便实用的方法是加入成核剂。这类成核剂的特点是：具有与该相变材料相似的晶核结构，且可以很好地形成晶核，这样在相变材料结晶时可以作为晶核加快晶体形成。常用的成核剂有：硼砂[15]、硅藻土[13]、四硼酸钠[13]、SrCl2·6H2O[14]、Ba(OH)2[14]、CaF[20]、CuS[36]、SiO2[22]等。解决相分离现象通用的方法是把蓄冷剂做成凝胶装，即加入增稠剂。凝胶状蓄冷剂可以降低内部液体的流动性，减少因蓄冷包装袋破损而造成的产品污染。常用的增稠剂有高吸水性树脂（Super Absorbent Polymer，SAP）[20]、淀粉系吸水树脂[37]、水凝胶[13]、羧甲基纤维素钠（Carboxymethylcellulose sodium，CMC）[38]、白炭黑[15]、聚丙烯酰胺[23]、海藻酸钠[21]等。

蓄冷剂的工作原理和材料均具备反复使用的能力、符合反复使用的要求，加入防腐剂，有利于延长蓄冷剂的使用期限。防腐剂通常选用食品添加剂，最常用的是苯甲酸钠[33]。

3.1 无机相变蓄冷剂

最常见最简单的无机相变蓄冷剂就是水蓄冷剂。水的融解潜热为333.88 J/g[39]，是固液相变中最理想的物质，且来源广泛、成本低。但水的过冷度使其凝固速率较慢，一般的水蓄冷溶液结冰时存在5~6℃的过冷度，即水开始结冰的温度为-6~-5℃，纯水的过冷度更高[40]。谭爱玲等[39]研究了一种高吸水性树脂-水体系的蓄冷剂，将冷量储存在高吸水性树脂和水溶液之间，该蓄冷剂的温度变化趋势和水相似，但冻结时间较水短，有效地缓解了过冷现象。

高斯[13]研发了一种以无机盐为主储能剂的无机盐蓄冷剂，选择NaCl和KCl为主蓄冷材料，并向NaCl溶液中加入0.5%的四硼酸钠作为成核剂，向KCl溶液中加入0.02%的硅藻土作为成核剂。为减少蓄冷剂的流动性，还加入了聚乙烯醇（PVA）、戊二醛、柠檬酸，三者互相作用形成水凝胶。所制得的无机盐蓄冷剂具有较高的潜热，-5~0℃范围内NaCl蓄冷剂潜热更高，-10~-5℃范围内KCl蓄冷剂潜热更高。这种蓄冷剂可以通过改变NaCl或者KCl溶液的浓度，在一定范围内实现相变温度的改变，可以根据产品对低温的不同需求选择合适的蓄冷温度。

梁田[15]研制的蓄冷剂采用硫酸钠水合盐为主储能材料，成核剂为硼砂，添加硼酸将体系pH调到中性，再添加淀粉类高吸水性树脂和气相白炭黑共同解决该体系的相分离现象。为降低体系的相变温度，添加不同配比的KCl和NH4C1。最后，添加六偏磷酸钠来改善硫酸钠水合盐的晶型，同时加入游离水来提高体系的相变潜热，蓄冷剂的相变温度在6.9℃左右，相变潜热在120~130 J/g之间。将该蓄冷剂封装成小袋，冷冻凝固后置于发泡聚苯乙烯保温箱内，外界温度保持在25℃，结果发现该蓄冷剂可在12 h内将温度维持在12℃以下。说明研发蓄冷剂具有较好的蓄冷效果。

3.2 有机相变蓄冷剂

有机相变蓄冷剂不存在无机相变蓄冷剂的过冷和相分离现象，所以性能较稳定，但是有机相变蓄冷剂的蓄冷效果要逊于无机相变蓄冷剂，并且使用单一有机物作为蓄冷剂的主材料时，造价较高，经济效益不明显，所以有机相变蓄冷剂并不多见。

高凯等[32]研究了蔗糖、丙三醇、乙醇溶液在降温过程中的温度变化规律，结果表明蔗糖和丙三醇溶液稳定性良好，且在-5℃以上降温速度较快，温度波动较小，适合用作蓄冷剂中的主储能剂。二者以6%的浓度溶液1∶1复配后蓄冷效果最佳，对果蔬贮运有降温保鲜的效果，适宜作为果蔬保鲜蓄冷剂。

应铁进等[33]研制了一种较高相变潜热、低起始熔化温度（Onset）的有机物水溶液相变蓄冷剂。利用差示扫描量热仪（Differential Scanning Calorimeter，DSC）从甘氨酸、赖氨酸、山梨醇、脯氨酸、葡萄糖5种有机物中筛选出甘氨酸水溶液作为蓄冷剂的主储能剂。再与0.1 mol/L丙三醇水溶液复配获得更低的Onset温度，加入质量分数0.1%的苯甲酸钠作为防腐剂以延长蓄冷剂的使用期限，并用高吸水性树脂（SAP）作为基质以保持蓄冷剂的凝胶状态。蓄冷剂最终配方为：甘氨酸为0.4~0.8 mol/L，丙三醇为0.1 mol/L，苯甲酸钠质量分数为0.1%，其余为水，并添加质量分数为0.75%~0.81%的SAP作为基质。该系列有机物水溶液相变蓄冷剂的相变潜热为296.4~305.9 J/g，Onset温度为-7.3~-5℃。这种有机物水溶液蓄冷剂配方既具有无机相变蓄冷剂的较高相变潜热和较低Onset温度的优点，又具有有机物相变蓄冷剂无过冷度和相分离现象的优点，并且其相变温度在农产品的贮藏范围内，适宜用于农产品贮运保鲜的保冷剂。

3.3 复合相变蓄冷剂

复合相变蓄冷剂克服了单一有机物或无机物蓄冷剂的缺点，且具有更高的相变潜热、低Onset温度、性能稳定等优点，所以是当前开发蓄冷剂的研究热点。

戚晓丽等[31]研制了一种用于冷链运输的三元复合相变蓄冷剂。采用有机物和无机物复合，以有机物甘露醇（C6H14O6）、无机物氯化钾（KC1）和 H2O 构成一个三元体系，其中甘露醇水溶液作为主储能剂，氯化钾水溶液为相变温度调节剂。通过调整C6H14O6/KCl/H2O的比例来寻找最佳的蓄冷剂配方，并用差示扫描量热仪研究蓄冷剂的热物性，测试T-t曲线来判断其稳定性。结果表明，当C6H14O6/KCl溶液的浓度比(mol/L）为0.6∶0.2，且水溶液体积按1∶1混合时，该复合物的Onset温度为-5.1℃，相变潜热为296.3 J/g，无分层、无过冷、无相分离现象。并且，该蓄冷剂的原料无毒无害、成本低、化学性质稳定、可循环利用，具备大规模应用于低温物流、冷链运输等领域的条件。

张芸[24]以淀粉系吸水树脂为蓄冷剂的基材，NaCl溶液为蓄冷剂的主储能剂，研制了一种可降解的凝胶蓄冷剂。该蓄冷剂的相变温度为-12.7~0℃，适用于-10~5℃温度敏感性产品的储藏和运输。并对其制备的蓄冷剂进行了降解性能测试：以米曲霉和黑曲霉为微生物菌，30 d后蓄冷剂的降解率分别达到了38%和40%，从而验证了该蓄冷剂具有可生物降解性能，符合绿色环保的要求。

傅一波等[38]研制了一种复合相变蓄冷剂，以甘露醇为主储能剂，向其中添加碳酸钠和羧甲基纤维素钠确定蓄冷剂的最优配比为甘露醇质量分数5%、碳酸钠质量分数2%、羧甲基纤维素钠质量分数3%，其余为水，该蓄冷剂Onset温度为-4.5℃，相变潜热为292.5 J/g，且无过冷和相分离现象，稳定性能良好，可适用于果蔬控温贮运领域。

4 相变蓄冷剂的应用形式

蓄冷剂的外包装一般是采用符合食品行业卫生标准的高密度聚乙烯（HDPE）、聚氯乙烯（PVC）（改性耐寒PVC）、尼龙复合膜、铝塑复合膜等材料[24]，蓄冷剂的包装主要有蓄冷板、蓄冷袋、蓄冷盒以及蓄冷胶囊等类型[41]。由于相变是一个可逆的过程，所以蓄冷剂通常可以反复利用达到降低成本、环保低碳的目的。张芸[24]研制的可降解凝胶蓄冷剂经试验反复冻融10次，相变温度和相变潜热均变化微小，显示出良好的反复利用性能。不同包装形式的蓄冷剂的应用也有很大差异。

蓄冷板呈平板式结构，体积较大，主要用于冷藏车和冷藏库中。这种冷藏车、冷藏库不需要像传统机械制冷一样安装一整套制冷机组，只需要安装一个蓄冷制冷机组即可[42]，运行模式类似“充电”“放电”过程：首先蓄冷制冷机组向蓄冷板“充冷”，使蓄冷板中的蓄冷剂冷冻结晶，之后再通过蓄冷板中的蓄冷剂“放冷”，蓄冷剂吸热溶解，维持低温环境。蓄冷板的蓄冷能力取决于其大小、容积以及蓄冷剂的特性等。所以，要想蓄冷效果好就要选择平板较大、容积较大的蓄冷板及相变潜热较高的蓄冷剂。通常蓄冷板都会设计成大小一致的板式结构，采用可拆卸式安装[3]，并且不同的冷藏车厢体、冷库大小以及不同产品对温度的差异都可以选择数量不同、安装模式不同的蓄冷板。

蓄冷袋在实际生活中已广泛应用，生鲜产品在运输过程中大都采用的是“温控箱+蓄冷袋”的配送模式。普通生鲜产品使用蓄冷袋贮运，保鲜效果较好且成本低。实际生活中，蓄冷袋也可用于冰箱的蓄冷节电，在冰箱断电时释放冷量，维持冰箱一定时间内冷藏恒温，并且在冰箱工作时，减少冰箱启动次数，起到节电作用[43-44]。蓄冷袋还可用于病人高烧降温、消炎止痛、冷敷美容、止血化脓等辅助理疗。

蓄冷盒是一个板式盒状，也是结合温控箱一起使用的，与蓄冷袋不同的是，蓄冷盒在温控箱中可以固定放置，在运输中不会发生摇晃、挤压，更适用于贵重产品的冷链运输，如药品、试剂、血液、昂贵生鲜等。

蓄冷微胶囊是将蓄冷剂包覆在一层或多层性能良好、结构稳定安全高分子膜内，从而制得一种拥有核壳构造的新型蓄冷剂[5]。蓄冷微胶囊的粒径小，从而解决了其他蓄冷剂过冷、相分离等缺点，具有更好的稳定性。其表面积大，故传热速率快，速冷效果好[45]。微胶囊良好的密封性可防止胶囊内蓄冷剂泄露，保证了产品的安全性。与其他类型的蓄冷剂相比，微胶囊最大的优点是产品受冷均匀。其他类型蓄冷剂不可避免地会出现靠近蓄冷剂的产品温度低甚至冻结发生冷害，而离蓄冷剂较远的产品冷量不足，没有得到较好的冷藏保鲜。而应用蓄冷胶囊就完美地解决了这些问题，胶囊颗粒可以均匀覆盖在产品四周，所需温度的差异可以根据胶囊用量来调节，使所有产品基本处在一个稳定、均匀的低温环境，因此保鲜效果更好。

实际应用中，通常将包装的蓄冷剂置于温控包装中来稳定包装箱内的低温环境，防止包装箱内产品温度升高而使品质降低。现有的温控包装大都是一些具有低导热系数的泡沫塑料，如发泡聚氨酯（EPU）、发泡聚苯乙烯（EPS）、真空绝热板（VIP）等[24]。其中，真空绝热板保温效果最好，张静荣等[46]证明了发泡聚氨酯的保温能力要优于发泡聚苯乙烯。

5 蓄冷剂在果蔬贮藏和运输中的应用

冷链是指易腐生鲜产品在贮藏、运输、销售到消费者食用前的每个环节中都处在相应的低温环境中，从而减少产品损耗[47]。

我国各类食品产量居于世界领先地位，同时易腐食品损耗率也远远高于世界平均水平。就蔬菜而言，2015年我国蔬菜的种植面积达到2 000多万hm2，年产量超7亿t，人均占有量大于500 kg，均居世界第一位。但是，同年我国蔬菜冷链流通率仅为10%，而损耗率高达30%。欧美等发达国家蔬菜冷链流通率高达95%以上，损耗率也保持在5%以下[48]。如果我国能将蔬菜损耗率从30%降低到5%，那么每年可节约1 000多亿元。农产品贮运保鲜过程中温度至关重要[49]，但是我国尚未形成完整的冷链物流体系，冷链物流前端预冷、冷链物流各环节衔接处[50]、冷链物流末端即“最后一公里”[51]都是制约我国冷链物流发展的关键因素。

近年来消费升级，生鲜电商的迅猛发展，冷链物流处在关键的发展时期。尽管生鲜电商前景被看好，市场竞争激烈，但物流成本高昂，据《中国电子商务发展报告》的数据显示，全国4 000多家生鲜电商中，88%处于亏损状态，只有1%能够盈利[52]。当前现状对冷链物流来说既是机遇又是挑战，如何改变传统的冷链物流方式，降低冷链成本，是重中之重。

5.1 蓄冷剂用于果蔬采后预冷

预冷位于冷链最前端，是果蔬产品冷链的首要一环，在发达国家的果蔬采后处理中是一个必不可少的环节[53]。预冷是指采收后的果蔬在贮藏或运输之前，迅速将其温度冷却降低到适于保鲜的一种商品化处理措施，其目的是迅速消除果蔬采摘后自身存在的田间热，降低果蔬温度，抑制果蔬采后依然旺盛的呼吸，减缓新陈代谢活动，最大限度地延长果蔬生理周期，降低采后出现的失重、萎蔫、黄化等现象，提高果蔬自身对机械伤害、病虫害的抵抗作用[54-55]。现有的预冷主要方式有冷库预冷、差压预冷、冷水预冷、自然降温冷却[56]。与现有的预冷方式相比，使用蓄冷剂进行预冷，预冷及时、操作简单、无任何污染，而且因为蓄冷剂初冷速率较快，能够使产品温度迅速降低，达到预冷的完美效果。

杨枫等[57]发明了一种便携式预冷包装容器，容器腔体和上盖均设计了隔热层以及设置在隔热层内层的蓄冷层，隔热层和蓄冷层间隔连接形成多个U型袋，U型袋内可以填充蓄冷剂。这种装置便于携带储存，尤其适合鲜活农产品采后预冷。韦强等[58]研究了使用冰袋预冷对辣椒贮藏品质的影响，结果表明冰袋在辣椒预冷中起到较好的降温效果，其效果受到冰袋用量和环境温度的影响。理论上来讲，冰袋用量越多，贮藏效果越好，但用量过多，反而会造成产品冷害，使其品质劣变。冰袋的最佳用量为辣椒质量的10%，环境温度为29℃时，贮藏后期（22~29 d）辣椒的失重率和腐败率显著下降，总糖、VC、可溶性蛋白质等营养物质都较好地得到了保存，腐烂率降低57.6%，含糖量提高10.4%，商品率提高44.6%。

目前，关于蓄冷剂用于果蔬采后预冷的研究报道并不多，但这种预冷方式是完全可行的，具有较大发展前景。

5.2 蓄冷剂用于果蔬冷链运输

现有的冷链运输大多采用的是冷藏车制冷机组模式，其成本较高，能耗较大，并且有些物流企业在运输过程中为节省成本而不完善冷藏车的配置，导致在运输途中冷藏温度未达到产品所需温度或冷藏温度不稳定。另外，由于我国幅员辽阔，且大多数农产品生产基地处于偏远地区，交通不便利，在运输途中不可避免地会进行二次或多次转运，这就导致了在物流衔接时，产品不能得到较好的冷藏，出现“断链”问题。

因此，蓄冷技术在农产品冷链运输中的应用，既可以降低运输车温度使农产品维持在低温下贮藏，又可有效控制冷藏车内的温度稳定，在运输衔接环节，蓄冷剂还能发挥储存的冷量继续对产品进行冷藏保温。对于冷藏运输装备来讲，可以使用蓄冷板式冷藏汽车，即利用冷板中的蓄冷剂液体凝固成共晶冰来储存冷量[43]，稳定车内低温环境，可有效解决机械式冷藏车控温困难、能耗高等问题。

刘国丰[59]对这种蓄冷式冷藏运输装备进行了研究，优化了蓄冷板结构，提高了蓄冷板的换热性能，并且为改善蓄冷剂的成核性能向其加入成核剂，加速晶核形成，减少溶液冻结时的过冷度。因此，该蓄冷板式冷藏运输装备充冷时间短，放冷时间长，整体制冷机组的制冷性能显著提高。良好的蓄冷包装不仅使易腐产品保持在低温状态，延长其贮藏保鲜时间，还可以将普通冷藏产品与常温产品共同运输，节省冷藏车的投入。

朱麟等[60]模拟了物流配送过程中不同控温包装方式对杨梅品质的影响。包装方式有裸果、厚泡沫箱（3.3 L、18 mm）、厚泡沫箱（3.3 L、18 mm）+冰（250 mL）、厚泡沫箱（3.3 L、18 mm）+冰（500 mL）、厚泡沫箱（3.3 L、18 mm）+2个冰袋、厚泡沫箱（3.3 L、18 mm）+4个冰袋、气调箱、气调箱+4个冰袋、厚泡沫箱（10.6 L、32 mm）+4个冰袋共9种，泡沫箱均为可发性聚苯乙烯泡沫塑料，冰袋是某市售生物材料蓄冷剂，呈胶体状。结果表明，蓄冷效果好的包装能保持杨梅较好的品质，厚泡沫箱（10.6 L、32 mm）+4个冰袋的蓄冷时间可达36 h，能维持杨梅果实较好的感官品质及硬度，膜脂过氧化程度较低，常温下40 h仍具有商品性。

高恩元等[61]模拟了3种番茄的冷链运输方式，分别为发泡聚苯乙烯保温箱运输（长×宽×高为530 mm×350 mm×265 mm）、蓄冷保温箱运输（长×宽×高为600 mm×400 mm×300 mm，其中高效蓄冷冰盒长×宽×高为 200 mm×150 mm×20 mm，2个，位于保温箱顶部）、5℃冷链运输。研究发现，发泡聚苯乙烯保温箱适合运输时长不超过24 h的短途运输；蓄冷保温盒在时长不超过48 h中短途运输中有巨大优势；5℃冷链运输适合番茄的长途运输，运输72 h仍能保持较好品质，但耗能较大。

吉宁等[62]研究了“1-甲基环丙烯（1-MCP）+蓄冷剂+保温包装”模式模拟蓝莓鲜果运输过程中的保鲜效果。蓝莓在0.5℃预冷12 h，蓄冷剂为冰袋内注入250 mL水，并于-18℃下冷冻24 h，蓝莓与蓄冷剂质量比为2∶1，保温箱为邮政4号泡沫箱，装箱后密封并固定于模拟运输机上。结果表明，该模式延长了蓝莓的货架期，是一种低成本、高效的蓝莓鲜果物流模式。

在冷链物流中即使生产者、物流、分销商和终端销售者在产品冷链系统中做了很多努力，但在最后1 km中没有很好地维持低温环境，那么整个冷链就会前功尽弃。2017年4月，国务院办公厅发布了《国务院办公厅关于加快发展冷链物流保障食品安全促进消费升级的意见》。意见中明确指出“聚焦农产品产地‘最先一公里’和城市配送‘最后一公里’等突出问题”。因此，低温贮藏产品在从超市或商店到消费者家庭的过程中，可以加入适量的小包装相变蓄冷剂袋，有效缓解产品品质下降问题。

张静荣等[46]研究了3种便携式蓄冷保温箱对韭黄的保鲜效果。试验选取了双温数显蓄冷保温箱、可拆卸式组装箱、传统聚苯乙烯泡沫箱三种包装箱。结果表明，保温箱有效地抑制了韭黄的失重、腐烂和转绿，保持较好的VC含量、可溶性固形物和感官品质。其中，保温箱使韭黄的保鲜期延长至4 d，组装箱为3 d，泡沫箱为2 d。严灿[63]研究了不同控温方法对草莓品质的影响，结果表明，预冷后的草莓若采用常温纸盒包装，草莓中心温度会迅速上升，10 h后草莓温度以达到环境温度，1 d之后已无法保证后续销售的品质。而采用蓄冷保温箱包装的草莓8 h之后中心温度还维持在3℃以内，1 d之后还具有良好的商品性。

以上研究结果对蓄冷剂应用于冷链末端的包装形式起到了很好的参考价值，“泡沫箱+蓄冷剂”的包装形式可以广泛地应用在最后1 km的运输中。

5.3 蓄冷剂用于果蔬贮藏保鲜

胡云峰等[64]试验证明蓄冷剂对香菇具有较好地保鲜作用。张秋玉等[65]研究了平菇的蓄冷贮藏，试验环境条件为25℃，采用相变温度为-1.87℃的相变蓄冷剂，并将蓄冷剂置于可拆卸式的蓄冷保温箱的四周。结果表明，在贮藏的60 h过程中，感官评分下降了3.53%，可溶性固形物含量下降了5.9%，可溶性蛋白质含量下降了4.2%，VC含量下降了9.96%。

张松阳[66]研究了蓄冷保鲜对西兰花货架期的影响，西兰花与冰盒质量比为1∶1或2∶1，西兰花货架期延长为2 d。王瑞星等[67]、陈君然等[68]和刘斌等[69]将Al2O3-H2O纳米蓄冷剂应用于西兰花，并做成可实际应用的蓄冷运输包装箱，结果表明，蓄冷运输包装箱保冷性能优越，且较好地保持了西兰花各种营养物质如类胡萝卜素、总酚、可溶性固形物含量、叶绿素、VC等的含量。

高凯等[70]研究了盐蓄冷剂和冰蓄冷剂对油麦菜的保鲜作用，其中盐蓄冷剂采用4%氯化钠水溶液，冰蓄冷剂采用蒸馏水，吸水海绵作为蓄冷剂的载体。结果表明，使用蓄冷剂延长了泡沫箱内油麦菜的保冷时间，提高了油麦菜的保鲜效果，其中冰蓄冷剂较盐蓄冷剂的更具优越性。

朱冰清[71]研发的蓄冷剂采用两种不同配比比例，分别为甘氨酸0.2 mol/L，丙三醇为0.1 mol/L，苯甲酸钠质量分数为0.1%，SAP质量分数为0.81%，其余为水；甘氨酸0.8 mol/L，丙三醇为0.1 mol/L，苯甲酸钠质量分数为0.1%，SAP质量分数为0.75%，其余为水。结果表明，第2种蓄冷剂可以在13 h内将泡沫箱内的平均温度维持在10℃以下，在72 h内可将箱内荔枝的各项生理生化指标保持在较好状态。

戚晓丽[72]按杨梅∶蓄冷剂=7∶3的质量比在果实（3.5 kg）上方固定放置相变蓄冷剂（1.5 kg），蓄冷剂成分为甘露醇/氯化钾/高吸水树脂复合物：0.1 mol/L甘露醇+0.07 mol/L氯化钾+1.1%树脂复合物（Onset温度为-4.1℃，相变潜热为299.1 J/g），杨梅选用0～4℃预冷6 h的新鲜成果，采用壁厚25 mm聚氨酯泡沫箱为运输包装，从T-t曲线、腐烂指数、腐烂率、失重率、果实硬度、乙醇含量对杨梅的新鲜程度进行评判。结果表明，蓄冷剂可维持1 090 min的0～4℃低温环境，箱内最低温度为0.8℃。

6 结论

我国是水果和蔬菜的生产大国，将蓄冷剂应用在果蔬贮运保鲜中，完善食品的冷链物流，必定会带来巨大的经济效益和社会效益，对今后我国农业生产和食品工业的发展具有重大意义。目前关于蓄冷剂的研究报道主要集中于开发性能更好的蓄冷剂，如相变潜热高，起始熔化温度低，熔化速度慢，原料成本低且易得的蓄冷剂材料。蓄冷剂在果蔬贮运和保鲜中的应用还集中在小批量试验阶段，高效低成本的蓄冷剂在果蔬冷链物流中的大规模应用还有待更深入的研究和开发。