基于TRIZ理论的树莓鲜果贮运保鲜技术

山永凯 高兴瑞 朱煜 孔维娟

摘 要：本研究针对树莓鲜果的贮运保鲜技术问题展开功能分析、资源分析、成熟度和技术进化原理分析、冲突发现分析、物质-场分析等，基本确定项目要解决的关键点为树莓鲜果的贮藏温度与贮藏方式，并定义为发明问题，总结出0 ℃贮藏条件和箱式气调树莓保鲜设计概念。通过对树莓保鲜技术进行研究，提供一种能大规模工业化贮运鲜食树莓的方法。

关键词：TRIZ理论;树莓;贮藏保鲜技术

中图分类号：TB482文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）01-0042-03

Abstract： In this research， functional analysis， resource analysis， maturity and technological evolution principle analysis， conflict discovery analysis， and material-field analysis were performed for the technical problems of fresh raspberry fruit during storage and transportation.  The key points to be solved in the project were： storage temperature and storage mode of raspberry fresh fruits， which were defined as invention problems. The storage conditions of 0 ℃ and the design of box air-conditioned raspberry preservation were summarized concept. Through the study on the fresh-keeping technology of raspberry， a method for large-scale industrial storage and transportation of fresh raspberry was provided.

Keywords： TRIZ theory;raspberry;storage and fresh-keeping technology

树莓（Raspberry）是蔷薇科（Rasaceae）悬钩子属浆果，又名覆盆子、树梅等。其果实近球形，密被短绒毛，蕴含人体所必需的21种氨基酸，矿物质含量丰富且含有多种维生素、超氧化物歧化酶（SOD）、花青素、黄铜等成分，被誉为“黄金水果”和“水果之王”[1]，其口感鲜美，柔嫩多汁，营养丰富，深受消费者喜爱。

但是，树莓鲜果存在贮藏、运输、保鲜困难的问题，因为树莓鲜果是多汁小浆果，果皮薄而柔嫩，成熟果实稍受外力挤压容易破裂，在常温条件下贮藏很快就会腐烂变质。因此，研究树莓鲜果的贮运保鲜方法，不仅有利于延长树莓的鲜食期，解决鲜食树莓贮藏保鲜和长途运输这一难题，而且对实现传统树莓产业的改造与升级，推动树莓产业的快速发展具有重要意义。

目前，国内外树莓鲜果的贮运保鲜方法主要有速冻贮藏法、低温贮藏法、气调保鲜法、保鲜剂保鲜法、臭氧保鲜法等[2]。

本研究基于TRIZ理论，就树莓鲜果的贮运保鲜技术问题展开功能分析、资源分析、成熟度和技术进化原理分析、冲突发现分析、物质-场分析等，基本确定项目要解决的关键点为树莓鲜果的贮藏温度与贮藏方式，并定义为发明问题;同时，总结出0 ℃贮藏条件和箱式气调树莓保鲜设计概念。

1 问题背景

鲜果树莓口感鲜美，酸甜多汁，营养丰富。其果皮柔软娇嫩，成熟果实稍受外力挤压容易破裂，在常温或低温贮藏过程中，果实中的水分流失较多，表皮干缩，口感变差，最终腐烂变质，失去树莓鲜果原有的品质。因此，通过对树莓保鲜技术进行研究，有利于提供一种能大规模工业化贮运鲜食树莓的方法，延长树莓鲜果的供应时间，实现传统树莓产业的改造与升级，促进树莓生产、贮运保鲜、加工、销售一体化快速发展。

2 问题描述与分析

2.1 问题描述

2.1.1 呼吸变化与树莓腐烂。树莓的腐烂与树莓果的呼吸强度有很大关系，在树莓发育成熟期，树莓的呼吸强度下降。测定树莓浆果的呼吸强度可知，随着贮藏时间的延长，呼吸强度呈现出波动，并且具有跃变型呼吸果实的特性。图1为常温下树莓浆果呼吸强度的变化图。常温下测定该果实的呼吸强度为115 mg·kg-1·h-1，常温下放置1～2 d后，呼吸强度增强，最强达到360 mg·kg-1·h-1，3 d后呼吸强度下降，果实腐烂，完全失去商品特性，4 d后，果实已经无法测定呼吸。因此，抑制鲜果树莓的呼吸，使之呼吸强度平缓均匀，防止出现跃变呼吸高峰是树莓保鲜的关键技术。

2.1.2 水分变化。树莓鲜果是一种极易失水的浆果（见图2），即使在（5±1） ℃、RH为70%的条件下也是如此，这既与浆果自身含有80%左右的水分有关，也可能与其特殊的果皮结构有关，需要进一步研究。树莓鲜果失水后，口感变差，失去树莓鲜果原有的品质。因此，防止树莓鲜果水分的流失也是树莓保鲜的关键技术。

2.2 问题分析

2.2.1 功能分析。树莓保鲜技术的关键是抑制呼吸作用和防止水分流失两个方面，另外还涉及抑制细菌生长等问题，树莓保鲜需要实现的功能如图3所示。

2.2.2 资源分析。①能量资源：光、热、重力、生物能、周圍环境中可用的能量;②物质资源：树莓、空气、保鲜膜、保鲜剂、气调箱、储物筐等;③空间资源：树莓间的间隙、容器内部和周围空间;④时间资源：采摘前、采摘过程和采摘后时间、运输时间;⑤功能资源：容器产生的功能。

2.2.3 理想解分析。最终理想解是不需要做任何处理，树莓自然保鲜;次理想解是消耗最少资源达到设计目标。

设计的最终目标是树莓保持新鲜，理想解是树莓保持新鲜达半年（或一年）。达到理想解的障碍是树莓有呼吸作用，果皮对水分的渗透作用强，有细菌生长。出现这种障碍的结果是树莓不能保持新鲜，不出现这种障碍的条件是全局理想化——没有呼吸作用，果皮结构不渗水，自身具有抗菌抑菌作用，局部理想化——低温条件或适当提高CO2浓度让呼吸作用减弱，果皮外空气湿度大或鲜果周围空气不流动会防止水分流失，杀灭细菌或抑制细菌生长;可用资源是树莓自身、周围空气、容器、已有保鲜技术、生物基因工程（对树莓自身进行改变）。

2.2.4 鲜果保鲜技术分析。保鲜技术主要采用低温贮藏技术、保鲜膜贮藏技术、涂抹技术、灭菌技术、保鲜剂释放技术、1-MCP技术、MA气调保鲜技术等。为了解决本项目的问题，查阅了树莓保鲜的专利技术，并从专利的数量和相似度进行了初步分析，涉及鲜果保鲜的专利较少，且保鲜期限较短，说明技术发展还处于成长阶段。

2.2.5 技术进化的9条定律与基于TRIZ的专利规避设计分析。近几十年来，树莓的保鲜技术有了一些初步的试验，主要有以下方法。①低温贮藏：将鲜树莓贮藏于适宜低温下，抑制树莓的呼吸与呼吸强度;②保鲜膜贮藏：将保鲜膜套在树莓鲜果上，防止树莓鲜果的水分流失;③保鲜剂技术：将二氧化氯缓释等保鲜剂添加在树莓鲜果的贮藏环境中，以达到抑制呼吸和抑制细菌等目的;④气调保鲜：利用MA限气保鲜技术和PVC微孔薄膜进行气调保鲜，抑制树莓鲜果水分散失的同时抑制果实的呼吸。

目前，每种技术在树莓保鲜中都效果不足。按照集成化进化定律，把现有不同的技术系统组合起来。

3 问题求解

根据树莓鲜果保鲜贮藏的功能分析、资源分析、成熟度和技术进化原理分析、冲突发现分析、物质-场分析等，基本确定项目要解决的关键点为增加树莓鲜果贮藏的时间，定义其为发明问题。利用冲突原理解寻找解决方案：通过温度、保鲜剂、保鲜膜、气调箱的保鲜作用，在贮藏空间气温下降、保鲜剂释放保鲜气体、保鲜膜和气调箱的作用下，树莓贮藏环境的湿度、CO2、O2发生变化，树莓鲜果的贮藏时间延长;同时，低温、高湿度、高CO2和低O2会造成对树莓鲜果的伤害，形成技术冲突。利用Innovation Tools 模块，获得可能原理解：No.5合并原理;No.7套装原理;No.20有效作用的连续性发明原理;No.22变有害为有益发明原理。

3.1 采用No.5合并原理

合并原理是解决树莓鲜果贮藏时间的原理之一。将低温、保鲜膜、气调箱、保鲜剂等保鲜方式和所产生的保鲜环境合并，是有效延长树莓保鲜的重要原理。

3.2 采用No.7套装原理

套装原理是解决树莓鲜果贮藏时间的原理之二在盛装鲜果树莓的物料筐中加入保鲜剂，附上保鲜膜，装入气调箱，将气调箱放置在低温环境中，利用这种套装发明原理可有效延长贮藏期限。

3.3 采用No.20有效作用的连续性发明原理

有效作用的连续性发明原理是解决树莓鲜果贮藏时间的原理之三利用制冷机连续有效的运转，给贮藏环境提供恒定的适宜温度，气调箱持续提供平衡的CO2、O2浓度，保鲜膜持续维持树莓湿度是延长树莓保鲜期限的重要因素。

3.4 采用No.22变有害为有益发明原理

变有害为有益发明原理是解决树莓鲜果贮藏时间的原理之四。利用有害因素，获得有益的结果。高CO2浓度和低O2浓度对一般生物体的生命特性来说是有害的，但为了达到树莓鲜果保鲜的目的，通过制作一个特殊的贮藏环境，使高CO2浓度和低O2浓度对树莓起到一个维持呼吸但接近休眠的状态，使有害的环境变成保鲜的有益环境。

4 解决方案

4.1 采用的创新理论

综合各原理解、效应、标准解、进化原理，将同一方案归于一类，采用的创新理论如下。发明原理：NO.5合并原理;发明原理：NO.7套装原理;发明原理：NO.20有效作用的连续性原理;发明原理：NO.22变有害为有益原理;技术进化定律：理想化定律（添加新物质、添加新场）;改用新的场来代替原有的场;标准解：第01号标准解No.14“串连物质-场”。

4.2 采用的解决方案

①利用改进物质-场的方法，用适宜树莓鲜果保鲜的一个温度来替代不适宜保鲜的一个温度，使树莓鲜果在一个较低的温度下处于微弱呼吸状态，防止呼吸高峰的出现。

②利用改进物质-场的方法，用保鲜膜包裹树莓鲜果，通过保鲜膜的作用防止树莓鲜果水分散失。

③利用发明原理合并、套装、有效作用的连续性、变有害为有益原理。利用环境温度、保鲜剂、保鲜膜、气调箱合并和套装，利用持续不断的低温及树莓鲜果呼吸所产生的CO2浓度达到与O2浓度平衡的状态，延长树莓的保鲜期。气调保鲜箱结构如图4所示。

5 结语

本研究通过TRIZ理论创新问题解决流程，就树莓鲜果的贮运保鲜技术问题展开功能分析、资源分析、成熟度和技术进化原理分析、冲突发现分析、物质-场分析等，从生产加工工序入手，形成了三种技术方案，经过方案评估，在现有生产工艺条件下，可采用利用发明原理合并、套装、有效作用的连续性、变有害为有益原理，利用环境温度、保鲜剂、保鲜膜、气调箱合并和套装，利用持续不断的低温及树莓鲜果呼吸所产生的CO2浓度达到与O2浓度平衡的状态，延长树莓的保鲜期。经过实际生产应用，保鲜期长达3个月，解决了鲜食树莓贮藏保鲜和长途运输这一难题，为树莓的贮藏开辟了一条新的途径，实现传统树莓产业的改造与升级。

参考文献：

[1]郭长杰.优质高产树莓生产园周年管理技术[J].果树实用技术与信息，2016（7）：14-16.

[2]向延菊，郑先哲，霍俊伟，等.树莓采后贮藏保鲜技术及其发展方向[J].农机化研究，2005（1）：220-221.

[3]曹福全.創新思维与方法概论：TRIZ理论与应用[M].哈尔滨：黑龙江教育出版社，2009.

[4]檀润华.TRIZ及应用技术创新过程与方法[M].北京：高等教育出版社，2010.