预冷方式对哈密瓜冷藏效果的影响

耿新丽，郑贺云，张翠环，王利斌，千春录，姚 军*

（1.新疆维吾尔自治区葡萄瓜果研究所，新疆吐鲁番 838200；2.南京农业大学食品科技学院，江苏南京 210095；3.扬州大学食品科学与工程学院，江苏扬州 225000）

哈密瓜（Cucumis melo）是新疆维吾尔自治区哈密地区的特产，是中国国家地理标志产品。新疆的哈密瓜产量占全国的一半以上，瓜果集中成熟上市时数量惊人。因此，为了延长哈密瓜的货架期、减少果实腐烂损耗，需要依靠现代冷链运输技术将瓜果保质保量地运至全国各地[1]。预冷是冷链物流的重要环节，但也是较为薄弱的环节[2]。哈密瓜的预冷技术主要有冰水预冷、差压预冷、持续性预冷和间歇性预冷等[3-5]，本文主要研究差压预冷和冷风预冷。差压预冷原理是在具有通气孔包装的果蔬两侧形成一个压力差，使冷空气通过气孔，直接和包装内的果蔬进行热交换[6]。包装箱两侧形成压力差将直接影响哈密瓜的冷却效果[7]。冷风预冷是利用低温冷风在预冷库中对果蔬进行预冷[8]。果蔬预冷后再进入冷库或冷藏车，腐损率仅为5%～10%，而未经预冷处理的农产品仅在流通过程中的腐损率就高达25%～30%[9-11]。预冷技术的应用有助于优化采后“最先一公里”冷链物流的环节[12]。目前关于预冷相关的研究仅局限于预冷设备及技术的开发，关于预冷技术应用的研究较少[13]。为了解决我国预冷技术应用较少、农产品预冷率低的问题，有必要加大果蔬预冷技术及应用的研究。

本研究对差压预冷和冷风预冷的预冷效果进行了比较，并在此基础上探索了哈密瓜的预冷风速和预冷终温，以期为哈密瓜预冷工艺关键参数的确定提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验用的哈密瓜品种为新疆维吾尔自治区葡萄瓜果研究所培育的‘西州密25 号’，成熟度及大小一致，无病虫害。PE 材质周转箱，箱壁开孔率为3%左右，江苏鹏程塑业有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 预冷温度筛选

哈密瓜达到预冷温度后置于2、4、6、8 ℃冷库进行冷藏，每隔2 d 取出部分试样检测冷害情况。

1.2.2 预冷风速筛选

采用自制的差压预冷设备，预冷风温为2 ℃，预冷风速为1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 m/s，对哈密瓜果实进行预冷。每隔1 h 记录瓜心温度，预冷24 h 后停止预冷。

1.2.3 预冷方式筛选

哈密瓜预冷参考白友强等[14]的方法。采用自制的差压预冷设备，分别以预冷风温2、4、6、8 ℃，预冷风速为2.0 m/s，对哈密瓜果实进行预冷。冷风预冷处理条件相同。每隔1 h 记录瓜心温度，预冷24 h 后停止预冷。

1.2.4 预冷后模拟冷链运输冷藏效果

采用差压预冷与冷风预冷对果实进行预冷，预冷风温为2 ℃。待果心温度降至8 ℃后停止预冷，贮藏在8～12 ℃冷库中，模拟冷链运输，放置9 d。每隔3 d 测定果实硬度、果皮色泽指数和腐烂率的变化。

1.3 测定方法

1.3.1 果实硬度

果实硬度参考姚军等[15]的方法，利用浙江托普仪器公司的GY-4 型数显式水果硬度计测定。

1.3.2 果皮色泽指数

参考白友强等[14]的方法。将哈密瓜果皮颜色变化情况设5 个色泽级别。0 级：果实色泽保持完好，无变化；1级：果实色泽发生衰老变化，色泽变化面积小于果实表面积的1/3；2 级：果实色泽发生衰老变化，色泽变化面积占果实表面积的1/3～2/3；3 级：果实色泽发生衰老变化，色泽变化面积占果实表面积的2/3～1；4 级：果实色泽完全发生变化。果皮色泽指数按照公式（1）计算得出。

1.3.3 果实腐烂率

参考高育文等[16]的方法，计算公式见式（2）。

1.3.4 电导率

哈密瓜的电导率使用电导率仪测定。

1.4 数据处理

采用SPSS 16.0 对数据进行统计分析，利用Origin 8.5 进行制图。

2 结果与分析

2.1 不同预冷温度对哈密瓜冷害的影响

如表1 所示，在2 ℃条件下保持8 d，哈密瓜出现冷害现象；在4 ℃条件下保持10 d，哈密瓜出现冷害现象。由此可见，6～8 ℃是哈密瓜冷藏的安全温度。哈密瓜的冷害临界温度为6 ℃；低于6 ℃，随着贮藏时间的延长就会产生冷害。

表1 冷藏温度及持续时间对哈密瓜冷害发生的影响Table 1 Effects of refrigeration temperature and duration on the occurrence of cold damage in cantaloupe

由图1 可知，随着冷藏时间的延长，相对电导率均呈上升趋势。温度越低，电导率上升的越快。贮藏8 d后，哈密瓜在6 ℃和8 ℃的电导率分别上升了49%和37%。因此，预冷温度在6～8 ℃能有效延缓哈密瓜的衰老和腐烂。

图1 预冷温度及时间对哈密瓜电导率的影响Fig.1 Effect of precooling temperature and time on the conductivity of Hami melon

2.2 不同预冷风速对哈密瓜果心降温速率的影响

图2 显示，预冷前12 h，风速越大，果心降温越快。预冷12 h 后，果心温度达到2 ℃左右，各组间差异不明显。因此，预冷风温2 ℃，预冷风速3.0 m/s 时预冷效果较好。

图2 差压预冷风速对哈密瓜果实温度的影响Fig.2 Effect of air speed of differential pressure precooling on cantaloupe fruit temperature

2.3 不同预冷技术对哈密瓜果心降温速率的影响

如图3 所示，采用差压预冷方式，预冷24 h 后果心温度分别为1.8、4.3、6.0、8.5 ℃，7/8 冷却时间分别为6.5、11.0、8.5、9.5 h（图3A）。采用冷风预冷方式，预冷24 h 后果心温度分别为3.0、5.3、8.0、9.6 ℃，7/8 冷却时间分别为13、17、21、18 h（图3B）。差压预冷较冷风预冷可以明显缩短预冷时间，7/8 冷却时间分别缩短了50.0%、35.3%、59.5%、47.2%。因此，预冷温度为2 ℃的差压预冷方式对哈密瓜的降温速率最快。

图3 差压预冷（A）和冷风预冷（B）处理不同冷风温度对哈密瓜果实温度的影响Fig.3 Effect of cold air temperature of differential pressure precooling (A) and cold air precooling (B) on the temperature of Hami melon

2.4 不同预冷技术对哈密瓜冷藏性能的影响

2.4.1 不同预冷技术对哈密瓜果实硬度的影响

如图4 所示，采用两种预冷技术将果心温度降至8℃后测定果实硬度，后期冷藏过程中随着贮藏时间的延长两种处理方式的果实硬度不断下降。差压预冷能够有效延缓果实硬度下降，第3 天哈密瓜表皮与果心部位硬度分别较冷风预冷高0.8、0.15 kg/cm2，差异显著。然而，贮藏至第9 天预冷方式导致的哈密瓜硬度差异消失。

图4 不同预冷方式对果实硬度的影响Fig.4 Effect of different precooling methods on fruit hardness

2.4.2 不同预冷技术对哈密瓜色泽的影响

图5 显示了8～12 ℃冷藏时哈密瓜果实色泽指数的变化。随着贮藏时间的延长，果实色泽指数逐渐增高。在预冷开始时，差压预冷后果实的色泽指数比冷风预冷低1.6%。0～6 d，差压预冷的果实色泽指数显著低于冷风预冷，9 d 时两组果实的色泽指数差异较小。

图5 不同预冷方式对果实色泽指数的影响Fig.5 Effect of different precooling methods on fruit color index

2.4.3 不同预冷技术对哈密瓜腐烂率的影响

如图6 所示，哈密瓜在8～12 ℃冷库中贮藏时，冷风预冷的果实腐烂率显著高于差压预冷。差压预冷能够延缓哈密瓜的腐烂，并降低腐烂率。贮藏6 d 和9 d 后，差压预冷的果实腐烂率比冷风预冷低20%和15%。

图6 不同预冷方式对果实腐烂率的影响Fig.6 Effect of different precooling methods on fruit rot rate

3 结论与讨论

不同品种的瓜果需要采取不同的预冷方式[17,9]，哈密瓜的预冷技术主要有冰水预冷、差压预冷、持续性预冷和间歇性预冷等[3-5]。杜娟等[3]研究发现哈密瓜采后6 h 内用0 ℃冰水预冷后6 ℃冷藏，可延缓可溶性固形物消耗、色泽变化和果实软化，从而达到延长货架期的目的。杨建丽等[18]发现哈密瓜冰水预冷的最优预冷参数为预冷冰水温2 ℃，预冷时间180 min。姚军等[5]模拟上述冷藏车预冷的方式后发现，与间歇性预冷相比，持续性预冷能有效降低哈密瓜的失重及乙烯的释放。差压预冷是利用风机的抽吸使预冷间产生压差，迫使冷空气自下而上流经整个装置体系，带走果蔬表面热量，达到降温效果，其预冷效率是冷风预冷的2～3 倍[19]。与其他预冷方式相比，差压预冷运行简单、预冷速度快、费用低、适用范围广等优点，符合我国低碳冷链物流的发展方向。许建等[4]发现采用差压预冷时，哈密瓜的包装箱开孔率为3%，既不影响哈密瓜的预冷速率，又能保证包装箱的质量。本课题组前期研究发现，差压预冷可有效抑制哈密瓜的乙烯释放和呼吸[20]，在上述研究的基础上，本研究进一步确定了哈密瓜差压预冷的风速和温度分别为3.0m/s 和6～8 ℃，有利于推动差压预冷在哈密瓜冷链运输中的应用。