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气调保鲜技术
CONTROLLED ATMOSPHERE STORAGE TECHNOLOGY


动态气调贮藏技术在果蔬保鲜中应用



  近年来,气调贮藏的良好效果得到了大众的肯定,众多气调贮藏经营和建设企业对我国的气调贮藏业起到了巨大的推动作用。据不完全统计,全国已有各类型的保鲜库20,000多座,果蔬总库容量大约880×104 吨,尽管保鲜库在增加,但还是远远满足不了要求,果品贮藏能力仅为总产量20%,每年有8000×104 吨果蔬腐烂,损失总值上千亿元。发达国家80%以上为气调贮藏,而我国气调贮藏不足总量的1%,国家十二五发展建设规划《农产品冷链物流发展规划》提出进一步加大对气调贮藏技术开发与应用宣传方面的投入。


  一、国内外气调贮藏现状及模式


  气调保鲜技术是目前先进的果蔬保鲜贮藏方法之一,该技术可以大大抑制果蔬呼吸,抑制有害病菌的繁殖生存,减少腐烂,保持果蔬优良的风味和芳香气味,抑制水分蒸发,保持果蔬的新鲜度,而且可以抑制酶的活性,从而达到延缓成熟和衰老的过程,长期保持果实硬度和新鲜度,延长贮藏期和货架期的效果。果蔬所生长的大气中含有21%的氧气,0.03%的二氧化碳,78%的氮气和一些微量气体。气调贮藏则是在一个相对封闭的体系内,通过各种方式调节封闭体系中的气体成分,由此来控制果蔬的各项生理生化过程并抑制有害微生物的活动过程。

  气调贮藏经过几十年的不断研究、探索、完善,特别是20世纪90年代以后有了一个飞跃的发展,开发出一些有别于传统气调的新方法,如快速CA(Rapid CA)、低氧(L.O)CA、超低氧(U.L.O)CA、低乙烯CA、动态CA等。可以说目前先进的气调贮藏莫过于动态气调贮藏。


  二、气调库贮藏


  气调库贮藏是指在相对密闭的环境中(气调库房)和冷藏的基础上,根据产品的需要,采用机械气调设备,人工进行调节贮藏环境中气体成分的浓度并保持稳定的一种气调贮藏方法,由于氧气和二氧化碳的比例能够严格控制,而且能做到与贮藏温度密切配合,因而贮藏时间长,贮藏效果好,后期运行成本低。

  当前国内外的气调贮藏保鲜主要是以气调保鲜库来实现完成,气调库的建设已经日趋标准化。尤其以金属组装式气调保鲜库为典型的气密性,要求围护结构既要保温隔热、防潮、减少与外界的冷热交换,又要库体四周、库门及所有进出管线的连接处严格密封,尽可能减少库内外的气体交换。由于所用的聚氨酯或聚苯乙烯夹芯板本身就有良好的防潮、隔气及隔热性能,所以关键是处理好夹芯板的接缝,可在围护结构的墙角、内外墙交接处、墙与顶板的交接处、库房内侧的接缝表面涂上密封胶,平整地铺设无纺布,形成一个无间断的气密层。所用的气密材料要求密度均匀、气密性好、有足够的机械强度和韧性;建造时可连续施工,易粘结,易检查,易修复,耐腐蚀,抗老化,抗微生物和无异味等。

  贮藏环境中的气体浓度通过机械方式来调节,从而延缓水果和蔬菜的衰老。系统设备主要包括制氮机、二氧化碳脱除机、乙烯脱除机、加湿器、自动控制系统以及阀门、管道等设备。制氮机又称脱氧机,它是气调库中最主要的设备之一,可以调节库中的氧气含量,使其降低到所需要求。目前最为先进的是采取真空回转吸附(VSA)制氮技术,通过特殊活性炭分离空气中的氧气与氮气。此法具有结构简单、容易操作和高质量控制气体成分等优点,目前在国内外应用较多。二氧化碳脱除机可减少贮藏环境中过高的二氧化碳气体对果蔬所产造成的伤害,目前大型气调库一般采用活性炭二氧化碳脱除机。对乙烯特别敏感的跃变型果蔬,当乙烯含量达到百万分之二时,它的贮藏期就大大缩短,乙烯脱除机是在贮藏期间对乙烯进行脱除,目前使用较多的方式为高锰酸钾氧化法和高温催化法。


  三、动态气调贮藏


  果实采后仍是活的有机体,要经历从成熟到衰老的一系列复杂的生理生化变化,为了达到减缓果实后熟的速度,延长果实的货架期并且保持原有的食用风味不变的目的,人们不断寻求新的保鲜技术。目前有一种化学保鲜剂1-MCP,它能不可逆地作用于果蔬中的乙烯受体,从而阻断乙烯的生成,进而抑制乙烯所诱导果实后熟的一系列生理生化反应,能够延长果蔬的货架期,但是经过1-MCP处理后的果蔬无法进行正常的后熟过程,而且果蔬的品质会受到严重的影响。而动态气调贮藏各时期控制指标是建立在能适应果实的这些生理特点上,不仅能够有效的延缓代谢过程,保持良好的食用品质效果,而且当果实离开气调环境后风味也不至于恶化。

  最好的储藏系统是尽可能地将氧气的量控制在最低水平,只有在将氧气的含量控制在仅仅维持果实自身基本生理活动需要的基础上。也就是说,需要有一个动态控制系统(DCS)的储藏室,根据果实储藏所需的生理参数,对氧气的浓度进行控制。我们掌握这个参数,就等于掌握所需氧气的最低量。氧气含量过低,导致果实进入厌氧呼吸,进而产生乙醇。通过测量乙醇的生成来判断果实厌氧呼吸的强度,因此,所测得的乙醇浓度成为控制氧气浓度的重要参数。

  动态气调的贮藏初期采用高二氧化碳和低氧气处理,后期置于常规气调下储藏的方法称为动态气调或机动气调,也叫变动气调。该法储藏效果好,尤其是入库前的预冷阶段采用高二氧化碳和低氧气处理,入库后采用正常气体指标储藏,可显著抑制呼吸速率,延长储藏期。

  其原理就是根据果实在贮藏阶段对气体成分的不同适应性和要求,分阶段地改变贮藏环境的气体成分,从而进一步提高保鲜效果的一种新技术。通常使用的有在入贮初期用高浓度二氧化碳或低浓度氧气进行短期处理以及根据果实在贮藏时期的生理特征在住贮藏阶段多次处理或不断改变气体成分的动态气调方法。用动态气调贮藏,可以保护果实纤维组织,抑制乙烯的产生,防止果皮变色,预防虎皮病害,使水果保持硬度,延长果实的货架期,防止果实出现生理紊乱和过早衰老,并且抑制病菌滋生。相比常规的气调贮藏,具有明显的优势。


  四、综述


  我国对应用气调贮藏方面研究较多,但对动态气调贮藏的研究较少;对比用气调法与常规方法贮藏一定时间后产品品质变化的研究多,但相关机理研究少;对水果、蔬菜、粮食的气调贮藏研究多,但对茶叶、中药材、海鲜花生油料类等研究很少。随着我国出口农产品品种的更新换代和对国外市场的拓展,现代化气调库的建设将更加迫切,特别是我国已加入WTO,对气调贮藏技术的需求必然会越来越多。2l世纪中国的冷库建设将由一般高温库转向气调库,这就要求对气调贮藏工艺有更深入、更全面的研究,气调贮藏条件也将更加成熟。可以断言,气调贮藏技术在我国有广阔的发展前景和巨大的潜在市场。