适用于水果保鲜冷库、蔬菜保鲜冷库的气调保鲜法

适用于水果保鲜冷库、蔬菜保鲜冷库的气调保鲜法一、技术概述1、气调保鲜的发展历史气调贮藏是调节气体成分贮藏的简称，指的是在适宜的低温条件下改变新鲜果蔬贮藏环 境中的气体成分（通常是增加C02浓度和降低02浓度以及根据需求调节其气体成分浓度来 贮藏产品的一种方法。气调贮藏被称为农产品保鲜领域的第二次革命.是发达国家普遍采用的一种果蔬保鲜技 术。它主要是在低温及高湿条件下，通过调节贮藏环境中的气体组分，与正常空气不同，通 常是增加二氧化碳（C02）浓度、降低氧气（02 ）浓度达到抑制果蔬的新陈代谢和病原微生物 活动的目的，以利于贮藏。气调贮藏最早可能出现在几千年前的中东地区，但最早在农业方 面应用的记载是在罗马时代，当时人们利用地窖贮存玉米，造成地窖中形成低氧环境，虽对 人有危险，但产生了一个不能使害虫和鼠类生存的环境，从而有效地保存了玉米。Brooks 认为，将未完熟的水果放入玻璃容器中，用油纸封闭开口，有利于保存。现代气调科学研究 始于1819年。法国人J.E.Berdard发现降低02和升高C02浓度，可延缓果品的后熟。他的 研究引起了科学界的注意，但未获得商业上的应用。此后一个世纪发展缓慢。1916年英国 人F.Kidd和C.West研究了气体成分对白芥种子的呼吸和代谢活动的影响，基于代谢活动决 定贮藏期的观点，他们开始了气体成分对苹果贮藏影响效果的研究。1918年，F.Kidd和 C.West在没有冷藏的条件下，应用控制气体成分的方法来贮藏苹果，在实验室中用10 15C，10% C02 +15% 02或5% C02 +10% 02贮藏苹果，贮藏效果比通常方法好一些，但并不理 想。他们发现:大多数英国生长的苹果在01C中贮藏容易发生低温伤害，适宜在34C 贮藏，但该温度条件下，果实成熟过快，于是采用密封箱贮藏，果实由于呼吸消耗02而积 累C02，在02或C02浓度过高或过低时，适当通气调整，称为气体贮藏（gas storage），这 就是F.Kid/和 C.West于1927年发表的经典研究。他们的研究引起了各国科学家的重视。 两年后，英国建成了第一座大型气调库，用于苹果的贮藏。20世纪40年代美国开始兴建气 调冷藏库，用于商贮苹果获得明显效益，于是各国迅速发展气调贮藏果蔬。20世纪40年代， 加拿大人Phinip首先将气体贮藏改为气调贮藏（controlled atmosphere storage），简 称为CA贮藏，目前已经在世界范围内使用。以后又出现有modified atmosphere storage 或MA storage的名称，指的是利用包装、覆被、薄膜衬里等方法，产品通过呼吸降低02和 升高C02，其薄膜比例则取决于薄膜厚度和性质、产品呼吸和温度等因素，而且因为以包装 的形式应用，又称为modified atmosphere packing，译为自发气调包装贮藏，简称为 MA或MAP贮藏。我国的气调贮藏应用历史记载最早在公元11世纪，那时就有柑橘、荔枝等放在竹节里、 缸中或窖中贮藏的原始记载。北方用大釉坛贮藏苹果，用小口坛贮藏葡萄，用牛皮纸封口。 新中国成立前我国气调贮藏是个空白，我国于1956年在荔枝方面，1960年在香蕉方面，1973 年在苹果方面开展了气调研究，随后广泛开展了各类水果蔬菜的气调研究。应用气调原理自 发气调包装，采用塑料薄膜包装、塑料薄膜大帐、硅橡胶薄膜配合低温贮藏果蔬取得了良好 效果。1978年先后在北京、广州、青岛、大连、烟台等地建立了机械气调库，这些都反映 了我国气调贮藏的迅速发展。目前，气调贮藏正朝着深入研究02与002对果蔬生理生化的影 响机制，从细胞与分子水平上阐明果蔬气调贮藏机理的方向发展，以发展简易气调技术。2、气调贮藏的原理抑制呼吸作用的条件之一是低温，机械冷藏库贮藏就是利用这个原理。正常空气中02 和C02的浓度分别为20.9%和0.03%,其余的则为氮气（N2）等。在02浓度降低或C02浓度 增加等改变了气体浓度组成的环境中，果蔬的呼吸作用进一步受到抑制，降低了呼吸强度， 推进了呼吸高峰出现的时间，延缓了新陈代谢速度，减少糖、酸、维生素等营养成分的消耗， 推迟了成熟衰老，从而有利于新鲜果蔬品质的保持。刘学彬等通过板栗硅窗气调贮藏试验显 示，气凋贮藏果实的呼吸强度比对照降低90.3%。王春生等在0C冷藏，6% C02十3% 02贮藏 “海沃德”和“平陆5号”猕猴桃果实，发现果实的维生素C含量与果实后熟进程有关，随 着果实后熟软化，维生素C含最降低，而气凋贮藏果实维生素C含量显著高于0C冷藏处理。较低的02浓度和较高的002浓度能抑制乙烯的生物合成，削弱乙烯催熟生理的作用，有 利于新鲜果蔬贮藏寿命的延长。气调贮藏条件下.原果胶及叶绿素的分解过程都变缓慢，果实的硬度及底色得以保持， 因此较好地保持了果蔬的品质。适宜的低02和高C02浓度具有抑制某些生理性病害和侵染性病害发生发展的作用，减少 产品贮藏过程的腐烂损失。陈昆松等的试验表明，鸭梨果实贮藏12 15d后，与对照果12C 入库，一周后每3d降1C，到（00.5）C为止，（7%10%） 02 +0% C02气调处理的果心 褐变指数显著下降，说明缓慢降温结合（7%10%） 02+0%C02处理可显著降低果实黑心病的 发生。采用气调贮藏可适当提高贮藏温度，也能收到较好的贮藏效果。如绿色番茄在2028C 进行气调贮藏的效果与在1013C下普遍空气中贮藏相仿。因而气调贮藏可减少或避免低 温伤害，对热带亚热带果蔬意义更大。气调贮藏的果蔬可延长货架期。如元帅系苹果应用冷库贮藏4个月，果实开始发绵，品 质下降，出库后容易腐烂；采用气调贮藏6个月后果肉仍香脆，风味不变，出库后货架期在 21C条件下比冷藏的多15d。美国苹果贮藏量的44%是用气调贮藏，英国则高达80%。世界鲜果市场出售的优质苹果， 几乎全部是采用气调贮藏。新鲜果蔬运用气调技术贮藏时其寿命可比机械冷藏增加1倍甚至 更多。气调贮藏虽然技术先进但由于有些果蔬对气调反应不佳。过低C02或过高C02浓度会 引起低02伤害或C02伤害，有些伤害表现为组织褐变.主要是多酚氧化酶对酚类底物的氧化 引起的。只要酚和底物接触，又有氧气存在，就会发生褐变。褐变程度与组织中多酚氧化酶 活性和酚类含量呈显著正相关。贮藏环境02浓度过低，会引起无氧呼吸，其产物乙醛、乙 醇在组织中积累，会出现酒味和异味。不同种类、不同品种的新鲜果蔬要求不同的02和C02 配比，应增加库房数。气调库建筑投资大、运行成本高等原因制约了其在发展中国家的应用 和普及。二、气调贮藏的分类气调贮藏自进入商业性应用以来，大致可分为两大类，即自发气调（modified atmosphere storage， MA）和人工气调（controlled atmosphere storage， CA）。MA 指 的是最初在气调系统中建立起预定的气体浓度或者不进行调节.在随后贮藏期间利用果蔬自 身呼吸和包装的透气功能来调节气体成分的方法。理论上有氧呼吸过程中消耗的氧即可产 生1%的C02，而N2则保持不变.即02+C02=21%。生产实践中常出现的情况是消耗的02多于产 出的C02.即02+C0221%。自发气调方法较简单，但达到设定02和C02浓度水平所需的时间较 长，操作上维持要求的02和C02比例较困难，因而贮藏效果不如CA：MA的方法多种多样.在 我国多用塑料薄膜密封果蔬后进行贮藏，只凭封闭薄膜的透气性同果蔬的呼吸作用达到自然 平衡，贮藏后期C02浓度较高，02浓度较低，所以MA贮藏一般只适用于较耐高002和低02 浓度的种类。如蒜蓥用塑料薄膜封闭法贮藏、硅橡胶窗塑料薄膜封闭贮藏，能获得良好的经 济效益。CA指的是根据果蔬的需要和人的意愿调节贮藏环境中各气体分的浓度并保持稳定的一 种气调贮藏方法。CA由于02和C02的比例严格控制而做到与贮藏温度密切配合.故其比MA 先进，贮藏效果好.是当前发达国家采用的主要类型，也是我国今后发展气调贮藏的主要目 标。CA按人为控制气体种类的多少又可分为单指标、双指标和多指标3种。单指标仅控制 贮藏环境中的某一种气体如02、C02等.而对其他气体不加调节。这一方法对被控制气体浓度 的要求较高，管理较简单，需注意的是被调节气体浓度低于或超过规定的指标有导致伤害发 生的可能。属这一类的有低02 21%和0+C0 21%。新鲜果蔬 22222222气调贮藏中以第三种应用最多。多指标不仅控制贮藏环境中的02和C02，同时还对其他与 贮藏效果有关的气体成分如乙稀、一氧化碳（CO）等进行调节。这种气调方法贮藏效果好， 但调控气体成分的难度提高，需要在传统气调基础上增添相应的设备，投资增大。因而这一 方法目前在生产上应用不多，可作为今后气调贮藏发展的方向。气调贮藏经过几十年的不断研究、探索和完善，特别是20世纪80年代以后有了新的发 展.除了机械气调冷库及自发气调贮藏外，短期高C02与超低02处理、高02处理、减压贮藏、 低乙烯CA、双维（动态、双变）CA（two dimentsional CA）等也被归为气调贮藏，大大丰富 了气调理论和技术，为生产实践提供了更多的选择。气调贮藏在生产中的应用主要有两种方法：一种是机械气调库贮藏，该法在气调贮藏期 间，选用的调节气体的浓度一直保持恒定的管理；另一种是自发气调包装，它是指最初在气 调系统中建立起预定的气体浓度或者不进行调节，在随后贮藏期间，利用果蔬自身呼吸和包 装的透气功能来调节气体成分的方法。1、机械气调库贮藏1. 1气调贮藏条件应用气调技术贮藏新鲜园艺产品时，就贮藏温度来说.气调贮藏适宜的温度略高于机械 冷藏，幅度约0.5C。对于绝大多数新鲜园艺产品来说.相对湿度应控制在80%95%。新鲜园艺产品气调贮藏时选择适宜的02和C02及其他气体的浓度及配比是气调成功的关 键。新鲜园艺产品要求气体配比的差异主要取决于产品自身的生物学特性，常见新鲜园艺产 品气调贮藏适宜的02和C02浓度见表2-1。表2-1新鲜水果蔬菜气调贮藏时O2和CO2浓度配比种类02/%C02 /%种类02/%C02 /%苹果1.5314番茄2425梨1305莴苣2 2.512桃1205花椰菜248草莓310515青椒2357无花果515生姜2525猕猴桃23352505柿3558菠菜10510荔枝55胡萝卜242香蕉2445芹菜190芒果3445青豌豆103板栗2505洋葱368101.2气调贮藏的管理气调贮藏的管理与操作包括库房的消毒、商品入库后的堆码方式、温度和相对湿度的调 节和控制等。（1）新鲜园艺产品的原始质量用于气调贮藏的新鲜园艺产品质量要求很高。没有入 贮前的优质基础，就不可能获得气调贮藏的高效。贮藏用的产品最好在专用基地生产，加强 采前的管理。另外，要严格把握采收的成熟度，并注意采后商品化处理技术措施的配套综合 应用，以利气调效果的充分发挥。（2）产品入库和出库新鲜园艺产品人库贮藏时要尽可能做到分种类、品种、成熟度、 产地、贮藏时间要求等分库贮藏，不要混贮，以避免相互间的影响和确保提供最适宜的气调 条件。气凋条件解除后，产品应在尽可能短的时间内一次出清。（3）温度气调贮藏的新鲜园艺产品采收后有条件的应立即预冷，排除田间热后入库贮 藏。经过预冷可使产品一次入库，缩短装库时间及有利于尽早建立气调条件；另外，在封库 后建立气调条件期间可避免因温差太大导致内部压力急剧下降，增大库内外压力差而对库体 造成伤害。；（4） 相对湿度气凋贮藏过程中由于能保持库房处于密闭状态，且一般不行通风换气， 能保持库房内较高的相对湿度，降低了湿度管理的难度，有利于产品新鲜状态的保持。气调 贮藏期间可能会出现短时间的高湿情况.一旦发生这种现象即需除湿（如CaO吸收等）。（5）空气洗涤气调条件下贮藏产品挥发出的有害气体和异味物质逐渐积累甚至达到 有害的水平，气调贮藏期间这些物质不能通过周期性的库房内外气体交换方法等被排走，故 需增加空气洗涤设备（如乙烯脱除装置、C02洗涤器等）定期工作来达到空气清新的目的。（6） 气体调节气调贮藏的核心是气体成分的调节，调贮藏采取的调节气体成分方法有 两类，分别是调气法和气流法。调气法是应用机械人为地或（和）利用产品自身的呼吸降低贮藏环境中的02浓度、提 高C02浓度或（和）调节其他气体成分的浓度至需要的水平。具体的做法有呼吸?降02同时升 高C0，除0机和燃烧法降0，充N2降0，充C0升C0，抽真空后充N或C0,以降0或同222222222时升C0，分子筛或活性炭吸收降C0，抽真空后充N降C0，生炭等吸收C0降C0等多种方222222式。调气法操作较复杂、烦琐、指标不易控制，所需设备较多。气流法是采用将小同气体按配比指标要求人工预先混合配制好后通过分配管道输送入 气调贮藏库，从贮藏库输出的气体经处理调整成分后再重新输入分配管道注入气调库，形成 气体的循环。运用这一方法调节气体成分时，指标平稳、操作简单、效果好。气调库房运行中要定期对气体成分进行监测。不管采用何种调气方法.气调条件要尽可 能与设定的要求一致，气体浓度的波动最好能控制在0.3%以内。2塑料薄膜封闭气调贮藏法塑料薄膜封闭气调贮藏法多在机械冷藏库、通风库、土窑洞等贮藏场所进行。2.1塑料薄膜大帐贮藏（1）大帐制备一般选用厚度为0.120.2mm厚的聚乙烯薄膜，塑料薄膜的长宽要比帐架多30cm,高度多约15cm，帐底比帐身稍大30cm，以便卷封严密，大小以贮藏量而定， 一般能贮藏果蔬20003000kg。帐子上袖口 2030cm,下袖口 2040cm，取气孔用自行车 内胎的气门相黏结，外侧接长的孔胶管。（2）大帐堆码 先在库底铺设帐底，帐底上垫枕木，在枕木上堆码果蔬，注意既要保 证冷空气及气体循环，又要保证堆垛的稳定性。在帐底放置用高锰酸钾浸泡的砖石吸收乙烯。（3）扣帐 堆码后将大帐扣好，将帐底与帐身充分卷合，用砖及沙土压实，保证帐内外气体不相互影响。(4) 降氧 有两种方法.一种是自然降氧，利用帐内果蔬的呼吸作用以降低帐内氧气 的浓度，提高二氧化碳的浓度，这种方法降氧速度慢，但使用方便。另一种方法是人工降氧， 用制氮机或钢瓶充氮，这种方法降氧速度快，贮藏效果好，但成本高。(5) 测气 入帐初期.帐内气体组分变化较大，每天测气一次，冬季温度稳定后可一周 测气一次。2.2塑料薄膜袋封法贮藏果蔬装在塑料薄膜袋内，扎紧袋口，放在分层的贮藏架上或放在漏空的箱内.再码成垛。 有两种气体管理方式。定期放风法 用0.060.08mm厚的聚乙烯薄膜做封闭袋,100cmX 75cm的袋子可装 蒜薹1520kg。设2%的代表袋，定期测定代表袋中的气体，当达到规定的氧气低限或二氧 化碳高限时，整批袋子都打开袋口放风，换入新鲜空气，再扎口封闭。(2)不调气 薄膜厚度0.030.05mm，装量约数千克，封口，因薄膜薄，有一定的 透气性，在短时间内，可维持适当的氧气和二氧化碳浓度，可用于短贮、远途运输或零售。2.3硅窗气调贮藏用硅橡胶做成气体交换窗，镶嵌在气调库的墙上或封闭塑料傅膜上可用于果蔬贮藏。 硅橡胶膜具有高选择透气性，它透过二氧化碳的速度是氧气的56倍.为氮气的12倍， 对乙烯和一些芳香物质也有较大的透性，而且混合气体中的各种气体渗透方向和速度彼此是 独立的，互不干扰，通气量与浓度成正相关。因此用它来做自动气体交换窗，控制一定比例， 容器内的二氧化碳向外渗透，外面的氧气向内渗透，起到自动调气的作用，可以相对稳定容 器内的气体组成，不用定期放风，管理方便，贮藏效果较好。2.4紧缩包装和开孔薄膜包装有些塑料薄膜，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，在薄膜制造时可使之(约130C) 具有收缩的性能，用这种薄膜包装果蔬并实行几秒钟的热处理，薄膜便收缩紧贴在果蔬表面。 这种技术就是紧缩包装(shrink package)，可用于包装单个的大型果蔬如甘蓝、花椰菜， 中小型的可如柑橘、苹果、梨、番茄、青椒等可先装在成型的托盘再紧缩包装。紧缩薄膜很 薄，透气性很好，包装后不致形成氧气太低、二氧化碳太高的条件，且可防止蒸发脱水、病 虫传染和机械损伤。开孔薄膜包装(perforated film package)是用开有许多肉眼看不清的微孔至直径达 510mm的若干孔洞的薄膜袋贮藏果蔬，孔径及密度依果蔬种类和温度而定。开孔可防止袋 内氧气过低、二氧化碳过高和结露凝水现象。