延迟预冷对芥蓝冷链过程品质和营养的影响

Effect of delayed precooling on quality and nutrition of kale in cold chain circulation process

摘要

目的 研究延迟预冷对芥蓝冷链流通效果的影响，为规范预冷操作、冷链应用提供指导。 方法 以芥蓝为试验材料，阴凉堆货0、1、5、9 h后分别压差预冷至3 ℃，进行有/无膜包装的0 ℃贮存3 d、0 ℃运输2 d、4 ℃销售2 d冷链流通，测定各流通环节品质和营养指标。 结果 堆货9 h芥蓝中心温度升高了4.6 ℃，呼吸强度增大1倍以上，导致预冷时间延长。延迟预冷0、1 h膜包装组感官评价为8.2、7.8，失质量率为2.84%、3.39%，TSS含量为6.39%、6.22%，VC含量为0.944、0.900 mg/g，叶绿素含量为772.3、749.4 μg/g，短时间延迟预冷品质下降较小；无膜包装贮藏3 d后各组失质量率均已超过4%，其他营养和品质损失也更高。 结论 延迟预冷时间越短越好，芥蓝应在采后1 h内预冷并结合膜包装冷链流通。

Abstract

Objective In order to explore the effect of delayed precooling time on the storage of kale in cold chain, and to provide guidance for standardizing precooling and cold chain operation. Method Post-harvested kale were put in a lightless space for 0, 1, 5 and 9 hours, then implemented differential pre-cooling to 3 ℃ separately, and proceeded the cold chain circulation with and without anti-fog film packaging (cold storage at 0 ℃ for 3 days, transportation at 0 ℃ for 2 days, and sales at 4 ℃ for 2 days), the quality and nutrition indexes of each stage were determined. Result The central temperature of kale increased by 4.6 ℃ after 9 hours of storage, the respiratory intensity increased more than 2 times causing the precooling time to be prolonged. Delayed precooling 0 hour and 1 hour with film packing, sensory evaluation was 8.2 and 7.8, weight loss was 2.84% and 3.39%, the contents of TSS, chlorophyll and VC were 6.39% and 6.22%, 772.3 μg/g and 749.4 μg/g, 0.944 mg/g and 0.900 mg/g respectively, the kale quality under short time delayed pre-cooling decreased slightly. After 3 days storage without film packaging, the weight loss rate of each group was more than 4%, and the loss of other nutrition and quality was also higher. Conclusion The shorter delay precooling time is better, kale should be precooled within 1 hour after harvest and combined with film packaging cold chain circulation.

Graphical abstract

关键词

芥蓝 / 延迟预冷 / 膜包装 / 冷链流通 / 品质和营养

Key words

kale / delayed pre⁃cooling / film packing / cold chain circulation / quality and nutrition

芥蓝是十字花科、芸薹属的一种绿色蔬菜，含有丰富的矿物元素、维生素，并且含有少量有机碱及金鸡纳霜，有益于消化系统，具有解毒清热的功效^［1］，甘蓝类蔬菜中硫代葡萄糖苷降解产生的系列物质可以有效防癌^［2］。芥蓝喜凉，高温下苦味物质易积累、品质下降^［3］。芥蓝茎脆叶软含水高、采后呼吸强度大，过久堆货易产生机械损伤并快速萎蔫^［4］，所以芥蓝采后应尽量减少在非低温环境长期储存。

冷链是以保证品质为目的，保持低温环境为核心的供应链和庞大的系统工程^［5］，预冷是全程冷链的关键开端，是快速除去田间热以降低呼吸强度、保证高品质冷链流通的重要环节，有助于减缓由于高温导致的黄化，在冷藏中也不易冷凝结露以及减少冷害的发生，使保鲜期明显延长^［6］。延迟预冷将会导致冷链流通前果蔬因生理变化持续快速地劣变，未流通就已产生品质和营养损失。日本学者石井调研了夏季无冷链流通20 h的豆角，中心温度由27 ℃上升到41 ℃^［7］；20 ℃条件下存放12、24 h延迟进行预冷处理的梨和甜樱桃乙烯释放速率均高于及时预冷组^［8-9］，延迟时间增长，易出现呼吸高峰；Kabir等研究番茄延迟预冷处理，鲜质量、硬度、可溶性固形物损失速度更快^［10］；王利斌等研究预冷对四季豆和豇豆的影响，及时预冷提高其组织抗氧化能力，减轻氧化胁迫，从而抑制了黄化、膜脂氧化等衰老进程^［11］；刘升等研究堆货对青花菜品质的影响，环境温度34.6 ℃，4 h堆货后中心温度从18 ℃上升至23.1 ℃，在8 h时失质量5%左右，VC含量下降了50%，类胡萝卜素仅保留62.3%，黄化率1%左右，失去商品性^［12］。另外，防雾膜包装能防止结露导致的湿度变化、病菌滋生引起腐败变质加剧。

我国预冷基础设施缺乏，产地二级收购模式活跃，采储分离、间隔时间长^［13］，常温短途搬运和集中堆货十分常见，预冷难以及时进行，导致全程冷链实施效果差。目前延迟预冷研究多以水果和果菜为主，本研究以叶菜类芥蓝为试材，研究不同延迟预冷时间冷链流通过程品质和营养变化的差异，以及流通过程有无防雾膜包装的影响，为规范的预冷和冷链操作提供指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验用绿叶芥蓝于2021年5月6日上午9点前后采摘，立即送至北京市农林科学院蔬菜研究中心，挑选色泽鲜亮、叶片挺立、无萎蔫、无虫害和机械损伤的样品进行试验。

所用试剂：钼酸铵、草酸、硫酸、偏磷酸、冰醋酸、乙二胺四乙酸（EDTA）、丙酮（均为分析纯），西陇化工股份有限公司。

防雾膜：PE和纳米材料混合制成，A膜30型，膜厚度0.05 mm，具有防雾、保鲜功能，上海复命新材料科技有限公司。

1.2 仪器与设备

CYYL-36 型压差预冷装备，基于20 GP集装箱制造，日本樽崎产业株式会社；KOITO-PCLH 冷库，日本小糸公司；YDHI91610C 无线多点测温仪（配套软件：硕星无线测温），（-20~80±0.3） ℃，北京昆仑通态自动化软件科技有限公司；D-37520 台式高速冷冻离心机，最高转速15 200 r/min，德国Thermo Fisher公司；GXH-3051 红外线分析器，北京均方理化科技研究所；PR-100 手持数字式折射仪，日本 ATAGO 公司；UV-1800 紫外可见光分光光度计，波长范围（190~1 100±0.3） nm，日本岛津公司；HWSY11-K 恒温水浴锅，北京市长风仪器仪表公司；UWA-K-015 型电子天平，精度0.000 1 kg，北京华瑞京科商贸中心。

1.3 试验方法

使用压差预冷用带孔塑料货筐（尺寸600 mm×400 mm×230 mm），芥蓝在箱内平直摆放，堆放密度适中供压差预冷通风。货筐在无光直射环境堆货，芥蓝总质量100 kg，每筐装载约12 kg。在堆货环境中以及筐两端、中间位置的芥蓝中插入无线温度自计探头，实时观察、记录温度变化。

外界温度（23±3）℃，堆货环境初温（17±0.5）℃。每批次预冷两筐芥蓝，第一批记为“延迟0 h”，剩余芥蓝继续堆货，分别在1、5、9 h后再各预冷一批，记为“延迟1 h”、“延迟5 h”、“延迟9 h”，每批芥蓝压差预冷至3 ℃。为了模拟实际冷链流通过程，预冷后芥蓝进行 “0 ℃贮存3 d、0 ℃运输2 d、4 ℃销售2 d”流通，每批次其中一筐采用防雾膜（包装袋）密封包装，一袋10棵左右。每阶段取样，用液氮速冻并磨粉备样，置于-80 ℃留用以测试相关品质参数。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 温度测量

使用无线多点测温仪测定，探头置于环境、插在芥兰茎中，每5 min测定1次，可以通过软件实时观察并自动记录温度变化数据。

1.4.2 感官评价

感官评价采用标准9分制评价方法，按照叶菜类通用感官评价标准以及农业行业标准《绿色食品 甘蓝类蔬菜NY/T746-2012》的相关要求^［14］拟定，见表1。

1.4.3 失质量率

通过称质量测定质量，每组测定3次取平均值，按照“质量损失/初始质量”的方法计算失质量率。

1.4.4 呼吸强度

取5棵芥蓝，置于10 L密闭玻璃容器中，用GXH-3051红外线分析器测定容器中CO₂浓度，以曹建康方法^［15］为基础进行计算。

1.4.5 可溶性固形物（TSS）

取3棵芥蓝切碎，研磨后用纱布滤出汁液，采用PR-100手持数字式折射仪测定，结果显示为含量（百分比%）。

1.4.6 维生素C（VC、抗坏血酸）

采用钼蓝比色法^［16］测定和计算，最终测定760 mm处吸光度并计算VC含量。

1.4.7 叶绿素

采用丙酮法^［17］测定和计算，测定645、663 nm波长对应的吸光度并计算叶绿素含量。

1.5 数据分析

所有指标通过Origin 2018软件处理并绘制图线，以SPSS 25.0软件分析多组对照之间的差异性（单因素方差分析、Tukey法），P<0.05表示差异显著。

2 结果与分析

2.1 堆货过程和预冷过程温度变化

初始（延迟0 h）堆货环境温度17.3 ℃、芥蓝中心温度14.4 ℃。温度持续均匀上升，堆货环境温度9 h后上升了1.1 ℃、每小时约0.12 ℃；芥蓝中心温度9 h后上升4.6 ℃每小时上升约0.5 ℃，约7 h 40 min后超过环境温度，如图1所示，产生这种情况是由于采后无冷处理、相对密闭的环境堆货影响导致田间热、呼吸热无法快速逸散。延迟预冷导致的温度升高，导致延迟预冷时间越长则预冷时的初温越高，延迟0、1、5、9 h后再预冷至目标温度所需时间增加，分别为50、53、62、68 min，如图2。

2.2 延迟预冷对呼吸强度和失质量率的影响

延迟预冷导致芥蓝呼吸强度逐渐上升，9 h后呼吸强度增加了1倍以上，不同延迟时间组之间差异明显（P<0.05）；预冷后差异明显降低，但延迟9 h的芥蓝呼吸强度仍然较高，如图3。呼吸强度受温度直接影响，延迟预冷时间越长，呼吸强度上升越多。

芥蓝在冷链流通过程中总失质量不断增加，有膜包装时失质量率明显较低；延迟预冷时间越长，预冷前已产生较高失质量，后续流通过程失质量加快。预冷前堆货9 h已失质量1.55%，无膜包装的冷链流通过程中，贮藏3 d后失质量率就已全部高于4%，最终失质量率全部高于6.8%，其中延迟9 h组失质量率高达11.57%，各组差异明显（P<0.05）。有膜包装的冷链流通过程，延迟0 h组芥蓝失质量率最终仅为2.84%，延迟9 h组失质量率最终为4.62%，防雾膜包裹明显抑制了失水，如图4。

2.3 延迟预冷对叶绿素、VC可溶性固形物（TSS）含量的影响

芥蓝的叶绿素含量整体呈下降趋势，各组差异明显（P<0.05），有膜比无膜包装组的叶绿素含量下降缓慢，而延迟预冷时间越长叶绿素损失越多。叶绿素初值826.4 μg/g，堆货阶段叶绿素已经不断损失，9 h后含量（保留率）为694 μg/g（84.0%）；贮藏后叶绿素含量开始快速下降，冷链流通后延迟0、1 h有膜组含量较高（772.3 μg/g、749.4 μg/g），而延迟5 h无膜组（621.3 μg/g）和延迟9 h组（552.2 μg/g、502.5 μg/g）保留率（66.8%、60.8%）较低，易出现黄化（图5）。

芥蓝的VC含量整体规律地下降，各组差异明显（P<0.05）。有膜包装的芥蓝叶绿素损失速率较缓，与无膜组有明显差异（P<0.05）；延迟预冷堆货阶段已产生较多损失，故延迟时间越长导致的VC总损失越高。冷链流通后，延迟0 h无膜处理的芥蓝VC含量（0.844 mg/g）低于延迟5 h有膜组（0.857 mg/g），说明了有膜包装对保持VC含量有益（图6）。

延迟预冷0、1、5、9 h有膜组冷链流通后TSS含量分别为6.39%、6.22%、5.45%、5.25%，无膜组分别为6.13%、6.01%、5.08%、5.14%，0、1 h和5、9 h组之间TSS含量差异大（P<0.05），延迟预冷导致预冷前已产生明显损失且流通过程TSS含量下降更多，无膜包装的芥蓝TSS含量损失更多。芥蓝的TSS在冷链流通过程中整体呈下降趋势，但贮藏阶段有明显上升，是由于芥蓝采后仍有强烈的呼吸作用，延迟预冷9 h组在预冷和贮藏阶段的TSS含量变化更加明显（图7）。

2.4 延迟预冷对感官评价指标的影响

延迟预冷堆货时间越长导致芥蓝冷链流通过程感官评价下降越快；有膜包装均比无膜包装的感官评价高，有膜包装的芥蓝除延迟9 h组较差以外，均高于7分。冷链流通后，延迟0、1 h有膜包装组感官评价分别为8.2、7.8分，延迟1 h无膜包装组销售阶段接近商品界限、延迟5、9 h无膜包装组在运输过程中已经降至商品界限以下。延迟0 h无膜和延迟9 h有膜组感官评价下降都较快，说明了无膜包装及延迟预冷的不利影响（图8）。

3 讨论

采后不及时预冷直接影响堆货时期的芥蓝温度。无直射光封闭环境下堆货，外部和堆货环境温度变化不大的情况下，芥蓝中心温度的上升主要来自自身呼吸产热。堆货0~9 h，温度基本呈线性均匀升高，而呼吸强度呈指数增大，与伍思良等人研究基本一致，且常温下芥蓝的营养品质参数、影响生理活动的酶活性均因升温而加速变化，带来不利影响^［18］。温度上升导致芥蓝堆货后再预冷速度慢，延迟预冷9 h导致预冷时间增加了36%，这与快速预冷的初衷相悖。

芥蓝保持在较高成熟度下堆货，产生较多的自源乙烯，可能迎来呼吸高峰，但因为在离体条件下缺乏养分补给，从而失水、萎蔫、皱缩、变味，失去商品性^［19］，且呼吸代谢在为采后果蔬的生理代谢进行能量供应的同时，会产生活性氧（ROS）对细胞造成氧化损伤加速劣变^［20］，导致冷链流通前产生不可逆的生理变化，营养和品质在流通过程会加快损耗。

无膜包裹的芥蓝冷链流通过程失质量率较高，推测是由于贮藏、运输等环节中冷风的吹拂导致芥蓝叶片的失水严重，防雾膜的包裹明显抑制了呼吸和蒸腾带来的水分流失。

延迟预冷越久且无膜包装的芥蓝，叶绿素和VC在冷链流通期间损耗越大，张四普^［21］研究中25 ℃下贮藏的芥蓝2 d内VC含量迅速下降了40%左右，也说明了常温堆货会导致品质快速劣变。

可溶性固形物（TSS）在贮藏期间的含量有所上升，有两方面原因：一是由于芥蓝受失质量率较大，导致了部分阶段营养和品质参数的含量测定值略有上升；二是可溶性固形物主要以可溶性糖类为主，根据相关研究，低温条件对TSS影响较大，预冷后、冷藏初期呼吸作用显著降低，淀粉加速水解导致可溶性糖含量上升^［22］，而糖类是果蔬呼吸作用的底物，此后为维持生理代谢，糖类物质会继续被分解，TSS含量继续下降^［23］。

4 结论

研究表明，延迟预冷堆货导致芥蓝不断升温、呼吸强度增高，产生品质和营养的不可逆损失，之后再采取优质的冷链流通也无法取得好的效果。及时预冷可以保证芥蓝尽快处于适宜流通状态，保证其较长的货架期及优良的商品性，但无延迟预冷是理想情况，实际产地预冷可保证在1 h内及时进行。另外流通环节采用膜包装可以很好地防止失水，抑制营养和品质流失。

参考文献

[1] 王超.甘蓝类蔬菜的营养与保健［J］.食品研究与开发，2002，23（5）：66-67.

[2] 何洪巨，陈杭， Schnitzler W H.芸薹属蔬菜中硫代葡萄糖苷鉴定与含量分析［J］.中国农业科学，2002（2）：192-197.

[3] 刘厚诚，黄琴，陈日远，等.高温条件下芥蓝菜薹色泽的形成［J］.中国蔬菜，2003（6）：12-14.

[4] 伍思良，张钦发，陈于陇，等.不同温度对有孔保鲜袋包装芥蓝品质的影响［J］.食品工业科技，2013，34（9）：324-331.

[5] 李红，赵姗姗.果蔬冷链物流存在的问题、原因及解决方案［J］.新疆财经，2018（5）：60-66.

[6] 付艳武，高丽朴，王清，等.蔬菜预冷技术的研究现状［J］.保鲜与加工，2015，15（1）：58-63.

[7] 大久保增太郎.野菜的鲜度保持［M］.东京：养贤堂，1982.

[8] Zhao J， Xie X B， Dai W H， et al. Effects of precooling time and 1-MCP treatment on ‘Bartlett’ fruit quality during the cold storage［J］. Scientia Horticulturae， 2018， 240：387-396.

[9] 郑恒，陈大磊，焦中高.预冷对果蔬的保鲜作用及其影响因素［J］.安徽农学通报，2020，26（13）：137-139，148.

[10] Kabir S N， Ali M， Lee W H，et al. Physicochemical Quality Changes in Tomatoes during Delayed Cooling and Storage in a Controlled Chamber［J］. Agriculture， 2020， 10（6）.

[11] 王利斌，林晨，罗海波，等.预冷时机对四季豆和豇豆品质和生理生化特性的影响［J］.食品科学，2018，39（9）：232-238.

[12] 颜丽萍，刘升，饶先军.室外环境温度堆货对青花菜品质的影响［J］.农产品加工（创新版），2010（7）：6-9.

[13] 冯毓琴，张永茂，于洋.甘肃高原夏菜产地预冷与保温物流模式分析［J］.中国蔬菜，2014（12）：61-64.

[14] 农业部蔬菜品质监督检验测试中心（北京）. NY/T746-2012 绿色食品甘蓝类蔬菜 ［S］.北京：中国标准出版社，2012.

[15] 曹健康，姜微波，赵玉梅.果蔬采后生理生化实验指导［M］.北京：中国轻工业出版社，2007.

[16] 李军.钼蓝比色法测定还原型维生素C［J］.食品科学，2000，21（8）：42-45.

[17] 杨振德.分光光度法测定叶绿素含量的探讨［J］.广西农业大学学报，1996（2）：145-149.

[18] 伍思良，张钦发，陈于陇，等.不同温度对有孔保鲜袋包装芥蓝品质的影响［J］.食品工业科技，2013，34（9）：324-327，331.

[19] 郑恒，陈大磊，焦中高. 预冷对果蔬的保鲜作用及其影响因素［J］.安徽农学通报，2020，26（13）：137-139，148.

[20] 唐建新，王佳莉，英丽美，等.果蔬采后生理代谢变化及调控机制研究进展［J/OL］.包装工程：1-11［2021-10-20］.

[21] 张四普，邓楠茜，胡青霞，等.柠檬酸和植酸结合1-MCP复合保鲜处理对芥蓝常温贮藏品质的影响［J］.中国瓜 菜，2021，34（5）：57-63.

[22] 王忠.植物生理学［M］.北京：中国农业出版社，2001.

[23] 颉博杰，刘晓奇，张洋，等.番茄果实采后贮藏期风味品质的动态变化［J］.甘肃农业大学学报，2021，56（1）：94-101.

基金资助

国家重点研发计划项目(2018YFD0401305)

北京市科技计划项目(Z191100008619004)