陳 燕，劉威威，蔣志林，李嘉威，王佳盛，曾澤欽

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院/南方農(nóng)業(yè)機(jī)械與裝備關(guān)鍵技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510642)

荔枝是我國(guó)南方特產(chǎn)佳果，其栽培面積和產(chǎn)量均居全球之首［1］。收獲后的荔枝往往需經(jīng)過(guò)裝箱處理才能進(jìn)行儲(chǔ)存運(yùn)輸，而箱中存放的荔枝層層積壓處于堆疊狀態(tài)，底層荔枝承受上層荔枝重量。由于荔枝皮薄、肉多，含水量高，底層荔枝在上層荔枝的長(zhǎng)時(shí)間擠壓下，容易出現(xiàn)堆疊存放所引起的擠壓損傷，損傷后的荔枝極易腐爛變質(zhì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年荔枝采后因變質(zhì)而造成的損失占總產(chǎn)量的20%以上［2］。

為減少采后果蔬儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程產(chǎn)生的機(jī)械損傷，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了許多相關(guān)研究。Zeebroeck等［3］利用離散型元素分析法對(duì)果蔬在流通過(guò)程中的碰撞損傷進(jìn)行預(yù)測(cè)分析;Li等［4］、Abbaszadehv 等［5］采用有限元法分別預(yù)測(cè)番茄和西瓜的壓縮損傷;王榮［6］利用有限元模型模擬平板壓縮和包裝，研究了葡萄與番茄靜重?fù)p傷;楊曉清［7］研究了蜜瓜因儲(chǔ)運(yùn)中載荷的時(shí)效性影響產(chǎn)生的蠕變損傷;盧立新等［8］研究了包裝方式對(duì)水晶梨運(yùn)輸振動(dòng)損傷保護(hù)的影響;為減少荔枝的機(jī)械損傷，陳燕等［9］、蔣志林等［10］通過(guò)壓縮試驗(yàn)，研究了外力壓縮對(duì)荔枝損傷的影響，但關(guān)于儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程荔枝堆疊存放損傷的研究，目前國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。

基于以上，依據(jù)荔枝在采后回收存放、儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)中因堆疊存放產(chǎn)生擠壓損傷的影響因素，對(duì)荔枝進(jìn)行不同條件的堆疊存放試驗(yàn)，研究不同堆疊存放條件對(duì)荔枝損傷指標(biāo)的影響，尋求最優(yōu)的荔枝回收存放策略，為采后荔枝儲(chǔ)存運(yùn)輸存放箱設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試?yán)笾Σ勺詮V東省廣州市從化區(qū)太平鎮(zhèn)，品種為槐枝，平均質(zhì)量為 18.376 g，平均球徑為 30.80 mm，果肉平均硬度為0.201 MPa。試驗(yàn)用荔枝成熟度和個(gè)體大小相近，球徑為 29.50 ～ 30.50 mm，且表皮完好、無(wú)破損和病蟲(chóng)害，并剪去果梗，采摘后12 h內(nèi)完成裝箱處理。

1.2 試驗(yàn)方法

采后荔枝儲(chǔ)存運(yùn)輸存放箱通常使用塑料果框、泡沫箱、瓦楞紙箱等，不同的存放箱材質(zhì)對(duì)荔枝損傷的影響不同。在存放箱中，荔枝堆疊存放的層數(shù)越高，下層荔枝的損傷越大。但堆疊層數(shù)越少，存放箱存放荔枝數(shù)量越少。因此，選取存放箱材質(zhì)和堆疊層數(shù)為試驗(yàn)因子分別進(jìn)行單因素荔枝堆疊存放試驗(yàn)，考察試驗(yàn)因子對(duì)底層荔枝損傷的影響。

試驗(yàn)因子堆疊層數(shù)設(shè)置4個(gè)水平，分別為6、8、10、12層，存放箱材質(zhì)設(shè)置為塑料、瓦楞紙、EPS泡沫。存放箱采用亞克力板制作外框，并在箱內(nèi)壁和底部分別貼上以上3種材質(zhì)，如圖1所示。試驗(yàn)時(shí)，在制作好的箱體中鋪滿2層荔枝，為減少荔枝的用量，采用相同質(zhì)量的鋼珠來(lái)代替其余層數(shù)的荔枝。3種箱體材質(zhì)、4個(gè)堆疊層數(shù)，共進(jìn)行12組試驗(yàn)，每組試驗(yàn)重復(fù)2次。此外，3種材質(zhì)分別對(duì)應(yīng)設(shè)置3個(gè)對(duì)照組，荔枝堆疊層數(shù)為2層。荔枝堆疊存放完成后，將試驗(yàn)組和對(duì)照組使用廢報(bào)紙封住容器口，于10℃冰柜中冷藏存放，冰柜存放于恒溫空調(diào)房中。每隔2 d將試驗(yàn)組和對(duì)照組全部取出，觀測(cè)最底層荔枝的褐變情況并使用電子秤(型號(hào)為L(zhǎng)Q－A3003，精度1 mg)稱量其整質(zhì)量。為減少人為干擾因素的影響，由3人分別獨(dú)立觀察統(tǒng)計(jì)荔枝果殼褐變等級(jí)果數(shù)，最后取平均值。

圖1 荔枝存放箱

1.3 荔枝損傷測(cè)定

荔枝果肉外包果殼，當(dāng)其發(fā)生損傷后，除果殼破裂的宏觀損傷外，其損傷面積或體積較難測(cè)定。本研究通過(guò)測(cè)定不同堆疊存放時(shí)間下底層荔枝果殼的褐變指數(shù)和果實(shí)失重率，評(píng)價(jià)不同堆疊存放條件下荔枝擠壓損傷程度。

1.3.1 荔枝果殼褐變指數(shù) 堆疊后的荔枝隨存放時(shí)間的延長(zhǎng)其果殼會(huì)產(chǎn)生不同程度的褐變，損傷越嚴(yán)重，褐變也越嚴(yán)重。參考文獻(xiàn)［11-12］計(jì)算荔枝果殼的褐變指數(shù)以評(píng)價(jià)其褐變程度。荔枝果殼的褐變程度按褐變面積分為5個(gè)等級(jí)，將不同存放時(shí)間下目測(cè)分級(jí)得到的每小組荔枝褐變等級(jí)果數(shù)用加權(quán)平均法求取荔枝果殼的褐變指數(shù)。

式中:Ai—褐變等級(jí)。褐變面積≤1/4，為1級(jí)果;1/4＜褐變面積≤1/2，為2級(jí)果;1/2＜褐變面積≤3/4，為3級(jí)果;3/4＜褐變面積≤1，為4級(jí)果;完全褐變并出現(xiàn)腐爛為5級(jí)果。ni—褐變等級(jí)對(duì)應(yīng)的果數(shù)。N—該組荔枝的總果數(shù)。

1.3.2 荔枝失重率 荔枝損傷越嚴(yán)重，其水分流失越多，失重率越大。根據(jù)荔枝堆疊后不同存放時(shí)間下所測(cè)得的每小組質(zhì)量計(jì)算其平均失重率，計(jì)算公式如下:

式中:m0—試驗(yàn)組和對(duì)照組荔枝的初始質(zhì)量(g);mt—試驗(yàn)組和對(duì)照組荔枝存放t天(t=2、4、6)的質(zhì)量(g)。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

堆疊試驗(yàn)后采用SPSS軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和回歸分析。由于試驗(yàn)因子中的箱體材質(zhì)為定性變量，在建立底層荔枝失重率及其果殼褐變指數(shù)的回歸方程前，需將所有定性變量轉(zhuǎn)換為虛擬變量并賦值，如表1所示。

表1 虛擬變量的設(shè)置和賦值

2 結(jié)果與分析

2.1 荔枝果殼褐變指數(shù)的變化

2.1.1 堆疊存放條件對(duì)底層荔枝果殼褐變指數(shù)的影響 不同的堆疊存放條件下，荔枝果殼的褐變指數(shù)不同，且隨存放時(shí)間的延長(zhǎng)而發(fā)生變化。以荔枝堆疊存放2 d和6 d其果殼褐變指數(shù)變化為例(圖2)說(shuō)明:隨著堆疊層數(shù)的增加，底層荔枝果殼褐變指數(shù)增大;當(dāng)堆疊層數(shù)較小時(shí)，3種箱體材質(zhì)下的荔枝果殼褐變指數(shù)較為接近，隨著堆疊層數(shù)的增加和存放時(shí)間的延長(zhǎng)，差異增大;3種箱體材質(zhì)下的荔枝果殼褐變指數(shù)具有顯著性差異(P＜0.05)，當(dāng)箱體材質(zhì)為塑料時(shí)，荔枝果殼的褐變指數(shù)最大，其次為瓦楞紙材質(zhì)，最小為泡沫材質(zhì)。

圖2 不同堆疊存放條件下荔枝褐變指數(shù)的變化

2.1.2 試驗(yàn)組與對(duì)照組褐變指數(shù)比較分析 圖3為堆疊存放條件下底層荔枝果殼褐變指數(shù)隨存放時(shí)間的變化。由圖3可知，隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，試驗(yàn)組與對(duì)照組的荔枝果殼褐變指數(shù)均增大;在不同存放時(shí)間內(nèi)，不同堆疊層數(shù)的荔枝果殼褐變指數(shù)均大于對(duì)照組，且隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，其差異增大。

圖3 荔枝褐變指數(shù)隨存放時(shí)間的變化

箱體材質(zhì)為塑料:存放2 d內(nèi)，堆疊層數(shù)為8層時(shí)與對(duì)照組差異不顯著(P＞0.05);存放到4 d起，所有堆疊層數(shù)的荔枝果殼褐變指數(shù)均顯著大于對(duì)照組(P＜0.05)。

箱體材質(zhì)為瓦楞紙:存放2 d內(nèi)，與對(duì)照組差異不顯著(P＞0.05)的最大堆疊層數(shù)是8層;存放到4 d，最大堆疊層數(shù)降為6層;而存放到6 d，所有堆疊層數(shù)的荔枝果殼褐變指數(shù)均顯著大于對(duì)照組(P＜0.05)。

箱體材質(zhì)為泡沫:存放2 d內(nèi)，與對(duì)照組差異不顯著(P＞0.05)的最大堆疊層數(shù)為10層;存放到4 d，最大堆疊層數(shù)降為8層;而存放到6 d，所有堆疊層數(shù)的荔枝果殼褐變指數(shù)均顯著大于對(duì)照組(P＜0.05)。

2.2 荔枝失重率的變化

荔枝隨存放時(shí)間的延長(zhǎng)，因失水而質(zhì)量下降。同時(shí)，當(dāng)荔枝受損后，受損組織呼吸代謝加強(qiáng)、水分散失加劇，失重的速度也加快［13］。

2.2.1 堆疊存放條件對(duì)底層荔枝失重率的影響不同存放時(shí)間下底層荔枝失重率具有相似的變化規(guī)律，圖4為存放2 d時(shí)不同的箱體材質(zhì)和堆疊層數(shù)對(duì)底層荔枝失重率的影響。由圖4可見(jiàn)，隨著堆疊層數(shù)的增加，底層荔枝的失重率加大;3種箱體材質(zhì)對(duì)底層荔枝失重率的影響顯著(P＜0.05)，箱體材質(zhì)為塑料時(shí)，底層荔枝的失重率最大，其次為瓦楞紙，最小為泡沫。箱體材質(zhì)和堆疊層數(shù)對(duì)底層荔枝失重率的影響規(guī)律與它們對(duì)果殼褐變指數(shù)的影響相一致。

圖4 不同堆疊存放條件下荔枝失重率的變化

2.2.2 試驗(yàn)組與對(duì)照組失重率比較分析 圖5為底層荔枝在不同堆疊條件下的失重率隨存放時(shí)間的變化。由圖5可知，箱體材質(zhì)為塑料:存放2 d內(nèi)，底層荔枝失重率與對(duì)照組差異不顯著(P＞0.05)的最大堆疊層數(shù)為8層;存放4 d，最大堆疊層數(shù)降為6層;存放到6 d，所有堆疊層數(shù)下的底層荔枝失重率均顯著大于對(duì)照組(P＜0.05)。

箱體材質(zhì)為瓦楞紙:存放4 d內(nèi)，底層荔枝失重率與對(duì)照組差異不顯著(P＞0.05)的最大堆疊層數(shù)為8層;存放6 d，所有堆疊層數(shù)下的底層荔枝失重率均顯著大于對(duì)照組(P＜0.05)。

箱體材質(zhì)為泡沫:存放2 d內(nèi)，底層荔枝失重率與對(duì)照組差異不顯著(P＞0.05)的最大堆疊層數(shù)為10層;存放4 d，最大堆疊層數(shù)降為8層;存放到6 d，所有堆疊層數(shù)下的底層荔枝失重率均顯著大于對(duì)照組(P＜0.05)。

圖5 荔枝失重率隨存放時(shí)間的變化

2.3 荔枝最大堆疊層數(shù)

通過(guò)比較試驗(yàn)組與對(duì)照組中底層荔枝失重率及其果殼褐變指數(shù)的差異，得到不同存放天數(shù)下有利于減少底層荔枝堆疊擠壓損傷的最大堆疊層數(shù)，如表2。

表2 減少堆疊擠壓損傷的荔枝最大堆疊層數(shù)

綜合考慮荔枝失重率及其果殼褐變指數(shù)2個(gè)指標(biāo)，若采后荔枝堆疊存放較短時(shí)間，為減少底層荔枝的堆疊擠壓損傷，試驗(yàn)范圍內(nèi)荔枝最大堆疊層數(shù):若堆疊存放2 d，箱體材質(zhì)為塑料和瓦楞紙時(shí)8層，泡沫材質(zhì)為10層;若堆疊存放4 d，箱體材質(zhì)為塑料時(shí)低于6層，瓦楞紙為6層，泡沫為8層;若堆疊存放6 d，不管何種箱體材質(zhì)，均為6層以下。

2.4 荔枝失重率及其果殼褐變指數(shù)回歸方程

通過(guò)上面分析所得的荔枝最大堆疊層數(shù)是試驗(yàn)因子的水平值，為后續(xù)深入系統(tǒng)地研究采后荔枝的最優(yōu)堆疊存放條件，進(jìn)一步對(duì)試驗(yàn)結(jié)果采用SPSS進(jìn)行線性回歸，得到底層荔枝失重率及其果殼褐變指數(shù)與試驗(yàn)因素間的回歸方程分別如下:

式中:γ—荔枝失重率(%);η—荔枝果殼褐變指數(shù);t—存放時(shí)間(d);c—堆疊層數(shù);L1和L2—箱體材質(zhì)的虛擬變量。

底層荔枝失重率及其果殼褐變指數(shù)與試驗(yàn)因素間的回歸方程極顯著(P＜0.01)，其R2分別為0.938和0.941。

3 結(jié)論與討論

本研究表明，隨著堆疊層數(shù)增加和存放時(shí)間的延長(zhǎng)，荔枝失重率及其果殼褐變指數(shù)增加;相同的堆疊層數(shù)，箱體材質(zhì)為塑料時(shí)，荔枝失重率及其果殼褐變指數(shù)最大，其次為瓦楞紙，最小為泡沫。

試驗(yàn)范圍內(nèi)有利于減少荔枝堆疊存放損傷的最大堆疊層數(shù):存放2 d，箱體材質(zhì)為塑料和瓦楞紙時(shí)8層，泡沫材質(zhì)為10層;存放4 d，箱體材質(zhì)為塑料時(shí)低于6層，瓦楞紙為6層，泡沫為8層;存放6 d，不管何種箱體材質(zhì)，均為6層以下。

荔枝失重率及其果殼褐變指數(shù)與試驗(yàn)因素間的回歸方程極顯著;相同箱體材質(zhì)下，底層荔枝的存放時(shí)間和堆疊層數(shù)每增加2 d和2層，其失重率和果殼褐變指數(shù)分別增加 1.194%、0.788 和 0.412%、0.322。

［1］ 余華榮，周燦芳，萬(wàn)忠，等.2009年廣東荔枝龍眼產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，37(4):288-291.

［2］ 鐘傅寧.怎樣減少果品機(jī)械損傷［N/OL］.(2009-01-25).http://manage.gzxw.gov.cn/njtd/syjs/jg.shtm.

［3］ Zeebroeck M V，Linden V V，Darius P，et al.The effect of fruit factors on the bruise susceptibility of apples［J］.Postharvest Biology ＆ Technology，2007，46(1):10-19.

［4］ Li Z G，Li P P，Yang H L，et al.Internal mechanical damage prediction in tomato compression using multiscale finite element models［J］.Journal of Food Engineering，2013，116(3):639-647.

［5］ Abbaszadehv R，Rajabipour A，Sadrnia H，et al.Application of modal analysis to the watermelon through finite element modeling for use in ripeness assessment［J］.Journal of Food Engineering，2014，127(7):80-84.

［6］ 王榮.葡萄與番茄力學(xué)特性及機(jī)械損傷的研究［D］.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2003.

［7］ 楊曉清.河套蜜瓜流變特性及儲(chǔ)運(yùn)損傷控制的研究［D］.呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

［8］ 盧立新，黃祥飛，華巖.基于模擬運(yùn)輸條件的梨果實(shí)包裝振動(dòng)損傷研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(6):110-113.

［9］ 陳燕，向和平，談建豪，等.擠壓對(duì)荔枝機(jī)械損傷和力學(xué)參數(shù)的影響［J］.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，39(6):688-692.

［10］ 蔣志林，陳燕，談建豪，等.荔枝應(yīng)力松弛特性及其損傷的試驗(yàn)研究［J］.現(xiàn)代食品科技，2015，31(5):96-101.

［11］ Martínez-Castellanos G，Pelayo-Zaldívar C，Pérez-Flores L J，et al.Postharvest litchi(Litchi chinensis Sonn.)quality preservation by Lactobacillus plantarum［J］.Postharvest Biology ＆ Technology，2011，59(2):172-178.

［12］ 楊松夏，呂恩利，陸華忠，等.不同保鮮運(yùn)輸方式對(duì)荔枝果實(shí)品質(zhì)的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30(10):225-232.

［13］ 李建國(guó).荔枝學(xué)［M］.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2008.