生鲜电商被视作国内电商领域的蓝海[1],近年,综合平台、垂直电商、快递等纷纷涉足生鲜电商[2]。但是, 国内生鲜产业冷链物流存在占有率低,流通损耗大和 “最后一公里”配送难题,而生鲜电商散货快递问题尤甚。因此,高损耗、高配送成本、上游采购难把关,一直是这一行业盈利的3个难点[2,3]。蓝莓富含花色苷等抗氧化物质,具有改善视力、抗氧化、抗癌及延缓脑神经衰老等保健功能,国际粮农组织将其列为人类五大健康食品之一,被誉为“浆果之王”[4,5,6],更是生鲜电商的新宠,然而,其在流通中极易产生软化、腐烂霉变等质量问题[7,8],因此研究生鲜电商非干线冷链物流迫在眉睫。目前生鲜电商虽大量涌现,但关于贮运期冷链包装技术的研究甚少,而化学保鲜剂存在食品安全风险[9]。该试验旨在研究生鲜电商冷链物流包装技术,为生鲜物流产业的发展提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试蓝莓品种“蓝丰”,采自佳沃集团青岛蓝莓种植基地。果实全蓝色,正常成熟时采收,采收后立即运至10℃预冷库。快速预冷后,选取横径15~18mm、无机械损伤和病虫害的果实,净重125g于塑料盒,贮藏于0℃ 冷库。

4种类型冰块,2号和3号由北京精新相能科技有限公司生产,1号和4号由北京优冷冷链科技有限公司生产,4种类型冰块的差异在于相变蓄冷剂添加的不同。

FLASHLINK温度记录仪(美国DeltaTRAK公司生产);FirmtechⅡ水果硬度计(美国Bioworks公司生产)。

1.2试验方法

1.2.1不同类型冰块降温效果采用相同泡沫保温箱, 每箱盛装6盒蓝莓,同时将4种类型冰块、温度记录仪分别置于保温箱内,模拟生鲜电商发货贮运环境(25℃), 46h后监测保温箱内温度变化和蓝莓果实硬度变化,分析比较不同类型冰块的降温效果。

1.2.2辐射层的隔热效果采用相同泡沫保温箱,将保温箱内外采用锡箔纸密封,裸保温箱作对照处理,将同种冰块和温度记录仪置于保温箱内,模拟贮运环境25℃,20h后分析比较锡箔辐射层的隔热效果。

1.2.3保温箱厚度与密度的保冷效果选取同等箱内体积、同等克重泡沫保温箱,厚度10mm、密度28.25kg/m3与厚度15mm、密度20.74kg/m3,内置同种冰块和温度记录仪,分析比较保温箱厚度与密度的保冷效果。

1.2.4不同环境温度对冷链包装的影响采用相同保温箱和冰块,将蓝莓包装后置于25、35℃贮运环境中,内置温度记录仪,24h后监测保温箱内温度变化和蓝莓果实硬度变化,分析比较不同环境温度的影响。

1.2.5生鲜电商冷链包装方式分析对比冰块类型、泡沫保温箱及外界温度的影响,探讨高低温区域与贮运周期适宜的冷链物流包装方式。

1.3项目测定

保温箱内温度变化采用温度记录仪测定,蓝莓果实硬度变化采用硬度计测定。

1.4数据分析

应用SPSS 17.0软件对试验数据进行方差分析,并利用邓肯式多重比较对差异显著性进行分析。

2结果与分析

2.1不同类型冰块降温效果

2.1.1不同时间点降温效果比较由表1可知,贮运10h内,4种类型冰块降温效果无显著差异(P>0.05); 20~25h,3、4号冰块降温效果无显著差异,但显著优于1号冰块(P<0.05)。另外,试验模拟25℃贮运环境,保温箱内置盒装蓝莓,3、4号冰块的降温效果达到25h控制在25℃以内,25h后逐渐升至室温25℃(表中未作比较分析)。不同类型冰块的降温效果可能与蓄冷剂的添加有关,据汤元睿等[10]、朱冬生等[11]报道冰袋中添加相变蓄冷剂能有效维持低温,且蓄冷材料的相变温度低效果佳。

2.1.2不同类型冰块降温对果实硬度的影响由图1可见,4种类型冰块贮运期间对果实硬度的保持均显著低于发货前,说明蓝莓发货途中硬度等果实新鲜度指标呈下降趋势。分析得出,3号冰块更有利于保持果实硬度,与4号冰块无显著性差异(P>0.05),但显著优于1号、2号冰块(P<0.05),并且果实硬度亦相应高出5%、 10%。可见,3号冰块对贮运降温期果实硬度的保持更有效;同时,3号冰块成本较4号降低22%,因此,选用3号冰块应用于冷链包装。EUM等[12]认为,硬度是判定果实新鲜度的指标之一,贮藏期蓝莓果实硬度下降,于10℃左右下降缓慢,可见蓝莓贮运期相对低温维持果实硬度,与该试验的结论相类似。另外,不同类型冰块对果实硬度的保持效果与相变材料(Phase change material, PCM)的特性一致———相变升温从周围环境吸收能量, 从而完成能量转移,相变过程近似等温过程,并且可以反复使用以降低成本[13]。

表1不同类型冰块降温效果 Table 1Effect of cooling by different types of ice

注:同列数值标有相同英文字母表示没有显著性差异(P>0.05)。下同。 Note:The same letter means no significant difference among the same list(P> 0.05).The same below.

图1 不同类型冰块降温后果实硬度比较 Fig.1 Comparison of fruit firmness by different types of ice cooling  

注 : 同一柱状曲图标有不同英文字母表示存在显著性差异 ( P< 0.05 )。 下同 。 Note : Different letters show significant difference among the same barchart ( P<0.05 ) .The same below.

2.2辐射层的隔热效果

由表2可见,不同贮运周期,锡箔辐射层处理对箱内冷源的保冷效果均显著优于裸保温箱,9h内,锡箔辐射层隔热降温效果高出裸保温箱16%~20%;11~15h, 高出7%~13%。分析得出,锡箔辐射层处理可将降温效果相对延长4~6h,利于保持果实硬度。据陈尚虎[14]报道,热传导、热辐射和对流是热传递的3种方式,因此, 锡箔辐射层能辐射环境热量和屏蔽保温箱内冷源,从而延长保温箱的保冷效果。

表2锡箔辐射层的隔热效果对比 Table 2 Effect of heat insulation by tinfoil radiation layer

2.3保温箱厚度与密度的保冷效果

表3表明,同等箱内体积、同等克重,厚度10mm、密度28.25kg/m3(保温材料1)与厚度15mm、密度20.74kg/m3(保温材料2)保温箱的保冷效果无显著差异(P>0.05)。 但保温材料2的采购成本由保温材料1的2.5元增至3.8元,成本上升52%。因此,建议采用密度大成本低的保温箱应用生鲜冷链包装。泡沫保温箱可以降低热传导和对流,保持箱内冷源[14]。但是,保温箱厚度与密度对保冷效果的影响未进行系统的研究,无法判定某一因素的保温性能,有待于进一步探讨。

表3 保温箱厚度与密度的保冷效果比较 Table 3 Effect of cold insulation by thickness and density of incubator  

2.4不同环境温度对冷链包装的影响

2.4.1不同环境温度对包装内温度的影响由图2可见,包装内保冷效果显著受外界环境温度影响,25℃环境对冷链包装内的低温保持显著优于35℃,高出35%~ 45%。因此,建议生鲜电商贮运环境温度尽量要低,如果一定要往高温地区发货,需要降低提货时间,必要时需要加强降温包装。

2.4.2不同环境温度对包装内果实硬度的影响由图3可见,模拟贮运环境25、35℃,24h后包装内果实硬度呈显著性下降,相对包装前分别下降4%、18%,可见贮运环境温度显著影响生鲜产品的新鲜度。而贮运期间果实逐渐软化,可能与软化期间淀粉糖水解[15]、细胞壁可溶性果胶的增加[16]、多聚半乳糖醛酸酶[17,18]和纤维素酶[19]活性的影响有关。据报道贮运高温易造成果实呼吸代谢、衰老代谢加强,直接影响果实软化、组织降解及光泽度下降,导致生鲜营养成分的损失,造成贮运货架期下降[20,21]。分析可见,35℃高温区域贮运还需要考虑冰块类型、保温箱规格和辐射隔热层,综合成本分析进行降温包装升级探讨。

图2 不同环境温度包装内降温效果对比 Fig.2 Effect of cooling by the same packaging under different environment temperature  

注 : 同等贮运时间标有不同英文字母表示存在显著性差异 ( P< 0.05 )。 Note : Different letters show significant difference between the same delivery time ( P<0.05 ) .

图3 不同环境温度对冷链包装果实硬度的影响 Fig.3 Comparison of fruit firmness by cold chain packaging under different environment temperature   

2.5生鲜电商冷链包装方式分析

发往低温区域,如华北、东北地区,保温箱+冰块组合即可满足冷链包装快运需求;发往高温区域,如华南、 华东、华中等南方地区,贮运时间30h以上,保温箱+冰块组合的基础上增加辐射层隔热处理或增加密度/厚度,根据实际需求调整以保证生鲜到货品质。可见,优化生鲜电商冷链包装方式,可将高温区配送周期延长至30h以上,亦适用于蓝莓等不同水果、蔬菜生鲜品类。

表4 生鲜电商不同温度区域和快递周期的冷链包装方案 Table 4 Solution of cold chain packaging in different temperature area and delivery time of fresh E-business

3结论

该研究探讨生鲜电商冷链包装技术,得出以下结论:3号冰块冷链包装保鲜效果显著;锡箔辐射层处理隔热效果显著,将降温效果相对延长4~6h;保温材料1 (厚度10mm、密度28.25kg/m3)较保温材料2(厚度15mm、密度20.74kg/m3)保温效果相当,但采购成本相对增加52%,生鲜冷链包装宜采用高密度低成本保温箱;外界环境温度显著影响冷链包装内生鲜产品的新鲜度,25、35℃环境中蓝莓果实硬度分别下降4%、18%。 在优化的生鲜电商冷链包装方式下,可将高温区域快递周期延长至30h以上,可应用于蓝莓等不同水果、蔬菜生鲜品类。同时,为生鲜产业“最后一公里”难题的解决提供参考。