頂新鮮的好幫手!「動態氣調貯藏技術」全面控制逆境指標

葉菜類作物易受氣候影響,導致葉菜類產銷失調的情形發生。(攝影/林家緯)

文.圖/蔡世鼎 財團法人農業科技研究院產業發展中心產業分析組研究專員 林恒生 財團法人農業科技研究院產業發展中心產業分析組副主任

近年來由於國人對健康飲食的需求增加,直接帶動蔬果需求,對品質的要求也一併提高。然因農產品生產與貯存上易受到天候變化影響,導致價格波動不易調控。尤其臺灣夏季高溫炎熱,加上天災如颱風、豪雨,蔬果產量易受影響;冬季寒流來襲時,也會導致葉菜類產銷失調的情形發生。雖然國內農會、集貨場與合作農場有設立大型冷藏庫供應蔬果貯藏,提供採後初步預冷,做短期產銷調節,但蔬果仍會因持續呼吸、蒸散作用及後熟等因素,產生重量損失、萎凋、質地軟化、失去脆度及加速老化,進而降低商品及營養價值。因此葉菜類與水果的中長期採後處理貯藏技術是產業目前缺乏且已迫切需求。本文將以動態氣調貯藏技術現況進行分析,以作為未來冷鏈設備規畫的參考依據。

農產品在採收後會繼續呼吸作用與後熟變化,而採後處理的目標並非提升農產其品質,而是透過保鮮技術維持新鮮品質。為了調控農產品的生理變化,採後保鮮技術主要控制下述環境因素:一、氣溫;二、溼度;三、乙烯(導致植物老化的植物激素);四、環境氣體成分。降低貯藏溫度能有效減緩農產品的呼吸速率並延緩老化速度,保持溼度除了能降低水分散失及防止外觀劣變外,更能降低或甚至去除環境乙烯,以防止農產品品質劣化。此外,降低氧氣濃度,並提升二氧化碳濃度來延緩呼吸速率能進一步防止貯藏病害發生。

採後處理貯藏技術的概念

傳統氣調(controlled atmosphere, CA)貯藏技術是利用改變大氣組成,降低氧氣濃度並提高二氧化碳濃度,讓環境氣體維持在該農產品最適合的氣體組成,對於大多數新鮮採收的農產品而言,通常都能延長其貯藏壽命,且為非化學性的保鮮方式,無殘留物的問題。然而每種作物甚至品種適合的氣體比例都不一樣,需個別找出每個品項最低忍受的氧氣濃度與最高的二氧化碳濃度,以避免無氧呼吸發生。目前美國加利福尼亞大學戴維斯分校已整理出各類農產品最合適的氣體比例。

動態氣調貯藏技術(dynamic controlled atmosphere, DCA)為近年新開發的技術,在溫度、溼度、氣體組成均能完全控制的特別庫房中進行,並因應不同產品的逆境指標,即時調整貯藏環境的氣體成分,以維持果實在更低的呼吸速率,維持品質並延長農產貯藏壽命。由於設備精密且昂貴,在國外主要用於生產規模較大、需貯藏時間較長且經濟效益較高的產品,例如蘋果、西洋梨、甘藍、奇異果等(Kader, 1992)。以蘋果為例,採收後在低溫貯藏環境下,施用乙烯抑制劑與低氧高二氧化碳的氣調技術處理,可以讓果實維持品質超過半年。

臺灣民眾購買蔬果的通路仍以傳統市場為主。(攝影/黃毛)
蘋果採收後在低溫貯藏環境下,施用乙烯抑制劑與低氧高二氧化碳的氣調技術處理,可以讓果實維持品質超過半年。(攝影/黃毛)

動態氣調貯藏技術的原理

動態氣調貯藏技術常見的偵測逆境程度方法有3種,分別為偵測產品的呼吸商(respiratory quotient)、產品的葉綠素螢光指標(chlorophyll fluorescence),以及環境的乙醇濃度(ethanol concentration)。

一、呼吸商:維持環境氧氣濃度在農產品有氧呼吸的最低需求,並即將產生無氧呼吸的平衡點,此平衡點稱為無氧呼吸補償點(anaerobic compensation point, ACP)。讓氧氣濃度維持在ACP有下列優點,第一可以減緩呼吸速率以延緩老化速度,第二可以抑制嗜氧菌造成的採後病害,然而缺點是當系統沒辦法及時調整氣體維持在ACP,產品會產生醱酵反應導致腐敗。

二、葉綠素螢光指標:當植物處於逆境時,葉綠體電子傳遞受阻,會將能量以螢光及熱的形式釋放出來,因此逆境會造成產品的葉綠素螢光量增高,為最常見的動態氣調貯藏系統,也是目前植物逆境生理研究常用指標。商品化的葉綠素螢光動態氣調系統Harvest Watch™由Dr. RobertPrange與Dr. John DeLong開發,目前於美國蘋果產業應用最廣。

三、環境乙醇濃度:當高等植物組織處於低氧逆境時,會進行無氧呼吸產生乙醇,因此監測環境乙醇變化就可得知產品是否處於逆境。由於偵測乙醇濃度需要產品已經開始無氧呼吸、進行醱酵反應後才能偵測到,故較少被採用。

動態氣調貯藏技術可以顯著降低西洋梨的貯藏病害。(圖片來源/123RF)

動態氣調貯藏技術的優點

動態氣調貯藏技術大部分優點都與CA貯藏相關,但效果更為優異。例如延長貯藏時間、降低擦傷、保留質地與風味。其中,大量的研究文獻指出動態氣調貯藏技術最大的好處是可以顯著地降低貯藏病害,特別因低氧氣濃度而改善蘋果與西洋梨的瘡疤病(Prange et al., 2011)。其他研究文獻結果也顯示,相較一般空氣貯藏或CA貯藏,動態氣調貯藏不僅可以延長香蕉的綠熟期,同時也可以改善香蕉後熟不均的問題;在酪梨的實驗也發現相似結果(Burdon,2009)。綜合上述,動態氣調貯藏技術包含下列優點:

一、為非破壞性方式,可以快速與頻繁地測量蔬果表面的葉綠素濃度。

二、非化學物質方式,對人體無害。

三、就地或遠距離即時監控產品且可建立基礎資料庫供未來使用。

四、不需要校正系統。

五、可偵測產品老化、腐敗或貯藏環境不合適的貯藏條件,例如溫度、有害氣體。

此技術也吸引了欲減少使用採後保鮮的化學物質資材,或是貯藏有機產品的業者,比起每年固定支出保鮮資材的費用,業者們認為一次性的資本支出,並在2~3年時間內回收成本的經營方式更具吸引力(Prange et al., 2012)。

動態氣調貯藏技術可應用在香蕉的熟成上,延長香蕉的綠熟期。(圖片提供/農委會)

臺灣適用動態氣調貯藏的作物類型

在2011年,實驗證實動態氣調貯藏在商業上的應用價值,1萬1,000公斤的酪梨以定期低氧輸出的動態氣調貯藏技術系統貨櫃從紐西蘭出發,經過50天的海運後抵達法國,其依然保持良好的外觀及品質(Washington, 2012),同時展示了控制作物後熟的功能。

臺灣因成本、生產規模與農產品特性等,動態氣調貯藏保鮮技術還無法普及,期望未來能夠運用於具有特定需求的作物品項中。以冬天盛產的甘藍為例,當天氣穩定時,即便農民有分批種植,仍常因為植株生長快速而導致短期內產量過剩,進而造成價格崩盤。現有的貯藏技術搭配採後的壓差或真空預冷,在0±1℃的環境下可延長甘藍的貯藏時間二到三個月,最晚於5~6月仍可在市場發現蹤影,然而在7~10月期間,由於氣溫炎熱不適合葉菜類生長,且偶有風災發生導致產量供不應求,其產量不足以供應市場,多從國外進口提供消費者以平穩物價。若能建立適合國產甘藍的動態氣調貯藏技術,搭配完整的採後處理保鮮流程,有望將甘藍貯藏時間延長至國內葉菜類短缺的夏季,解決每年常常發生的產銷失衡問題。

臺灣冬季盛產甘藍,但常因植株生長快速而導致短期內產量過剩。(圖片提供/農糧署)

另一相似情形如番石榴,夏季豐沛雨量與溫暖氣溫,正適合番石榴快速生長和結果,但也因此其價格相對低落,規格外次級品數量也較冬果高,因此果汁加工業者會在這個季節進場收購低價的次級品番石榴,進行短期貯藏作為果汁加工用原料。現有的貯藏技術搭配壓差預冷措施,在4℃的環境下僅能延長番石榴的貯藏時間多一個月。若能建立適合番石榴的動態氣調貯藏技術,則可以自行做出貨量調節以平穩價格,同時改善番石榴的到貨品質。

綜合前述,動態氣調貯藏技術在國外不僅成功運用在蘋果與甘藍等作物,也改善熱帶水果(例如香蕉與酪梨)的貯藏時間與品質。臺灣的研究學者過去在熱帶水果的氣調貯藏上有相當多研究,若能結合動態氣調貯藏技術,建立適合甘藍與番石榴的貯藏方式,將有望解決其盛產時的產銷失衡問題,同時也能提升臺灣外銷蔬果的能力。(參考文獻請逕洽作者)

(資料來源/行政院農業委員會農糧署農產品批發市場交易行情站)
夏季豐沛雨量與溫暖氣溫,正適合番石榴快速生長和結果,但也因此其價格相對低落。(圖片提供/農委會)

更多內容請見《豐年雜誌》2021年4月號

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