園產品的冷鏈保鮮

梁佑慎鍾興穎

國立屏東科技大學農園生產系

新鮮園產品的重要性與採後損耗

新鮮蔬果產品是人類重要的營養來源,其包含維生素、礦物質、抗氧化劑及膳食纖維等,對人類生活中不可或缺的飲食之一。同時因應全球化的趨勢,新鮮的農園產品已成世界重要的貿易商品之一。例如臺灣超市常可見進口奇異果、櫻桃和蘋果等進口蔬果;同時臺灣也努力地將國產優質蔬果 (紅龍果、鳳梨、香蕉、番石榴等) 行銷全世界,讓世界看到 MIT 的高品質蔬果。然而,新鮮園產品是具有生命的組織體,收穫後仍有許多的生理代謝持續進行,包括強烈的呼吸作用、蒸散作用和生長現象,可能導致產品老化和品質劣變現象,又或是採後處理過程的機械性傷害和病原微生物引起的腐損,都會導致產品失去商品價值。根據研究調查指出,新鮮園產品從採收開始到消費者手上食用為止,這樣一個供應流程中約有38%左右的新鮮蔬果損耗,造成貿易業者和生產者的損失。因此,新鮮園產品採收後經由適當的採後處理與貯藏作業以維持產品新鮮與降低損耗有其必要性。

低溫管理對園產品生理之影響

「溫度管理」是新鮮園產品採後處理作業的基礎,同時也是最有效的物理性保鮮方法。於田間採收的新鮮蔬果因吸收太陽輻射而累積田間熱(field heat),導致蔬果產品溫度上升。採收後的蔬果產品若不迅速降低溫度,產品的田間熱與呼吸熱累積,進而加速生理代謝,促使產品老化;高溫同時增加新鮮蔬果產品失水,導致產品可受重量和品質損失;產品上的病原微生物也會因高溫加速生長繁殖,促使園產品的腐損發生。因此,蔬果產品採後的溫度管理對品質與貯藏壽命有極大的影響。採收後新鮮園產品所累積的田間熱,可藉由預冷 (precooling) 操作迅速的移除田間熱,使園產品快速冷卻至適合貯藏的條件。預冷作業是新鮮園產品進入冷鏈的第一個步驟,對於產品的長期貯藏極為重要。預冷作業除了迅速移除田間熱之外,同時可降低產品的生理代謝、降低失重率和乙烯敏感性以及微生物影響的腐損。預冷後的園產品必須持續貯藏於適當的低溫環境下,避免產品溫度的上升變化,促使產品的品質劣變與貯藏壽命縮短。若採收後的園產品未經預冷直接貯藏於冷藏庫中,可能造成產品溫度下降緩慢,產品老化與腐損增加,同時冷藏庫耗電量提升,而降低低溫冷藏的效果。大多數農產品貯運的商業保鮮操作以溫度管理為主,包括採收後迅速的預冷作業、產品貯藏於最佳的溫度條件,以及控制新鮮園產品的供應鏈之溫度,進而串接成新鮮園產品的「冷鏈cold chain」模式。

冷鏈必要性與發展

冷鏈為冷藏與冷凍供應鏈之簡稱,泛指需要低溫冷藏或冷凍之產品在生產、集貨、貯運、銷售到消費前的各環節點上都處於適當的低溫條件之下,確保產品之良好品質,降少產品之損耗的一種系統供應鏈。而大部分的新鮮園產品為具有生命現象之組織體,以低溫冷藏供應鏈為主,將溫度維持在凍結點以上之低溫,同時確保產品不發生寒害現象。由於臺灣地處熱帶,栽培的農產品多元且品質優良,但多數的熱帶、亞熱帶產品貯運性差,不適合長期貯運,許多農產品在運銷過程中可能會有 30% 以上的損耗,間接影響農民收益,同時降低消費者對產品的信任。解決此一困境的關鍵在於建構從生產端到消費端都可維持適當低溫環境的保鮮冷鏈物流。因此,農委會自 2021 年推動建構農產品冷鏈物流及品質確保示範體系計畫,投入 126 億元,加速完成臺灣農產品冷鏈物流軟硬體建設工程,使臺灣農產品得以具有長期貯運之能力,減少內外銷產品的損耗,提升到貨產品的可售率,並增加國內產銷調節彈性,增加農產品貯存安全量能,確保國家糧食安全。

新興科技之導入與冷鏈面臨的未來的挑戰

新興科技應用於冷鏈是未來冷鏈可以使臺灣農產品征戰全世界重要的武器。尤其是冷鏈面臨到未來幾個問題:
1. 淨零碳排:臺灣已經訂定 2050 年要達到 0 碳排,所以發展低碳冷鏈是一個未來勢必發展之項目。冷鏈屬於能源密集型產業,快速預冷、低溫加工、低溫運輸皆產生大量碳排放。減少冷鏈碳足跡有兩個方向,改進技術:提高製冷效率 (COP)、新型態製冷劑 (太陽能空調、自然冷媒與熱泵),這些都是直接可以將溫度降低且減少碳排之工具。增加冷鏈智能的高效率系統也是重要的關鍵。物聯網 (Internet of things (IoT)) 的應用為在供應鏈的過程中利用物聯網的感測器來偵測環境溫度、相對溼度 (RH%)、O2、CO2 與振動來提供出環境資料,然後利用多元的數據傳輸 (如藍芽、RFID、4G、WSN),是未來冷鏈必備的工具可以讓管理階層有更系統性規劃。人工智慧可以提高物流運營的準確性、速度與吞吐量,例如若能優化行車路線,就能同時減少能源消耗、運輸時間與碳排放。此外冷鏈運用區塊鏈技術可以提供交易、分散式帳本與去中心化等功能,在複雜的農產品與食品供應鏈中實現可追溯性,消費者可以追蹤關於農產品生產與運輸的相關訊息 (如,生產地、栽培時間、出貨時間、儲藏溫度與運輸時環境參數等),可以確保農民、冷鏈管理者與消費者的資料隱私防止被竄改。
2. 人才培育:冷鏈是一個複雜且跨領域的研究方向,從學術期刊(Web of Science) 中搜尋冷鏈(cold chain)或冷供應鏈(cold supply chain),在 2002~2023 中共發表 4385 篇學術期刊,其中包含食品科學 (20%)、熱力學 (7%)、工程機械 (6%)、能源 (3%)、農業 (3%) 與管理科學 (3%)。冷鏈是一個跨領域、綜合性的應用學科,複合型人才的培養是未來冷鏈領域發展的關鍵,也是冷鏈發展的瓶頸,需要產官學共同來努力,可能可從大學先進行跨領域課程之開設並且與產業參訪一同進行,搭配政府推動冷鏈場域的建置,冷鏈會有更好的明天與競爭力。

作者簡介

梁佑慎 副教授

主要研究以園產品採後處理為主,開發物理性、生物性和安全性的保鮮技術。利用溫湯處理、蒸熱處理和間歇性低溫刺激誘導園產品的低溫耐受性,開發微生物製劑、植物萃取精油和奈米乳液於採後保鮮之應用,同時配合一般公認安全的抑菌劑使用,提升園產品貯運性。提升預冷技術的應用性與產業化,串聯田間生產管理與採後作業,延長產品的貯運壽命與品質維持。

鍾興穎 助理教授

研究以設施農業、植物工廠為主。開發機能性蔬菜,如:低鉀蔬菜、低鉀甜瓜、高抗氧化蔬菜,人工光對植物的影響,植物表形體之研究,利用環境控制達到作物加值化與省工。