CN103859007A

CN103859007A - 一种紫外-可见光照果蔬保鲜装置及其应用

Info

Publication number: CN103859007A
Application number: CN201410133788.3A
Authority: CN
Inventors: 阎瑞香; 张鹤; 于晋泽; 张娜; 李昆仑
Original assignee: National Engineering Technology Research Centre for Preservation of Agricultural Products Tianjin
Current assignee: National Engineering Technology Research Centre for Preservation of Agricultural Products Tianjin
Priority date: 2014-04-04
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2034-04-04
Also published as: CN103859007B

Abstract

本发明公开了一种紫外-可见光照果蔬保鲜装置及其应用，该装置包括光照控制系统和光照内环境；其中的光照控制系统设置在箱体外部的控制平台上，光照控制系统由控制键盘、高精度调光测控仪、照度测控仪、相对湿度测控仪、温度测控仪组成；光照内环境由紫外灯光源、LED光源（红、黄、蓝和绿光）等单色光源以及配套的传感器组成。该装置利用紫外光的杀菌作用和特定可见光的生理调节作用，从病理和生理两个方面控制果蔬的腐烂和老化进程，杀死果蔬表面携带的微生物，同时保持果蔬的品质和功能成分，从而达到比较理想的保鲜效果。

Description

一种紫外-可见光照果蔬保鲜装置及其应用

技术领域

本发明属于果蔬保鲜设备技术领域，特别涉及一种紫外-可见光照果蔬保鲜装置及其应用。

背景技术

作为绿色、安全的传统热力杀菌替代方法，近年来短波紫外线（UV-C，波长为240nm-260nm）照射在食品安全控制、诱导新鲜农产品抗病性、提高功能性成分以及延缓成熟衰老等方面受到了重视。近年来UV-C在果蔬保鲜与食品安全控制方面的研究日益增多，在诱导果蔬产生抗病性和功能性成分方面已经得到广泛验证。美国食品和药物管理局（FDA）和美国农业部（USDA）认定UV是安全的。对果蔬进行UV-C照射能够杀死表面微生物；同时还能够诱导产生过敏自卫反应，刺激植物组织内产生一系列的生化反应，主要包括抗真菌的防御酶合成与活性提高、抑制病原菌的植保素的产生、在诱导抗病基因表达等。

可见光是植物光合作用的主要吸收光谱区，其对植物及果实品质的影响显著。可见光具有抑制采后果蔬叶绿素降解、延缓衰老、提高Vc含量的作用。随着LED光源的诞生，使获得光质纯、效率高的单色光成为现实。国内外研究者在单色光对果蔬采前生理代谢、营养物质的影响方面进行了大量的研究。结果表明：不同光质对转色期番茄果实和收获期番茄果实、草莓果实、萝卜和芽苗菜、菠菜、豌豆苗等蔬菜的产品品质均有显著的影响。研究也表明：不同波段的光质对农产品的品质的影响也有很大差异。但研究主要集中在对果蔬采前的研究上，对于单色光以及复合光对果蔬采后生理生化、营养成分研究的很少见。

新鲜果蔬在采收后贮藏及货架销售过程中，由于微生物引起的腐烂及生理变化引起的褐变、老化等问题导致的果蔬损耗率达到25-30%。而且，目前生产中化学防腐保鲜剂的滥用是对果蔬的“二次污染”；同时，也会产生食品安全问题，从而影响消费者的身体健康。因此，急需一种能控制农产品生理和病理变化的安全、绿色的保鲜措施。

发明内容

本发明公开了一种紫外-可见光照果蔬保鲜装置，其特征在于该装置包括光照控制系统和光照内环境系统；光照控制系统设置在箱体外的控制平台1上，由键盘2、高精度调光测控仪3、照度测控仪4、相对湿度测控仪5和温度测控仪6组成；光照内环境系统⑿由紫外灯光源11和LED单色光源组13，以及配套的照度传感器15、温度传感器⒁和相对湿度传感器⒃组成；所述的LED单色光源组13指的包括蓝7、绿8、黄9和红10四种单色光源，可以单独使用或两种光源组合使用。

所述的紫外灯光源11和LED单色光源组13安置在光照内环境系统12内部的上方，通过配套的照度传感器15与箱体外部的控制平台1相连。所述的光照内环境12是个完全避光的环境。光照强度通过照度控制仪4控制，通过照度传感器15显示；温度通过温度传感器14显示，湿度通过湿度传感器16显示。

所述的光照内环境12中的紫外灯光源11波长是240nm-260nm范围内的特定波长，优选波长为254nm。LED单色光源组13是由红光620-660nm、黄光570-600nm、蓝光455-485nm、绿光490-525nm的范围内的特定波长组成。优选红光620nm、黄光585nm、蓝光465nm、绿光520nm的特定波长组成。

本发明进一步公开了紫外-可见光照果蔬保鲜装置在抑制西兰花黄化开花、延长贮藏期方面的应用。以及在减少双孢菇表面褐斑病的发生，抑制或减缓菇体褐变方面的应用。作为典型的例子，本发明选择的光源及光源组合如下：

对于玫瑰香葡萄,选择的LED单色光源是红光；

对于冬枣，选择的LED光源组合是红光和蓝光；

对于双孢菇，选择的LED光源组合是蓝光和绿光；

对于西兰花，选择的LED单色光源组是绿光。

所述的光照内环境12中的光照强度是通过照度控制仪4控制，照射范围在100-1000lux范围内。优选200-600lux，再优选260lux。

温度是通过温度传感器14显示的，温度控制在0~25℃范围内。

湿度是可以通过湿度传感器16显示的湿度控制在75%-90%范围内。

所述的光照内环境12中的紫外灯光源11和LED单色光源组13是可以单独使用。单独打开紫外灯光源11至需要的光照强度，如：采用剂量为100lux的紫外光源照射能够有效地减少双孢菇表面微生物的数量，防治双孢菇表面褐斑病。

同时打开紫外灯光源11和LED单色光源组13的红光和蓝光至需要的光照强度，如：采用剂量为260Lux的照射强度能够有效地减少双孢菇表面微生物的数量，防治双孢菇表面褐斑病。同时，能够抑制双孢菇抗氧化活性、总酚含量、Vc含量的降低。

新鲜果蔬采收后，由于离开了母体，水分、矿物质及各种营养成分的输入已经停止，果蔬需维持正常的生命活动，体内的生理代谢发生了变化，呼吸作用代替光合作用占主导地位。在这个过程中，光对果蔬光合作用的影响也与采收前的影响有很大不同。本发明关于LED单色光源组特定波长组成是基于对新鲜果蔬采后品质和生理活性的影响而确定的。为了证明本发明的积极效果，本发明先后作了如下的对比实验：

1、本保鲜装置处理玫瑰香葡萄，比单独利用UV-C光照保鲜效果更好，能够明显改善玫瑰香葡萄贮藏品质，减少褐变度，保持PPO和POD酶活性，在0℃贮藏条件下，延长贮藏期15-20天。

2、本保鲜装置处理双孢菇，比单独利用UV-C照射显著降低接种于双孢菇表面的微生物数量0.5-1logcfu.g-1，并减少双孢菇表面褐斑病的发生，抑制或减缓菇体褐变，0℃条件下延长贮藏6-9天。

3、本保鲜装置处理冬枣，比单独利用UV-C照射降低了冬枣细胞膜透性和丙二醛含量，抑制了呼吸强度；提高冬枣果实中PAL酶活性，加快果实中酚类物质的积累，降低果实的腐烂指数，有助于冬枣果实抗病性的提高，0℃条件下延长贮藏5-10天。

4、本保鲜装置处理西兰花，比单独利用UV-C照射加大了西兰花总酚与类黄酮含量，增高西兰花的叶绿素、类胡萝卜素和花青素的含量，延缓其降解，较好地保持西兰花的感官品质，减慢黄化过程，4℃条件下延长贮藏5-7天。

本发明装置的特点：

本装置就是利用自然光源中的特定波动的光质，具有绿色、安全和节能的特点。

本装置的特征是利用特定波长的UV-C微生物的杀灭作用（特定波长的UV-C,254nm）和特定波长LED单色光的生理代谢调节作用，形成良好的互补，对果蔬保鲜起到积极的作用。

本发明在选择LED单色光时主要考虑到：

（1）LED为冷光源，不会造成照射内环境温度大幅度波动；

（2）LED单色光的光质纯、效率高；

（3）LED单色光的波长范围波动小于10nm。

附图说明：

图1为紫外-可见光照果蔬保鲜装置结构示意图；其中各数字所代表的内容如下：

1、控制平台 2、键盘 3、高精度调光测控仪

4、照度测控仪 5、相对湿度测控仪 6、温度测控仪

7、LED蓝光源 8、LED绿光源 9、LED黄光源

10、LED红光源 11、紫外光源 12、光照内环境

13、LED单色光源组 14、温度传感器

15、照度传感器 16、相对湿度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的紫外-可见光照果蔬保鲜装置做进一步说明。下述各实施例仅用于说明本发明而并非对本发明的限制。

实施例1

一种紫外-可见光照果蔬保鲜装置，其特征在于该装置包括光照控制系统和光照内环境系统；光照控制系统设置在箱体外的控制平台1上，由键盘2、高精度调光测控仪3、照度测控仪4、相对湿度测控仪5和温度测控仪6组成；光照内环境系统⑿由紫外灯光源11和LED单色光源组13，以及配套的照度传感器15、温度传感器⒁和相对湿度传感器⒃组成；所述的LED单色光源组13指的包括蓝7、绿8、黄9和红10四种单色光源，可以单独使用或两种光源组合使用。

所述的紫外灯光源11和LED单色光源组13安置在光照内环境系统12内部的上方，通过配套的照度传感器15与箱体外的控制平台1相连。所述的光照内环境12是个完全避光的环境。光照强度通过照度控制仪4控制，通过照度传感器15显示；温度通过温度传感器14显示，湿度通过湿度传感器16显示。

所述的光照内环境12中的紫外灯光源11波长是240nm-260nm范围内的特定波长。LED单色光源组13是由红光620nm、黄光585nm、蓝光465nm、绿光520nm的特定波长组成。

结合图1，使用时，首先，打开控制平台上的键盘2中开关按钮，单独打开紫外灯光源11，或者LED单色光源组13中绿光8或者其他单色光源，预热10分钟左右。其次，将需要处理的果蔬放入光照内环境12，根据实验需要，调节高精度调光控制仪3至所需的光照强度，记录光照时间。在照射的同时，可以实时在线检测果蔬光照内环境12中光照强度（150Lux）、照射时的相对湿度（85%）和温度（20℃）。第三，光照结束后，关闭控制平台上的键盘2中开关、照度控制仪4、相对湿度控制仪5、温度测控仪6等按钮。取出处理过的果蔬，进行包装、运输或者销售。

实施例2

一种紫外-可见光照果蔬保鲜装置，包括光照控制系统和光照内环境系统；光照控制系统设置在箱体外的控制平台1上，由键盘2、高精度调光测控仪3、照度测控仪4、相对湿度测控仪5和温度测控仪6组成；光照内环境系统⑿由紫外灯光源11和LED单色光源组13，以及配套的照度传感器15组成；所述的LED单色光源组13指的包括蓝7、绿8、黄9和红10四种单色光源，可以单独使用或两种光源组合使用。所述的紫外灯光源11和LED单色光源组13安置在光照内环境系统12内部的上方，通过配套的照度传感器15与箱体外的控制平台1相连。所述的光照内环境12是个完全避光的环境。光照强度通过照度控制仪4控制，通过照度传感器15显示；温度通过温度传感器14显示，湿度通过湿度传感器16显示。

所述的果蔬光照内环境12中的紫外灯光源11波长是240nm-260nm中的特定波长。光照内环境12中的LED单色光源组13是由绿色节能、且具有特定波长的发光二极管组成。本装置中的各种单色光分别是波段在红光620-660nm、黄光570-600nm、蓝光455-485nm、绿光490-525nm范围内的特定波长。

实施例3

结合图1，使用时，首先，打开控制平台上的键盘2中开关按钮，根据实验需要，同时打开紫外灯光源11、LED单色光源组13中的蓝光7和红光10，预热10分钟左右。其次，将需要处理的果蔬放入光照内环境12，调节高精度调光控制仪3至所需的光照强度，关闭箱门。照射60秒后，关闭紫外灯光源11，而保持LED单色光源组13中的蓝光7和红光10持续照射12小时。可以实时在线检测果蔬光照内环境12中光照强度（220lux）、照射时的相对湿度（85%）和温度（25℃）。第三，光照结束后，关闭控制平台上的键盘2中开关、照度控制仪4、相对湿度控制仪5、温度测控仪6等按钮。取出处理过的果蔬，进行包装、运输或者销售。

实施例4

本发明紫外-可见光照果蔬保鲜装置的实际使用情况：

1）先打开控制平台1上的键盘2中开关按钮，然后打开紫外灯光源11，预热10分钟左右。快速将削平茎部的西兰花放入光照内环境12，直立，花骨朵朝上接受光照。调节高精度调光控制仪3，使光照强度达到100Lux，照射60秒，关闭紫外灯光源11。打开LED单色光源组13中绿光（520nm），对西兰花持续照射，调节高精度调光控制仪3，使光照强度达到160Lux，温度为15℃，相对湿度为90%。以黑暗处理（无任何光）为对照，10天后观察实验结果。

2）结果表明，与对照相比，采用本发明装置明显抑制了西兰花的叶绿素的分解、Vc含量的下降，保持了西兰花原有色泽和品质，减少了霉烂率（30%）和开花率（68%），使西兰花的保鲜期延长了4天。

3）本发明装置能够有效将紫外灯源（UV-C）的微生物杀灭作用和LED单色光的生理代谢调节作用有机组合，对果蔬保鲜起到积极的作用。

实施例5

1）先打开控制平台1上的键盘2中开关按钮，然后同时打开紫外灯光源11和LED单色光源组的红光和蓝光（红光620nm、蓝光465nm），预热10分钟左右。快速将削平菇腿的双孢蘑菇放入光照内环境12，直立，菌盖朝上接受光照。调节高精度调光控制仪3，使光照强度达到260Lux，照射90秒，关闭紫外灯光源11，LED单色光源组的红光和蓝光对西兰花持续照射。照射内环境12内温度为2℃，相对湿度为90%。以单独使用紫外灯为对照，28天后观察实验结果。

2）结果表明如下表：

处理效果对比表

Figure 2014101337883100002DEST_PATH_IMAGE001

从上面的实验结果可以看出：

（1）与单独使用短波紫外线相比，采用本发明装置有效地减少双孢菇表面微生物的数量。

（2）与单独使用短波紫外线相比，采用本发明装置防治双孢菇表面褐斑病。

（3）与单独使用短波紫外线相比，采用本发明装置能够抑制双孢菇抗氧化活性、总酚含量、Vc含量的降低。

Claims

1.一种紫外-可见光照果蔬保鲜装置，其特征在于该装置包括光照控制系统和光照内环境系统；光照控制系统设置在箱体外部的控制平台⑴上，由键盘⑵、高精度调光测控仪⑶、照度测控仪⑷、相对湿度测控仪⑸和温度测控仪⑹组成；光照内环境系统⑿由紫外灯光源⑾和LED单色光源组⒀，以及配套的照度传感器⒂、温度传感器⒁和相对湿度传感器⒃组成；所述的LED单色光源组⒀指的包括蓝⑺、绿⑻、黄⑼和红⑽四种单色光源，可以单独使用或两种光源组合使用。

2.根据权利要求1所述的紫外-可见光照果蔬保鲜装置，其特征在于紫外灯光源⑾和LED单色光源组⒀安置在光照内环境系统⑿内部的上方，通过配套的照度传感器⒂与箱体外的控制平台⑴相连。

3.根据权利要求1所述的紫外-可见光照果蔬保鲜装置，其特征在于所述的光照内环境⑿是个完全避光的环境。

4.根据权利要求2所述的紫外-可见光照果蔬保鲜装置，其特征在于所述的光照内环境⑿中的光照强度通过照度控制仪⑷控制，通过照度传感器⒂显示；温度通过温度传感器⒁显示，湿度通过湿度传感器⒃显示。

5.根据权利要求2所述的紫外-可见光照果蔬保鲜装置，其特征在于所述的光照内环境⑿中的紫外灯光源⑾波长是240nm-260nm范围内的特定波长。

6.根据权利要求2所述的紫外-可见光照果蔬保鲜装置，其特征在于所述的光照内环境⑿中的LED单色光源组⒀是由红光620-660nm、黄光570-600nm、蓝光455-485nm、绿光490-525nm的范围内的特定波长组成。

7.权利要求1所述紫外-可见光照果蔬保鲜装置在抑制西兰花黄化开花、延长贮藏期方面的应用。

8.权利要求1所述紫外-可见光照果蔬保鲜装置在减少双孢菇表面褐斑病的发生，抑制或减缓菇体褐变方面的应用。