新鲜动植物食品中的组织代谢特点

第十一章新鲜动植物食品中组织代谢的特点11.1动物屠宰后组织的代谢特点11.2新鲜蔬菜、水果中的组织代谢特点江苏食品职业技术学院食品工程系【教学目标与要求】使学生了解新鲜、天然食物组织中代谢活动的特点。【重点】不同生长时期及宰杀或采摘前后的动、植物组织的代谢特点。【难点】宰杀或采摘后的新鲜动、植物组织的代谢特点。11.1动物屠宰后组织的代谢特点有氧呼吸变为无氧呼吸，物质代谢主要向分解代谢方向进行。返回本章动物生存时，其代谢保持一定的协调性，但随着死亡，血液循环停止，代谢破坏，发生持有的生化过程，直至由于酶作用，进行自身消化，进而引起细菌繁殖发生腐败为止。（一）动物死亡后的特征动物死亡后的生物化学与物理变化过程大致可划分为三个阶段：A尸僵前期其特征是ATP及磷酸肌酸含量下降无氧呼吸即酵解作用活跃，肌肉表现为组织柔软、松弛、无味。B尸僵期磷酸肌酸消失，ATP含量下降，肌肉中肌动蛋白及肌球蛋白逐渐结合，形成没有延伸性的肌动球蛋白。肌肉呈僵硬强直状态，持水力小，即尸僵。此期有使牲畜肉成熟的作用。一般哺乳动物死亡后8～12h开始僵化，以15～20h后终止；鱼类死后僵化开始于此后1～7h，持续时间约5～20h，依鱼种不同而差别很大。此期的猪肉在加工时，肉质坚硬干燥、无肉香气味，且不易烧烂，吃起来不香，也不易消化。C尸僵后期主要由于组织蛋白酶活性作用，而使肌肉蛋白质发生部分水解，水溶性肽及氨基酸等非蛋白氮增加，肌肉表现为尸僵缓解，再度软比，持水力增加，肉的食用质量到最佳适口度(即风味提高)。通常称此为肉的成熟。烹调时能发出肉香，也容易烧烂和消化。动物在死后发生的主要生化变化（二）动物死亡后组织呼吸途径的转变及重要的物质变化（1）呼吸途径的转变正常生活的动物体内，虽然并存着有氧和无氧呼吸两种方式。但主要的呼吸过程是有氧呼吸。动物宰杀后，血液循环停止，而供氧也停止，组织呼吸转变为无氧的酵解途径，最终产物为乳酸。（2）组织中糖原降解的途径（A）水解途径（B）磷酸解途径在哺乳动物肌肉内（B）是主要途径，在鱼体内（A）为主要途径。（3）组织中重要物质的变化ATP含量的显著降低；屠宰后的肌肉，由于呼吸途径由原来的有氧呼吸为主转变为无氧酵解，ATP的产生显著降低。风味物质的生成与增加刚屠宰后的肉，软而无味，僵直中的肉硬、持水力小，故汁液分离多。僵直分解后的肉，再度转化，持水力增加，随着ATP降解产生的肌苷酸增加以及组织蛋白酶的分解作用，蛋白质自溶，产生的游离氨基酸增加，使肉的风味提高。PH值下降动物被屠宰后，肌肉的pH值立即下降，主要是伴随糖原无氧酵解代谢，组织中乳酸增多之故。除乳酸之外，ATP降解生成的无机磷酸也是使肉的pH值下降的原因之一，温血动物宰杀后24小时内肌肉组织的pH值由正常生活时7.2～7.4降至5.3～5.5，随着乳酸的生成积累，pH值下降，其酸性极限约为5.3。肌肉蛋白质变性肌动蛋白及肌球蛋白是动物肌肉中主要的两种蛋白质，在尸僵前期两者是分离的，随着ATP浓度降低，肌动蛋白及肌球蛋白逐渐结合成没有弹性的肌球蛋白,这是尸僵发生的一个主要标志，在这时煮食，肉的口感待别祖糙。肌肉纤维里还存在一种液态基质，肌桨中的蛋白质最不稳定，在屠宰后由于温度升高，pH值降低，蛋白质就很容易变性，牢牢贴在肌原纤维上，因而肌肉上呈现一种浅淡的色泽。肌肉蛋白质持水力的变化肌肉蛋白质在尸僵前具有高度的持水力，随着尸僵的发生，在组织中pH值降到最低点时(pH值为5．3～5．5)，持水力也降至最低点。尸僵以后肌肉的持水力又有所回升，其原因是尸僵缓解过程中，肌肉中的钠、钾、钙、镁等离子的移动造成蛋白质分子电荷增加，从而有助于水合离子的形成。成熟的温度和时间原料肉成熟温度和时间不同，肉的品质也不同。成熟方法与肉品质量：0～4℃7～20＞20℃低温成熟中温成熟高温成熟时间长时间较短时间短肉质好肉质一般肉质劣化耐贮藏不耐贮藏易腐败（三）影响肉成熟的因素(1)物理因素温度温度高，成熟则快。电刺激刚宰后的肉尸，经电刺激1～2min，可以促进软化，同时可以防止“冷收缩”(羊肉)。机械作用肉成熟时，将跟腱用钩挂起，此时主要是腰大肌受牵引。如果将臀部挂起，不但腰大肌短缩被抑制，而且半腱肌、半膜肌、背最长肌短缩均被抑制，可以得到较好的嫩化效果。(2)化学因素极限pH值愈高，肉愈柔软。如果屠宰前人为的使糖原下降，则会获得较高的pH值。高pH值成熟是由中性氨态酶起促进作用，游离氨基酸多。在极限pH5.5附近，Ca2+和组织蛋白酶作用，最易使其成熟。在最大尸僵期，往肉中注入Ca2+可以促进软化。刚屠宰后注入各种化学物质如磷酸盐、氯化镁等可减少尸僵的形成量。肉内蛋白酶可以促进软化。用微生物酶和植物酶也可使固有硬度和尸僵硬度减小。目前国内外常用的是木瓜酶。为了消除羊肉“冷收缩”引起的硬度增大，在每公斤肉中注入30mg木瓜酶，在70℃加热后，具有明显的嫩化效果。在成熟过程中，为避免微生物繁殖，屠宰后屠体在0～4℃下冷却。(3)生物学因素11.2新鲜蔬菜、水果中的组织代谢特点生长发育过程中：主要为光合作用；吸收作用（水分及矿物质）；呼吸作用。采收后的水果蔬菜：主要为异化分解作用。返回本章光合作用施肥施肥吸收作用（水分及矿物质）植物呼吸作用11.2.1采收后组织呼吸（1）呼吸途径在贮藏的水果、蔬菜中，呼吸的主要途径有糖酵解、三羧酸循环、磷酸己糖支路，在未成熟时主要是糖酵解、三羧酸循环，成熟后磷酸己糖支路占的比例增大（一般25%，有的达50%），如辣椒中占28～36%，番茄中占16％。例如：水稻的呼吸作用，未成熟时主要是酵解-三羧酸循环，成熟后有相当部分被磷酸己糖支路代替。成熟度不同，呼吸途径不同种类不同，呼吸强度不同。植物种类呼吸速率（μlO2·g-1·（FW）·h-1）仙人掌3.00景天16.60蚕豆96.00小麦251.00一般而言，凡是生长快的植物呼吸速率就快，生长慢的植物呼吸速率就慢。采收后呼吸强度下降。（2）呼吸强度叶片组织有很发达的细胞间隙，气孔多，表面积极大，因而叶片随时受到大量空气的洗刷，表现为一是呼吸强度大，二是叶片内部组织间隙内的气体组成很接近于大气，正是叶片的呼吸强度大，所以叶菜类不易在普通条件下保存。肉质的植物组织呼吸强度相对较低，相同条件下较易保存。组织和器官不同，呼吸强度不同。肉质植物组织，不易透过气体，呼吸强度相对较低，组织间隙CO2比大气中多，而氧则稀少得多。组织间隙中的CO2是呼吸作用产生的，由于气体交换不畅而滞留在组织中。组织间隙中气体的存在，给水果、蔬菜加工带来三个问题：氧的存在使氧化作用易发生而导致产品褐变；罐头杀菌时，气体因受高温而发生物理性膨胀；影响罐头内容物的沥干。实践中排除水果、蔬菜组织间隙中气体的方法有：热烫法——排除组织间隙的气体；真空渗入法——把糖（盐）强行渗入至组织间隙将气体排出。（3）影响呼吸的因素温度、湿度、大气组成、机械损伤及微生物感染、植物组织的龄期。温度高则酶活性强，呼吸强；湿度80～90%可防水分蒸发，湿度过大微生物滋生，易腐败；大气组成中减氧与增二氧化碳利保鲜；机械损伤及微生物感染引起呼吸强度增高；植物组织较嫩则呼吸强度高。a)温度温度高则酶活性强呼吸强；温度对呼吸强度影响很明显，通常随温度升高而加快。环境温度愈高，组织呼吸愈旺盛。蔬菜在室温下放置24h，可损失其所含糖的1/3～1/2，直到接近生命活动结束的限度为止。低温保藏（如冰箱冷藏）温度升高一般情况下呼吸强度升高产乙烯速度加快代谢速度加快加快衰老（如果胶酶、风味酶等）大蒜剪切过程中香味加剧冰点以下保藏果蔬细胞结冰异常膨胀细胞质损坏酶和底物游离出来刺激呼吸加快加速衰老一般水果、蔬菜汁液的冰点在-4-2.5℃，因此大多数蔬菜、水果可以在0℃附近保存(实际保存温度是4-5℃。)如香蕉贮藏的最适温度是11-14℃，放入冰箱反而会受“冷害”，造成果皮上起斑点或变成黑褐色，破坏品质和风味。b)湿度湿度80～90%可防水分蒸发，过大微生物滋生，水果、蔬菜易腐败；微生物呼吸又消耗大量的氧，生成大量的CO2使贮藏条件恶化,蔬菜的呼吸和蒸发会使之失重和萎缩。减少一些含水量利于贮藏，但保持一定含水量利于保鲜。种类水分（％）种类水分（％）草莓90.50柿子80.21杏86.28梨80.10李子84.86山楂64.48苹果83.44鲜枣55～75桃82.32板栗8.46～26.31环境湿度环境湿度过低果蔬失水、组织干枯、凋萎细胞质损坏酶和底物游离出来刺激呼吸加快加速衰老环境湿度低时，高含水量的果蔬失水，一般当蔬菜失水5％时就会出现萎蔫和皱缩，有些虽然没有达到萎蔫程度，但失水已影响到其口感、脆度、颜色和风味。樱桃冷藏加保鲜膜樱桃涂蜡保鲜浸蜡纸箱因此，通常情况下，相对湿度以保持在80％-90％之间为宜。环境湿度过高时，水蒸气及呼吸产生的水分会凝结在水果、蔬菜的表面，形成“发汗”现象，为微生物的滋生准备了条件，引起腐烂。例外情况:如洋葱、大蒜在贮藏前要适当晾晒，加速鳞片的干燥，促进产品休眠。大白菜贮前要适度晾晒，使叶片轻度失水，可以降低冰点，提高抗寒能力。大气组成中减氧与增二氧化碳利保鲜。呼吸作用总反应式：C6H12O6+O2→6CO2+H2O+能量随氧浓度增高，呼吸加强，降低氧浓度，呼吸减弱。但应保持氧的最低浓度，使不发生或微有无氧呼吸，后者产生有毒物质（乙醛、乙醇），有碍正常生理作用。CO2浓度增高会使呼吸作用降低，但会引起一系列生理生化反应，常使水果、蔬菜出现异味，许多水果、蔬菜的最适氧浓度为3%左右，CO2浓度为0～５％左右。c)大气组成改变环境大气的组成可以有效地控制植物组织的呼吸强度;减氧与增CO2可以保持果蔬新鲜。气调贮藏库如：番茄装箱以塑料布密封，抽去空气，充以氮气，把氧浓度降至3％－6％，可以抑制乙烯的产生，使番茄可贮藏1－3个月以上。水果气调保鲜机械损伤及微生物感染引起呼吸强度增高；机械损伤会使呼吸强度上升，伤口增加了组织的通透性，氧含量上升，伤口周围进行旺盛的细胞生长和分裂，产生愈合组织，要消耗大量的原料和能源，这是一种呼吸强度加大的伤呼吸。如马铃薯受伤后2～3天，呼吸强度比没受伤时高5～6倍。伤口流出的糖、蛋白质、维生素等营养物质，又会刺激微生物的生长，故受伤严重的蔬菜易发热和腐烂。d)机械损伤及微生物感染植物组织受到机械损伤以及微生物感染后都可刺激呼吸强度提高。霉变的冬瓜苹果霉变甘蔗霉变包心菜霉变蒜薹防霉保鲜试剂甲壳素涂层保鲜防机械损伤包装e）龄期幼嫩器官的呼吸能力强，趋向成熟的器官呼吸能力弱。种子内胚的呼吸比胚乳强。11.2.2果蔬成熟过程的生物化学变化(1)糖类物质的变化低聚糖单糖消耗单糖多糖水果蔬菜块茎类淀粉的合成在采摘前后始终处于支配地位(2)蛋白质的变化果蔬成熟过程中，氨基酸与蛋白质代谢总的趋势是降解占优势。最终蛋白质降解为氨基酸，氨基酸在呼吸作用下彻底分解。(3)色素物质的变化果蔬成熟过程中，叶绿素被降解，绿色减退，类胡萝卜素、花青素呈现，从而显红色或橙色。水果成熟与否，颜色是重要标志。(4)鞣质的变化幼嫩果实常因含有鞣质（多酚类混合物，如单宁）而具有强烈涩味，在成熟过程中涩味逐渐消失。原因有三：单宁与呼吸中间产物乙醛生成不溶性缩合产物；单宁单体在成熟过程中聚合成不溶性大分子；单宁氧化。(5)果胶物质的变化果胶质转化为可溶性果胶，水果由硬变软。果胶酶活力增大，将果肉组织细胞间的不溶性果胶物质溶解，果肉细胞失去相互联系，多汁果实的果肉在成熟后变软。(6)芳香物质的变化成熟过程中产生芳香的醇、醛、酮、酸、脂、酚、醚及萜烯类化合物等挥发性物质。(7)VC的变化果实通常在成熟期间大量积累VC。成熟后如果继续储存VC会因为呼吸而成为有机酸，因此不宜久存。(8)有机酸的变化成熟过程中有机酸渐少。多汁果实在发育初期由叶子流入果实的糖分，在果肉细胞内转化为淀粉贮存，因而无甜味，而有机酸含量相对较高。随后淀粉又转变为糖，而有机酸则优先作为呼吸底物被消耗