农产品贮藏与加工

第一章农产品贮藏加工基础知识第一节农产品贮藏生理第一节农产品贮藏生理一呼吸生理二农产品的蒸腾生理三农产品的休眠生理四农产品的成熟衰老生理呼吸的基本概念呼吸作用：呼吸底物在一系列酶参与的生物氧化下，经过许多中间环节，将生物内的复杂有机物分解为简单物质，并释放出化学键能的过程。根据是否有氧的参加分为有氧呼吸和无氧呼吸。无氧呼吸•无氧呼吸：生活中的细胞在没有氧气的参与下，通过酶的催化作用，把葡萄糖等有机物质分解为不彻底的同时释放出少量能量的过程。•这里的不彻底产物有酒精和乳酸，如果用于微生物（乳酸菌和酵母菌）习惯上称为发酵。•马铃薯块茎和甜菜块根不产生酒精，而是产生乳酸。呼吸强度及呼吸商呼吸强度：是衡量呼吸强弱的一个指标，在一定的温度下，用单位时间内单位重量产品吸收的O2或放出的CO2的量表示。呼吸强度是表示组织新陈代谢的一个重要指标，是我们估计产品贮藏潜力的依据，呼吸强度越大说明呼吸作用越旺盛，营养物质消耗得快，加速产品衰老，缩短贮藏寿命。呼吸商：在呼吸作用中，释放的CO2与吸入的O2的容量之比。又称呼吸系数。通常表示RQ。碳水化合物是主要的呼吸底物，脂肪、蛋白质以及有机酸等也可以作为呼吸底物。不同的底物呼吸商是不同的，例如：底物是葡萄糖时，且完全氧化时，呼吸商是1。底物是棕榈酸，且完全氧化时，其呼吸商小于1。说明了不同的底物呼吸商是不同的。呼吸温度系数和呼吸高峰呼吸温度系数：在生理温度范围内，温度升高10℃时呼吸速率与原来的温度下呼吸速率的比值。通常表示为Q10。呼吸温度系数反映呼吸速率随温度而变化的程度，该值越高产品呼吸受温度影响大。并且不同种类、品种的农产品Q10的差异较大，在不同的温度的范围内Q10也有变化，通常在较低的温度范围内的Q10值大于温度较高的范围内的Q10值。呼吸高峰：指果实发育过程中，呼吸作用的强弱不是始终如一的，呼吸呈现曲线形式。根据呼吸的曲线不同将果实分为两类，一类是跃变型果实，例如：苹果、杏、芒果、西瓜、香蕉、桃、梨等。另一类非跃变果实，例如：葡萄、草莓、菠萝、樱桃、黄瓜等。呼吸基质及呼吸热呼吸基质：指呼吸作用消耗的底物，包括糖、蛋白质、脂肪和有机酸，农产品呼吸基质大部分是糖。呼吸基质的消耗是农产品在贮藏中发生失重和变味的重要原因之一。呼吸热：采后农产品在进行呼吸作用的过程中，消耗基质，产生能量。产生的能量一部分用于合成能量提供组织维持新陈代谢活动，另一部分以热量的形式释放出来，这部分热称呼吸热。呼吸热是农产品在贮藏过程环境温度升高的原因。例如，甘蓝在5℃的呼吸强度为24.8CO2mg/kg·h，则每吨甘蓝每天产生的呼吸热为61.27×24.8=1519.5kcal影响果蔬呼吸强度的因素及其调控内部因素对呼吸强度的影响1、不同的农产品种类和品种、同一种器官的不同的部位、不同的发育阶段与成熟度，组织含水量等对呼吸强度的影响各有不同。呼吸强度：南方北方夏季秋季叶菜果菜根月季香石竹菊花例如，在25℃条件下，糯米糍荔枝的呼吸强度（CO2110mg/kg·h）约是金帅苹果（CO221mg/kg·h）的5倍，约是鸭梨呼吸强度的3.7倍。（2）同一种类果实，不同品种之间的呼吸强度也有很大的差异。例如，同是柑橘类果实，桔的呼吸强度约是甜橙的2倍。3、同一农产品的不同的器官或组织，呼吸强度也有差异。4、在农产品的个体发育和器官发育的过程中，随着年龄的增长，呼吸强度逐渐下降。5、农产品组织的含水量与呼吸作用有密切的关系。在一定的范围内，呼吸速率随组织含水量的增加而升高。干燥的种子的呼吸作用很微弱，当种子吸水后，呼吸速率增加。外界条件对呼吸强度的影响1、温度对呼吸强度的影响非常重要。2、贮藏环境的空气湿度也会影响农产品的呼吸强度。3、空气中氧气和二氧化碳的含量也行呼吸作用。4、其它因素，如机械损伤、一些物质（矿质元素、青鲜素、矮壮素、赤霉素、一氧化碳）。例如：黄瓜在不出现冷害的临界温度（13℃）以上时，随温度降低呼吸强度逐渐下降，但是，如将黄瓜贮藏在冷害温度下（5℃），其呼吸强度逐渐增加，5d后黄瓜出现冷害症状。农产品蒸腾生理蒸腾作用：是水分从活的植物体表面以水蒸气状态散失到大气中的过程。采收后，果蔬等农产品失去了母体和土壤供给的水分和营养，而且还不断地蒸腾失水，与物理的蒸发过程不同，蒸腾作用不仅受外界环境一件的影响，而且还受植物本身的调节和控制，因此它是一个复杂的生理过程。植物幼小时暴露中表面的部分都可以蒸腾。蒸腾失水对农产品品质和贮藏效果的影响1.失重和萎焉2.影响正常代谢机能3.降低耐贮性和抗病性4.发汗和帐壁凝水发汗：发汗是指果蔬等农产品贮藏时表面出现水珠凝集的现象。影响蒸腾失水的因素及其调控1.内部因素：（1）表面组织结构表面组织结构具有气孔，气孔是植物蒸腾作用发生的通道。所谓蒸腾是指植物体内的水分通过植物表面的气孔，气孔和角质层而散失到空气中的过程，所以蒸腾与植物的表面结构有密切的关系。（2）细胞持水力细胞具有通过蒸腾作用散失水分也有持水能力。（3）比表面积比表面积：是指单位重量的器官所具有的表面。蒸腾的速率与比表面积成正比。2.外部因素：（1）空气湿度影响农产品采后蒸腾作用的关键性因素是空气相对湿度，相对湿度：是指空气中实际所含的水蒸气量（绝对湿度）与当时温度下空气所含饱和水蒸气量（饱和湿度）之比。（2）温度温度升高可以加速水蒸气分子的运动，减低细胞胶体的黏性。从而促进蒸腾作用。（3）空气流速（4）其他因素：气压，光照等。农产品的休眠生理1.定义：休眠是指植物在生长发育过程中遇到自生不适应的环境条件时，为了适应环境，有的器官会暂时停止生长的现象。如常见的块茎，球茎，鳞茎，根茎类蔬菜，花卉等等。2.分类：根据休眠的原因分为：（1）植物器官内部引起的叫做自发休眠，该种条件下农产品在条件适宜的情况下也不会发芽。（2）被动休眠，该种休眠是因为外界不适宜的条件如低温，干旱所造成的。3.休眠的阶段：植物器官的休眠阶段可以分为三个阶段：（1）休眠前期，又叫准备阶段。（2）生理休眠期，又称深休眠或真休眠。（3）复苏阶段，也可以称为强迫休眠阶段。休眠期间的生理变化•在植物的休眠期会发生原生质和细胞壁分离，胞间连丝中断，原生质不能吸水膨胀、原生质膜上的类脂物质如脂肪，类脂类疏水胶体增多，对水的亲和能力下降。组织发生木栓化，使得保护组织加强，对气体的通透性下降。休眠期过后原生质体重新贴细胞壁，胞间连丝恢复，原生质中疏水胶体减少，亲水胶体增多，使细胞内外的物质交换变得方便，使水和氧的交换方便。对水和氧的通透性加强。植物在休眠期间的生理变化受到各种激素的控制。休眠一方面由于促进生长的物质减少，另一方面抑制生长的物质增多。分类：（1）温度，相对湿度和气体成分对休眠的调控。（2）化学药剂处理（3）辐射处理休眠的控制•1.温度、相对湿度和气体成分对休眠的控制•适当的高温、高湿、高O2可加速打破休眠，促进发芽。•而低温、低湿、低O2和适当CO2来延长休眠，抑制萌发。•2.化学药剂处理•青鲜素（MH）：对块、鳞茎类及块根有抑制效。洋葱、萝卜等。•奈乙酸甲酯：有明显抑芽作用，对马铃薯效果最好。•赤霉素（GA）：硫脲、2-氯乙醇对马铃薯有催芽作用，是催芽剂。•3.辐射处理•射线照射：可抑制发芽，0.05-15kGy。农产品的成熟的概念生理成熟：农产品离开母体后，可以单独维持很久生命，色、香、味等方面完全表现出固有的特性时称生理成熟。成熟有的称为“绿熟”或“初熟”，是指果实在开花受精后的发育过程中，完成了细胞、组织、器官分化发育的最后的阶段，达到充分之时。完熟：是指农产品成熟以后的阶段，果实停止生长后还要进行一系列生物化学变化，逐渐形成本产品固有的色、香、味和质地特征，然后达到最佳的食用阶段。衰老：是指植物器官或整体生命的最后阶段。果实的衰老标志着个体发育结束，开始发生一系列不可逆的变化，最终导致细胞崩溃及整个器官死亡的过程。后熟：指经过贮藏或处理才能达到成熟。农产品成熟衰老过程中物质的主要变化一、物质的合成与水解、转移和再分配1、物质的合成与分解2、物质的转移和再分配二、物质的变化对品质的影响1、外观品质2、质地3、香气4、口感风味•（1）物质的合成与水解、转移和再分配•果蔬贮藏过程中，合成过程逐渐减弱，水解过程不断加强。•果胶物质的转化使原来硬实的组织软化，从而降低果蔬抗机械力性能。•（2）物质的转移和再分配•食用部分的营养贮藏器官移向非食用部分的生长点。•如：黄瓜在贮藏中出现梗端果肉组织萎缩发糠，花端部分发育膨大。•萝卜、胡萝卜发芽抽薹而肉质直根变糠。•蒜薹的薹梗老化糠心而薹苞发育成气生鳞茎。2.物质变化对品质的影响•（1）外观品质•色泽在果蔬成熟过程中变化最显著，是人们从外观上判断果蔬是否成熟的主要依据之一。•果实在田间发育期间，足够的可溶性碳水化合物积累、较大的昼夜温差和充足的光照才能使果实着色良好。•大多数果实，最先成熟特征是绿色消失。有的品种在退绿后，呈现红、黄、橙、紫等颜色。•（2）质地•果实由硬变软：果胶水解为可溶性果胶、果胶酸等；•主要是由于：多聚半乳糖醛酸酶（PG），果胶甲酯酶（PE），纤维素酶等的作用。•多聚半乳糖醛酸酶（PG）：催化果胶水解而引起的，使半乳糖醛苷连接键破裂。番茄、芒果、梨、香蕉、桃和其它果实的软化和果胶降解，与PG活性具有显著的相关性。•果胶甲酯酶PE的作用是脱去半乳糖醛酸（果胶酸）羧基上的甲醇基，从而有利于PG分解多聚半乳糖醛酸链。使PG有效地起作用。•猕猴桃的果实软化启动与PE有关。•鳄梨、草莓果实软化进程中，纤维素酶活性增加，并导致细胞壁膨胀松软。（3）香气产生酯类，如乙酸乙酯、甲酸甲酯等•17℃下Glockenapfel苹果在呼吸跃变前期甲基-2-丁醇的释放量约为0.1~0.2mg/g，跃变高峰后10~20d上升至2.5mg/g；•香蕉挥发物质的产生高峰大约在呼吸跃变后10d出现。•有些果实如菠萝，甚至可以用香气的明显释放作为完熟开始的标志。•(4)口感风味•甜味增加：淀粉转变为糖；酸味减少：有机酸转变为糖，离子中和；涩味消失：单宁被过氧化物酶氧化或凝结成不溶性物质。乙烯的生物合成及其调控一、乙烯的生物合成二、贮藏环境条件对乙烯合成的调控1、贮藏温度2、贮藏气体条件3、机械伤及化学药剂乙烯的生理作用及其调控1、呼吸高峰与乙烯2、乙烯与成熟3、其它生理作用，一个是促进叶绿体的降解，是水果和蔬菜转黄；再一个是促进植物器官的脱落；另一个是引起水果蔬菜质地的变化，降低果实的硬度。•1.呼吸高峰与乙烯•在完熟期内，跃变型果实所产生乙烯的量比非跃变型果实多得多，而且跃变型果实在跃变前后的内源乙烯的量变化幅度很大。•非跃变型果实的内源乙烯一直维持在很低的水平，没有产生上升现象（表2-6）。•2．对外源乙烯刺激的反应不同对跃变型果实来说，外源乙烯只在跃变前期处理才有作用，可引起呼吸上升和内源乙烯的自身催化，这种反应是不可逆的，虽停止处理也不能使呼吸回复到处理前的状态。•非跃变型果实来说，任何时候处理都可以对外源乙烯发生反应，但将外源乙烯除去，呼吸又恢复到未处理时的水平。其它激素对成熟的作用1、脱落酸对果实的脱落外，对促进果实成熟也有一定的影响。2、生长素IAA可引起跃变型果实的后熟进程，IAA的失活是果实启动的必要条件。另外，外源生长素对跃变型果实促进成熟的效应与施用方法和浓度有关。3、赤霉素有时赤霉素能促进果实内源乙烯的生成，但有时又能抑制乙烯的生成。4、细胞分裂素细胞分裂素处理的有保绿效果明显。