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农产品贮藏加工基础知识 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 呼吸生理是果蔬贮藏过程中最重要的生理活动 也是果蔬采后最主要的代谢活动 它制约和影响着其他生理过程 随着呼吸作用的进行 果蔬内部的有机物质不断消耗 果蔬的质地 风味 颜色和营养物质都不断改变 呼吸的过程是一个果蔬由成熟到衰老和不断消耗营养物质的过程 呼吸生理 1 与呼吸有关的基本概念 1 呼吸作用呼吸作用是果蔬的生活细胞在一系列酶的参与下 经过许多的生物氧化还原过程 将体内复杂的有机物分解成为简单物质 同时释放出能量的过程 新陈代谢的异化作用方面 呼吸作用的两种类型 有氧呼吸和无氧呼吸 呼吸生理 2 有氧呼吸是在有氧气的参与下 将本身复杂的有机物 糖 淀粉 有机酸等 彻底氧化分解成二氧化碳和水 同时释放能量的过程 C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 2870 2kJ有氧呼吸是主要的呼吸方式 呼吸生理 与呼吸有关的基本概念 3 无氧呼吸是在缺氧条件下 呼吸底物不能彻底氧化 产生酒精 乙醛 乳酸等产物 同时释放少量能量的过程 C6H12O6 2C2H5OH 2CO2 100 4kJ无氧呼吸使呼吸底物氧化不彻底 产生的中间物质积累过多会毒害细胞 无氧呼吸是果蔬在逆境中所形成的一种适应能力 无氧呼吸会消耗更多的贮藏养分 加速衰老过程 无氧呼吸是不利或有害的 呼吸生理 与呼吸有关的基本概念 呼吸作用的生理意义 呼吸作用提供植物生命活动所需要的大部分能量 将有机物中贮藏的能量转变为ATP 36 38ATP 呼吸降解过程的中间产物为其他化合物的合成提供原料 酮酸和NAD P H 30 呼吸生理 与呼吸有关的基本概念 呼吸生理 与呼吸有关的基本概念 葡萄二氧化碳伤害 呼吸生理 与呼吸有关的基本概念 4 呼吸强度 在一定的温度下 单位样品重在单位时间内放出二氧化碳或吸入氧气的量 通常以每千克样品在1h内所释放二氧化碳或吸入氧气的毫克数或毫升数表示 呼吸速率respiratoryrate 呼吸生理 与呼吸有关的基本概念 常用单位 CO2mg kg h 或O2mg kg h mg kg 1 h 1 molkg 1 h 1 lkg 1 h 1 呼吸强度的大小 可以作为贮藏中果蔬衰老速度的标志 呼吸强度越大 消耗有机物质速度越快 贮藏保鲜寿命就越短 反之 呼吸强度越小 果蔬贮藏保鲜寿命就越长 呼吸生理 与呼吸有关的基本概念 水分 增加含水量 呼吸速率加强 橘子不同部位的呼吸作用 5 呼吸商是指一定质量的果蔬在一定时间内所释放的二氧化碳同所吸收的氧气的体积比 用RQ来表示 即 RQ CO2 O2呼吸商在一定程度上可以估计呼吸作用的性质和底物的种类 以葡萄糖为底物的有氧呼吸 RQ 1 以含氧高的有机酸为底物的有氧呼吸 RQ 1 以含碳多的脂肪酸为底物的有氧呼吸 RQ 1 呼吸生理 与呼吸有关的基本概念 6 呼吸热是指果蔬在呼吸过程中产生的 除了维持生命活动以外散发到环境中的那部分热量 在贮藏中 常常采用测定呼吸强度的方法间接计算它们的呼吸热 贮藏中通常要尽快排除呼吸热 在计算呼吸热时 为了方便常常把呼吸作用释放的全部热能作为呼吸热 根据呼吸强度的大小进行计算 呼吸生理 与呼吸有关的基本概念 7 田间热是指果蔬入库时的品温与下降到贮藏时的品温所放出的热量 即果蔬由外界环境带进库内的热量 田间热虽不是果蔬呼吸释放的热量 但在贮藏初期会增加贮藏温度 影响贮藏效果 呼吸生理 与呼吸有关的基本概念 8 呼吸跃变现象有一类果实在其幼嫩阶段呼吸旺盛 随着果实细胞的膨大 呼吸强度逐渐下降 达到一个最低值 开始成熟时呼吸上升 达到高峰后呼吸下降 直至衰老死亡 这种现象称为呼吸跃变现象 有呼吸跃变现象的果实体内的代谢会发生很大变化 当达到呼吸高峰时 果实品质最佳 高峰过后果实品质迅速下降 呼吸生理 与呼吸有关的基本概念 呼吸跃变 随着成熟进程 呼吸速率逐步下降 当进入完熟 衰老 前 呼吸速率有一个骤然上升并很快回落的过程 呼吸跃变标志果实生长发育的结束和成熟衰老的开始 对果实贮藏期的长短有重要的影响 跃变型与非跃变型果蔬的特性比较 呼吸生理 与呼吸有关的基本概念 内源乙烯含量不同对外源乙烯的刺激反应不同对外源乙烯浓度的反应不同 跃变型果实与非跃变型果实的区别 呼吸生理 与呼吸有关的基本概念 2 影响呼吸作用的因素 1 种类和品种在相同的贮藏保鲜环境中 果蔬的种类品种不同 其呼吸强度有较大差异 对果品来说 浆果类呼吸强度最大 葡萄除外 核果类次之 仁果类呼吸强度最小 对蔬菜来说 叶菜类呼吸强度最大 果菜类次之 根菜类一些根茎 块茎 鳞茎最小 呼吸生理 同一植物的不同器官或组织 呼吸速率不同 2 成熟度和发育年龄幼龄期生长最旺盛 代谢最活跃 呼吸强度最大 随着年龄的增长逐渐成熟 新陈代谢降低 表皮组织和蜡质 角质保护层加厚 呼吸强度逐渐下降 呼吸生理 影响呼吸作用的因素 3 贮藏环境温度 呼吸生理 影响呼吸作用的因素 温度主要是影响呼吸酶的活性而影响呼吸速率 在最低点与最适点之间 呼吸速率随温度升高而加快 超过最适点 呼吸速率随温度升高而下降 在植物正常生活范围内 5 35 温度愈低 果蔬的呼吸强度愈缓慢 物质消耗也愈少 随着温度的升高 酶活性加强 呼吸作用加强 不能简单地认为贮藏温度越低效果越好 每种果蔬都有适宜的贮藏温度 在贮藏过程中要求温度是稳定的 不能上下波动太大 不仅要保持适宜的低温 而且还要维持恒温 呼吸生理 影响呼吸作用的因素 4 贮藏环境湿度贮藏环境的相对湿度也会刺激呼吸强度 当相对湿度过低时 造成果蔬失水过多 引起萎蔫 使水解作用加快 酶的活性加强 呼吸强度加大 因此 在贮藏果蔬时 应保持环境适宜的相对湿度 呼吸生理 影响呼吸作用的因素 5 贮藏环境气体成分气体成分也是影响呼吸作用的重要环境因素 对果蔬呼吸作用影响较大的气体有氧气 二氧化碳 乙烯等 合理调节这些气体的比例 可较好的保持果蔬新鲜状态 延长贮藏期 降低贮藏环境中的氧气含量 可抑制呼吸并推迟一些果蔬跃变高峰的出现 提高环境中的二氧化碳的浓度 呼吸也会受到抑制 呼吸生理 影响呼吸作用的因素 6 机械伤害和病虫伤害果蔬一旦受到机械损伤及病虫危害时 会使呼吸作用加强 果蔬受伤后 果蔬组织与外界空气接触增加 气体交换加强 提高组织内氧气含量 从而使呼吸加强 当果蔬组织受伤或受到病虫害侵入时 会产生保卫反应 通过加大呼吸 增强对病虫害的抵抗及促使伤口的愈合 呼吸生理 影响呼吸作用的因素 组织损伤时 呼吸作用明显增强 可能的原因是 破坏氧化酶与呼吸底物的分隔细胞脱分化为分生组织或愈伤组织淀粉转变为糖 呼吸底物增多DNA RNA 蛋白质合成加快 需更多的能量和新的物质 呼吸生理 影响呼吸作用的因素 机械伤 病虫害 影响呼吸作用的因素是多方面的 复杂的 因素之间也不是孤立的 而是相互联系 相互制约的 在果蔬贮藏中不能片面强调哪个条件 而要综合考虑各种条件的影响 才能达到理想的贮藏效果 呼吸生理 影响呼吸作用的因素 1 与蒸发作用有关的概念 1 蒸发作用果蔬采收以后 依靠果蔬本身与贮藏环境之间的水蒸汽压力差 促使水分由果蔬表面向周围环境中扩散这一现象称为蒸发作用 二 蒸发生理 2 萎蔫因为水分的过度蒸发而导致果蔬表面的皱缩现象称为萎蔫 3 结露当空气水蒸气的绝对含量不变 温度降到某一定点时 空气的水蒸气达到饱和而凝结成水珠的现象称结露 蒸发生理 与蒸发作用有关的概念 果蔬萎蔫 蒸发生理 与蒸发作用有关的概念 果蔬结露现象 蒸发生理 与蒸发作用有关的概念 2 蒸发与结露对贮藏的影响 1 失重和失鲜一些蔬菜贮藏中的自然损耗率 蒸发生理 2 降低耐贮性果蔬萎蔫在造成失重和失鲜的同时 还会引起正常的代谢作用被破坏 影响耐贮性 试验材料活组织中蔗糖酶的活性 蔗糖mg 10g组织 h 酵解程度合成水解合成 水解率新鲜甜菜29 82 810 74 3脱水6 5 的甜菜27 04 56 09 6脱水15 的甜菜19 46 13 210 6 甜菜组织脱水同水解酶活性的关系 蒸发生理 蒸发与结露对贮藏的影响 3 降低抗病性 萎蔫对甜菜腐烂率的影响 蒸发生理 蒸发与结露对贮藏的影响 3 影响蒸发作用的因素蒸发作用受果蔬本身及环境的双重因素的影响 1 表面积比表面积比是指单位重量或单位体积的果蔬和其表面积的比 表面积比越大说明单位重量或单位体积与周围环境接触越大 受环境影响也越大 蒸发生理 2 表面保护结构果蔬在成熟过程中不断形成保护层 如 角质层 蜡质层等 故较成熟的果实水分蒸发量远低于未成熟的果蔬 蒸发生理 影响蒸发作用的因素 3 细胞持水力可溶性固形物含量和亲水性胶体越多细胞持水性越好 不利于蒸发作用的进行 蒸发生理 影响蒸发作用的因素 4 空气湿度直接影响蒸发作用的是空气的湿度饱和差 这也是最主要的影响因素 在果蔬贮藏保鲜环境中 空气相对湿度越大 越不易发生蒸发作用 因此在实际应用过程中 常采用地面撒水 喷雾 在通风口导入湿空气等方法 保持贮藏库中较高地相对湿度 减少水分的蒸发 蒸发生理 影响蒸发作用的因素 5 空气流速空气流动速度大 水分蒸发快 空气流动会带走空气中的水分 改变空气的相对湿度 促进水分的蒸发 蒸发生理 影响蒸发作用的因素 6 温度温度对水分蒸发的影响 是通过对空气的饱和湿度的影响来实现的 温度越高 空气的饱和湿度越大 从而引起湿度饱和差的增大 水分蒸发作用就越强 蒸发生理 影响蒸发作用的因素 4 控制蒸发失水的措施 1 降低温度 2 提高湿度 3 控制空气流速 4 包装 5 打蜡 蒸发生理 三 休眠生理 1 休眠现象休眠是植物为了躲避外界不良的环境条件及本身的生理需要而进入生长暂时停滞阶段的现象 在休眠期 果蔬的各种生理代谢处于最低状态 营养物质的消耗也处于很低的水平 2 休眠的类型与阶段 1 生理休眠 定时休眠 是本身生理的需要而进行的休眠 2 强制休眠是为了躲避外界不良环境条件而被迫进入休眠状态 3 休眠阶段有诱导期 休眠期和苏醒期 休眠生理 生理休眠的果蔬 休眠生理 休眠的类型与阶段 3 休眠的生理生化特征 1 休眠的生理机制 泉州黄洋葱贮藏期间呼吸强度的变化 休眠生理 2 休眠的生化变化 调节休眠 生长的激素物质主要是IAA GA与ABA之间的动态平衡 休眠生理 休眠的生理生化特征 4 休眠的控制 1 降低温度 2 辐照处理 3 化学药剂处理 休眠生理 果蔬在授粉后可分为生长 成熟 衰老三个生理阶段 控制果蔬的成熟和衰老生理 就能延长果蔬的贮藏寿命 四 成熟衰老生理 成熟衰老生理 1 成熟衰老中的物质转化 1 物质的合成与降解 2 物质在组织和器官之间的转移再分配 3 物质的重新组合 成熟衰老生理 甜味增加 淀粉变为可溶性糖酸味减少转化为糖有机酸呼吸氧化为CO2和H2O被K Ca2 等中和 成熟衰老中的物质转化 涩味消失 香味产生具有香味的物质 脂肪族的酯和芳香族的酯 及一些特殊的醛类由硬变软 2 成熟衰老中细胞壁结构的变化 1 膜透性和机能的变化 2 细胞器 叶绿体 线粒体 核糖体 细胞核 内质网 高尔基体 的变化 3 细胞壁的变化 4 细胞间隙的变化 成熟衰老生理 3 乙烯与果蔬的成熟衰老乙烯的生物合成及其调控乙烯的生物合成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 成熟衰老生理 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