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第二章农产品的品质 第一节 一 品质的定义 品质就是指食品的优质程度 不仅包括外观 风味和营养成分 而且还包括加工品质 商业品质等 营养品质 泛指农产品所含的营养成分 如蛋白质 脂肪 淀粉以及各种维生素 矿质元素 微量元素等 进一步说 就是蛋白质中所含的人畜必需氨基酸 如赖氨酸 色氨酸 脂肪中所含的不饱和脂肪酸如亚麻酸 淀粉中所含支链淀粉与直链淀粉之比值 等等 这是优质农产品的物质基础 加工品质 也可以称为食用品质或适口性 商业品质 指的是产品的形态 色泽 整齐度 容重以及装饰等表观或视觉性状 也包括是否被化学物质所污染 随着现代科技进步 这些性状可以通过光电仪器 机械 电脑以及化学方法等先进的检测手段来实现 例如商品玉米出口 可以通过机械作业把籽粒分级 使整齐度 粒色 含水量 纯度 净度以及容重等均达到较高的水平 提高市场的竞争力 这三种品质既相互联系 又独立存在 联系 是指一种品质的改善可能有益于另一类品质 独立 是指其产生的原因不同 而又必须有不同的解决途径 农产品的品质主要决定于种属遗传因素 同时又随栽培环境 管理水平和贮藏加工条件而变化 农产品品质的评价包括感官指标和理化指标两个方面 我国农产品的综合优质率仅15 稻谷等粮食产品的优质率只有10 优质专用产品少 目前我国优质小麦产量184万吨 占预期消费量8 5 缺口近2000万吨 我国农产品主要质量问题 农药残留 化肥残留 兽药残留 饲料重金属残留 环境污染 水脏 长期以来污水排放量大 80 以上未经处理直接排入江河湖库水域 以及治理不力 我国水质总体上呈恶化趋势 动植物疫病 例如 口蹄疫使我国的主要畜产品猪 牛 羊出口困难 猪肉占我国肉类产量70 居世界产量第一 2000年约占世界产量45 但出口量仅占世界1 75 黄龙病 小实蝇等使水果出口困难 二 感官品质 感官品质就是指通过人体的感觉器官能够感受到的品质指标的总和 通过感官来测定食品的品质主要分为三类 即外观 质地和风味 如大小 形状 颜色 光泽 汁液 硬度 新鲜度 气味等 外观因素包括大小 形状 光泽度 色泽等 质地因素包括对软 硬 汁液 口香以及粗 砂等状态的口感和手感 风味因素包括用舌头感觉到的酸咸苦辣甜和鼻子嗅到的气味 有视觉还不够 感官品质 包括外观因素 色泽 形状 光洁度 大小等 主要由视觉感知 主要包括 风味和质地 风味由味觉和嗅觉所感知 质地是由多种感觉所感知 质地食品的质地是可以变化的 其中水分变化起着主要作用 另外也与存放时间有关 形状果实的形状一般用果形指数即果实纵径与横径的比值表示 果形指数0 8左右 颜色农产品的色泽是由色素物质构成的 色素物质种类繁多 构成农产品特有的颜色特征 叶绿素是鲜活绿色农产品的代表色素 色泽一般是成熟与败坏的标志 果蔬的大小 色泽可以作为鉴别原料成熟度的依据 硬度硬度可以反映产品的成熟度和贮藏效果的好坏 气味农产品的香气来源于各种微量的挥发性物质 由于挥发性物质的种类和数量不同 使各种农产品有各自特定的香气 水果中具有浓郁的天然香气味 其香气成分中以有机酸酯类 醛类 萜类为主 蔬菜类的香气不如水果类香气浓郁 它们主要含有以含硫化合物 醇 萜烯类为主体的香气成分 内在品质也称营养品质 是指产品中含有各种营养素的总和 不同品种的产品组织中含有不同种类和数量的营养要素 内在品质 碳水化合物 脂类 蛋白质 矿物质水 维生素 三 营养品质 指为人们提供的各种营养成份的组成及含量 是产品食用价值高低的重要评价指标 与人类的健康有着密切的关系 主要营养品质指标有碳水化合物 蛋白质 脂类 维生素 矿物质及微量元素等 农产品中碳水化合物的主要种类是可溶性糖 淀粉 纤维素和半纤维素等 脂类化合物是一类重要的营养物质 赋予食品特有的风味 其中的不饱和脂肪酸 磷脂等对人体有保健价值 碳水化合物也即糖类 是多羟醛或多羟酮及其缩聚物和某些衍生物的总称 糖类分为单糖 双糖和多糖三大类 农产品中常见的单糖有葡萄糖 果糖 甘露糖 半乳糖 木糖等 农产品中双糖以蔗糖最为常见 农产品中常见的多糖有淀粉 纤维素和半纤维素 淀粉是存在于食物中能被人体利用的多糖中最主要的形式 以淀粉粒的形态存在于农产品细胞内 大多数水果的淀粉含量较低 有的在成熟后甚至完全消失 蔬菜中 以块根 块茎和豆类含淀粉较多 如藕 马铃薯 芋头 山药等 其淀粉含量与老熟程度成正比 大米 马铃薯 高粱 玉米 面粉 富含淀粉的食物 膳食纤维被营养学界称为 第七营养素 是一种不能被人体消化的碳水化合物 可分为两个基本类型 水溶性纤维与非水溶性纤维 纤维素 半纤维素和木质素是3种常见的非水溶性纤维 存在于植物细胞壁中 而果胶和树胶等属于水溶性纤维 则存在于自然界的非纤维性物质中 水溶性纤维可减缓消化速度和最快速排泄胆固醇 有助于调节免疫系统功能 促进体内有毒重金属的排出 非水溶性纤维可降低罹患肠癌的风险 同时可经由吸收食物中有毒物质预防便秘和憩室炎 并且减低消化道中细菌排出的毒素 常见食物中的大麦 豆类 胡萝卜 柑橘 亚麻 燕麦和燕麦糠等食物都含有丰富的水溶性纤维 食物中的小麦糠 玉米糠 芹菜 果皮和根茎蔬菜含有较多的非水溶性纤维 膳食纤维在蔬菜水果 粗粮杂粮 豆类及菌藻类食物中含量丰富 日常生活中 人们往往容易将膳食纤维 粗纤维和纤维素混为一谈 粗纤维只是膳食纤维的一部分 其主要成分是纤维素和木质素 纤维素仅是粗纤维的一部分 是一种单一化合物 是以 1 4糖苷键连接的葡萄糖线性化合物 粗纤维是膳食纤维中最常见的组分 纤维素是膳食纤维的主要组分 脂类是脂肪和类脂的总称 脂肪是脂肪酸与甘油生成的酯 类脂包括磷脂 糖脂 固醇和固醇脂等 大多数农产品的脂肪含量都很低 但油梨和核桃却极为丰富 粮油籽粒中以油料种子含脂肪最多 油料和豆类种籽的脂肪大都分布在子叶中 而谷类粮食中的脂肪则主要分布在糊粉层中 故许多谷类粮食的加工副产品 也是重要的榨油原料 农产品中普遍存在的类脂物质是磷脂 即脑磷脂和卵磷脂 果实中以核桃含量最高 豆类和油料种籽中含量最丰富的是大豆 棉籽和菜籽 各类粮食中则以糙米的含量较高 脂质的种类及功能 c h o 蛋白质是一切生命的物质基础 它的功能概括起来主要有三个方面 即人体组织的构成成分 构成体内各种重要物质和供给热量 从营养的角度而言 蛋白质是维持人体生长和提供能量的重要物质 谷类和豆类作物的蛋白质含量较高 核桃 扁桃 巴西梨 鳄梨 榛子 冬菇 紫菜等农产品 蛋白质含量可达11 23 矿物质是构成人体组织的重要材料 分为常量元素与微量元素两大类 人体中的矿物质盐类和离子具有维持体液一定的渗透压和ph值的作用 许多矿物质离子还直接或间接地参与体内的生化反应 农产品中的矿物质含量与水分和有机物质相比 非常之少 但由于它们在农产品中分布极为广泛 故农产品成为人类摄取矿物质的主要来源 维生素是一类维持人体健康的不可缺少的低分子有机化合物 对人体正常的生命活动和生理代谢起着重要的作用 其中很大一部分是某些酶的辅酶成分 有的则可能是激素的前体 如维生素d 当人体缺乏维生素时 会引起物质代谢失调发生一类特殊疾病 称之为 维生素缺乏症 维生素种类很多 目前了解的约有30多种中已知有近20种与人体健康和发育有关 按其溶解性为脂溶性维生素和水溶维生素两大类 脂溶性维生素不溶于水 而溶于脂肪及脂肪溶剂 在食物中 常与脂类共同存在 重要的脂溶性维生素有维生素a 维生素d 维生素e和维生奉k 重要的水溶性维生素有维生素b1 b2 b5 b6 b12 c 泛酸 叶酸等 维生素有着以下共同点 维生素均以维生素原 维生素前体 的形式存在于食物中 维生素不是构成机体组织和细胞的组成成分 它也不会产生能量 它的作用主要是参与机体代谢的调节 大多数的维生素 机体不能合成或合成量不足 不能满足机体的需要 必须经常通过食物中获得 人体对维生素的需要量很小 但一旦缺乏就会引发相应的维生素缺乏症 对人体健康造成损害 富含维生素的食物 常见蔬菜每100g中三种维生素的含量 四 卫生品质 卫生品质是指直接关系到人体健康的品质指标的总和 它主要包括产品表面的清洁程度 产品组织中的重金属含量 农药残留量和其他限制性物质的含量等 卫生品质是评价产品食用安全性的决定因素 日益受到人们的重视 无公害农产品是指产地境 生产过程和产品质量符合国家有关标准和规范的求 经认证合格获得认证证书并允许使用无公害产品标准的未经加工或者初加工的食用农产品 基本要求是安全 优质 卫生 有机食品是从英文organicfood直译过来的 是指来自于有机农业生产体系 根据国际有机农业生产要求和相应的标准生产加工的 并通过独立的有机食品认证机构认证的农副产品 绿色食品是中国政府主推的一个认证农产品 有绿色aa级 和a级之分 而其aa级的生产标准基本上等同于有机农业标准 绿色食品是普通耕作方式生产的农产品向有机食品过渡的一种食品形式 有机食品是食品行业的最高标准 果实已具备该品种应有的加工特征的程度 分为适当成熟与充分成熟 果实质地变软 风味变淡 营养价值降低时的成熟度 可采成熟度 加工成熟度 过度成熟度 五 加工特性 果蔬加工特性 成熟度 果实充分膨大长成 但风味还未达到顶点时的成熟度 易腐性 果品蔬菜多属易腐农产品 这些原料在采收 运输过程中 极易造成机械损伤 若不及时加工 就会严重腐烂 导致其失去加工价值或造成大量损耗 果品蔬菜要求从采收到加工的时间尽量短 同时在采收 运输过程中防止机械损伤 日晒 雨淋及冻伤等 以充分保证原料的新鲜 草莓的保鲜 凝胶性有果胶凝胶与淀粉凝胶两类 果胶分子链发生交联时会形成凝胶 柔嫩性纤维性粗纤维过高影响品质 粉粒性汁液性耐贮性和抗病性生命消亡 新陈代谢终止 耐贮性和抗病性也就不复存在 2 粮食的加工特性 后熟粮食在田间达到完熟即收获入仓 形成 收获成熟 但生理上并未完全成熟 表现为种子发芽率较低 加工成品率 如出粉率 出米率 出油率 低 食用品质较差 呼吸作用强 完熟 指果实完全成熟 色 香 味均达到最适食用的阶段 经过储藏一定时期之后 粮食籽粒继续完成内部的生理生化变化 逐步达到生理上的完全成熟 使得上述现象得以改善 从收获成熟到生理成熟的变化过程 称为 后熟作用 完成后熟作用所经历的时间称为 后熟期 通常以粮食和油料种子的发芽率达到80 以上作为完成后熟作用的标志 后熟期的生理变化主要是种子中的低分子物质逐步合成为高分子物质 高温 通风和干燥 有利于后熟期的完成 陈化随着贮藏时间的延长 粮食的理化性质会发生一系列变化 使品质逐渐变劣而趋于衰老 这种现象叫陈化 粮食陈化后 对加工 食用 营养品质以及商品价值都有不利影响 淀粉的糊化 淀粉的老化 糊化了的淀粉在室温下放置时硬度会变大 体积缩小 这种现象称为淀粉的老化 如面包 馒头等在放置时变硬 干缩 淀粉的糊化与老化 粮食一般含有直链淀粉和支链淀粉两种淀粉 淀粉在水中加热到一定温度时 形成有黏性的糊状体 此现象称为糊化 淀粉是碳水化合物在绿色植物中的储藏形式 它是以颗粒的形式存在的 淀粉颖粒是由直链淀粉和支链淀粉两种高分子有秩序径向排列而成 显微镜下淀粉颗粒偏光十字现象 淀粉的这种现象证明了淀粉颗粒存在辐射状的组织结构 淀粉在水中加热到一定程度时 形成有粘性的糊状体 此现象称为糊化 发生糊化所需的温度称糊化温度 其本质是淀粉颗粒中有序态和无序态的淀粉分子之间的氢键断裂 分散在水中形成亲水性胶体溶液 加热到一定温度 这时候水分子进入淀粉粒的非结晶部分 破坏氢键 随着温度的再增加 淀粉粒内结晶区的氢键被破坏 部分粮食含有独特的麦胶蛋白 麦谷蛋白 如小麦 黑麦 小麦中所含的麦胶蛋白 麦谷蛋白不溶于水 但遇水能相互黏聚在一起形成面筋 因此也叫面筋蛋白 麦胶蛋白有良好的伸展性和强的粘性 但无弹性 麦谷蛋白富有弹性但无伸展性 面筋及蛋白质的热变性 面粉用冷水调制时 蛋白质结构中的亲水基团将水吸在周围 蛋白质显示出胶体性质 即形成面筋 蛋白质引起热变性的原因主要是肽链受过分的热振荡而引起氢键破坏 温度增加后 麦胶蛋白和麦谷蛋白构象改变 失去吸水能力与溶胀能力 使面筋网络受到破坏 面筋失去延伸性和弹性 麦胶蛋白 gliadin 麦谷蛋白 glutenin 以及面筋的结构示意图 褐变指食物在加工 贮藏过程中颜色发生变化而加深的现象 非酶褐变 酶促褐变 褐变 抗坏血酸褐变抗坏血酸自动氧化 分解为糖醛和二氧化碳的结果 在很大程度上依赖于ph值及抗坏血酸的浓度 在ph值为2 0 3 5范围内 特别是ph值接近2时更易发生褐变 破坏酶活性的方法有以下几种 1 热处理法热烫与巴氏消毒可使酚酶失活 关键是要在最短时间内达到钝化酶的要求 水煮和蒸汽是目前最广泛使用的方法 2 酸处理法用柠檬酸 苹果酸 抗坏血酸 磷酸控制ph值来影响酶的活性 3 二氧化硫及亚硫酸盐处理二氧化硫 亚硫酸钠 焦亚硫酸钠等广泛应用于食品加工中酚酶的抑制 但亚硫酸盐含量必须控制在10ppm范围以内 4 其它措施去除和隔绝氧气以及加酚酶底物类似物 如肉桂酸 对位香豆酸 阿魏酸等酚酸 也可以有效地控制酶促褐变 控制非酶褐变方法 1 低温可延缓非酶褐变的过程 2 用亚硫酸盐处理可以抑制羰氨反应 3 羰氨反应在碱性条件下较易进行 降低ph值可抑制褐变 4 使用不易发生褐变的糖类 如蔗糖 5 适当添加钙盐 钙盐有协同so2抑制褐变的作用 6 降低产品浓度可降低褐变速率 3 大豆加工特性 吸水性大豆的吸水性有利于大豆油脂的顺利提取 塑性和弹性大豆的塑性和弹性直接影响大豆压榨制油的效果 可以通过对大豆的预处理来改善大豆的弹性和塑性 大豆蛋白的功能性质溶解度 蛋白质变性 大豆蛋白质中有亲水基团 能吸收水分 这一特点可以用于食品加工中 保水性 是指大豆蛋白质在加工时对水分的保持能力 大豆蛋白质可与甘油三酸脂形成脂 蛋白络合物 能吸收脂肪从而减少蒸煮时脂肪的损失 这一特性称为大豆蛋白的吸油性 另外大豆蛋白还有乳化性 发泡性 胶凝性以及调色性等性质 大豆蛋白质的凝胶性是指其在一定条件下可形成凝胶结构的特性 大豆蛋白质的凝胶作用可分为热凝胶作用和钙盐凝胶作用 a 热凝胶作用蛋白质分子的解螺旋和离解作用 紧接着在适当的条件下进行缔合和凝聚 b 钙盐凝胶作用钙盐凝胶是利用钙离子使蛋白质溶胶转变成凝胶 钙盐凝胶的凝胶强度非常小而且脱水收缩很快 加热和钙盐共同作用可以形成非常牢固的凝胶 用豆浆制作豆腐就是利用了这一原理 对于大豆蛋白来说 镁盐具有与钙盐类似的作用 大豆蛋白质具有一定的调色性能 可分漂白作用和增色作用 大豆蛋白中的脂肪氧化酶在不失活的条件下可以氧化不饱和脂肪酸形成过氧化物 使小麦面粉中的的类胡萝卜素由黄色变为无色 从而起到了漂白作用 将生大豆粉加入到面包中可同时起漂白 乳化 稳定和增加蛋白含量的作用 增色作用主要是因为在焙烤时大豆蛋白可与面粉中的碳水化合物在食品表面发生美拉德反应 第二节农产品主要组分在贮藏加工过程中的变化 脂溶性色素 水溶性色素 类胡萝卜素 叶绿素 农产品呈现不同颜色是由许多色素相互作用而形成的 按溶解性 广义的类黄酮色素 1 脂溶性色素物质 叶绿素能使蔬菜和未成熟的果实呈现绿色 叶绿体中含有叶绿素分解酶 叶绿素如用60 75 的热水进行烫漂 使叶绿素水解酶失去活性 则可保持其绿色 用稀硫酸铜溶液处理 能形成较稳定的铜叶绿素 可保持其绿色 青豆罐头中的青豆就是利用硫酸铜稀溶液处理或用叶绿素铜钠盐染色后 而保持其绿色的 另外叶绿素在低温或干燥状态时 其性质也较稳定 类胡萝卜素类胡萝卜素主要有胡萝卜素 番茄红素 番茄黄素 辣椒黄素 辣椒红素 叶青素等 按分子结构可分为胡萝卜素类和叶黄素类 胡萝卜素类主要有番茄红素 胡萝卜素 胡萝卜素和 胡萝卜素 叶黄素类主要有叶黄素 玉米黄素 隐黄素 蕃茄黄素等 类胡萝卜素热稳定性较好 ph对其影响不大 但抗氧化 抗光照性能差 易被酶分解褪色 2 水溶性色素物质 花色素也称花青素 花青素的颜色可随环境的ph而异 酸性条件下呈红色 液体呈微碱性时呈紫色 在碱性环境中 ph11 呈紫色或蓝色 果实在成熟过成中由于ph的变化 使果实出现各种颜色 对温度和光敏感 花黄素包括黄酮 黄酮醇 黄烷酮等 果实中的水溶性色素主要是花色素 常呈糖苷状态 称为花色素苷 二 蛋白质 1 小麦及面粉中的蛋白质 我国小麦蛋白质含量9 9 17 6 在小麦中主要分布在胚乳中 面粉中的蛋白质根据其溶解性不同分为麦胶蛋白 麦谷蛋白 麦球蛋白 麦清蛋白和酸溶蛋白 麦胶蛋白 麦谷蛋白占总蛋白的80 2 稻谷中的蛋白质 稻谷中的蛋白质含量平均在8 稻谷中蛋白质含量的高低 影响稻谷籽粒强度的大小 蛋白质含量越高 籽粒强度越大 3 玉米中的蛋白质 玉米籽粒含有约8 14 的蛋白质 其中约75 在胚乳中 4 大豆中蛋白质 大豆中平均含有40 的蛋白质 其中有80 88 是可溶的 易被人体消化吸收 大豆中的蛋白质分为清蛋白和球蛋白两类 其中球蛋白占绝大部分 大豆蛋白基本上属于结合蛋白 含有配糖体 因此绝大部分都是糖蛋白 5 果蔬中的蛋白质及其他含氮物质 果蔬中的含氮物质主要是氨基酸和蛋白质 其次是酰胺和铵盐 硝酸盐 它们虽然含量低 但在加工贮藏过程中对品质的影响很大 有些果蔬去皮后变黑 这是因为含有酪氨酸 在酶的作用下氧化生成黑色素 氨基酸产生香味 谷氨酸钠可以作为调味剂 人体蛋白质由20种氨基酸组成 其中 12种氨基酸是人体可以通过自身生化反应合成的 称为非必需氨基酸 还有8种氨基酸人体不能合成 必须依靠食物提供 称为必需氨基酸 动物蛋白中 一般都含有人体必需的8种氨基酸 特别是蛋制品和乳制品 故其营养价值比植物蛋白为高 动物试验表明 食动物蛋白的动物发育成长快 但寿命短 而食植物蛋白的动物发育慢 但寿命长 耐力好 三 碳水化合物 1 小麦及面粉中碳水化合物 碳水化合物是小麦和面粉中含量最高的化学成分 约占面粉的75 主要包括淀粉 糊精 纤维素以及游离糖和戊聚糖 淀粉是面粉中最主要的碳水化合物 约占面粉的67 游离糖 约占面粉的3 在面包生产中既是酵母生长的能量来源 又是形成面包色 香 味的基础物质 纤维素 约占面粉的0 2 0 3 影响面包的口感和外观 不易被人体吸收 但有利于肠胃蠕动 促进对其他营养成分的消化吸收 2 稻谷中的碳水化合物 主要以淀粉为主 大部分存在于胚乳中 大米中淀粉的含量随着精度的提高而增加 大米中淀粉的含量随精度的提高而增加 从食品与营养的观点来看 大米精度越高 淀粉的相对含量越高 纤维素越少 消化率也越高 3 玉米中的碳水化合物 主要也是淀粉 普通玉米以支链淀粉为主 4 果蔬中的碳水化合物 主要有糖 淀粉 纤维素和果胶类四种 果实中的糖有葡萄糖 果糖和蔗糖等 果蔬中的含糖量随品种 生长时期等条件不同而不同 含糖量高则耐贮藏 果蔬未熟时含有较多的淀粉 成熟后淀粉逐渐减少 温度对淀粉转为糖的速度影响很大 未熟果蔬中 果胶主要以原果胶的形式存在 不溶于水 随成熟度增加 逐渐转化为可溶性果胶 四 脂质 粮食中的脂质主要存在于胚和种皮中 所以粮食中的脂肪大都在副产品中取出 油料植物种子中脂肪含量较高 是人类获得脂肪的主要途径 五 维生素和矿物质 小麦籽粒不同部分灰分含量有明显差异 这提供了一种简便的检查制粉效率和小麦面粉质量的方法 面粉的灰分比小麦中胚乳的灰分增加越多 说明面粉的精度越低 大米也有类似情况 粮食中不含维生素d 维生素a 在制粉过程中维生素显著减少 这是因为维生素主要集中于糊粉层和胚芽部分 水果蔬菜中含有非常丰富的维生素 在高温灼烧时 食品发生一系列物理和化学变化 最后有机成分挥发逸散 而无机成分 主要是无机盐和氧化物 则残留下来 这些残留物称为灰分 它标示食品中无机成分总量的一项指标 六 酶 1 粮食中重要的酶类粮食中重要的酶有淀粉酶 蛋白酶 脂肪酶等 面粉中的淀粉酶主要是 淀粉酶和 淀粉酶 淀粉酶只能水解淀粉中的 1 4糖苷键 从分子内部进行水解 淀粉酶也只能水解淀粉中的 1 4糖苷键 从淀粉分子的非还原端开始分解 正常的面粉中含有足够量的 淀粉酶 但是 淀粉酶含量不足 可以利用 淀粉酶改进面包的品质 带 sh 的化合物是蛋白酶的激活剂 在面粉中加入氧化剂 可氧化 sh 抑制蛋白酶的活性 淀粉酶的蛋白质立体结构图 非还原端 淀粉酶 异淀粉酶 脂肪酶是一种对脂质起水解作用的酶 它能在面粉贮藏期间增加游离脂肪酸的含量 植酸 化学名肌醇六磷酸 植酸酶能将植酸水解成肌醇和正磷酸盐 从而减少植酸与金属形成不溶性复合物 有利于人体营养的吸收 脂肪氧化酶专一催化具有顺 顺 1 4 戊二烯结构的多元不饱和脂肪酸加氧反应 氧化生成具有共轭双键的过氧化氢物 通过氧化使胡萝卜素变成无色 因此是一种酶促漂白剂 过氧化氢酶催化过氧化氢分解为氧和水 它也能漂白胡萝卜素 植酸 可以作为螯合剂 抗氧化剂 保鲜剂 水的软化剂 发酵促进剂 金属防腐蚀剂等 2 大豆中的主要酶类 大豆中的脂肪氧化酶活性很高 当大豆籽粒破碎后 它很容易与其底物发生降解反应 生成的降解产物很多 其中很多与豆腥味有关 尿素酶容易受热而失活 而且容易准确测定 经常作为确认大豆制品湿加热处理程度的指标 大豆中也存在 淀粉酶和 淀粉酶 且大豆中的 淀粉酶活性比其他豆类中的高 3 果蔬中主要酶类 果蔬中主要有两大类酶 水解酶类和氧化酶类 水解酶类主要包括果胶酶 淀粉酶 蛋白酶 果胶酶能够水解果胶 从而使果蔬变软 氧化酶如多酚氧化酶 可以诱发酶促褐变 第三节 一 果品蔬菜的采后腐败 果蔬产品的采后损耗是很严重的 据统计 全国每年损耗的果品占总产量的10 20 引起果品蔬菜采后腐败的原因有三个方面 果蔬组织的生理失调或衰老 采收及采后环节造成的机械损伤 病原微生物侵染危害 其中果蔬组织的生理失调或衰老以及病原微生物侵染危害造成的损失最为严重 果蔬采后病害是指采收后发病 传播 蔓延的疾病 包括田间已被侵染病害 但尚无明显症状 在采收后才发病或继续危害的病害 采后病害分为两类 侵染性病害和非侵染性病害 生理性病害 1 侵染性病害 概念 特点 果蔬产品的采后损耗严重 尤其是热带 亚热带地区 由于高温高湿 有利于微生物的活动 繁殖和侵害 使果蔬产品迅速腐烂 腐烂产品产生的乙烯会使其他产品成熟和衰老加速 缩短贮藏期 腐烂的果蔬产品上的病原微生物会侵染其他产品 造成恶性循环 引起果蔬腐烂的病原微生物主要是真菌和细菌 其次还有病毒 已经记载的植物细菌病害500种以上 植物病原细菌已经确认的约有250个种 亚种和致病变种 寄生关系 绝大多数植物病原物都是异养的 自身不能制造营养物质 需依赖对植物的寄生而生存 与寄主的关系为寄生关系 寄生是一种生物依赖另一种生物提供营养物质的生活方式 提供营养物质的一方称为寄主 得到营养的一方称为寄生物 营养方式 死体营养 是寄生物先杀死寄主植物的细胞和组织 然后从中吸取养分 营这种生活方式的生物称作死体寄生物 活体营养 是从活的寄主中获得养分 并不立即杀伤寄主植物的细胞和组织 这种营养方式的生物称为活体寄生物 半活体营养 既能进行寄生又能进行腐生生活获取营养的方式叫半活体营养 这种生物称为兼性寄生物 绝大多数的植物病原真菌和所有的植物病原细菌都是兼性寄生 寄生物的营养方式 反映了病原物的不同致病作用 死体营养病原物 从伤口或自然孔口侵入后 产生酶或毒素来杀死寄主的细胞和组织 然后以死亡的植物组织作为生活基质 再进一步伤害周围的细胞和组织 死体营养的病原物腐生能力一般都较强 此外 死体营养的病原物寄主范围一般较广 立枯丝核菌 rhizoctoniasolani 齐整小核菌 sclerotiumrolfsii 和胡萝卜软腐欧氏菌 erwiniacarotovora 等 可以寄生几十种甚至上百种植物 活体营养病原物 从寄主的自然孔口或直接穿透寄主的表皮侵入 侵入后在植物细胞间隙蔓延 常常形成吸器来吸取寄主细胞内的营养物质 如霜霉菌 白粉面和锈菌 甚至有的病原物生活史的一部分或大部分是在寄主细胞内完成的 如芸薹根肿菌 这些病原物的寄主范围一般较窄 有较高的寄生专化性 它们的寄生能力很强 但是它们对寄主细胞的直接杀伤作用较小 这对它们在活细胞中的生长繁殖是有利的 一旦寄主细胞和组织死亡 它们也随之停止生育 死亡 活体营养的病原物不能脱离寄主营腐生生活 绝大多数植物病原物都是异养的 与寄主的关系为寄生关系 一种寄生物能否成为病原物 取决于能否克服该植物的抗病性 能克服则表现出致病性 寄主植物感病 两者间亲和 反之则不亲和 寄主抗病 完全的腐生物是没有致病性的 病原物群体内部不同菌系或株系对该种植物不同品种的致病能力有差别 根据这个差别可将病原物划分为多个小种 植物病原物的寄生性和致病性 植物病原物的寄生性和致病性是两种不同的性状 也是病原物的两种基本属性 寄生性 是指病原物在寄主植物活体内取得营养物质而生存的能力 致病性 是指病原物所具有的破坏寄主和引起病变的能力 但并非是单纯的对营养和水分的依赖关系 寄生性和致病性的关系 寄生物不一定是病原物 也不是所有的病原物均为寄生物 体外致病 寄生性与致病性是两个不同的概念 寄生性与致病性的强弱无相关性 病原物的致病机理 夺取寄主的生活物质对寄主细胞施加机械压力酶 毒素和激素的破坏作用 在市场上看到的果蔬采后病害 经常是几种病原体作用于同一寄主的结果 这种混合侵染的腐败速度比单独一种微生物侵染更快 如 香蕉的颈腐病是由多种真菌所致 如果把每种真菌的纯种接种到香蕉上 则只会引起轻微的病害 但是混合接种则会使蕉颈严重腐烂 侵染性病害对果蔬造成影响 如变色 坏死和腐烂 产品的局部组织产生坏死斑 如青椒的炭疽病 受炭疽危害的还有菜豆 结球白菜 黄瓜 冬瓜等 蔬菜白侵染上炭疽后 叶上出现黄色病斑 叶子容易脱落 果实的病斑呈褐色 果实容易脱落 组织解体水烂或干腐 这种是受到杆菌感染引起的 如柑桔的青绿霉腐烂病 甘薯的干腐病等 导致果蔬产品腐烂的微生物 有些在采收前就已侵染果蔬产品 有些是在采后的贮运和销售过程中侵染 采前采收过程采后 采前侵染有些果蔬在田间已被病源微生物侵染 但由于此时果蔬抗病力较强 或者环境条件不利于微生物的活动 病菌受到抑制而处于不活动状态 潜伏在果蔬产品内 这种侵染成为潜伏性侵染 待果实成熟或衰老时 抗病力下降 才表现症状 如 香蕉 番木瓜和芒果虽然在采前已可能被炭疽菌侵染 但往往在果实成熟度较高时才表现症状 采收过程侵染伤口 苹果炭疽病 applebitterrot 苹果炭疽病病斑中间生密集小黑点 苹果炭疽病分生孢子 苹果炭疽病病果 采后侵染 新鲜果蔬从采收到销售的整个过程中 难免有伤口 很多采后病害是通过采收后对产品造成的损伤开始的 如 果柄断口以及采收后处理过程中对果蔬表面组织的损伤 病原菌从伤口入侵 造成腐烂 果蔬在挑选 包装和运输过程中 通过互相接触或人为地造成传播 如拿过腐烂果实再拿好的果实 贮藏库 催熟室由于常年贮存果蔬 难以进行彻底的消毒 库内可能遗留大量的病原微生物 使果蔬入库可能受到侵染 因此 果蔬入库前 做好库房的消毒杀菌 减少病原 是减少果蔬贮存期腐烂的一项重要措施 采收后 病原菌侵入果蔬的途径主要有三条 通过直接穿透果蔬表皮侵入从自然孔口侵入从机械伤口侵入 有些病原菌只有一条侵入途径 如贮藏期常见的青霉菌 软腐病菌只能通过伤口侵入 有些病原菌则同时具备两条侵入途径 如青椒灰霉菌技能从伤口侵入 有能直接穿透侵染 一般细菌病原物多由伤口侵染 仅有少数细菌能从自然孔口侵入 病毒只能由伤口侵入 真菌直接侵入的典型过程 1 落在植物表面的真菌孢子 在适宜的条件下萌发产生芽管 2 芽管的顶端可以膨大而形成附着胞 appressorium 附着胞以分泌的粘液和机械压力将芽管固定在植物的表面 3 从附着胞与植物接触的部位产生纤细的侵染丝 penetrationpeg 借助机械压力和化学物质的作用穿过植物的角质层 4 真菌穿过角质层后或在角质层下扩展 或随即穿过细胞壁进入细胞内 或穿过角质层后先在细胞间扩展 然后再穿过细胞壁进入细胞内 真菌的侵染丝直接穿透寄主表皮侵入 真菌直接侵入的机制 包括机械压力和化学的两方面的作用 1 附着胞和侵染丝具有机械压力 例如麦类白粉病菌分生孢子形成的侵染丝的压力可达到7个大气压 能穿过寄主的角质层 2 侵染丝顶端部分分泌的毒素使寄主细胞失去保卫功能 侵染丝分泌的酶类物质对寄主的角质层和细胞壁具有分解作用 实验证明酶的活动局限在侵染丝的侵入点附近 并不扩散到较远的地方 采后病害的传播方式 主要借风 雨 虫传播 真菌的孢子数量大 体积小 重量轻 非常适合于气流传播 土壤中的细菌和线虫也可被风吹走 如霜霉病的发生流行 就是靠风与气流将病原菌在田间散布而造成的 番茄的酸腐病则是靠一种果蝇做媒介传播的 气流传播的距离一般比较远 很多外来菌源都是靠气流传至 如小麦条锈病菌的夏孢子可借助气流传播1000km以上 水媒传播 果蔬在田间因灌溉或采后用水清洗 病菌即借水传播到其他果蔬上 种子带菌传播 马铃薯环腐病 萝卜黑腐病的传播 主要是靠种薯和种子传播的 接触传播 一些典型的贮存期病害 青霉病 灰霉病 毛霉病 主要是靠病 健果蔬相互接触而使健康的果蔬得病的 真菌中的黑盘孢目和球壳孢目的分生孢子多半都是由雨水传播的 因为这些子实体之间含有胶质 胶质遇水膨胀和融化以后 接种体才能从子实体或植物组织上散出 随着水滴的飞溅和水流而传播 病原菌侵染过程 病原菌从接触 侵入到引致寄主发病的过程称为侵染过程 简称病程 病程一般分为四个阶段 侵入前期 侵入期 潜育期和发病期 侵入前期 从病原菌与寄主接触到病原菌向侵入部位生长或活动 并形成侵入前的某种侵入结构为止 侵入期 从病原菌开始侵入起 到病原菌与寄主建立寄生关系为止 潜育期 从病原菌侵入与寄主建立寄生关系开始 直到表现明显的症状为止 发病期 即显症期 影响发病的因素1 机械损伤2 温度3 湿度4 气体成分5 采收前田间病害侵染状况6 果蔬的生物学特性 采后微生物引起损失的控制办法 造成果蔬采后腐烂的因素是多方面的 因此 必须采取综合措施 才能有效的控制采后损失 尽量减少田间侵染 加强管理 增强果蔬产品的抗病性 及时清除果园中的病果 定时喷杀菌保护剂 把潜伏性侵染减少到最低限度 采后可用杀菌剂或加热处理 以消灭遗留的病原微生物 减少机械损伤 在果蔬的采收 包装 运输过程中 轻拿轻放 以减少机械损伤 防止病原微生物从伤口侵入 冷藏 果蔬在冷藏库中可以减缓成熟和衰老 同时低温也抑制了病原微生物的活动 但是如果果蔬损伤严重 入库前受到病原微生物的严重侵染 那么进入冷库后也会发生严重腐烂 芒果 菠萝在10摄氏度可以贮藏2周或更长时间 但转至市场后由于温度较高 已被侵染的果实很快就会腐烂 冷藏与适宜的低氧 高二氧化碳以及适宜的湿度等环境条件相结合 能够有效抑制微生物的生长 热处理 用热空气或热水浸泡的方法 可以有效减少芒果 荔枝等的炭疽病 处理方法 一般是将果实放在48 55摄氏度的热水中浸泡2 5分钟 用热水处理结合使用杀菌剂 效果更好 使用杀菌剂 香蕉 柑橘等普遍使用杀菌剂处理 使用杀菌剂需要注意 不能随意增加使用浓度和次数 防止抗药性的产生 2 果蔬的生理性病害 植物的生理性病害是由于植物自身的生理缺陷或遗传性疾病 或由于在生长环境中有不适宜的物理 化学等因素直接或间接引起的一类病害 它和侵染性病害的区别在于没有病原生物的侵染 在植物不同的个体间不能互相传染 所以又称为非传染性病害或非侵染性病害 植物的非侵染性病害的病原 1 环境中的不适宜因素物理因素 温度 湿度和光照等气象因素的异常 化学因素 土壤中的养分失调 空气污染和农药等化学物质的毒害等 2 植物自身遗传因子或先天性缺陷引起的遗传性病害 虽然不属于环境因子 但由于没有侵染性 也属于非侵染性病害 非侵染性病害和侵染性病害的关系 非侵染性病害使植物抗病性降低 利于侵染性病原的侵入和发病 如冻害不仅可以使细胞组织死亡 还往往导致植物的生长势衰弱 使许多病原物更易于侵入 侵染性病害有时也削弱植物对非侵染性病害的抵抗力 如某些叶班病害不仅引起木本植物提早落叶 也使植株更容易受冻害和霜害 加强栽培管理 改善植物的生长条件 及时处理病害 可以减轻两类病害的恶性互作 营养条件不适宜包括营养缺乏 各种营养间的比例失调或营养过量 这些因素可以诱使植物表现各种病态 过去一般称为缺素症或多素症 如在大量施用化肥 农药的地块 在连作频繁的保护地栽培等情况下 土壤中大量元素与微量元素的不平衡日益突出 在这种土壤环境中生长的作物 往往会表现出营养失调症状 化学因素 植物的矿质营养被分为大量元素和微量元素 缺乏这些元素导致植物产生多种症状 大量元素 n p k 氮素广泛存在于细胞内的蛋白质 氨基酸及其衍生物中 磷存在于dan rna 膜磷脂和adp atp中 钾主要作为很多反应的催化剂 它们都是可以由植物下部组织向上输导的 所以缺乏的症状首先表现在下部叶片上 微量元素 镁 锌 钙 硼 硫 铜 钼和锰 钙营养失调 钙营养失调对果蔬品质的影响最大 钙存在于细胞壁中 和果胶酸起作用形成难溶解的果胶酸钙 可增加果实的硬度 还可和草酸 琥珀酸等有害酸结合成盐 解除酸害 钙与多种金属阳离子发生对抗 缓冲高浓度金属离子对细胞的毒害 增加果实的抗逆性 提高果实对高co2的耐受性 对生物膜的结构完整性起重要作用 同时也增强了对其生理功能的稳定性 由于钙参与细胞壁 生物膜和功能酶的组成 所以当钙营养失调时便产生组织坏死 粉绵 软腐 变色 开裂等缺钙症 缺钙时多酚氧化酶的活性不能得到有效地控制 往往导致果实褐变 钙溶液浓度越大 对多酚类物质氧化的抑制作用越强 抑制作用有两个解释 一是钙与氨基酸结合成为不溶性化合物 因此钙盐有协同so2控制褐变的作用 二是ca2 与多酚氧化酶中的cu2 的竞争 果实缺钙时 会导致水心病 钙是山梨糖醇脱氢酶的活化剂 山梨糖醇在山梨糖醇脱氢酶的作用下变为果糖进入果实细胞内 当这种酶失活时 山梨糖醇无法进入细胞内而充溢于细胞间隙 致渗透压增高 从细胞中吸水 当细胞间充水后 由于光线易于通过 而出现透明状 患病处因得不到足够的氧气而进行无氧呼吸 产生有毒物质 使其很快变褐或烂掉 在一个果实内 各部分代谢山梨糖醇能力不同 一般果心较弱 所以多从果心部发病 此外 该病的发生也可由于水分过剩 或根系吸收能力强蒸发量相对减少时引起 苹果水心病 苹果水心病 苹果缺钙症 症状 幼叶边缘呈杯状向上卷 展开的叶有整齐的脉和脉间失绿 老叶边缘坏死并破碎 严重时顶梢枯死 果实出现苦痘病 红玉斑点病 水心病 皮孔斑点病 裂果 内部腐烂和木栓斑点病等 氮营养失调 氮是植物生长的必需养分 它是每个活细胞的组成部分 植物需要大量氮 氮素是叶绿素的组成成分 叶绿素a和叶绿素 都是含氮化合物 葡萄糖是植物体内合成各种有机物的原料 而叶绿素则是植物叶子制造 粮食 的工厂 氮也是植物体内维生素和能量系统的组成部分 氮素对植物生长发育的影响是十分明显的 当氮素充足时 植物可合成较多的蛋白质 促进细胞的分裂和增长 植物缺氮就会失去绿色 植株生长矮小细弱 株型也发生改变 瘦小 直立 茎杆细瘦 根量少 细长而色白 缺氮会使叶绿素减少 光合作用减弱 光合产物少 花和果实少 成熟提早 产量 品质下降 氮过量时往往伴随缺钾和 或缺磷现象发生 造成营养生长旺盛 开花少 座果率低 过量的氮与碳水化合物形成蛋白质 剩下少量碳水化合物用作构成细胞壁的原料 细胞壁变薄 所以植株对寒冷 干旱和病虫的抗逆性差 果实保鲜期短 果肉组织疏松 易遭受碰压损伤 氮过量还可使花青素发育受到抑制 而花青素是多酚类化合物 是天然抗氧化剂 具有抗乙烯和 法尼烯氧化的能力 所以着色不良的果实易发生 法尼烯危害 且易粉熟绵化 如苹果虎皮病是典型的例证 正常氧原子只有4对电子 机体正常代谢可使原子失去一个电子 这样就形成了自由基 当自由基从细胞膜上夺取一个电子后 就产生了另一个新的自由基 并开始了链反应 电子夺取链反应侵蚀细胞膜 导致细胞完整性的丧夫 原花青素抗氧化剂由于其特殊的分子结构 抗氧化剂能给出一个电子自由基 而自身不会形成有害的能引发链反应的危险物质 虎皮病又称褐烫病 是苹果贮藏后期发生的最严重的生理病害 迄今为止对虎皮病的发病机制尚无定论 1970有学者年发现 法尼烯的过氧化产物共轭三烯与虎皮病的发生密切相关 致病原因可能是共轭三烯聚合成不透气的膜 阻碍了气体交换 导致表皮中乙醛 乙醇等呼吸产物的积累 使表皮细胞液胞膜遭破坏 相关酚类物质发生不可逆的氧化所致 此外 还有多酚氧化酶及醇类酯化作用失调的致病理论 前苏联b a 1980 苹果虎皮病 主要发生在贮藏的中后期 病果皮片状或不规则形变褐 稍凹陷 易撕离 皮下果肉细胞变褐坏死 果肉松散发绵 略带酒味 后期病果易遭霉菌感染而腐烂 硼营养失调 硼在1920年被发现为基本微量元素 硼是细胞壁的成分 硼在细胞壁上通过与果胶结合影响细胞壁结构 钙硼共同作用维持细胞壁的稳定性 硼对植物体内碳水化合物的运输必不可少 硼可影响许多酶的活性和生理生化作用 能抑制酚酸的形成 还参与激素的代谢过程 缺硼会导致果实小 木质化 缺硼很可能首先引起植物体内激素代谢发生变化 并通过激素将这一信息传递到各个组织 从而引起一系列生理生化反应和外部形态变化 缺硼时 新形成的果胶不能结合到细胞壁上 从而导致细胞壁结构紊乱 缺硼必然导致碳水化合物运输受阻 抑制纤维素合成和细胞壁的形成 缺硼使碳水化合物运输受阻 作用机理尚不清楚 目前有以下几种学说 硼糖络合物运输学说这个假说是比较公认的 根据硼酸能与多羟基化合物形成络合物的特性 推论硼酸能与碳水化合物形成络合物 并且认为 硼糖络合物比单独的高度极性糖分子较易通过细胞膜 硼有利于糖转运与生长素等有关的学说硼可以促进生长素的转运 而生长素的转运需要糖 硼促进生长素的转运进而也促进了糖的转运 缺硼使碳水化合物运输受阻的另一原因是 缺硼导致植物筛管中形成胼胝质使筛孔阻塞或输导组织破坏 钾营养失调 酶的活化剂生物体中约有60多种酶需要钾离子作为活化剂 参与植物的水分生理维持根细胞的渗透压 调节气孔开闭增强植物的抗逆性 钾是公认的 品质元素 其作用主要表现为 提高农产品的充实度增加农产品的风味及适口性提高食品的营养价值降低硝酸盐含量减少病斑增加水果 蔬菜的着色程度 施钾对大麦品质的影响 处理胱氨酸蛋氨酸酪氨酸色氨酸淀粉可溶性糖 np0 180 140 360 1244 99 36npk0 200 200 420 1446 510 40 新梢细长 节间长 叶尖 叶缘退绿和坏死 叶缘往上卷 向后弯曲 果型小 品质差 桃缺钾 缺钾时果实成熟不均匀 着色程度差 环境污染主要指空气污染 水源污染 土壤污染 酸雨 so2 h2o 等 大气污染对植物的危害 臭氧 二氧化硫 氢氟酸 hf 过氧硝酸盐 pan 氮化物 no2 no 氯化物 乙烯等 其中有些气体如水银蒸气 乙烯 氨 氯气等 不会扩散太远 其危害仅限于污染源附近 而另一些则能扩散很远造成更大危害 如氟化氢 二氧化氮 臭氧二氧化硫等 这些污染物对不同植物的危害程度不同 引起的症状各异 农药药害 各种农药 杀菌剂 杀虫剂 除草剂等 和化学肥料如使用浓度过高 或用量过大 或使用时期不适宜 均可对植物造成化学伤害 植物药害可以按照发生的时间快慢分为急性和慢性两种 慢性药害并不很快表现明显的症状 而是逐渐影响植株的正常生长发育 使植物生长缓慢 枝叶不繁茂 开花减少 结实延迟 果实变小 籽粒不饱满 种子发芽率降低等 黄瓜药害 物理因素 1 温度不适 高温 灼伤 低温 冷害 冻害 变温 温差过大 2 水分湿度不适 水淹 沤根 干旱 萎蔫 水分骤变 裂果 干热风 卷叶 3 光照不适 光照过强 露地植物日灼病 光照不足 保护地植物徒长 温度不适 温度是植物生理生化活动赖以顺利进行的基础 各种植物的生长发育有它们各自的最低 最适和最高的温度 超出了它们的适应范围 就可能造成不同程度的损害 高温引起的病害 常见的是番茄 辣椒和其他果实的灼伤 低温的影响主要是冷害和冻害 冷害也称寒害 是指0 以上的低温所致的病害 喜温作物如黄瓜 水稻以及热带 亚热带的果树如菠萝 柑桔 香蕉以及盆栽和保护地栽培的植物等较易受冷害 剧烈变温对植物的影响往往比单纯的高 低温更大 贮运温度偏高 果蔬易过早衰老 如糠心 内部褐化等 贮运期间温度波动过大 也易造成早衰 梨果冷害 果肉大面积水渍状 褐色坏死腐败 番茄高温障碍病因 35 40 c 持续4h 水分 湿度不适 土壤水分缺乏时 果蔬的正常发育受阻 表现为个体小 着色不良 品质不佳 成熟提前 植物因长期水分供应不足而形成过多的机械组织 使一些肥嫩的器官如水果 根菜等的一部分薄壁细胞转变为厚壁的纤维细胞 可溶性糖转变为淀粉而降低品质 土壤中水分过多 贮藏中容易诱发多种生理性病害和侵染性病害 水分的骤然变化也会引起病害 为了保持果蔬的新鲜度 通常要求85 95 高湿条件 湿度过低 将引起生理病害 如苹果 梨果实失水过多 可使果皮皱缩 鳄梨在高温干燥条件下 造成外观差 软化不齐 并产生异味 使果实不适口 甜橙在低湿度下果皮易失水皱缩和易产生干疤病 湿度过高也会诱发生理病害 如宽皮橘类的枯水病 在湿度90 以上时发病严重 光照不适 光照过强很少单独引起病害 一般都是与高温 干旱相结合 光照时间的长短影响植物的生长和发育 光照条件不适宜 可以延迟或提早作物的开花和结实 给生产造成很大的损失 李子日灼病病因 强光 高温 干旱 苹果日灼病病因 强光 高温 干旱 a b c 粮食是以淀粉为主要营养成分 用于制作谷类主食的原料的统称 粮食的种类 禾本科 稻 小麦 玉米 大麦 燕麦 粟 黍 高梁等双子叶 荞麦