果蔬保鲜理论.ppt

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1、果蔬保鲜,绪 论,一、我国果品蔬菜生产现状,我国果蔬产业已成为仅次于粮食作物的第二大农业产业,2011年，我国水果和蔬菜总产量将分别达到1.42亿t和6.77亿t,我国果品总贮量占总产量的25%左右，商品化处理量约为10%，果品加工转化能力约为6%，蔬菜加工转化能力约为10%。果蔬采后损耗率25%30%。,美国的水果总贮量占总产量的50%左右，商品化处理率达80%以上，预切菜和净菜量占70%以上，加工转化能力达总产量的40%左右，果蔬采后损失率低于5%。,若水果产后减损15%就等于增产约1 000万t，扩大果园面积66.7万hm2蔬菜采后减损10%就等于增产约4 500万t，扩大菜园面积约13

2、3.4万hm2若使果蔬采后损耗降低10%，就可获得约550亿元的直接经济效益,二、我国果蔬产业存在的问题,1、果蔬贮藏能力不足1998年到2011年，我国果品产量从5452.9万t增加到1.42亿t，增长了2.6倍。而目前果品贮藏能力仅为4500万t左右，约为总产的31.7%，其中冷藏能力2700万t左右，约为总产的19.0%。因此，贮藏设施的配套问题必须引起高度重视。,2、尚未建立适合我国国情、科学合理的果蔬流通链为了进一步提高果蔬质量，减少采后损失，解决采前采后脱节的问题，应尽快研究并提出适合我国国情的果蔬流通综合技术，建立合理的流通体系，在有条件的地方，率先实行“冷链”流通。3、贮运保鲜

3、技术的推广普及率较低,4、采后商品化处理意识淡薄，采后处理设施缺乏研究建立适合我国国情的果蔬采后商品化处理技术体系，改进包装装潢，制订与国际接轨的水果标准，使果蔬产品商品化、标准化和产业化，是提高我国果蔬在国际市场上竞争力的重要措施之一。,三、我国果蔬贮藏保鲜技术现状,一、常温贮藏主要包括堆藏、沟藏（埋藏）、假植贮藏、窖藏、土窑洞贮藏、通风库贮藏等形式。,二、机械冷藏目前，冷库贮藏在我国已有了很大的发展，全国范围内果蔬冷藏占贮藏量的3040%左右，在主产区会更多。,三、气调贮藏 1CA贮藏 2MA贮藏（塑料薄膜封闭贮藏）3减压贮藏,1 9 1 8年英国科学家Kidd和West研究基础上发展起来

4、的气调贮藏被认为是当代贮藏新鲜果蔬产品效果最好的贮藏方式。,葡萄气调库,四、其他辅助保鲜方式：1辐照处理 2臭氧保鲜3生物防腐：拮抗菌（竞争生存空间）；分必抗菌素抑制病菌；直接侵入菌体。,第一章 果蔬的采后生理,一、成熟与衰老的概念成熟maturation：果蔬生长的最后阶段，已达到生理成熟。完熟ripening：果蔬达到生理成熟以后，发生一系列的生理生化变化，表现出固有品质的阶段。可视为衰老的开始。衰老senescence：果蔬达到完熟以后的阶段。,第一节 果蔬的采后变化,二、成熟衰老中的化学变化,颜色的变化果蔬在成熟过程中颜色的变化主要由色素引起。色素可分为脂溶性色素和水溶性色素两大类，脂

5、溶性色素包括叶绿素和类胡萝卜素。水溶性色素主要是花色苷。,（二）香气的变化,由果蔬在成熟衰老过程中产生的挥发性酯类、醇类、酸类、醛类、酮类、酚类、萜类、杂环族等物质产生。,例如：葱、韭、蒜等香气均由硫化丙烯类化合物组成；黄瓜中主要香气成分为黄瓜醇和黄瓜醛。,苹果：已鉴定出70多种挥发性化合物，但以2-甲基丁酸乙酯、乙醛和反-己烯-2-醛为代表香气成分,（三）味感的变化,1.甜味的变化2.酸味的变化3.涩味的变化,三、成熟衰老中与软化的有关化学变化及与酶的关系,对软化起重要作用的还有纤维素酶。,第三节 果蔬的呼吸作用,呼吸作用的二重性 1.呼吸是果蔬产品采后必须进行的活动，因为，只有呼吸作用正常

6、地进行，才能维持果蔬产品正常的生命活动，呼吸作用是整个生命活动能量的来源，同时还与体内其他生理生化过程密切相关（中间产物酶的合成各种代谢正常进行等），有了正常的呼吸途径和历程的主导，才能使产品保持正常的生活状态。,2.呼吸作用对于采后品质的保持又是一个消极的活动，因为呼吸的底物就是营养成分，呼吸得越多，消耗的得也就越多，品质变化也就越大。采后的一个主要任务，就是在保持产品能正常进行生命活动的情况下，尽量控制呼吸强度，把呼吸消耗降到最低。,一、呼吸作用（respiration）的概念是指生活细胞内的有机物在酶的参与下，逐步氧化分解并释放能量的过程。根据是否有氧气参与，可分为有氧呼吸和无氧呼吸两大

7、类型。,（一）有氧呼吸和无氧呼吸,1.有氧呼吸在有充足的O2的条件下，将底物充分氧化，释放大量的能量，最终产物是CO2和H2O。形成38 mol ATP，这38个mol的ATP贮存了1161KJ的能量，占释放能量的 40%左右，其余能量以热的形式释放到环境之中。C6H12O6+6O26CO2+6H2O2.87106J,有氧呼吸的特点：有充足的O2的条件；释放大量的能，形成较多的ATP，38；最终产物为CO2和H2O，正常情况下对产品无直接危害。,2.无氧呼吸在缺氧（环境中O2不足，或组织内透O2差，或酶活性降低，利用O2的能力降低等）的情况下进行的呼吸作用。同样消耗1分子的6C糖，只产生2分子

8、的ATP(61.08KJ)，占释放能量的 31%左右，若要维持正常的生命活动就要比有氧呼吸消耗多得多的底物。C6H12O6 2C2H5OH（乙醇）+2CO2196.65KJ,无氧呼吸的特点：在缺氧（O2不足的）情况下进行；产生的能量物质少，消耗营养物质多；产物乙醇对贮藏不利。生产实践中，控制呼吸的一种重要手段就是降低环境中的O2的浓度，那么怎样能通过降O2既可抑制呼吸，又不诱导缺O2呼吸的产生呢？,3.伤呼吸：果蔬产品的组织在受到机械损伤或其他损伤时（病、虫侵染），其呼吸速率显著增大的现象。原因：伤口使组织直接暴露在外，气体交换更加畅通；酶与底物的间隔受到破坏；伤口愈合需要更多的能量和修补物质

9、的合成，抗病物质的积累等。伤呼吸造成的不利影响：消耗增大；环境中呼吸热增多；病菌易由伤口侵染。,（二）呼吸代谢的多条途径,1.糖酵解己糖在生物体内分解为丙酮酸的过程。2.三羧酸循环糖酵解产生的丙酮酸在氧气的参与下，彻底分解为水和二氧化碳的过程。3.磷酸戊糖途径4.抗氰呼吸和交替途径,磷酸戊糖途径(Pentose Phosphate Pathway,PPP)，己糖磷酸支路(Hexose monophosphate shunt,HMP),1、产热效应2、促进果实成熟 在果实成熟过程中出现的呼吸跃变现象，主要表现为抗氰呼吸速率增强。3、增强抗病能力：通过自由基的杀菌作用。4、代谢协同调控：（1）当底

10、物和NADH过剩时，分流电子；（2）cyt 途径受阻时，保证EMP-TCA途径、PPP正常运转。,抗氰呼吸的生理意义,（三）呼吸商,呼吸商也称呼吸熵或呼吸系数，它是植物呼出的CO2与吸收O2的体积比，用RQ表示。在一定程度上可以根据呼吸商来估计呼吸的性质和底物的种类。以糖为呼吸底物，完全氧化时：,二、呼吸作用与果蔬保鲜的关系,1.呼吸消耗 2.呼吸放热 3.呼吸改变环境的气体成分 4.呼吸供能 5.伤呼吸的两面性 6.呼吸跃变,（一）呼吸消耗呼吸强度（respiration intensity）是指在一定的温度下，单位时间、单位重量果蔬放出CO2或吸收O2的量。果蔬的贮藏寿命与呼吸强度成反比。

11、,呼吸放热,呼吸热：果蔬呼吸作用产生的能量，一部分以ATP和NADH的形式供生命活动所需，另一部分以热能的形式散发出来，这一部分热量称为呼吸热。果蔬的呼吸作用越强，产生的呼吸热越多，则寿命越短。呼吸热（J/Kg.h）呼吸强度（CO2mg/(Kg.h)）10.672呼吸热（KJ/t.d）呼吸强度（CO2mg/(Kg.h)）256.12,呼吸改变环境的气体成分 呼吸供能,伤呼吸的两面性,促进愈伤与保卫反应当果蔬受伤或受到病菌感染时，呼吸作用加强，这种现象称为伤呼吸。但通过伤呼吸，可促进愈伤组织的形成，加速伤口愈合。另外，可促进莽草酸、绿原酸、咖啡酸、花青素等植保素的产生，从而提高果蔬的抗病能力。伤

12、呼吸要消耗更多的呼吸基质，使果蔬加速衰老。,呼吸跃变与贮藏保鲜,对于跃变型果蔬而言，延迟呼吸跃变的到来，可以延缓果蔬的衰老，从而延长保鲜期。,三、呼吸跃变,呼吸跃变respiration climacteric：有些果蔬在发育、成熟、衰老的过程中，在发育定型之前，呼吸强度不断下降，在成熟开始时，呼吸强度急剧上升，达到高峰后便下降，这个呼吸强度急剧上升的过程称为呼吸跃变。具有这种特性的果蔬称为跃变型果蔬，如香蕉、苹果、梨、西红柿等。在成熟过程中没有呼吸跃变现象，呼吸强度缓慢下降，这种类型的果蔬称为非跃变型果蔬，如柑橘、葡萄、荔枝、草莓等。,面包果,每100 g面包果含蛋白质1.34 g，脂肪0.

13、31 g，碳水化合物27.82 g，纤维素1.5 g，灰分1.23 g以及钙、磷、铁、钾，胡萝卜素和维生素B等营养成分。,南美番荔枝,每100g番荔枝果肉组织营养成分的含量：可溶性固形物18.00%-26.00%，碳水化合物23.90%，脂肪0.14%-0.30%，蛋白质含量为1.55g，钙0.20%，磷0.04%，铁1.00%，有机酸为0.42%，维生素C为265mg。,（一）跃变型和非跃变型果蔬,（二）跃变型果蔬和非跃变型果蔬的区别,所有的果实在发育期间都产生微量的乙烯。然而在完熟期内，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

14、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。,1）两类果实中内源乙烯的产生量不同,2）对外源乙烯刺激的反应不同,跃变型果实,跃变前,乙烯,呼吸跃变乙烯自我催化不可逆！,非跃变型果实,呼吸增强可逆！,任何时候乙烯处理,去掉乙烯,3）对外源乙烯浓度的反应不同,4）乙烯产生的体系不同,我有系统，还有系统呢！,跃变型果实,非跃变型果实,我可只有系统！,咱们比比吗？,温度,湿度,机械损伤,环境气体成分,化学物质,内因,外因,发育年龄与成熟度,同一器官的不同部位,种类和品种,四.影响呼吸作用的因素,（一）内因,1.种类和品种,2.发育年龄与成熟度,同一种类不同品种间的差异,成熟季节的差异,南北

15、方果蔬的差异,VS,3.同一器官的不同部位,（二）外因,1 温度,低温的作用,低温抑制酶的活性推迟呼吸跃变的出现,要求,不破坏正常生命活动的前提下尽可能维持较低的温度 使呼吸降到最低的限度,避免温度的波动,大型综合式冷库,温度系数-Q10：即在一定的温度范围内（一般是035），温度每升高10，其呼吸强度增加的倍数。大多数果蔬产品呼吸强度变化的温度系数为Q10=23。,温度变化与呼吸作用的关系,甜橙在不同温度范围的呼吸温度系数,2 湿度,低湿有利抑制呼吸,香蕉在RH低于80时不产生呼吸跃变不能正常后熟,一般来说，在RH高于80的条件下，产品呼吸基本不受影响,3 机械损伤,哎呦！我受伤了！,4 环

16、境气体成分,呼吸作用,氧气浓度,二氧化碳浓度,乙烯,气调贮藏,促进,有些化学物质，如青鲜素(MH)、矮壮素(CCC)、6-苄基嘌呤(6-BA)、赤霉素(GA)等，对呼吸强度都有不同程度的抑制作用。,5 化学物质,第四节 乙烯与果蔬的成熟与衰老,乙烯的生物合成：,（二）乙烯控制研究进展,1.控制乙烯生物合成ACC合成酶抑制剂AVG(氨基乙氧基甘氨酸)，AOA(氨基氧乙酸)温度低温低温贮藏抑制果蔬代谢相关酶活性和乙烯产生，降低呼吸消耗，从而有效延缓果实衰老。,热激处理低温贮藏果实时间过长会产生冷害，果实品质严重劣变，失去商品价值。冷害产生的原因不十分清楚，据推测，植物合成的少量的乙烯是植物维持抗逆

17、性和正常代谢所必需的。短暂高温处理可以维持一定的代谢活性，包括乙烯合成的活性，减轻了冷害，从而延长果蔬的保鲜期。如油桃、桃果实采后热处理可以有效地降低冷藏期间果肉絮变的发生，芒果热处理也能明显减轻冷害。,冷激处理果实如番茄、香蕉、芒果等在低温下贮藏容易遭受冷害，而常温贮藏由于果实的代谢和乙烯合成比较旺盛，衰老会很快发生。将果实在低温下(通常低于果蔬的冷害温度)处理一定时间(通常不超过4h)能够抑制果实的乙烯合成和呼吸，果实贮藏期延长。而且，冷激处理方法简单、投资少，保鲜效果显著，具有广阔应用前景。但处理不当容易造成果实失重和腐烂。,拮抗乙烯的生长调节物质,能够拮抗乙烯作用的生长调节物质有赤霉素

18、类如GA3、GA4+7，生长素类如IAA、NAA、2，4-D，细胞分裂素(6-BA)和多胺等，这几类物质有拮抗乙烯的作用，能阻止叶绿素降解，延缓果蔬的衰老。,2.脱除环境中的乙烯,物理型乙烯吸附法将疏松多孔的物质如活性炭、沸石、硅藻土等做成小包装或者这些组分并入包装膜中，来吸附贮藏环境乙烯。但这类物质吸收能力有限，容易发生解吸作用，清除乙烯的效果有限。高锰酸钾氧化乙烯脱除法主要是利用高锰酸钾的强氧化性破坏乙烯。通常把比表面积大的物质如硅藻土、蛭石、矾土、硅胶、活性炭等与4%6%的KMnO4溶液混合装入能透过乙烯的袋中，制成乙烯脱除包放入包装袋内。,触媒型乙烯脱除法利用特定的有选择性的金属、金属

19、氧化物、有机酸等催化乙烯氧化分解，主要有氯铂氢酸、次氯酸盐、Fe2O3等。据报道这种类型药剂用量少，作用时间持久，尤其在低乙烯环境中有良好的效果。,高温催化脱除乙烯法将温度升高到250左右时，在催化剂的作用下将乙烯分解成水和CO2，通过闭路循环系统将脱除乙烯后的气体送入贮藏库中，反复循环，完成脱除乙烯的过程。这种方法脱除乙烯效果比较好，对果蔬释放的多种有害物质和芳香物质脱除，适合现代化的CA装置采用。但成本比较高，对制冷功率要求较高。,二氧化钛脱除乙烯二氧化钛在340350nm的紫外光的激发下活化，催化乙烯和挥发物质氧化成水和CO2。同时紫外光产生的氢自由基有强烈的杀菌作用，能杀死空气中98%

20、的病原菌。由紫外光源和二氧化钛催化剂组成的Bio-KES348系统耗能少，脱除乙烯效率高，该系统能够处理810吨果蔬和花卉产生的乙烯。而且处理容易控制，是很有市场前景的脱除乙烯的一种方法。,臭氧处理臭氧有极强的氧化性，能与乙烯反应除去乙烯，而且臭氧处理还有杀菌作用，抑制空中病原菌的萌发和危害。不过杀死病菌抱子和氧化乙烯的浓度的臭氧同样对人体会造成伤害。,3.抑制乙烯作用 乙烯通过与特定的受体的结合，活化了乙烯信号转导途径，从而激活了成熟衰老相关酶的表达，导致果蔬的衰老。阻止乙烯与乙烯受体的结合，就能延缓果蔬衰老、保持果蔬品质。目前已经得到应用的乙烯作用抑制剂主要有以下几种：,银离子(Ag)2，5-冰片二烯(2，5-NBD)重氮环戊二烯(DACP)环丙烯类物质 如 1-MCP(1-甲基环丙烯)CO2 CO2是乙烯作用的竞争抑制剂。4.基因工程控制乙烯的合成与作用,三、成熟衰老期间其他植物激素的变化,