食品贮藏第3章-食品贮藏保鲜原理

食品贮运保鲜学主讲教师：范露Tel：81730674办公室：忘荃1029第3章食品贮藏保鲜原理第一节食品贮藏中的生理和生化变化第二节食品的败坏第三节食品的败坏的控制2第一节食品贮藏中的生理和生化变化

1.1呼吸作用1.2蒸腾作用1.3成熟与衰老1.4休眠与生长1.5僵直与软化3(一)、有氧呼吸和无氧呼吸

1.有氧呼吸(aerobicrespiration)有氧呼吸是指果蔬的生活细胞在O2的参与下，将有机物(呼吸底物)彻底分解成CO2和水，同时释放出能量的过程。

C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O＋2870.2kJ呼吸底物：糖、脂肪和蛋白质，常用的呼吸底物是G。酶1.1呼吸作用(respiration)42.无氧呼吸(anaerobicrespiration)

无氧呼吸是果蔬的生活细胞在缺O2条件下，有机(呼吸底物)不能被彻底氧化，生成乙醛、酒精、乳酸等物质，释放出少量能量的过程。

酒精发酵：C6H12O6→2C2H5OH+2CO2＋226kJ

乳酸发酵：C6H12O6→2CH3CHOHCOOH＋197kJ酶酶5正常情况下，有氧呼吸是植物细胞进行的主要代谢类型，环境中O2的浓度决定呼吸类型，一般高于3%~5%进行有氧呼吸，否则进行无氧呼吸。67无氧呼吸对贮藏不利的原因一方面因为无氧呼吸所提供的能量比有氧呼吸少，消耗的呼吸底物多，加速果蔬的衰老过程；另一方面，无氧呼吸产生的乙醛、乙醇物质在果蔬中积累过多会对细胞有毒害作用，导致果蔬风味的劣变，生理病害的发生。果蔬采后在贮藏过程中应防止产生无氧呼吸。8比较有氧呼吸和无氧呼吸的差异讨论：9(二)与呼吸有关的几个概念1.呼吸强度(Respirationrate)：也称呼吸速率，指一定温度下，一定量的产品进行呼吸时所吸入的氧气或释放CO2的量，一般单位用O2或CO2mg(或mL)／(kg·h)(鲜重)表示。呼吸强度越高，呼吸越旺盛，贮藏寿命越短。10产品温度0℃4-5℃10℃15-16℃20-21℃25-27℃夏苹果3-65-1114-2018-3120-41—秋苹果2-45-77-109-2015-25—甘蓝4-69-1217-1920-3228-4949-63草莓12-1816-2349-9571-62102-196169-211菠菜19-2235-5882-138134-223172-287—青香蕉———21-2333-35—熟香蕉——21-3927-7533-14250-245荔枝—————75-128不同温度下各种果蔬的呼吸强度（CO2mg／(kg·h)）112.呼吸商(RespirationQuotient，RQ)：也称呼吸系数，它是指产品呼吸过程释放CO2和吸入O2的体积比。RQ=

释放的CO2摩尔数（体积）吸收的O2摩尔数（体积）12RQ主要指示呼吸底物的性质：糖类为呼吸底物时RQ=1

C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O，RQ=6/6=1.0脂肪酸、蛋白质（富含氢）为呼吸底物时RQ<1

C6H12O2+8O2→6CO2+6H2O，RQ=6/8=0.75有机酸（富含氧）为呼吸底物时RQ>1

C4H6O5+3O2→4CO2+H2O，RQ=4/3=1.3313此外RQ还与环境供氧，脂糖转化等有关。无氧呼吸RQ>1，呼吸商很大时，表明很可能发生了无氧呼吸。脂转为糖时RQ<1糖转为脂时RQ>1RQ可用来判断呼吸状态和呼吸底物类型。143.呼吸热(Respirationheat)：呼吸热是呼吸过程中产生的，除了维持生命活动以外而散发到环境中的那部分热量。每释放1mgCO2相应释放近似10.68J的热量。呼吸热会使果蔬自身温度升高，贮藏中应尽量排除；环境温度低于产品要求时，可利用自身呼吸热进行保温。154.呼吸温度系数：在生理温度范围内，温度升高10℃时呼吸强度与原来温度下呼吸强度的比值即为温度系数，用Q10来表示，一般果蔬Q10＝2~2.5。16一些蔬菜的呼吸温度系数（Q10）种类0.5-10℃10-24℃石刁柏3.52.5豌豆3.92.0嫩夹菜豆5.12.5菠菜3.22.6辣椒2.83.2胡萝卜3.31.9莴苣3.62.0番茄2.02.3黄瓜4.21.9马铃薯2.12.217甜橙在不同温度范围的温度系数（Q10）温度范围（℃）温度系数0-105-25-15211-211.817-271.622-321.328-321.218Q10反映了呼吸强度随温度变化的程度，Q10越大说明呼吸强度受温度影响越大；Q10受温度影响，果蔬产品的Q10在低温下较大，因此果蔬采后应尽量降低贮运温度，并且要保持冷库温度的恒定。19有一类果实从发育、成熟到衰老的过程中，其呼吸强度的变化模式是在果实发育定型之前，呼吸强度不断下降，此后在成熟开始时，呼吸强度急剧上升，达到高峰后便转为下降，直到衰老死亡，这个呼吸强度急剧上升的过程称为呼吸跃变(Respirationclimacteric)。(三)呼吸跃变20乙烯产量跃变型果实细胞细胞增大完熟衰老分裂成熟生长相对变化果实呼吸曲线的变化模式非跃变型果实贮藏寿命21跃变型果实与非跃变型果实呼吸跃变型果实(respirationclimactericfruit)也称呼吸高峰型果实。此类果蔬在成熟期出现的呼吸强度上升到最高值，随后就下降。苹果、梨、杏、无花果、香蕉、番茄等。22非呼吸跃变型果实(non-respirationclimactericfruit)采后组织成熟衰老过程中的呼吸作用变化平缓，不形成呼吸高峰，这类果实称为非呼吸跃变型果实。柑桔、葡萄、樱桃、菠萝、荔枝、黄瓜等。23跃变型果实非跃变型果实苹果罗马甜瓜伞房花越橘甜橙杏蜜露甜瓜可可菠萝鳄梨番木瓜腰果蒲桃香蕉鸡蛋果欧洲甜樱桃草莓面包果桃葡萄毕当茄南美番荔枝梨葡萄柚树西红柿中华猕猴桃柿南海蒲桃nor-西红柿无花果李柠檬rin-西红柿番石榴加锡猕罗果荔枝黄瓜蔓密苹果刺果番荔枝山苹果芒果西红柿橄榄跃变型和非跃变型果蔬的分类

24(1)种类与品种(2)成熟度(3)温度(4)气体的分压（氧气、二氧化碳、乙烯）(5)含水量(6)机械损伤(7)其他：涂膜、包装、避光、辐照和生长调节剂处理(三)影响呼吸强度的因素25蔬菜：生殖器官(花)>营养器官(叶)>贮藏器官(块根块茎)水果：浆果(番茄、香蕉)>核果(桃、李)>仁果(苹果、梨)(1)种类与品种26果实种类对呼吸强度的影响27同类产品：晚熟品种>早熟品种夏季成熟品种>秋冬成熟品种南方生长>北方生长28同一器官的不同部位：果蔬同一器官不同部位其呼吸强度也有差异。果实直径（cm）果实部位全果果皮果肉6.2-7.032.5699.6277.424.8-5.740.48141.2799.314.5-4.755.32170.0068.00不同大小蕉柑及果实不同部位的呼吸强度[CO2mg/(kg/h)，20℃]

29(2)成熟度幼嫩组织呼吸强度高，成熟产品呼吸强度弱，但跃变型果实成熟时会出现呼吸高峰。块茎、鳞茎类蔬菜休眠期呼吸强度降至最低，休眠期后重新上升。30(3)温度一定温度范围内，呼吸强度与温度成正比关系，0~10℃范围内温度变化对果蔬呼吸强度的影响较大；温度的波动会促进果蔬的呼吸作用；温度越高，跃变型果实呼吸高峰出现越早。31(4)气体的分压O2浓度高，呼吸强度大；反之，O2浓度低、呼吸强度也低；O2浓度过低会造成无氧呼吸，果蔬贮藏中O2浓度常在2％~5%；CO2浓度越高，呼吸代谢强度越低，但过高的CO2浓度会伤害果蔬，大多数果蔬适宜的CO2浓度为1%~5%；乙烯能加速果蔬后熟衰老。3233(5)含水量果蔬在水分不足时，呼吸作用减弱；含水量高的植物，在一定限度内的相对湿度愈高，呼吸强度愈小；在一定限度内，呼吸速率随组织的含水量增加而提高，在干种子中特别明显，如粮食含水量越高，呼吸作用越强。34(6)机械损伤植物组织受到挤压、碰撞、震动、摩擦等损伤后，呼吸作用就会加强，损伤程度越高，呼吸越强。创伤呼吸(healingrespiration)：果蔬的组织在受到机械损伤时呼吸速率显著增高的现象叫愈伤呼吸或称创伤呼吸。3536(7)其他对果蔬采取涂膜、包装、避光等措施，以及辐照和应用生长调节剂等处理均可不同程度地抑制产品的呼吸作用。37(四)呼吸作用对果蔬贮藏的影响耐藏性：在一定贮藏期内，产品能保持其原有品质而不发生明显不良变化的特性。抗病性：产品抵抗致病微生物侵害的特性。果蔬的耐藏性和抗病性依赖于生命。38

提高果蔬耐藏性和抗病性提供果蔬生理活动所需能量产生代谢中间产物呼吸的保卫反应a.提供能量和底物，促进伤口愈合，抑制病原菌感染；b.有利于分解、破坏微生物分泌的毒素。积极作用39消极作用呼吸作用消耗有机物质分解消耗有机物质，加速衰老；产生呼吸热，使果蔬体温升高，促进呼吸强度增大，同时会升高贮藏环境温度，缩短贮藏寿命。因此，果蔬贮藏过程中，在保证果蔬正常的呼吸代谢、正常发挥耐贮性和抗病性的基础上，采取一切可能的措施降低呼吸强度，延长贮藏寿命。401.2蒸腾作用蒸腾作用指植物水分从体内向大气中散失的过程。与一般水分蒸发不同，植物本身对其有很大影响。41(一)失重和失鲜失重：自然损耗，包括水分和干物质的损失，常用失重率来衡量。失鲜：产品质量的损失，表面光泽消失，形态萎蔫，失去外观饱满、新鲜和脆嫩的质地，甚至失去商品价值。42一些蔬菜在贮藏中的失重率（%）蔬菜种类贮藏天数1d4d10d油菜1433—菠菜24.2——莴苣18.7——黄瓜4.210.518.0茄子6.710.5—番茄—6.49.2马铃薯4.04.06.0洋葱1.04.04.0胡萝卜1.09.5—43一些水果在贮藏中的失重率（%）水果种类温度（℃）相对湿度（%）贮藏时间（周）失重率（%）香蕉12.8~15.685~9046.2伏令夏橙4.4~6.188~925~612.0甜橙（暗柳）208514.0番石榴8.3~10.085~902~514.0荔枝约3080~85115~20芒果7.2~10.085~902.56.2菠萝8.3~10.085~904~64.044引起产品失重，降低品质；破坏果蔬正常的代谢过程；降低耐贮性和抗病性，但部分果蔬采后适度失水可抑制代谢，延长贮藏期。(二)失水对代谢和贮藏的影响45甜菜组织脱水与水解酶活性的关系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/水解新鲜程度29.82.810.644.3脱水6.5%的甜菜27.04.56.09.6脱水15%的甜菜19.46.12.410.646萎蔫对甜菜腐烂率的影响萎蔫程度腐烂率（%）新鲜材料—失水7%37.2失水13%55.2失水17%65.8失水28%96.047植物组织失水过程示意图cell表皮层细胞间隙(三)影响蒸腾失水的因素水481果蔬产品自身因素

表面积比：表面积比大，失水快。表面保护结构：气孔、皮孔多，失水快；表皮层（角质层、蜡层）发达利于保水。机械损伤：加速失水。细胞持水力：原生质亲水胶体和固形物含量高的细胞利于细胞保水；细胞间隙大，加速失水。49蔬菜种类含水量（%）在0℃下贮藏3个月的失重（%）洋葱86.31.1马铃薯73.02.5洋葱和马铃薯的贮藏失重比较

50与湿度相关的几个概念绝对湿度：绝对湿度是单位体积空气中所含水蒸气的量(g/m3)。饱和湿度：在一定温度下，单位体积空气中最多所能容纳的水蒸气量(g/m3)。相对湿度(RH)：绝对湿度与饱和湿度之比。绝对湿度

RH=——————×100%饱和湿度512环境因素

空气湿度：相对湿度越大，失水越慢。温度：温度越高，失水越快，温度的波动易导致结露现象。空气流动：空气流动越快，失水越快。气压：真空度越高，失水越快。52不同种类的果蔬随温度变化的蒸腾特性类型蒸腾特性水果蔬菜A型温度降低，蒸腾量急剧下降柿子、桔子、西瓜、苹果、梨马铃薯、甘薯、洋葱、南瓜、胡萝卜、甘蓝B型温度降低，蒸腾量下降无花果、葡萄、甜瓜、板栗、桃、枇杷萝卜、花椰菜、番茄、豌豆C型与温度关系不大，蒸腾强烈草莓、樱桃芹菜、芦笋、茄子、黄瓜、菠菜、蘑菇53降低温度：迅速降温是减少果蔬蒸腾失水的首要措施；提高湿度：直接增加库内空气湿度或增加产品外部小环境的湿度，但高湿度贮藏时需注意防止微生物生长；控制空气流动：减少空气流动可减少产品失水；蒸发抑制剂的涂被：包装、打蜡或涂膜。(四)控制果蔬蒸腾失水的措施54(一)果蔬成熟与衰老的相关概念果实生长的最后阶段，在此阶段，果实完成了细胞、组织、器官分化发育的最后阶段，充分长成时，达到生理成熟，也称为“绿熟”或“初熟”。生理成熟(maturation)1.3成熟与衰老55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。完熟(ripening)通常将果实达到生理成熟到完熟过程都叫成熟。生理成熟是完熟的前提。56由合成代谢的生化过程转入分解代谢的过程，从而导致组织老化、细胞崩溃及整个器官死亡的过程。果实中最佳食用阶段以后的品质劣变或组织崩溃称为衰老。衰老(senescence)5758(二)果蔬采后的生理生化变化（1）叶柄和果柄的脱落（2）颜色的变化（3）组织变软、发糠（4）种子及休眠芽的长大（5）风味变化（6）萎蔫（7）果实软化（8）细胞膜变化（9）病菌感染59(三)乙烯与果蔬成熟衰老的关系1、乙烯的生物合成激素是调节果蔬成熟的重要因素，乙烯是对果蔬成熟作用最大的植物激素。果蔬乙烯的合成受基因控制。60乙烯生物合成途径61乙烯生物合成途径：MetATPSAMACC合成酶ACCACC氧化酶ETHMACC丙二酰基转移酶限速步骤622、乙烯生物合成的调节乙烯对乙烯生物合成的调节乙烯对乙烯生物合成的作用具有二重性，跃变型果蔬可自身催化，非跃变型果蔬可自我抑制。逆境胁迫刺激乙烯的产生胁迫因素包括机械损伤、高温、低温、病虫害、化学物质等，逆境因子提高ACC合成酶的活性。Ca2+调节乙烯产生钙处理可降低果实的呼吸强度和减少乙烯的释放量，并延缓果实的软化。其他植物激素对乙烯合成的影响633、跃变型果实和非跃变型果实的区别跃变型果实和非跃变型果实在内源乙烯的产生和对外源乙烯的反应上有显著差异。①两类果实中内源乙烯的产量不同（完熟期内）跃变型果实——内源乙烯产生量多，且乙烯量变化幅度大。非跃变型果实——内源乙烯一直维持在低水平，没有上升现象。64内源乙烯生成情况65②对外源乙烯的刺激不同跃变型果实——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，且反应不可逆。非跃变型果实——任何时候处理都可以对外源乙烯发生反应，但除去外源乙烯后呼吸恢复到处理前水平(可逆)。6667③对外源乙烯浓度的反应不同跃变型果实——提高外源乙烯浓度，呼吸跃变出现的时间提前，但不改变呼吸高峰强度。非跃变型果实——提高外源乙烯浓度，可提高呼吸高峰强度，但不能提早呼吸高峰出现的时间。6869④乙烯的产生系统植物体内有两套乙烯合成系统：系统Ⅰ：所有植物生长发育过程中都能合成并释放微量的乙烯；系统Ⅱ：跃变型果实在完熟期前期合成并大量释放乙烯，既可随果实的自然完熟产生，也可被外源乙烯所诱导。70跃变型果实非跃变型果实内源乙烯水平变化，由低至高低对外源乙烯的反应只在呼吸上升前有反应采后整个时期都有反应对外源乙烯反应的大小与浓度无关是浓度的函数自身催化显著无乙烯因子与呼吸模式的关系71①控制适当的采收成熟度；②防止机械损伤；③避免不同种类果蔬的混放；④乙烯吸收剂（高锰酸钾）的利用；⑤控制贮藏环境条件（低温、低O2、高CO2）；⑥利用臭氧和其他氧化剂破坏乙烯；⑦使用乙烯受体抑制剂1-MCP；⑧利用乙烯催熟剂促进果蔬成熟。4、贮藏运输过程中对乙烯以及成熟的控制72脱落酸(ABA)生长素赤霉素细胞分裂素(四)其他植物激素对果蔬成熟衰老的影响731.4休眠与生长(一)果蔬采后休眠

1休眠的概念一些块茎、鳞茎、球茎、根茎类蔬菜，在结束生长时，产品器官积累了大量的营养物质，原生质内部发生了剧烈的变化，新陈代谢明显降低，水分蒸腾减少，生命活动进入相对静止状态，这就是所谓的休眠（dormancy）。74常见具有休眠现象的果蔬大蒜：2~3个月马铃薯：2~4个月洋葱：1.5~2个月板栗：1个月生姜：1个月75休眠是植物在长期进化过程中形成的一种适应逆境生存条件的特性，以度过寒冬、酷暑、干旱等不良条件而保存期生命力和繁殖力。对果蔬贮藏而言，休眠是一种有利的生理现象。762休眠期的类型与阶段

根据休眠的果蔬的生理生化特点，可将休眠期分为三个阶段：休眠前期(准备期)：新陈代谢比较旺盛，伤口逐渐愈合，表皮角质层加厚，水分蒸发下降。生理休眠期(真休眠、深休眠)：新陈代谢显著下降，外层保护组织完全形成，适宜条件下也难以萌芽，是贮藏安全期。休眠苏醒期(强迫休眠期)：开始萌芽，新陈代谢逐步恢复，酶系统开始活跃。7778按休眠的生理状态，可分为两种类型：生理休眠(自发性休眠)：是植物体内在的因素引起的休眠，主要受基因的调控，休眠期间即使在适宜生长的环境条件下也不发芽。强迫休眠(他发性休眠)：不适的环境条件所造成的暂停发芽生长，如日照减少、温度持续下降等，当不适的环境改善后便可恢复生长。受环境因素的影响。大多数蔬菜属于强迫休眠，实际贮藏中采取强制办法，给予不利于生长的条件，延长强迫休眠期。793控制休眠的措施(1)辐射处理抑制马铃薯、洋葱、大蒜、生姜等根茎类作物的发芽和腐烂，辐射最适剂量0.05~15kGy。(2)化学药剂处理萘乙酸甲酯（MENA）、氯苯胺灵（CIPC）、青鲜素（MH）处理有明显抑芽效果。(3)控制贮运环境温度低温是控制休眠的最重要、最有效的手段。80(二)果蔬采后生长1采后生长的概念采后生长指不具休眠特性的蔬菜采收以后，其分生组织利用体内的营养继续分裂、膨大、分化的过程。是产品的食用部分向非食用部分转移。81菜花采收以后花朵不断长大，开放黄瓜的大肚和种子的发育菜豆的膨粒蒜薹薹苞膨大胡萝卜抽茎果蔬常见采后生长现象：采后生长消耗体内的营养物质，使食品品质下降。82菜薹开花83蒜薹薹苞膨大胡萝卜抽茎84低温：冷藏，延缓代谢气调：低氧和适当的二氧化碳去除生长点：抑制物质的运输2抑制采后生长的方法851.5僵直与软化刚屠宰肉僵直软化放置一定时间肉质柔软，持水性高。肉质变粗硬，持水性降低。肉质变得柔软，持水性有所回复。风味有显著改善，肉变得柔嫩，并具有特殊的鲜香风味。放置一定时间此系列变化过程称之为肉的成熟。86僵直又称为尸僵，是畜、禽、鱼失去生命活动后的一段时间里肌肉失去原有的柔性和弹性而呈现僵硬的现象。(一)僵直87肉类的僵直开始和持续时间特性项目开始时间持续时间牛肉死后10h72h猪肉死后8h15~24h兔肉死后1.5~4h4~10h鸡肉死后2.5~4.5h6~12h鱼肉死后0.1~0.2h2h温度高，僵直发生得早，持续时间短；温度低，僵直发生得晚，持续时间长。88僵直产生的原因无氧呼吸产生乳酸，pH下降，pI附近蛋白质吸附水的能力下降，持水力降低；pH降低增加ATP酶的活性，促进ATP分解，提供肌肉收缩所需能量；肌动蛋白与肌球蛋白结合形成肌动球蛋白，引起肌肉收缩。僵直89僵直与贮藏的关系肉类尸僵时，肉质粗老坚硬，保水性低，嫩度差，缺乏风味，消化率低，不适于食用；但处于僵直期的鱼新鲜度最高，食用品质好。肉类僵直期pH值较低，能抑制微生物生长繁殖，故保藏性较好。宰前避免牲畜运动，降低储藏温度都能延缓僵直的发生和延长僵直的持续时间，有利于保藏。90(二)软化软化又称为解僵，是指肌肉在僵直达到最大程度并维持一段时间后，其僵直缓慢解除，肌肉变得柔软多汁，肉的风味加强，食味最佳，肌肉组织即已成熟。91软化所需时间因动物种类和温度条件不同而异：在2℃～4℃条件下，鸡肉需3～4小时达到僵直的顶点，而解除僵直需2天；其他家畜肉完成僵直需1～2天，而解除僵直猪、马肉需3～5天，牛肉需7～10天。92软化与贮藏的关系肉软化时由于蛋白质的降解和pH值的回升，给微生物的生长繁殖创造了有利条件，肉的贮藏性能已显著下降，不再适于贮藏。软化使肉保水性增加，嫩度提高，增强了肉的滋味和香气，提高了肉的食用价值，是畜禽肉获得食用品质所必需的成熟过程，鱼类则应防止其死后发生