第五章果蔬冷害與凍害

第五章果蔬冷害與凍害第1頁，共54頁。果蔬采后生理失調（生理病害）：指由非病原菌微生物引起的果蔬成熟衰老正常生理代謝紊亂，造成組織結構、色澤和風味等發(fā)生不正常變化，使果蔬產品的食用品質和經濟價值降低的現象。第2頁，共54頁。低溫可以明顯抑制采后果蔬的呼吸作用、抑制微生物的生長。因此采用低溫貯藏果實和蔬菜，對保持新鮮果蔬的風味、品質，控制成熟、衰老和延長貯藏期是十分有效的。但不適當的低溫，則會使采后的果蔬產品受到不同程度的傷害、出現各種生理失調，嚴重時會造成細胞和組織死亡，品質敗壞，失去商品價值。低溫對植物的危害，按低溫程度和受害情況可分為冷害(零上低溫)和凍害低溫兩種。第3頁，共54頁。冷害(chillinginjury):指由水果和蔬菜組織冰點以上的不適低溫造成的傷害。第一節(jié)果蔬貯藏期間的冷害梨的凍害第4頁，共54頁。一、冷害癥狀及其影響因素（一）冷害的癥狀及其特點：外表受到損傷，出現斑點，表皮凹陷，失色或組織出現水漬狀，果肉、維管束或種子內部褐變，組織裂開，果實不能完熟，或衰老進程加快，抵抗力減弱，易遭病菌侵害，容易腐爛，成分發(fā)生變化(特別是香味和風味發(fā)生變化)，種子喪失發(fā)芽力等。第5頁，共54頁。

冷害癥狀特性特點：累加效應、延遲表現。這些因冷害而出現的變化，會大大地縮短果實、蔬菜的貯藏壽命，嚴重影響商品價值，在果蔬貯運保鮮中造成的經濟損失（商品性、食用性的影響）冷害的臨界溫度小于13℃香蕉甜椒及綠熟的番茄；小于10℃黃瓜，蕃瓜，西瓜小于7℃茄子，菜豆小于5℃厚皮甜瓜

0℃左右蘋果、梨、桃、馬鈴薯第6頁，共54頁。種類低于該溫度/℃癥狀蘋果（紅玉、桔平、旭）2.2～3.3果肉、果心潰變（fleshcollapse.core-browning）、形成軟虎皮?。⊿oftorDeepscold）梨（鱷梨）5.0～8.0（5～12）果肉、果心潰變（fleshcollapse.core-browning）香蕉（綠、黃果）11.7～13.3無法催熟、果皮褐變葡萄柚10.0℃果皮凹陷、水漬狀腐爛檸檬10.0～15.4果皮凹陷，紅褐色斑點，囊瓣膜變紅橙（品種各異，存在中溫現象。）2.8～5.0果皮凹陷，褐變。存在中溫現象，廣東甜橙1～3℃比4～6℃或7～9℃下要輕*柑橘（品種各異）3.0～9.0果皮凹陷，組織腫脹，腐爛芒果4.4～12.8果皮黑變，后熟不良菠蘿6.1～10.0后熟不良，果肉褐變櫻桃（部分品種）0～1.0儲后生溫發(fā)生燙傷病梅（部分品種）5.0～8.0凹陷，褐變荔枝0～1.0果皮變黑橄欖6.0～7.0果肉褐變。番木瓜、木瓜6.1～7.0果皮凹陷、水漬狀腐爛、后熟不良桃與杏、李1.0～0果實異味。3～4℃為冷害高峰。果實糠化，味淡，褐變扁豆7.2～10.0凹陷、變色黃瓜7.2果皮凹陷、水漬狀斑點、腐爛茄子7.2～9.0燙傷病、籽褐變、腐爛甜瓜2.2～4.4凹陷、腐爛西瓜4.4凹陷、腐爛。柿子椒7.2凹陷、籽褐變。土豆3.3～4.4（10.0春收）紋狀褐變、淀粉轉化加劇，糖份增加第7頁，共54頁。哈密瓜低溫冷害第8頁，共54頁。受強寒流襲擊永春萬畝枇杷受冷害（二）影響冷害的因素易感性或冷敏性（chilling-sensitive）：當園藝產品受冷害后會發(fā)生一系列不正常的生理活動，園藝產品對這些不正常的生理活動的適應與抵抗能力的強弱稱之為易感性或冷敏性（chilling-sensitive）。第9頁，共54頁。一些原產于熱帶或亞熱帶的植物，由于系統(tǒng)發(fā)育處于高溫多濕的氣候環(huán)境中，形成對低溫很敏感的特性，在生長過程中遇到零上低溫，則發(fā)生冷害，損失巨大。起源于熱帶、亞熱帶植物的果實、蔬菜或貯藏器官(如甘薯的塊根)，在過低溫度下貯藏也會引起冷害。甚至某些原產于溫帶的果蔬，如蘋果中的一些品種，貯藏不當，同樣會遭受冷害。一般果蔬產品在冷害溫度下貯藏，并不立即表現出冷害癥狀，只有將這些在低溫下貯藏的產品轉移至20一25℃較溫暖的環(huán)境中，二、三天后冷害癥狀才會被發(fā)展和察覺出來。第10頁，共54頁。1、內在因素種類和品種：果蔬種類和品種不同，其冷敏性存在較大差異。尤其是原產地。植物對冷害的敏感性受基因決定種類和品種冷害溫度（℃）李子、青椒7紅茄2龍眼0Kent芒果13紫花芒果8椪柑7-9蕉柑4-6第11頁，共54頁。未成熟的果實對低溫較敏感，易受冷害。成熟果實冷敏性較低。一般產品越幼嫩，對冷害越敏感2、發(fā)育階段與成熟度成熟度貯藏溫度（℃）紅熟番茄0-0.5綠熟番茄10-123、果蔬組織的生理狀況及化學組成第12頁，共54頁。4、采收期蔬菜的不同采收期、果實的不同區(qū)域。如夏季，6月份采收的青椒6℃下，38小時有乙烯產生。秋季，10月份采收的青椒6℃下，4d.無乙烯產生。安久梨（西洋梨系統(tǒng)品種）；在冷涼區(qū)采收的果實，0℃儲藏可以后熟。在熱區(qū)采收的果實，0℃儲藏無法后熟。第13頁，共54頁。溫度

2、外界環(huán)境因素在環(huán)境因素中，影響冷害的主要因素是溫度。在導致發(fā)生冷害的溫度下，溫度高低和持續(xù)時間的長短乃是果蔬產品是否受害和受害程度的決定因素。低于冷害臨界溫度：時間越長，冷害發(fā)生率越高低于冷害臨界溫度，溫度越低，冷害發(fā)生率嚴重程度越大第14頁，共54頁。在誘發(fā)冷害溫度的范圍內，溫度越低，或低溫持續(xù)時間越長，則冷害受害程度越嚴重。但對某些水果說來，溫度與冷害的關系，又不完全同于上述規(guī)律，如葡萄柚在稍低于最適宜溫度下卻比在較低的溫度下更快地顯現冷害癥狀。據報道葡萄柚在0℃或10℃下貯藏4～6個星期后極少出現冷害癥狀，而在0℃與10℃之間的中間溫度，則常會出現嚴重的表皮凹陷斑紋。又如廣東甜橙在1～3℃或常溫(平均溫度為15℃)下貯藏4～5個月，由于低溫傷害而出現的褐斑，較之中間溫度(如4～6℃或7～9℃)少得多。在較低溫度下，一定時間內之所以出現冷害癥狀較少、較輕的原因，有人認為低溫可能抑制了果品的代謝活動，因而使冷害癥狀發(fā)展緩慢。第15頁，共54頁。相對濕度對于某些果蔬商品，貯藏期間提高相對濕度，可以減輕冷害。據研究將黃瓜和辣椒貯藏在相對濕度接近100％的環(huán)境中，在0℃下果實表皮出現的冷害陷斑，較在相對濕度為90％的為少。有人將辣椒在0℃及相對濕度為88％～90％中貯藏12天，有67％出現陷斑；而在同樣時間和溫度下，貯藏在相對濕度為96％～98％，只有33％出現陷斑。顯然，對這類蔬菜說來，調節(jié)貯藏濕度接近100％，冷害減少，而低濕則促進冷害癥狀的出現。

第16頁，共54頁。改變貯藏環(huán)境的氣體成分，可以減少冷害的發(fā)生。對于某些果蔬商品用低濃度02，和高濃度CO2進行氣凋貯藏，能有效地減輕冷害，如油梨、葡萄柚、青梅、黃秋葵、番木瓜，桃、菠蘿和小西葫蘆等。但氣調貯藏也有加重冷害的報道：如黃瓜、石刁柏和燈籠辣椒等。為此，氣調貯藏能否減輕冷害的發(fā)生，受果蔬種類、O2和C02濃度、處理時間和貯藏溫度等因素決定。氣體成分O2高濃度及低濃度O2都會加重冷害發(fā)生，一般認為O2濃度為7％安全。CO2高濃度會誘導冷害發(fā)生。第17頁，共54頁。產品對冷害抗性有關的藥物Ca++，Ca++越低，則對冷害越敏感。化學藥物：第18頁，共54頁。二、果蔬冷害的生理生化變化（一）細胞的變化1、膜透性改變：通常使膜的透性增加（冷害導致細胞膜收縮，膜體龜裂、破損，破壞膜的選擇透性，引起細胞內物質外滲）2、細胞核亞細胞結構的變化：線粒體膨脹質壁分離細胞核、質膜、液泡膜破壞3、原生質流動異常：原生質流動減緩或停止。第19頁，共54頁。黃瓜組織切片不同溫度下細胞膜透性變化圖第20頁，共54頁。（二）生理學變化1、呼吸代謝失調：不正常的呼吸反應例如黃瓜，食莢菜豆、甘薯，番茄等冷害敏感蔬菜，遭受冷害后常出現較高的呼吸強度。植物遭受低溫傷害以后，如再轉移到正常溫度下，對植物組織傷害更為嚴重，呼吸速率的升高則更加突出。例如將黃瓜放置5℃下短期貯藏4天，移置25℃中，呼吸作用雖突然升高，但很快降低到原來水平(即未經冷害處理的25℃的呼吸水平)。但在5℃中貯藏8～10天的，移到正常溫度下，呼吸作用持續(xù)升高，不能再恢復到原來水平，并出現冷害癥狀。第21頁，共54頁。導致呼吸代謝失調原因：（1）低溫引起正常新陳代謝失調，酶促反應從平衡狀態(tài)變?yōu)椴黄胶鉅顟B(tài)，無氧呼吸增大，使一些有毒的代謝產物如乙醛、乙醇等，在細胞內積累。（2）呼吸途徑和電子傳遞途徑改變：第22頁，共54頁。儲溫/℃第8d時呼吸強度/（mgC02/kg.h）升溫至20℃（8d）時的呼吸強度/（mgC02/kg.h）011.5158.33526.85118.511039.4165.4CK2030.030.73黃瓜冷害溫度下的呼吸強度變化特點

第23頁，共54頁。冷害溫度的確定：冷害的溫度依下而定，把呼吸強度的對數值作縱坐標，溫度的倒數×104作橫坐標，那么呼吸強度與溫度的變化曲線（該曲線又稱為阿累尼烏斯曲線）發(fā)生折點時的溫度即為冷害溫度

呼吸強度與溫度的變化曲線示意（冷害溫度確定）

第24頁，共54頁。很多對冷害敏感的果蔬產品經冷害低溫處理以后，乙烯生成量明顯增加。進一步研究表明在乙烯生物合成途徑中，低溫加速了SAM→ACC的反應進程，因為低溫處理能顯著提高參與此反應的ACC合成酶的活性。梨和蜜露甜瓜2、刺激乙烯生成（MET）（SAM）（ACC）C2H4。

冷害刺激ACC（E2）酶（吡哆醛磷酸化酶（ACs）的合成。）

E1E2E3第25頁，共54頁。3、對物質代謝產生的影響（1）碳水化合物：據報道有些果蔬商品在低溫中貯藏，碳水化合物代謝發(fā)生了變化，如馬鈴薯塊莖經低溫貯藏后，還原糖含量明顯提高；在葡萄柚的果皮中還原糖的含量也隨抗冷性的增強而提高．將番茄幼苗在較低夜溫下假植，其抗冷性要比在較高夜溫下生長的要強，據分析低溫降低了植物對碳水化合物的利用，但卻加速了淀粉轉向可溶性糖方向的水解和誘導轉化酶催化蔗糖向還原糖轉化．因此，可以認為抗冷性強的品種，與在低溫下能生成更多的可溶性糖有關。第26頁，共54頁。低溫貯藏果蔬可溶性碳水化合物含量的增加提高組織的抗冷性與其抗逆性有關。結果是：提高了細胞滲透勢，降低了細胞的水勢，減少了水分的流失。碳水化合物與細胞組分分子連接，對細胞膜與酶起到穩(wěn)定作用。為細胞提供能源。第27頁，共54頁。（2）蛋白質與酶活性的變化：蛋白質的合成速率下降，分解速率增大；可溶性蛋白含量增加。蛋白質變性。PAL和綠原酸氧化酶活性上升，導致組織褐變，SOD活性下降。（3）游離氨基酸和氨大量積累，脯氨酸含量顯著增加（細胞膜結構破壞的結果）。脯氨酸的積累既反映了細胞結構和功能受損的程度；同時，也有其適應的意義，采取一定的措施提高其含量，又能起到保護作用第28頁，共54頁。（4）多胺(Polyamines,Pas.)含量增加。多胺廣泛存在于有激素參與的細胞和組織中，一般分為尸胺(Cadavarine,Cad.)、腐胺(Putrescine,Put.)、精胺(Spermine,Spm.)、亞精胺(Spermidine,Spd.)4種。由于多胺是陽離子，認為其可以通過穩(wěn)定DNA而保持細胞的完整性，多胺有類似于自由基清除劑的作用。D.Valero,D.MartinezRomeroetal.(1999a,2002a.)認為，多胺對果實的保鮮作用，包括防止果實褐變、誘導果實產生機械抗性，推遲乙烯及呼吸高峰的到來，減少冷害及減輕冷害第29頁，共54頁。（5）有毒物質的積累無氧呼吸產物：乙醇、乙醛、酚類、α-酮酸，綠原酸。異常N代謝產物：造成游離氨和氨基酸含量增加引起細胞傷害（香蕉冷害產生過多酪氨酸、多巴胺）過氧化產物：自由基的產生。鮮棗低溫冷害第30頁，共54頁。第31頁，共54頁。

三、冷害發(fā)生的機理1、細胞膜脂相變理論（由液晶態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)的凝膠態(tài)）損傷生物膜破壞膜功能引起膜收縮，膜體出現龜裂，破損破壞了膜的選擇透性，引起細胞內的物質外滲線粒體膜受到破壞，影響呼吸鏈電子傳遞，出現氧化磷酸化解偶聯作用0℃以上低溫對冷害敏感的熱帶和亞熱帶植物的細胞器如葉綠體、核糖體等，都有不同程度的影響。第32頁，共54頁。冷害的第一反應表現在生物膜上，已知生物膜是類脂（60～70%）與蛋白質（25%）、糖類（5%）組成的混合體，這種連續(xù)的具有流動性質的片層結構厚度約為74?。其特點是，對水的透性較大，對脂溶性物質的透性較高，對電阻力較大。生物膜的類脂分子結合特點

冷害作用位點↓

R′—C—CH2O∣‖R′—C—C—CH2—O—P—O—（絲氨酸）∣∣

HO第33頁，共54頁。碳原子數：不飽和鍵數12：014：016：018：018：118：218：3凝結溫度4453.963.969.617.4-5.0-11.0脂肪酸碳原子及不飽和鍵數的多少與凝結溫度的關系

酯化后不飽和鍵數12：014：016：018：018：118：2凝結溫度-2.0244258-22-50脂肪酸（如卵磷脂）酯化后凝結溫度的關系

在正常的情況下，膜的類脂表觀為液晶相。低溫時，由液晶相轉變?yōu)楣滔唷ｎ愔诠?---液的物理變化中，如果低溫時間短則當溫度回升時仍可由固相轉變?yōu)橐壕?，但低溫脅迫時間過長則固相無法逆轉，造成低溫傷害

第34頁，共54頁。2、蛋白質傷害論基本點：蛋白質是冷害發(fā)生的原初部位。低溫首先使蛋白質分子中疏水鍵削弱，使氫鍵與靜電引力的相互作用加強。引起蛋白質包括酶構象發(fā)生變化，影響酶的活性和調控功能，導致代謝平衡的變化；低溫下，構成微管、微絲的多聚蛋白質解聚，影響其結構和功能，干擾正常的代謝功能。第35頁，共54頁。2、自由基傷害學說（圖示）基本點：冷害導致組織內自由基的正常代謝紊亂并增加自由基的數量。環(huán)境脅迫自由基增加自由基清除減弱自由基積累超過閾值脂肪過氧化加劇生物功能分子破壞代謝紊亂死亡恢復膜完整性破壞、滲漏、物質交換平衡破壞第36頁，共54頁。冷脅迫自由基增加蛋白質自由基襲擊液晶----固晶過氧化生物功能分子破壞相變變性或解離酶Ea差異MDA膜損傷膜結合酶失活滲漏代謝障礙死亡恢復冷脅迫傷害的可能途徑總結第37頁，共54頁。

1、提高細胞的滲透勢、降低細胞的水勢，減少水分從組織中流失。

2、某些碳水化合物能夠直接與組分分子連接(如糖蛋白、糖脂等)，對細胞膜和酶有穩(wěn)定作用。

3、碳水化合物是植物細胞的能源。

可溶性碳水化合物可以提高植物抗冷性的機理，歸納起來有以下三個方面：第38頁，共54頁。四、防止和減輕冷害的措施（一）調節(jié)溫度處理1適溫下貯藏防止冷害的最好方法是掌握果蔬菜的冷害臨界溫度，將果蔬菜置于臨界溫度以上的環(huán)境中。2溫度調節(jié)和溫度鍛煉:將果蔬放在略高于冷害臨界溫度的環(huán)境中一段時間，可以增加果蔬的抗冷性。實例：有效地防止菠蘿黑心病、桃毛絨和李子果肉的褐變。第39頁，共54頁。3間歇升溫用一次或多次短期升溫處理來中斷其冷害，減少冷害影響。實例：蘋果、柑桔、黃瓜、桃、油桃、李、番茄、甘薯。機理：使組織代謝掉冷害中累積的有害物質或者使組織恢復冷害中被消耗的物質。4變溫處理:

緩慢降溫避免冷害。實例：鴨梨貯藏黑心病、香蕉、油梨等呼吸躍變型果實有效。已受到冷害溫度的影響，立即放到溫暖處可以減輕損傷。例：甘薯、番茄。第40頁，共54頁。新疆庫爾勒5000噸氣調冷庫氣體組成的變化能夠改變某些產品對冷害溫度的反應。例：鱷梨、葡萄柚、秋葵、番木瓜、桃、油桃、菠蘿、西葫蘆。氣調貯藏能否有效地減輕果蔬商品的冷害，受果蔬種類、O2和CO2濃度、處理時間和貯藏溫度等因素決定。而對另一些果實說來氣調貯藏則會增加冷害嚴重程度。（二）調節(jié)貯藏環(huán)境的氣體成分第41頁，共54頁。接近100%的相對濕度可以減輕冷害癥狀,相對濕度過低卻會加重冷害癥狀。例：黃瓜、辣椒、香蕉、葡萄柚。（四）化學處理有一些化學物質減少水份損失、修飾細胞膜脂類的化學組成和增加抗氧化活性，殺菌劑減輕冷害癥狀。例：自由基清除劑（乙氧基喹、苯甲酸鈉、多胺）；保水劑（二甲基聚硅氧烷，紅花油和礦物油）；殺菌劑（噻苯唑、苯若明、抑邁唑）

（三）濕度的調節(jié)第42頁，共54頁。植物組織中激素的平衡，與對冷害的敏感性有一定的關系。增加內源ABA含量，可提高植物的抗冷性，用ABA處理葡萄柚，可減輕冷害傷害。（五）激素調節(jié)第43頁，共54頁。第二節(jié)果蔬的凍害

概念：果蔬長時間處于其冰點以下的溫度，引起組織內結冰而導致的傷害。即使是在最先進的儲藏設施內，由于庫內的冷點存在，不可避免的會導致局部有可能出現凍害，如果感溫點在庫內的設置不合理，將會擴大產品受凍的范圍。產品受凍將會導致隨升溫后的腐爛發(fā)生。

第44頁，共54頁。1、凍害癥狀：組織出現水漬狀，逐步變?yōu)榘胪该骰蛲该鳡?，解凍后，組織類似水煮狀，伴有異味產生（大白菜）色素降解，產生褐色或灰白色。一、果蔬的凍害癥狀及其對凍害的敏感性甘薯凍害葡萄凍害第45頁，共54頁。有些葉菜內如大白菜在貯藏中受凍，組織內結冰，凍得象玻璃似的透明，解凍后組織象水煮過一樣，并有異味。北方冬季置室外冰凍的柿子，果實內部也結滴冰碴。有些蔬菜受凍害發(fā)生色素降解，葉綠素破壞，產生褐變或呈灰白色。

(白菜類蔬菜生長期凍害圖)第46頁，共54頁。2、影響凍害的因素：溫度時間敏感性第47頁，共54頁。植物種類不同，對凍害的敏感性有很大差異，有些