通常对产品产生影响的氧气浓度为5%左右。氧气含量的降低表现为呼吸速率呈减弱趋势,由于氧气的溶解度和在组织中的扩散速度受环境温度因素影响,尽管环境中的氧气浓度指示较高,而组织内可能已经达到了一个极低的水平上,比如空气中的氧气浓度为21%,而环境温度为0℃、10℃和21℃时,水溶液中平衡的氧气含量只有1.0%、0.8%和0.65%,当空气的氧气浓度为5%时,许多组织内满足呼吸所需要的氧浓度为0.15%。氧在水中的扩散速度比在空气中扩散要慢3×10 6 倍,由于植物细胞组织高度水合,适于氧气的溶解和扩散,但是如果给予的环境氧气含量较低,加之温度较高就会使组织的溶氧量降低使得呼吸用氧气遭受阻碍,出现无氧呼吸。
关于氧气、二氧化碳对蔬菜采后保鲜的影响,已经形成了较为完整的气调贮藏理论。
①降低果蔬呼吸强度;②减少C 2 H 4 (乙烯)生成量;③降低水果对C 2 H 4 的敏感性;④减少叶绿素降解速度;⑤整个CA过程中抑制果胶酶生成,维持良好的果实硬度;⑥减少有机物,尤其是有机酸的消耗;⑦抑制微生物,减少病害发生,包括一些生理性病害。
氧气指标值 氧气含量由21%下降到7%时对蔬菜产品的呼吸强度就已经开始有抑制作用;当氧气降到3%时,这种抑制作用的效果就较为明显了。当氧气含量为1%时,这种影响达到及其显著。超低氧(ULO)贮藏时氧气近1%。但同时贮境的二氧化碳含量应<0.03%。此外,在气调贮藏过程中还应注意贮境的氧气含量对人体的不利影响。已知当氧气量降为17%时机体就会感到不适,蜡烛熄灭;氧气降为12%~16%时呼吸加剧,视觉、思维变缓,行为受阻;氧气降到6%~10%已经感到失望。
二氧化碳指标值 适宜的浓度因不同的种类和品种,差异很大。有的品种对二氧化碳十分敏感,比如梅豆易发生锈斑病。
另外,蒜薹在14%的二氧化碳+3%氧气比例中贮藏3个月无伤害发生。
氧气与二氧化碳互作效应 两者互为消涨,较高的氧气的含量可以减轻二氧化碳的伤害;同时,二氧化碳又能抑制高氧气的作用。
乙烯(C 2 H 4 )是五大激素(IAA、BA、GA 3 、ABA、C 2 H 4 )之一,很早就引起人们的注意。其中乙烯是气相激素。生产中常用产乙烯商品“乙烯利”(2-氯乙基磷酸,又称“一试灵”)进行疏花、疏果、或生长期增加花芽数量以及脱色、催熟等。
2-氯乙基磷酸只有在环境的pH值大于或等于4时释放C 2 H 4 并随pH值上升,C 2 H 4 的释放量增加。
乙烯能够增强花芽分化,以及延迟开花并加强了樱桃(250mg/L)的花芽越冬抗旱性,并对其果实的成熟及品质无不良影响。Coston et.al(1985)采用另一种乙烯释放剂-乙烯硅(CGA-15281)秋施桃树,延迟开花4~9天增加雌花比例;乙烯能够刺激果实发育、成熟;能刺激园艺产品的呼吸强度,对跃变型的园艺产品其作用更为明显。乙烯能促进器官的脱落,如使用乙烯利摘枣、棉花除叶摘玲;能促进花色素的合成,增加着色。在园艺产品贮运中乙烯导致产品加速衰老,低温下或机械化气调贮藏中产生的乙烯同样有此不良后果。
外源乙烯的加入可使产品乙烯和呼吸高峰提前到来,但是,如果在跃变的中期、后期加入外源乙烯则常常没有这种作用。
采用减压贮藏的方式提高C 2 H 4 的扩散率,能去掉贮境里的C 2 H 4 ,降低果蔬组织内的C 2 H 4 分压,可延迟呼吸高峰和C 2 H 4 高峰的出现。
此外,在不同的温度下,果实的种类与品种间的乙烯产生量也不同,低温下仍然产生乙烯。比如番茄在20℃的温度条件下乙烯每小时产量22ul/kg。低温使蔬菜产品对乙烯的敏感性下降。但是,低温下依然是诱导乙烯合成的必要条件。
此外,蔬菜产品对乙烯的敏感程度与其成熟度关系密切。对幼果的诱导成熟通常需要更高的浓度和较长的时间,即幼果的敏感性相对较差,而随成熟度的提高,对乙烯的敏感性加强。
乙烯可以使叶绿素降解,使组织黄花,这显然对叶菜类贮运保鲜是不利的。比如,1℃温度条件下,用10~100mg/kg乙烯处理甘蓝,5周则会失绿,孢子甘蓝在用4mg/kg也会发生黄花。
15℃时,用5mg/kg乙烯处理南瓜,可使瓜皮硬度明显下降。当空气中的乙烯浓度达0.2~10mg/kg时南瓜瓜体很快失绿,由外向里呈现水渍状透明;同时,K+透性增加,使器官易于脱离。
在20℃时,1~10mg/kg乙烯处理茄子,可使其贮藏寿命减少25%~30%,并使种子发褐,质地变软。
18℃下使用30mg/kg、 50mg/kg、 60mg/kg的乙烯处理西瓜,第3天硬度下降,水解酶活性增加。
使用100mg/kg的乙烯处理石刁柏,1小时后就可促进木素合成加强,增加了菜体韧性,使品质下降。
乙烯还诱导组织发生褐变,莴苣在5℃下,用0.1 mg/kg浓度的乙烯处理,5~8天就会导致维管束变红。
但是也有一些研究发现,20mg/kg乙烯处理能增强草莓植株的抗病性。乙烯处理能增强苹果果实中酚类物质的增加,减少炭疽病。
对于跃变型果实,乙烯的处理一般能使风味变好,如柿子用1000mg/m 3 的乙烯处理、在RH:80%~85%,18℃~21℃的条件下放置2~3天,柿子可以脱涩,风味变好;或用250~500mg/kg的乙烯利喷果4~6天,也可脱涩。但是,乙烯能诱导胡萝卜中香豆素的合成,使之味苦。同样可使甘薯变软,风味变差,贮藏性下降。
低温下乙烯仍然能产生,但低温能适当降低乙烯的作用效果(敏感性)。
M.M.阿里等认为,桃和油桃的乙烯释放量随贮藏温度上升及贮期的延长而增加。Fla3-4油桃和Florida gold桃在2℃贮藏条件下的乙烯释放量(<150 ul/kg·hr)比6℃下要低3~6倍,油桃在10℃~15℃时乙烯乙烯释放量最大。
1. 通风
尽管通风又增加了氧的含量,但其造成的损失比乙烯自我催熟造成的损失要小的多。定期的通风能减少贮境的乙烯及其它有害气体成分。
2. 采用KMnO 4 “排除”乙烯
这是目前决大多数园艺产品保鲜剂使用的化学物质。其办法是将一定的载体(要求化学性质稳定、多孔、质轻),诸如珍珠岩、蛭石、活性氧化铝、碎砖块等物质,浸透在饱和的KMnO 4 溶液里,取出凉干包装使用。或经过循环泵使贮境中的乙烯被KMnO 4 氧化。KMnO 4 氧化乙烯后,紫色会褪去。
在CA(机械化气调库)贮藏库中,使用该方式可使乙烯浓度从2000mg/kg降到低于10mg/kg的水平(Forsyth et al.1966) 。
英国东茂林实验站的Knee博士(1981)用浸入200 ml饱和K 2 MnO 4 的20g云母作为载体,对96~120个苹果贮藏,40天后才检测到C 2 H 4 的积累。
有时也用溴化活性炭(Fidler,J.C.1950)来吸附乙烯,可使贮境浓度降到2.5~8mg/kg,但该方法成本相对较高,脱除溴化活性炭上吸附的乙烯比较困难。
3. 碳分子筛
制氮机或气调机利用的碳分子筛是用精煤粉通过精练、成孔、成型和活化等工艺制成,具有发达微孔的非极性吸附物质。碳分子筛可根据气体分子的直径与其向微孔中扩散的速度差异将O 2 、 CO 2 、 C 2 H 4 与氮分子分开。设备运转时,高压的贮境气体通过碳分子筛时,直径较小的O 2 、CO 2 、C 2 H 4 分子先进入分子筛的孔穴中,而直径较大的N 2 气体则被聚集送入贮境来降低O 2 、CO 2 、C 2 H 4 。当塔内的吸附饱和后,则另一塔启动吸附,原塔中吸附的O 2 、 CO 2 、 C 2 H 4 则被真空泵减压脱除。这实际也是气调贮藏的降氧制氮机的工作原理。这种设备无须燃料,适合基层使用。
4. 使用减压技术
美国康乃尔大学的刘福文教授认为,减压是排除贮境乙烯的更为有效的办法,但减压对设备的要求更高。
5. 利用原子氧来氧化乙烯也是一个有效的办法。
Scatl(1973)发明一种乙烯脱除装置,利用原子氧破坏乙烯结构来消除乙烯。
此外,O 3 还能氧化α—法尼烯中的双键。能减轻贮期虎皮病。由于该方式具有连续性,能耗低,所以推广较快。使用中剂量及环境因素的影响要考虑。文献报道,在冷藏过程中定期使用该技术可使贮境的乙烯浓度降低,但是也发现导致贮期6个月的苹果出现皮孔伤害,文献的建议剂量是果实中不要超过1 mg/kg。
6. 使用1-MCP(1-甲基环丙烯)
1-MCP在美国的商品名为0.14%的EthylBloc(乙烯封阻剂),气体状被固定在粉末里,1-MCP使用浓度一般为0.005~0.05µl/L,根据品种的要求溶于缓冲液(含0.75%的KOH和NaOH)或水里立即密闭,处理4~8小时。表3-1中列举了0.14%1-MCP粉剂毫克数与在密闭容器内产生有效浓度的换算方法。
自从1-MCP蔬菜被美国允许在果实和蔬菜上使用以来,加快了对1-MCP在蔬菜产品中的应用研究。
1-MCP的应用,使蔬菜产品的生理变化过程或生理失调的产生变化,获得了诸方面的结果(表3-2)。
表3-1 EthylBloc.的体积比浓度配制方法
表3-2 一些蔬菜产品对1-MCP的响应概览
* Chris B.Watkins and William B.Miller,conell university,2004