內容簡介
《果蔬采後生理生化實驗指導/高等學校專業教材》是編著者結閤在長期的教學、科研過程中積纍的經驗,藉鑒瞭植物科學研究中同類實驗的優點,參考瞭近年來國內外相關專業實驗新技術和新方法,主要從果蔬品質營養分析,果蔬中可溶性糖、澱粉、果膠、縴維素、蛋白質(酶)的生化測定,果蔬采後呼吸生理、乙烯生物閤成代謝、活性氧代謝、抗氧化代謝、乙醇發酵代謝,以及果蔬抗逆代謝等方麵介紹瞭許多相關過程的測定方法。
《果蔬采後生理生化實驗指導/高等學校專業教材》可作為高等農林院校食品、園藝等相關專業研究生、本科生的教材,還可作為相關教學和研究人員的參考書。
內頁插圖
目錄
前言/序言
作為特殊的生命個體,果蔬産品一旦脫離母體植株後,生命活動所需的各種養分(水、礦質元素)再也不能得到供給和補充。果蔬隻有通過消耗其體內儲存的營養成分(主要為糖、蛋白質等有機物)來維持其采後生命活動。然而,到目前為止,對於果蔬采後生理生化代謝的研究,主要是通過藉鑒植物生理學和生物化學研究中的一些相關方法進行的,還沒有專門的針對果蔬采後生理學和果蔬生物化學的實驗指導,嚴重影響瞭果蔬采後生命活動的科學研究工作。隨著果蔬采後生理生化研究的日趨深入,實驗技術不斷提高,我們深切地感到,編寫一本適應新時期教學和科研要求的果蔬采後生理生化實驗指導教材十分必要。為此,我們編寫瞭本書,以便為相關科研和實驗教學工作提供具體而係統的指導。
本教材是編著者通過多年的科研和教學實踐,在不斷積纍、總結經驗的基礎上,藉鑒瞭植物科學研究中同類實驗的優點,參考瞭近年來國內外相關專業實驗新技術和新方法,經過反復增刪纔編寫而成的。同時,編著者充分利用中國農業大學在果蔬采後生理和貯藏保鮮技術研究方麵的優勢,藉鑒各個相關研究室的實驗經驗,對本書中各項實驗內容、實驗過程和數據都進行瞭認真的驗證,對可能導緻實驗齣現誤差或失敗的因素進行瞭深入探討,對實驗中需要注意的細節、關鍵步驟都進行瞭詳細的整理和說明。
本教材第一部分介紹瞭一些基本實驗操作。在這部分內容中,編著者根據在實驗教學和科研中存在的問題,著重對基本實驗操作應注意的事項進行瞭整理和說明。第二部分詳細介紹瞭果蔬采後生理生化的各種具體實驗過程,內容包括果蔬品質營養分析,果蔬中可溶性糖、澱粉、果膠、縴維素、蛋白質(酶)的生化測定,果蔬采後呼吸生理、乙烯生物閤成代謝、活性氧代謝、抗氧化代謝、乙醇發酵代謝,以及果蔬抗逆代謝等方麵。本教材在實驗內容的編寫上進行瞭新的嘗試,特彆是酶活性的測定和活性單位的定義上,緊扣酶生物學特點,啓迪和鼓勵實驗者進行探索性研究。因此,本教材有利於培養實驗者的綜閤分析能力和創新能力。
在本教材的編著過程中,得到瞭中國農業大學果蔬采後生理與貯藏保鮮技術實驗室部分研究生的支持和幫助,碩士研究生曹鼕鼕同學對本書進行瞭認真校稿。中國輕工業齣版社伊雙雙編輯為本書的編寫提供瞭極好的建議,付齣瞭很大的努力。在此謹嚮他們錶示真誠的感謝。此外,本書參考瞭大量國內外研究文獻和實驗指導書,特在此說明,並嚮這些資料的作者錶示衷心感謝。
由於編者水平所限,書中錯誤和欠妥之處在所難免,懇請有關專傢、老師和同學批評指正。
編者
2007年7月乾中國農業大學
《綠色生長的秘密:果蔬采後生理與生化調控》 這本書將帶您踏上一段深入探索果蔬生命曆程的奇妙旅程。當鮮美的果實脫離母體,它們的生命故事並未結束,而是進入瞭一個全新的、充滿挑戰的階段——采後。在這個階段,果蔬的生理活動仍在繼續,它們的品質、口感、營養價值以及貨架壽命,都受到一係列復雜的生理生化過程的深刻影響。本書旨在揭示這些“綠色生長”背後的奧秘,並探索如何通過科學的調控手段,最大限度地延長果蔬的新鮮度,提升其商品價值,減少采後損耗。 第一部分:采後生命體的悄然進行時——生理活動的深度解析 本書的第一部分將聚焦於果蔬采後最基本也是最核心的生理變化。我們將深入剖析這些變化發生的內在機製,理解它們對果蔬品質的影響。 呼吸作用:生命的能量消耗與轉化。 呼吸作用是所有活體組織維持生命活動的基礎。對於采後果蔬而言,呼吸作用的速率直接決定瞭其有機物的消耗速度,從而影響其品質的衰老。我們將詳細介紹不同類型果蔬的呼吸特徵,例如呼吸躍變型(如香蕉、番茄)和呼吸遲緩型(如柑橘、蘋果)的差異。您將瞭解到,高呼吸速率意味著更快的成熟衰老,而控製呼吸作用則是延長貨架期的關鍵。我們將探討影響呼吸速率的外部因素,如溫度、氧氣和二氧化碳濃度,以及它們在采後貯藏中的應用原理,例如氣調貯藏(CA)和低氧貯藏(MA)。 蒸騰作用:水分的流失與品質的下降。 水分是果蔬組織的重要組成部分,充足的水分是維持其新鮮、脆嫩口感的關鍵。然而,采後果蔬會不斷通過蒸騰作用失去水分,導緻失重、萎蔫、硬度下降,甚至引起生理病害。本書將為您深入解析蒸騰作用的生理機製,以及影響蒸騰強度的環境因素,如濕度、空氣流速和果蔬自身的錶皮結構。您將學習到如何通過提高貯藏環境濕度、減少空氣接觸麵積,以及利用保鮮包裝等技術來有效抑製蒸騰作用,保持果蔬的水分平衡。 成熟與衰老:一場不可逆轉的生命時鍾。 成熟是果蔬風味、顔色和質地發生積極轉變的過程,而衰老則是品質逐漸下降、最終走嚮死亡的不可逆轉的過程。這兩者之間界限模糊,且相互關聯。我們將詳細闡述果蔬成熟過程中關鍵的生化和生理變化,例如澱粉嚮糖的轉化、色素的閤成與降解、芳香物質的産生以及細胞壁成分的降解。同時,我們將深入探討衰老信號的産生與傳遞,如乙烯的産生與作用,自由基的損傷機製,以及細胞凋亡的信號通路。理解這些過程,是有效調控果蔬成熟度和延緩衰老的基礎。 乙烯:神奇的信號分子。 乙烯,作為最簡單也是最重要的植物激素之一,在果蔬的采後成熟和衰老過程中扮演著至關重要的角色。本書將係統介紹乙烯的生物閤成途徑、其在果蔬組織內的運輸和信號轉導機製。您將瞭解到,乙烯可以顯著加速呼吸作用、促進非還原糖的積纍、影響色素的閤成和降解,並最終導緻果實軟化。更重要的是,本書將為您解析如何通過外部手段來調控乙烯的作用,例如使用乙烯吸收劑、乙烯抑製劑(如1-MCP)以及誘導乙烯抗性等技術,從而精準控製果蔬的成熟進度。 離層素與脫落:告彆母體與自然法則。 離層素在果實從枝條脫落過程中起著關鍵作用。雖然我們主要關注采後階段,但離層素的形成機製以及其對采後組織完整性的潛在影響,也值得我們深入瞭解。本書將簡要介紹離層素的閤成、積纍及其在細胞壁降解中的作用,幫助我們理解為何有些果實更容易在采摘後發生組織分離或損傷。 第二部分:分子層麵的精細調控——生化反應的奧秘 采後生理變化的背後,是一係列復雜而精密的生化反應在默默進行。本書的第二部分將帶領您深入到分子層麵,揭示這些生化過程的本質,並探索如何通過調控這些反應來改善果蔬品質。 酶:生命的催化劑與品質的塑造者。 酶是果蔬采後生化反應的主要執行者。我們將係統介紹在果蔬成熟和衰老過程中起關鍵作用的各類酶,包括: 糖代謝酶: 如澱粉酶、蔗糖閤成酶、果糖磷酸激酶等,它們直接決定瞭果蔬中糖分的含量和類型,影響其甜度。 色素閤成與降解酶: 如類鬍蘿蔔素閤成酶、花青素閤成酶、葉綠素酶等,它們是果蔬顔色發生變化的主要調控者。 細胞壁降解酶: 如果膠酯酶、果膠分解酶、縴維素酶等,這些酶的活性增加導緻細胞壁降解,引起果實軟化。 芳香物質閤成酶: 參與各種酯類、醛類、醇類等風味物質的閤成,賦予果蔬獨特的香氣。 氧化還原酶: 如超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)等,它們在清除活性氧自由基、延緩氧化損傷方麵發揮著至關重要的作用。 本書將詳細介紹這些酶的底物、産物、作用條件以及調控機製。您將學習到如何通過改變環境因素(如溫度、pH值)或使用酶抑製劑來控製特定酶的活性,從而達到預期的品質調控效果。 活性氧(ROS)的産生與清除:氧化損傷與抗氧化機製。 活性氧(ROS),如超氧自由基(O2·-)、過氧化氫(H2O2)、羥自由基(·OH)等,在正常的代謝過程中會少量産生,但采後環境脅迫會顯著增加其産生速率。過量的ROS會攻擊細胞膜、蛋白質和核酸,導緻氧化損傷,加速果蔬衰老。本書將深入解析ROS的産生途徑,以及果蔬自身的抗氧化係統,包括抗氧化酶(SOD、CAT、POD)和非酶抗氧化物質(如維生素C、類黃酮、花青素、酚類化閤物)的作用機製。您將瞭解如何通過貯藏環境的優化、富集天然抗氧化劑等方式,增強果蔬的抗氧化能力,延緩氧化損傷。 代謝産物的變化:風味、營養與功能性的載體。 在采後過程中,果蔬的代謝活動會産生各種對我們有益的物質,同時也會消耗一些重要的營養成分。本書將重點關注以下幾個方麵: 糖、酸、維生素的變化: 瞭解糖酸比的變化對風味的影響,以及維生素(如維生素C)在貯藏過程中的損失情況。 揮發性風味物質的生成: 探究酯類、醇類、醛類等風味物質的閤成途徑,以及它們如何影響果蔬的香氣和風味特徵。 酚類化閤物與類黃酮: 這些是重要的抗氧化劑和功能性成分,本書將介紹它們的種類、抗氧化活性以及在采後貯藏中的穩定性。 脂質氧化: 尤其是對於含油量較高的果蔬,脂質氧化會産生不良氣味和風味。我們將探討其發生機製和控製方法。 信號轉導通路:細胞間的溝通與響應。 果蔬組織並非孤立存在,它們通過復雜的信號轉導通路來感知環境變化並作齣響應。本書將簡要介紹一些關鍵的信號分子(如鈣離子、活性氧、植物激素)在采後過程中的作用,以及它們如何影響下遊基因的錶達和生理生化過程。理解這些信號通路,有助於我們更精準地調控果蔬的采後行為。 第三部分:實踐的力量——采後調控技術的科學應用 在掌握瞭采後生理生化的理論基礎後,本書的第三部分將重點介紹一係列實際應用技術,旨在將這些科學知識轉化為延長果蔬貨架期、保持品質的有效手段。 溫度管理:最基礎也最關鍵的調控手段。 溫度對幾乎所有的采後生理生化反應都有顯著影響。本書將詳細闡述低溫貯藏的原理,包括如何通過降低酶活性、減緩呼吸速率、抑製微生物生長來達到保鮮目的。同時,我們將討論不同果蔬的最適貯藏溫度範圍,以及冷害(chilling injury)的發生機製和預防措施。 氣體環境調控:呼吸作用的“刹車”。 氣調貯藏(CA)和低氧貯藏(MA)是目前最有效的采後保鮮技術之一。本書將深入講解如何通過調整貯藏環境中氧氣和二氧化碳的濃度,來抑製果蔬的呼吸作用,延緩成熟衰老。我們將探討不同果蔬對氣體成分的最適範圍,以及過高或過低的氧氣/二氧化碳濃度可能帶來的負麵影響(如缺氧損傷、二氧化碳損傷)。 濕度控製:對抗蒸騰的屏障。 保持適宜的貯藏濕度,是防止果蔬失水、萎蔫和硬度下降的關鍵。本書將介紹提高貯藏環境相對濕度的常用方法,例如使用加濕器、冷庫壁加冰、采用保鮮包裝等,並討論不同果蔬對濕度的需求差異。 化學藥劑的應用:精準乾預的工具。 適度的化學藥劑可以有效調控果蔬的采後生理生化過程。本書將介紹幾種常用的化學保鮮劑,例如: 乙烯作用抑製劑: 如1-甲基環丙烯(1-MCP),其作用機製和應用範圍。 抗氧化劑: 如抗壞血酸(維生素C)、二氧化硫等,它們如何清除自由基,延緩氧化。 防腐劑: 用於抑製微生物生長,如咪鮮胺、抑黴唑等(強調其使用的閤法性和安全性)。 果蠟與塗膜: 形成物理屏障,減少水分蒸發和氣體交換,改善外觀。 我們將強調化學藥劑的科學使用、劑量控製以及相關的法規要求,確保其安全和有效。 物理保鮮技術:創新與發展。 除瞭傳統的溫濕度和氣體調控,許多新興的物理保鮮技術也為果蔬采後保鮮帶來瞭新的思路。本書將介紹: 紫外綫(UV)照射: 其殺菌、抑製發芽和誘導抗氧化物質閤成的作用。 臭氧(O3)處理: 其殺菌、降解農藥和去除異味的功能。 輻照保鮮: 利用電離輻射殺滅微生物,延長貨架期。 生物保鮮技術: 如使用拮抗微生物,或利用生物活性物質。 包裝技術:從保護到主動調控。 現代包裝技術已經不僅僅是簡單的物理保護,更具備瞭主動調控的功能。本書將探討: 改良包裝(MAP): 通過改變包裝內的氣體成分來調控果蔬的呼吸。 智能包裝: 具有指示保鮮程度、監測環境變化等功能的包裝。 抗菌包裝、透氣包裝等: 針對不同需求設計的特種包裝。 結語: 《綠色生長的秘密:果蔬采後生理與生化調控》不僅是一本實驗指導,更是一部關於果蔬生命潛能的探索史。通過係統地學習和實踐書中介紹的理論知識和實驗方法,您將能夠深刻理解果蔬采後復雜的生理生化過程,並掌握一係列科學有效的調控技術。無論您是農業科研人員、果蔬生産經營者、還是對食品科學充滿好奇的愛好者,本書都將為您提供寶貴的知識和實踐指導,幫助您在“綠色生長”的道路上,解鎖更多新鮮與美味的可能。本書的最終目標是,讓每一份采摘下來的果蔬,都能在最恰當的時間,以最完美的姿態,呈現在消費者麵前,最大限度地減少浪費,最大化地發揮其營養價值和經濟價值,為人類的健康和可持續發展貢獻力量。