果蔬采后冷害生物学机制与调控 二等奖
采后损失
我国是一个农业大国，水果和蔬菜的栽培面积和盛产量在世界上名刊前茅．但是随着人口的逐年增长、消费水平的不断提高、农产品需求量的增加、耕地面积的不断减少农业资源的趋紧张，农业的发展仍然面临着巨大的挑战．因此减少农产品采后损失和改进保鲜技术是缓解供需矛盾的关键措施之一．花卉和果蔬采后极易衰老（败），其主要原因是这些园艺产品的生理代谢旺盛、含水量高、易受机械损伤和病源微生物的侵染。
一、我国水果和蔬菜的生产现状我国的水果和蔬菜不仅种类繁多、风味独特、经济和营养价值高，而且总产量均居世界之首位．中国有七十多种常见蔬菜供应消费者，市场周年供应约有四十余种．近十年来我国的水果和蔬菜生产一直保持高速发展，特别是近些年来，水果和蔬菜市场放开以后，更加激发了农民发展生产的积极性。
但是也存在一些问题，如：产量高但单产低，品质差．缺乏市场竞争力，品种结构不合理，人均水果占有量还不高等。
我国每年蔬菜和水果出口量只有400～500万吨，还有很大的潜力．二、水果和蔬菜采后现状及存在问题我国的水果和蔬菜产量虽高，但采后损失也是十分严重的，平均总损失达35%．主要原因在于我国的水果和蔬菜还没有实现采后商品化处理及冷链流通．根据调查，园艺产品采后损失的主要原因是有以下几个方面：1、生物学的损害。
昆虫、啮齿动物和鸟类是生物学损失的直接因素。
此外，它们的粪便、毛发和气味等也污染食物，使食物变质导致浪费；水果蔬菜在流通过程中很易遭受老鼠的啃食，一些仓库害虫和蔬菜带入的田间害虫也会继续危害，致使降低蔬菜的品质，甚至失去商品价值，造成损失。
2、微生物学的损害。
真菌和细菌是造成贮存食物损失的直接元凶。
由于霉菌和细菌的腐烂使食物腐败或产生黄曲霉素等缺陷而不能为人们所食用；引起果树产品病原微生物主要是真菌和细菌，尤其是真菌。
其中侵染蔬菜的微生物主要有真菌和细菌，这些微生物有的是蔬菜农田带来的，如萝卜黑腐病、胡萝卜菌核病、马铃薯晚疫病等。
在田间发病后，带病品在贮藏期均可继续蔓延危害。
果蔬产品采后采后生理失调
改变贮藏环境的气体成分，可以减少冷害的发生。 对于某些果蔬商品用低浓度02，和高浓度CO2进行气凋贮藏，能有效地减轻冷害，如油梨、葡萄柚、青梅
、黄秋葵、番木瓜，桃、菠萝和小西葫芦等。但气调贮藏也有加重冷害的报道：如黄瓜、石刁柏和灯笼辣椒 等。为此，气调贮藏能否减轻冷害的发生，受果蔬种类、O2和C02浓度、处理时间和贮藏温度等因素决定。
一、低温伤害
➢ 冷害 (chilling injury)：植物组织置于低于标准的临界温度但高于其冰点的温度下出现的 生理失调的症状。
➢ 冻害 (freezing injury)：冰点以下的低温引起的果蔬产品的伤害。
冷害症状及对冷害的敏感性
一些原产于热带或亚热带的植物，由于系统发育处于高温多湿的气候环境中，形成对低温有很敏感的特性， 在生长过程中遇到零上低温，则发生冷害，损失巨大。起源于热带、亚热带植物的果实、蔬菜或贮藏器官 (如甘薯的块根)，在过低温度下贮藏也会引起冷害。甚至某些原产于温带的果蔬，如苹果中的一些品种，贮 藏不当，同样会遭受冷害。 一般果蔬产品在冷害温度下贮藏，并不立即表现出冷害症状，只有将这些在低温下贮藏的产品转移至20～ 25℃较温暖的环境中，二、三天后冷害症状才会被发展和察觉出来。
➢生理失调 (physiological disorder) ➢病理伤害 (pathological decay)
第一节 采后生理失调
➢ 温度失调 (temperature disorders) ➢ 营养失调 (nutritional disorders) ➢ 呼吸失调 (respiratory disorders) ➢ 其他失调 (miscellaneous disorders)
(五)冷害对其它物质代谢的影响
据报道有些果蔬商品在低温中贮藏，碳水化合物代谢发生了变化，如马铃薯块茎经低温贮藏后，还原糖含量 明显提高，在葡萄柚的果皮中还原糖的含量也随抗冷性的增强而提高．将番茄幼苗在较低夜温下假植，其抗冷性 要比在较高夜温下生长的要强，据分析低温降低了植物对碳水化合物的利用，但却加速了淀粉转向可溶性糖方向 的水解和诱导转化酶催化蔗糖向还原糖转化．因此，可以认为抗冷性强的品种，及在低温下能生成更多的可溶性 糖有关。
果蔬冷害及其控制研究进展
HAN Shuai, ZHU Yuwen, WU Youzhi (College of Food and Drug, Shanghai Zhongqiao Vocational and Technical University, Shanghai 201514, China)
行业综述 Industry Review
类的果蔬对低温的敏感性不同，热带和亚热带的果蔬 冷敏性高，一般都比较容易遭受到冷害；在冷害临界 温度以下贮藏时，温度高低和持续时间的长短是果蔬 是否遭受冷害和冷害严重与否的决定因素。影响果蔬 冷害的因素可分为内在因素和外在因素两大因素。 1.1.1 内在因素
外 在 因 素 主 要 包 括 相 对 温 度、 湿 度、 大 气 的 成 分、光照时间和种植管理条件等 [4]。在外界环境因素 里，温度的影响尤为显著。如贮藏的温度低且时间长， 则冷害的程度会相对严重 [5]。但是对于一些特殊的果 蔬产品，冷害与温度之间的关系并不完全符合以上表 述，如葡萄，当它处于较低的贮藏温度下，便会很快 的表现出冷害的症状 [6]。而对于某些果蔬产品，只要 贮藏时提高相对湿度，则可以缓解或减少冷害症状的 发生。赵月等 [7] 将辣椒放于温度为 0 ℃，相对湿度为 88% ～ 90% 的环境中贮藏 12 d，结果显示 75% 左右 的辣椒出现了冷害现象，而湿度控制在 96% ～ 98% 的环境中时，只有 33% 的辣椒出现了冷害症状。 1.2 果蔬冷害发生的症状
doi:10.16736/41-1434/ts.2021.12.011ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Industry Review 行业综述
果蔬冷害及其控制研究进展
新鲜果蔬背后的“调控高手”——记中国科学院植物研究所田世平研究员及其团队
采后果蔬保鲜一直是困扰着整个果蔬产业链的难题，而果蔬自身成熟衰老的调控和病原菌，引起腐烂是影响其采后品质及质量安全的主要因素。
有这样一个人带领她的团队，长期从事果实采后生理病理学基础研究，围绕果蔬采后品质劣变、腐烂等难题，一直在为果蔬“青春常“调控高手”向和重要科学问题，而每一个研究方向也有相关的主研人员，如秦国政研究员负责果实品质调控机制方面的研究；李博强研究员负责果蔬采后真菌毒素方面研究；张占全副研究员专注于病原菌致病机制方面的研究；陈彤副研究员致力于果实与病原菌相互作用；徐勇高级工程师负责果蔬保鲜技术的研发与推广应用。
大家各有分工，任务明确。
“团队平时各负其责，但是课题组研究方向之间也会有交叉。
举个简单例子，病原菌要侵染寄主，寄主如何应答，病原菌与寄主的相互作用是一个非常复杂的事情，如果单一的只做其中的一部分，就不能把这个问题说清楚的。
所以，我们每两个星期会组织一次交流讨论会，大家一起交流思路、讨论问题、解析困惑、分享收获。
科研从来都不是一个人可以成功的事，只有大家齐心协力，拧成一股绳，才能有所成就。
”田世平说。
在这个科研的大家庭，大家有各自的研究方向，既是相互追赶的竞争对手，又是工作中的合作伙伴。
大家相互协作，一起前行，属于他们的荣誉也接踵而来：“果实采后绿色防病保鲜关键技术的创制及应用”获得国家技术发明奖二等奖；“果实成熟衰老与品质保持的分子机制”获北京市科学技术奖（基础研究类）二等奖……科学之路绝非坦途科学研究是光明大道，但绝非坦途。
外行人看来高深莫测的研究，在他们的眼中是一件“枯燥”却必须严肃对待的“苦差事”。
团队在刚开始做病原真菌毒素方面研究时，想要克隆毒素合成的关键基因，没有经费做全基因组测序，就只能采用染色体步移法，一步一步的来扩增、克隆这些基因。
整整两年，就这样棒曲霉毒素生物合成基因族中的这些关键基因找到了。
“当时负责做这块工作的学生，一直在做每个基因的敲除、检测，看它产不产毒。
果蔬采后生理特性
有氧呼吸和无氧呼吸的区别(见表)二、呼吸强度和呼吸系数1、呼吸强度是衡量果蔬呼吸作用水平的重要指标，是直接关系到贮藏能力大小的主要生理因素。
1公斤新鲜果蔬在1小时内放出CO2的毫克数或吸入O2的毫克数。
单位（mgCO2/公斤.小时）2、呼吸系数（呼吸商）（呼吸率）RQ指呼吸过程中放出的CO2和吸入O2的容积比。
RQ=V CO2/V O2三、影响呼吸的因素（一）果蔬自身的状况1、果蔬种类和品种浆果类>核果类>柑桔类>仁果类叶菜类>果菜类>根茎菜类热带、亚热带果实Q值比温带果实大，遗传特性：晚熟品种>早熟品种2、成熟度在整个发育过程中，幼龄时期呼吸强度最大，因为：处于生长最旺盛阶段，各种代谢过程都最活跃。
表层保护组织尚未发育或结构不完全，气体进入较多，Q大。
蜡质，角质发育完成后，Q下降。
3、不同部位不同部位Q值不同：果皮>果肉蒂端>果顶（例如柿子）果蒂、果梗>果实（例如茄子青椒）（二）外界因素1、贮藏温度酶的活性随温度的增加而增加，呼吸也加强。
温度升高，酶活性继续上升，达到高峰，呼吸也达到高峰。
当温度超过了限度，酶逐渐失活，而呼吸作用也随之下降，因此呼吸出现了“钟”型曲线。
2、气体成分（1）氧气（2）二氧化碳3、湿度（水分）四、呼吸跃变1、呼吸跃变：果实在定型之后的成熟过程中,呼吸强度突然上升达到成熟后趋于下降,呈一明显的峰型变化,这个峰叫呼吸高峰。
这种变化称为呼吸跃变。
2、呼吸跃变的特性:(1)经过跃变的果实，食用品质达到最佳。
(2)呼吸跃变是果实达到成熟的标志，更重要的是果实衰老的开始，经过跃变的果实，贮藏品质迅速下降。
(3)呼吸跃变的果实能够产生内源乙烯，对果实呼吸跃变最重要的是乙烯，具有催熟作用。
3、呼吸跃变分类:A:呼吸跃变型果实(高峰型果实)苹果、油梨、桃、李。
B:非跃变型果实(非高峰型果实)樱桃、黄瓜、葡萄、柠檬、菠萝。
五、呼吸与贮藏的关系（一）有利：降低氧气的浓度，进行自然密闭缺氧储藏；促进后熟；保持活力.（二）不利1、呼吸消耗营养物质。
采后病害及控制
采后病害及控制果蔬采后病害按照发病原因，可分为:病理性病害(侵染性病害)生理性病害(非侵染性病害)1. 病理性病害病理性病害是指果蔬由于病原微生物的入侵而引致果蔬腐烂变质的病害，即通常所说的腐烂，它能互相传播，有侵染过程，也称为侵染性病害。
1.1病理性病害引起的症状1.变色2.腐败3.坏死1.2病理性（侵染性）病害的特点：①病原菌主要是真菌和细菌；②除采后感病外，相当多的病害是田间带病采后发病；③与采前自然环境相比，采后贮运环境对发病可控性更大。
1.3病原菌的入侵途径①直接入侵②自然孔口入侵③伤口入侵1.4病原菌的传播途径①借助风、雨、虫传播②接触传播③水媒传播④种子带菌传播2 生理性病害采前和采后环境中的温度、湿度、光照、气体成分、机械损伤、化学药物等都会对果蔬的生理和生化代谢造成影响，这些因素的极端变化就会形成逆境或胁迫（stress），从而影响正常的代谢过程，导致成熟衰老加速、品质下降，造成严重的采后损耗。
由于不适宜的环境条件而引起的果蔬代谢异常、组织衰老以致败坏变质的现象，统称为生理病害或生理失调（生理紊乱），不是由病原微生物的直接侵染所致，故又称非侵染性病害。
生理性病害包括以下3类：①低温伤害(low temperature injury)冷害、冻害②气体伤害(gas injury)低O2伤害、高CO2伤害、SO2伤害、NH3伤害③营养失调(nutritional disorder)缺乏矿质元素2.1低温伤害(low temperature injury)1）冷害：冰点以上低温造成的伤害。
主要表现为内部组织崩解败坏，出现褐斑、黑心或烂心，外部色泽变暗，水浸状，稍下陷；或者果实不能成熟，成熟度差，香味减少，风味变劣。
2）冻害：冰点以下低温造成的伤害。
组织呈半透明，甚至结冰。
2.2气体伤害(gas injury)1）低O2伤害：气调贮藏时，由于O2调节和控制不当，造成O2浓度过低而发生无氧呼吸，导致乙醛和乙醇等挥发性代谢产物的产生和积累，毒害细胞组织，使产品风味和品质恶化。
果蔬采后生理
果蔬贮藏是当代园艺学的重要问题之一，世界各国学者正在致力于研究解决这个问题的方法。
近年来，人们通过两个相互联系的途经来探讨果蔬贮藏问题。
一些学者研究了果蔬采后生理生化作用和微生物作用过程，试图破译果蔬采后生命活动机制密码，为果蔬长期贮藏提供可靠的理论依据；一些学者从大量的贮藏果蔬的实践中，逐步总结出一些经济有效、简单实用的贮藏方法。
另外也有一些学者在果蔬贮藏生理学、生物化学研究的基础上，运用现代科学技术，又提出了一些新的方法和技术。
本文简要综述我国现行的采后生理研究的最新进展。
一、果蔬成熟进程中的生化作用在整个采后期间，水果保持其活体固有性质：与周围介质之间的代谢、细胞和组织结构的完整性、组织成分的常规更新。
此外，果蔬采后期间的物质代谢还具有许多特点，因为在发育阶段贮备的有机物质是唯一的营养源，从这种源内吸入保持水果生命活动所必须的代谢产物和能量；而气体交换则是同周围介质交换的唯一形式。
成熟果蔬的特点是果实软化，它与果胶物质、半纤维素和细胞壁其他成分性质的重大变化有关。
在成熟期内不仅发生多聚半乳糖醛酸酶、半纤维素酶、木聚糖酸酶、B-半乳糖苷酶及其他分解细胞壁的各种酶的活化作用，而且发生这些酶的生物合成。
对于呼吸跃变型果蔬，呼吸跃变即为成熟的终止，此后开始后熟过程。
为了延迟成熟过程，应尽可能较长时间推迟呼吸跃变高峰的到来，延长跃变始期与高峰期之间的时间间隔，进而拖延过熟过程的发生。
氧化酶的活力线粒体氧化活力在成熟期间发生重大变化。
⑴脂氧合酶LOX 首次报道于1932年，是一种含非血红素铁的蛋白质，专一催化顺，顺一1,4 —戊二烯结构的多元不饱和脂肪酸加氧反应，生成过氧化氢物。
植物细胞膜的降解是组织衰老的主要特征之一，由于细胞内膜系统遭破坏，导致组织结构和细胞区隔化的丧失，最后致使细胞内部平衡失调和功能丧失。
LOX调节果实衰老的可能机理有①启动膜脂过氧化作用，导致细胞膜透性增加，促进胞内钙的积累，激活了磷酸脂酶的活性，加速了游离脂肪酸进一步从膜脂释放，加剧了细胞膜的降解；②膜脂过氧化产物和膜脂过氧化过程产生的游离基，进而毒害细胞膜系统、蛋白质和DNA导致了细胞膜的降解和功能丧失；LOX的脂质过氧化作用产物可进一步生成茉莉酸和脱落酸等衰老调节因子，并参与了乙烯的生物合成，促使组织衰老[38][39]。
第六章果蔬贮藏期间的冷害和冻害
(二)外界环境因素
包括温度、相对湿度、光照，大气成 分、栽培管理条件等因素。 在环境因素中，影响冷害的主要因素 是温度。在导致发生冷害的温度下，温度高 低和持续时间的长短乃是果蔬产品是否受害 和受害程度的决定因素。
在诱发冷害温度的范围内，温度越低，或低温持续时 间越长，则冷害受害程度越严重。但对某些水果说来，温 度与冷害的关系，又不完全同于上述规律，如葡萄柚在稍 低于最适宜温度下却比在较低的温度下更快地显现冷害症 状。据报道葡萄柚在0℃或10℃下贮藏4-6个星期后极少出 现冷害症状，而在0℃与10 ℃之间的中间温度，则常会出 现严重的表皮凹陷斑纹。 又如广东甜橙在1-3℃或常温(平均温度为15℃ )下贮 藏4-5个月，由于低温伤害而出现的褐斑，较之中间温度 (如4-6℃或7-9℃)少得多。在较低温度下，一定时间内之 所以出现冷害症状较少、较轻的原因，有人认为低温可能 抑制了果品的代谢活动，因而使冷害症状发展缓慢。
二、气调贮藏
气调贮藏能否有效地减轻果蔬商品的冷 害，受果蔬种类、02和CO 2浓度、处理时间 和贮藏温度等因素决定。而对另一些果实说 来气调贮藏则会增加冷害严重程度。
新疆库尔勒5000吨气调冷库
三、化学处理
渗入法渗入1％-7.5％CaCl2能明显降低油梨 因冷害而使维管束发黑的症状，苹果采后用钙液 处理，可减少低温造成的破损，用钙和钾盐溶液 处理，可以提高抗冷性。
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第三节 减轻果蔬冷害的措施 一、调节温度处理
有三种调节温度的方法，可以减轻果实和蔬菜贮 藏期 间的冷害。 (一)高于冷害临界温度的低温贮藏 根据研究资料，现 已能够确定大多数的果实和蔬菜的最适贮藏温度。一些对 冷害不太敏感果蔬产品，贮藏温度可稍高于冰点温度。而 一些对冷害敏感的果实和蔬菜，最低安全贮藏温度则依植 物对冷害的敏感性而异，贮藏温度应高于临界冷害温度。 (二)温度预处理 (三)变温处理 果蔬商品低温贮藏期间，间歇短 时 升温处理可减轻冷害。 返回
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果蔬采后冷害生物学机制与调控二等奖
以果蔬采后冷害生物学机制与调控为题，本文将从果蔬采后冷害的生物学机制和调控措施两个方面展开探讨。
一、果蔬采后冷害的生物学机制
果蔬采后冷害是指果蔬在采摘后由于低温处理而引起的品质和营养价值的损失。
其主要生物学机制包括细胞膜损伤、细胞液外渗、呼吸作用受阻以及酶活性改变等。
1. 细胞膜损伤
低温处理使果蔬细胞膜发生结构损伤，导致细胞膜通透性增加，细胞内外物质交换加剧。
这会导致果蔬中营养物质的流失和品质的下降。
2. 细胞液外渗
低温处理会破坏果蔬细胞的结构，导致细胞液外渗，从而使果蔬失水严重。
这种失水现象会导致果蔬细胞变得干燥，丧失原有的脆嫩口感。
3. 呼吸作用受阻
低温处理会抑制果蔬的呼吸作用，导致果蔬中的糖分无法正常代谢。
这会导致果蔬中的淀粉转化为糖分的过程受到抑制，从而使果蔬的甜度下降。
4. 酶活性改变
低温处理会影响果蔬中的酶活性，导致果蔬中的酶活性发生变化。
这会导致果蔬中的酶解作用加速，从而使果蔬中的色素和香气物质流失，影响其口感和风味。
二、果蔬采后冷害的调控措施
为了减轻果蔬采后冷害带来的损失，需要采取一系列的调控措施，包括适当调节温度、湿度和气体组成等。
1. 调节温度
合理控制果蔬的存储温度是减轻冷害的关键。
一般来说，果蔬的存储温度应在0℃-15℃之间，不同种类的果蔬具体的存储温度有所差异。
此外，冷却速度也很重要，快速降温可以减少果蔬的冷害程度。
2. 调节湿度
适当的湿度有助于保持果蔬的水分和新鲜度。
一般来说，果蔬的湿度应控制在80%-90%之间。
对于一些易腐烂的果蔬，还可以采用包装或涂膜等方式来保持湿度。
3. 调节气体组成
果蔬的采后冷害与氧气和二氧化碳的浓度有关。
通过控制果蔬周围的氧气浓度和二氧化碳浓度，可以延缓果蔬的衰老和腐烂过程。
常用的方法有使用吸收剂吸附果蔬周围的氧气和二氧化碳，或者利用薄膜封闭果蔬，控制气体的交换。
4. 其他调控措施
除了以上的调控措施，还可以采取其他一些方法来减轻果蔬采后冷害，例如预处理、贮藏剂的使用、包装材料的选择等。
这些方法可以通过增强果蔬的抗氧化能力、促进果蔬的新陈代谢和延缓果蔬的衰老来减轻冷害的程度。
果蔬采后冷害是由于低温处理引起的品质和营养价值损失的现象。
了解果蔬采后冷害的生物学机制，并采取相应的调控措施，可以有效减轻果蔬采后冷害带来的损失，延长果蔬的保鲜期，提高果蔬的品质和市场竞争力。