蓝莓呼吸速率的测定及模型表征

（0.5±0.5）℃下密闭系统中蓝莓的呼吸模型如式
（7）（8）：
RCO =
-0.609[O2]
2 -24.06 +（1 + [CO2]/-18.04）[O2]
RO =
-0.940[O2]
2 -29.06 +（1 + [CO2]/-14.38）[O2]
2.3 模型的验证
（7） （8）
将蓝莓实验所得呼吸速率值 R 与模型预测值R赞 ，
0 10 20 30 40 50 时间/h
不论 25 ℃还是 0.5 ℃下蓝莓的呼吸速率都是先 迅速下降后变化缓慢，这可能是由于本实验是在密闭 系统中测定蓝莓呼吸速率，在密闭容器内，随着放置
呼吸速率/[mL/（kg·h）]
0.5）℃的冷库中。 每个温度条件下设三个重复。 用气体
65.00
CO2
分析仪定时测定磨口瓶中 O2 和 CO2 浓度。自由体积运
60.00
O2
用排水法求出。 利用密闭系统法方程计算呼吸速率。
55.00
密闭系统法：将一定质量和体积的产品放入已知
50.00
容积的容器中，每隔一段时间测定容器内 CO2 和 O2 的
1 R
=
1 Vm
+
Km Vm
1 [O2]
+
1 KiVm
[CO2]
（4）
式中：R 为果蔬的呼吸速率，[mL（ / kg·h）]；Vm 为果
蔬的最大呼吸速率，[mL（ / kg·h）]；Km 为米氏常数，%O2；
Ki 为非竞争抑制常数，%CO2。
1 材料与方法 1.1 材料
试验用蓝莓品种为蓝丰，于 2011 年 7 月 25 日采
完整、成熟度及大小基本一致的果实。 1.2 仪器与设备
ChectpointⅡO2、CO2 气体分析仪：丹麦 PBI-Dansen－
n
移
|R赞
-
R|
δ= i=1 R
n
（5）
sor 公司；2 500 mL 磨口瓶： 齐齐哈尔新齐玻璃有限责任 公司；RXZ 智能型人工气候箱：宁波江南仪器厂。 1.3 方法 1.3.1 呼吸速率的测定
摘 要：在（25±0.5） ℃和（0.5±0.5） ℃条件下，将蓝莓置于密闭容器中，定期测定密闭容器中 CO2、O2 的浓度随时间的 变化，根据公式计算得出蓝莓在（25±0.5） ℃和（0.5±0.5） ℃下的呼吸速率。基于 Michaelis-Menten 方程，利用多重回归 方法，建立蓝莓基于酶动力学的呼吸模型，为蓝莓 MAP 的设计提供参考。 关键词：蓝莓；呼吸速率；Michaelis-Menten方程；呼吸模型
果蔬采收后仍为活体，其主要代谢过程是呼吸作 用。 呼吸作用是呼吸底物在一系列酶参与的生物氧化 下，经过许多中间环节，将生物体内的复杂有机物分 解为简单物质，并释放出化学能的过程。 果蔬呼吸作 用消耗的底物为果蔬生命代谢提供了能量，呼吸作用 与果蔬采后品质变化有密切关系[1]。 果蔬采后的关键 问题是如何最大 限 度 的 保 持 果 蔬 品 质 和 减 少 损 失 [2]。 目前，在众多的果蔬保鲜技术中，气调保鲜技术被认 为是世界上最先进最有效的水果保鲜技术之一[3]。 气 调 保 鲜 技 术 分 为 两 类 ： 人 工 气 调 贮 藏（Controlled atmosphere，CA）和自发气调包装（Modified Atmosphere
２０13 年 7 月 第 34 卷第 14 期
10
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2013.14.004
食品研究与开发
Ｆood Research And Development
基础研究
蓝莓呼吸速率的测定及模型表征
刘萌1，郭风军1，王美兰1，*，周志才1，张长峰2，张玉华2 （1. 烟台大学 食品科学与工程研究所，山东 烟台 264005； 2. 国家农产品现代物流工程技术研究中心，山东 济南 250103）
35.00 30.00
0 10 20 30 40 50 60 时间/h
图 1 25 ℃下蓝莓的氧气消耗速率和二氧化碳生成速率 Fig.1 CO2 evolution and O2 consumption of blueberries at 25 ℃
由图1 可以看出，贮藏温度为 25 ℃时，在贮藏开 始阶段，O2 消耗速率和 CO2 的生成速率都快速下降。 实验刚开始 3 h 时，CO2 生成速率为 63.48 mL（ / kg·h）、 O2 消耗速率为 50.97 mL （ / kg·h）。 到 30 h 时 CO2 生成 速率下降为 40.17 mL（ / kg·h）， 下降 36.7 %、O2 消耗速 率下降为 35.37 mL（ / kg·h），下降 30.6 %。 从 30 h 之后
Determination and Characterization of Respiration Rate for Blueberries LIU Meng1，GUO Feng-jun1，WANG Mei-lan1，*，ZHOU Zhi-cai1，ZHANG Chang-feng2，ZHANG Yu-hua2 （1. Research Institute of Food Science and Engineering， Yantai University， Yantai 264005， Shandong，China； 2. National Engineering Research Center for Agricultural Products Logistics， Ji'nan 250103， Shandong，China） Ａｂｓｔｒａｃｔ： The concentrations of CO2，O2 of closed container within blueberries were determined at regular intervals at （25±0.5）℃ and （0.5±0.5）℃. The respiration rates for blueberries were calculated at （25±0.5）℃ and （0.5±0.5）℃ by formula computing. The respiration models based on Michaelis-Menten equation at （25± 0.5）℃ and （0.5±0.5）℃ were established by multiple regression method. The results of the study may provide theoretical basis for the design of MAP of blueberries. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： blueberry； respiration rate； Michaelis-Menten equation； respiration model
y tf CO2
分别为测量结束时
O2、CO2
浓度，%；V
是指密封容
器的自由体积（V 容器-V 果实），mL；M 是果实的质量，kg；
tf，ti 是测量终止、 起始时间，h；RO2 、RCO2 是 O2 的消耗速
率和 CO2 的生成速率，[mL（ / kg·h）]。
1.3.2 基于酶动力学的呼吸速率模型的建立
基础研究
刘萌，等： 蓝莓呼吸速率的测定及模型表征
11
果[13-14]，国内关于蓝莓的气调保鲜的文献报道不多，而 对于蓝莓 MAP 设计具有重要作用的呼吸模型的研究
R=
Vm[O2]
Km +（1 + [CO2]/K）i [O2]
（3）
鲜有报道。
将（3）式线性化后得
本实验用密闭系统法测定在（25±0.5）℃和（0.5± 0.5）℃下蓝莓的呼吸速率， 基于 Michaelis-Menten 方 程，通过多重回归方法建立蓝莓的呼吸模型，并对数据 进行分析比较，以期为蓝莓 MAP 的设计提供参考。
利 用 CO2 作 为 O2 的 非 竞 争 型 抑 制 ，Michaetis Menten 方程用于果蔬呼吸模型的建立[16]：
气体生成速率和消耗速率变化都趋于平缓。 且 CO2 的 生成速率一直大于 O2 的消耗速率，且变化量相似。
刘萌，等： 蓝莓呼吸速率的测定及模型表征
12
基础研究
5.00
4.50
进行比较，如图 3、图 4。
呼吸速率/[mL/（kg·h）]
64.00 56.00 48.00 40.00 32.00
CO（ 2 实测） CO（ 2 预测） O（ 2 实测） O（ 2 预测）
温可以有效抑制蓝莓的呼吸速率，对延长蓝莓的贮藏
24.00
期会有较好的效果。 从 108 h 之后气体生成速率和消 耗速率下降较为缓慢。
基金项目：山东省科技攻关项目（2009GG01668）；国家“863”计划项目 （2011AA100702） 作者简介：刘萌（1986—），女（汉），硕士研究生，研究方向：农产品加 工及贮藏工程。 * 通信作者：王美兰（1958—），女，教授，研究方向：农产品加工及贮 藏工程。
Package， MAP）[4]。其中 MAP 贮藏是利用果蔬自身的呼 吸作用和薄膜的气体渗透作用，来调节 MAP 内气体成 分，通过降低氧气浓度和提高二氧化碳浓度，来抑制 果蔬的呼吸强度，减少果蔬体内物质消耗，从而达到 延缓果蔬衰老，延长贮藏期[5]。 与 CA 相比，MAP 方法 的优点是不需要昂贵的设备，运行成本低，在我国果 蔬贮藏生产中应用较广[6]。
称量挑选好的蓝莓 200 g ， 装入 2 500 mL 的磨口 瓶内，用橡胶塞密封，事先用打孔器在橡胶塞上打两 个孔，安装玻璃管、乳胶管和止水夹为测气装置。 立即 将磨口瓶分别放入（25±0.5）℃的人工气候箱中和（0.5±