新鮮農(nong)產品(pin)呼吸速率原(yuan)位(wei)實(shi)時測量技術(shu)及(ji)其(qi)在采後研究(jiu)中的應(ying)用(yong)

在第七屆采後研討(tao)會（7th International Postharvest Symposium）上，來自(zi)英(ying)國(guo)的克蘭菲(fei)爾德(de)大學(xue)Cranfield University（被(bei)譽為(wei)英(ying)國(guo)“中科(ke)院(yuan)”）與英(ying)國(guo)水(shui)果工(gong)業屆(jie)代(dai)表（It’s Fresh!, Worldwide Fruit Ltd. and UniVeg Katopé UK Ltd)，介(jie)紹(shao)了(le)采(cai)用(yong)新(xin)型(xing)實(shi)時原(yuan)位(wei)新(xin)鮮農(nong)產品(pin)呼吸速率自(zi)動(dong)測量技術(shu)研究(jiu)成果，引起與會者及(ji)會後的持續關(guan)註(zhu)。該技術(shu)可用(yong)來(lai)研發(fa)降(jiang)低(di)采(cai)後(hou)農產品(pin)自(zi)發(fa)呼吸造成的損失，以及(ji)儲存中糧食(shi)發(fa)芽(ya)造成浪(lang)費等科(ke)學(xue)的控(kong)制(zhi)方法。

由北京易(yi)科(ke)泰(tai)生(sheng)態技術(shu)有限(xian)公司引進(jin)的該項創新(xin)型(xing)農產品(pin)呼吸速率測量技術(shu)主(zhu)要(yao)由三氣（氧(yang)氣(qi)、二氧(yang)化(hua)碳、水(shui)汽）分析儀(yi)、八通(tong)道(dao)氣(qi)路分流器(qi)、八(ba)通(tong)道(dao)氣(qi)路轉(zhuan)換器(qi)、數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)器(qi)、標(biao)準(zhun)或(huo)高(gao)級(ji)版軟(ruan)件等組成(cheng)，可以根據(ju)不(bu)同(tong)種類(lei)的采後農(nong)產品(pin)進(jin)行自(zi)定義式的自(zi)動(dong)化(hua)開放式(shi)呼吸速率測量，可以連(lian)接8或16個或更(geng)多呼吸室，通過壹個實(shi)驗員就(jiu)可獲(huo)得連(lian)續的實(shi)時循(xun)環測量，是(shi)目(mu)前上作物(wu)采後(hou)呼吸生(sheng)理(li)研究(jiu)的頂(ding)和尖技術(shu)。下面(mian)將(jiang)介(jie)紹(shao)克(ke)蘭(lan)菲(fei)爾德(de)大學(xue)等部(bu)分應(ying)用(yong)研究(jiu)案例：

案例壹(yi)——農產品(pin)呼吸代(dai)謝實(shi)時測量技術(shu)

Collings E , García Cas, J.A, Ortiz J O , et al. A New Real-Time Automated Method for Measuring In Situ Respiration Rates of Fresh Produce [J]. Acta Horticulturae, 2013(1012):1151-1157.

傳統的果蔬呼吸測定采用密封(feng)呼吸室裏面(mian)抽(chou)氣，然後(hou)通(tong)過(guo)氣(qi)相(xiang)色譜(pu)分析二(er)氧(yang)化(hua)碳變化(hua)。這(zhe)種測量造成樣(yang)品(pin)處(chu)在高(gao)濃度(du)氣體(ti)壓(ya)力(li)下，樣(yang)品(pin)和(he)呼吸氣體分離非(fei)原位(wei)測量。本研究(jiu)案例中詳(xiang)細(xi)介(jie)紹(shao)了(le)開放式(shi)實(shi)時自(zi)動(dong)呼吸測量技術(shu)及(ji)其(qi)應(ying)用(yong)，技術(shu)裝置(zhi)及(ji)其(qi)測量結果(guo)如(ru)下：

克蘭(lan)菲(fei)爾大(da)學(xue)植(zhi)物(wu)科(ke)學(xue)實(shi)驗室還進(jin)壹步研究(jiu)了離散式離體（ex-situ）和持續式原位（in-situ）動(dong)態測量方法及(ji)其(qi)在果蔬采後儲運(yun)研究(jiu)中的應(ying)用(yong)（Discrete ex-situ and continuurs in-situ real-time respiration rate measurements of fresh produce using a novel automatd dynamic approach. Acta Horticulture, 2018）

案例二(er)——黑(hei)胡(hu)椒漿果(guo)

Emma R. Collings, M. Carmen Alamar Gavidia et al., Effect of UV-C on the physiology and biochemical profile of fresh Piper nigrum berries. Postharvest Biology and Technology 2018, 136,161-165.

幹黑(hei)胡(hu)椒漿果(guo)（俗稱(cheng)胡(hu)椒粉）的壹些提(ti)取物(wu)具有抗(kang)氧(yang)化(hua)和抗菌特性、抗(kang)致(zhi)癌潛(qian)力(li)。采(cai)後(hou)生(sheng)理(li)和儲存技術(shu)的進步可以為(wei)黑(hei)胡(hu)椒等香料提供(gong)替(ti)代(dai)加(jia)工(gong)方法從(cong)而(er)增加(jia)其(qi)壹(yi)些(xie)生(sheng)化(hua)成分含量。

世界(jie)的聯合(he)利(li)華(hua)公司（Unilever R&D Colworth UK）與Cranfield University合(he)作(zuo)采(cai)用不同(tong)劑量UV-C 輻(fu)照來自(zi)泰國(guo)和(he)斯裏蘭(lan)卡新(xin)鮮胡(hu)椒P.nigrum漿果(guo)莖，采(cai)用(yong)呼吸代(dai)謝測量技術(shu)進(jin)行胡(hu)椒樣(yang)品(pin)生(sheng)理(li)測量（呼吸室3升，每個呼吸室測量3分鐘，基線(xian)測量1分鐘），實(shi)驗結果(guo)表明，UV-C可以引起果(guo)實(shi)顏(yan)色(se)和生(sheng)化(hua)組成(cheng)的顯著改變(bian)，但並沒有引起呼吸代(dai)謝率的顯著改變(bian)（參(can)見下圖）：

案例三——洋(yang)蔥

Ohanenye, I.C.  Alamar, M.C.  Thompson, A.J  Terry, L.A.  Fructans redistribution prior to sprouting in stored onion bulbs is a potential marker for dormancy break. Postharvest Biology and Technology 2019, 149 , 221-234.

洋(yang)蔥作(zuo)為季(ji)節性作(zuo)物(wu)，但對它的需求是(shi)全(quan)年(nian)的。洋(yang)蔥行業依靠先天休(xiu)眠和存儲處(chu)理(li)來延(yan)長可用(yong)性。休(xiu)眠中斷引起各種變(bian)化(hua)如(ru)增加(jia)的減(jian)重(zhong)、發(fa)芽(ya)、糖(tang)和(he)果糖(tang)的分解。本研究(jiu)的目的是研究(jiu)洋(yang)蔥收獲(huo)前的非(fei)充(chong)分灌(guan)溉(gai)DI（*灌(guan)溉(gai)FI的50%）和收獲(huo)後乙烯(xi)補充(chong)劑對(dui)果(guo)糖(tang)在儲存洋(yang)蔥球(qiu)中休眠和發(fa)芽(ya)的積(ji)累和(he)分布的影(ying)響(xiang)。

實(shi)驗過程中采用(yong)土壤水(shui)分測量儀(yi)測量洋(yang)蔥收獲(huo)前栽(zai)培土壤的水(shui)分含量，SSI呼吸代(dai)謝技術(shu)測量洋(yang)蔥的實(shi)時呼吸速率，呼吸測量前(qian)先將儲存室的洋(yang)蔥球(qiu)拿出(chu)來放置(zhi)適(shi)應(ying)室(shi)溫，之後(hou)放到(dao)帶進氣(qi)口(kou)供(gong)氣(qi)的3升呼吸室中，接著(zhe)測量排(pai)出(chu)的二氧(yang)化(hua)碳產量。呼吸速率測量結果(guo)如(ru)下Fig.7。 

案例四——草莓

Roberta Tosetti, Fardusa Elmi, Inmaculada Pradas, Katherine Cools and Leon A. Terr. Continuous Exposure to Ethylene Differentially Affects Senescence in Receptacle and Achene Tissues in Strawberry Fruit. Frontiers in Plant Science. 2020,11:174.

草莓的高(gao)易(yi)腐性是(shi)擴大新鮮水(shui)果市場(chang)供(gong)應(ying)鏈(lian)的瓶(ping)頸(jing)。盡(jin)管對草(cao)莓成熟(shu)的知(zhi)識越(yue)來越(yue)多，但令(ling)人(ren)驚(jing)訝(ya)的是，幾乎(hu)沒有工(gong)作(zuo)評估(gu)采摘後草(cao)莓生(sheng)理(li)學(xue)的激(ji)素(su)調控(kong)。這(zhe)種信(xin)息(xi)缺(que)乏的後果之(zhi)壹反映了(le)草莓保(bao)質(zhi)期管理(li)策略的局(ju)限(xian)性。

該研究(jiu)采用SSI呼吸代(dai)謝測量技術(shu)監測連(lian)續外(wai)源乙(yi)烯(xi)（50μl/l）輸(shu)入(ru)在冷儲存（5°C）草莓中，成熟(shu)後(hou)的草莓生(sheng)理(li)實(shi)驗在6天內(nei)得到(dao)評估(gu)。連續接觸乙烯(xi)作(zuo)為花(hua)托(tuo)組織(zhi)中頭(tou)壹(yi)個反應(ying)誘導的脫落酸（ABA）積(ji)累，隨(sui)後二氧(yang)化(hua)碳產量增加(jia)。具(ju)體(ti)的實(shi)驗結果(guo)如(ru)下Figure1, 本工(gong)作(zuo)評估(gu)了草莓呼吸活動(dong)的生(sheng)理(li)參(can)數(shu)CO2產量、重(zhong)量減(jian)小(xiao)及(ji)顏(yan)色(se)變化(hua)。與連(lian)續(xu)產生(sheng)二(er)氧(yang)化(hua)碳和體重(zhong)減(jian)輕相(xiang)匹配，顏(yan)色(se)參(can)數(shu)受(shou)儲存時間影(ying)響(xiang)更(geng)大。與對(dui)照果實(shi)在貯(zhu)藏期(qi)間的CO2產量相(xiang)比，乙烯(xi)處(chu)理(li)的果實(shi)的呼吸代(dai)謝增加(jia)了(le)2倍(bei)以上（Figure1.A）。然而(er)，在儲存結束(shu)（6天）時(shi)，對照果實(shi)CO2產量與乙(yi)烯(xi)處(chu)理(li)果實(shi)相(xiang)似，乙(yi)烯(xi)處(chu)理(li)的果實(shi)總(zong)失重(zhong)率約為35%，在對照中水(shui)果約為20%（Figure1.B）。         

案例五(wu)——藍莓

Natalia Falagán, Tiana Miclo and Leon A. Terry. Graduated Controlled Atmosphere: A Novel Approach to Increase “Duke” Blueberry Storage Life. Frontiers in Plant Science. 2020,11:221.

藍莓因(yin)其(qi)促(cu)進健康的潛(qian)力(li)而(er)備(bei)受(shou)重(zhong)視(shi)，但它們(men)卻非(fei)常易(yi)腐。控(kong)制(zhi)氣(qi)體(ti)（Controlled atmosphere，CA）策略可減(jian)少(shao)藍莓呼吸代(dai)謝，減(jian)緩衰(shuai)老(lao)。然而(er)，氣體的突然變(bian)化(hua)可能會引起水(shui)果的物(wu)理(li)非(fei)生(sheng)物(wu)應(ying)激(ji)，對(dui)質(zhi)量產生(sheng)負面(mian)影(ying)響(xiang)。

本研究(jiu)提出了CA的壹種創(chuang)新(xin)應(ying)用(yong)，基於逐步(bu)達到(dao)優佳(jia)CA氣體(ti)濃度(du)，防止(zhi)氣(qi)態環境突然(ran)變化(hua)導致的非(fei)生(sheng)物(wu)性應(ying)力(li)。實(shi)時呼吸測量（見(jian)下圖Figure.2）提(ti)供(gong)了(le)對(dui)藍(lan)莓對氣(qi)體(ti)環境的呼吸反應(ying)的深入(ru)見解。與控(kong)制(zhi)和(he)標(biao)準CA水(shui)果相(xiang)比，“漸(jian)進式(shi)”氣體控(kong)制(zhi)（GCA，graduated controlled atmosphere）處(chu)理(li)的藍莓具有較(jiao)低的穩(wen)定狀態呼吸率，這(zhe)表明代(dai)謝活(huo)性的減(jian)少(shao)，對質量和(he)存儲壽(shou)命(ming)的延長產生(sheng)了(le)積(ji)極影(ying)響(xiang)。此(ci)外(wai)，經過(guo)28天(tian)的冷庫後(hou)，GCA水(shui)果比對照果和(he)CA水(shui)果硬(ying)度(du)高(gao)出(chu)27%。

藍莓需要(yao)先進的後處理(li)技術(shu)來(lai)保(bao)持(chi)其(qi)生(sheng)理(li)和功能質量。與標(biao)準(zhun)CA和(he)控(kong)制(zhi)相(xiang)比，創新(xin)的CA方法在逐漸(jian)達到(dao)很好(hao)的儲存濃度(du)（GCA）的基礎上發(fa)展(zhan)，可以減(jian)少(shao)藍莓呼吸代(dai)謝。這(zhe)對質(zhi)量參(can)數(shu)產生(sheng)了(le)積(ji)極影(ying)響(xiang)，如(ru)硬(ying)度(du)和衰(shuai)變(bian)發(fa)生(sheng)率。呼吸的減(jian)少(shao)也(ye)很明顯，因(yin)為糖(tang)和(he)有機(ji)酸得到(dao)更(geng)好(hao)的維持，這(zhe)些都(dou)是主要(yao)的呼吸基質。GCA有可能成功地(di)應(ying)用(yong)於其(qi)他(ta)藍莓品(pin)種。進(jin)壹(yi)步(bu)研究(jiu)將更好(hao)地(di)了(le)解這(zhe)壹技術(shu)所依據(ju)的機(ji)制及(ji)其(qi)在其(qi)他(ta)新鮮農(nong)產品(pin)上的使(shi)用效果。

北京易(yi)科(ke)泰(tai)生(sheng)態技術(shu)公司提(ti)供(gong)植(zhi)物(wu)及(ji)其(qi)農(nong)產品(pin)呼吸代(dai)謝實(shi)時自(zi)動(dong)測量全(quan)面(mian)技術(shu)方案，應(ying)用(yong)於果(guo)蔬(shu)、糧食、中草藥(yao)采(cai)後儲運(yun)、加(jia)工(gong)呼吸代(dai)謝實(shi)時測量研究(jiu)，同時還提供(gong)農(nong)產品(pin)光譜(pu)成(cheng)像品(pin)質(zhi)檢測全(quan)面(mian)技術(shu)方案，包括(kuo)葉綠素(su)熒(ying)光成像技術(shu)、多光譜(pu)熒(ying)光成像技術(shu)、高(gao)光譜(pu)成(cheng)像技術(shu)、紅(hong)外(wai)熱(re)成像技術(shu)等，Ecolab實(shi)驗室可提(ti)供(gong)檢測服務(wu)及(ji)實(shi)驗合(he)作(zuo)。

果蔬(shu)熒(ying)光成像：左(zuo)圖(tu)為橘子儲藏(zang)期間表面(mian)熒(ying)光變化(hua)，反映其(qi)品(pin)質(zhi)（黴(mei)斑、成(cheng)熟(shu)度(du)、均(jun)壹性等，Ecolab實(shi)驗室提供(gong)）；中圖為(wei)草(cao)莓采摘後的葉綠素(su)熒(ying)光，反映其(qi)成(cheng)熟(shu)度(du)、光合(he)作(zuo)用(yong)強度(du)分布（Ecolab實(shi)驗室提供(gong)）；右(you)圖(tu)為(wei)花(hua)椰(ye)菜葉綠(lv)素(su)熒(ying)光（引自(zi)Storabilityh of broccoli, investigations of optical monitoring ,chlorophyll degradation and predetermination in the field. Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V., 2018）