CHAPER 14 植 物 組 織
教 學 目 的 和 要 求 1. 瞭 解 食 用 植 物 組 織 之 組 成 及 生 理 特 性, 與 採 收 後 品 質 儲 存 及 加 工 相 關 之 性 質 採 收 後 生 理 狀 態 為 食 品 加 工 最 重 要, 且 具 挑 戰 性 之 科 學 技 術 2. 掌 握 植 物 組 織 之 化 學 成 分 生 物 結 構 生 理 及 代 謝 反 應 控 制 機 制 儲 運 與 加 工 對 植 物 組 織 之 影 響
地 球 上 雖 然 有 數 千 種 作 物 可 供 食 用, 但 僅 有 100~200 種 主 要 作 物 流 通 於 世 界 交 易 市 場 中 目 前 全 球 主 要 栽 培 作 物 包 括 : 甘 蔗 小 麥 玉 米 稻 米 馬 鈴 薯 甜 菜 大 麥 樹 薯 蕃 薯 及 大 豆 等
可 改 變 植 物 組 織 外 表 之 結 構 或 化 學 組 成 以 降 低 蒸 散 (transpiration) 現 象 一 般 濕 作 物 含 有 鮮 重 80~90% 的 水 分, 而 乾 作 物 ( 如 穀 物 乾 果 及 豆 類 ) 則 含 有 低 於 20% 的 水 分 由 於 枯 萎 及 失 重 所 造 成 的 失 水 現 象, 水 分 平 衡 能 間 接 引 起 作 物 之 生 理 改 變
大 約 75% 的 植 物 固 形 物 為 碳 水 化 合 物 總 碳 水 化 合 物 主 要 由 單 醣 (simple sugars) 及 多 醣 (polysaccharides) 所 組 成, 但 亦 包 含 果 膠 物 質 (pectic substances) 及 木 質 素 (lignin)
細 胞 壁 主 要 成 分 為 纖 維 素 (cellulose) 半 纖 維 素 (hemicelluloses) 果 膠 (pectins) 及 木 質 素
在 植 物 組 織 中, 最 主 要 的 碳 水 化 合 物 是 澱 粉, 具 有 直 鏈 (α-1,4) 或 支 鏈 (α-1,4; 1.6) 之 D- 葡 萄 糖 高 分 子 蔬 果 胞 內 成 分 之 多 醣 包 括 : 甜 玉 米 的 α-d-1,4- 鏈 結 肝 醣 哌 喃 醣 (glycopyranose) 芒 果 的 β- 聚 葡 萄 糖 (glucans) 及 聚 果 糖 (fructans) 在 穀 類 粉 中 發 現 有 其 他 非 澱 粉 多 醣, 包 括 :β(1 3) 及 β(1 4) 線 性 高 分 子 的 D- 葡 萄 呋 喃 糖 (D-glucopyranose) 稱 為 β- 聚 葡 萄 糖 (β-glucans)
糊 精 (gum) 及 黏 漿 (mucilages) 是 由 某 些 植 物 中 獲 得, 如 樹 泌 出 液 (tree exudates) 種 子 膠 (seed gums) 或 海 藻 萃 取 物 (algae extracts) 這 些 碳 水 化 合 物 在 化 學 結 構 上 與 半 纖 維 素 相 關, 包 括 : 紅 藻 膠 (carrageenan) 阿 拉 伯 膠 (gum arabic) 刺 梧 桐 膠 (karaya gum) 刺 槐 豆 膠 (locust bean(carob) gum) 關 華 豆 膠 (guar gum) 海 帶 多 醣 (laminarins) 特 拉 卡 甘 膠 (tragacanth), 並 做 為 食 品 添 加 物 以 達 到 安 定 乳 化 濃 稠 及 膠 凝 用 途
蔬 果 中 亦 含 有 其 他 種 類 的 糖 分, 包 括 : 木 糖 (xylose) 甘 露 糖 (mannose) 阿 拉 伯 糖 (arabinose) 半 乳 糖 (galactose) 麥 芽 糖 (maltose) 山 梨 糖 (sorbose) 八 碳 糖 (octulose) 及 纖 維 二 糖 (cellobiose) 水 果 組 織 中 含 有 醣 醇 (sugar alcohols, alditols), 特 別 是 山 梨 醇 (sorbitol) 及 木 糖 醇 (xylitol) 某 些 菇 類 含 有 較 單 醣 多 的 甘 露 糖 醇 (mannitol)
豆 類 通 常 含 有 1~3% 的 蜜 三 糖 (raffinose) 及 水 蘇 四 糖 (stachyose), 是 以 α(1 6) 鏈 結 半 乳 糖 及 葡 萄 糖
當 一 定 數 量 之 蛋 白 質 累 積 成 為 貯 存 蛋 白 質 (storage proteins), 其 作 用 在 於 降 低 胺 基 酸 庫 (amino acid pool) 之 滲 透 壓 結 合 阿 摩 尼 亞 而 不 會 改 變 其 局 部 之 酸 度 或 作 用 如 巨 分 子 掩 體 (macromolecular shields) 一 般 保 護 其 他 成 分 對 抗 酵 素 反 應
小 麥 蛋 白 區 分 為 四 種 溶 解 度 類 別 : 白 蛋 白 (albumins); 球 蛋 白 (globulins); 麥 醇 溶 蛋 白 (gliadins); 麥 穀 蛋 白 (glutenins) 小 麥 主 要 的 貯 存 蛋 白 質 包 括 麥 醇 溶 蛋 白 及 麥 穀 蛋 白 兩 部 分, 佔 有 80~85% 85% 的 胚 乳 蛋 白 質 麵 糰 形 成 (dough formation) 的 主 要 反 應 包 括 : 巰 - 雙 硫 鍵 交 替 作 用 蛋 白 質 水 合 作 用 及 其 他 蛋 白 質 間 的 交 互 作 用
在 馬 鈴 薯 塊 莖 中 含 有 鮮 重 2~4% 的 蛋 白 質 及 胺 基 酸, 而 大 約 70~80% 的 可 萃 取 蛋 白 質 是 屬 於 貯 存 蛋 白 質 利 用 電 泳 方 式 可 從 馬 鈴 薯 中 分 離 高 達 40 種 的 蛋 白 質
主 要 經 濟 豆 類 包 括 : 豌 豆 四 季 豆 金 麥 豌 豆 花 生 及 大 豆 豆 類 種 子 含 有 較 高 之 蛋 白 質 含 量, 約 在 20~40% 豆 類 所 含 有 的 必 需 胺 基 酸 是 甲 硫 胺 酸 (methionine) i 及 半 胱 胺 酸
植 物 組 織 可 含 有 20~75% 的 非 蛋 白 質 氮 (nonprotein nitrogen), 如 在 馬 鈴 薯 塊 莖 或 蘋 果 中, 其 中 超 過 ⅔ 的 氮 是 屬 於 游 離 胺 基 酸 及 其 他 成 分 在 大 部 分 蔬 果 中, 胺 基 酸 是 主 要 非 蛋 白 質 氮 成 分, 植 物 可 能 含 有 一 定 數 量 之 胺 (amines) 嘌 呤 (purines) 嘧 啶 類 (pyrimidines) 核 苷 (nucleosides) 甜 菜 鹼 (betaines) 生 物 鹼 (alkaloids) 紫 質 (porphyrins) 及 非 蛋 白 質 新 生 (nonproteinogenic) 胺 基 酸
大 部 分 蔬 果 含 有 低 於 其 鮮 重 1% 之 脂 質 ( 如 表 14-2), 而 這 些 脂 質 大 部 分 具 有 極 性, 主 要 例 子 有 磷 脂 (phospholipids) 及 醣 脂 質 (glycolipids) 穀 類 及 豆 類 則 能 累 積 明 顯 數 量 之 極 性 脂 質, 尤 其 在 其 胚 乳 中
三 醯 甘 油 屬 於 中 性 脂 質 部 分, 且 是 植 物 組 織 的 主 要 貯 藏 物 質, 如 乾 果 油 籽 豆 類 及 穀 類 在 種 子 之 胚 芽 及 麩 (bran) 中 所 貯 藏 之 三 醯 甘 油 主 要 位 於 脂 質 小 球 (<10μm) 中
玉 米 油 則 含 有 95% 三 醯 甘 油 1.5% 磷 脂 1.7% 游 離 脂 肪 酸 及 12% 1.2% 固 醇 (sterols) 穀 類 及 豆 類 脂 質 之 主 要 脂 肪 酸 有 亞 麻 酸 (linoleic, l i C18:2) 油 酸 (oleic, C18:1) 1) 及 棕 櫚 酸 (palmitic, C16) 棕 櫚 及 椰 子 種 子 油 非 常 獨 特, 其 含 有 高 比 例 之 月 桂 酸 (lauric, C12) 肉 豆 蔻 酸 (myristic, C14) 油 酸 及 棕 櫚 酸
種 子 油 所 含 之 不 可 皂 化 脂 質 (unsaponifiable lipids) 包 括 : 固 醇 高 級 醇 (higher h alcohols) l 及 碳 水 化 合 物, 如 鯊 烯 (squalene) 植 物 固 醇 (phytosterols) 所 含 有 的 成 分 結 構 與 膽 固 醇 (cholesterol) 相 似, 如 植 固 醇 (sitosterol) 油 菜 籽 固 醇 (campesterol) 及 豆 固 醇 (stigmasterol) t
少 量 之 有 機 酸 是 植 物 代 謝 過 程 的 中 間 產 物, 如 三 羧 酸 循 環 乙 醛 酸 鹽 循 環 莽 草 酸 途 徑, 其 會 累 積 在 液 泡 中 而 提 高 酸 味 植 物 的 酸 度 範 圍 可 以 低 如 : 甜 玉 米, 更 可 高 如 : 穗 醋 栗 (currant) 小 紅 莓 (cranberry) 菠 菜
在 植 物 組 織 中 最 廣 泛 且 最 豐 富 的 有 機 酸 是 檸 檬 酸 (citric acid) 及 蘋 果 酸 (malic acid), 葡 萄 及 酪 梨 含 有 酒 石 酸 (tartaric acid); 菠 菜 含 有 草 酸 (oxalic acid); 黑 莓 含 有 異 檸 檬 酸 (isocitric acid)
脂 環 酸 (alicylic acid) 奎 尼 酸 (quinic acid) 及 莽 草 酸 (shikimic acid) 廣 泛 分 佈 在 植 物 界 中, 且 是 關 鍵 之 中 間 代 謝 物 (intermediary metabolites)
在 植 物 性 食 品 中, 酚 化 合 物 包 括 廣 泛 的 化 合 物 及 功 能 活 性 酚 化 合 物 具 有 相 當 潛 力 之 健 康 益 處 抗 氧 化 活 性 (antioxidant activity) 及 抗 菌 效 果 (antimicrobial effects) 最 簡 單 之 化 學 式 表 示, 酚 化 合 物 是 一 羥 化 芳 香 族 環, 如 酚 p- 甲 苯 酚 (p-cresol) 三 乙 酯 酚 (3- ethylphenol) 酚 酸, 如 咖 啡 酸 (caffeic) 薰 草 酸 (coumaric) 阿 魏 酸, 發 生 於 植 物 組 織 之 莽 草 酸 途 徑 中
傳 統 上 將 多 酚 化 合 物 分 類 為 凝 結 (condensed) 及 水 解 (hydrolyzable) y 單 寧, 但 因 此 二 類 皆 可 被 水 解, 而 易 造 成 混 淆 ; 故 將 凝 結 單 寧 稱 為 黃 素 -3,4- 二 元 醇 衍 生 物 (flavan-3,4-diol-derived), 34diol derived), 而 水 解 單 寧 則 稱 為 Gallotannins 或 Ellagitannins i 多 酚 化 合 物 對 食 品 提 供 許 多 功 能, 包 括 : 顏 色 及 澀 味
植 物 組 織 的 主 要 色 素 包 括 : 葉 綠 素 (chlorophylls) 類 胡 蘿 蔔 素 (carotenoids) 類 黃 酮 (flavonoids)
對 食 品 化 學 家 而 言, 瞭 解 食 用 植 物 組 織 之 結 構 是 非 常 重 要 的 知 識 柔 軟 組 織 (parenchyma) 是 一 非 特 定 植 物 組 織, 有 許 多 植 物 之 代 謝 活 動 在 其 內 完 成, 其 亦 是 組 成 食 用 植 物 體 最 主 要 之 單 元 植 物 之 最 外 層 稱 為 表 皮 (epidermis), 在 結 構 上 可 保 護 植 物, 以 對 抗 生 物 或 物 理 緊 迫 (biological or physical stress) 厚 角 組 織 (collenchyma) 及 厚 壁 組 織 (sclerenchyma) 可 提 供 植 物 體 結 構 支 撐 水 礦 物 質 及 水 溶 性 分 子 則 經 由 維 管 組 織 (vascular tissues) 木 質 部 (xylem) (y 及 韌 皮 部 (phloem) 輸 送
由 外 觀 分 類, 食 用 植 物 組 織 可 區 分 為 四 大 類 : 根 莖 葉 及 果 實 依 其 經 濟 用 途 分 類 為 : 水 果 蔬 菜 乾 果 穀 類 漿 果 球 根 及 塊 莖,
重 要 經 濟 根 莖 類 作 物 包 括 : 甜 菜 番 薯 芋 頭 及 樹 薯
馬 鈴 薯 甘 蔗 蘆 筍 竹 筍 大 黃 (rhubarb) 及 球 莖 甘 藍 (kohlrabi) 皆 屬 於 莖 部 作 物 莖 部 包 括 : 表 皮 外 皮 (cortex) 維 管 系 統 (vascular system) 及 髓 (pith) 等 四 個 不 同 的 部 位
萵 苣 芥 末 葉 (mustard greens) 茶 菾 菜 (chard) 菠 菜 水 芹 (watercress) 香 芹 及 甘 藍 皆 屬 於 葉 菜 類 作 物
穀 類 也 是 另 一 種 形 式 的 果 實, 稱 為 穎 果 (caryopsis), 葵 花 子 (sunflower seeds) 實 際 上 是 一 完 整 的 果 實, 又 稱 為 瘦 果 (achene) 乾 果 類, 如 櫟 子 (acorns) 榛 子 (hazelnuts) 櫸 子 (beechnuts) 及 甜 栗 (sweet chestnuts), 烹 調 用 乾 果, 如 巴 西 栗 (brazil) 核 桃 (walnut) 杏 仁 (almond) 及 松 子 (pine nuts)
花 生 不 屬 於 乾 果 類, 而 是 屬 於 豆 類 種 子, 亦 是 以 其 種 子 部 分 為 市 場 交 易 流 通 產 品 其 他 豆 類 產 品, 如 金 麥 豌 豆 (lentils) 綠 豆 (mung beans) 大 豆 (soybeans) 及 埃 及 豆 (chick peas), 大 豆 種 子 包 含 三 部 分 : 種 皮 胚 芽 及 子 葉
希 臘 字 Parenchyma 代 表 柔 軟 多 汁 的 組 織 圍 繞 著 堅 硬 或 木 質 組 織 在 食 用 植 物 中, 柔 軟 組 織 是 存 在 最 豐 富 的 一 種 組 織 成 熟 的 柔 軟 組 織 有 一 薄 細 胞 壁, 為 一 大 液 泡 所 佔 據, 其 形 狀 及 大 小 因 品 種 而 有 所 差 異
保 護 組 織 在 植 物 器 官 之 表 面 成 長, 而 形 成 果 皮 (peel, skin) 最 外 層 的 多 層 細 胞 構 成 表 皮, 這 些 細 胞 緊 密 排 列, 且 沒 有 空 隙 存 在 另 有 一 胞 外 層 稱 為 : 角 皮 層, 其 存 在 表 皮 之 表 面
厚 角 組 織 之 特 徵 為 長 型 細 胞, 且 具 有 不 均 勻 之 厚 細 胞 壁 此 類 組 織 分 佈 於 葉 柄 莖 及 葉, 通 常 位 於 器 官 之 表 面 厚 壁 組 織 (sclerenchyma) 具 有 均 勻 一 致 的 厚 壁 細 胞, 且 通 常 已 經 木 質 素 化 (lignified) 成 熟 之 厚 壁 組 織 為 非 活 體, 僅 存 有 細 胞 壁 厚 壁 組 織 分 為 纖 維 (fibers) 及 石 細 胞 (sclereids, stone cells) 兩 種 型 式
導 管 組 織 木 質 部 及 韌 皮 部 是 由 許 多 簡 單 及 特 殊 的 細 胞 所 組 成 的 複 雜 組 織
植 物 學 及 植 物 生 理 學 對 胞 器 (organelles) 之 結 構 特 性 有 深 入 詳 盡 之 介 紹, 但 本 章 節 祇 針 對 採 收 後 胞 器 ( 細 胞 核 粒 線 體 微 粒 體 質 體 液 泡 及 溶 酶 體 等 ) 之 變 化 進 行 探 討
基 本 的 生 化 反 應 包 括 : 蛋 白 質 合 成 中 的 胺 基 酸 活 化 粒 線 體 呼 吸 及 特 定 細 胞 壁 多 醣 之 合 成 代 謝 對 於 大 部 分 植 物 器 官, 其 生 化 反 應 則 包 括 : 綠 色 植 物 之 光 合 作 用 有 機 酸 代 謝 (organic acid metabolism) 莽 草 酸 途 徑 (shikimic i pathway) 及 異 戊 二 烯 途 徑 (isoprene acid pathway)
C6H12O6 6O2 nadp npi 6CO2 6H2O natp Heat
由 呼 吸 速 率 (respiratory rate) 及 儲 藏 壽 命 之 關 係 可 以 發 現 採 收 後 作 物 呼 吸 作 用 之 重 要 性
氧 化 循 環 對 於 植 物 生 理 是 非 常 重 要 的, 而 在 植 物 個 體 品 種 器 官 中 有 許 多 不 同 的 氧 化 循 環, 如 克 里 勃 循 環 (Krebs cycle) 乙 醛 酸 支 途 (glyoxylate shunt) 醣 解 代 謝 途 徑 (embden meyerhof erhof pathway) a 及 戊 醣 磷 酸 循 環 (pentose phosphate h cycle)
呼 吸 商 (respiratory quotient, RQ) 又 稱 呼 吸 率, 是 一 非 常 有 用 的 定 性 指 標, 藉 以 判 別 代 謝 途 徑 或 非 呼 吸 作 用 所 引 起 的 去 羧 酶 或 氧 合 酶 系 統 的 改 變 ( 表 14-8) 呼 吸 商 (RQ) 之 定 義 : 針 對 某 一 特 定 時 期 之 呼 吸, 二 氧 化 碳 的 產 生 與 氧 氣 的 消 耗 之 體 積 比 MalicEnzyme Malate NADP Pyruvate CO NADPH H 2
許 多 因 素 會 影 響 採 收 後 農 產 品 之 呼 吸 速 率, 其 中 溫 度 明 顯 影 響 植 物 組 織 之 呼 吸 過 程 Q10 值 定 義 為 T 時 反 應 速 率 與 T -10 時 反 應 速 率 之 比 值 不 同 植 物 器 官 之 呼 吸 速 率 排 序 如 下 : 根 塊 莖 及 鱗 莖 ( 如 馬 鈴 薯 洋 蔥 番 薯 )< 成 熟 水 果 ( 如 蕃 茄 蘋 果 ) < 未 成 熟 水 果 ( 如 四 季 豆 茄 子 )< 成 長 中 之 莖 與 花 組 織 ( 如 蘆 筍 青 花 菜 )
細 胞 壁 改 變 是 影 響 植 物 組 織 軟 化 的 主 要 原 因 軟 化 亦 可 能 因 為 缺 乏 膨 壓 所 引 起, 但 大 部 分 蔬 果 軟 化 肇 因 於 解 聚 合 (depolymerization) 去 甲 基 化 (demethylation) ti 或 缺 乏 鈣, 因 而 造 成 細 胞 壁 之 多 醣 改 變 軟 化 通 常 伴 隨 著 果 膠 溶 解 化 (solubilization) 聚 糖 醛 酸 苷 (polyuronides) 的 釋 出
在 採 收 後 農 產 品 中, 澱 粉 之 合 成 及 其 降 解 成 單 醣 是 重 要 之 代 謝 活 動 低 溫 環 境 下 抑 制 澱 粉 的 合 成 在 低 溫 甜 化 過 程 中 扮 演 重 要 的 角 色
在 光 合 作 用 組 織 中 合 成 澱 粉 的 主 要 酵 素 包 括 : 果 糖 轉 醣 苷 酶 (fructose transglycosidase) ADP 腺 核 苷 二 磷 酸 葡 萄 糖 - 澱 粉 葡 萄 糖 苷 轉 移 酶 UDPG 焦 磷 酸 化 酶 蔗 糖 -UDPG 葡 萄 糖 苷 轉 移 酶 ADPG 焦 磷 酸 化 酶
大 部 分 有 機 酸 的 損 失 歸 因 於 呼 吸 代 謝 作 用 中 有 機 酸 之 氧 化, 並 可 由 呼 吸 商 增 加 證 明 之 膜 脂 質 (membrane lipids) 之 改 變 對 於 植 物 之 逆 境 反 應 熟 成 及 老 化 非 常 重 要
在 許 多 植 物 組 織 中 會 發 生 類 胡 蘿 蔔 素 及 相 關 之 類 萜 烯 之 生 物 體 合 成, 而 此 類 化 合 物 之 生 物 體 合 成 是 經 由 異 戊 二 烯 (isoprene) 化 合 物, 且 包 括 由 乙 醯 基 輔 酶 (acetyl- coa) 所 形 成 之 甲 基 二 羥 戌 酸 (mevalonic acid)
含 有 葉 綠 素 的 植 物 組 織 在 老 化 過 程 中, 最 明 顯 的 變 化 是 失 去 綠 色 特 徵 大 部 分 水 果 之 表 皮 或 有 時 果 肉 漿 會 在 熟 成 過 程 中 產 生 催 色 (degreening), 而 黃 變 (yellowing) 是 蔬 菜 之 莖 葉 組 織 老 化 的 特 徵
在 活 體 植 物 組 織 中, 施 用 微 量 (ppm 程 度 ) 之 荷 爾 蒙 乙 烯 會 促 進 葉 綠 素 之 降 解 因 此 在 一 般 商 業 作 業 上 亦 採 用 此 技 術 在 柑 橘 香 蕉 及 芹 菜 之 催 色
蔬 果 之 芳 香 族 化 合 物 通 常 是 一 複 雜 的 酯 醛 酮 萜 烯 及 其 他 之 混 合 物 蔬 果 香 味 之 生 物 體 合 成 包 括 : 芳 香 族 及 含 硫 胺 基 酸 碳 水 化 合 物 及 其 衍 生 物 與 不 飽 和 脂 肪 酸 之 代 謝
採 收 後 蔬 果 之 化 學 變 化 受 到 許 多 生 化 控 制 機 制 之 支 配 這 些 化 學 變 化 之 生 理 結 合 在 細 胞 層 次 包 括 許 多 策 略, 如 生 理 時 鐘 (biological clock) 及 環 境 因 子 所 引 起 的 基 因 表 現 (gene expression) 代 謝 途 徑 的 迴 饋 (feedback) 及 前 饋 (feed-forward) 位 置 細 胞 隔 間 內 之 反 應 物 變 化 酵 素 催 化 反 應 之 抑 制 劑 及 活 化 劑 此 外, 溫 度 氧 氣 濃 度 酸 鹼 度 及 細 胞 完 整 性 等 因 子 皆 能 影 響 採 收 後 及 加 工 之 植 物 組 織 之 化 學 變 化
在 特 定 種 類 之 植 物 組 織 中, 如 蔥 蒜 類 (Allium) ( ) 及 十 字 花 科, 當 其 細 胞 經 由 咀 嚼 或 其 他 機 械 損 傷 而 破 壞 後, 香 味 先 質 會 經 酵 素 轉 化 成 香 味 化 合 物 有 一 專 利 加 工 過 程 是 在 產 品 食 用 前, 添 加 風 味 增 強 (flavor-potentiating) 酵 素 以 重 新 產 生 在 加 熱 或 乾 燥 過 程 中 失 去 的 鮮 味 (fresh flavor)
細 胞 破 壞 會 導 致 一 複 雜 之 酵 素 及 非 酵 素 級 聯, 藉 由 多 酚 氧 化 酶 將 酚 化 合 物 ( 約 30% 茶 葉 固 形 物 ) 氧 化 細 胞 破 壞 會 導 致 酵 素 催 化 蛋 白 質 水 解 生 成 胺 基 酸 酵 素 催 化 轉 胺 作 用 將 胺 基 酸 轉 化 成 酮 酸 (keto acid) 葉 綠 素 降 解 脂 肪 加 氧 酶 級 聯 而 造 成 類 胡 蘿 蔔 素 之 共 氧 化 作 用, 藉 此 形 成 各 種 不 同 之 芳 香 族 化 合 物
酵 素 性 褐 變 在 許 多 加 工 過 程 中, 如 茶 葉 醱 酵 棗 椰 子 乾 燥 及 可 可 醱 酵, 是 可 預 期 的 食 品 加 工 業 者 通 常 會 採 取 一 些 方 法 以 降 低 酵 素 性 褐 變, 這 些 方 法 包 括 : 排 除 氧 氣 使 用 酸 劑 (acidulants) 熱 鈍 化 (heat inactivation) 或 殺 菁 使 用 抑 制 劑 ( 如 亞 硫 酸 鹽 )
一 般 相 信 因 熱 所 引 起 的 硬 化 問 題 是 由 於 細 胞 膜 開 始 損 壞, 而 造 成 滲 透 性 增 加, 因 而 導 致 :(1)Ca2+ 離 子 的 游 離 ( 如 馬 鈴 薯 之 澱 粉 磷 酸 鹽 ) 及 擴 散 至 細 胞 璧 或 中 膠 層 ; (2) 果 膠 甲 酯 酶 活 化 及 果 膠 去 酯 化 (deesterification); (3) 在 果 膠 之 羧 基 間 形 成 C2( Ca2+( 或 Mg2+) 離 子 交 錯 共 價 鍵
在 切 割 後 之 植 物 器 官 中, 植 物 荷 爾 蒙 是 生 理 作 用 之 重 要 調 節 器 植 物 荷 爾 蒙 可 分 為 五 大 類, 對 採 收 後 生 理 學 家 而 言, 乙 烯 最 受 重 視 乙 烯 是 一 種 氣 態 的 簡 單 碳 氫 化 合 物 分 子, 其 化 學 式 為 H2C=CH2 CH2
乙 烯 作 用 位 於 胞 器 及 原 生 質 膜 上 當 有 氧 氣 及 水 存 在 時, 結 合 態 之 乙 烯 會 轉 化 成 乙 二 醇 (glycol)
外 生 (exogenous) 乙 烯 對 刺 激 熟 成 之 效 力 與 組 織 之 敏 感 度 有 關 荷 爾 蒙 及 植 物 生 長 調 節 劑 包 括 : 植 物 激 素 細 胞 分 裂 素 赤 黴 素
乙 烯 之 重 要 效 應 之 一 是 將 綠 色 葉 菜 漂 白 乙 烯 會 刺 激 胡 蘿 蔔 形 成 異 薰 草 素 (isocoumarin), 並 產 生 苦 味 ; 使 十 字 花 科 作 物 (Brassica) 及 蘆 筍 木 質 素 化 ; 在 病 株 中 產 生 植 物 防 禦 素 (phytoalexins); 使 番 薯 及 馬 鈴 薯 產 生 緊 迫 代 謝 物 ; 使 萵 苣 發 生 褐 斑 ; 使 番 薯 形 成 硬 心 (hard core) 此 外, 乙 烯 能 降 低 網 紋 洋 香 瓜 低 溫 障 礙 (chilling injury) 之 發 生, 卻 會 加 速 甘 藍 菜 之 重 量 及 糖 分 損 失, 促 進 有 機 酸 之 變 化
碾 磨 壓 碎 及 壓 榨 等 過 程 會 大 幅 降 低 穀 類 豆 類 及 油 籽 之 儲 藏 穩 定 性
受 傷 的 植 物 器 官 通 常 會 造 成 局 部 暫 時 性 的 細 胞 破 裂 及 呼 吸 乙 烯 產 生 細 胞 快 速 重 組, 以 及 為 達 到 保 護 功 能 之 二 次 代 謝 物 或 生 成 物 累 積
某 些 農 產 品, 在 損 傷 部 位 形 成 臘 質 或 木 栓 化 防 護 膜 木 質 素 化 層 (lignified layer) 是 非 常 重 要 的, 因 為 可 以 有 效 防 止 腐 化 寄 生 微 生 物 (saprophytic microorganisms) 的 入 侵 及 併 發 的 腐 爛
緊 迫 代 謝 物 包 括 許 多 種 類 之 化 學 化 合 物 : 異 類 黃 酮 (isoflavonoids) 二 萜 烯 類 (diterpenes) 肝 醣 生 物 鹼 (glycoalkaloids) 及 聚 乙 炔 (polyacetylenes)
溫 度 對 於 生 理 反 應 有 不 同 之 影 響 程 度, 而 使 溫 度 對 於 整 體 品 質 之 影 響 相 形 複 雜 溫 度 對 其 他 植 物 組 織 之 生 化 變 態 (biochemical i transformation) ti 具 有 間 接 之 影 響
溫 度 敏 感 之 農 產 品 若 暴 露 在 容 許 溫 度 範 圍 之 外 一 段 時 間, 則 會 造 成 傷 害 而 降 低 品 質 及 儲 藏 壽 命 容 許 溫 度 範 圍 會 隨 農 產 品 種 類 而 有 很 大 的 差 異, 如 0~35 及 15~35 範 圍 此 種 異 常 現 象 稱 為 低 溫 傷 害 (chilling injuries, CI) 間 歇 性 加 溫 (intermittent warming) 調 氣 環 境 減 壓 儲 藏 (hypobaric storage) 能 預 防 低 溫 傷 害 之 症 狀 產 生
調 氣 儲 藏 (controlled atmosphere storage) 是 將 農 產 品 儲 藏 之 大 氣 環 境 之 成 分 加 以 調 整, 改 變 氧 氣 或 二 氧 化 碳 之 比 率, 而 此 氣 體 比 率 被 小 心 控 制 在 ±1% 範 圍 內 減 壓 儲 藏 是 另 一 種 型 式 之 調 氣 儲 藏, 經 由 降 低 氣 壓 以 精 確 控 制 氣 體 之 分 壓, 並 持 續 供 應 少 量 氣 體 ( 一 般 為 空 氣 )
傳 統 調 氣 儲 藏 週 期 性 地 應 用 在 大 規 模 蘋 果 及 梨 之 儲 藏 減 壓 儲 藏 曾 經 被 商 用 切 花 業 者 採 用 在 切 花 儲 藏
即 使 相 近 之 品 種, 對 於 低 氧 氣 及 高 二 氧 化 碳 濃 度 之 容 許 度 仍 會 有 所 差 異 性 採 收 時 之 組 織 成 熟 度 及 儲 藏 溫 度 也 會 影 響 對 調 氣 儲 藏 之 反 應 假 使 儲 藏 大 氣 之 成 分 未 適 當 控 制, 會 使 農 產 品 產 生 生 理 傷 害, 造 成 不 可 收 拾 的 後 果 不 僅 品 種 差 異, 不 同 的 栽 培 地 點 及 年 分, 對 於 傷 害 之 敏 感 度 及 症 狀 皆 有 其 差 異 存 在
一 般 建 議 應 將 蔬 果 儲 藏 於 夠 高 之 相 對 溼 度 下, 以 減 少 失 水 (water loss) 及 維 持 細 胞 膨 壓, 但 其 高 相 對 濕 度 又 不 致 造 成 凝 結 及 伴 隨 之 微 生 物 生 長 在 特 定 相 對 濕 度 下, 農 產 品 所 產 生 之 失 水 趨 勢 與 其 表 皮 組 織 之 細 胞 種 類 及 數 量 有 關
低 劑 量 之 游 離 幅 射 曾 經 被 成 功 地 應 用 在 延 長 新 鮮 蔬 果 儲 藏 壽 命 幅 射 所 誘 發 之 生 理 改 變, 特 別 是 高 幅 射 劑 量 時, 會 造 成 細 胞 死 亡
蔬 果 採 收 後 的 處 理 過 程 可 直 接 或 間 接 使 用 殺 真 菌 劑 (fungicides) 殺 菌 劑 (bactericides) 及 老 化 抑 制 劑 (senescence inhibitors) 以 減 少 腐 敗 問 題 鈣 處 理 (calcium treatment) 能 抑 制 多 種 水 果 之 正 常 成 熟, 並 防 止 許 多 生 理 異 常 現 象 之 發 生 將 蔬 果 暴 露 於 其 他 化 學 藥 品 亦 能 影 響 其 生 理 反 應
食 品 加 工 的 基 本 目 的 是 為 降 低 微 生 物 之 活 性 及 減 緩 化 學 變 化, 以 避 免 微 生 物 及 化 學 變 化 影 響 食 品 之 食 用 品 質, 降 低 對 食 品 品 質 的 損 害
影 響 食 品 化 學 反 應 速 率 之 因 子 主 要 包 括 : 反 應 物 之 濃 度 可 利 用 性 (availability) 移 動 性 (mobility), 溫 度, 酸 鹼 度, 氧 化 - 還 原 電 位, 抑 制 劑 及 催 化 劑
當 食 品 在 加 熱 殺 菌 去 皮 及 減 積 所 造 成 之 細 胞 破 壞 等 過 程 中, 若 其 酵 素 尚 未 被 鈍 化 前, 此 類 加 工 會 明 顯 影 響 化 學 變 化 之 發 生 因 此 許 多 加 工 程 序 設 計 皆 儘 量 降 低 此 酵 素 反 應 之 影 響, 以 縮 短 介 於 細 胞 破 壞 與 酵 素 鈍 化 作 業 之 時 間
中 層 液 泡 (central vacuole) 破 壞 會 釋 放 酸, 因 而 改 變 組 織 內 之 酸 鹼 度 及 許 多 為 酸 鹼 度 所 影 響 之 反 應 速 率, 其 顯 著 的 例 子 包 括 : 顏 色 變 化
熱 加 工 會 使 蛋 白 質 變 性 (denature), 並 改 變 蛋 白 質 與 脂 質 及 水 之 交 互 作 用
熱 加 工 對 個 別 成 分 有 許 多 不 同 之 影 響 因 子, 而 熱 加 工 之 時 間 及 溫 度 與 個 別 反 應 之 活 化 能 (activation energies) 皆 會 影 響 這 些 因 子
當 世 界 人 口 逐 漸 增 加, 而 可 利 用 之 農 地 縮 減, 糧 食 問 題 逐 漸 浮 現 檯 面, 而 植 物 性 食 物 來 源 漸 取 代 動 物 性 食 物 來 源 目 前 新 的 研 究 方 向 著 重 在 植 物 生 產 品 質 改 善 保 鮮 技 術 及 植 物 生 理 相 關 之 基 本 研 究 DNA 重 組 技 術 提 供 很 大 的 潛 力 去 改 善 許 多 農 產 品 之 品 質, 但 仍 需 要 進 一 步 深 入 瞭 解 此 先 進 技 術 對 農 產 品 生 化 品 質 之 影 響
課 後 複 習 1. 試 述 植 物 之 呼 吸 作 用 與 呼 吸 商 之 關 係 2. 試 述 植 物 呼 吸 模 式 之 種 類 及 其 差 異 性 3. 呼 吸 作 用 為 何 會 影 響 儲 藏 壽 命? 4. 試 述 影 響 呼 吸 作 用 之 因 子 5. 在 植 物 老 化 過 程 中, 葉 綠 素 會 如 何 變 化? 如 何 加 以 控 制?
6. 試 述 乙 烯 如 何 影 響 植 物 之 生 理 反 應? 7. 何 謂 緊 迫 代 謝 物? 8. 比 較 低 溫 傷 害 與 高 溫 障 礙 對 植 物 之 影 響 9. 加 工 對 蔬 果 之 影 響 為 何?