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果实成熟

果实充分发育并出现其特有的色香味质地的阶段。生产实践中成熟常指水果达到最佳可食状态。果实自花受精后的发育过程可分为生长,长成,成熟和衰老等阶段(图1)。生长包括胚,子房及有关组织(果实)细胞数目增多,体积增大,生长阶段中果实体积重量不断增加。生长停止后或有些果实在生长停止前就达到长成阶段,其标志是此时果实采摘后能继续发育达到成熟。

果实充分发育并出现其特有的色香味质地的阶段。生产实践中成熟常指水果达到最佳可食状态。果实自花受精后的发育过程可分为生长,长成,成熟和衰老等阶段(图1)。生长包括胚,子房及有关组织(果实)细胞数目增多,体积增大,生长阶段中果实体积重量不断增加。生长停止后或有些果实在生长停止前就达到长成阶段,其标志是此时果实采摘后能继续发育达到成熟。长成的果实在植株上或采收以后通过一系列的生理生化变化(成熟作用),成为可食状态,即达到成熟。成熟的果实继续发育便进入衰老阶段,即组织细胞中一系列不可逆变化最终导致死亡的过程。成熟常被认为是衰老的开始。

图1 呼吸跃变型果实的生长及其进展简图

果实成熟的特征

虽然各种果实组织的组成和来源很不相同,但在成熟时都有着共同的特点,即发生特有的色、香、味、质地等的改变,很容易作为食物为人类的感官所察觉。这些变化是一系列各不相同而多少同步进行的生理生化反应的结果。成熟作用不单是分解代谢,还包括积极的合成作用,如新蛋白质(酶)形成,许多新化合物合成。果实的颜色由细胞中的叶绿素、类胡萝卜素类、花青素等色素的数量和比例决定。未熟果实表皮细胞具有叶绿体,呈现绿色,成熟时转化为有色体,叶绿素分解,胡萝卜素或花青素等积累,果实转色,呈红黄等颜色。成熟时果实合成其特有的芳香化合物而散发特有的香气,如苹果为乙基-2-甲基丁酯,香蕉为异戊乙酯丁香酚,柠檬为柠檬醛。味的变化是味觉器官(舌)的反应。包括甜、酸、涩、苦等。甜味来自糖类,许多果实特别是跃变型果实在生长过程中先积累淀粉,没有甜味,成熟时大量转化为葡萄糖,果糖、蔗糖而变甜。果实中有机酸成熟时减少,酸味减弱。果实的风味不仅决定于糖酸的绝对含量,还决定于它们的比例(即糖/酸比)。未熟果实含有不少酚类化合物单宁而具苦涩味,无法食用,成熟时水溶性单宁聚合成不溶性的多聚物,涩味也随之减弱、消失。成熟时另一个明显的变化是组织软化,返沙发绵。果肉细胞具有由纤维素等组成的坚硬细胞壁,细胞之间的胞间层由半乳糖醛酸聚合形成的果胶质构成,使细胞之间紧密结合,果肉组织机械强度高,质地坚硬。成熟时水解酶(多聚半乳糖醛酸酶,纤维素酶)形成,在其作用下果胶质、纤维素水解。细胞间松散,组织软化。

呼吸速率变化

果实采收后仍然继续其生命活动,呼吸作用是最基本的代谢,提供能量和合成新物质的中间产物。呼吸作用的性质和速率可以指示果实代谢的途径及其强度。根据呼吸速率变化的趋势,可以划分为跃变型和非跃变型两类果实(图2)。苹果、香蕉、鳄梨等果实长成后,呼吸速率将出现一个上升再下降的峰,同时伴随着与成熟有关的变化,称为“呼吸跃变”。这类果实称为跃变型果实。葡萄、柑桔类、菠萝等果实的成熟过程中没有呼吸高峰出现,称为非跃变型果实。不同种类果实呼吸跃变进程持续的时间以及达到的峰值很不相同,呼吸跃变的出现就是这类果实成熟的标志。跃变后果实便进入衰老趋向死亡。

跃变型果实呼吸变化

图2 各种果实呼吸变化

激素对成熟的调节

乙烯具有显著的催熟作用,发动呼吸跃变和促进成熟,被认为是成熟激素。外源乙烯催熟香蕉、番茄,和使柑桔脱绿已在生产上应用。跃变前果实只能产生微量的乙烯,跃变开始乙烯生成量急剧增加,可达几个数量级,这种自我催化现象是跃变型果实的重要特征。抑制乙烯生成和作用或排除乙烯则成熟不能正常进行。生长素、赤霉素、细胞分裂素具有延缓成熟的作用。脱落酸含量在成熟时增加。在葡萄等果实成熟中起主要作用的可能不是乙烯而是脱落酸。成熟是各种激素共同作用的结果。

果实成熟的调控

采后外界环境因素将影响成熟作用,在生产实践中人们利用改变外界条件来调节控制成熟进行,达到催熟或延长贮藏保鲜。温度直接影响化学反应的速度,在一定范围内降低温度能延缓成熟。梨在常温下采后20天内出现呼吸跃变,0℃下则推迟到140天,呼吸速率的峰值也只有常温下的1/10左右。气体成分大大影响呼吸作用,从而影响成熟进行。降低环境中氧分压抑制呼吸作用和乙烯生成。二氧化碳是乙烯作用的拮抗物质,能抑制成熟。通过降低温度,降低氧和增加二氧化碳组成特定的气体来贮藏水果,就是冷藏和气调贮藏方法。湿度影响果实水分的蒸发散失,细胞失水增加乙烯和脱落酸生成,刺激呼吸作用,加速成熟和衰老。果实采前、采后施用生长调节物质能加速或延缓成熟。改进水果品质。常用的有乙烯剂,B9,赤霉素,2,4-D等。