108 年 國立臺灣大學園藝暨景觀學系碩士班園產品處理及利用組《園產品處理學》

本題主要考察園產品處理學中幾個基本名詞的定義及其在園產品貯藏保鮮中的重要性。

(1) Glycolysis（醣解作用）：
意義：醣解作用是細胞呼吸的第一階段，發生在細胞質中，將一分子的葡萄糖（$C_6H_{12}O_6$）分解成兩分子的丙酮酸（pyruvate），同時淨產生兩分子的 ATP 和兩分子的 NADH。
重要性：這是植物體內獲取能量（ATP）的主要途徑之一。對於採後園產品而言，雖然其呼吸作用通常是好氧呼吸，但醣解作用是提供後續檸檬酸循環和電子傳遞鏈能量的起始步驟。若缺氧，則可能進入無氧呼吸（發酵），產生酒精或乳酸，這會影響園產品的風味與品質。

(2) Latent Infection（潛伏感染）：
意義：潛伏感染是指病原體（如細菌、真菌）侵入植物組織後，在初期並未引起明顯的症狀，但病原體在植物體內持續存在或繁殖，直到環境條件適宜或植物生理狀態改變時，才會爆發出明顯的病徵。
重要性：在園產品採後貯藏中，潛伏感染是個嚴重的問題。許多病害在採收時並不明顯，但隨著貯藏時間延長，溫度、濕度等條件變化，潛伏的病原體會迅速增殖，導致果實或蔬菜腐爛，造成巨大的經濟損失。例如，某些黴菌在果實表面上的微小傷口處潛伏，在低溫貯藏期間可能不發作，但若溫度升高，則會迅速蔓延。

(3) Respiration Quotient（RQ，呼吸商）：
意義：呼吸商定義為植物組織在一定時間內，通過呼吸作用所釋放的二氧化碳（$CO_2$）量與所吸收的氧氣（$O_2$）量之比。即 $RQ = \frac{CO_2 \text{ released}}{O_2 \text{ consumed}}$。
重要性：RQ值可以反映植物組織所利用的呼吸基質種類。對於好氧呼吸，當主要分解碳水化合物時，RQ值約為1；當分解脂肪時，RQ值小於1（約0.7）；當分解有機酸時，RQ值大於1。透過監測RQ值，可以推斷園產品的代謝狀態，進而評估其貯藏壽命或判斷貯藏環境是否適當。例如，高RQ值可能表示碳水化合物大量消耗，壽命縮短。

(4) Intermittent Warming（間歇性加溫）：
意義：這是一種貯藏技術，在低溫貯藏期間，週期性地將貯藏溫度短暫升高至一個較高的溫度，然後再恢復到

本題考查影響生鮮園產品採後壽命的最主要環境因子及其作用機制。

影響生鮮園產品採後壽命的環境因子眾多，包括溫度、濕度、氣體組成（$O_2$、$CO_2$、乙烯）、光照、機械損傷等。然而，在這些因子中，溫度通常被認為是影響生鮮園產品採後壽命最為關鍵且影響最大的環境因子。

溫度如何影響園產品採後壽命：

溫度對園產品的採後壽命有著全面性的影響，主要體現在以下幾個方面：

1. 生理代謝速率：
   • 呼吸作用： 溫度是影響呼吸速率的最主要因素。一般而言，溫度升高會顯著增加呼吸速率，導致碳水化合物、脂肪、蛋白質等儲藏養分的消耗加快，ATP 產生增多，但總體能量儲備卻迅速下降，從而縮短貯藏壽命。例如，溫度每升高 $10^\circ C$，呼吸速率可能增加一倍以上（Q10 值）。反之，降低溫度可以顯著減緩呼吸作用，延長貯藏時間。
   • 蒸散作用： 溫度升高會增加水分的蒸發速率，導致園產品失水加劇。失水會引起組織萎蔫、硬度下降、維生素含量減少、糖度升高（因濃縮）等一系列生理變化，嚴重影響產品的品質和外觀，並可能導致生理病害的發生。
   • 乙烯生成與作用： 溫度也會影響乙烯的生成速率和對組織的反應。

本題考查對兩種常見的園產品採後處理技術——催熟（ripening）與催色（degreening）——的理解與比較。

相同點：

1. 目的： 兩者都是為了改善園產品的品質，使其更符合市場消費者的需求。
2. 處理環境： 都常在控制的環境下進行，例如使用專門的催熟室或處理室，並控制溫度、濕度、氣體組成（特別是乙烯濃度）。
3. 誘導物質： 都可能利用外源性乙烯（ethylene）作為誘導劑，來啟動或加速生理過程。
4. 時間點： 通常在園產品採收後進行。

相異點：

特徵	催熟 (Ripening)	催色 (Degreening)
主要目標	促進園產品達到最佳的食用品質，包括風味、質地、香氣、可溶性固形物含量（糖度）的發展，以及澱粉向糖的轉化。	主要目的是去除產品（特別是果實）表皮的綠色，使其呈現出成熟的顏色（如黃色、紅色），以符合市場對成熟度的視覺判斷。
作用對象	主要用於更年期型果實（climacteric fruits），如香蕉、番茄、酪梨、蘋果、番石榴等，這些果實在採收後仍會經歷顯著的呼吸高峰和乙烯產生高峰。

本題主要考查對「成熟度指標」概念的理解以及理想指標應具備的特性。

何謂「成熟度指標 (Maturity Index)」？

成熟度指標是指用於評估園產品（特別是果實）是否達到最佳採收時機（即生理成熟或商業成熟）的一系列客觀的、可量測的參數或標準。這些指標可以幫助農民和生產者判斷何時採收最能確保產品的品質、貯藏潛力及市場價值。成熟度指標的選擇和應用，是園產品採收決策的關鍵依據。

理想的成熟度指標應具備的條件：

一個理想的成熟度指標應該具備以下幾項重要條件：

1. 與採後品質高度相關 (High Correlation with Postharvest Quality)：

   • 指標的數值變化必須能準確地預測或反映產品採收後的食用品質（如風味、質地、香氣）和貯藏壽命。例如，糖度、酸度、糖酸比等都與風味密切相關。
   • 指標的變化趨勢在採收後應保持穩定或可預測，以便在貯藏期間進行品質評估。

2. 客觀且易於量測 (Objective and Easily Measurable)：

   • 指標必須是客觀的，不受主觀判斷影響，並能透過標準化的儀器或方法進行精確量測。
   • 量測過程應盡可能簡便、快速、低成本，便於在田間或處理場進行大規模應用。例如，折射儀測糖度、pH 計測酸度、硬度計測質地。

3. 對產品無損害 (Non-destructive or Minimally Destructive)：

   • 理想的指標量測過程應對產品無損害（non-destructive），例如測量果實外觀顏色、大小，或使用近紅外光譜儀（NIR）進行非破壞性分析。
   • 如果必須破壞性取樣，則應盡可能減少對樣品和整體產品的損害，且取樣量要少。

本題考查對青蔥採後彎曲現象的生理機制理解，以及相應的保鮮技術應用。

青蔥採後彎曲現象的植物生理機制：

青蔥採後出現的彎曲現象，主要是由上位生長 (Epinasty) 所引起。這種現象與植物激素 乙烯 (Ethylene) 的作用密切相關。

1. 乙烯的產生與作用： 青蔥在採收後，儘管呼吸作用會減緩，但仍會繼續進行。若貯藏環境不利，如溫度稍高、濕度不足、通氣不良或受到機械損傷，都可能刺激青蔥產生或累積乙烯。乙烯是一種植物生長調節劑，它能夠影響細胞的生長和分化。
2. 細胞生長不均勻： 乙烯對青蔥葉鞘的細胞生長作用是不均勻的。通常，位於葉鞘內側（靠近生長點的一側）的細胞會比外側的細胞伸長得更快。這種生長速率的不對稱性，導致葉鞘向生長較慢的一側（外側）彎曲，從而使整個植株或葉片呈現彎曲的狀態。
3. 其他因素的影響： 雖然乙烯是主要原因，但濕度、溫度等環境因子也會影響乙烯的敏感性和作用，進而加劇或減緩彎曲現象。例如，低濕度可能導致組織失水，影響細胞的膨壓和生長，間接影響彎曲。

延緩或抑制青蔥採後彎曲的商業保鮮技術：

針對乙烯誘導的上位生長，保鮮技術應著重於控制乙烯的產生與作用，並維持適宜的環境條件。

1. 控制乙烯的產生與作用：
   • 低溫貯藏： 這是最基礎且最重要的保鮮方法。將青蔥貯藏在低溫（通常為 $0 \sim 2^\circ C$）環境下，可以顯著降低其呼吸速率，減少乙烯的產生，並降低組織對乙烯的敏感性。
   • 氣調貯藏 (Controlled Atmosphere Storage, CA)： 透過調節貯藏環境中的氣體組成，可以有效抑制乙烯的產生和作用。
     • 降低氧氣濃度 ($O_2$)： 降低氧氣濃度（例如降至 1-3%）可以減緩呼吸作用，進而減少乙烯的產生。
     • 提高二氧化碳濃度 ($CO_2$)： 適度提高二氧化碳濃度（例如 5-10%）已被證明可以抑制乙烯的生物合成和乙烯對組織的響應。

本題考查五種常見的園產品處理化學物質的應用及其作用原理。這些物質多半與植物激素（特別是乙烯）的產生、作用或抑制有關。

1. Acetylene（乙炔）

• 運用時機： 主要用於催色，特別是對於某些需要快速去除綠色、顯現成熟色彩的果實，例如柑橘類（柳橙、檸檬）或某些品種的番茄。通常在採收後，於催熟室中進行處理。
• 作用機制： 乙炔（$C_2H_2$）與乙烯（$C_2H_4$）結構相似，能夠模擬乙烯的作用，促進葉綠素的分解。它會加速葉綠素酶的活性，或透過其他生化途徑導致葉綠素的降解，從而使果實顯現出底層的類胡蘿蔔素（黃色）或花青素（紅色）。乙炔的催色效果通常比乙烯更快，但對果實的後續成熟和風味影響可能較為複雜，需要精確控制濃度和時間。

2. 2-Aminoethoxyvinylglycine (AVG)

• 運用時機： AVG 是一種乙烯生物合成抑制劑。它主要用於延緩果實成熟和衰老，防止採後過早軟化、落果或病害發生。可應用於採收前噴施或採後處理，例如用於蘋果、梨等水果，以延長貯藏期或改善採收後的品質。
• 作用機制： AVG 的作用機制是抑制乙烯生物合成途徑中的關鍵酶——ACC 合成酶 (ACC synthase)。ACC 合成酶負責將 S-腺苷甲硫胺酸 (SAM) 轉化為 1-氨基環丙烷-1-甲酸 (ACC)，而 ACC 是乙烯生物合成的直接前體。透過抑制 ACC 合成酶，AVG 能顯著降低細胞內 ACC 的含量，進而大幅減少乙烯的產生。

3. Ethephon（依稀唑，或稱催熟劑、乙烯利）

• 運用時機： Ethephon 是一種乙烯釋放劑。它用途廣泛，可在採收前或採收後使用。
  • 採收前： 噴施於果樹上，用於促進果實成熟、均勻化成熟度、促進落花落果、幫助果實著色（如番茄、棉花、橡膠）。
  • 採收後： 在催熟室中處理果實，用於加速催熟過程（如番茄、香蕉、酪梨），或用於去除綠色（催色）。
• 作用機制： Ethephon 是一種水溶性化合物，當其進入植物組織後，在細胞內的生理 pH 值（約 5-7）和溫度下，會分解釋放出乙烯 (Ethylene, $C_2H_4$)、乙醇 (Ethanol) 和無機離子。釋放的乙烯隨即啟動植物體的乙烯響應，模擬天然乙烯的作用，促進成熟、衰老、開花、落葉、落果、催色等一系列生理過程。

4. 1-Methylcyclopropene (1-MCP)

核心觀念

本題考查乾溼球溫度計與濕度圖的判讀，以及蒸氣壓差對園產品失水的影響。

主要公式如下：

$$\text{相對溼度 RH}=\frac{e_a}{e_s(T_d)}\times 100\%$$

其中：

• $e_a$：空氣實際水氣分壓
• $e_s(T_d)$：乾球溫度下的飽和水氣壓
• $T_d$：乾球溫度

園產品失水速率主要與蒸氣壓差，即水氣壓虧缺有關：

$$\text{VPD}=e_s(T_p)-e_a$$

其中 $T_p$ 為產品溫度。VPD 越大，產品失水越快。

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A. 相對溼度與露點溫度

已知：

• 乾球溫度：$20^\circ\mathrm{C}$
• 溼球溫度：$18^\circ\mathrm{C}$

由原卷附的濕度圖，或利用乾溼球關係式：

$$e_a=e_s(18)-\gamma(T_d-T_w)$$

在標準大氣壓下：

• $20^\circ\mathrm{C}$ 的飽和水氣壓約為 $2.338\ \mathrm{kPa}$
• $18^\circ\mathrm{C}$ 的飽和水氣壓約為 $2.064\ \mathrm{kPa}$
• 濕度常數 $\gamma$ 約為 $0.068\ \mathrm{kPa}/^\circ\mathrm{C}$

因此：

$$e_a=2.064-0.068(20-18)$$ $$e_a\approx1.93\ \mathrm{kPa}$$

相對溼度為：

$$\mathrm{RH}=\frac{1.93}{2.338}\times100\% \approx82.5\%$$

露點溫度是空氣冷卻至飽和時的溫度，也就是飽和水氣壓等於 $1.93\ \mathrm{kPa}$ 時的溫度。由濕度圖判讀：

$$T_{\mathrm{dp}}\approx17^\circ\mathrm{C}$$

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B. 加溫至 $30^\circ\mathrm{C}$ 時的相對溼度

空氣中的水氣不變，表示實際水氣分壓仍為：

$$e_a\approx1.93\ \mathrm{kPa}$$

$30^\circ\mathrm{C}$ 時的飽和水氣壓約為：

$$e_s(30)\approx4.24\ \mathrm{kPa}$$

所以：

$$\mathrm{RH}_{30} =\frac{1.93}{4.24}\times100\% \approx45.5\%$$

因此，加溫後相對溼度約為 $45\%$～$46\%$。

加溫會提高空氣容納水氣的能力，但水氣總量不變，因此相對溼度下降。

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C. 兩種環境下菠菜失水速率比較

第一種環境

菠菜與貯藏庫溫度均為 $20^\circ\mathrm{C}$。

空氣實際水氣分壓：

$$e_a\approx1.93\ \mathrm{kPa}$$

$20^\circ\mathrm{C}$ 菠菜表面可視為接近飽和，其表面水氣壓約為：

$$e_s(20)=2.338\ \mathrm{kPa}$$

因此：

$$\mathrm{VPD}_{20} =2.338-1.93 \approx0.41\ \mathrm{kPa}$$

第二種環境

菠菜溫度為 $0^\circ\mathrm{C}$，環境相對溼度為 $50\%$。

$0^\circ\mathrm{C}$ 的飽和水氣壓約為：

$$e_s(0)=0.611\ \mathrm{kPa}$$

空氣實際水氣分壓為：

$$e_a=0.5\times0.611 =0.306\ \mathrm{kPa}$$

因此：