109 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》

本大題主要在測試考生對園產品處理學中幾個基本名詞的理解程度，包含測量儀器、環境參數、組織成分、物理傷害、處理技術及植物激素的反應。

(1). Refractometer
意義：折射儀是一種用於測量液體中溶解固體總量（通常是糖）的儀器。在園產品處理學中，最常用的是手持式折射儀（Handheld Refractometer）或稱糖度計（Brix meter），它利用光線通過液體時的折射角度來測量總固形物含量，通常以布里克斯度（°Brix）表示。
重要性：

1. 判定果實成熟度：糖度是衡量果實成熟度和品質的重要指標。透過測量果汁的糖度，可以判斷果實是否達到最佳採收時點，或是在貯運過程中品質的變化。
2. 品質評估與分級：糖度是果實風味的主要構成成分，因此折射儀的使用有助於對果實進行品質評估和分級，以滿足不同市場的需求。
3. 育種與栽培管理：在育種過程中，可藉由測量糖度篩選出高糖度的品種。在栽培管理上，也可監測不同管理措施對果實糖度的影響。

(2). Dew Point Temperature
意義：露點溫度是指空氣中的水蒸氣達到飽和狀態，開始凝結成液態水（露珠）時的溫度。在給定濕度下，露點溫度是空氣濕度的一個直接指標。
重要性：

1. 預測結露風險：在低溫貯藏環境（如冷藏庫）中，當貯藏品表面溫度低於周圍空氣的露點溫度時，空氣中的水蒸氣就會在產品表面凝結成露水。這會增加產品的腐敗、黴變、病害發生的風險，並可能導致包裝內積水。
2. 控制相對濕度：了解露點溫度有助於控制貯藏環境的相對濕度。通過調節溫度和水分，可以將空氣的露點溫度控制在安全範圍內，避免產品表面結露。
3. 蒸散作用與失水：露點溫度與產品表面的水勢（water potential）共同決定了產品的蒸散速率。露點溫度越高（空氣越濕），產品失水越慢。

(3). Hemicellulose
意義：半纖維素是一類與纖維素（cellulose）和木質素（lignin）共同構成植物細胞壁的複雜多醣。與纖維素不同，半纖維素的組成單元較為多樣，包含 D-葡萄糖、D-甘露糖、D-果糖、D-木糖、L-阿拉伯糖、D-半乳糖以及 D-葡萄糖醛酸等。其結構也較纖維素疏鬆，易被酸或酶水解。
重要性：

1. 細胞壁結構與強度：半纖維素在維持植物細胞壁的結構完整性和機械強度方面起著重要作用。
2. 園產品質地與採後變化：在園產品的質地變化中，半纖維素的水解與軟化密切相關。採後，特別是在貯藏過程中，植物體內的酶活性可能增加，導致半纖維素降解，進而引起果實、蔬菜的軟化，影響其口感和儲藏壽命。
3. 生物利用性：半纖維素是植物生物質的重要組成部分，其結構的易降解性使其在生物質轉化和飼料利用方面具有潛力。

本題旨在探討影響園產品採後水分散失的環境因子。園產品採收後，其水分散失主要透過蒸散作用（transpiration）進行，此過程受多種環境因子影響。

影響園產品採後失水的重要環境因素包括：

1. 蒸氣壓差 (Vapor Pressure Deficit, VPD)：

   • 說明：VPD 是指環境空氣的飽和蒸氣壓與實際蒸氣壓之間的差值。它代表了空氣吸收水分的能力。VPD 越高，表示空氣越乾燥，吸收水分的能力越強，產品的失水速率就越快。VPD 是影響蒸散作用最關鍵的因素之一，它綜合了溫度和相對濕度兩個因子。
   • 影響：在相同溫度下，相對濕度越低，VPD 越大，失水越快。在相同相對濕度下，溫度越高，VPD 越大，失水越快。

2. 溫度 (Temperature)：

   • 說明：溫度影響水分子動能和蒸氣壓。溫度升高會增加產品表面和周圍空氣的水蒸氣分壓（或蒸氣壓），同時也會增加空氣的飽和蒸氣壓，進而增大 VPD，加速水分蒸發。
   • 影響：高溫環境會顯著增加園產品的失水速率。反之，低溫則能減緩失水。

本題主要考察學生對園產品採後包裝功能的理解。包裝在園產品採後處理中扮演著關鍵角色，其目的多樣且重要。

園產品採後包裝的主要目的包括：

1. 減少水分散失，維持新鮮度 (Reduce Water Loss, Maintain Freshness)：

   • 說明：包裝材料可以形成一個屏障，減緩產品表面的水分蒸散。適當的包裝（如使用低透氣性的塑膠膜）可以有效維持產品的含水量，防止萎蔫，延長貨架期。有時也會利用包裝來創造一個高濕度環境。

2. 提供機械保護 (Provide Mechanical Protection)：

   • 說明：包裝可以保護園產品在搬運、運輸和銷售過程中免受物理損傷，如撞擊、擠壓、擦傷和振動。堅固的包裝結構可以吸收衝擊力，減少產品的損壞。

3. 控制氣體交換，調節內部氣體組成 (Control Gas Exchange, Modify Internal Atmosphere)：

   • 說明：許多包裝材料具有一定的透氣性，可以讓產品呼吸產生的二氧化碳逸出，同時讓外界的氧氣進入。透過選擇不同透氣性的包裝材料，可以影響包裝內部的氣體組成，例如降低氧氣濃度、提高二氧化碳濃度，達到延緩呼吸作用、成熟和衰老的目的（即氣調包裝，Modified Atmosphere Packaging, MAP）。

本題考查高等植物體內乙烯（Ethylene, $\text{C}_2\text{H}_4$）的生物合成途徑。乙烯是植物界最簡單的植物激素，在植物的生長、發育、成熟、衰老、落葉、落果等過程中扮演重要角色。

高等植物的乙烯生合成主要是一個兩步驟的過程，其核心前體是胺基酸——甲硫胺酸 (Methionine)。

乙烯生合成的詳細路徑如下：

1. 步驟一：甲硫胺酸 (Methionine) 經 1-胺基環丙烷-1-羧酸 (1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid, ACC) 的合成

   • 反應：此步驟是乙烯合成的限速步驟，由一系列酶催化完成。
     • 甲硫胺酸 (Methionine) 首先被 S-腺苷甲硫胺酸合成酶 (Methionine adenosyltransferase, MAT) 催化，與 ATP 反應生成 S-腺苷甲硫胺酸 (S-adenosylmethionine, SAM)。
     • SAM 接著被 SAM 合成酶 (SAM synthase) 或稱為 SAM 脫羧酶 (SAM decarboxylase) 催化，脫去一個羧基，生成 1-胺基環丙烷-1-羧酸 (ACC)。這個反應是整個乙烯合成中最關鍵的一步，也是乙烯合成的前體。

2. 步驟二：1-胺基環丙烷-1-羧酸 (ACC) 氧化生成乙烯 (Ethylene)

   • 反應：ACC 被 ACC 氧化酶 (ACC oxidase, ACO) 催化，在氧氣 ($\text{O}_2$)、維生素 C (ascorbic acid) 和

本題主要考查對「氣調貯藏 (Controlled Atmosphere Storage, CAS)」的定義及其延長園產品壽命的生理機制。

氣調貯藏 (Controlled Atmosphere Storage, CAS) 的定義：

氣調貯藏是一種高級的低溫貯藏技術，它不僅將溫度維持在適合園產品的低溫範圍，更進一步精確控制貯藏環境中的氣體組成，包括氧氣 ($\text{O}_2$)、二氧化碳 ($\text{CO}_2$) 和氮氣 ($\text{N}_2$) 的濃度。通常，氣調貯藏會降低氧氣濃度，提高二氧化碳濃度，並維持相對較高的濕度。這些氣體組成被精確地監測和調節，以創造一個最有利於延長園產品貯藏壽命的環境。

氣調貯藏延長園產品貯藏壽命的生理機制：

氣調貯藏通過改變貯藏環境的氣體組成，直接影響園產品的生理代謝速率，進而延緩衰老過程。主要機制包括：

1. 抑制呼吸作用 (Inhibition of Respiration)：

   • 機制：園產品採收後仍持續進行呼吸作用，消耗儲存的養分（糖類）和氧氣，產生二氧化碳、水和熱能，加速產品的衰老。氣調貯藏通過降低氧氣濃度（通常低於 21%）並提高二氧化碳濃度（通常高於 1%），可以顯著減緩呼吸速率。
   • 說明：低氧會減少電子傳遞鏈的效率，而高二氧化碳則可能抑制某些參與呼吸作用的酶活性，或改變細胞膜的通透性，從而整體降低呼吸作用的速率。

2. 降低乙烯產生與作用 (Reduction of Ethylene Production and Action)：

   • 機制：乙烯是促進果實成熟、衰老和落葉、落果的關鍵植物激素。

本題主要在測試考生對園產品採後處理中「預冷」技術的理解。

預冷 (Precooling) 的意義：

預冷是指園產品在採收後，盡快將其核心溫度從採收時的現場溫度（通常較高）迅速降低到建議的貯藏或運輸目標溫度（通常接近 0°C 或更低，但需高於冰點）的過程。它是一種快速移除產品「田間熱」（field heat）的處理。

預冷的目的：

預冷是採後處理中至關重要的一環，其主要目的如下：

1. 減緩生理代謝速率 (Slow Down Physiological Metabolism)：

   • 說明：園產品採收後，其呼吸作用、蒸散作用、乙烯產生以及其他生化反應仍在繼續。溫度是影響這些速率的主要因素。快速預冷能將產品溫度降至低溫，顯著減緩這些代謝過程，從而延緩產品的衰老和成熟。
   • 重要性：這是預冷最核心的目的，直接關係到產品的貯藏壽命和品質維持。

2. 抑制微生物生長與病害發生 (Inhibit Microbial Growth and Disease Development)：

   • 說明：大多數引起採後腐敗的微生物（細菌、黴菌）和病原菌在低溫下生長緩慢。快速預冷能將產品溫度降至不利於這些微生物繁殖的範圍，從而減少採後病害的發生機率，特別是對於那些在採後初期就可能感染的病原菌（如灰黴病、綠黴病）。
   • 重要性：有效預冷是預防採後病害的第一道防線。

本題考查影響切花採後壽命（後熟期，vase life）的關鍵因子。切花作為活體組織，在採摘後其生理活動仍在繼續，但失去了與母體的聯繫，其壽命受到多重因素的制約。

影響切花採後壽命的重要因子包括：

1. 水分供應與吸收 (Water Supply and Uptake)：

   • 說明：切花採後最直接的生理需求是水分。花莖切口處的水分吸收能力（吸水率）和水分傳輸效率是關鍵。若水分供應不足或吸水受阻（如氣栓、細菌堵塞維管束），將導致萎蔫，縮短壽命。
   • 重要性：充足且穩定的水分供應是維持切花新鮮度和活力的基礎。使用保鮮液（flower food）中的水分保持劑和酸化劑有助於提高吸水率。

2. 溫度 (Temperature)：

   • 說明：低溫能顯著減緩切花的呼吸速率、蒸散速率、乙烯產生和衰老過程。
   • 重要性：將切花貯藏在低溫（通常為 1-4°C，視品種而定）環境中，是延長其壽命最有效的方法之一。高溫會加速衰老，導致黃化、凋零。

3. 乙烯 (Ethylene)：

   • 說明：乙烯是促進切花衰老、凋謝、落瓣、黃化和變色的主要植物激素。切花本身會產生乙烯，同時也對外界環境中的乙烯非常敏感。
   • 重要性：避免切花暴露於乙烯源（如成熟水果、汽車廢氣、燃燒物），並可使用乙烯抑制劑（如 1-MCP）來延長壽命。

本題考查對莓果類水果採後生理特性的理解，以及相應的採後處理建議。莓果類水果（如草莓、藍莓、覆盆子、黑莓等）因其獨特的結構和生理特性，採後處理需要特別注意。

莓果類產品採後生理特性：

1. 高呼吸速率 (High Respiration Rate)：

   • 特性：大多數莓果類水果，尤其是草莓和覆盆子，具有相對較高的呼吸速率。這意味著它們採收後會快速消耗儲存的養分，產生熱量和乙烯，加速成熟和衰老。
   • 影響：高呼吸速率導致採後損耗快，易產生熱量，不利於貯藏。

2. 易受機械損傷 (Susceptible to Mechanical Damage)：

   • 特性：莓果類果實通常果肉柔軟、果皮薄，且許多種類（如覆盆子、黑莓）是聚合果，結構相對鬆散。
   • 影響：在採收、搬運、包裝和運輸過程中極易受到撞擊、擠壓而損傷，導致果實軟化、汁液滲出，並為微生物入侵提供機會。

3. 易腐敗（微生物生長快）(Prone to Decay)：

   • 特性：由於果實柔軟、含水量高，且表面常有絨毛（如覆盆子），一旦受損，極易受到黴菌（如灰黴病 Botrytis cinerea）、細菌等微生物的侵染。
   • 影響：採後腐敗是導致莓果類水果損失的主要原因之一。

4. 成熟後生理活動變化迅速 (Rapid Physiological Changes Post-Ripening)：

   • 特性：許多莓果類水果在採摘時已經達到成熟狀態，採後其成熟和衰老過程迅速進行，風味、質地和外觀變化快。
   • 影響：貨架期較短，需要快速的處理和銷售。

5. 對乙烯敏感 (Sensitive to Ethylene)：

   • 特性：雖然部分莓果類（如藍莓）對乙烯的反應不那麼明顯，但草莓、覆盆子等對乙烯較為敏感，乙烯會加速其成熟、軟化和衰老。
   • 影響：環境中乙烯濃度過高會縮短其壽命。

6. 易失水萎蔫 (Prone to Water Loss and Wilting)：

   • 特性：果皮薄、表面積大，且結構不緊實（如草莓的瘦果）易導致水分散失。
   • 影響：失水會導致果實萎蔫、失去光澤和脆度。

推薦採後處理流程及相關技術：

針對以上特性，莓果類水果的採後處理應以「快速、溫和、保鮮」為原則。

1. 採收 (Harvesting)：
   • 技術：選擇在清晨低溫、乾燥時進行採收，此時果實溫度最低，生理活動最緩慢。採摘時應盡量輕柔，避免損傷。
   • 目的：降低初始溫度，減少機械損傷。