112 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》

本題主要在探討水蒸氣壓差 (VPD) 在預冷過程中對園產品失水的影響。預冷是園產品採收後為了盡快移除田間熱，降低呼吸作用、延緩衰老，以延長貯藏壽命的重要處理。

核心觀念：
水蒸氣壓差 (VPD) 是指空氣的飽和水蒸氣壓與實際水蒸氣壓之間的差值。它代表了空氣吸收水分的能力。VPD 越高，空氣吸濕能力越強；VPD 越低，空氣吸濕能力越弱。

解題過程：

1. VPD 的定義與計算：

   • 飽和水蒸氣壓 ($e_s$)：在特定溫度下，空氣所能容納的最大水蒸氣量所對應的蒸氣壓。它僅受溫度影響，溫度越高，飽和水蒸氣壓越大。
   • 實際水蒸氣壓 ($e_a$)：空氣中實際含有的水蒸氣量所對應的蒸氣壓。
   • 水蒸氣壓差 (VPD)：$VPD = e_s - e_a$。

2. 預冷處理與失水的關係：
   預冷處理的目的是快速降低園產品的溫度。在這個過程中，園產品與環境空氣之間會存在水分散失的潛力，這主要通過蒸散作用 (transpiration) 進行。

3. VPD 如何影響預冷期間的失水：

   • 高 VPD 環境： 當預冷環境的 VPD 很高時（例如，環境溫度高於產品溫度，或環境濕度低），表示環境空氣的吸濕能力很強。此時，園產品表面的水分更容易蒸發進入空氣中，導致產品失水嚴重。
   • 低 VPD 環境： 當預冷環境的 VPD 較低時（例如，使用濕度較高的冷空氣進行預冷，或產品溫度接近或低於濕球溫度），表示環境空氣的吸濕能力較弱。

本題要求說明兩種不同的披膜處理，並涵蓋其目的、方法、作用機制、優勢與限制。披膜處理是一種常見的食用或不可食用塗層技術，用於延長園產品的貯藏壽命。

核心觀念：
披膜處理是透過在園產品表面形成一層薄膜，來改變其與環境的氣體交換、水分散失速率，進而達到保鮮的目的。

解題過程：

我們選擇兩種常見且代表性的披膜處理來進行說明：

1. 蟲蠟 (Beeswax) 披膜處理

• 目的： 降低水分散失，增加光澤，保護產品免受物理損傷。
• 方法： 將新鮮的園產品（如柑橘類水果、蘋果）浸漬在融化的食用級蟲蠟溶液中，然後取出，使其表面均勻附著一層薄蠟，待冷卻固化。
• 作用機制： 蟲蠟在產品表面形成一層連續的、不透水的薄膜。這層膜能顯著降低產品表面的蒸散作用，減少水分散失。同時，它也能在一定程度上阻礙氧氣進入和二氧化碳逸出，但其氣體交換的阻隔性不如一些合成膜。
• 優勢：
  • 天然、可食用，安全性高。
  • 能有效增加產品的光澤，提升外觀吸引力。
  • 能減少水分散失，保持產品的鮮度與重量。
  • 對水果有一定程度的保護作用，減少擦傷。
• 限制：
  • 氣體交換的阻隔性不強，可能無法有效降低呼吸作用速率。
  • 若塗佈不均勻，可能影響產品的外觀或造成局部悶濕。
  • 高溫下可能軟化或融化，影響包裝和運輸。
  • 可能對某些對蠟敏感的產品產生不良影響。

2. 殼聚醣 (Chitosan) 披膜處理

• 目的： 抑制微生物生長，減少水分散失，延緩衰老。
• 方法： 將殼聚醣溶解在稀酸溶液中，形成殼聚醣溶液。將園產品（如草莓、藍莓、蔬菜）浸漬於殼聚醣溶液中，或噴灑，然後風乾，使殼聚醣在產品表面形成一層透明的薄膜。
• 作用機制：

本題要求辨識並說明三種對低溫（但非冰點）敏感的園產品，以及在中長期貯藏期間，如何透過適當的貯藏條件來預防或減緩寒害的發生，並維持其品質。

核心觀念：
寒害（Chilling Injury）是指許多熱帶及亞熱帶起源的園產品，在低於其最適宜貯藏溫度（但高於冰點）的環境中貯藏時，所表現出的一系列生理障礙。這些障礙會影響產品的外觀、質地、風味和貯藏壽命。

寒害敏感園產品的特徵：
通常是來自溫暖氣候的產品，其生理活動在較高溫度下進行，對低溫耐受性較差。

解題過程：

以下選擇三種常見的寒害敏感園產品進行說明：

1. 番茄 (Tomato, Solanum lycopersicum)

• 寒害敏感性： 番茄是典型的寒害敏感產品。果實成熟後，最適宜的貯藏溫度約為 10-13°C。在低於 10°C 的溫度下貯藏，即使高於冰點，也會發生寒害。
• 寒害症狀：
  • 果實表面出現水浸狀斑點、凹陷、褪色。
  • 果肉組織變軟、水份流失、喪失光澤。
  • 風味物質生成受阻，產生「粉狀」、「無味」的口感。
  • 採後熟化過程受阻，後期易發生腐敗。
• 中長期冷藏期間降低寒害的方法：
  • 選擇適當的貯藏溫度： 避免低於 10°C，建議在 10-13°C 之間貯藏。
  • 控制濕度： 維持相對濕度在 90-95%，以減少水分散失，但避免過高導致黴菌滋生。
  • 氣調貯藏 (Controlled Atmosphere, CA)： 降低 $O_2$ 濃度（約 2-5%）並提高 $CO_2$ 濃度（約 5-10%）有助於延緩成熟和衰老，但需謹慎，過高的 $CO_2$ 或過低的 $O_2$ 可能會導致其他生理障礙。
  • 預處理：
    • 短時高溫處理 (Short-time high-temperature treatment)： 在冷藏前短時間將番茄加熱至 35-40°C，可提高其對低溫的耐受性。
    • 乙烯處理 (Ethylene treatment)： 對未成熟採收的番茄進行乙烯處理，促進其轉紅和風味發展，然後再進行較高溫度的貯藏。
  • 包裝： 使用透氣性適中的包裝材料，如改良氣體交換的包裝 (MAP)，有助於維持內部適當的氣體組成。

2. 香蕉 (Banana, Musa spp.)

• 寒害敏感性： 香蕉是高度寒害敏感的產品。其最適宜的貯藏溫度因品種和成熟度而異，一般在 13-14°C 以上。低於 13°C 貯藏極易發生寒害。
• 寒害症狀：
  • 果皮出現褐色或黑色的凹陷斑點，失去光澤，逐漸變黑。
  • 果肉變軟、水分散失、風味變差。
  • 成熟過程受阻，無法正常轉黃、軟化。
• 中長期冷藏期間降低寒害的方法：
  • 維持高溫貯藏： 嚴格控制貯藏溫度在 13-14°C 或更高（視品種而定）。
  • 控制濕度： 維持相對濕度約 85-95%。

本題要求說明三種園產品採收後發生的病害，並詳細列出病害的各個面向：作物名、病名、徵狀、病原菌、感染期、發病期及防治技術。這些病害通常發生在採收後，且與貯藏、運輸過程密切相關。

核心觀念：
採後病害 (Postharvest Diseases) 是指園產品在採收後，由病原微生物（主要是真菌和細菌）所引起的病害。這些病害會造成產品腐敗、損耗，影響其商品價值和貯藏壽命。

解題過程：

以下選擇三種常見的採後病害進行說明：

1. 柑橘類水果（如柳橙、橘子）的綠黴病與青黴病

• 作物名： 柑橘類水果 (Citrus spp.)，如柳橙 (Citrus sinensis)、橘子 (Citrus reticulata)。
• 病名： 綠黴病 (Green mold) 與青黴病 (Blue mold)。這兩種是最常見的柑橘採後病害，常合併發生。
• 徵狀：
  • 綠黴病： 果實表面出現水浸狀軟化病斑，病斑上迅速長出大量絨毛狀、綠色或黃綠色的黴狀物（病原菌分生孢子）。病斑擴大後，果肉腐爛，有時伴有酒精味。
  • 青黴病： 病斑初期為水浸狀，後變為褐色。病斑上長出密集、粉狀或絨毛狀的藍綠色或灰綠色黴狀物（病原菌分生孢子）。病斑擴大後，果實變軟、腐爛。
• 病原菌：
  • 綠黴病：Penicillium digitatum (Sacc.) Sacc. (一種絲孢菌)
  • 青黴病：Penicillium italicum Wehmer (一種絲孢菌)
• 感染期： 主要在採收過程中，由於擦傷、壓傷、裂口等機械損傷處，或果皮上的氣孔、皮孔等部位。
• 發病期： 在貯藏、運輸過程中，若溫度、濕度適宜，病菌會快速生長繁殖，導致病斑擴大。
• 防治技術：
  • 採收操作： 小心採收，避免對果實造成機械損傷。
  • 清潔消毒： 採收工具、包裝材料、貯藏場所進行清潔和消毒。
  • 藥劑處理： 採收後進行藥劑清洗或浸泡，常用的藥劑包括：
    • 咪鮮胺 (Imazalil)
    • 噻呋酰胺 (Thiabendazole, TBZ)
    • 氟氯苯嘧啶醇 (Pyrimethanil)
    • 鄰苯基苯酚 (OPP) 及其鈉鹽。
  • 低溫貯藏： 將果實貯藏在低溫（約 5-10°C，視品種）和適當濕度（約 85-90%）的環境中，可顯著抑制病菌生長。
  • 氣調貯藏： 降低 $O_2$ 濃度和提高 $CO_2$ 濃度，可抑制病菌生長。
  • 去除病果： 在分級和包裝過程中，及時去除已感染的病果，避免交叉感染。

2. 草莓的灰黴病

• 作物名： 草莓 (Fragaria × ananassa)。
• 病名： 灰黴病 (Gray mold)。
• 徵狀：
  • 果實上出現褐色、水浸狀病斑。
  • 病斑表面迅速長出灰褐色、絨毛狀的黴狀物，即病原菌的分生孢子梗和分生孢子。
  • 病斑擴大後，整個果實軟化、腐爛，並可蔓延至相鄰的果實，形成「串腐」。
  • 有時也感染葉片和花器，呈現褐色腐斑。
• 病原菌： Botrytis cinerea Pers. ex Fr. (一種半知菌，又名灰葡萄孢菌)。
• 感染期： 主要在開花期和果實發育期，通過風、雨、昆蟲傳播的花粉、傷口或直接侵入。採收時已帶有潛伏感染的病菌。
• 發病期： 在採收後，尤其是在高濕度、通風不良的條件下，病菌迅速生長，導致果實腐爛。
• 防治技術：
  • 田間管理： 保持田間通風，適當修剪枝葉，避免過度密植。及時清除病花、病果和病葉。
  • 採收操作： 小心採收，避免損傷果實。選擇晴朗天氣採收，並盡量在涼爽時進行。
  • 藥劑處理： 在果實發育和成熟期，根據病害發生情況，噴灑保護性或系統性殺菌劑，如：
    • 賽普護 (Cyprodinil)
    • 氟嘧菌酯 (Fluoxastrobin)
    • 嘧菌酯 (Azoxystrobin)
    • 多菌靈 (Carbendazim) (需注意抗藥性問題)
  • 低溫貯藏： 將採收的草莓儘快預冷至 0-2°C，並維持相對濕度 90-95%。

本題主要探討 1-甲基環丙烯 (1-MCP) 在園產品保鮮中的作用機制，重點在於其生理學上的影響。1-MCP 是一種廣泛應用於延緩園產品衰老的氣體處理劑。

核心觀念：
1-MCP 的保鮮作用機制是透過與乙烯 (ethylene) 的受體結合，阻斷乙烯的生理訊號傳導，進而抑制乙烯引起的衰老反應。

解題過程：

1. 乙烯 (Ethylene) 的作用：
   乙烯是植物內源產生的一種氣體植物激素，在園產品的成熟、衰老、落葉、落果、病害反應等方面扮演關鍵角色。對於許多果實和蔬菜，乙烯的產生和作用是導致採後品質劣變的主要原因之一。乙烯的作用是透過與細胞內的乙烯受體 (ethylene receptor) 結合，啟動一系列下游的生理和生化反應，例如：

   • 呼吸作用速率增加。
   • 澱粉轉化為糖。
   • 果實軟化（果膠酶活性增加）。
   • 色素形成（如類胡蘿蔔素、花青素）。
   • 風味物質合成。
   • 細胞壁分解。

2. 1-MCP 的結構與特性：
   1-MCP (1-methylcyclopropene) 是一種環狀烯烴，為氣體。它結構簡單，但與乙烯的分子結構有相似之處，使其能夠與乙烯受體結合。

3. 1-MCP 的保鮮生理機制：

   • 競爭性抑制乙烯受體： 1-MCP 的作用最關鍵的機制是它能與乙烯受體進行「不可逆」的結合。當 1-MCP 存在時，它會優先且強烈地結合到乙烯受體上，形成一個穩定的複合物。
   • 阻斷乙烯訊號傳導： 一旦乙烯受體被 1-MCP 佔據，乙烯分子就無法再與其結合。這就相當於切斷了乙烯的訊號傳導通路。
   • 抑制乙烯誘導的生理反應： 由於乙烯訊號無法傳遞，由乙烯誘導的上述各種成熟和衰老過程就會被延緩或抑制。

本題要求列舉影響生鮮園產品採收後保鮮的「外在環境因子」，並詳細說明這些因子如何影響產品的品質與壽命。這涉及到採後處理和貯藏的關鍵環境控制因素。

核心觀念：
生鮮園產品採收後，其生理活動並未停止，且失去了母體的供應，因此對環境因素的變化極為敏感。這些外在環境因子直接或間接地影響產品的呼吸作用、蒸散作用、微生物生長、化學變化等，進而決定其品質與貯藏壽命。

解題過程：

以下列舉並說明幾個重要的外在環境因子：

1. 溫度 (Temperature)

• 影響： 溫度是影響園產品採後生理活動和微生物生長最關鍵的因子。
  • 生理活動： 溫度影響呼吸作用速率。溫度升高，呼吸作用速率加快，消耗更多貯藏養分（糖、有機酸），產生更多熱量和二氧化碳，加速衰老。溫度降低（但高於冰點），呼吸作用速率減緩，延緩衰老。
  • 蒸散作用： 溫度也影響蒸散作用速率，高溫會增加水分散失。
  • 微生物生長： 大多數腐敗微生物（細菌、真菌）的生長對溫度敏感。低溫可以顯著抑制或延緩其生長和繁殖。
  • 寒害 (Chilling Injury)： 若溫度低於產品的最適宜貯藏溫度但高於冰點，則可能引發寒害。
• 如何影響品質與壽命：
  • 高溫： 加速衰老，縮短壽命，增加失水，易誘發寒害（對敏感產品），促進微生物腐敗。
  • 低溫（但高於冰點）： 減緩生理活動，延緩衰老，抑制微生物生長，延長壽命，是延長保鮮期最有效的方法。
  • 低於冰點： 造成冰凍傷害，破壞細胞結構，導致質地變軟、水分大量流失、風味喪失。

2. 相對濕度 (Relative Humidity, RH)

• 影響： 相對濕度主要影響產品的水分散失速率。
  • 蒸散作用： 園產品表面的水分會蒸發到周圍空氣中。空氣的相對濕度越低，產品與空氣之間的蒸氣壓差越大，水分散失越快。
  • 微生物生長： 許多腐敗微生物需要一定的濕度才能生長繁殖。
• 如何影響品質與壽命：
  • 低濕度： 導致產品失水，出現萎蔫、皺縮、重量減輕，影響外觀和質地，縮短壽命。
  • 高濕度： 減少失水，有助於維持產品的鮮度和重量。但過高的濕度（接近飽和）可能促進某些黴菌和細菌的生長，尤其是在通風不良的條件下。

3. 氣體組成 (Atmospheric Composition)

• 影響： 主要指儲存環境中的氧氣 ($O_2$)、二氧化碳 ($CO_2$) 和乙烯 ($C_2H_4$) 的濃度。
  • 呼吸作用： 產品採收後仍在進行呼吸作用，消耗 $O_2$ 並釋放 $CO_2$。通過控制 $O_2$ 和 $CO_2$ 的濃度（氣調貯藏, CA；或改良氣體交換包裝, MAP），可以降低呼吸作用速率，延緩衰老。
  • 乙烯： 乙烯是植物的催熟激素。產品自身產生乙烯，或受外界乙烯影響，會加速成熟和衰老。去除或抑制乙烯的作用能延長保鮮期。

本題為名詞解釋題，共分六小題，每小題要求解釋名詞的意義及重要性。這涵蓋了園產品處理學中多個面向的概念。

核心觀念：
理解這些名詞的定義、在園產品處理中的具體應用，以及為何它們對維持產品品質、延長貯藏壽命至關重要。

解題過程：

1. Astringency (澀味)

• 意義： 澀味是一種口腔內因接觸某些物質而產生的收斂、乾澀的感覺，常被歸類為一種「觸覺」而非單純的味覺。它是由於食物中的多酚類化合物（如單寧、兒茶素、類黃酮等）與口腔黏膜上的蛋白質結合，導致蛋白質沉澱，使黏膜失去潤滑作用而產生。
• 重要性：
  • 品質指標： 對於某些水果（如柿子、香蕉、葡萄、未成熟的桃子、番石榴等），澀味是影響其食用品質的重要因素。成熟度越高，澀味通常越低。
  • 處理目標： 在園產品處理學中，一個重要的目標是去除或降低水果中的澀味，使其達到適口性。常見的處理方法包括：
    • 後熟處理： 利用乙烯、乙醇、高溫、低溫或二氧化碳處理，促進澀味物質（可溶性單寧）轉化為不溶性形式，從而降低澀味。
    • 加工處理： 如製作果醬、果汁、果乾等，加工過程也可能改變澀味物質的狀態。
  • 辨識與評估： 了解澀味的產生機制，有助於開發評估和控制產品澀味的方法。

2. Psychrometric Chart (濕度圖)

• 意義： 濕度圖（或稱溫濕圖、濕度計）是一種圖表，用於顯示空氣在特定總壓下（通常是標準大氣壓）的熱力學性質之間的關係。它通常包含一系列的參數線，如：
  • 乾球溫度 (Dry-bulb temperature)
  • 濕球溫度 (Wet-bulb temperature)
  • 露點溫度 (Dew-point temperature)
  • 相對濕度 (Relative Humidity, RH)
  • 絕對濕度 / 水分含量 (Absolute Humidity / Humidity Ratio, W)
  • 焓值 (Enthalpy, h)
  • 比容 (Specific Volume, v)
• 重要性：
  • 環境控制： 在園產品的預冷、冷藏、貯藏和運輸過程中，濕度的精確控制至關重要。濕度圖是工程師和技術人員進行空氣處理系統設計（如空調、冷卻系統）和操作的基礎工具。
  • 預冷與失水評估： 透過濕度圖，可以根據給定的溫度和濕度條件，計算出空氣的水蒸氣壓差 (VPD)，進而預測園產品在該環境下的失水速率。例如，在強制通風預冷時，可以利用濕度圖來評估不同進氣條件下對產品失水的影響。
  • 氣調貯藏設計： 雖然氣調貯藏主要控制 $O_2$ 和 $CO_2$，但溫度和濕度也是關鍵參數，濕度圖有助於理解和控制這些參數。
  • 節能考量： 了解空氣的熱力學性質，有助於優化製冷和除濕過程，達到節能目的。

3. Active Modified Atmosphere Packaging (AMAP) (主動式改良氣體包裝)

• 意義： 主動式改良氣體包裝 (AMAP) 是一種包裝技術，它不僅僅是將產品密封在一個容器內，而是透過在包裝內主動建立或維持一個有利於產品保鮮的氣體環境。這與被動式改良氣體包裝 (PMAP) 不同，PMAP 僅依賴產品自身的呼吸作用和包裝材料的透氣性來達到氣體平衡。AMAP 的「主動」性體現在：
  • 主動充氣： 在封裝前，將包裝內的原有空氣抽掉，並充入預設的氣體混合物（如低 $O_2$、高 $CO_2$）。
  • 使用氣體吸收劑/釋放劑： 在包裝內放置能吸收或釋放特定氣體的材料。例如，放置乙烯吸收劑來移除產品產生的乙烯；或放置能釋放 $CO_2$ 或 $O_2$ 的材料，以維持目標氣體濃度。
  • 主動通風或過濾： 某些先進的 AMAP 系統可能包含微型風扇或過濾器，主動調節包裝內的氣體交換。
• 重要性：
  • 精確控制氣體環境： 能夠更精確地建立和維持產品所需的最佳氣體組成，最大限度地延緩成熟、衰老和微生物生長。
  • 適用範圍廣： 對於呼吸作用強或對氣體組成變化敏感的產品，AMAP 提供了比 PMAP 更優越的保鮮效果。
  • 延長貯藏壽命： 通過優化氣體環境，顯著延長產品的貨架期和運輸壽命。
  • 保持產品品質： 有效抑制品質劣變，如軟化、變色、風味喪失等。

4. Sorting (分級/篩選)

• 意義： 分級（或稱篩選、選別）是指根據一定的標準，將採收的園產品進行分類、區分或移除的過程。這些標準可以包括：
  • 大小與重量： 依據尺寸或重量進行分級。
  • 成熟度： 區分不同成熟度的產品。
  • 品質： 移除有病、蟲害、機械損傷、畸形、異味、過熟或未熟的產品。
  • 顏色： 依據顏色進行分級。