第1章 绪论
1.1采后贮藏物流在园艺产业中的意义
园艺产品包括水果、蔬菜、花卉，在人类生活中具有重要的价值。我国是当今世界果蔬第一生产大国。国家统计局数据显示，近年来我国果蔬产量稳步增长，增幅明显（图 1-1和图 1-2）；至2022年，全国蔬菜种植面积达 2.1744×107hm2，总产量达77 549万吨，人均量约 549kg/年，全国水果种植面积达 1.2962×107hm2，水果（含瓜果类）总产量达 29 970万吨，人均量约 212kg/年。
图1-1我国蔬菜年产量变化趋势（数据来源于国家统计局）
图1-2我国水果年产量变化趋势（数据来源于国家统计局）
我国幅员辽阔，地形多种多样。南北跨纬度广，自北而南有寒温带、中温带、暖温带、亚热带、热带等温度带及特殊的青藏高寒区。我国各区域的光照、水分、土壤等自然环境条件各异，为农业的发展提供了多种多样的条件。因此，我国水果和蔬菜种类非常丰富。据统计， 2018年产量超过 1000万吨的水果有柑橘、苹果、梨、桃、葡萄、香蕉、西瓜和甜瓜等。各类水果的生产表现出极强的地域性，依其*适生境而分布，如柑橘主产区集中于北纬 16°～37°的各省份，其类别和品种繁多，柚、橙、宽皮柑橘又进一步形成了各自的优势产区；苹果产区分布广泛，主要分布于渤海湾和西北黄土高原两大区域；香蕉主产区集中分布于广东、广西、福建、台湾、云南和海南等省份；梨、桃、葡萄、猕猴桃等水果从南到北均有分布，而不同产区的适栽品种各异（表1-1）。相较于园林水果，果用瓜和蔬菜得益于产季短及栽培设施与技术的广泛使用，对自然环境条件的依赖性逐渐下降，其种类和分布更为灵活，除寿光、张北、彭州、莘县、新野等大型蔬菜生产基地外，在各城镇周边往往建有中小型蔬菜供应基地，就近满足城镇居民的日常生活需求。
表1-1我国主要水果品类 2018年产量与主要分布地区
资料来源：国家数据 data.stats.gov.cn/；联合国粮食及农业组织统计数据 www.fao.org/faostat/。
园艺产品具有季节性强、地域性强、易腐烂变质等特点，采后贮藏物流技术是扩大园艺产品供应范围、延长供应周期、维持园艺产品新鲜品质、减少采后损失的重要手段之一。我国采后贮藏物流技术起步较晚，随着园艺产品产量的不断提高，在国家的大力支持下，我国采后贮藏物流领域得以快速发展。 1949年以来，我国市场上园艺产品种类日益丰富，产品品质和营养不断得到改善，产品供应的地域和季节性差异日益缩小，采后贮藏物流技术的进步在其中起到了巨大的作用。
当前，随着我国农业供给侧结构性改革和人民生活水平的提高，消费者对农产品的多样性和产品质量也提出了更高要求。优质、新鲜、营养、健康及周年均衡供应的果蔬产品已成为市场主体需求。我国果蔬产品种类和品种繁多，且多为季节性收获、集中上市。随着我国农业战略性的结构调整，果蔬生产更趋于区域化，产销异地的问题更为凸显，另外，随着世界产业链融合一体化程度的不断加深，我国的果蔬除满足国内需求外，一些颇具竞争潜力的大宗和特色农产品也大量走出国门、进入国际市场。由此，对果蔬产地商品化处理和物流产业的科技支撑也提出了更高要求。
1.2我国园艺产品采后贮藏物流发展概况
1.2.1我国园艺产品采后贮藏物流理论的发展
在过去几十年的发展中，得益于园艺产品基础理论研究的深入，人们对已有种类的园艺产品生物学特性有了较为全面的了解，由此带来了采后保鲜技术的飞速发展。
1.2.1.1园艺产品采后品质变化与调控
园艺产品品质组成要素包括色泽、风味、香气、水分、质地等感官品质，也包括糖酸、维生素、矿物质组成等营养品质及膳食纤维和酚类等生物活性成分，以及与人体健康相关的其他品质。了解采收后园艺产品品质的变化特性及内在机理，是对其调控技术进行研发的基础。
随着生物化学分析技术乃至高通量的代谢组学研究技术在园艺产品采后基础研究领域的应用，人们对构成园艺产品品质的化学成分种类和含量、组织分布、采后变化规律的了解越来越全面，如香蕉果实后熟变甜的过程中淀粉向甜味的还原糖的转化、桃果实软化过程中果胶的分解、柿果实脱涩过程中单宁类成分的变化、柑橘采后的降酸、枇杷果实采后质地变硬过程中木质素的合成、果蔬采后异味的形成等过程。同时，人们也对采后环境对园艺产品品质变化的影响有了更为全面的了解，如环境温度与果蔬呼吸速率之间的关系、低温造成果蔬香气不可逆减淡的原因、果蔬冷害的成因、环境中高浓度 CO2对果蔬带来的保鲜或毒害作用、光照和温度等因素对色泽成分（花色苷、叶绿素、类胡萝卜素等）积累的影响等。
分子生物学技术体系在园艺产品采后基础研究领域的应用，使人们能够对园艺产品品质变化规律和调控手段的了解进一步深入到更为本质的基因水平。例如，人们从果实中发现了一系列与糖酸、香气成分、花色苷、类胡萝卜素、叶绿素、果胶、木质素、淀粉等物质的合成、降解和转运相关的功能基因，并研究了这些基因在采后不同时期、不同环境条件下表达量的变化。在研究外界条件对品质调控的机理方面，目前对于转录水平的调控研究已较为成熟，如 ERF、MYB、bHLH、WRKY转录因子家族中有大量成员的功能已被挖掘，使园艺产品采后变化及其对环境的响应机理得以在转录调控水平上被解释。在此基础上，蛋白质修饰、转录修饰、基因组修饰等表观遗传学研究手段在园艺产品采后领域的应用报道也不断增加，为园艺产品采后变化及其对环境的响应机理研究提供了更为深入和新颖的角度。
1.2.1.2园艺产品采后病害与控制
园艺产品采后病害包括病理性（侵染性）病害和生理性（非侵染性）病害。病理性病害是果蔬受真菌、细菌等病原微生物侵染所致，其往往具有传染性，容易造成巨大的损失。生理性病害也称采后生理失调或采后生理紊乱，是指由采前或采后非生物因素引起的园艺产品采后生理代谢紊乱，表面或内部组织出现异常的现象。
关于病理性病害，目前人们已经掌握了各类园艺产品中典型的病害种类及其病原菌。园艺产品采后主要病原真菌包括：半知菌亚门真菌，如青霉属、链格孢属、葡萄孢属、镰刀菌属、地霉属、刺盘孢属、单端孢属、拟茎点霉属、曲霉属、球二孢属真菌等；鞭毛菌亚门真菌，如腐霉属和疫霉属真菌；接合菌亚门真菌，如根霉属和毛霉属真菌；子囊菌亚门真菌，如核盘菌属、链核盘菌属和葡萄座腔菌属真菌。园艺产品采后主要病原细菌包括：欧文氏菌属和假胞菌属，可引起大多数蔬菜和部分水果的软腐。同时，人们经过大量的研究，对各类园艺产品病害的发病条件、传播途径、病程、病原微生物的致病机制和宿主的防御反应有了较为清晰的了解。这些基础理论研究成果，为园艺产品采后病理性病害的防控提供了有力的理论依据。
园艺产品的采后生理性病害以贮藏期间不适宜的温度影响*为典型。此外，环境中不适宜的气体成分、过高的相对湿度、过量化学药物的处理及采前生长期间的强光照射、矿质营养的过量或缺乏等均会造成果蔬采后生理紊乱，导致品质劣变，采后寿命缩短。例如，长期低温贮藏导致桃果实的冷害现象、环境中过高浓度的 CO2引起的果心褐变现象、环境湿度过高加重柑橘果实浮皮的现象、钙元素缺乏导致白菜黑心病和苹果苦痘病等。
1.2.1.3园艺产品采后智能化与信息化管理技术
基于重量传感器、图像技术的果蔬分级，可直观地获取果蔬的重量、几何结构和表面特征，替代了人工分选，使果蔬分级开始走向机械化和自动化，但仍然不能获取果实的内部品质信息。光谱和成像果蔬品质检测技术的出现，使内部品质的可视化分析和快速无损分选得以实现，目前已被广泛应用。光谱技术是根据果蔬和光之间的作用关系，利用不同光学特性所对应的特征光谱进行果蔬理化特性等研究的检测技术。目前，在果蔬无损检测领域研究较多的光谱技术包括近红外光谱、高光谱成像、拉曼光谱等。此外，激光诱导击穿光谱技术、太赫兹光谱技术也开始被逐步应用。
得益于这些分选技术的发展，近年来，我国采后处理流水线设备的制造企业数量增加，并出现了具备出口能力的大型设备生产企业，农产品商品化国际竞争力也在不断提升。但国内的采后自动化处理技术普及程度仍较低，未来有很大的发展空间。目前，多是针对果蔬单一品质进行检测，缺乏对口感、质地、营养成分等的综合评价标准，此外，大量的噪声、干扰变量等冗余信息的存在也会对模型的稳定性产生影响。因此，在构建更全面有效的综合评价体系、建立稳定可靠的检测模型、新算法的应用和现有算法的优化等方面，仍需大量的理论和应用研究，以服务于果蔬产业的发展。
1.2.2我国园艺产品采后贮藏物流技术实践的发展
1.2.2.1化学保鲜技术的发展
化学保鲜技术是园艺产品采后领域长期使用、经济而有效的技术措施之一。目前市面上和待开发的化学试剂林林总总，归结起来主要通过两方面起作用：抑制或杀灭微生物、调节果蔬的生理活动。
用于园艺产品采后领域的化学防腐杀菌剂种类繁多，包括：用于库房消毒的常用杀菌剂次氯酸盐、福尔马林、高锰酸钾、二氧化硫等，这类化合物具有广谱杀菌作用，能在短时间内杀灭绝大多数微生物，减小环境中的病原菌基数；用于杀灭果实病原微生物的苯并咪唑类、苯基吡咯类、嘧啶胺类、甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂等，也是种植管理中常用的农药，大部分属于内吸性杀菌剂，对园艺产品具有长时间的保护作用。化学防腐杀菌具有经济、杀菌效果好、见效快且持久等优点。在目前的生产实践中，园艺产品采后病害控制很大程度上依赖于化学防腐杀菌剂。
许多化学成分对于园艺产品的生理活动具有调节作用，它们的作用机制多样，包括抑制或者清除乙烯、诱导抗性、促进伤口愈合等，还有类似植物激素的作用，如1-甲基环丙烯（1-methylcyclopropylene，1-MCP）与乙烯受体结合从而阻断乙烯的作用，高锰酸钾用于清除环境中的乙烯、生长调节剂2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-dichlorophenoxyacetic acid，2，4-D）用于维持柑橘果蒂的新鲜度等。一些化学保鲜剂往往具有多重效果，如百可得不仅能杀菌还可促进柑橘果实伤口的愈合，咪唑类杀菌剂——咪鲜胺不仅能杀菌还有保鲜作用。调节园艺产品生理活动的化学保鲜剂，极大地维持了园艺产品品质的效果。
许多传统的化学保鲜剂对人体或者环境往往具有一定的毒性，其使用剂量需受到严格的监管。目前，不同的国家制定的剂量标准不一，常常成为园艺产品国际贸易的一大障碍。此外，在实际生产实践中，长期使用化学药剂所导致的病原菌产生抗药性问题、环境污染问题、食品安全问题等屡见不鲜。化学杀菌剂的使用安全性已成为当今公众关注的焦点。近年来，人们积极寻求新型、安全、高效的保鲜剂，常被考虑的化学物质为美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）规定的一般认为安全（ generally recognized as safe，GRAS）化合物，包括有机物和无机盐类等食品添加剂，这类化合物具有残留少、价格低廉、对人类和环境安全等特点，适用于商业采后处理实践。此外，大量的研究表明，天然产物来源的绿色保鲜成分也具有潜在的应用价值。
1.2.2.2气调保鲜技术的发展
气调保鲜技术是当前国际上广泛使用的现代化贮藏保鲜技术，它是指在低温贮藏的基础上，通过改变新鲜园艺产品采后贮藏环境中的气体成分，从而达到抑制果蔬呼吸代谢、延长贮藏寿命的目的。正常空气中 O2和 CO2的浓度分别为 20.9%和 0.03%，而在气调贮藏环境中，适当降低O2浓度并同时增加 CO2浓度，可以抑制园艺产品的呼吸作用，延缓果实成熟衰老。同时，低温结合低浓度 O2、高浓度 CO2的贮藏环境，能够抑制果实内源乙烯的生物合成并削弱其对果蔬成熟衰老的促进作用，减轻或避免采后生理性病害发生。此外，低浓度 O2、高浓度 CO2的贮藏环境还能在一定程度上延缓真菌病害的扩散和发展。
根据对已建立起来的贮藏气体环境是否具有再调整作用，气调保鲜技术可分为自发气调（modified atmosphere，MA）和人工气调（controlled atmosphere，CA）
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