(蔡华山 化学博士)
一、引言
乙烯是一种分子很小的气体,通常可由植物产生,低浓度的乙烯对植物或采收后的农产品就有很大的作用、因此是一种植物荷尔蒙。乙烯对农产品品质的作用绝大部分是产生不利的影响,例如促进蔬果老化、叶片黄化、果实腐烂等;只有很少数的例子如果实催熟是正面的,因此乙烯在农产品之保鲜上通常是有害的。
由于乙烯是一种气体,很容易由生产处传递到别处,对别处的农产品产生作用,使得乙烯在农产品之伤害是广泛且普遍的,因此在农产品贮运保鲜上不能不注意乙烯之防范,为此科学家也研究许多方法来减低乙烯之伤害,不同的方法有不同适用条件及使用特性,农产品在贮运保鲜上要有良好的保鲜效果,对乙烯的了解及控制的知识是不可或缺的。
二、 乙烯的来源
乙烯可来自植物产生及外来污染之空气,植物产生乙烯最常见的是果实后熟以及受伤害的植物体,另外植物发霉亦可能发生乙烯。
(一) 植物体自然产生乙烯
果实后熟是更年型果实特有的现象,通常果实可以分为两类即非更年型果实和更年型果实,其分别依据主要是非更年型果实在整个果实成熟过程,呼吸率由高渐渐降低例如柑桔、葡萄、草莓等;而更年型果实例如香蕉、芒果等,则在果实成熟到某一个阶段时,呼吸率会剧升,果实在这个时候会伴随有高量的乙烯产生,同时品质也有很大的转变,例如由绿转黄,由不甜转甜,由硬变软,也有香味产生,这个阶段称为后熟。苹果、梨、桃、李、弥猴桃、酪梨、木瓜等也都是更年型水果。大部分蔬菜之果实如胡瓜、冬瓜、西瓜、茄子、辣椒等属于非更年型,但是有少数如香瓜、番茄等则是更年型。一部分切花也有更年型的变化,如兰花、康乃馨等,在老化前会有呼吸率剧升同时产生高量乙烯;菊花、玫瑰则否。
更年型水果或切花产生乙烯于一开始产生量很少,但这些低量的乙烯慢慢增加,当浓度高到某一程度即会引发自己产生高量之乙烯进入后熟,这些乙烯再诱发别的更年型水果产生乙烯,进入后熟阶段产生更多的乙烯形成一种连锁反应,整个乙烯的生产量变成非常大。
(二) 农产品乙烯生成量
绝大部分的农产品都会产生乙烯,只是产生量高低不同而已,依国外的资料显示,台湾的凤梨释迦(冷子番荔枝)及百香果是非常高乙烯产生量的水果(1公斤果实1小时产生的乙烯可使1公升大小之容器内之乙烯浓度大于100PPM),苹果、梨、桃、李、杏、弥猴桃、酪梨、木瓜、网纹甜瓜是高乙烯产生量的水果(1公斤1小时可使1公升容器之乙烯浓度达到10-100PPM);芒果、香蕉、番石榴、荔枝是中乙烯产生量的水果(如上、乙烯浓度为1-100PPM);胡瓜、辣椒、西瓜、南瓜、柿、凤梨等为低乙烯产生量水果(如上,乙烯浓度为0.1-1.0PPM);叶菜类、根菜类、柑桔、葡萄、草莓及大部分的切花为极低乙烯产生量之农产品(如上,乙烯浓度为0.1PPM以下)。
(三) 受伤植物体产生乙烯
一般非更年型果实及植物体,包括茎、叶等产生的乙烯非常少,但是受到伤害则常会产生或低或高之乙烯,这些伤害有一部分是不可避免的,例如甘蓝、芦荀,竹荀等在采收时必须以刀切割,切割即是一种机械伤害,另一部分伤害如搬运之擦压伤,也很容易发生,另外如贮运时温度太低造成寒害,这些伤害都会促使乙烯产生。现在许多的切割蔬果(超市已切好包好的水果)产生的乙烯更多。
(四) 霉菌产生乙烯
果实发霉也会有乙烯产生,约100年前曾经有一艘货船载了香蕉和柑桔往欧洲,香蕉是更年性水果,长期运输间不能有乙烯以免过早引发后熟,柑桔是不产生乙烯的水果,因此一起装船应该是很安全的。但是运输过程中有些香蕉却被引发后熟,一有香蕉后熟就很难控制其他香蕉不后熟,因此损失严重。事后推究,认为可能的原因是一部分的柑桔发生绿徽菌病,此绿徽菌会产生很多的乙烯,引起更多的伤害。
(五) 空气污染中的乙烯
污染的空气也可能含有乙烯,例如汽车、机车、堆高机等引擎排放的废气就含有乙烯,燃烧草木的烟,祭神拜祖燃烧中的香也都有乙烯。在通风不良的地方,这些乙烯浓度可能会累积使农产品发生劣化之反应。
三、 乙烯对农产品贮运品质之影响
(一) 影响农产品之乙烯浓度
乙烯要使农产品产生劣化需要乙烯浓度高到某一个程度,这个浓度没有一个定值,随着作物的种类、成熟度、生理状态和环境而改变,例如1PPM乙烯(PPM表示百万分之一,如1立方米空气中含水量有1CC的乙烯)短时间对成熟度很低的苹果没有作用,对成熟度高的苹果可能很快就引发其后熟反应;而同样熟度的苹果贮放在1℃的冷藏库内,受乙烯的影响比在常温下慢得多。一般而言1PPM的乙烯即使在冷藏库内已经是太高的浓度,记录上,许多切花在0.1PPM以下较为安全。
乙烯是气体,在植物体内形成时,先在植物体内累积到高的浓度,有些可高到200PPM以上,因此产生乙烯的植物体本身受到乙烯影响最大。乙烯自植物体产生后一部分释放到空气中,很快的就补充稀释,在通气良好的地方,对其他农作物之影响不大,但是在装箱贮运及贮藏甚至集货场即有可能累积到某一高浓度而产生作用。例如一个装满桃子的纸箱,密封1小时即可测到乙烯浓度达20PPM以上,一个10平大小的冷藏库,在1℃下放入一箱苹果即可能使所有的绿色叶菜黄化。
(二) 农产品对乙烯之敏感性
农产品受乙烯的伤害和该农产品对乙烯的产生量不一定有关,例如甘蓝菜乙烯产生量极低,但很低量的乙烯就会快速的黄化。为了方便使用,科学家依作物种类对乙烯敏感性的不同。
(三) 乙烯对农产品之影响
乙烯对农产品品质的影响是多方面的,常依作物种类而异,较常发生之有害的影响如下:
(1)
促使果实提早后熟及软化:要长期贮运的香蕉、苹果、芒果等更年性水果,乙烯会引发太早后熟,这些果实一有后熟就不能再贮放,必须尽快出售。桃、李以及一些果菜类如蕃茄、苦瓜等也都有同样的问题。
(2) 使果实褪绿:如内销柠檬要保持鲜绿,有些东方梨果皮带有一点绿色,褪绿就表示鲜度降低;低量的乙烯即会使这些果实褪绿。
(3) 使果实霉腐率增加:如草莓,乙烯使发霉增加,腐烂加重。
(4) 使蔬菜黄化、脱落:青花菜在很低的乙烯下就会严重的黄化,大部分的叶菜类遇到乙烯都黄化,有一些会发生叶片脱落。一些果菜类如胡瓜也会因乙烯而黄化。
(5) 促使茎菜类蔬菜纤维化:如蘆荀、竹荀,采收之切口会产生乙烯,乙烯使切口基部提早纤维化,这些纤维化会往荀尖延伸,使可食部位减少。
(6) 使一些蔬菜产生特别劣化现象:如贮藏的胡萝卜因乙烯而产生苦味,莴苣因乙烯产生褐斑。
(7) 使切花老化、脱落:如康乃馨、百合、紫萝兰、大部分的兰花等,遇到乙烯即快速老化,花苞因乙烯导致黄化后脱落。
(8) 使花卉叶片垂软、脱落:如圣诞红及多种盆花,受乙烯影响导致叶片垂软脱落。
(四) 乙烯可帮助催熟及催色
乙烯对农产品有益的作用是催熟和催色,使用最多的香蕉,香蕉产于热带、亚热带,以未后熟状态长途运输到温带地区,于消费地附近贮放,依市场需求之数量取出,以外加乙烯处理,使之一致后熟,转色变甜后销售,藉由此技术,香蕉之产销供需能控制得很好。本省芒果使用乙烯催熟也越来越多。香蕉及芒果乙烯催熟须建设催熟室,以乙烯产生机制造乙烯,通入室内催熟。本省木瓜也使用催熟技术,木瓜于后熟之前采收,比较耐贮运,装箱时放入少量电石(碳化钙),电石先以报纸包好,放入纸箱间隙,于运输间木瓜放出之湿气使电石产生乙炔,乙炔和乙烯类似有催熟之作用,以此来催熟木瓜,使木瓜送到零售店贩售时刚好完熟。
果实经过乙烯催熟会变红或变黄(如芒果、香蕉),变甜,变软,产生香味,使食用品质提高。
乙烯也可使涩柿脱涩,但同时会使柿子软化,因此可用于软柿之脱涩,不能用于脆柿。
乙烯用于催色大都在国外使用,于柑桔应用较多,例如使柠檬转黄,使早采之绿色柑桔转黄。番茄在消费市场也常有乙烯催色之处理。香蕉、蕃茄在送到消费地催熟前之运输或贮放都需要注意避免有乙烯促使早熟之问题。
四、 避免乙烯之伤害
由上述乙烯之作用及影响可知道,农产品采收后避免乙烯之为害极为重要,下列叙述的3种方法均极为有用。
(一) 减少乙烯之来源
注意采收成熟度:后熟性果实要长期运输或贮藏者不能太晚采收。避免混装:多种蔬果一起装运或贮藏时,会产生乙烯的作物不能和乙烯敏感物放一起。减少物理伤害:如擦压伤、寒害等伤害。
(二) 去除乙烯
减少乙烯之来源并不能完全免除乙烯之存在,例如采收果实难免会采到几个已经快要后熟的,或有几个果实因擦压伤而产生乙烯,又如许多蔬菜采收时要以刀切砍,会自伤口产生乙烯,对于这些会存在的乙烯之去除。
1、 通气
在可以通气之地方保持良好之通气性,可避免乙烯累积。
2、 乙烯吸收剂
不能充分通气之处,例如贮藏库或装箱,则可使用乙烯吸收剂。乙烯吸收剂有很多种,最常用的是将过锰酸钾溶于水再吸附于孔隙多的载体例如蛭石、珍珠石或氧化铝等介质,这些乙烯吸收剂可装于网袋或不织布的小袋子内,或散装使用,可置于冷藏库内或纸箱内,它可将空气中乙烯氧化使乙烯失去作用,慢慢的使四周的乙烯减少。
前面有谈到,密闭的箱内和冷藏库较容易累积累乙烯,现在反过来,密闭的空间要吸收乙烯也较明显。许多农产品为了要保持高湿度,采用较密封的方式,这种情况最需要使用乙烯吸收剂,使用乙烯吸收剂的效果也最明显。
3、 乙烯吸收剂之特性及用法
以乙烯吸收剂吸收乙烯会有饱和的现象,乙烯存在量过高或吸收剂之吸收效率或吸收能力不高,均会减低乙烯吸收剂的效果。因此使用乙烯吸收剂要了解产品可能放出的乙烯量,选用足量的乙烯吸收剂;同量的过锰酸钾乙烯吸收剂可能因制作方法及载体之不同而有不同的吸收效率及吸收持续能力。相对于乙烯的伤害,乙烯吸收剂的成本不算高,但维护鲜度的效益会高很多,因此选择吸收性能佳的乙烯吸收剂除了较为安全之外,不必更换吸收剂也可以减少不少人工。
纸箱内可以放入小包的乙烯吸收剂来消除乙烯,冷藏库内则可以将乙烯吸收剂放在网袋内挂在库内或散装放于塑胶篮上来吸收乙烯。进一步可以加风扇或小型抽风机强迫空气流经乙烯吸收剂来降低冷藏库内的乙烯。
4、 催化型乙烯吸收器
另外也有一些催化型的乙烯吸收器,内部有紫外灯及臭氧可将空气吸入,经由臭氧将乙烯氧化后再放到外面。这种方法由于一直没有制造出良好的设备,因此目前仍很少使用。
(三) 增加农作物对乙烯之耐性
目前这种方法用于花卉较多,前面有谈到,乙烯会使切花早谢,使盆花叶片及花朵脱落、叶片黄化,这些花卉在遭受乙烯伤害之前以STS喷布植株或使切花浸插吸收,可使植物对乙烯之作用具有耐性,使乙烯之伤害养活到很低甚至消失。STS是一种硝酸银和硫代硫酸钠混合之药品,因带有重金属银离子,故不能使用于可食性的蔬菜或水果。康乃馨切花对乙烯极为敏感,由于STS之应用使康乃馨切花能运销于世界各地,台湾平地康乃馨很少以STS处理,因此瓶插寿命短,常发生卷瓣的现象,而荷兰进口的康乃馨大都有经STS类的叶剂处理,因此从荷兰运销到台湾后仍有很长的瓶插寿命。
五、结语
农产品是很容易腐损的产品,采收后的损耗包括腐料丢弃及去除不能食用的黄化或纤维化部分,估计至少在25%以上,这是很大的损失。有些作物损耗率更高,其中乙烯所造成的损失该是不小的,适当的控制乙烯不仅可以减少损耗,更可提高品质,尤其有些作物需冷藏或外销贮运,要有良好的品质,这时候乙烯的控制更为重要。