果蔬呼吸強(qiáng)度的測(cè)定

果蔬呼吸強(qiáng)度的測(cè)定呼吸作用（Respiration）是有機(jī)體生命活動(dòng)的基本代謝過(guò)程，也是果蔬在采收后進(jìn)行的最重要生理活動(dòng)之一。果蔬的呼吸代謝與多種有機(jī)大分子物質(zhì)的合成、分解代謝過(guò)程密切相關(guān)，它為果蔬采后生命活動(dòng)提供能量和必要的中間物質(zhì)。但是，呼吸作用消耗了果蔬體內(nèi)積累的有機(jī)養(yǎng)分（如糖、有機(jī)酸等），降低了果蔬食用品質(zhì)和貯藏性。呼吸過(guò)程中釋放的呼吸熱還是影響果蔬貯運(yùn)性的重要因素。通過(guò)測(cè)定呼吸強(qiáng)度（或稱呼吸速率，Respirationrate）可以衡量果蔬呼吸作用的強(qiáng)弱，了解果蔬采后生命活動(dòng)狀態(tài)，為低溫和氣調(diào)貯運(yùn)以及呼吸熱計(jì)算提供必要依據(jù)。I．堿液吸收法一、目的要求了解果蔬采后生命活動(dòng)狀態(tài)，掌握堿液吸收法測(cè)定果蔬呼吸強(qiáng)度的方法。二、基本原理利用過(guò)量的堿液吸收果蔬通過(guò)呼吸作用釋放的CO2，再向吸收液中加入氯化鋇，將堿液吸收的CO2固定下來(lái)。然后，用草酸滴定剩余的堿液，根據(jù)草酸的消耗量即可計(jì)算出果蔬在呼吸過(guò)程中所釋放CO2的量。呼吸強(qiáng)度可用單位時(shí)間內(nèi)每公斤果蔬在呼吸過(guò)程中釋放出的CO2的量表示。反應(yīng)過(guò)程如下：2NaOH+CO2→Na2CO3+H2ONa2CO3+BaCl2→BaCO3↓+2NaCl2NaOH+H2C2O4→Na2C2O4+2H2O堿液吸收法可分為氣流法和靜置法。氣流法設(shè)備較復(fù)雜，結(jié)果準(zhǔn)確。靜置法簡(jiǎn)便，但準(zhǔn)確性較差。三、材料、儀器及試劑（一）材料蘋果、梨、柑橘、番茄、黃瓜、青菜等。（二）儀器及用具真空干燥器、大氣采樣器、吸收管、滴定管架、鐵夾、滴定管（25mL）、三角瓶（150mL）、Φ15cm培養(yǎng)皿、小漏斗、移液管（10mL）、吸耳球、容量瓶（100mL）、試紙、天平（600~1000g）、臺(tái)秤、橡膠管。（三）試劑鈉石灰、20%NaOH、0.4mol/LNaOH、0.1mol/L草酸、飽和氯化鋇、1%酚酞指示劑、正丁醇、凡士林。四、實(shí)驗(yàn)步驟（一）氣流法氣流法的特點(diǎn)是果蔬處在氣流通暢的環(huán)境中呼吸，比較接近自然狀態(tài)，因此，可以在一定的條件下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的多次連續(xù)測(cè)定。測(cè)定時(shí)使不含CO2的氣流通過(guò)果蔬呼吸室，將呼吸室中果蔬呼吸時(shí)釋放的CO2帶入吸收管，被管中定量的堿液所吸收，經(jīng)一定時(shí)間的吸收后，取出堿液，用草酸滴定，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系式計(jì)算出CO2量。具體操作過(guò)程如下：1．檢查氣密性按圖4（暫時(shí)不串接吸收管）用導(dǎo)管連接好鈉石灰瓶、20%NaOH瓶、呼吸室、安全瓶（空氣凈化瓶）和大氣采樣器，檢查氣密性，應(yīng)不漏氣。開(kāi)動(dòng)大氣采樣器中空氣泵，如果在裝有20%NaOH溶液的空氣凈化瓶中有連續(xù)不斷的氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明整個(gè)系統(tǒng)氣密性良好，否則應(yīng)檢查各接口是否漏氣。圖4.氣流法測(cè)定果蔬呼吸強(qiáng)度裝置示意圖2．呼吸室平衡用臺(tái)秤稱取1kg左右果蔬材料，放入呼吸室，先將呼吸室與安全瓶連接，撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，將空氣流量調(diào)在0.4L/min；定時(shí)鐘旋鈕按反時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)到30分鐘處，先使呼吸室抽空平衡半小時(shí)，然后準(zhǔn)備連接吸收管開(kāi)始正式測(cè)定。3．空白滴定用移液管吸取10.0mL0.4mol/L的NaOH，放入1支吸收管中，加一滴正丁醇，稍加搖動(dòng)后再將其中的堿液毫無(wú)損失地移到三角瓶中，用煮過(guò)的蒸餾水沖洗五次，直至顯中性為止。加5.0mL飽和BaCl2溶液和2滴酚酞指示劑，然后用0.1mol/L草酸溶液滴定至粉紅色消失即為終點(diǎn)。記下滴定量，重復(fù)三次，取平均值，即為空白滴定量（V1）。如果兩次滴定相差超過(guò)0.1mL，必須重新滴定一次。同時(shí)取另一支吸收管裝好同量堿液和一滴正丁醇，安裝在大氣采樣器的管架上準(zhǔn)備吸收來(lái)自呼吸室的CO2。4．樣品滴定當(dāng)呼吸室抽空半小時(shí)后，立即接上吸收管，把定時(shí)針重新轉(zhuǎn)到30分鐘處，調(diào)整流量保持0.4L/min。待樣品測(cè)定半小時(shí)后，取下吸收管，將堿液移入三角瓶中，加入5.0mL飽和BaCl2溶液和2滴酚酞指示劑，用0.1mol/L草酸溶液滴定，操作同空白滴定，記下滴定量（V2）。（二）靜置法靜置法比較簡(jiǎn)單，不需特殊設(shè)備。測(cè)定時(shí)將樣品置于干燥器中，干燥器底部放入定量堿液，果蔬呼吸放出的CO2自然下沉而被堿液吸收，靜置一定時(shí)間后取出堿液，用草酸滴定，計(jì)算出樣品在呼吸過(guò)程中釋放出的CO2的量。具體操作過(guò)程如下：用移液管吸取10.0mL0.4mol/LNaOH放入培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿放到呼吸室底部（玻璃干燥器），放置隔板，裝入1kg左右的果蔬，封蓋，密閉半小時(shí)后取出培養(yǎng)皿，將堿液移入三角瓶中（沖洗3～4次），加入5.0mL飽和BaCl2溶液和2滴酚酞指示劑，用0.2mol/L草酸溶液滴定，用同樣方法作空白滴定。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算1．將測(cè)定的數(shù)據(jù)填入下表重復(fù)次數(shù)樣品重量W(kg)測(cè)定時(shí)間t(h)氣流量(L/min)0.1mol/LH2C2O4用量(mL)果蔬呼吸強(qiáng)度(CO2mg?kg-1?h-1)空白(V1)測(cè)定(V2)計(jì)算值平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差1232．計(jì)算結(jié)果呼吸強(qiáng)度以每小時(shí)每公斤果蔬釋放的CO2的毫克數(shù)表示。計(jì)算公式：式中：C——H2C2O4溶液摩爾濃度，mol/L；V1——空白滴定中H2C2O4用量，mL；V2——測(cè)定滴定中H2C2O4用量，mL；W——果蔬重量，kg；t——測(cè)定時(shí)間，h；22——測(cè)定中NaOH與CO2的質(zhì)量轉(zhuǎn)換數(shù)（=44/2，44為CO2摩爾質(zhì)量，按標(biāo)準(zhǔn)狀況計(jì)；2指吸收過(guò)程中消耗2molNaOH相當(dāng)于吸收1molCO2的量）。II．氣相色譜法一、目的要求了解利用氣相色譜法測(cè)定CO2濃度的方法。二、基本原理一般利用熱導(dǎo)池檢測(cè)器（TCD）檢測(cè)微量的CO2，而氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）對(duì)CO2無(wú)響應(yīng)。但是，在氣相色譜上安裝甲烷化轉(zhuǎn)化裝置（CO2轉(zhuǎn)化爐）后，就可利用FID檢測(cè)器檢測(cè)低濃度的CO2。該裝置中采用特殊顆粒（一般為40~60目）的鎳催化劑，安裝在分離柱末端，與FID檢測(cè)器相連，它可將分離柱分離的CO2組分與氫氣作用轉(zhuǎn)化成甲烷，在FID檢測(cè)器（360±20℃）中產(chǎn)生的響應(yīng)值間接測(cè)出CO2組分的量。其反應(yīng)式如下：CO2轉(zhuǎn)化爐連接桿能直接插入到FID檢測(cè)器中，通入H2后在高溫下即可完成轉(zhuǎn)化，使用溫度為340℃~380℃（即FID溫度）。注意轉(zhuǎn)化爐在使用之前，必須經(jīng)過(guò)活化處理。因此，利用配有轉(zhuǎn)化爐的氣相色譜儀可以檢測(cè)定果蔬在呼吸過(guò)程中釋放出的CO2，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)CO2面積外標(biāo)法計(jì)算含量。三、材料、儀器與試劑（一）材料各種果蔬。（二）儀器及用具帶有空心橡膠塞的玻璃容器（如玻璃干燥器等塞上帶有取氣口）、玻璃樣品瓶（300mL，帶有橡膠塞）、醫(yī)用注射器（1mL），天平（600-1000g）、量筒（1000mL）、標(biāo)準(zhǔn)CO2、標(biāo)準(zhǔn)N2、氣相色譜儀（GC7890F，上海天美公司）。四、實(shí)驗(yàn)步驟（一）氣相色譜配置及工作條件氣相色譜配置有不銹鋼填充柱，氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）和CO2轉(zhuǎn)化爐。色譜柱長(zhǎng)2m，內(nèi)徑2mm，填充物質(zhì)Porapak80-100。載氣N2流速18mL/min，燃?xì)釮2流速33mL/min，助燃?xì)怏w空氣流速150mL/min。進(jìn)樣溫度120℃，柱溫60℃，檢測(cè)溫度360℃。氣相色譜配有色譜工作站，利用N2000色譜軟件進(jìn)行響應(yīng)信號(hào)處理。（二）制作CO2標(biāo)準(zhǔn)曲線取300mL樣品瓶，倒置，將氮?dú)鈱?dǎo)管伸入到瓶中充分通氣，以將瓶中空氣排出。經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間排氣后，用橡膠塞密封瓶口。再往樣品瓶中注入一定量的標(biāo)準(zhǔn)CO2，分別配制含量為0、0.03、0.06、0.09%（v/v）的CO2氣體，充分搖動(dòng)。然后，用注射器從橡膠塞上取1.0mL氣體，在氣相色譜儀進(jìn)樣口上進(jìn)樣測(cè)定，確定CO2出峰時(shí)間，應(yīng)用該色譜軟件，制作CO2濃度-峰面積標(biāo)準(zhǔn)曲線。（三）氣體收集與測(cè)定打開(kāi)玻璃容器，倒扣放置或用風(fēng)扇吹風(fēng)，使容器中氣體與空氣平衡。然后放入1kg左右果實(shí)，在室溫下密閉30min。用注射器從容器橡膠塞頂空取1.0mL氣體，在氣相色譜儀上進(jìn)樣測(cè)定。經(jīng)色譜儀檢測(cè)后得到色譜圖，加載標(biāo)準(zhǔn)曲線后，通過(guò)面積外標(biāo)法即可得到進(jìn)樣氣體CO2濃度（%）。同時(shí)，用另外一個(gè)同樣容器作空白試驗(yàn)，測(cè)定CO2濃度。重復(fù)三次。（四）密閉空間體積測(cè)量通過(guò)排水法測(cè)定放置果實(shí)的玻璃容器中剩余空間體積（即為密閉空間體積）。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算1．將測(cè)定的數(shù)據(jù)填入下表重復(fù)次數(shù)樣品重量W(kg)密閉時(shí)間t(h)樣氣中CO2含量(%)密閉空間體積V(mL)果蔬呼吸強(qiáng)度(CO2mg?kg-1?h-1)測(cè)定(C1)空白(C0)計(jì)算值平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差1232．計(jì)算結(jié)果呼吸強(qiáng)度以每小時(shí)每公斤果蔬在呼吸代謝過(guò)程中釋放的CO2的毫克