振动及其生理反应
出处：按学科分类—农业科学 中国轻工业出版社《果蔬保鲜手册》第169页（5126字）
(一)振动强度及不同运输工具的差异
振动是果蔬运输时应考虑的基本环境条件。振动强度的大小可用普通振动所产生的加速度来表示，即g表示(g=9．8m／s2)。但由于振幅与振动周期不同，即使振动强度相同，对果蔬产生的影响也不相同。振动加速度超过1g就可能直接造成果蔬的机械伤害，但也不能忽视1g以下的微小振动。
1．铁路运输
虽然铁路货车在型号及车辆编组等许多因素上有差别，但货车的振动通常几乎都低于1g。尽管有时货车与货车间有共振，致使运输中某个时期也会发生稍大的振动，但一般货车的振动比卡车小得多。
2．卡车运输
卡车的振动受到车轮数、车型、道路情况、橡皮轮胎的充气程度、货物装量、货物在车厢中的位置和车行驶速度等的影响。机动车辆车轮数少、车型小、橡皮轮胎充气的压力高，货物装量少要比机动车辆车轮数多、车型大、橡皮轮胎充气的压力适中和货物装量满的振动要大(见图4－1)。就货物在车厢中的位置来讲，以后部上端的振动最高，前部下端最小。车厢后部上端的振动有时最高可达5g，这样会造成箱子跳动，使箱与箱间发生二次碰撞，造成更大的振动和碰撞，从而造成果蔬的伤害。车的行驶速度大，则车的振动会增大，振动次数也会增多。在铺设得很好的路面上及高速公路上，行车速度与振动关系不大，一般振级不超过1g。而在铺路不好的路上和未铺的路面上行车时，车速越快，振动越大，经常会发生3g左右的振动。可见，道路完备状况对卡车运输新鲜果蔬有着重要的意义。
图4－1 车轮数与上下振动的加速度(樽谷，1975)
注：括号内数字表示km／h
在运输时，不仅应该了解振动加速度的大小和次数，而且还需要分析振动的频率，以便正确了解运输中卡车的振动情况，这一点也很重要。
3．水上运输
香蕉货船的振动级一般低于0．15g，这些振动起因于船上发动机及螺旋桨的转动，而不是船身的摇动所产生的。轮船虽然有相当大的摇摆，可是因为摆动周期长，从而振动加速度也不大。但摇摆会使船内的货箱和果蔬受压；且由于海上运输一般需要的时间较长，这种压迫也会对新鲜果蔬产生影响。因此，不能忽视这一点。
4．运输前后有关作业的振动
葡萄运输前后的各种有关作业振动的研究结果表明，认真处理的只有1g的振动，而作业粗放的则有3g的振动，在货箱互相碰撞或箱子跌落时可达到10～20g的冲击。有试验表明，梨箱在跌落时可发生20g的冲击。另一个试验表明，梨箱在跌落时可发生20g以上的冲击。这样大的冲击，即使只有一次，也会造成新鲜果蔬受伤，因此必须给以注意。
(二)振动与物理损伤
1．新鲜果蔬的力学特性
近来，多数人用流变学的观点从理论上剖析了振动和碰撞造成新鲜果蔬的物理损伤。一般地说，新鲜果蔬不能用弹性物体来解释，对于一定的应力，它同时具有黏性流动变形及弹性变形的复杂性质。因此，像这样的物体应该叫黏弹性体。就是新鲜果蔬内部同时存在有黏性因素及弹性因素这两个方面，这两者的组合对应力发生反应。
2．新鲜果蔬在箱内的浮动和损伤
各种果蔬个体对冲击的抵抗力，包装物及包装产品在箱内的二次振动，包装箱与箱、车与箱和同一箱内不同个体之间产生的相对运动，箱子装量或包装箱的堆积、码垛及频繁振动对果蔬的损伤都会产生影响。
各种果蔬对冲击的抵抗力不同，实验表明，苹果落下时由于冲击而引起损伤的加速度约为45g；而番茄可忍耐同苹果相近的降落冲击或更大的加速度。卡车运输中所产生的振动加速度，在一般情况下不超过5g，故单纯在运输中产生的加速度并不能引起果蔬的损伤。在实践中往往由于包装物的振动，以及长时间的连续振动，会造成运输中果蔬的损伤。
果蔬在包装状态下进行运输时，包装物所经受的振动强度不一定全部传到果体和菜体上。因为，当产生振动时其加速度被包装箱、缓冲材料等包装物所吸收，或使部分冲击力变换作用方向，从而使果体和菜体所受的冲击减弱。有人指出，包装所受的振动加速度远比内部果蔬所受的加速度大。用每个纸箱装60只梨进行人工振动试验，使振动300次／min以上；结果在箱的上部出现空隙，从而引起箱内梨个体二次运动及回旋运动，使振动加速度增大。这种现象在包装箱上部很明显，可比下部增大2～3倍，其结果是上部的梨软化与损伤都明显增多。用番茄、马铃薯与桃等做试验也得到同样的结果。该现象随包装箱深度的增大而加重。
果蔬在运输中由于包装箱与箱、车与箱、同一箱内个体之间的振动能导致共振，使上层包装箱上层个体出现异常强烈的振动。有人用梨做运输模拟试验，堆积在振动台上的包装箱共三层，当上层箱达到振动300次／min左右时，即接近共振点，此时上层箱的上下与左右振动加速度比分别达到1．5与2，即纸箱的振动加速度因共振而增加到振动台(代表运输车辆)振动加速度的1．5～2倍。下层箱也会因共振而增高到1．2～1．5倍。然而，振动频率再增高时，超过共振点，纸箱的振动加速度又迅速下落。这种共振现象在堆积层数增多时，纸箱振动越加剧烈；如果堆积的高度相同，纸箱越小，层数越多，其上层纸箱的振动越强。
在一个包装箱内，下层果蔬所承受的重力要比上层的多，这种影响随包装箱加深而增大；包装箱堆积一起，上层重量作用到底层，使底层箱所受的压力加大，但在振动时产生的冲击力却减小。因此，就单个包装箱说，箱容越大越有利于减轻冲击力。
果蔬在运输中的小振动一般不能引起伤害，但频繁的振动会使产品的硬度下降，振强越大，引起损伤的可能性也愈大。有人用番茄做反复加压试验，发现果实硬度下降。实际上在运输中1g以下的振动十分频繁，这种频繁的振动无异于对果蔬进行反复加压，也能引起果蔬硬度的降低。因此，凡经长途运输后，果蔬都有变软的趋势。
3．果蔬的耐运性
就果蔬本身来说，能抵抗较大冲击加速度的耐运性较好；但在包装和运输状态下，由于多种因素的相互影响，只要有较小的加速度就容易受到损伤。在实际运输中果蔬能忍受多大的加速度，这关系到运输方法等多种因素，是个较复杂的问题，对此进行明确的回答是困难的。然而，在不考虑各种复杂因素而进行观察时，可得到下面这样的结果，如表4－1。如果在运输中超过这个临界值就容易引起损伤。当然，这个临界值还因品种、栽培条件、成熟度及体型大小等而有变动，运输时应予注意。
表4－1 果蔬不同种类与振动损伤的抵抗力(绪方，1977)
(三)振动与生理反应
1．由外伤引起的呼吸上升
通常果蔬组织在切伤或受到部分破坏性的伤害刺激之后，呼吸明显上升。实验证明，夏橙及橙往桌上跌落、摔伤，使其产生外伤，呼吸就明显上升。温州蜜柑也看到了同样的现象，且跌落距离越高、跌落越重，呼吸上升越快。模拟滚动选果、滚动装箱、加压以及受小伤等，都会立即引起呼吸的上升。温州蜜柑由于跌伤造成呼吸上升的同时，伴随有化学成分的变化。装箱的梨，由于振动受伤呼吸也增加了1．5倍。纸箱包装莴苣在振动中，也观察到了呼吸急剧地上升。
根据这些室内模拟选果和运输试验的结果推测，在实际运输中也会因受伤害而发生呼吸上升。其结果不仅造成受伤果蔬外观品质降低，而且也因呼吸加剧造成内含物消耗增加和风味下降，这必须引起注意和认真对待，防止运输中的机械伤害。
2．非外伤的振动与呼吸强度
果蔬组织被切断或部分受伤时，在代谢上最明显的反应就是呼吸上升，上面已有论述。但振动而没有引起外伤时，果蔬在生理上是否有反应，这对于了解运输振动的影响很有意义。对番茄进行的各种试验证实，在不引起外伤的振动后，能引起呼吸强度明显上升。
实验证明，振动开始后呼吸强度立即上升，继续振动时呼吸继续上升，振动3h后终止，呼吸虽然有一个短暂的下降，但随即继续上升。其中振强为2g的可使呼吸明显上升；而振强为1g或3g的对呼吸上升的影响并不显着(见图4－2)。可见，番茄对振动刺激是有一定范围的，超过这个范围或不及这个范围的振动都不致引起生理异常。但果蔬种类不同其允许的范围也不同，茄子、苹果的允许范围较窄，对振动的敏感性较高。
图4－2 番茄振动中及振动后的呼吸变化(催色期处理，中村，1965)
对番茄来说，由于成熟度不同敏感性也不同，催色期对振动最敏感，振动处理后在后熟中也同样表现明显的振动影响。超越一定范围的强振动，能使成熟发生异常，如果这种振动发生在番茄的催色期，其影响更显着，完熟后风味变劣。然而番茄正是在催色期采收进行运输的，这就向我们提出了减少运输振动的问题。
3．机械伤的普遍反应
(1)变色。变色是酶褐变反应的结果，果蔬受外力作用，其组织结构受到伤害，膜结构被破坏，细胞质外流，氧化褐变，或膜透性增加，含氧量提高。反应底物主要是酪氨酸、绿原酸、对香豆素、奎尼酸等。如马铃薯、茄子的变黑或灰色，酪氨酸经美拉德反应等一连串反应后，形成黑素；某些组织受伤后花青素分解，引起退色；酚类氧化成醌类的反应，在水果中更是普遍现象。
(2)变味。变色、变味是果蔬机械伤的普遍现象，受伤组织，氧化作用加强，亚油酸和亚麻酸两种主要物质在脂氧合酶的作用下氧化分解，产生异味。糖、酸等有机物质被消耗的同时，生成不饱和的醛类、酮类、香豆素的衍生物和硫化氢等，产生各种异味。如胡萝卜积累异香豆素导致味变苦。
(3)愈伤和腐烂。假愈合和伤周皮(愈伤)。组织受到伤害后，失水使伤口萎蔫收缩形成假愈合，当湿度增加后，坏死组织更易被病菌侵染。愈伤是指各种激素作用下，酶被诱导或刺激使伤口表面细胞发生栓质化或木质化，如马铃薯、甘薯“伤痂”。影响愈伤(伤周皮形成)的因素有温度、湿度、气体成分等。马铃薯完整栓质化，5℃时为3～6周，10℃时为1～2周，20℃时3～6d；低O2(＜10%)，高CO2(＞5%)抑制愈伤。
腐烂分内部和外部两类。组织受伤使自然保护层受到破坏，细胞受伤后正常代谢受到破坏，抗性削弱，易感染各种侵染性病害，如青霉病，并易产生二次感染。瓜类果蔬，如西瓜、冬瓜、南瓜等，因搬运时内瓤受震动裂伤，在贮运中外形虽完整无损，而内部已经开始糜烂。
(4)保护反应。果蔬受到机械伤刺激，首先使乙烯迅速产生，使苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶、过氧化物酶的活性加强，诱导产生植保素类物质，如乙烯、赤霉素、2，4－D等激素诱导或刺激酶反应使伤口表面细胞发生栓质化或木质化。