大蕉后熟過程中生物學(xué)特性與成熟度的相關(guān)性研究

白永亮，凌志洲，沈淑欣，溫海祥，夏 雨

（1.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東 佛山 528000；2.咀香園健康食品（中山）有限公司，廣東 中山 528437）

香蕉是熱帶和亞熱帶“四大果品”（荔枝、菠蘿、椰子、香蕉）之一，果實(shí)質(zhì)地柔軟，清甜芳香，營養(yǎng)豐富，保健功能明顯［1-2］，且豐產(chǎn)性好，產(chǎn)區(qū)不受季節(jié)影響終年可收獲。鮮食蕉包括香蕉、大蕉、粉蕉和龍牙蕉4個(gè)類型。大蕉果實(shí)較大，果形較直，棱角顯著，果皮厚而韌，果肉杏黃色，柔軟，味甜中帶微酸，纖維較多，富含抑癌、抗癌等物質(zhì)，具有一定的營養(yǎng)保健功能。大蕉抗逆性強(qiáng)，抗香蕉枯萎病，栽培較粗放，成本低，加工時(shí)褐變程度輕，適于用作加工品種［3］。而大蕉作為加工原料其成熟度的選擇和判定至關(guān)重要。

香蕉是典型的呼吸躍變型果實(shí)［4-5］，采收后具有明顯后熟現(xiàn)象，成熟過程中伴隨著營養(yǎng)功能成分和理化指標(biāo)的變化。香蕉的后熟是不可逆的，后熟一旦啟動(dòng)，呼吸強(qiáng)度急劇升高，達(dá)到高峰后下降，直至衰老、變質(zhì)和腐爛［6］。研究表明，果肉多酚氧化酶（PPO）活性、過氧化物酶（POD）活性、pH值、可滴定酸、抗壞血酸及不溶性膳食纖維等隨著香蕉后熟的過程呈不同規(guī)律性變化。目前國內(nèi)外已有眾多研究大蕉的營養(yǎng)成分和功能的報(bào)道，而關(guān)于大蕉成熟度的判定，大部分研究以大蕉表皮顏色變化為主要判定依據(jù)。大蕉果皮在正常后熟過程中，最顯著的變化就是果皮顏色由綠轉(zhuǎn)黃；葉綠素會(huì)隨著果實(shí)成熟度的增加逐漸降解，呼吸躍變時(shí)果皮葉綠素開始減少，到躍變后期果實(shí)由最初的深綠色轉(zhuǎn)變?yōu)橛泄鉂傻狞S色［7-8］。

本研究通過大蕉果實(shí)中的PPO和POD的活性、可滴定酸含量、pH值、抗壞血酸及不溶性膳食纖維等這些與大蕉后熟過程密切相關(guān)的指標(biāo)，并結(jié)合大蕉成熟度慣用方法，即通過表皮色澤判定，在大蕉自然后熟（果皮和果肉成熟度統(tǒng)一）的情況下，研究這些生物學(xué)指標(biāo)與色澤變化的相關(guān)性，并找到相關(guān)性較高且便于測(cè)定的標(biāo)志性指標(biāo)，為大蕉成熟度的判定提供應(yīng)用指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試大蕉市售，選用新鮮無黑斑、無機(jī)械傷、無病蟲害、大小均勻、采前七八成熟的青大蕉為供試材料。在溫度15℃、濕度85%的環(huán)境下自然后熟，每隔2 d進(jìn)行各指標(biāo)測(cè)定。

主要試劑：愈創(chuàng)木酚、磷酸二氫鈉、磷酸氫二納、兒茶酚、氫氧化鈉、酚酞、無水乙醇、酒石酸鉀鈉、苯二甲酸氫鉀、2，6-二氯靛酚、抗壞血酸、草酸、冰醋酸、蛋白酶等，均為市售分析純。

設(shè)備與儀器：TDL-5-A離心機(jī)，上海安亭科學(xué)儀器廠；BCD-268WB華凌冰箱；QY-1000A移液槍，北京青云卓立精密設(shè)備有限公司；SE6001F電子天平，奧豪斯儀器（上海）有限公司；BS110S精密電子天平，北京賽多利斯天平有限公司；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋，常州澳華儀器有限公司；UV3010分光光度計(jì)，日本日立公司；HR2860打漿機(jī)，飛利浦有限公司；pH S-25酸度計(jì)，上海雷磁儀器廠；OM-3500d色差計(jì)，日本島津；SHZ-88水浴恒溫振蕩器，江蘇太倉市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠；SHZ -D （III）循環(huán)水式真空泵，鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司。

1.2 試驗(yàn)方法

PPO及POD活性的測(cè)定參照白永亮等［9］的方法?？傻味ㄋ岵捎盟釅A中和滴定法測(cè)定，pH值測(cè)定參照GB 10468-1989水果和蔬菜產(chǎn)品pH值的測(cè)定方法。抗壞血酸含量的測(cè)定參照GB/T 6195-1986水果、蔬菜維生素C含量測(cè)定法。不溶性膳食纖維的測(cè)定參照GB/T 5009.88-2008食品中膳食纖維的測(cè)定方法。

表皮色澤的測(cè)定：使用OM-3500d色差計(jì)，利用反射模式測(cè)定L、a、b值，選用Hunter LAB表色體系統(tǒng)。表皮色澤的計(jì)算公式如下：

色澤h=［ATAN（b/a）/2π］×360+180

2 結(jié)果與分析

2.1 大蕉后熟過程中PPO、POD活性的變化

圖1為大蕉在溫度15℃、相對(duì)濕度85%的貯藏環(huán)境下自然后熟過程中果肉PPO與POD活力的變化趨勢(shì)，由圖1可知，大蕉果實(shí)后熟過程中PPO、POD活性呈現(xiàn)相似的變化趨勢(shì)。后熟最初階段，大蕉的PPO活力（2 500 U）較低，然后呈緩慢升高趨勢(shì)，在貯藏6～8 d期間PPO活力急劇上升，最后趨于平緩的趨勢(shì)，接近后熟最高水平，約為初期酶活力的3.7倍。PPO活力的增加可能來自于結(jié)合態(tài)酶的釋放或者源于酶前體的轉(zhuǎn)化，還可能是由于隨著大蕉呼吸峰的出現(xiàn)，呼吸強(qiáng)度提高，代謝旺盛，促進(jìn)新的PPO合成［10］。隨著貯藏時(shí)間延長，POD活力同樣呈現(xiàn)先緩慢后急劇上升的趨勢(shì)，在貯藏6～8 d期間內(nèi)酶活力上升速率最大。POD的活性隨著植物生長發(fā)育過程中不斷發(fā)生變化，幼嫩植物組織活性較小，老化的組織中活性較大，所以POD可作為組織老化的一種生理指標(biāo)［6］，可以用來表征大蕉的成熟度。

圖1 大蕉后熟過程中PPO和POD活力的變化

2.2 大蕉后熟過程中可滴定酸含量、pH值的變化

圖2為大蕉后熟過程中果肉中可滴定酸含量的變化趨勢(shì)。果實(shí)有機(jī)酸組分既是水果中的重要營養(yǎng)成分，也是影響果實(shí)風(fēng)味和甜度品質(zhì)的重要因素之一。根據(jù)李昌寶等［11］和周兆禧等［12］的研究，香蕉果實(shí)中的有機(jī)酸多為脂肪族羧酸，如檸檬酸、蘋果酸、酒石酸等。由圖2可知，在成熟過程中大蕉可滴定酸含量呈逐漸上升趨勢(shì)，貯藏12 d后，可滴定酸的含量達(dá)0.648%，約為貯藏初期的5倍，這也是成熟后的大蕉口感甜中帶酸的原因之一。

圖2 大蕉后熟過程中可滴定酸含量的變化

圖3為大蕉后熟過程中果肉pH值的變化趨勢(shì)。水果、蔬菜中的酸味是由于汁液中存在游離的氫離子，pH值能夠很好地反映酸味程度。由圖3可知，在后熟過程中大蕉pH值總體呈下降趨勢(shì)；貯藏6～8 d，大蕉pH值下降到5.0左右，完全成熟后的pH值在4.5左右，后熟期間pH值的減少可能與有機(jī)酸含量的增加有關(guān)。根據(jù)陳海強(qiáng)等［13］的研究，大蕉后熟過程中的有機(jī)酸總量隨著成熟度的增加而升高，與本研究結(jié)果基本一致。

圖3 大蕉后熟過程中pH值的變化

2.3 大蕉后熟過程中抗壞血酸含量的變化

由圖4可知，在后熟過程中大蕉抗壞血酸的含量呈先逐漸上升后下降的趨勢(shì)，這與姚艷麗等［14］的研究結(jié)果基本一致。在貯藏初期，大蕉的抗壞血酸含量在5.75 mg/100g左右，隨著貯藏時(shí)間的延長，貯藏6 d后抗壞血酸含量出現(xiàn)最高峰，隨后抗壞血酸含量總體呈下降趨勢(shì)，在貯藏后期降至5 mg/100g左右。原因可能是初期抗壞血酸處于高速合成的階段，在成熟過程中逐漸分解，后熟期抗壞血酸因參與呼吸，消耗大于合成［14］，故貯藏后期抗壞血酸含量呈緩慢下降的趨勢(shì)。因此在貯藏蕉類這種易熟的果實(shí)時(shí)，應(yīng)盡量避免長期貯藏，以免抗壞血酸流失過多，降低果實(shí)的營養(yǎng)價(jià)值。

圖4 大蕉后熟過程中抗壞血酸含量的變化

2.4 大蕉后熟過程中不溶性膳食纖維含量的變化

由圖5可知，在貯藏后熟過程中大蕉果肉不溶性膳食纖維含量有所波動(dòng)，但總體呈上升趨勢(shì)。貯藏10～12 d，大蕉果肉中不溶性膳食纖維含量上升速率較快，貯藏后期不溶性膳食纖維含量最高值為235 mg/g。由此可見，大蕉果肉中不溶性膳食纖維含量較高，具有顯著的潤腸通便作用［15］。由于膳食纖維是反映水果、蔬菜質(zhì)地的物質(zhì)之一，而成熟后的大蕉不溶性膳食纖維含量較高，所以成熟后的大蕉吃起來感到粗老、多渣，口感較差。相比較之下，大蕉不宜鮮食而更具有作為香蕉加工業(yè)原料的優(yōu)異潛力［3］。

圖5 大蕉后熟過程中不溶性膳食纖維含量的變化

2.5 大蕉后熟過程中表皮色澤的變化

大蕉果皮中含有葉綠素、類胡蘿卜素和葉黃素等色素，在貯藏后熟過程中隨著大蕉成熟度的增加，大蕉果皮葉綠素不斷被葉綠素酶分解，表皮綠色逐漸褪去，使類胡蘿卜素的顏色充分顯現(xiàn)出來，直接導(dǎo)致果皮色澤的轉(zhuǎn)變［16-18］。根據(jù)李云等［19］的研究，香蕉后熟過程中色澤的變化尤為明顯，可作為外觀上判斷香蕉是否成熟的指標(biāo)之一。h值能直觀地反映果皮顏色的變化，其值下降到90時(shí)，果皮即可完全變黃［9］，同時(shí)也可直接表征大蕉自然后熟的成熟度。

圖6為貯藏溫度15℃、相對(duì)濕度85%下大蕉后熟過程中表皮色澤的變化趨勢(shì)。從圖6可以看出，隨著貯藏時(shí)間的延長，大蕉表皮色澤h值呈明顯的下降趨勢(shì)，其h值在貯藏10～12 d后下降到100左右，此時(shí)果皮已明顯轉(zhuǎn)黃，趨于完全成熟。

圖6 大蕉后熟過程中表皮色澤的變化

2.6 各指標(biāo)的相關(guān)性分析

表1為在溫度15℃、相對(duì)濕度85%的貯藏條件下，大蕉后熟過程中PPO、POD、可滴定酸、pH值、抗壞血酸及不溶性膳食纖維含量與表皮色澤h值的相關(guān)性分析。由表1可知，大蕉的PPO、POD、可滴定酸及pH值與表皮色澤h值呈極顯著相關(guān)，與不溶性膳食纖維呈顯著相關(guān)，而與抗壞血酸相關(guān)性較差。其中，可滴定酸及pH值與色澤h值的相關(guān)系數(shù)R值較高，能較好表征果皮和果肉的后熟成熟度。結(jié)合實(shí)際操作的可行性和便捷性，pH值可作為判定大蕉成熟度的標(biāo)志性指標(biāo)。

表1 大蕉在15℃、相對(duì)濕度85%貯藏條件下各指標(biāo)的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

根據(jù)前人的研究基礎(chǔ)［9-10，19-20］，本研究選取的生物學(xué)指標(biāo)均能反映大蕉后熟過程中的變化，所得到的變化趨勢(shì)也基本一致，但是這些指標(biāo)測(cè)定的目的不同。目前大部分研究都集中于大蕉成熟過程中生理生化指標(biāo)的變化，而通過生物學(xué)指標(biāo)判定成熟度的研究未見報(bào)道。本項(xiàng)目通過研究大蕉自然后熟過程中生物學(xué)指標(biāo)的變化，以尋找判定成熟度的操作便捷性指標(biāo)。研究結(jié)果表明，在大蕉自然后熟過程中，大蕉的多酚氧化酶（PPO）與過氧化酶（POD）活力呈現(xiàn)先緩慢后急劇上升的趨勢(shì)；可滴定酸含量隨著成熟度的增加逐漸上升，在貯藏后期含量最高可達(dá)0.648%；果肉中的pH值始終呈下降趨勢(shì)，在完全成熟時(shí)pH值可達(dá)4.56，此時(shí)大蕉果肉口感酸味較重；在后熟過程中大蕉果肉抗壞血酸含量呈先上升后下降的趨勢(shì)；大蕉果肉中不溶性膳食纖維含量在貯藏期間有所波動(dòng)，但總體呈上升趨勢(shì)，在貯藏后期含量較高，鮮食略帶殘?jiān)?；h值始終呈下降趨勢(shì)，貯藏10～12 d后h值可降至100左右，此時(shí)大蕉果皮已趨于完全轉(zhuǎn)黃。

事實(shí)上，成熟度的判定和選擇在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中至關(guān)重要，如香蕉片的制備、香蕉粉營養(yǎng)成分以及香蕉出汁率等［21-23］。此外，水果損失主要集中在采摘、包裝、保存等環(huán)節(jié)，達(dá)到近1/3，其中一個(gè)重要的原因?yàn)椴煌墒於鹊乃嗷セ祀s，區(qū)分水果的成熟度并進(jìn)行篩選加工處理，對(duì)于提升水果等級(jí)、改善水果品質(zhì)有重要意義［24］。經(jīng)SPSS相關(guān)性分析可知，大蕉后熟過程中的PPO酶活力、POD酶活力、可滴定酸和pH值與表皮色澤h值均呈極顯著相關(guān)，能較好地反映大蕉后熟過程中成熟度的變化，其中可滴定酸、pH值與h值的相關(guān)系數(shù)R值較高。結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作的便捷性，pH值可以用來判別大蕉后熟的成熟度。

果肉和果皮在自然成熟過程的變化是相對(duì)應(yīng)的，但是由于大蕉采后催熟和保鮮方法不同，尤其現(xiàn)在常用的乙烯催熟方法和氣調(diào)保鮮方法［21］，導(dǎo)致果皮和果肉的成熟速率不同，果皮的顏色不能很好的反映香蕉果肉的成熟度。這種現(xiàn)象在市場(chǎng)上銷售的香蕉中也比較常見，即香蕉果皮全黃，但是果肉仍然較生硬且?guī)в星酀诟?。果皮和果肉成熟度不統(tǒng)一還表現(xiàn)為“青皮熟”，即香蕉在高于24℃的條件下后熟時(shí)，其果皮的褪綠就會(huì)受到抑制，當(dāng)果肉為可食狀態(tài)時(shí)，果皮卻仍為綠色［7］。而目前較先進(jìn)的石英晶體微天平傳感器和MATLAB圖像處理技術(shù)對(duì)香蕉成熟度的檢測(cè)［24-25］，也不能解決上述問題。因此，本研究結(jié)果對(duì)于大蕉成熟度的判定，以及在生產(chǎn)和深加工處理中的應(yīng)用具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

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