不同催熟條件對香蕉后熟均勻性的影響研究

淡明 黃梅華 梁曉君 覃仁源 張娥珍 黃振勇 黃茂康 何全光

摘 要 為了解催熟條件對不同飽滿度香蕉果實(shí)后熟一致性的影響，以采收飽滿度為6.5成的尾蕉和8成的頭蕉為材料，以成熟指數(shù)、硬度、表皮色度、果肉淀粉、蔗糖、果糖和葡萄糖含量作為參考指標(biāo)，研究采收后貯藏時(shí)間、催熟時(shí)間和催熟溫度對2種香蕉果實(shí)后熟速度的影響。結(jié)果表明，采收后僅貯藏5 h的香蕉，在22 ℃、12 h乙烯催熟處理的條件下，尾蕉的成熟指數(shù)、表皮顏色、可溶性總糖和葡萄糖的含量和頭蕉相比有顯著差異，尾蕉成熟速度顯著低于頭蕉；22 ℃下貯藏5 d后再進(jìn)行乙烯催熟處理，頭蕉和尾蕉的成熟速度基本一致；適當(dāng)提高催熟溫度或延長催熟時(shí)間至24 h，也能提高頭蕉和尾蕉的后熟一致性

關(guān)鍵詞 香蕉；飽滿度；后熟；均勻性

中圖分類號 S668.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

The Effect of Ethylene Ripening Conditions on the Ripening Uniformity of Different Harvest Maturity Banana Fruit

DAN Ming1，2， HUANG Meihua1，2， LIANG Xiaojun1，2， QIN Renyuan1， ZHANG Ezhen1，2，

HUANG Zhenyong1， Huang Maokang1，2， HE Quanguang1，2*

1 Agro-food Science and Technology Research Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning， Guangxi 530007， China

2 Guangxi Key Laboratory of Fruits and Vegetables Storage-processing Technology， Nanning， Guangxi 530007， China

Abstract The first hand and last hand fruit of banana spica were used as the material to study the effect of ethylene ripening conditions on the ripening uniformity of different harvest maturity banana fruit. The banana harvested storage five hours ago was treated under 22 ℃， 12 hours ethylene ripening conditions showed significant differences in maturity index， chroma， content of total sugar and glucose， impling that the first hand of banana fruit ripening faster than the last hands. The ripening speed of the two kinds of fruits became uniform after five days storage at 22 ℃. Improved ethylene ripening temperature， or ripening time extended to 24 hours also resulted in uniform repening.

Key words banana fruit； harvest maturity； ripening； uniformity

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.06.009

香蕉（Musa acuminate AAA group，Cavendish cultivar）由于其營養(yǎng)價(jià)值豐富，栽培簡單，產(chǎn)量高，因此成為熱帶、亞熱帶國家最重要的作物之一，被譽(yù)為世界第四大糧食作物。中國香蕉產(chǎn)量占世界第三位，僅次于巴西和印度，主要分布在廣西、海南、廣東、云南等省份。香蕉果實(shí)通常在6.5～7.5飽滿度時(shí)采收，采收后經(jīng)過清洗、裝箱、抽真空、運(yùn)輸、貯藏等過程后再進(jìn)行催熟。香蕉成熟度依據(jù)表皮綠色-黃色的比例分為7級[1]。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，批量香蕉的催熟，有時(shí)存在著成熟不同步的現(xiàn)象，通常發(fā)生于飽滿度差異大的香蕉之間，不同產(chǎn)區(qū)的香蕉因環(huán)境條件的差異也有可能導(dǎo)致成熟進(jìn)程的不一致。香蕉在催熟前可通過對飽滿度和產(chǎn)區(qū)分級，以及出貨時(shí)人工分選或色選來減少成熟不均的影響，但同時(shí)也增加了人工成本。

關(guān)于香蕉成熟過程中的生理和分子生物學(xué)機(jī)制，國內(nèi)外已廣泛開展了研究，香蕉成熟過程中乙烯感受、傳導(dǎo)、合成[2，3]，細(xì)胞壁降解[4]，淀粉-糖轉(zhuǎn)化[5]，葉綠素的降解[6]，香氣釋放[7]等機(jī)制均得到了一定程度的闡釋。有關(guān)催熟條件對香蕉成熟均勻性的研究目前尚不多見，因此開展提高香蕉成熟均勻度的相關(guān)研究，對于減少前后期人工成本，提高鮮銷香蕉的品質(zhì)和保證香蕉加工產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性具有重要意義。本研究以不同飽滿度（6.5成和8成）的香蕉作為材料，初步探討了貯藏時(shí)間、催熟溫度和催熟時(shí)間對不同飽滿度香蕉成熟速度的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 植物材料 香蕉采自南寧壇洛，采收期為11月中旬。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器 試劑：葡萄糖、果糖、蔗糖標(biāo)準(zhǔn)品，購于Sigma公司；其他生物化學(xué)試劑均為分析純。儀器：CT3質(zhì)構(gòu)儀（美國Brookfield公司）、HP-200精密色差儀（深圳市漢普檢測儀器有限公司）；UV-2450型紫外可見分光光度計(jì)[島津儀器（蘇州）有限公司]、Ultimate 3000高效液相色譜儀（美國賽默飛公司）。

1.2 方法

1.2.1 樣品處理 蕉軸上部蕉指（頭蕉）飽滿度通常高于下部蕉指（尾蕉），對應(yīng)飽滿度約為8成和6.5成。以頭蕉和尾蕉作為不同飽滿度香蕉果實(shí)材料，選擇22 ℃（常規(guī)恒溫催熟溫度）和28 ℃（接近果皮能轉(zhuǎn)黃的最高溫度）作為催熟溫度比較試驗(yàn)。從田間采收到運(yùn)抵實(shí)驗(yàn)室并完成前處理大概需要5 h，同時(shí)一般采收后1 d可供應(yīng)當(dāng)?shù)厥袌觯?～5 d可供應(yīng)北方大部分市場，因此選擇這幾個(gè)時(shí)間點(diǎn)作為不同貯藏時(shí)間試驗(yàn)點(diǎn)。乙烯催熟時(shí)間則選擇常規(guī)的12～24 h，并增加6 h試驗(yàn)點(diǎn)。催熟時(shí)統(tǒng)一采用商業(yè)化的乙烯藥包，按操作說明書進(jìn)行。為了確保每次試驗(yàn)的頭蕉和尾蕉的乙烯催熟條件一致，將頭蕉和尾蕉置于同一箱子中放入乙烯藥包進(jìn)行催熟。催熟溫度和時(shí)間按表1進(jìn)行，乙烯催熟結(jié)束后，分別將頭蕉和尾蕉置于打孔PE袋中在相應(yīng)的處理溫度下成熟。根據(jù)前期預(yù)試驗(yàn)的結(jié)果，在催熟開始后第4天時(shí)，能從果皮顏色上較好地區(qū)分出各處理的成熟速度，因此選擇第4天作為取樣和觀察點(diǎn)，測定果皮顏色和果肉硬度后，將果肉液氮速凍保存在-80 ℃?zhèn)溆?。由于香蕉后熟過程中淀粉向糖的轉(zhuǎn)化是果實(shí)成熟的重要標(biāo)志，因此選擇測定果肉淀粉、總糖、蔗糖、葡萄糖及果糖的含量作為成熟速度比較的生理依據(jù)。每個(gè)處理頭蕉和尾蕉各8根，重復(fù)3次。

1.2.2 成熟指數(shù)測定 依據(jù)Stover[1]的方法，按香蕉果皮從綠-黃的顏色分為0～6共7個(gè)成熟等級。

1.2.3 硬度測試 測試儀器使用美國Brookfield公司的CT3質(zhì)構(gòu)儀，測試模式選擇單次壓縮模式，探頭采用TA41圓柱形探頭。用刀將果皮削去，把香蕉固定在底座上，測試果身上、中、下3個(gè)部位的硬度。測前速率為2 mm/s，測試速率設(shè)為2 mm/s，測后速率與測試速率一致；測試深度為1 cm，停留間隔為5 s；數(shù)據(jù)采集速率為10 pps；觸發(fā)值為5 g。取測試過程中獲得的最大值作為果肉硬度，單位為N/g。

1.2.4 色度 參照Pelayo等[8]的方法，采用國產(chǎn)HP-200型（深圳漢譜）全自動(dòng)手持測色色差計(jì)測定顏色。光斑直徑8 mm，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)白板和黑板校正后，測試樣品的色澤h值，h值越接近180，顏色越綠，70～90為黃色（圖1）。

圖1 色度值（h）對應(yīng)顏色示意圖

Fig. 1 Value of chroma h and visual color

1.2.5 淀粉含量 按國標(biāo)GB 5009.9-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中淀粉的測定》方法進(jìn)行。

1.2.6 總糖含量 按蒽酮法測定可溶性總糖[9]。

1.2.7 蔗糖、葡萄糖和果糖含量 按國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.8-2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》-高效液相色譜法進(jìn)行。

1.2.8 高效液相色譜條件 采用美國賽默飛Ultimate 3000高效液相色譜儀，安捷倫ZORBOX NH2色譜柱，示差檢測器進(jìn)行測定。測試條件為流動(dòng)相（乙腈：水=70：30），流速為1 mL/min，柱溫為40 ℃，示差檢測器溫度為40 ℃，進(jìn)樣量為20 μL，峰面積外標(biāo)法定量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Sigma Plot 9.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理和差異顯著性分析（p<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 催熟溫度對香蕉后熟均勻性的影響

對于采收后僅貯藏5 h的香蕉，經(jīng)過22 ℃ 12 h的乙烯催熟后4 d，頭蕉成熟度為3級，尾蕉為2級（圖2-A），色度h值表明，頭蕉和尾蕉均處于表皮黃綠階段，且尾蕉比頭蕉綠色比例高（圖2-C），硬度分析表明，頭蕉硬度平均值低于尾蕉硬度，但未達(dá)到顯著水平；而28 ℃乙烯催熟結(jié)束后4 d，頭蕉和尾蕉成熟指數(shù)均為5級（圖2-A），色度h值表明，頭蕉和尾蕉顏色均已轉(zhuǎn)黃，兩者顏色差別不大（圖2-C），硬度分析也表明，頭蕉和尾蕉硬度值接近（圖2-B）。

果肉中糖、淀粉的分析表明（表2），在乙烯催熟結(jié)束后第4天時(shí)，28 ℃處理的香蕉比22 ℃具有更高含量的總糖，以及更低的淀粉含量，說明溫度促進(jìn)淀粉向糖的轉(zhuǎn)化。對于果糖、葡萄糖和蔗糖，22 ℃處理第4天時(shí)，果肉中未檢出果糖和蔗糖，僅檢測出葡萄糖，且頭蕉葡萄糖含量高于尾蕉；而在28 ℃條件下，果肉中均檢出這3種糖，頭蕉蔗糖低于尾蕉，而果糖和葡萄糖均高于尾蕉，說明淀粉首先轉(zhuǎn)化為雙糖，雙糖再轉(zhuǎn)化為單糖。以上結(jié)果說明，采收后僅貯藏5 h的香蕉，在12 h的乙烯催熟時(shí)間下，提高乙烯催熟溫度能獲得更好的成熟均勻度。

2.2 催熟時(shí)間對貯藏后香蕉果實(shí)后熟均勻性的影響

模擬生產(chǎn)上的貯運(yùn)時(shí)間，對于采收后15 ℃貯藏4 d回溫至22 ℃ 1 d的香蕉，乙烯處理6 h和12 h的頭蕉，其硬度和色度下降均比尾蕉快，成熟指數(shù)也說明了這一點(diǎn)；而24 h的乙烯處理則可獲得較為均勻的成熟速度，頭蕉和尾蕉的硬度、色度和成熟指數(shù)均比較接近，在催熟后第4天時(shí)，成熟指數(shù)均達(dá)到了5級（圖3）。

對可溶性糖類及淀粉的分析表明（表3），隨著乙烯催熟時(shí)間的延長，淀粉的降解速度加快，乙烯處理24 h的淀粉含量最低，且頭蕉和尾蕉淀粉含量相近，而僅接受乙烯處理6 h和12 h的香蕉，頭蕉和尾蕉成熟速度差異較大，尾蕉淀粉含量顯著高于頭蕉。同時(shí)，經(jīng)過12 h乙烯處理的香蕉，淀粉含量也顯著低于6 h乙烯處理的香蕉。總糖含量和淀粉相反，乙烯處理24 h的香蕉總糖含量最高，且頭蕉和尾蕉總糖含量最接近，乙烯處理12 h和6 h總糖含量依次降低，且頭尾蕉差異較大。對于蔗糖、葡萄糖和果糖，乙烯處理24 h的香蕉，頭蕉和尾蕉含量均較高，兩者含量也比較接近，12 h乙烯處理的香蕉，蔗糖、葡萄糖和果糖含量均高于6 h乙烯處理，且頭蕉顯著高于尾蕉。12 h的尾蕉未檢測出果糖和葡萄糖，6 h乙烯處理的尾蕉未檢測出果糖、蔗糖。說明了在22 ℃環(huán)境下，乙烯催熟時(shí)間的延長，可以加快成熟速度，提高果實(shí)的后熟均勻性，乙烯催熟24 h的果實(shí)后熟均勻性最好。

2.3 催熟前22 ℃貯藏時(shí)間對香蕉后熟均勻性的影響

在22 ℃環(huán)境下進(jìn)行12 h乙烯催熟處理，處理后第4天進(jìn)行比較。采收后貯藏5 h的香蕉硬度最高，成熟指數(shù)最低，顏色為綠色，果實(shí)尚未成熟；隨著乙烯催熟前儲(chǔ)藏時(shí)間的延長，果實(shí)乙烯敏感度增加，15 ℃冷藏4 d轉(zhuǎn)22 ℃回溫1 d后在同樣條件下催熟，頭蕉成熟指數(shù)上升，硬度下降，而尾蕉成熟指數(shù)和硬度變化不明顯。15 ℃、4 d轉(zhuǎn)22 ℃儲(chǔ)藏5 d后催熟，頭蕉和尾蕉的乙烯敏感度基本達(dá)到一致，頭蕉尾蕉的成熟指數(shù)、硬度、及色度h值基本一致（圖4）。

從表4可知，可溶性總糖含量的變化和淀粉相反，15 ℃ 4 d轉(zhuǎn)22 ℃ 5 d后再催熟的香蕉總糖含量最高，且頭蕉尾蕉含量最接近；15 ℃ 4 d轉(zhuǎn)22 ℃ 1 d后再催熟的頭蕉總糖含量為（18.22±0.41），顯著高于尾蕉；采收后貯藏5 h的香蕉總糖含量最低，只有3%以下。各樣品蔗糖含量和總糖趨勢相似，15 ℃ 4 d轉(zhuǎn)22 ℃ 5 d后再催熟的香蕉蔗糖含量最高，且頭尾蕉最接近，15 ℃ 4 d轉(zhuǎn)22 ℃ 1 d后再催熟的頭蕉蔗糖含量遠(yuǎn)高于尾蕉，而僅貯藏5 h就催熟的香蕉蔗糖含量最低。15 ℃ 4 d轉(zhuǎn)22 ℃ 5 d再催熟的香蕉，其葡萄糖和果糖含量均較高，且尾蕉高于頭蕉，15 ℃ 4 d轉(zhuǎn)22 ℃ 1 d后催熟的香蕉，只有頭蕉檢測到果糖和葡萄糖，貯藏5 h后催熟的香蕉均檢測到葡萄糖，但未檢測出果糖。

3 討論

香蕉采收后仍不斷進(jìn)行著一系列的生理生化變化，最終達(dá)到黃熟可食用的狀態(tài)，在這一過程中，果膠從非水溶性轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄訹4]，淀粉降解為可溶性糖類[5]，葉綠素逐漸降解[6]，芳香物質(zhì)的合成與釋放增加[7]，淀粉轉(zhuǎn)化為可溶性糖類是其可食性提高的主要原因。香蕉后熟過程中，β-淀粉酶、α-淀粉酶峰值依次出現(xiàn)，淀粉含量迅速下降，同時(shí)蔗糖、果糖和葡萄糖呈先增后減的單峰型變化[10-11]。香蕉淀粉主要靠β-淀粉酶[12-13]分解為麥芽糖，麥芽糖在相關(guān)酶系的作用下分解為葡萄糖，同時(shí)部分α-淀粉酶分解支鏈淀粉產(chǎn)生糊精、低聚糖和單糖[14]，單糖（主要是葡萄糖和果糖）在蔗糖合成酶系的協(xié)同作用下，合成蔗糖[15-16]。本研究也發(fā)現(xiàn)，淀粉含量下降的同時(shí)，隨后果糖和葡萄糖也逐漸增加，蔗糖含量升高。

溫度影響生物體內(nèi)酶的活性和反應(yīng)速度，特別對于呼吸躍變型果實(shí)，貯藏溫度的提高通常能導(dǎo)致躍變高峰的提前到來和乙烯釋放量的急劇增加。研究表明，4 ℃下貯藏的香蕉果實(shí)中淀粉降解相關(guān)酶類的活性比20 ℃下總體要低50%[17]。20 ℃和16 ℃下，寶島蕉乙烯釋放量與支鏈淀粉含量變化不相關(guān)，而25 ℃下，乙烯釋放量與支鏈淀粉含量變化呈極顯著負(fù)相關(guān)[18]。有研究表明，采收時(shí)在6成飽滿度的香蕉比8成飽滿度的香蕉，在自然成熟情況下，推遲約20 d，但乙烯利催熟處理后成熟時(shí)間基本一致[19]，但本研究結(jié)果表明，對于剛采收的香蕉，經(jīng)過乙烯催熟處理，在22 ℃環(huán)境下頭蕉和尾蕉的成熟速度依然存在明顯差異，而28 ℃下兩者的成熟速度基本一致，造成研究結(jié)果差異的原因可能在于：前述研究者沒有使用剛采收的香蕉進(jìn)行乙烯利催熟，或者乙烯利催熟的溫度和濃度相對較高，同時(shí)乙烯氣體和乙烯利浸泡的催熟效應(yīng)也有差異；22 ℃貯藏5 d后，在22 ℃下催熟，頭蕉和尾蕉的成熟速度也能趨于一致，說明飽滿度低的香蕉，需要經(jīng)過一段時(shí)間的貯藏，完成一定的內(nèi)在生理轉(zhuǎn)化，才有利于成熟，而溫度的適當(dāng)提高能促進(jìn)尾蕉的生理轉(zhuǎn)化；同時(shí)，結(jié)果也表明延長乙烯催熟時(shí)間至24 h，也能有效提高剛采收香蕉后熟均勻度，說明低飽滿度的香蕉所需的轉(zhuǎn)化過程，可能受到乙烯調(diào)控。

上述結(jié)果表明，香蕉果實(shí)后熟均勻性與貯藏時(shí)間、乙烯催熟時(shí)間、乙烯催熟溫度密切相關(guān)。頭蕉和尾蕉由于發(fā)育飽滿度不一致，具有不同的乙烯敏感性，在同樣的條件下，頭蕉比尾蕉更易成熟，這也是產(chǎn)地收購商，在采收清洗環(huán)節(jié)通常將過于飽滿的頭蕉剔除的原因，以便于保障整車香蕉能安全運(yùn)抵銷售地。頭蕉和尾蕉的乙烯敏感性，在剛采收時(shí)差異最大，隨著貯藏時(shí)間的延長，差異減少，催熟后均勻度趨于一致；同時(shí)，將乙烯催熟時(shí)間延長至24 h，也能提高后熟均勻性；同樣，提高催熟溫度，也能使得頭蕉和尾蕉的成熟速度趨于一致。在生產(chǎn)上，剛采收的香蕉和已經(jīng)貯藏一段時(shí)間的香蕉一起催熟，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)延長乙烯的催熟時(shí)間以獲得較佳的成熟均勻度。采收初期不同飽滿度香蕉對乙烯敏感性差異的內(nèi)在機(jī)制，仍需進(jìn)一步研究。

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