高压静电场处理对香蕉果实成熟生理的影响

2011-10-30赵瑞平范三红刘福虎李里特

食品科学 2011年20期

赵瑞平，范三红，刘福虎，李里特*

(1.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083；2.河北北方学院食品科学系，河北张家口 075000；3.山西大学生命科学学院，山西太原 030006；4.山西大学理论物理研究所，山西太原 030006)

高压静电场处理对香蕉果实成熟生理的影响

赵瑞平1,2，范三红3，刘福虎4，李里特1,*

以香蕉果实为试验材料，在(20±1)℃试验冷库中贮藏21d，贮藏期间用－100kV/m和－200kV/m的高压静电场连续处理并测定果实的呼吸强度、乙烯释放量、硬度、果皮颜色变化以及果肉淀粉和可溶性糖含量的变化。结果表明：连续高压静电场处理可以使香蕉果实的呼吸跃变和乙烯释放高峰提前，淀粉转化为糖的速度快而且比对照早，果皮叶绿素含量明显低于对照，同时处理后的果肉硬度下降，低于对照；并且－200kV/m处理组的效果要优于－100kV/m处理组。说明高压静电场连续处理促进了香蕉果实的成熟，尤以－200kV/m处理组比对照提前成熟4d。

香蕉；高压静电场；采后生理；成熟

香蕉(Musa accminataColla)是一种热带水果[1]，由于其适宜生长的地区范围有限，因此只能通过贮运技术来达到流通的目的[2]，其主要的保鲜贮运技术有气调、适宜温度以及冷激和化学处理等[3-6]。香蕉是典型的呼吸跃变型水果[7-8]，采收后具有后熟现象，一般在绿熟期采收后进行贮运，在销售时催熟后上市，生产上采用化学方法即乙烯利进行催熟。据报道热处理可以促进芒果成熟[9]，热处理也可以促进香蕉果实的成熟但会出现香蕉果皮叶绿素不能正常降解的“青皮熟”现象[10]。有研究表明高频电场[11]和磁场[12]可以催熟腐乳而缩短后发酵时间。高压静电场的生物效应自从Murr[13]发现静电场能够促进鸡足草的干质量增加以来，学者对静电场的生物效应进行了广泛研究[14-16]。近年来的研究表明利用高压静电场处理对果蔬进行贮藏保鲜可以保持果实贮藏品质、延长货架期[17-21]。在有关番茄高压电场处理条件的筛选研究中[22-24]，发现对番茄贮藏产生显著影响的高压电场处理条件为100～200kV/m、2h/d的负高压静电场，进一步研究表明[25]连续高压静电场处理(－200kV/m)可以促进番茄果实在贮藏过程中的呼吸强度升高、硬度下降，但对高压静电场对果蔬成熟生理的影响未见报道。本实验以香蕉为材料，研究连续高压静电场(－100kV/m和－200kV/m)处理对香蕉采后贮藏过程中的成熟变化，以期探讨高压静电场处理对香蕉的贮藏生理和催熟的影响，以及能否利用高压静电场处理作为采后果蔬的催熟技术提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选择购自北京新发地果品批发市场的无机械伤、蕉指饱满、四棱明显、果皮绿色，未经催熟处理的香蕉果实(品种：“巴西”香蕉(MusaAAA cv．Brazil)），果实果皮叶绿素含量为0.105mg/kg、果肉硬度为4.83kg/cm2，淀粉含量为18.28%、可溶性糖含量为0.48%。

1.2 仪器与设备

GC7890F型气相色谱仪上海天美公司；752型紫外分光光度计上海分析仪器总厂；CR-300色差计香港万能达仪器公司；TCL-16C型台式离心机上海安亭科学仪器厂；SR8001型电子天平日本Mettler Toledo有限公司；T25型均质匀浆机 IKA Labortechnik公司；GY-1型圆盘式硬度计杭州托普公司。

1.3 材料处理

图1 试验装置示意图Fig.1 Schematic diagram for a cold storage facility with HVEF

香蕉运回实验室后进行处理，实验设2个处理和一个对照，每处理设3次重复，每个重复10kg果实。将果实放入20℃、相对湿度(RH)90%的冷藏库贮藏；贮藏期间果实放到下极板上(图1)，两极板间距离为100mm和200mm，接入20kV负高压，可产生电场强度分别为－200kV/m和－100kV/m的负高压静电场(电场强度＝电压/极板间距)，对果实进行连续处理；对照不做电场处理，贮藏条件与处理果实相同。果实贮藏过程中，每3d测定1次呼吸强度、内源乙烯释放量，每4d测定一次果实色泽变化、果实硬度、可溶性糖和淀粉含量。实验重复3次，结果用平均数±标准差表示。

1.4 指标测定

1.4.1 果皮颜色

参照李里特等[26]方法。测定果皮颜色采用CLELAB表色系统，亦称L*、a*、b*表色系统。颜色测定使用色差计，漫射照明，每个处理选择10个果实，取平均值作为颜色测量结果。

1.4.2 果实硬度

测定果实硬度时，除去果皮后用硬度计(探头直径1.0cm)测定果实果肉的硬度，每处理测定5个蕉指，单果指重复3次后取平均值，单位为kg/cm2。

1.4.3 呼吸强度

称取香蕉果实1kg左右，置于经空气平衡的2.5L玻璃真空干燥器中，密闭60min，用10mL注射器从干燥器顶部取出部分气体，再从注射器中取1mL气体，用气相色谱仪测定，气相色谱仪配置有CO2转化炉、氢火焰检测器(FID)和不锈钢填充柱(Porapak 80-100)，柱长2m。载气N2。进样温度120℃，柱温60℃，检测温度360℃。根据制作的CO2标准曲线计算果实呼吸释放出的CO2含量，果实呼吸强度以mg CO2/(kg·h)表示，重复3次。

1.4.4 乙烯释放量

称取香蕉果实1kg左右，置于经空气平衡的2.5L玻璃真空干燥器中，密闭120min，用10mL注射器从干燥器顶部取出部分气体，再从注射器中取1mL气体，用气相色谱测定，气相色谱仪配置FID检测器和不锈钢填充柱(Porapak 80-100)，柱长2m，内径2mm。载气N2。进样温度120℃，柱温60℃，检测温度150℃。根据制作的乙烯标准曲线计算果实释放出的乙烯含量，以μL/ (kg·h)表示，重复3次。

1.4.5 果实淀粉和可溶性糖

果肉中的可溶性糖用苯酚法测定：取果肉2g，加入20mL蒸馏水后匀浆，定容至100mL，提取30min后离心(8000r/min、20min)，取上清液测定，用葡萄糖做标准曲线。果实淀粉测定：取果肉2g，于250mL锥形瓶中，加30mL乙醚振摇提取(除去样品中脂肪)，用滤纸过滤除去乙醚，再用30mL乙醚淋洗两次，弃去乙醚，再用150mL 85%乙醇溶液分数次洗涤残渣，除去可溶性糖类物质。并滤干乙醇溶液，以100mL水洗涤漏斗中残渣并转移至250mL锥形瓶中，加入30mL 6mol/L盐酸，接好冷凝管，置沸水浴中回流2h，用碱中和后按可溶性糖测定并折算为淀粉含量，结果用%表示。

1.5 数据处理

实验结果用Exce12003统计分析所有数据，计算标准偏差，并用Origin7.5制图。应用SPSS16软件对数据进行方差分析，利用邓肯式多重比较对差异显著性进行分析(P＜0.05表示差异显著)。

2 结果与分析

2.1 高压静电场对香蕉果皮色差度的影响

高压静电场处理对L*值和b*变化的影响变化不大(表1)，在贮藏过程中处理与对照之间无显著差异(P＜0.05)。在CLELAB表色立体中，＋a*表示红色，－a*表示绿色，高压静电场对a*值变化的影响如表1所示。果实表皮a*值的变化趋势是在贮藏的最初变化幅度较小，而贮藏后期高压静电场处理的a*值迅速增加，而对照的a*值增加速度相对平缓。香蕉果实贮藏时的a*值为－20.29，贮藏20d时，对照的a*值上升到－8.32，而高压静电场处理的a*值上升到－0.03；也就是说贮藏前期高压静电场对a*值的变化影响较小，而贮藏后期显著促进了a*值的变化(P＜0.05)。随贮藏时间的延长，香蕉在贮藏过程中叶绿素逐渐减少，但对照组香蕉果皮叶绿素含量的变化速率较慢，而两个处理组果实的果皮叶绿素含量变化快。说明经高压静电场处理的果实成熟快，叶绿素降解明显，从而导致了a*的显著变化，而香蕉果皮颜色变化主要是由于叶绿素降解而引起的。

2.2 高压静电场对果实硬度的影响

香蕉果实采后最明显的变化之一是果实迅速软化，其贮藏寿命与采后果实硬度下降速率密切相关。本试验中香蕉果实在贮藏前期的硬度变化不大(图2)，而在第8天以后开始下降，以后处理果实的硬度明显下降速度加快，特别是－200kV/m处理，说明用高压静电场连续处理显著地促进了果实硬度的下降(P＜0.05)。果胶物质和淀粉降解的相互作用，是香蕉果实后熟期间软熟、硬度变化的主要结果。一般当果实硬度急剧下降时，淀粉酶和多聚半乳糖醛酸酶活性上升较快，不溶性原果胶和淀粉下降是香蕉果肉软化的主要原因。

图2 香蕉果实硬度的变化Fig.2 Changes of firmness of banana fruits during storage

2.3 高压静电场对果实淀粉含量的影响

图3 香蕉果实果肉淀粉含量的变化Fig.3 Changes of starch content in banana fruits during storage

如图3所示，香蕉果实在贮藏过程中的贮藏前期，各处理之间果实的淀粉含量变化不大，但贮藏后期，处理果实的淀粉含量迅速下降(P＜0.05)，在果实后熟过程中，淀粉含量的变化最大。淀粉水解几乎是突发性的，从原来的18.28%下降到软化时的1%，完全水解后是果实进入后熟期，淀粉等贮藏物质不断水解供机体利用的结果。在后期可溶性糖不断上升积累，其来源主要是淀粉的水解。

2.4 高压静电场对果实可溶性糖含量的影响

表1 香蕉果皮色泽变化Table 1 Changes of pericarp color of banana fruits during storage

图4 香蕉果实可溶性糖含量的变化Fig.4 Changes of soluble sugar content in banana fruits during storage

果实可溶性糖含量的变化在贮藏前期变化不大(图4)，随着果实的成熟，香蕉果实的可溶性糖含量上升，尤其到贮藏后期，处理果实的可溶性糖含量迅速增加至13%～16%，显著高于对照组(P＜0.05)，而果实黄熟之后，果肉迅速软化，这是淀粉水解、可溶性糖含量增加的结果。

2.5 香蕉果实呼吸强度的变化

贮藏过程中香蕉果实的呼吸速率(图5)呈先下降然后上升后又下降的峰型变化。处理果实的呼吸强度分别比对照提前出现呼吸高峰6d和3d，对照果实的呼吸强度在18d时达到最大值，之后迅速下降。高压静电场处理不但促进了呼吸高峰的提前出现，而且－200kV/m的电场处理的呼吸高峰的呼吸峰值比对照提高了30.8%，显著高于对照组(P＜0.05)，但－100kV/m的呼吸峰值与对照没有显著差别(P＜0.05)。

图5 香蕉果实呼吸强度的变化Fig.5 Changes of respiration intensity in banana fruits during storage

2.6 果实乙烯释放量变化

图6 香蕉果实乙烯释放量的变化Fig.6 Changes of ethylene production in banana fruits during storage

果实贮藏过程中果实的乙烯峰释放量(图6)在贮藏前期(贮藏前9d)没有显著变化，到贮藏至12d时显著增加，达到最大值之后下降。高压静电场处理不但促进了乙烯峰的提前3d出现，而且乙烯峰值要高于对照但未见显著差异(P＜0.05)。

3 结论

经高压静电场连续处理并贮藏于(20±1)℃的冷藏库中的香蕉果实比对照香蕉果实提前成熟，处理果实的呼吸跃变和乙烯释放高峰提前，淀粉转化为糖的速度快而且比对照早，果皮叶绿素含量明显低于对照，同时处理组果实的果肉硬度下降，低于对照；并且－200kV/m处理组的效果要优于－100kV/m处理组。本实验结果说明，高压静电场处理可以促进香蕉果实的成熟(比对照提前成熟4d)，这为果蔬的采后催熟提供了新的思路，对目前倍受关注的食品安全有一定意义。但是要将电场处理作为香蕉采后催熟处理的一种方法应用于生产实践，还需要进一步系统的深入研究。

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Effect of High Voltage Electrostatic Field Treatment on Quality Characteristics of Green-mature Bananas during Postharvest Storage

ZHAO Rui-ping1,2，FAN San-hong3，LIU Fu-hu4，LI Li-te1,* (1. College of Food Science and Nutritional Engineering, China Agricultural University, Beijing 100083, China；

2. Department of Food Science, Hebei North University, Zhangjiakou 075000, China；
3. College of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006, China；4. Institute of Theoretical Physics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China)

In this study, green-mature bananas were stored at (20 ± 1) ℃ and 85%－90% humidity for 21 days and at the same time exposed continuously to -100 or -200 kV/m high voltage electrostatic fields (HVEF). Respiration intensity, ethylene production, pericarp color, firmness, and the contents of chlorophyll, soluble sugar and starch of the fruits were investigated during the storage period. The results indicated that the occurrence of respiration peaks and ethylene production in banana fruits were accelerated by negative HVEF treatment; the conversion of starch to sugars was faster and began earlier, chlorophyll content was considerably decreased, and the reduction of fruit firmness was lower when compared with the control. Moreover, -200 kV/m HVEF treatment had more desired effect on quality characteristics of green-mature bananas than －100 kV/m HVEF treatment. This study demonstrates that continuous HVEF treatment can promote the postharvest ripening of green-mature bananas, in particular -200 kV/m HVEF treatment group, which ripened 4 days before the control.

banana；high voltage electrostatic field (HVEF)；postharvest physiology；ripening

S668.1；S609.3

1002-6630(2011)20-0266-05

2011-02-24

国家自然科学基金面上项目(30871764)；山西留学回国人员科技活动择优项目(SD2009016)

赵瑞平(1968—)，男，教授，博士，研究方向为果蔬贮藏加工。E-mail：spxzrp@126.com

*通信作者：李里特(1948—)，男，教授，研究方向为农产品贮藏与传统食品加工及新技术开发。E-mail：llt@cau.edu.cn