不同催熟条件对香蕉后熟均匀性的影响研究

淡明 黄梅华 梁晓君 覃仁源 张娥珍 黄振勇 黄茂康 何全光

摘 要 为了解催熟条件对不同饱满度香蕉果实后熟一致性的影响，以采收饱满度为6.5成的尾蕉和8成的头蕉为材料，以成熟指数、硬度、表皮色度、果肉淀粉、蔗糖、果糖和葡萄糖含量作为参考指标，研究采收后贮藏时间、催熟时间和催熟温度对2种香蕉果实后熟速度的影响。结果表明，采收后仅贮藏5 h的香蕉，在22 ℃、12 h乙烯催熟处理的条件下，尾蕉的成熟指数、表皮颜色、可溶性总糖和葡萄糖的含量和头蕉相比有显著差异，尾蕉成熟速度显著低于头蕉；22 ℃下贮藏5 d后再进行乙烯催熟处理，头蕉和尾蕉的成熟速度基本一致；适当提高催熟温度或延长催熟时间至24 h，也能提高头蕉和尾蕉的后熟一致性

关键词 香蕉；饱满度；后熟；均匀性

中图分类号 S668.1 文献标识码 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）由于其營养价值丰富，栽培简单，产量高，因此成为热带、亚热带国家最重要的作物之一，被誉为世界第四大粮食作物。中国香蕉产量占世界第三位，仅次于巴西和印度，主要分布在广西、海南、广东、云南等省份。香蕉果实通常在6.5～7.5饱满度时采收，采收后经过清洗、装箱、抽真空、运输、贮藏等过程后再进行催熟。香蕉成熟度依据表皮绿色-黄色的比例分为7级[1]。在生产中发现，批量香蕉的催熟，有时存在着成熟不同步的现象，通常发生于饱满度差异大的香蕉之间，不同产区的香蕉因环境条件的差异也有可能导致成熟进程的不一致。香蕉在催熟前可通过对饱满度和产区分级，以及出货时人工分选或色选来减少成熟不均的影响，但同时也增加了人工成本。

关于香蕉成熟过程中的生理和分子生物学机制，国内外已广泛开展了研究，香蕉成熟过程中乙烯感受、传导、合成[2，3]，细胞壁降解[4]，淀粉-糖转化[5]，叶绿素的降解[6]，香气释放[7]等机制均得到了一定程度的阐释。有关催熟条件对香蕉成熟均匀性的研究目前尚不多见，因此开展提高香蕉成熟均匀度的相关研究，对于减少前后期人工成本，提高鲜销香蕉的品质和保证香蕉加工产品的质量稳定性具有重要意义。本研究以不同饱满度（6.5成和8成）的香蕉作为材料，初步探讨了贮藏时间、催熟温度和催熟时间对不同饱满度香蕉成熟速度的影响。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 植物材料 香蕉采自南宁坛洛，采收期为11月中旬。

1.1.2 实验试剂与仪器 试剂：葡萄糖、果糖、蔗糖标准品，购于Sigma公司；其他生物化学试剂均为分析纯。仪器：CT3质构仪（美国Brookfield公司）、HP-200精密色差仪（深圳市汉普检测仪器有限公司）；UV-2450型紫外可见分光光度计[岛津仪器（苏州）有限公司]、Ultimate 3000高效液相色谱仪（美国赛默飞公司）。

1.2 方法

1.2.1 样品处理 蕉轴上部蕉指（头蕉）饱满度通常高于下部蕉指（尾蕉），对应饱满度约为8成和6.5成。以头蕉和尾蕉作为不同饱满度香蕉果实材料，选择22 ℃（常规恒温催熟温度）和28 ℃（接近果皮能转黄的最高温度）作为催熟温度比较试验。从田间采收到运抵实验室并完成前处理大概需要5 h，同时一般采收后1 d可供应当地市场，4～5 d可供应北方大部分市场，因此选择这几个时间点作为不同贮藏时间试验点。乙烯催熟时间则选择常规的12～24 h，并增加6 h试验点。催熟时统一采用商业化的乙烯药包，按操作说明书进行。为了确保每次试验的头蕉和尾蕉的乙烯催熟条件一致，将头蕉和尾蕉置于同一箱子中放入乙烯药包进行催熟。催熟温度和时间按表1进行，乙烯催熟结束后，分别将头蕉和尾蕉置于打孔PE袋中在相应的处理温度下成熟。根据前期预试验的结果，在催熟开始后第4天时，能从果皮颜色上较好地区分出各处理的成熟速度，因此选择第4天作为取样和观察点，测定果皮颜色和果肉硬度后，将果肉液氮速冻保存在-80 ℃备用。由于香蕉后熟过程中淀粉向糖的转化是果实成熟的重要标志，因此选择测定果肉淀粉、总糖、蔗糖、葡萄糖及果糖的含量作为成熟速度比较的生理依据。每个处理头蕉和尾蕉各8根，重复3次。

1.2.2 成熟指数测定 依据Stover[1]的方法，按香蕉果皮从绿-黄的颜色分为0～6共7个成熟等级。

1.2.3 硬度测试 测试仪器使用美国Brookfield公司的CT3质构仪，测试模式选择单次压缩模式，探头采用TA41圆柱形探头。用刀将果皮削去，把香蕉固定在底座上，测试果身上、中、下3个部位的硬度。测前速率为2 mm/s，测试速率设为2 mm/s，测后速率与测试速率一致；测试深度为1 cm，停留间隔为5 s；数据采集速率为10 pps；触发值为5 g。取测试过程中获得的最大值作为果肉硬度，单位为N/g。

1.2.4 色度 参照Pelayo等[8]的方法，采用国产HP-200型（深圳汉谱）全自动手持测色色差計测定颜色。光斑直径8 mm，经过标准白板和黑板校正后，测试样品的色泽h值，h值越接近180，颜色越绿，70～90为黄色（图1）。

图1 色度值（h）对应颜色示意图

Fig. 1 Value of chroma h and visual color

1.2.5 淀粉含量 按国标GB 5009.9-2016《食品安全国家标准食品中淀粉的测定》方法进行。

1.2.6 总糖含量 按蒽酮法测定可溶性总糖[9]。

1.2.7 蔗糖、葡萄糖和果糖含量 按国家标准GB 5009.8-2016《食品安全国家标准食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》-高效液相色谱法进行。

1.2.8 高效液相色谱条件 采用美国赛默飞Ultimate 3000高效液相色谱仪，安捷伦ZORBOX NH2色谱柱，示差检测器进行测定。测试条件为流动相（乙腈：水=70：30），流速为1 mL/min，柱温为40 ℃，示差检测器温度为40 ℃，进样量为20 μL，峰面积外标法定量。

1.3 数据处理

采用Sigma Plot 9.0软件对数据进行统计处理和差异显著性分析（p<0.05）。

2 结果与分析

2.1 催熟温度对香蕉后熟均匀性的影响

对于采收后仅贮藏5 h的香蕉，经过22 ℃ 12 h的乙烯催熟后4 d，头蕉成熟度为3级，尾蕉为2级（图2-A），色度h值表明，头蕉和尾蕉均处于表皮黄绿阶段，且尾蕉比头蕉绿色比例高（图2-C），硬度分析表明，头蕉硬度平均值低于尾蕉硬度，但未达到显著水平；而28 ℃乙烯催熟结束后4 d，头蕉和尾蕉成熟指数均为5级（图2-A），色度h值表明，头蕉和尾蕉颜色均已转黄，两者颜色差别不大（图2-C），硬度分析也表明，头蕉和尾蕉硬度值接近（图2-B）。

果肉中糖、淀粉的分析表明（表2），在乙烯催熟结束后第4天时，28 ℃处理的香蕉比22 ℃具有更高含量的总糖，以及更低的淀粉含量，说明温度促进淀粉向糖的转化。对于果糖、葡萄糖和蔗糖，22 ℃处理第4天时，果肉中未检出果糖和蔗糖，仅检测出葡萄糖，且头蕉葡萄糖含量高于尾蕉；而在28 ℃条件下，果肉中均检出这3种糖，头蕉蔗糖低于尾蕉，而果糖和葡萄糖均高于尾蕉，说明淀粉首先转化为双糖，双糖再转化为单糖。以上结果说明，采收后仅贮藏5 h的香蕉，在12 h的乙烯催熟时间下，提高乙烯催熟温度能获得更好的成熟均匀度。

2.2 催熟时间对贮藏后香蕉果实后熟均匀性的影响

模拟生产上的贮运时间，对于采收后15 ℃贮藏4 d回温至22 ℃ 1 d的香蕉，乙烯处理6 h和12 h的头蕉，其硬度和色度下降均比尾蕉快，成熟指数也说明了这一点；而24 h的乙烯处理则可获得较为均匀的成熟速度，头蕉和尾蕉的硬度、色度和成熟指数均比较接近，在催熟后第4天时，成熟指数均达到了5级（图3）。

对可溶性糖类及淀粉的分析表明（表3），随着乙烯催熟时间的延长，淀粉的降解速度加快，乙烯处理24 h的淀粉含量最低，且头蕉和尾蕉淀粉含量相近，而仅接受乙烯处理6 h和12 h的香蕉，头蕉和尾蕉成熟速度差异较大，尾蕉淀粉含量显著高于头蕉。同时，经过12 h乙烯处理的香蕉，淀粉含量也显著低于6 h乙烯处理的香蕉。总糖含量和淀粉相反，乙烯处理24 h的香蕉总糖含量最高，且头蕉和尾蕉总糖含量最接近，乙烯处理12 h和6 h总糖含量依次降低，且头尾蕉差异较大。对于蔗糖、葡萄糖和果糖，乙烯处理24 h的香蕉，头蕉和尾蕉含量均较高，两者含量也比较接近，12 h乙烯处理的香蕉，蔗糖、葡萄糖和果糖含量均高于6 h乙烯处理，且头蕉显著高于尾蕉。12 h的尾蕉未检测出果糖和葡萄糖，6 h乙烯处理的尾蕉未检测出果糖、蔗糖。说明了在22 ℃环境下，乙烯催熟时间的延长，可以加快成熟速度，提高果实的后熟均匀性，乙烯催熟24 h的果实后熟均匀性最好。

2.3 催熟前22 ℃贮藏时间对香蕉后熟均匀性的影响

在22 ℃环境下进行12 h乙烯催熟处理，处理后第4天进行比较。采收后贮藏5 h的香蕉硬度最高，成熟指数最低，颜色为绿色，果实尚未成熟；随着乙烯催熟前储藏时间的延长，果实乙烯敏感度增加，15 ℃冷藏4 d转22 ℃回温1 d后在同样条件下催熟，头蕉成熟指数上升，硬度下降，而尾蕉成熟指数和硬度变化不明显。15 ℃、4 d转22 ℃储藏5 d后催熟，头蕉和尾蕉的乙烯敏感度基本达到一致，头蕉尾蕉的成熟指数、硬度、及色度h值基本一致（图4）。

从表4可知，可溶性总糖含量的变化和淀粉相反，15 ℃ 4 d转22 ℃ 5 d后再催熟的香蕉总糖含量最高，且头蕉尾蕉含量最接近；15 ℃ 4 d转22 ℃ 1 d后再催熟的头蕉总糖含量为（18.22±0.41），显著高于尾蕉；采收后贮藏5 h的香蕉总糖含量最低，只有3%以下。各样品蔗糖含量和总糖趋势相似，15 ℃ 4 d转22 ℃ 5 d后再催熟的香蕉蔗糖含量最高，且头尾蕉最接近，15 ℃ 4 d转22 ℃ 1 d后再催熟的头蕉蔗糖含量远高于尾蕉，而仅贮藏5 h就催熟的香蕉蔗糖含量最低。15 ℃ 4 d转22 ℃ 5 d再催熟的香蕉，其葡萄糖和果糖含量均较高，且尾蕉高于头蕉，15 ℃ 4 d转22 ℃ 1 d后催熟的香蕉，只有头蕉检测到果糖和葡萄糖，贮藏5 h后催熟的香蕉均检测到葡萄糖，但未检测出果糖。

3 讨论

香蕉采收后仍不断进行着一系列的生理生化变化，最终达到黄熟可食用的状态，在这一过程中，果胶从非水溶性转变为水溶性[4]，淀粉降解为可溶性糖类[5]，叶绿素逐渐降解[6]，芳香物质的合成与释放增加[7]，淀粉转化为可溶性糖类是其可食性提高的主要原因。香蕉后熟过程中，β-淀粉酶、α-淀粉酶峰值依次出现，淀粉含量迅速下降，同时蔗糖、果糖和葡萄糖呈先增后减的单峰型变化[10-11]。香蕉淀粉主要靠β-淀粉酶[12-13]分解为麦芽糖，麦芽糖在相关酶系的作用下分解为葡萄糖，同时部分α-淀粉酶分解支链淀粉产生糊精、低聚糖和单糖[14]，单糖（主要是葡萄糖和果糖）在蔗糖合成酶系的协同作用下，合成蔗糖[15-16]。本研究也发现，淀粉含量下降的同时，随后果糖和葡萄糖也逐渐增加，蔗糖含量升高。

温度影响生物体内酶的活性和反应速度，特别对于呼吸跃变型果实，贮藏温度的提高通常能导致跃变高峰的提前到来和乙烯释放量的急剧增加。研究表明，4 ℃下贮藏的香蕉果实中淀粉降解相关酶类的活性比20 ℃下总体要低50%[17]。20 ℃和16 ℃下，宝岛蕉乙烯释放量与支链淀粉含量变化不相关，而25 ℃下，乙烯释放量与支链淀粉含量变化呈极显著负相关[18]。有研究表明，采收时在6成饱满度的香蕉比8成饱满度的香蕉，在自然成熟情况下，推迟约20 d，但乙烯利催熟处理后成熟时间基本一致[19]，但本研究结果表明，对于刚采收的香蕉，经过乙烯催熟处理，在22 ℃环境下头蕉和尾蕉的成熟速度依然存在明显差异，而28 ℃下两者的成熟速度基本一致，造成研究结果差异的原因可能在于：前述研究者没有使用刚采收的香蕉进行乙烯利催熟，或者乙烯利催熟的溫度和浓度相对较高，同时乙烯气体和乙烯利浸泡的催熟效应也有差异；22 ℃贮藏5 d后，在22 ℃下催熟，头蕉和尾蕉的成熟速度也能趋于一致，说明饱满度低的香蕉，需要经过一段时间的贮藏，完成一定的内在生理转化，才有利于成熟，而温度的适当提高能促进尾蕉的生理转化；同时，结果也表明延长乙烯催熟时间至24 h，也能有效提高刚采收香蕉后熟均匀度，说明低饱满度的香蕉所需的转化过程，可能受到乙烯调控。

上述结果表明，香蕉果实后熟均匀性与贮藏时间、乙烯催熟时间、乙烯催熟温度密切相关。头蕉和尾蕉由于发育饱满度不一致，具有不同的乙烯敏感性，在同样的条件下，头蕉比尾蕉更易成熟，这也是产地收购商，在采收清洗环节通常将过于饱满的头蕉剔除的原因，以便于保障整车香蕉能安全运抵销售地。头蕉和尾蕉的乙烯敏感性，在刚采收时差异最大，随着贮藏时间的延长，差异减少，催熟后均匀度趋于一致；同时，将乙烯催熟时间延长至24 h，也能提高后熟均匀性；同样，提高催熟温度，也能使得头蕉和尾蕉的成熟速度趋于一致。在生产上，刚采收的香蕉和已经贮藏一段时间的香蕉一起催熟，应当适当延长乙烯的催熟时间以获得较佳的成熟均匀度。采收初期不同饱满度香蕉对乙烯敏感性差异的内在机制，仍需进一步研究。

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