大蕉后熟过程中生物学特性与成熟度的相关性研究

白永亮，凌志洲，沈淑欣，温海祥，夏 雨

（1.佛山科学技术学院食品科学与工程学院，广东 佛山 528000；2.咀香园健康食品（中山）有限公司，广东 中山 528437）

香蕉是热带和亚热带“四大果品”（荔枝、菠萝、椰子、香蕉）之一，果实质地柔软，清甜芳香，营养丰富，保健功能明显［1-2］，且丰产性好，产区不受季节影响终年可收获。鲜食蕉包括香蕉、大蕉、粉蕉和龙牙蕉4个类型。大蕉果实较大，果形较直，棱角显著，果皮厚而韧，果肉杏黄色，柔软，味甜中带微酸，纤维较多，富含抑癌、抗癌等物质，具有一定的营养保健功能。大蕉抗逆性强，抗香蕉枯萎病，栽培较粗放，成本低，加工时褐变程度轻，适于用作加工品种［3］。而大蕉作为加工原料其成熟度的选择和判定至关重要。

香蕉是典型的呼吸跃变型果实［4-5］，采收后具有明显后熟现象，成熟过程中伴随着营养功能成分和理化指标的变化。香蕉的后熟是不可逆的，后熟一旦启动，呼吸强度急剧升高，达到高峰后下降，直至衰老、变质和腐烂［6］。研究表明，果肉多酚氧化酶（PPO）活性、过氧化物酶（POD）活性、pH值、可滴定酸、抗坏血酸及不溶性膳食纤维等随着香蕉后熟的过程呈不同规律性变化。目前国内外已有众多研究大蕉的营养成分和功能的报道，而关于大蕉成熟度的判定，大部分研究以大蕉表皮颜色变化为主要判定依据。大蕉果皮在正常后熟过程中，最显著的变化就是果皮颜色由绿转黄；叶绿素会随着果实成熟度的增加逐渐降解，呼吸跃变时果皮叶绿素开始减少，到跃变后期果实由最初的深绿色转变为有光泽的黄色［7-8］。

本研究通过大蕉果实中的PPO和POD的活性、可滴定酸含量、pH值、抗坏血酸及不溶性膳食纤维等这些与大蕉后熟过程密切相关的指标，并结合大蕉成熟度惯用方法，即通过表皮色泽判定，在大蕉自然后熟（果皮和果肉成熟度统一）的情况下，研究这些生物学指标与色泽变化的相关性，并找到相关性较高且便于测定的标志性指标，为大蕉成熟度的判定提供应用指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试大蕉市售，选用新鲜无黑斑、无机械伤、无病虫害、大小均匀、采前七八成熟的青大蕉为供试材料。在温度15℃、湿度85%的环境下自然后熟，每隔2 d进行各指标测定。

主要试剂：愈创木酚、磷酸二氢钠、磷酸氢二纳、儿茶酚、氢氧化钠、酚酞、无水乙醇、酒石酸钾钠、苯二甲酸氢钾、2，6-二氯靛酚、抗坏血酸、草酸、冰醋酸、蛋白酶等，均为市售分析纯。

设备与仪器：TDL-5-A离心机，上海安亭科学仪器厂；BCD-268WB华凌冰箱；QY-1000A移液枪，北京青云卓立精密设备有限公司；SE6001F电子天平，奥豪斯仪器（上海）有限公司；BS110S精密电子天平，北京赛多利斯天平有限公司；HH-6数显恒温水浴锅，常州澳华仪器有限公司；UV3010分光光度计，日本日立公司；HR2860打浆机，飞利浦有限公司；pH S-25酸度计，上海雷磁仪器厂；OM-3500d色差计，日本岛津；SHZ-88水浴恒温振荡器，江苏太仓市实验设备厂；SHZ -D （III）循环水式真空泵，巩义市予华仪器有限责任公司。

1.2 试验方法

PPO及POD活性的测定参照白永亮等［9］的方法。可滴定酸采用酸碱中和滴定法测定，pH值测定参照GB 10468-1989水果和蔬菜产品pH值的测定方法。抗坏血酸含量的测定参照GB/T 6195-1986水果、蔬菜维生素C含量测定法。不溶性膳食纤维的测定参照GB/T 5009.88-2008食品中膳食纤维的测定方法。

表皮色泽的测定：使用OM-3500d色差计，利用反射模式测定L、a、b值，选用Hunter LAB表色体系统。表皮色泽的计算公式如下：

色泽h=［ATAN（b/a）/2π］×360+180

2 结果与分析

2.1 大蕉后熟过程中PPO、POD活性的变化

图1为大蕉在温度15℃、相对湿度85%的贮藏环境下自然后熟过程中果肉PPO与POD活力的变化趋势，由图1可知，大蕉果实后熟过程中PPO、POD活性呈现相似的变化趋势。后熟最初阶段，大蕉的PPO活力（2 500 U）较低，然后呈缓慢升高趋势，在贮藏6～8 d期间PPO活力急剧上升，最后趋于平缓的趋势，接近后熟最高水平，约为初期酶活力的3.7倍。PPO活力的增加可能来自于结合态酶的释放或者源于酶前体的转化，还可能是由于随着大蕉呼吸峰的出现，呼吸强度提高，代谢旺盛，促进新的PPO合成［10］。随着贮藏时间延长，POD活力同样呈现先缓慢后急剧上升的趋势，在贮藏6～8 d期间内酶活力上升速率最大。POD的活性随着植物生长发育过程中不断发生变化，幼嫩植物组织活性较小，老化的组织中活性较大，所以POD可作为组织老化的一种生理指标［6］，可以用来表征大蕉的成熟度。

图1 大蕉后熟过程中PPO和POD活力的变化

2.2 大蕉后熟过程中可滴定酸含量、pH值的变化

图2为大蕉后熟过程中果肉中可滴定酸含量的变化趋势。果实有机酸组分既是水果中的重要营养成分，也是影响果实风味和甜度品质的重要因素之一。根据李昌宝等［11］和周兆禧等［12］的研究，香蕉果实中的有机酸多为脂肪族羧酸，如柠檬酸、苹果酸、酒石酸等。由图2可知，在成熟过程中大蕉可滴定酸含量呈逐渐上升趋势，贮藏12 d后，可滴定酸的含量达0.648%，约为贮藏初期的5倍，这也是成熟后的大蕉口感甜中带酸的原因之一。

图2 大蕉后熟过程中可滴定酸含量的变化

图3为大蕉后熟过程中果肉pH值的变化趋势。水果、蔬菜中的酸味是由于汁液中存在游离的氢离子，pH值能够很好地反映酸味程度。由图3可知，在后熟过程中大蕉pH值总体呈下降趋势；贮藏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，后熟期间pH值的减少可能与有机酸含量的增加有关。根据陈海强等［13］的研究，大蕉后熟过程中的有机酸总量随着成熟度的增加而升高，与本研究结果基本一致。

图3 大蕉后熟过程中pH值的变化

2.3 大蕉后熟过程中抗坏血酸含量的变化

由图4可知，在后熟过程中大蕉抗坏血酸的含量呈先逐渐上升后下降的趋势，这与姚艳丽等［14］的研究结果基本一致。在贮藏初期，大蕉的抗坏血酸含量在5.75 mg/100g左右，随着贮藏时间的延长，贮藏6 d后抗坏血酸含量出现最高峰，随后抗坏血酸含量总体呈下降趋势，在贮藏后期降至5 mg/100g左右。原因可能是初期抗坏血酸处于高速合成的阶段，在成熟过程中逐渐分解，后熟期抗坏血酸因参与呼吸，消耗大于合成［14］，故贮藏后期抗坏血酸含量呈缓慢下降的趋势。因此在贮藏蕉类这种易熟的果实时，应尽量避免长期贮藏，以免抗坏血酸流失过多，降低果实的营养价值。

图4 大蕉后熟过程中抗坏血酸含量的变化

2.4 大蕉后熟过程中不溶性膳食纤维含量的变化

由图5可知，在贮藏后熟过程中大蕉果肉不溶性膳食纤维含量有所波动，但总体呈上升趋势。贮藏10～12 d，大蕉果肉中不溶性膳食纤维含量上升速率较快，贮藏后期不溶性膳食纤维含量最高值为235 mg/g。由此可见，大蕉果肉中不溶性膳食纤维含量较高，具有显著的润肠通便作用［15］。由于膳食纤维是反映水果、蔬菜质地的物质之一，而成熟后的大蕉不溶性膳食纤维含量较高，所以成熟后的大蕉吃起来感到粗老、多渣，口感较差。相比较之下，大蕉不宜鲜食而更具有作为香蕉加工业原料的优异潜力［3］。

图5 大蕉后熟过程中不溶性膳食纤维含量的变化

2.5 大蕉后熟过程中表皮色泽的变化

大蕉果皮中含有叶绿素、类胡萝卜素和叶黄素等色素，在贮藏后熟过程中随着大蕉成熟度的增加，大蕉果皮叶绿素不断被叶绿素酶分解，表皮绿色逐渐褪去，使类胡萝卜素的颜色充分显现出来，直接导致果皮色泽的转变［16-18］。根据李云等［19］的研究，香蕉后熟过程中色泽的变化尤为明显，可作为外观上判断香蕉是否成熟的指标之一。h值能直观地反映果皮颜色的变化，其值下降到90时，果皮即可完全变黄［9］，同时也可直接表征大蕉自然后熟的成熟度。

图6为贮藏温度15℃、相对湿度85%下大蕉后熟过程中表皮色泽的变化趋势。从图6可以看出，随着贮藏时间的延长，大蕉表皮色泽h值呈明显的下降趋势，其h值在贮藏10～12 d后下降到100左右，此时果皮已明显转黄，趋于完全成熟。

图6 大蕉后熟过程中表皮色泽的变化

2.6 各指标的相关性分析

表1为在温度15℃、相对湿度85%的贮藏条件下，大蕉后熟过程中PPO、POD、可滴定酸、pH值、抗坏血酸及不溶性膳食纤维含量与表皮色泽h值的相关性分析。由表1可知，大蕉的PPO、POD、可滴定酸及pH值与表皮色泽h值呈极显著相关，与不溶性膳食纤维呈显著相关，而与抗坏血酸相关性较差。其中，可滴定酸及pH值与色泽h值的相关系数R值较高，能较好表征果皮和果肉的后熟成熟度。结合实际操作的可行性和便捷性，pH值可作为判定大蕉成熟度的标志性指标。

表1 大蕉在15℃、相对湿度85%贮藏条件下各指标的相关性分析

3 结论与讨论

根据前人的研究基础［9-10，19-20］，本研究选取的生物学指标均能反映大蕉后熟过程中的变化，所得到的变化趋势也基本一致，但是这些指标测定的目的不同。目前大部分研究都集中于大蕉成熟过程中生理生化指标的变化，而通过生物学指标判定成熟度的研究未见报道。本项目通过研究大蕉自然后熟过程中生物学指标的变化，以寻找判定成熟度的操作便捷性指标。研究结果表明，在大蕉自然后熟过程中，大蕉的多酚氧化酶（PPO）与过氧化酶（POD）活力呈现先缓慢后急剧上升的趋势；可滴定酸含量随着成熟度的增加逐渐上升，在贮藏后期含量最高可达0.648%；果肉中的pH值始终呈下降趋势，在完全成熟时pH值可达4.56，此时大蕉果肉口感酸味较重；在后熟过程中大蕉果肉抗坏血酸含量呈先上升后下降的趋势；大蕉果肉中不溶性膳食纤维含量在贮藏期间有所波动，但总体呈上升趋势，在贮藏后期含量较高，鲜食略带残渣感；h值始终呈下降趋势，贮藏10～12 d后h值可降至100左右，此时大蕉果皮已趋于完全转黄。

事实上，成熟度的判定和选择在实际生产应用中至关重要，如香蕉片的制备、香蕉粉营养成分以及香蕉出汁率等［21-23］。此外，水果损失主要集中在采摘、包装、保存等环节，达到近1/3，其中一个重要的原因为不同成熟度的水果相互混杂，区分水果的成熟度并进行筛选加工处理，对于提升水果等级、改善水果品质有重要意义［24］。经SPSS相关性分析可知，大蕉后熟过程中的PPO酶活力、POD酶活力、可滴定酸和pH值与表皮色泽h值均呈极显著相关，能较好地反映大蕉后熟过程中成熟度的变化，其中可滴定酸、pH值与h值的相关系数R值较高。结合实验操作的便捷性，pH值可以用来判别大蕉后熟的成熟度。

果肉和果皮在自然成熟过程的变化是相对应的，但是由于大蕉采后催熟和保鲜方法不同，尤其现在常用的乙烯催熟方法和气调保鲜方法［21］，导致果皮和果肉的成熟速率不同，果皮的颜色不能很好的反映香蕉果肉的成熟度。这种现象在市场上销售的香蕉中也比较常见，即香蕉果皮全黄，但是果肉仍然较生硬且带有青涩口感。果皮和果肉成熟度不统一还表现为“青皮熟”，即香蕉在高于24℃的条件下后熟时，其果皮的褪绿就会受到抑制，当果肉为可食状态时，果皮却仍为绿色［7］。而目前较先进的石英晶体微天平传感器和MATLAB图像处理技术对香蕉成熟度的检测［24-25］，也不能解决上述问题。因此，本研究结果对于大蕉成熟度的判定，以及在生产和深加工处理中的应用具有实际指导意义。

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