水分胁迫对砍收后甘蔗重量及品质的影响

梁宏卫，卢海发，韦素，石浩丁，杨幼，叶林高，林善海

（1.广西博庆食品有限公司，广西宜州 546300；2.广西博东食品有限公司，广西金城江 547000；3.广西凤糖柳江制糖有限责任公司，广西柳江 545100；4.广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所，南宁 530007）

0 引言

广西是蔗糖主要产区，产量约占全国的60%多。甘蔗砍收榨季主要集中在每年11 月中旬至翌年3 月下旬，期间常伴随着低温阴雨天气，砍收下来的甘蔗在进厂入榨前也必然常受雨水浸淋。由于受长时间异常阴雨天气影响，2018/2019年榨季广西全区的蔗糖分及产糖率较上榨季同期平均下降0.4个百分点以上，其中榨季期间持续降雨比较集中的河池、柳州、来宾、南宁等地市的蔗糖分及产糖率下降尤为明显，蔗糖分平均下降0.5～1.27 个百分点，产糖率平均下降0.43～1.08 个百分点；而降雨水平与上榨季相差不大的崇左市，其蔗糖分和产糖率与上一个榨季基本持平甚至略升（数据来源相关企业的生产报表及广西糖协统计资料）。气象数据表明，河池宜州区2018/2019 年榨季期间的降雨量分别比2017/2018 和2016/2017多1.88倍和1.47 倍，降雨天数分别多1.78和1.62倍（宜州气象局提供数据），这些持续长时间的阴雨寡照天气，不但影响了当地甘蔗在砍收前蔗糖分的积累，也影响甘蔗砍收后储运过程中蔗糖分水平的维持。

在甘蔗各生长期尤其是中后期的气候、环境和栽培条件对其产量及品质均有较大的影响[1-4]，而砍收后至入榨期间对其品质的影响尤为重要。甘蔗砍收后变质速度与品种、存放时间、砍收方式、温湿度、光照、微生物等多种因素相关，甘蔗变质导致蔗糖分、蔗汁重力纯度下降，蔗汁还原糖、干耗损失和纤维分不断增加[5]。不同品种甘蔗之间的耐贮程度存在较大的差异[6-9]。一般说来，砍收后的蔗茎重量随着堆放时间的延长而逐渐减轻，蔗糖分在存放前期随着水分的快速损耗而表现为一定幅度的上升，然后随着甘蔗的质变而逐渐下降，还原糖则在逐渐增加[10-12]。甘蔗砍收后由于酵母、霉菌以及明串珠菌等主要在蔗茎体内薄壁组织中增殖和发展，降解蔗糖，从而使蔗糖分下降[13]。与人工砍收相比，甘蔗机收后72 h，蔗茎重量、锤度、蔗汁纯度显著降低，而还原糖、微生物总量等均显著增加，蔗糖分损失最高可达到13%～15%[14]。甘蔗砍收后堆放过程中，用异物覆盖或适当洒水可有效减缓蔗茎的质变程度[15-16]。

为了解甘蔗砍收后连续长时间降雨对其重量及蔗糖分等的影响程度，本研究选取广西宜州当地主栽品种，通过泡水的极限胁迫试验，测试其重量及品质的变化情况，以期为制糖企业在雨季甘蔗砍、运、榨生产中对遇到的实际问题进行损失评估和问题解决提供理论参考依据。

1 材料与方法

1.1 参试甘蔗品种

选取占比分别为42.18%、28.42%和15.13%的当地3个主栽甘蔗品种桂糖42号、柳城05-136和桂糖29号做为参试甘蔗品种。

1.2 试验方法

在经过连续5 日以上的无雨天气后于2019 年2月2 日进行采样，每个样采至少5 条无病虫害且大小基本一致的蔗茎，粘贴编号标签并做好相关信息记录。

每个品种所采的样本分为2组，一组进行泡水处理，另一组为对照处理于室外避雨免晒存放，分别经过6 h、24 h和48 h 三个处理时间（由于客观条件限制广西多数糖厂大部分甘蔗是在砍收后48～72 h 才得以进厂压榨），各设3个重复。

1.3 指标测定及数据处理

2019 年2 月2 日—4 日，当地日均气温13～17℃。在试验处理前后，均按《甘蔗制糖化学管理分析方法》（1995 年版）测定各品种样本的重量、蔗糖分、蔗汁锤度、蔗汁重力纯度等相关指标及变化情况。采用Excel软件进行数据整理，DPS v14.10软件对时间、重量、蔗糖分、锤度和简纯度5个因子进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 对蔗茎重量的影响

试验结果（见表1）表明，泡水后的甘蔗与泡水前相比重量均有所增加，泡水6 h 的重量增幅为1.27%～1.70%（平均1.50%），24 h增幅1.13%～1.45%（平均1.32%），48 h增幅1.20%～1.88%（平均1.62%）。说明砍收的蔗茎未能及时进厂且遇到雨水天气，在48 h 内呈现吸水-释放-再吸水的过程。桂糖29 号与桂糖42 号的吸水高峰在6 h左右，释放水分低谷在24 h 左右，但柳城05-136 的吸水高峰在24 h 左右，释放水分低谷在48 h 左右。室外避雨免晒存放的未泡水甘蔗重量均有所下降，经过6 h、24 h 和48 h 后，重量降幅分别为0.97%～1.60%（平均1.28%）、1.49%～2.26%（平均1.85%）和2.01%～3.78%（平均2.83%），降幅随时间推移逐渐增大。未泡水的柳城05-136重量下降速度最快，随后依次是桂糖29号和桂糖42号。

表1 水分胁迫对砍收后蔗茎质量的影响Table 1 Effects of water stress on post-harvest cane weight

2.2 对蔗糖分的影响

泡水后的甘蔗与泡水处理前相比蔗糖分均有所下降（见表2）。泡水6 h 的蔗糖分下降0.19～0.20个百分点（平均0.20 个百分点），24 h 降幅为0.08～0.71 个百分点（平均0.34 个百分点），48 h 降幅0.31～0.84 个百分点（平均0.51 个百分点）。当泡水至48 h 时，蔗糖分降幅从大到小依次为桂糖29 号、桂糖42 号和柳城05-136，其蔗糖分分别下降了0.84、0.39和0.31个百分点。说明甘蔗砍收后持续泡水或淋雨，蔗糖分会持续损失下降，且浸水时间越久，糖分损失越大。

避雨免晒自然存放的未泡水甘蔗，6 h 内3 个品种的蔗糖分无明显变化，至24 h 桂糖29 号蔗糖分增高最明显，其次是柳城05-136 和桂糖42 号；至48 h 桂糖42 号蔗糖分增幅最为明显，其次是柳城05-136，而桂糖29 号蔗糖分增幅则有所回落。说明蔗砍收后在无雨条件下自然存放48 h 内，基本未发生变质退糖现象，蔗糖分总体还呈上升趋势，原因应是干耗损失水分的速度快于蔗糖转化损失的速度，从而拉升了蔗糖含量。

表2 水分胁迫对砍收后蔗茎蔗糖分的影响Table 2 Effects of water stress on post-harvest sugar content in cane

2.3 对蔗汁锤度的影响

试验结果显示（见表3），泡水后的甘蔗，与泡水处理前相比蔗汁锤度有所下降。泡水至24 h桂糖29号蔗汁锤度已明显下降，桂糖42号泡水48 h内蔗汁锤度下降相对桂糖29缓慢，柳城05-136泡水至48 h后蔗汁锤度才有所下降。未泡水存放的所有甘蔗品种，6 h 内蔗汁锤度无变化，但在存放至24 h～48 h 内蔗汁锤度呈上升趋势。其中桂糖29号未泡水存放至24 h时蔗汁锤度明显提高了0.62个百分点，至48 h蔗汁锤度增幅则回落至0.24 个百分点；桂糖42 号未泡水存放24 h 蔗汁锤度几乎未有变化，但至48 h 蔗汁锤度则明显提高了0.52 个百分点；柳城05-136 未泡水存放24 h 蔗汁锤度增加了0.50 个百分点，至48 h 蔗汁锤度增加了0.53 个百分点。未泡水存放的甘蔗锤度与其蔗糖分变化情况相似，即在一定时间段内（如48 h内）呈上升趋势。

表3 水分胁迫对砍收后蔗茎蔗汁锤度的影响Table 3 Effects of water stress on post-harvest brix in juice

2.4 对蔗汁简纯度的影响

甘蔗泡水后，蔗汁简纯度有所下降。泡水至48 h后，桂糖29号蔗汁锤度下降速度最快，其次是桂糖42号和柳城05-136，其蔗汁简纯度分别下降4.09、2.66和0.99个百分点。

未泡水甘蔗存放至48 h，蔗汁简纯度有所上升，桂糖29号、桂糖42号和柳城05-136的蔗汁简纯度分别上升了0.55、2.19和1.41个百分点，但变化幅度不明显（表4）。

表4 水分胁迫对砍收后蔗茎蔗汁简纯度的影响Table 4 Effects of water stress on post-harvest apparent purity in juice

2.5 指标综合分析

在上述几个指标测试结果中，参试品种甘蔗样本做泡水处理前的平均蔗糖分为14.33%，泡水存放48 h后，因蔗糖转化损失其平均蔗糖分降至13.82%，再加上因浸水重量虚增1.62%，其实际蔗糖含量比例仅为13.60%，比泡水存放处理前蔗平均糖分实际降低0.73个百分点；与避雨免晒存放48 h的未泡水甘蔗相比，平均蔗糖分实际降低1.08个百分点，而重量却增高4.46%。

由此可推知，甘蔗砍收后持续受雨水淋湿后的甘蔗重量虚增，糖分下降，品质变差；与无雨水淋湿的甘蔗相比重量更重，蔗糖分更低，品质更差。由此推算，相对无雨天气而言，砍收后遇连续降雨浸湿超过2 d 进厂的每1吨甘蔗，糖厂将损失9.50 kg的白砂糖约54元（按抽出率88%及白砂糖价格约5 700元/t计算）和需多支付44.6 kg的原料蔗款22元（按平均蔗价500元/t计算），损失总共达76元（运费等其它费用尚不计算在内）。

综合3 个品种的平均数据结果表明，砍收的蔗茎受到水分胁迫（泡水）后，重量先上升，然后小幅下降，再上升。而其余3个指标（蔗糖分、锤度和简纯度）均随着时间的延长而逐渐下降（图1）。自然堆放的未泡水甘蔗各项指标基本上刚好与之相反，蔗茎重量随时间推移而逐渐下降；蔗糖分和锤度先小幅下降，然后大幅度增加；简纯度先增加，然后回落，再上升（图2）。

图1 水分胁迫（A）和自然存放（B）对砍收后甘蔗重量及品质的影响Fig.1 Effect of water stress(A)natural storage(B)on the weight and quality of sugarcane after harvest

2.6 多因子相关性分析

综合水分胁迫（泡水）和自然存放（未泡水）两种方式的多因子相关性分析见表5 和表6。泡水时间与重量呈正相关，说明砍收时蔗茎体内及体表水分未达到饱和，尚可吸收一定量的水分。泡水时间与蔗糖分、锤度和简纯度均表现为负相关，其中与蔗糖分极显著负相关，说明水分胁迫严重影响糖分。

自然存放时间与重量和简纯度呈负相关，与重量为极显著负相关。但存放时间与蔗糖分和锤度呈正相关，其中与蔗糖分为显著正相关。说明随着时间的推移，蔗茎水分损失，蔗茎内含物浓度增加，蔗糖分升高。

表5 水分胁迫甘蔗的多因子相关性分析Table 5 Multi factor correlation analysis of sugarcane under water stress

表6 自然存放甘蔗的多因子相关性分析Table 6 Multi factor correlation analysis of sugarcane under natural storage

3 讨论

甘蔗砍收后的理化性质变化主要与放置环境条件和放置时间密切相关。放置过程中，糖分的损失主要是通过转换和呼吸作用进行，贮存前期，酸性/中性转化酶活性尤其是酸性转化酶活性显著提高，到后期活性稍微降低[17]。蔗糖逐渐转化成还原糖，然后分解为有机酸及各种有害非糖分。砍收的伤口也容易感染多种微生物，消耗蔗糖分，并生成非蔗糖物质，造成蔗汁品质变劣、纯度下降、粘度增加[13，18]。前人研究表明，砍收后的甘蔗适当覆盖、遮阴或者适当洒水（降温及保持一定湿度）均有效减缓蔗茎质变的程度[15-16]。但本研究表明，水分过多（水分胁迫）则更容易造成甘蔗的变质，原因可能是长时间的浸湿水胁迫促使无氧呼吸加快并加速蔗茎中蔗糖的转化损失，是砍收后持续长时间受雨水淋湿胁迫的甘蔗一般会比晴天砍收进厂的甘蔗品质更差的关键。另外，浸水或持续淋雨而小幅增加的重量与浸湿水时间长短无相关性，主要原因是由附着于蔗茎表面的水分所引起，蔗茎内容物直接吸收外界水分的可能性很小。

在实际生产中，因劳力、运输及各环节工作效率问题，甘蔗砍收后在地头存放时间一般达48～72 h 才得以进厂，晴天条件下糖厂短时间内不必担心蔗糖分、新鲜度及甘蔗品质会有所下降，但存放超过72 h 则会逐渐下降[10]。然而，在持续降雨天气条件下，已经砍收的甘蔗必须想方设法尽快进厂，未砍收的甘蔗尽可能暂时停砍直至雨停，以避免甘蔗退糖变质和重量虚增给企业造成更大的损失。

4 结论

（1）砍收后在受外界水分胁迫（浸水）条件下存放的甘蔗，在一定时间内重量有小幅增加，其增幅大小与浸水时间长短无相关性；未受外界水分胁迫而阴凉存放的甘蔗，重量却随时间的推移而持续下降。当存放至48 h时，水分胁迫的甘蔗比非胁迫的甘蔗重量增加4.46%，且随着时间推移两者的重量差异会进一步增大。

（2）砍收后在受外界水分胁迫（浸水）条件下存放的甘蔗，蔗糖分、蔗汁锤度、蔗汁简纯度等工艺品质会随存放时间延长而逐渐下降；未受胁迫的甘蔗，在一定时间内其工艺品质却均有所上升。当存放至48 h 时，水分胁迫的甘蔗蔗糖分、蔗汁锤度和蔗汁简纯度分别比未受胁迫的甘蔗降低0.93%、0.90%和3.96%（绝对值）。

由此推知，砍收后在持续降雨天气条件下的甘蔗比无雨天气条件下的甘蔗重量更重、工艺品质更低。